JP4727253B2 - 連続嚥下運動測定装置及び連続嚥下運動測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、人がビール等の飲料を飲み込むときに喉に生ずる嚥下運動の測定装置及び嚥下運動を測定する方法に関する。

人が食物を飲み込む動作に関連して、食物の特性や人の嚥下運動の能力を評価することを目的として実際の嚥下運動を測定する試みがなされている。

嚥下運動、即ち、食物を飲み込む動作を検査・測定する方法としては、ＶＦ法（ビデオレントゲン検査法）や超音波検査法などの画像診断法がある。前者は、被験者に造影剤を含む食品を飲み込んでもらい、口腔から咽頭、食道上部にかけてのX線動画像を記録し、観察する。後者は、超音波断層装置を用い、プローブを下顎から頸部にかけて当て、口腔内器官の運動や声帯の内転運動などをリアルタイムで観察・評価する。しかしながら、これらの方法では、画像による直接の診断はできるが、嚥下運動を定量化することが出来ない。従って、治療やリハビリテーションに利用する場合、変化する症状に応じて治療方針を設定するために経時的かつ定量的に症状を評価することが必要であるが、そのような評価を行うことには利用出来ない。また、Ｘ線は治療目的以外に健常者には使用することができず、上記Ｘ線を用いた検査・測定方法を、例えば、飲料の飲み込み時における喉越し感や食品の飲込み易さ等を研究するための嚥下運動測定に利用することは出来ない。

近年、この点に対処した嚥下運動測定方法として、複数の圧力センサを用いた検出部を前頸部に貼り付け、嚥下時の喉頭の上下運動を定量的に測定する装置が開発され、検討されている（例えば、非特許文献１参照）。

図１は、食物を飲み込むときの喉頭運動、舌骨上筋群筋電図及び嚥下音を測定するために開発された嚥下運動測定装置１の構成図である。

この装置１は、図示されるように、計測部１０と分析部２０により構成される。計測部１は圧力センサ１１、筋電位計電極１２、及びマイクロフォン１３を有し、圧力センサ１１は歪アンプ１４、筋電位計電極１２は筋電計１５に、また、マイクロフォン１３はチャージアンプ１６に接続される。

分析部２０は歪アンプ１４、筋電計１５及びチャージアンプ１６から出力されるアナログ信号を夫々デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１、Ａ／Ｄ変換器２１からの信号を各種演算処理するパーソナルコンピュータ２２からなる。

このシステムは、喉頭の一部である甲状軟骨（いわゆる「喉仏」）の上下運動を圧力センサ１１により、舌骨上筋群筋活動を筋電位計電極１２により、また嚥下音をマイクロフォン１３により、同時に測定するようにしたものである。

圧力センサ１１は図２に示すように、左右で対となるセンサを縦方向（上下方向）に３対、計６個のセンサをウレタンホーム１１aに固定し、これをレジン基部１１ｂに取り付けたものである。ウレタンホーム１１aにはこれを首に装着するときに固定できるように両面テープ１１cを貼り付けている。また、レジン基部１１ｂにはバンド１１ｄが取り付けられており、これを用いてセンサが前頸部に位置するように頸部に装着する。

筋電位計電極（表面電極）１２は頸二腹筋前腹相当部に貼付し、不関電極（基準電極）は両耳朶に取り付けた。この筋電位計１２は物を飲み込むときにどの位筋肉に力がかかるかを計測することができる。計測する筋は舌骨上筋群である。

マイクロフォン１３は輪状軟骨の横に位置するように取付ける。

図３は圧力センサ１１の前頸部への取付け状態と嚥下運動の検出原理を説明する図である。また、図４は、圧力サンサ、筋電計電極及びマイクロフォンから得られる信号波形を示す。

