2019 Fiscal Year Research-status Report
Telemetric mouthguard sensor system with biocompatible materials and MEMS techniques for unconstrained human assessment
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19KK0259
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
三林 浩二 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (40307236)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒川 貴博 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 講師 (50409637)
飯谷 健太 早稲田大学, 理工学術院, 日本学術振興会特別研究員 (00853045)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | マウスガード / 口腔情報 / MEMS / 無線計測 / センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、豪グリフィス大・Dr. DAOとの国際共同研究において、歯科及び医療に資する身体・精神状態を無拘束にて連続計測する新規なシステムを世界に先駆けて構築することを目標として、まずBluetooth無線計測器を実装した「無拘束式マウスピース型センサシステム（咬合機能、口腔温）」を、申請者らの「生体適合性材料技術」「無線計測技術」「医療デバイス」「生体計測」の各知識と技術と、そしてDr. DAOが有するMEMSデバイス技術および豪州での生体計測の知見をもとに開発し、そのセンサシステムによる咬合機能・口腔温の生体計測を日本と豪州にて実施し、センサシステムの有効性を確認すると共に、世界および多様な領域での利用を考慮し、「長・短頭系骨格への影響調査」「デザイン性の嗜好調査」「両国での特徴的なスポーツでの医学研究」へと展開を図る。
初年度の2019年度は、無拘束式マウスピース型センサシステムについて、仕様検討とデバイス設計を実施した。まず両国の研究者が、現在のデバイス技術・保有する設備、材料、生体計測技術、通信装置などを確認・情報交換を進め、仕様検討および設計を行った。2020年2月に、研究統括と設計を担当する三林と荒川が豪州に渡り、豪グリフィス大にて研究計画と設計構想の案を示すと共に、代表者がこれまでに開発したデバイス・通信装置を示し、基本設計を協議した。また同時にグリフィス大を見学し、Dr. DAOが開発した圧力センサと温度センサとその性能、そして保有設備と技術を確認した。この討議結果をもとに、「無拘束マウスピース型センサシステム」の初期設計を開始した。なお、医科歯科大学での臨床実験のための承認手続きを進めた（2020年度には、医科歯科大学にて臨床実験の承認を取得予定）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、新規なウエアラブル計測機器である「Bluetooth無線機能搭載したマウスピース型センサ」について、MEMS技術を基盤とした薄膜センサと生体計測の実績のある豪州グリフィス大学のDr. Dzung Daoのグループとの国際共同研究において、口腔内情報を無拘束にてリアルタイム計測が可能な「マウスピース型センサシステム」を開発するものである。2019年は本センサシステムについて、両者技術の情報交換と、仕様検討、デバイス設計を実施した。まず両国の研究者が、現在のデバイス技術・保有する設備、材料、生体計測技術、通信装置などを確認し、仕様検討および設計を行った。2020年2月に、研究統括と設計を担当する三林と荒川が豪州に渡り、豪グリフィス大のDr. Dzung Daoとグループメンバーに研究計画と設計構想の案を示すと共に、代表者がこれまでに開発したデバイス・通信装置を示し、基本設計を協議した。また同時にグリフィス大を見学し、Dr. DAOが開発した圧力センサと温度センサとその性能、そして保有設備と技術を確認した。この討議結果をもとに、生体適合性と安全性を備え、かつBluetooth小型無線装置（2.4GHz）および計測ソフトを組み合わせた「無拘束式マウスピース型センサシステム」の実現のため、三林らが開発した「生体適合性を有し、金属成膜性・熱成形性・熱溶着性に優れたPETG（ポリエチレンテレフタレートグリコール）シート材料によるデバイス技術」をもとに、この医療材料デバイス技術をDr. Dzung Daoらの半導体微細加工（MEMS）技術に応用する無拘束マウスピース型センサシステムの初期設計を開始した。なお、医科歯科大学での臨床実験のための承認手続きを進めた（2020年度には、医科歯科大学にて臨床実験の承認を取得予定）。
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| Strategy for Future Research Activity |
二年目（2020年度）には、前年度の設計をもとにBluetooth無拘束式マウスピース型センサシステムの開発を行うため、新型コロナウイルスの影響を考慮しながら、2020年度後半に荒川と大学院学生が渡豪し、グリフィス大にてDr.DAOと共に、「生体適合性を有し、金属成膜性・熱成形性・熱溶着性に優れたPETG（ポリエチレンテレフタレートグリコール）シート材料によるデバイス技術」をもとに、成膜技術とMEMS技術にて薄膜の圧力センサ（単一）と温度センサを構築し、個々のセンサ特性を調べる。また並行して、グリフィス大が保有するシミュレーション用ソフトを用いて解析を行い、設計変更を実施し、性能向上を図る。帰国後、熱成形性と熱溶着性を有するマウスシート材料に、作製した圧力センサ（単一）と温度センサを実装し、「Bluetooth小型無線装置」「生体適合性材料」「医療デバイス加工技術」を組み合わせた新規なマウスピース型センサの一次試作を行い、課題を抽出する。その結果をもとに、2020年度末（3月頃）に三林が渡豪し、グリフィス大にてセンサの課題説明と対策検討を実施する。なお、医科歯科大学での臨床実験のための承認手続きを、2020年度には完了し、医科歯科大学にて臨床実験の承認を取得する。
また豪州グリフィス大学においても生体計測として、「咬合機能評価」「口腔温計測」の性能、口腔内への装着性、審美性を評価するのみならず、多様な民族が生活し且つウエアラブル機器の研究開発や利用者が高い豪州における「長頭系骨格や短頭系骨格」のためのデバイス改良を実施すると共に、「両国にて社会ニーズを調べると共に、世界的なニーズに応える新規なウエアラブル計測機器の研究開発を進めるため、グリフィス大での次年度の生体計測を行うための準備を進める。
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Research Products
(4 results)
