| 研究課題/領域番号 |
22K19746
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
原 正之 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00596497)
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| 研究分担者 |
菅田 陽怜 大分大学, 福祉健康科学部, 准教授 (30721500)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| キーワード | 摂食・嚥下 / ロボティクス / ハプティクス / 非接触センシング / 定量化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は，工学×基礎理学療法学×認知科学の学際研究により，ヒトの摂食・嚥下機能の定量的な評価を可能にする新たな技術の創出に挑戦するものである．本研究課題を推進することで，近年重要度が高まりつつある摂食・嚥下リハビリテーションやその診断などに有用なツールを提供し，最終的には嚥下・摂食障害を持つ患者のQOLの向上を目指す．
2023年度の研究では，主として非接触かつ非侵襲／無被曝で健常者の嚥下状態を身体の外部から計測する手法の開発を行った．昨年度の研究において，超高速インラインプロファイル測定器（3次元レーザ変位計）で喉頭の動きを非接触かつ定量的に計測できる可能性が示唆されたので，その知見を基礎として計測した喉の形状データから喉頭挙上（喉に沿った上下運動）と前後運動（喉に対して垂直方向の変動）の両方を抽出・推定する手法の開発を試みた．具体的には，高さ調整可能な額当てを作製して昨年度の研究で問題となった研究参加者毎の姿勢による計測精度のばらつきを抑えることから始め，改良した計測システムを用いて健常者を対象とした水飲みテストを実施して嚥下時の喉の形状データを蓄積した．また，頚窩（鎖骨と鎖骨の間のくぼみ）付近にランドマークとなるシールを貼り付け，その両端の座標を用いて傾き補正を行った実験データを基礎として，各時刻において推定した喉頭位置を中心として関心領域を制限することで，ヒトの嚥下運動を精度よく推定できる可能性を示した．さらに昨年度の検討を基に，喉との物理的接触を伴って力情報から嚥下状態を定量的にセンシングする装置の試作を行い，その基本性能などを明らかにした．
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| 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
本研究課題では，「課題1：接触型嚥下状態センシング技術の開発」，「課題2：非接触型嚥下状態センシング技術の開発」，「課題3：認知的影響を考慮した摂食・嚥下機能評価方法の創成」の3つの研究を推進している．
2023年度は，昨年度の研究実績報告における研究の推進方策で記載した計画に従って，主として課題2（特に，3次元レーザ変位計を用いた非接触かつ非侵襲／無被曝で嚥下状態を身体外部から定量的に計測する手法の開発）に焦点を当てた研究を推進した．3次元レーザ変位計で取得した喉の形状の時刻歴データから喉頭位置・運動を推定する手法を新たに提案しており，現在は計測精度のさらなる向上を試みている．また課題1に関しては，昨年度の検討結果を基に，6自由度力センサとクランクシャフト機構を用いた1自由度の接触型ロボットの試作も行っている．ヒトを対象とした行動実験で使用するためにはまだ改良・検討の余地はあるものの，課題3の実施に向けた準備を行うことができた．
以上のことから，研究計画に従っておおむね順調に進展しているものと考える．
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| 今後の研究の推進方策 |
2024年度の研究では，課題1（接触型の計測技術に関する研究）と課題2(非接触型の計測技術に関する研究）を完遂するとともに，課題3(認知的影響を考慮した嚥下実験)の研究を推進していくことを計画する．
まず課題1については，2023年度に試作した装置を行動実験に対応した形に改良するとともに，喉との接触情報から嚥下状態を推定できるかどうかを検証する．また，その技術を組み込んだ実験システムの開発を行う．課題2については，これまでの研究で1次元／3次元レーザ変位計を用いた嚥下状態の計測手法を提案して嚥下状態の計測・推定が可能であることを既に示しているが，その計測精度のさらなる向上を試みるとともに，提案手法を組み込んだ新しい実験システムの開発を行う．課題3については，2023年度に実験タスクを検討しており，特に課題2の実験システムを用いて認知的影響を考慮した嚥下実験を実施する．例えば，好きな／嫌いな食べ物，有機物（例えば，犬や猫）／無機物（例えば，自動車や飛行機）などの映像を見せた後に水飲みテストを行い，先行して与えられる視覚情報による嚥下運動への影響などを調査する．また，計算課題などで認知的な負荷を操作した際の嚥下運動への影響などについても検討する．これらの嚥下実験から得られる定量的なデータ・知見を基に，認知的影響を考慮した摂食・嚥下機能評価方法について検討を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
接触型嚥下状態センシングシステムの開発で使用する超小型6自由度力センサが特注日であったため，年度内の納品が難しくなった．このため，2023年度の研究では代替となる小型6自由度力センサを用いて試作機の作製を行った．また，本研究課題に携わる学生も含めて大分大学への出張を行い，研究分担者との研究打ち合わせや現地でのテストを複数回行うことを計画していたが，研究分担者のスケジュールとなかなか合わなかったため予定通りに出張を行うことができなかった．以上の理由により，次年度使用額が生じることとなった．
そこで2024年度は，2023年度に購入できなかった物品の購入を行うとともに，出張計画を見直して物品費および旅費の適切な使用に努める．
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