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超小型多軸触圧センサを活用した在宅で使える簡易型とろみ度測定器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K11880
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59040:栄養学および健康科学関連
研究機関岩手医科大学

研究代表者

齊藤 桂子  岩手医科大学, 歯学部, 助教 (70788744)

研究分担者 熊谷 美保  岩手医科大学, 歯学部, 准教授 (20398481)
黒瀬 雅之  岩手医科大学, 歯学部, 教授 (40397162)
森川 和政  岩手医科大学, 歯学部, 教授 (70514686)
佐藤 大祐  新潟大学, 研究推進機構, 助教 (70778703)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (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)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード嚥下 / とろみ / 食支援 / 咀嚼 / レオロジー / レオメータ / 嚥下障害 / 触圧感覚
研究開始時の研究の概要

誤嚥のリスクを軽減するためのとろみ付けが介護現場で行われるが、とろみの評価は定性的評価に依存している。よって、嚥下調整食の基準は、認識の共有が容易ではなく、シームレスな介入の障壁となっている。これらの背景から、定量的な評価法の確立を目指し、攪拌時のモーメントを6軸センサから検出する技術を熟成させ、今までにない、在宅での使用を念頭に置いた小型且つ安価な「とろみ計測器」の開発に着手してきた。本研究では、ボトルネックである小型化、そして非ニュートン流体での「とろみ度」の計測を実現するため、技術を活用した原理試作を行い、理想的な計測原理を検討し定性的評価から定量的評価へと置換する土台を構築したい。

研究実績の概要

介護者が安心して安全なとろみ付けをした食品を提供出来るよう、各家庭に導入出来る安価且つコンパクトな粘度計を目指し、計測対象となる溶液の安定した粘度検出を実現する核となるコア基盤技術を確立することを目指している。

昨年度までの研究開発の中で、開発を行った小型とろみ検出器では、既存技術の改良ではなく、全く異なる概念となるMEMSチップを使用した小型6軸触覚センサを核に感圧ヘッドにかかる三次元の力を検出するシステムの構築を行い、ニュートン流体・非ニュートン流体において高い精度での粘度検出を実現してきた。本年度は、昨年度の検証よりも詳細な検討を行うために、複数のメーカーの異なるトロミ剤を対象にB型粘度計と高精度レオメーターを用いて測定値の比較を行い、計測結果との誤差により精度を評価してきた。レオメーターはその特性上、回転速度の可変が可能であり、異なるせん断速度下での記録を可能とする。開発を行っている小型粘度計では、速度は一定として計測を行うことを想定しており、検証を行う際には、レオメーター側はせん断速度を63.1(1/s)で固定し、その値を比較対象とした。解析を行った結果、最も高い出力を示したX軸のモーメント(Mx)では0.9を超える高い相関を得られ、MyやMzでもその値は0.9付近を示し、非常に高い相関を得られた。これは、3種類の市販されているとろみ調整剤で同様であった。以上の結果から、新しい概念で開発を行ってきた検出システムの有効性は、非ニュートン流体でも証明された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ニュートン流体だけでなく、非ニュートン流体においても想定以上の精度で粘度検出に成功している。検出システムの有効性は十分に得られている。上市を目指した計画の中では、小型化や防水化など、様々な課題をクリアしていく必要があるが、従来までの手法とは異なる新しい原理での粘度計測を実現したという学術的な価値は十分に得られている。

今後の研究の推進方策

現在までに開発を行ってきた、既存技術の改良ではなく、全く異なる概念となるMEMSチップを使用した小型6軸触覚センサを核に感圧ヘッドにかかる三次元の力を検出するシステムはは、ニュートン流体に加えて、とろみ調整材などの非ニュートン流体においても十分な精度で粘度検出を可能としている。今後は、応用範囲を検討するため、塗料などのスラリーなどを対象に検証を行う。また、本システムを介護現場へ応用することを目指し、システムの小型化や防水化なども同時に検討することとする。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] 嚥下障害者(児)のための簡易粘度計開発とその評価2023

    • 著者名/発表者名
      松尾小百合、齊藤桂子、橋口大輔、熊谷美保、森川和政
    • 学会等名
      第42回日本小児歯科学会中四国地方会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a novel miniaturized-viscometer for pediatric dysphagia2023

    • 著者名/発表者名
      Niinuma Sayuri, Saito Keiko, Kato Tetsuya, Kumagai Miho, Hashigushi Daisuke, Kobayashi Takuya, Kurose Masayuki, Morikawa Kazumasa
    • 学会等名
      23th Korean academy of pediatric dentistry
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 在宅での使用を念頭においた多軸触圧センサを活用した小型粘度計開発2022

    • 著者名/発表者名
      新沼小百合, 森川和政, 熊谷美保, 山村健介, 黒瀬雅之
    • 学会等名
      日本咀嚼学会 第33回学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 多軸力覚センサを用いた粘度計の提案2022

    • 著者名/発表者名
      新沼小百合, 齊藤桂子, 熊谷美保, 森川和政
    • 学会等名
      第40回日本小児歯科学会北日本地方会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 6軸力覚センサを応用したトロミ度測定装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      新新沼小百合, 齊藤桂子, 熊谷美保, 小林琢也, 森川和政, 黒瀬雅之
    • 学会等名
      岩手歯学会第93回例会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 機器開発における基礎研究の重要性2022

    • 著者名/発表者名
      黒瀬雅之
    • 学会等名
      岩手歯学会第94回例会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] とろみ度測定装置及びとろみ度測定方法2022

    • 発明者名
      黒瀬雅之,齊藤桂子,森川和政,熊谷美保,木鋪大樹,佐藤俊一
    • 権利者名
      黒瀬雅之,齊藤桂子,森川和政,熊谷美保,木鋪大樹,佐藤俊一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 取得年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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