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前歯の裏を舌でなぞって機器を操る。オーフス大学のマウスピース「TeethMark」がUIST 2026で受賞

デンマークのオーフス大学のチームが、歯型から3Dプリントしたマウスピースに薄い基板を貼り、上の前歯4本の裏を舌でタップ・スライドして機器を操作し、舌と唇に電気刺激で合図を返す「TeethMark」をUIST 2026で発表した。12人の検証でスライドの認識精度は94.92%。論文は12本のHonorable Mentionの1本に選ばれた。

HuRoC 編集部
編集部 · HuRoC
8分

舌の先で前歯の裏をなぞると、はんだ付けをしている手元の顕微鏡が寄ったり引いたりする。両手はこてと基板から離れない。デンマークのオーフス大学のチームが作ったマウスピース「TeethMark」は、歯を「どこを触っているかが舌で分かる目印」として使い、舌の動きをコマンドに変える。

論文「TeethMark: Enabling Tongue-Tooth Interaction with Capacitive Sensing and Electrotactile Feedback using an Intraoral Wearable」は、ユーザーインターフェース研究の国際会議 UIST 2026（2026年11月2〜5日、米デトロイト）の本会議論文として採録された。UIST の本会議論文は、募集要項にあるとおり、査読、著者による反論（リバッタル）の機会、条件付き採録を経て最終的な採否が決まる。著者はオーフス大学の Yijing Jiang、Yunhui Song、Haiyang Xu、Maria Perdices Segui、Himani Deshpande、Michael Wessely の6氏。会議は採録論文から12本をHonorable Mentionに選び、TeethMark はその1本に入った。

歯ごとに電極を2つ。読むのも返すのも同じ電極

マウスピースは、上の歯にかぶせる厚さ0.5mmの透明な樹脂でできている。その表面に4層のフレキシブル基板（FPCB）を貼り、1本の歯の面ごとに4×2mmの電極を2つ並べた。1つは舌の接触を読み取り刺激も出す電極、もう1つはグラウンドだ。電極は金めっき（無電解ニッケル置換金）で、口の中に出るのは歯科用樹脂と金めっきの電極だけになるよう組み立てている。

入力は静電容量式のタッチセンサーと同じ原理で、ESP32 マイコンが読み取る。使う前に各電極を舌で一度ずつ触って最大値を記録し、その70%を超えたら「触れた」と判定する。舌のしぐさは3種類ある。1本の歯に触れる「タップ」、隣り合う歯を舌先でなぞる「スライド」、複数の歯に同時に舌を当てる「エリアタッチ」だ。

出力は電気触覚（皮膚や粘膜に弱い電流を流して触った感じを起こす方式）を使う。舌側の電極は、センサーと刺激をリレーで時分割に切り替えて兼用する。唇側にも電極を置き、歯に常に触れている唇の内側へ合図を送る。流れる電流は舌側0.2〜0.5mA、唇側0.8〜1.3mAで、検証では舌側6V、唇側17Vを基準に、一人ずつ心地よく感じる強さへ合わせた。回路には電流を最大10mAに抑える部品（LM334）を直列に入れている。論文は、唇の内側を触覚の出力面に使ったのは自分たちが初めてだとしている。

歯の数で数えると、入力点は約28、出力点は約56まで増やせる計算になる。ただし今回の検証で使ったのは、上の前歯4本の裏側と表側だけだ。

14人に聞いた好み、12人で測った精度

チームはまず14人（20〜33歳）に、鏡を見ながら自分の歯の32か所（4種類の歯×上下×左右×内側・外側）で3種類のしぐさを試してもらい、正確さ・体の楽さ・人前での使いやすさを7段階で聞いた。全員が歯の内側を好み、多くの人が外側でのしぐさを「疲れる」「ぎこちない」と表現した。いちばん位置を取りやすかったのは前歯（切歯）で、小臼歯は目印がなく探しにくいという声が多かった。

これを受けて、本番の検証は上の前歯4本で行った。被験者は12人（22〜31歳、平均25.5歳）で、歯の治療中の人は除いた。11人は口の中で操作する機器を使った経験がなかった。一人ひとりの歯型からマウスピースを作り、10〜15分の練習のあと、表示なしで操作してもらった。

