JP2012005664A - 咀嚼計数装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 頭部に咀嚼センサ部を固定するベルトの締め付け力や咀嚼センサ部の固定位置による影響を受けにくく、使用中の頭部への圧迫感が少ない信頼度の高い咀嚼計数装置を提供する。
【解決手段】 側頭筋の隆起に追従して柔軟に変形可能な第１の面状電極と、前記第１の面状電極と間にスポンジ層を挟んで対向配置される第２の面状電極を備える咀嚼センサ部３と、咀嚼センサ部の検出信号からベルト２の締め付け力に対応する当該検出信号の最小値を検出する最小値検出回路と、前記検出信号から前記最小値分を除去する締め付け力除去回路と、前記最小値に基づいて、咀嚼センサ部３の感度が一定になるように、前記締め付け力除去回路から出力される信号を増幅して出力する自動ゲイン補正回路と、前記自動ゲイン補正回路の出力信号に基づいて咀嚼回数をカウントするカウント回路と、前記カウント回路でカウントした咀嚼回数を表示する表示手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、咀嚼回数を計数する装置に関し、特に、咬合時の側頭筋の盛り上がりを検出することにより咀嚼回数を計数し、表示できるようにした咀嚼計数装置に関する。

近年、児童の食育や中高年のメタボリックシンドローム対策、高齢者の口腔リハビリ等の観点から、咀嚼に関する関心が高まり、咀嚼運動を定量的に評価する必要性から咀嚼回数を計測する機器が求められている。

従来開発されているこの種の機器としては、咀嚼運動に伴う下顎の動きを機械的に検出する接触式のものや、顎運動のための筋活動を検出するもの（特許文献１、２参照）、外耳道に挿入して咀嚼時の外耳道の変形や咀嚼音を検出するもの（特許文献３参照）、側頭筋に圧電素子をヘアバンドで装着し、その出力信号から特定の周波数成分を取り出して咀嚼信号を検出するもの（特許文献４参照）等様々なものが提案されている。

特開２００７−３１７１４４号公報 特開２００２−１７２１０３号公報 特開平１１−３１８８６２号公報 特開２００５−３２９２１３号公報

しかしながら、下顎の動きを機械的に検出する接触式のものは装着が煩わしく、また、硬いセンサ部材を顔面や頭部に接触するものは装着感が悪く、さらに、発話による顎の運動と咀嚼運動との判別が困難である等の問題があった。

この中で、特許文献４に記載されているものは、咀嚼時の動きが大きく、発話においての動きが少ない側頭筋の動きを検出しているため、発話による影響は少ない利点がある。しかしながら、このような、圧力を検出するセンサをベルト（ヘアバンド）で頭部に固定する方式のものは、ベルトの締め付け力によってセンサの感度が変化し、その出力信号が大きく変動するため、信号の増幅率を適正に設定することが困難となる問題がある。

すなわち、図８（ａ）に示すように、ベルトを強く締めると感度が高くなりすぎて発話時のノイズが検出されて誤差となり、また、同図（ｂ）に示すように、ベルトの締め付け力が弱いと感度が低下して、通常の咀嚼運動を正確に検出できなくなる場合が生じ、ベルトの締め付け力や頭部に対するセンサ位置の設定に十分な配慮が必要であるため、信頼度の高い咀嚼回数の測定を誰もが手軽に行うことができなかった。

また、締め付け力をほぼ一定にする手段としては、柔軟に伸縮可能なベルトを用いる方法も考えられるが、頭部を締め付ける不快感が常にあることに加えて、咀嚼運動に伴ってベルトが伸縮するため、測定感度が著しく低下してしまう問題があった。

そこで、本発明は、前述したような従来技術における問題点を解消し、頭部に咀嚼センサ部を固定するベルトの締め付け力や咀嚼センサ部の固定位置による影響を受けにくく、使用中の頭部への圧迫感が少ない信頼度の高い咀嚼計数装置を提供することを目的とする。

前記目的のために提供される本発明の咀嚼計数装置は、頭部に装着される非伸縮性ベルトによって、側頭筋に対応する位置に固定され、咀嚼動作時の側頭筋の隆起を検出する咀嚼センサ部と、前記咀嚼センサ部の検出信号に基づいて、咀嚼回数を計数・表示する計数表示部から構成されている。

