This article is a technical report without peer review, and its polished and/or extended version may be published elsewhere.

第 26 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集（2021 年 9 月）

小児の歯磨き指導効率上昇を目的とした AR ばい菌表示システム
AR germ display system for increasing eﬃciency to teach children the method to brush their teeth
近藤春希 1) ，舟橋健司 2)

Haruki Kondo and Kenji Funahashi1) 名古屋工業大学大学院 工学系研究科（〒 466-8555 愛知県名古屋市昭和区御器所町, h.kondo.801@stn.nitech.ac.jp）
2) 名古屋工業大学大学院 工学系研究科（〒 466-8555 愛知県名古屋市昭和区御器所町, kenji@nitech.ac.jp）
概要: 子供の虫歯問題を解消、低減することは今も昔も簡単なことではない。我々はこの原因を、子供たちが歯磨きを行う理由を実感できていないために歯磨きを正しく行わないからではないかと考えた。
本研究では PC のカメラを用いて取得した画像からリアルタイムに子供の歯の汚れやすい部分にばい菌が存在しているように重畳表示するシステムを提案する。本システムにより歯磨きの意義が実感できることが期待される。
キーワード： 歯磨き, 虫歯予防, 機械学習

1.

はじめに
「学校保健統計調査」[1] によると幼稚園では 31.16 ％、小学校では 44.82 ％の者が虫歯（処置完了者を含む）であは PC のカメラから口や歯を含む顔画像を取り込み、歯の汚れやすい部分を検出し、該当部分にばい菌のイラストを重畳表示する。

る。このことから小さな子供は十分な歯磨きを行えていな

学習用画像では学習対象の物体が大きくはっきりと写っいのではないかと考えた。そのため本研究では子供たちにていることが望ましい。しかし、顔領域に対して歯の領域歯磨きを行う習慣を身に着けさせることを考える。
「歯科保は小さいので顔画像は学習用画像として適していない。ま健に関する教育が保健行動に及ぼす影響」[2] によるとは歯た、口画像や歯の画像のみを使用すると学習が偏ることに科衛生士科卒業前の 2 年生の歯磨きに対する意欲は同学科

よって顔画像から歯の汚れやすい部分の検出を正しく行え

1 年生や他学科の学生より大きいという結果があり歯科保ない恐れがある。この問題に対して、顔画像から口を検出

健に対する教育を受けた人は歯科保健に関する関心度及びした後に口領域から歯を検出すればいいのではないかと考知識が向上していることが分かる。歯磨きを行う際には歯えた。そこで、機械学習アルゴリズム YOLOv3[5] を使用しの汚れやすい部分を理解しておく必要がある [3]。そのためて以下のように各学習を行う。

ばい菌が繁殖しやすい場所を理解すれば子供達の歯磨きに対する意欲が増すのではないかと考えた。しかし、ばい菌を見ることはできないので小さな子供に歯を正しく磨く理由を子供に教えることは困難である。ところで当研究室で1. 1523 枚の顔画像から歯の汚れやすい部分を学習
2. 944 枚の口画像から歯の汚れやすい部分を学習
3. 1216 枚の顔画像から口を学習

はこれまで小児向けに，接触感染の経路となりやすい対象

表 1 の結果から顔の画像から歯を直接検出するよりも口を物にリアルタイムでばい菌のイラストを重畳表示すること

検出してから口領域から歯を検出した方が f 値が高くなる

で，手洗い習慣の必要性を学んでもらうシステムを提案しことが分かる。よって顔の画像から口を検出できたときにている [4]。歯にばい菌を表示させて見せれば子供達に対しは口の領域から歯を検出し、口を検出できなかったときにて歯にばい菌がいることを理解させ子供に歯磨き習慣を身は顔の画像から歯を検出し該当部分にばい菌のイラストをにつけさせられるのではないかと考えた。そこで本研究で表示する。

は AR 技術を用いた子供の歯磨き習慣向上のためのシステ

表示するばい菌のイラストの大きさは検出された領域のムを提案する。このシステムでは機械学習の結果を用いて高さの 2 倍とする。また、ばい菌のイラストが重なる時に歯の汚れやすい部分を検出し該当部分にばい菌のイラストはばい菌のイラストは表示させない。もし検出された領域を重畳表示する。

が大きすぎる時には誤検出であると考えられるのでばい菌のイラストを表示させない。

2.

システムの構成
本システムではまず事前に歯の汚れやすい部分の事前学習を行う。歯の汚れやすい部分は「奥歯」、「歯と歯肉の間」、「歯と歯の間」、「前歯の裏側」とする。システムの実行時にこの結果から本システムは子供の歯磨き習慣の向上に有効
学習表 1: 検出率
適合率 再現率f値

学習 10.249

0.5330.340

学習 20.348

0.649

0.453

学習 30.980

0.980

0.980

3.

実験

3.1

動作確認

であると考えられる。

適切に歯の汚れやすい部分が検出さればい菌のイラストが正常に表示されることを確認した (図 1、2)。また、暗い場所では歯の検出を行えないことがあった。このシステムの動作速度は 2.04fps である。

図 3: ばい菌の重畳表示（歯と歯の間）4.

むすび
本研究では小児の歯磨き指導効率向上を目的とした ARばい菌表示システムを提案し、実験システムを構築した。本システムでは歯の汚れやすい部分に正しくばい菌が表示されることを確認した。また、2 人の小学生を対象に保護者にシステムを利用して歯磨き教育を行ってもらい、本システ
ムが子供の歯磨き教育に有効であることを確認した。今後はシステム動作速度の改善を行いたい。また、暗い場所で
図 1: 実験の様子は検出を行えないことがあるので周囲が暗い条件下での学習を行いたい。また、本システムの有用性を詳しく確認するために多くの家庭や保育園などを対象として評価実験を行いたい。
謝辞 本研究の一部は JSPS 科研費 JP20K11918 の助成をうけたものです。

参考文献[1] 文部科学省，学校保健統計調査−令和元年度（確定値）の結果の概要：文部科学省 (mext.go.jp)
https://www.mext.go.jp/content/20200319-mxt_

chousa01-20200319155353_1-3.pdf（最終閲覧日：2021 年 7 月 16 日）[2] 深井穫博，眞木吉信，高江洲義矩， 歯科保健に関する教
育が保健行動に及ぼす影響 ，口腔衛生学会雑誌 Journal
図 2: ばい菌の重畳表示（奥歯）of Dental Health 45．7〜13 （1995）[3] 松原こずえ， 歯磨きの仕方と健口体操

3.2

検証実験

，DentalMedicine Research 31(3) : 249- 260(2011)

システムが子供の歯磨き教育に有効であるかを確認する[4] 島田祥伍，舟橋健司， AR 技術を用いた小児の手指衛(図 3)。本研究では子供たちの親にシステムについて説明し生習慣促進のためのばい菌表示システム ，平成 30 年

た上で、2 人の小学生にシステムを使用して歯磨きについて指導してもらい、その後アンケートに回答してもらった。
アンケートの結果は次のとおりである。

• 子供の歯磨き教育に役立ちそう• 子供たちに毎日歯磨きをさせられそう• 歯にばい菌が表示されて面白い

度修士論文 (2018)[5] Joseph Redmon, Ali Farhadi， YOLOv3: An Incremental Improvement ，arXiv:1804.02767 (2018)