2022 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 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40732269)
飯谷 健太 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 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 / センサ / 無線計測 |
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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システムを構築することを目標とし、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デバイス技術をもとに開発し、そのセンサシステムによる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、多様な分野領域での展開を図る。
2022年度には新型コロナウイルスの影響を考慮しながら、８月に共同研究者：荒川と飯谷（若手）が1週間、そして大学院生1名が2週間、豪州グリフィス大に訪問し、Bluetooth無線送信機を実装した計測デバイスを持参し、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た。実験では、まず3名の石膏歯科模型を作製した。作製では、被験者の口腔より上顎ならびに下顎の印象材を作製し、その印象材をもとに歯科石膏模型を構築した。次にグリフィス大にて作製したピエゾ素子圧力センサにBluetooth無線計測デバイスに組合わせ、ブリッジ回路の抵抗設定を行った。そして作製した無線式圧力センサについて、応力負荷時の無線計測を行い、負荷に伴う出力電流値を確認した。また「長・短頭系骨格」のデバイスへの影響調査を調べるため、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作製した。11月には三林（１週間）が渡豪し次年度に向け、「デザイン性の嗜好調査」「スポーツ・アスリートへの応用」を検討し、無線機能付きマウスピース型センサの改良について、打合せを実施した。なお11月の豪州出張時にブリスベンで開催された国際会議SFT-22にて共同研究内容をDAO教授との共著にて発表した。
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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
2022年８月に共同研究者：荒川と飯谷（若手）が1週間、大学院生1名が2週間、豪州グリフィス大に訪問し、国際共同研究を実施した。実験ではBluetooth無線送信機を実装した計測デバイスを持参し、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た。豪州での石膏歯科模型の作製では、被験者の口腔より上顎ならびに下顎の印象材を作製し、その印象材をもとに3名の歯科石膏模型を構築した。またグリフィス大ダオ教授のグループにて開発しているピエゾ素子圧力センサをもとに、代表者が開発を行ってきたBluetooth無線計測デバイスに組合わせ、ブリッジ回路の抵抗設定を行い、無線式圧力センサを構築した。そしてこの無線式圧力センサについて、簡易的な応力負荷実験での無線計測を行い、負荷に伴う出力値の増減を確認した。また豪州との共同研究で可能な「長・短頭系骨格」のデバイスへの影響調査を調べるため、多様な長・短頭系の石膏歯型にて作製した「無線機能付マウスピース型センサ」を作製した。また11月には三林が渡豪し、「デザイン性の嗜好調査」「スポーツ・アスリートへの応用」を次年度に向け検討し、無線機能付きマウスピース型センサの改良について議論を行った。なお成果を英文学術論文1報に加えて、グリフィス大Dao教授との共著にて英文学術論文1報の研究論文：計2報が掲載され、またグリフィス大Dao教授との共著で国際会議（2件、オーストラリア、ベトナム）と招待講演（国内２件）にて研究内容を発表した。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、概ね順調に研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度には国内での研究活動を進めると共に、豪グリフィス大DAO教授グループとのオンライン会議を継続すると共に、豪州および日本での対面での国際共同研究を展開する。まず6月には、国際会議Transducers（京都）に併せてダオ教授を日本に招聘し、海外との研究者を交えて生体センサの議論を行い、その後、医科歯科大にて無線機能付きマウスピース型センサについて、国内でのデバイス作製技術を用いた共同研究を実施する。また若手研究者および大学院生を対象としたレクチャーを実施し、8月の渡豪に向けた打合せを行う。その内容を踏まえて、若手研究者：飯谷と市川と大学院生2名を8月～9月にグリフィス大に派遣し、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実験を進め、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。
また12月に、三林とDao教授の主催にて国際会議Bio4Apps2023を豪州グリフィス大学にて開催し、共同研究者：荒川、當麻、そして若手研究者：飯谷、市川、大学院生（数名）が参加し、研究成果を発表すると共に、海外研究者との共同研究展開を議論する。この渡豪に併せて、若手研究者：市川と大学院生：2名は豪州に2週間滞在し、グリフィス大学での共同実験として、異なるデザイン・アスリート用などの改良型マウスピース型センサを作製し、DAO教授と共に生体計測を行い、デザイン性の嗜好調査・スポーツにおける医学研究も含め考察を進め、新規なウエアラブル機器として研究展開を検討する。なお新規なマウスピース型センサに関する特許を出願する。
以上のように、新規な生体計測デバイスの国際共同研究と更なる海外展開を進め、そして若手研究者の人材育成を推し進める。
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| Causes of Carryover |
2022年度は当初、新型コロナの影響を考慮しながら、年度の後半に荒川と當麻、飯谷、大学院生数名が長期に渡豪し、グリフィス大にてDAO教授と共に薄膜センサを構築し、個々のセンサ特性を調べる予定であったが、コロナ禍で長期の滞在での実験が行えず、またDAO教授も来日し、多様な石膏歯型の作製を予定としていたが、これも来日時の入国規制等で達成できず、教員の渡航費用・若手研究者の豪州での長期渡航・育成やDao教授の渡日費用に充当する予算が支出できなかった。
本年度では、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、若手による共同研究を推進するため、分担者：荒川、若手研究者：飯谷・市川、大学院生：数名を豪州に8月～9月に派遣し予算を支出し、研究活動を加速する。また、Dao教授を6月京都開催の国際会議Transducers参加に併せて招聘し、現地及び東京での若手研究者との共同研究のため渡日費用として予算を支出する。加えて、三林とDao教授が主催「国際会議Bio4Apps2023」を豪州グリフィス大にて開催し、共同研究者・若手研究者、大学院生：数名が渡豪し参加・発表すると共に、数名が共同研究で長期滞在し、渡航・滞在費用、学会参加費として予算を支出し、人材育成を進める。またダオ教授との共著論文への投稿費、学生の国内学会発表での旅費・参加費に支出し、研究を進展させる。
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