前記咀嚼センサ部は、側頭筋の隆起に追従して柔軟に変形可能な第１の面状電極と、前記第１の面状電極と間にスポンジ層を挟んで対向配置される第２の面状電極とを有して、側頭筋の隆起で第１の面状電極が圧迫されることによる、第１の面状電極と第２の面状電極間の静電容量の変化を検出する静電センサとして構成され、前記計数表示部は、前記咀嚼センサ部から出力される検出信号から、前記ベルトの締め付け力に対応する当該検出信号の最小値を検出する最小値検出回路と、前記検出信号から前記最小値検出回路で検出された前記最小値を差し引いて除去する締め付け力除去回路と、前記最小値検出回路の検出した最小値に基づいて、ベルトの締め付け力によらずに咀嚼センサ部の感度が一定になるように増幅率を変化させる機能を有し、前記締め付け力除去回路から出力される信号を増幅して出力する自動ゲイン補正回路と、前記自動ゲイン補正回路の出力信号に基づいて、咀嚼回数をカウントするカウント回路と、前記カウント回路でカウントした咀嚼回数を表示する表示手段とを備えたものである。

本発明の咀嚼計数装置においては、カウント回路は、自動ゲイン補正回路の出力信号のレベルが閾値を越えた場合にのみカウントを行うように構成され、且つ、前記閾値が変更可能であることが望ましい。また、カウント回路がカウントする数が設定した値に達する毎に報知する報知手段を備えていることも望ましい。

請求項１の発明に係る咀嚼計数装置によれば、咀嚼センサ部を頭部に固定するベルトに非伸縮性のベルトを用いているため、弾性伸縮するベルトのように、頭部が締め付けられる不快感が少なく、また、ベルトが咀嚼動作に伴って伸縮して咀嚼センサ部の感度を低下させる虞がない。

また、咀嚼センサ部は、側頭筋の隆起に追従して柔軟に変形可能な第１の面状電極と、前記第１の面状電極と間にスポンジ層を挟んで対向配置される第２の面状電極とを有して、側頭筋の隆起で第１の面状電極が圧迫されることによる、第１の面状電極と第２の面状電極間の静電容量の変化を検出するように構成されているため、側頭筋の動きを圧電素子で検出する重体のものと比較して、広い面積で検出することができ、装着時の圧迫感が少なく且つ検出精度を高めることができる。

また、ベルトの締め付け力によって変化する咀嚼センサ部の感度を自動的に補正する機能を備えているため、ベルトの締め付け力や咀嚼センサ部の頭部への装着位置による測定誤差を低減することができ、誰でも簡単に、高精度で咀嚼回数の測定を行うことができる。

また、請求項２の発明に係る咀嚼計数装置によれば、咀嚼センサ部の感度を使用者の年齢や性別等の諸々の条件に応じて最適な感度に設定して使用することができる。

さらに、請求項３の発明に係る咀嚼計数装置によれば、適正な咀嚼回数に達したことを容易に確認することができる。

本発明に係る咀嚼計数装置の１実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る咀嚼計数装置の１実施形態における頭部への咀嚼センサ部の装着状態を示す側面図である。 本発明に係る咀嚼計数装置の１実施形態における頭部への咀嚼センサ部の装着状態を示す平面図である。 咀嚼センサ部の内部構造を示す縦断面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 計数表示部の側面図である。 本発明に係る咀嚼計数装置の１実施形態における信号処理回路のブロック図である。 ベルト締め付け力の違いによるセンサ感度の変化を模式的に示す図であり、同図（ａ）は、ベルト締め付け力が大きい場合、（ｂ）は、ベルト締め付け力が小さい場合をそれぞれ示す。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の咀嚼計数装置の１実施形態を示す斜視図であって、同図に示すように咀嚼計数装置１は、頭部に装着する非伸縮性素材からなるベルト２に取り付けられる咀嚼センサ部３と計数表示部４から構成されている。

同図では隠れて図示されていないが、咀嚼センサ部３には裏面側に面ファスナが取り付けられており、この面ファスナがベルト２の内側に２カ所貼り付けられている面ファスナ５Ａ、５Ｂの何れかに接合されてベルト２に着脱可能に固定されるようになっている。また、咀嚼センサ部３には、計数表示部４に接続するための接続コード６が設けられている。