項目精度
タップ（1本の歯、1秒以上の接触）82.92%
エリアタッチ（隣り合う2本）92.78%
スライド（4本を左右に）94.92%
方向の合図（舌側・唇側とも）99.17%
位置の合図（唇側／舌側）91.25%／95.83%

12人中11人がスライドをいちばん簡単だと答え、8人がタップをいちばん難しいとした。誤認識の多くは隣り合う歯の取り違えだった。センサーは一度の調整のまま、実験の間に再調整を要しなかったという。

装着中に不快を訴えた人はおらず、数時間着けていられそうだと話した人もいた。一方で、舌側の刺激で味を感じた人が5人いて、「電極の金属の味は好きではないが許容範囲」という声もあった。奥歯側を開けた部分的なマウスピースのほうが楽だろう、という提案も出ている。

歯型から基板まで、つくる工程を論文に書き込んだ

この論文のもう1つの柱は作り方だ。まずアルギン酸の印象材で歯型を取り、石膏を流して模型を作る。模型を歯科用3Dスキャナーで読み、3DCADソフト Rhino で歯ぐきの部分を削って厚さ0.5mm、角を丸めたマウスピースのデータに整える。出力には Formlabs の光造形機 Form 4b と、口の中で長期間使う前提の歯科用樹脂 Dental LT Comfort を使った。印刷後はイソプロピルアルコールで洗い、紫外線で硬化させ、ハンドリューターで尖った縁を磨く。

基板の配線は、チームが作った設計ツールで起こす。マウスピースのSTLデータを読み込み、電極を置きたい歯の面をクリックすると、配線が自動で引かれ、層ごとのSVGファイルが出力される。それを基板設計ソフト KiCad に取り込み、ビアとシールドの銅箔を足して製造用のガーバーデータにし、基板メーカーに発注する。最後に、針付きのスクイズボトルで歯科用樹脂を基板のまわりに塗り、UVライトで固めて貼り付ける。

なお検証では、製作を急ぐため全員に同じ形の基板を使っており、電極が歯の中央からずれることもあった。著者は、歯科用3Dスキャナーが広まれば型取りの工程は短くでき、基板を熱可塑性シートで挟んで真空成形する方法で手作業のばらつきを減らせるとみている。

応用例として、チームは4つの場面を試作した。デンマーク語の l、d、r の発音練習で舌の位置を画面に映す語学教育（教師歴13年の教員が指導した）、VR の中で受け取った絵文字を舌や唇への刺激で感じ、舌のダブルタップで返す場面、舌と口の筋肉を鍛える口腔筋機能療法をゲームにしたもの、そして工作の補助だ。工作の例では、舌でUVライトの明るさを調整し、30秒たつと唇への刺激で硬化の完了を知らせる。マウスピースを作る工程そのものを、マウスピースで操作している。

ピアスを使う装置、上あごに当てる装置との違い

舌で機器を動かす研究には長い蓄積がある。米ジョージア工科大学の Tongue Drive System は、舌に付けた磁石の動きを磁気センサーで読む。2013年の Science Translational Medicine の論文では、参加者に磁石入りの舌ピアスを付けてもらい、第6頸髄（C6）またはそれより上の脊髄損傷の人がパソコン操作と電動車いすの運転を試した。使い慣れた吸う・吹くスイッチ（シップ・アンド・パフ）と比べ、成績は最大3倍良かったと報告している。デンマークのオールボー大学発の iTongue も、舌のピアスで、口の中に入れる装具のセンサーを反応させる方式だ。同じオールボー大学は、舌で操作する手袋型外骨格で、ピアスを使わずに上あごの装置を舌で動かす研究も発表している。

市販品では、米 Augmental の MouthPad が上あごに当てるタッチパッドで、歯科スキャンから3Dプリントで一人分を作り、Bluetoothでパソコンやスマートフォンにつなぐ。価格は1,400ドル（2026年11月時点）で、販売は米国内のみ、同社は医療機器ではないとしている。オーストリア・リンツの IntegraTools の IntegraMouse AIR は、唇の小さな動きと吸う・吹くで操作するマウスで、同社は EU の医療機器規則（MDR）のクラスI医療機器と説明している。

