慣性計測装置による義歯の動揺に関する研究

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25462984
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 関田 俊明 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 講師 (90236092)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 全部床義歯 / 慣性測量装置 / 無線

Outline of Annual Research Achievements

本研究目的は手指による触知の代わりに定量的に義歯の変位を計測し、咬合の適否を診断するIMU（Intertial Measurement Unit：慣性測量装置）型咬合診断機を開発することである。今までの義歯の動揺量を計測するMKGやモーションキャプチャ－装置は大きく使用法も煩雑でさらに測定に拘束を伴うので生理的な下での計測は難しい。そのため実際に臨床の場で使用されることはなかった。また積分型に分類される咬合紙やプレスケ－ルでは義歯が早期接触から咬合力により見かけ上の義歯の咬頭嵌合位に変化したまでの経過を同一記録媒体に重ね合わせて記録するので、時系列で進行する義歯の動揺（早期接触の有無、左右前後の咬合のバランスなど）を診断することは難しい。時系列の変化を追うことができるT-SCANシステムは不感応域の存在、繰り返し使用による感度の低下とシ－トの厚みによる影響から正確な義歯の咬合時の状態を把握できない。
前年度作成した慣性測量装置の較正実験に用いる較正装置の製作を行った。較正装置は高額ため今回は購入できなかったため、廃棄予定の手動の回転ステ-ジとX-Yステ-ジをステッピングモ－タ－と組み込み用PCを用いてコンピュータ数値制御に改造を行った。これを使用して測定値を算出するときに用いる制御フィルタの開発を行った。今後制御フィルタの種類や時定数をなどを変化させフィルタ最適化を行う予定である。また合わせて実際の患者さんの義歯の動揺量を計測してゆく予定ある。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

IMU（３軸ジャイロ（角速度）センサ、３軸加速度センサ、3軸磁気センサ、圧力センサ）からの計測データにはランダムなノイズがのっているので、これを単純に積分しても精度のよい計測は出来ない。そこで今回、カルマンフィルタを用いた最適制御を採用することにより、各々のノイズの大きさに応じて適切な重み付けを行い、時々刻々変化するシステムの状態を精度よく推定を行う。その補正値を用いて移動距離と姿勢方位角の算出を行った。今回、IMUセンサを較正する機器を製作するのに期間がかかり、実験が当初の計画よりやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

測定値を算出するときに用いる制御フィルタの開発を行う。離散型カルランフィルタ以外の制御フィルタの種類や時定数をなどを変化させフィルタ最適化を行う予定である。また合わせて実際の患者さんの義歯の動揺量を計測してゆく予定ある。さらに新しい無線デバイスを用いて、より小型化にしてゆく。

Causes of Carryover

残金5,670円では、今年度計画した研究を遂行するための物品は購入できなかったため、次年度に繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今年度の余剰金と合わせて、次年度の慣性測量装置の製作費に割り当てる予定。