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静電誘導型発電シートを用いたウェアラブル型リアルタイム咬合力測定方法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K09969
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分57050:補綴系歯学関連
研究機関東北大学

研究代表者

依田 信裕  東北大学, 歯学研究科, 教授 (20451601)

研究分担者 佐々木 啓一  東北大学, 歯学研究科, 非常勤講師 (30178644)
土方 亘  東京工業大学, 工学院, 准教授 (30618947)
伊藤 浩之  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40451992)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード咬合力 / ブラキシズム / 静電誘導 / 発電シート / 静電誘導型発電シート / パラファンクション / オクルーザルスプリント / IoT
研究開始時の研究の概要

補綴歯科治療や顎関節症への対応に際しては,機能運動やパラファンクション時の上下顎歯列の接触,さらには歯列内での咬合接触の部位,同部における咬合力の大きさ,を把握することが必要であるが,それらを客観的に把握しうる方法は無く,適切な装置開発のための技術基盤が必要とされている.
本研究は,咬合接触部位や咬合力のセンシングデバイスとして「静電誘導型発電シート」を活用し,さらにIoT技術を応用し出力を無線通信化することで,咀嚼などの機能的な下顎運動時,ブラキシズム等のパラファンクション時に歯列上に発現する咬合接触部位ならびに咬合力を日常環境下にてリアルタイムで測定しうる技術の開発を試みる.

研究成果の概要

本研究で開発を試みた咬合力測定装置における力のセンシングデバイスは「静電誘導型発電シート」を用いた。シートを埋め込んだPET樹脂上に一定の周波数で定荷重を負荷し、荷重力とセンサ出力の関係を調査した結果、両者の間には良好な相関が認められた。また、口腔内における装置の装着感を担保するために、薄型のPET樹脂での出力を検証したところ、厚さ0.5㎜のPET樹脂でも十分な出力が得られた。また、口腔内温度環境においても適切な出力が確認された。実際にマウスガード型に成型した測定装置を口腔内に適用したところ、タッピング運動や噛みしめ運動において安定した出力が得られ、咬合力測定装置としての妥当性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

「咬合力」は口腔の健康を示す重要な生体情報の一つである。たとえば、最大咬合力の低下が将来的なフレイルのリスクを高めることが指摘されており、本装置により日常的に発揮される咬合力をモニタリングすることは,フレイル予防の観点においても重要な情報を提供する。また、過大な咬合力負荷により歯列や顎骨へのダメージを与えうるブラキシズムに対してもモニタリング可能であり、マウスガードによる歯列へのダメージを減らすなどの対症療法効果のみならず、効率的な認知行動療法の実践に大きく貢献することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of customized abutment taper configuration on bone remodeling and peri‐implant tissue around implant‐supported single crown: A 3D nonlinear finite element study2023

    • 著者名/発表者名
      Poovarodom Pongsakorn、Rungsiyakull Chaiy、Suriyawanakul Jarupol、Li Qing、Sasaki Keiichi、Yoda Nobuhiro、Rungsiyakull Pimduen
    • 雑誌名

      Journal of Prosthodontics

      巻: - 号: 8 ページ: 815-823

    • DOI

      10.1111/jopr.13776

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of implant location on load distribution of implant-assisted removable partial dentures: a review of in vitro model and finite-element analysis studies2023

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa Hiromi、Yoda Nobuhiro、Ogawa Toru、Iwamoto Maya、Kawata Tetsuo、Egusa Hiroshi、Sasaki Keiichi
    • 雑誌名

      International Journal of Implant Dentistry

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40729-023-00500-3

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of gingival height of a titanium base on the biomechanical behavior of 2-piece custom implant abutments: A 3-dimensional nonlinear finite element study2023

    • 著者名/発表者名
      Poovarodom Pongsakorn、Rungsiyakull Chaiy、Suriyawanakul Jarupol、Li Qing、Sasaki Keiichi、Yoda Nobuhiro、Rungsiyakull Pimduen
    • 雑誌名

      The Journal of Prosthetic Dentistry

      巻: 130 号: 3 ページ: 380.e1-380.e9

    • DOI

      10.1016/j.prosdent.2023.06.031

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In vivo measurement of three-dimensional load exerted on dental implants: a literature review2022

    • 著者名/発表者名
      Assoratgoon Itt、Yoda Nobuhiro、Iwamoto Maya、Sato Tomoya、Kawata Tetsuo、Egusa Hiroshi、Sasaki Keiichi
    • 雑誌名

      International Journal of Implant Dentistry

      巻: 8 号: 1 ページ: 52-52

    • DOI

      10.1186/s40729-022-00454-y

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] エレクトレットを用いた外部電源不要な触覚機能を有する人工皮膚に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      土方亘, 松本爽, 市川健太
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 0

    • NAID

      130008135059

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 静電誘導型発電シートを用いた咬合力測定装置の開発2023

    • 著者名/発表者名
      成原大衣智,依田信裕,江草宏,市川健太,土方亘,伊藤浩之
    • 学会等名
      令和5年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 静電誘導型発電シートを用いた咬合力測定装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      成原大衣智,依田信裕,江草宏,市川健太,土方亘,伊藤浩之.
    • 学会等名
      令和4年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a method to measure occlusal force based on electret and dielectric elastomer2022

    • 著者名/発表者名
      Taichi Narihara, Kenta Ichikawa, Nobuhiro Yoda, Wataru Hijikata, Hiroshi Egusa
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Biomedical Engineering (ISBE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Future possibility of digital denture production based on computer-aided engineering2022

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiro Yoda
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Digital Solutions for Education and Clinical Dentistry (ICDSECD) 2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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