TeethMark の違いは3つある。舌にピアスが要らないこと、上あごを空けておけること（論文は、話しやすさと装着感のためとしている）、そして入力だけでなく舌と唇へ合図を返せることだ。同じ研究室は2024年に、MIT CSAIL と組んで口の中のデバイスを自作するための土台「MouthIO」を UIST で発表している。MIT の紹介記事によれば、材料費は約15ドル、印刷は2時間で、前歯を舌で叩く入力も試していた。TeethMark はその入力を歯1本単位まで細かくし、出力を加えた続編にあたる。日本でも2018年の計測自動制御学会（SICE）年次大会で、マウスピースに光センサーを埋めて舌のしぐさを読む「TongueInput」が発表されている。

手が使いにくい人の道具になるまでに残る距離

論文は TeethMark を、手を使わず、周りに気づかれにくい（discreet）入力として位置づける。被験者からは、運動障害のある人の支援に使えそうだという声も出た。今回の被験者は職場と知人から集めた20〜30代で、脊髄損傷や神経難病などで手が使いにくい人を対象にした評価は、論文には含まれていない。Tongue Drive System の研究のように、当事者が5〜6回のセッションを重ねて使う評価は次の段階になる。

試作は有線で、基板は口の端から外へ伸び、耳の後ろの回路につながる。4つの電極を順に刺激して方向を伝えるには約1.74秒かかる。著者が主な課題に挙げるのは「ミダス・タッチ」、つまり舌を休めたり、飲み込んだり、話したりする日常の動きで、意図しない入力が起きることだ。認識の工夫で減らすか、誤って出にくいしぐさを選ぶかの兼ね合いが残る。唾液の影響、話し方への影響、長時間の装着感も、実験室の外での長期試験で確かめる必要があるとしている。毎日使う場合の洗浄・消毒の手順や、基板と樹脂の接着の耐久性は、論文では扱われていない。

日本で使う場面を考えると、制度との接点は「重度障害者用意思伝達装置」になる。消費税が非課税になる身体障害者用物品を定めた告示は、これを「両上下肢の機能を全廃し、かつ、言語機能を喪失した者」のまばたき等の残存機能による反応をセンサーで感知して意思を伝える製品と定め、伝の心、マイトビー、OriHime eye+switch などの製品名を並べる。意思伝達装置は障害者総合支援法の補装具の種目で、支給基準額は3年に1度見直される。厚生労働省は2026年7月24日の第76回補装具評価検討会で、2027年4月の告示改正に向けた論点（案）として、自宅でのデモ機の貸し出しや試用の費用、視線入力装置を使う人が本体と呼び鈴をつなぐための機器を挙げた。口の中に入れる入力装置が選択肢に加わるなら、本人の歯型から作る工程と、試用・調整に手間がかかる点は、この「試用の費用」の論点と重なる。口の中で電気刺激を出す機器を薬機法でどう扱うかも、用途に応じた整理が要る。

HuRoC の視点

HuRoC 編集長の星野は、眼球運動で外部機器を操作する頭部装着型スイッチ「EyeTrigger Device」のデザインに関わってきた。目や舌のように、その人に残っている動きを入力に使う道具は、身体に当たる部分が一人ひとり違う。TeethMark の論文が、印象材からガーバーデータまでの工程を手順として書き込んでいるのは、その「一人分をつくる」仕事を研究の中心に置いたからだろう。

口の中に入れる装置を一人ずつ作る仕事は、長く歯科技工の領域にあった。それが今は口腔スキャン、光造形、基板の外部発注が、研究室の机の上でひと続きになる。考える時間が増え、つくる手間が減るほど、残る問いは「どの歯に、どのしぐさを割り当てるか」という設計の側に移っていく。マウスピースを舌で操作しながら次のマウスピースを固める応用例は、その工程が自分の道具で回り始めたことを示している。

出典