2021 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 東京工科大学, 工学部, 准教授 (50409637)
當麻 浩司 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (40732269)
飯谷 健太 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, プロジェクト助教 (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・Dao教授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、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」を、申請者らの生体適合性材料・無線計測・医療デバイス・生体計測の各知識と技術と、そしてDao教授が有するMEMSデバイス技術と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及び豪州にて実施し、センサシステムの有効性を確認すると共に、世界および多様な分野領域での利用を考慮しながら、展開を図る。
2021年度は新型コロナウイルスの影響による渡航による共同研究が実施できなかったが、これまでの実施した設計をもとに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、web会議による打合せおよび国内での活動にて研究を進展させた。まず、小型無線装置・温度測定小型回路・生体適合性材料・医療デバイス加工技術を組み合わせて一次試作したマウスピース型温度センサについて、倫理承認（2020/4-2023/3）のもと、異なる条件での口腔温度モニタリングを実施し、無線通信による無拘束計測の有効性を確認した。またオンライン会議により、成膜技術とMEMS技術にて薄膜の圧力センサについて、グリフィス大が有するシミュレーション用ソフトを用いた解析を進めた。その他、三林が招待講演にて6月の国際会議IMCSにて成果を発表し、さらに大学院生が国内学会で数件発表した。また三林の監修本「テレワーク社会を支えるリモートセンシング」CMC出版にて、「第1章：マウスガード型センサおよびコントローラー」として解説し、さらにDao教授との共著で、成果を英文学術誌に投稿した（査読後、2022年掲載予定）。
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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
2021年度には、これまでの設計をもとに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、共同研究者：飯谷と大学院生、加えて新規分担者である當麻が、一次試作したマウスピース型センサをグリフィス大に持参し、グリフィス大にてDAO教授グループと口腔温の簡易計測を行い、性能と有効性を確認するほか、年度末にはDr. DAOが来日し、多様な石膏歯型の作製検討をそれぞれ対面にて実施予定であったが、新型コロナウイルスの影響による渡航による共同研究が実施できず、web会議による打合せと国内での研究にて進展させた。2021年度は新型コロナウイルスの影響による渡航による共同研究が実施できなかったが、これまでの実施した設計をもとに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、web会議による打合せおよび国内での活動にて研究を進展させた。まず、小型無線装置・温度測定小型回路・小型電池・生体適合性材料・医療デバイス加工技術を組み合わせて一次試作したマウスピース型温度センサについて、倫理承認（医科歯科大2020/4-2023/3）のもと口腔温度モニタリングを実施し、無拘束計測の有効性を確認した。またオンライン会議により、グリフィス大学のDao教授のグループと成膜技術とMEMS技術にて薄膜の圧力センサについて、グリフィス大が有するシミュレーション用ソフトを用いた解析を進めた。その他、三林が招待講演にて6月の国際会議IMCSにて成果を発表し、さらに大学院生が国内学会で数件発表した。また三林の監修本「テレワーク社会を支えるリモートセンシング」CMC出版にて、「第1章：マウスガード型センサおよびコントローラー」として解説し、さらにグリフィス大Dao教授との共著で、成果を英文学術誌に投稿した。以上のように、コロナ禍で渡航による実験の遅滞があるが、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度には国内での研究活動を進めると共に、コロナ禍では豪グリフィス大DAO教授グループとのオンラインでの検討を継続し、渡航が可能となり次第、豪州および日本での対面での共同研究を展開する。まずマウスピース型温度センサについて、医科歯科大学での倫理承認（2020/4-2023/3）のもと、複数の被験者において異なる条件での口腔内での温度モニタリングを実施し、無拘束計測にてデータを収集し、解析を行う。また、渡豪が可能となり次第、2022年度には多様な石膏歯型にて作製した無線機能付きマウスピース型センサを荒川と飯谷、そして大学院生がが豪州に持参し、グリフィス大にてDao教授と共に対面での研究打合せを実施する。そしてグリフィス大学のDao教授のグループとPETGシート材料をもとに、成膜技術とMEMS技術にて薄膜の圧力センサの開発を進める。加えて、豪州でのマウスピース型センサを用いた生体計測の実験について準備を進め、咬合機能と口腔温の評価を年度内に実施し、「長・短頭系骨格」のデバイスへの影響調査を調べる。そして2022年度後半に三林が渡豪し、無線機能付きマウスピース型センサの改良について打合せを実施する。また、年度末にDAO教授が来日し、若手研究者との研究打合せを実施する。なお分担者：荒川がDao教授と三林との共著論文（査読有り）を英文学術誌IEEJ TRANSACTIONS ON ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERINGに発表予定である。また2022年度11月に豪州ブリスベンで開催予定の国際会議SFT-22にて、日豪の共同研究成果を三林にて発表を行い、さらに医科歯科大学大学院生が国内の学術会議で成果を発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
2021年度は当初、新型コロナウイルスの影響を考慮しながら、年度の後半に飯谷と大学院生、加えて新規分担者である當麻が渡豪し、グリフィス大にてDAO教授と共に薄膜の圧力センサと温度センサを構築し、個々のセンサ特性を調べ、国内での解析結果をもとに、2021年度年度末にDAO教授が来日し、多様な石膏歯型の作製について検討を行うことを予定としていたが、コロナ禍で渡航ができず、「教員の渡航費用」や「若手研究者の豪州での長期渡航育成」「Dao教授の来日」に充当する予算が支出できなかった。本年度（2022年度）では本プロジェクトを推進するために、国内でのデバイス開発および生体計測を加速すると共に、海外への渡航が可能となり次第、本課題の目的でもある若手による共同研究を推進するため、分担者の荒川の同伴のもと、若手研究者である飯谷と大学院留学生を豪州に派遣し、渡航費用として予算を支出し、研究活動を加速させる。加えて、Dao教授を年度末に日本に招聘し、予算を支出しながら、若手研究者との対面での検討を実施し、共同研究を進展させる。また荒川がDao教授と三林との共著論文（査読有り）の英文学術誌への投稿費、豪州ブリスベンで開催予定の国際会議SFT-22への渡航及び参加費、大学院生の国内学会発表に旅費と参加費に予算を支出し、研究活動を進展させる。
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