図２は、図１における左側の面ファスナ５Ａによって、咀嚼センサ部３を頭部左側の側頭筋の上に位置するようにベルト２に取り付けて頭部に装着した状態を図示した側面図あり、また、図３は、図２に示す咀嚼センサ部３の装着状態を頭部上方から見た平面図である。

なお、ベルト２は、その一方の端部の表側に設けられている面ファスナ５Ｃと、他方の端部の裏側に設けられている面ファスナ５Ｄどうしを係着させることによって、調整自在に頭部に装着される。

咀嚼センサ部３は、図２及び図３に示すように頭部にベルト２で固定して、咀嚼時のかみ締めによる側頭筋Ｍの盛り上がりを検出し、その検出信号を接続コード６を介して計数表示部４に送ることにより、咀嚼回数を計数して表示するようにしている。なお、ベルト２の表側には、頭部への装着時に額の中央に合わせるための位置合わせラベル７が縫着されている。

次に、図４は、咀嚼センサ部３の縦断面図、図５は、図４のＡ−Ａ断面図であって、これらの図に示すように、咀嚼センサ部３は、その内部に柔軟に弾性変形可能な矩形状の樹脂製基板３Ａを有している。

前記樹脂製基板３Ａの表面側には、導電性テープからなる第２の面状電極３Ｂが貼着されており、この第２の面状電極３Ｂは、リード線ａを介してこの樹脂製基板３Ａ上に設けられたＩＣチップで構成されている増幅回路３Ｃに接続されている。

前記第２の面状電極３Ｂは、柔軟に弾性伸縮するスポンジ（発泡ウレタン）層３Ｄを間に挟んで第１の面状電極３Ｅと対向している。この第１の面状電極３Ｅは、リード線ｂを介して前記増幅回路３Ｃに接続されており、本実施形態のものにおいては、図５に示すように、樹脂製基板３Ａの周囲を取り囲む筒状の導電布によって形成されている。

一方、樹脂製基板３Ａの裏面側には、導電性テープからなるアース電極３Ｆが貼り付けられている。このアース電極３Ｆは、リード線ｃを介して前記増幅回路３Ｃを構成しているＩＣチップのＧＮＤ端子に接続されている。また、アース電極３Ｆは、両面テープを用いた絶縁層３Ｇによって、第１の面状電極３Ｅとの間が電気的に絶縁されている。

第１の面状電極３Ｅの外側は、袋状の布カバー３Ｈで覆われており、この布カバー３Ｈの一方の端部側から接続コード６が引き込まれて、その末端が増幅回路３Ｃの出力端子に接続されている。また、この接続コード６の他方の末端には、図１に示すように、計数表示部４の上面に設けられた接続口８に、着脱自在に接続するための、接続プラグ９が取り付けられている。

前述したように構成されている咀嚼センサ部３においては、第２の面状電極３Ｂ、スポンジ層３Ｄ、第１の面状電極３Ｅによって静電センサが構成されており、咀嚼筋の盛り上がりによって第１の面状電極３Ｅが圧迫されて第２の面状電極３Ｂ側に変位すると、これを第１の面状電極３Ｅと第２の面状電極３Ｂ間の静電容量の変化として検出するようにしている。

一方、計数表示部４は、図６に示すように、表面側に表示手段としての液晶表示窓１０と、４つの操作ボタン１１、１２、１３、１４、及び、ブザー音を発するためのスピーカ孔１５が設けられており、計数表示部４における全ての操作は、これらの４つの操作ボタン１１、１２、１３、１４により行えるようになっている。

なお、本実施形態のものにおいては、電源として、計数表示部４内に単４のアルカリ乾電池もしくはマンガン乾電池２本を内蔵し、連続稼働時間は、アルカリ乾電池で約１００時間、マンガン乾電池で約５０時間となっている。

また、計数表示部４には、図７のブロック図に示す信号処理回路が組み込まれており、咀嚼センサ部３から接続コード６を介して取り込まれた咀嚼動作の検出信号は、後述する締め付け力除去回路に入力されるとともに、最小値検出回路へ入力されるようになっている。前記最小値検出回路では、咀嚼センサ部３から送られてきた原信号のレベルの最小値を検出する。

