2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study for optimal denture design based on the load beneath the denture base measured using an in-vivo wearable device
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18K09651
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
依田 信裕 東北大学, 大学病院, 講師 (20451601)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 浩之 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40451992)
末永 華子 東北大学, 歯学研究科, 助教 (00508939) [Withdrawn]
川田 哲男 東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (80292225)
佐々木 啓一 東北大学, 歯学研究科, 教授 (30178644)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 咬合力 / 静電誘導型発電シート / 部分床義歯 / オクルーザルスプリント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
咬合接触や咬合力のセンシングデバイスとして，加わる圧縮力に応じて発電量が変化する特性を有する静電誘導型発電シートの活用を試みた．圧縮力を用いた発電には圧電型発電シートが一般的だが，口腔内のような非常に限られた空間で力の計測を行うには，圧電素子では出力や感度が不十分であり，静電誘導型発電シートの方が有効である．本研究では既存の静電誘導型口腔内発電シートを改良し，歯の接触の有無，咬合接触部位，同部における咬合力を発電量変化から解析するシステムを構築した．
今年度は，発電シートを歯科にて一般的に用いられているオクルーザルスプリントの臼歯部咬合面内部への埋入，出力電圧測定を試作サンプルにて達成し，データ解析を行った．また，これら装置をウェアラブル化するための無線給電・通信化用の集積回路製造については，口腔内のセンサからの出力はデジタル信号に変換し，無線通信で外部に送信する方式とし，口腔内における安全性を考慮した無線電力供給方式を開発した．このバッテリーレス動作の実現のため，無線通信部の低消費電力化として180nm Si CMOS プロセスで開発
済の低電力インパルス無線送信機を利用し，プリント基板にチップとインピーダンスマッチング用素子，コネクタを実装し測定を行い，3kbps の場合の消費電力は0.34μW であり，無線による十分な給電の可能性を示した．このとき，出力電力は-45.7dBm であり，電力効率は7.8%であった．また，出力電力のピークは-66.4dBm/MHz であり，微弱無線局の規定を満たしていることを確認した．しかし，本送信機の出力インパルスの中心周波数
は約700MHz，帯域は約200MHz であり，アンテナを設計したところ数十cm 角となっており，口腔内で利用できるようにするためにはアンテナの小型化のさらなる検討が必須である．
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