この最小値は、ベルト２による頭部の締め付け力に起因するものであり、締め付け力除去回路は、最小値検出回路から出力される前記最小値分を原信号から差し引いて、締め付け力分を除去し、後段の自動ゲイン補正回路へ出力する。

自動ゲイン補正回路では、最小値検出回路が検出した最小値に基づいて、ベルト２の着圧の大小に拘わらず一定の感度になるような増幅倍率で、入力信号を自動ゲイン補正して増幅した後、後続のカウンタ回路に出力する。

なお、本実施形態のものにおいては、自動ゲイン補正回路における増幅倍率は、ベルト２の締め付け力を予め規定した大小２つの値Ｆ１、Ｆ２に対してそれぞれに実験的に望ましい増幅倍率Ｎ１、Ｎ２を求めておき、これらの値Ｆ１、Ｆ２の間の締め付け力Ｆに対しては、増幅倍率Ｎ１、Ｎ２の間を補完して算定している。

カウンタ回路では、自動ゲイン補正回路から出力された信号に基づいて、咀嚼回数をカウントするが、その際、入力された信号が予め設定した閾値より高い場合のみ有効にカウントを行う。また、３０回噛む毎に、図６に示すスピーカ孔１５を通じ、図示しない報知手段としての内蔵スピーカによりブザー音を発して報知するようになっている。

次に、前述した咀嚼計数装置１を用いて咀嚼の回数を計数する方法について説明する。 先ず、図２及び図３に示すようにベルト２によって咀嚼センサ部３を頭部の側頭筋の位置に固定し、接続プラグ９を計数表示部４の接続口８に差し込んで、咀嚼センサ部３と計数表示部４とを接続する。

次に、図６に示す、操作ボタン１１、１２、１３、１４の何れかを押すと電源が入り、液晶表示窓１０には電池残量アイコン１６等が表示される。なお、電源を切る場合には、操作ボタン１２を１秒間長押しする。

また、本実施形態のものは、オートパワーオフ機能を備えており、そのまま何も操作しなければ、５分後に自動的に電源が切れるようになっている。なお、このような電源の制御機能については、携帯電話やパソコン等種々のＯＡ機器等において周知の技術であるので詳細な説明は省略する。

次に、咀嚼力の閾値を操作ボタン１３、１４により設定する。液晶表示窓１０に表示される閾値１７は、操作ボタン１４を押す毎に数値が１つずつ増加し、また、操作ボタン１３を押す毎に一つずつ減少する。また、閾値１７の増減につれて、閾値指標１８Ａが咀嚼メータ１８Ｂに沿って上下に移動する。

また、操作ボタン１３、１４を同時に押す毎に、ブザー音量がＯＦＦ、１（小）、２（大）の三段階で変化する。液晶表示窓１０には、スピーカアイコン１９が表示され、その左横にブザー音量の値（１又は２）が表示される。なお、ブザー音量がＯＦＦの時にはスピーカアイコン１９と音量の値は表示されない。

こうして、咀嚼力の閾値とブザー音量の設定が完了したら、操作ボタン１１を押すと咀嚼回数の計数が開始され、計数開始からの経過時間２０が液晶表示窓１０に表示される。また、液晶表示窓１０には、時々刻々変化する咀嚼力の大きさが咀嚼メータ１８Ｂにバー表示されるとともに、その時間変化の履歴グラフ２１が表示される。

咀嚼動作は、咀嚼力が先に設定した閾値１７を越えた場合にのみカウントされ、液晶表示窓１０に咀嚼回数２２が積算表示されていく。本実施形態のものにおいては、ブザー音量をＯＦＦに設定していない限り、咀嚼回数が３０回となる毎に、ブザー音がスピーカー孔１５から発せられるように設定されている。

なお、咀嚼カウント中に操作ボタン１１を再度押すと、咀嚼回数のカウントは中断されるとともに、経過時間２０の表示も停止する。そして、操作ボタン１１をさらにもう１回押すと、再びカウントが開始されるとともに、経過時間２０の計時が続行される。

なお、本実施形態のものにおいては、咀嚼カウント中に操作ボタン１１を押してカウントを中断した状態のまま３０分が経過すると、オートパワーオフ機能により自動的に電源が切れるようになっている。

また、咀嚼カウントを終了する場合には、操作ボタン１２を押す。なお、咀嚼カウントが終了後に操作ボタン１２を再度押すと、経過時間２０と咀嚼回数はリセットされるようになっている。

前述した実施形態のものにおいては、咀嚼回数が３０回毎にブザー音が鳴るようにしているが、回数は３０回に限定せず、任意に設定できるようにしてもよい。また、１００回毎、５００回毎、１０００回毎等に異なる音色でブザーが鳴るようにしてもよい。

さらに、ブザー音に代えて、例えば、「ピッ・ただ今３０回です。」等の音声で応答す
るようにしたり、計数表示部４にＬＥＤランプ等を設けて、咀嚼回数が設定回数に達した時に、このＬＥＤランプの発光によって報知するようにしたり、さらに、ブザー音とＬＥＤの発光の両方で報知するようにしてもよい。また、液晶表示窓１０に、咀嚼回数が設定回数に達すると、所定のアニメーション表示を行うようにしてもよい。

本発明の咀嚼計数装置は、歯科や学校、家庭、あるいは老人介護施設等において、咀嚼回数を計数する機器として幅広く利用することが可能であり、さらに、咀嚼回数のみならず咀嚼力の大きさについても検出できるため、咀嚼運動を通して機器の操作を行うマン−マシンインターフェースとしての利用可能性も有している。

１ 咀嚼計数装置
２ ベルト
３ 咀嚼センサ部
３Ａ 樹脂製基板
３Ｂ 第２の面状電極
３Ｃ 増幅回路
３Ｄ スポンジ層
３Ｅ 第１の面状電極 ３Ｆ アース電極
３Ｇ 絶縁層
３Ｈ 布カバー
４ 計数表示部
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ 面ファスナ
６ 接続コード
７ 位置合わせラベル
８ 接続口
９ 接続プラグ
１０ 液晶表示窓
１１、１２、１３、１４ 操作ボタン
１５ スピーカ孔
１６ 電池残量アイコン
１７ 閾値
１８Ａ 閾値指標
１８Ｂ 咀嚼メータ
１９ スピーカアイコン
２０ 経過時間
２１ 履歴グラフ
２２ 咀嚼回数

Claims (3)

1. 頭部に装着される非伸縮性ベルトによって、側頭筋に対応する位置に固定され、咀嚼動作時の側頭筋の隆起を検出する咀嚼センサ部と、前記咀嚼センサ部の検出信号に基づいて、咀嚼回数を計数・表示する計数表示部からなる咀嚼計数装置であって、
   前記咀嚼センサ部は、
   側頭筋の隆起に追従して柔軟に変形可能な第１の面状電極と、前記第１の面状電極と間にスポンジ層を挟んで対向配置される第２の面状電極とを有して、側頭筋の隆起で第１の面状電極が圧迫されることによる、第１の面状電極と第２の面状電極間の静電容量の変化を検出する静電センサとして構成され、
   前記計数表示部は、
   前記咀嚼センサ部から出力される検出信号から、前記ベルトの締め付け力に対応する当該検出信号の最小値を検出する最小値検出回路と、
   前記検出信号から前記最小値検出回路で検出された前記最小値を差し引いて除去する締め付け力除去回路と、
   前記最小値検出回路の検出した最小値に基づいて、ベルトの締め付け力によらずに咀嚼センサ部の感度が一定になるように増幅率を変化させる機能を有し、前記締め付け力除去回路から出力される信号を増幅して出力する自動ゲイン補正回路と、
   前記自動ゲイン補正回路の出力信号に基づいて、咀嚼回数をカウントするカウント回路と、
   前記カウント回路でカウントした咀嚼回数を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする咀嚼計数装置。
2. カウント回路は、自動ゲイン補正回路の出力信号のレベルが閾値を越えた場合にのみカウントを行うように構成され、且つ、前記閾値が変更可能であることを特徴とする請求項１記載の咀嚼計数装置。
3. カウント回路がカウントする数が設定した値に達する毎に報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の咀嚼計数装置。

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