圧力センサ１１は、図３に示すように、３対のセンサのうち一番下のセンサが甲状軟骨の嚥下運動をしていない通常の位置に位置するようにして取り付ける。

図３及び図４を参照して食塊を口腔から咽頭に流しこもうとするときの嚥下運動を説明する。

まず、舌を用いて食塊を口腔から流し込もうとするとき、筋電計出力に現れるように、舌骨上筋群が活動を開始する（ｐ１）。それに続いて喉頭の一部である甲状軟骨が上昇を開始する（図３（a））。それによって、圧力センサ対２の出力電圧が上昇し（ｐ３）、次に圧力センサ対３が上昇する（ｐ４）。喉頭の下方への運動時にはその逆を示し、甲状軟骨がもとの位置に戻る（p7）。マイクロフォンから得られる嚥下音は、出力波形に見られるように、喉頭挙上開始後しばらくして開始する（ｐ8）。

以上のように、嚥下運動測定装置を使用し、食物を飲み込むときの嚥下運動を、咽頭運動、舌骨上筋群筋電図、嚥下音を電気信号として取り出し、これを、例えば、食物の種類によりどのような変化が生じるか、あるいは、飲み込む人によってどのような差異が生じるか等の分析評価への利用可能性が期待されている。
林 豊彦 他、「お粥の性状と嚥下動態の関係−咽頭運動・筋電図・嚥下音の同時計測による評価−」、日本摂食・嚥下リハビリテーション研究会誌６（２）：０−０，２００２

ところで、食物の中でも、ビール等の飲料では、飲み込む動作に伴って感じる喉越し感、飲み込み易さ・ドリンカビリティーといった感覚も商品の特性を評価するうえで重要な評価項目である。例えば、「ビールは喉越しで味わう」と言われているように喉をゴクゴク鳴らしながら飲むビールは格別である。

このような飲み込み動作に伴う人の感覚を客観的に評価出来るかを検討するため、本発明者らは、上記の嚥下運動測定装置を利用出来ないか検討した結果、上記測定装置を改良してビール等の飲料を「ゴク、ゴク、ゴク・・・・・」と連続的に飲み込む時の喉頭の運動（以下「連続嚥下運動」という）を測定できる装置を開発した。即ち、本発明は上記測定装置の改良にあり、従来の測定装置が１回の飲み込み動作を測定対象にしていたのに対し、本発明では「ゴク、ゴク、ゴク・・・・」という連続嚥下運動を測定できるようにしたものである。

本発明者らの研究によると、連続嚥下運動では、１回の飲み込み動作と異なり喉頭の上下運動の位置がより上方に移動しており、上記測定装置では喉頭の正確な運動を測定出来ないことが確認された。また、上記従来の測定装置の検出部固定方法では１回の飲み込み動作で検出部の位置がずれてしまい、連続動作の測定が不可能になるという問題を有していた。そこで、本発明では、検出部を改良して連続飲み込み動作を測定可能とすると共に、検出部の被験者への固定方法を改良して連続飲み込み動作によって検出部の取付位置がズレないようにしたことにある。

本発明の連続嚥下運動測定装置は、食物の飲込み時における甲状軟骨の上下運動方向に沿って配列された複数の圧力センサと、前記圧力センサを被検者の前頸部に当接して固定するための圧力センサ装着具を備え、
前記圧力センサ装着具は、前記圧力センサを固定する固定手段と、前記固定手段を支持する圧力センサ支持具と、前記圧力センサ支持具を被験者の前頸部に保持する保持バンドを備えることを特徴とする。

本発明の他の態様は、
食物の飲込み時における甲状軟骨の上下運動方向に沿って配列された複数の圧力センサと、前記圧力センサを被検者の前頸部に当接して固定するための圧力センサ装着具を備え、
前記圧力センサ装着具は、前記圧力センサを固定する固定手段と、前記固定手段を支持する圧力センサ支持具と、前記圧力センサ支持具を被験者の前頸部に保持する保持バンドを備えることを特徴とする連続嚥下運動測定装置であって、
前記嚥下運動測定装置は、被検者の舌骨上筋群の筋に作用する力を測定する筋電位計電極と、嚥下音を測定するための振動ピックアップを更に備えた嚥下運動測定装置である。

また、本発明の他の態様は、連続嚥下運動時において甲状軟骨が最上位位置近傍に有ることを認識する圧力センサーを含む複数の圧力センサを支持し、当該圧力センサーを甲状軟骨の上下運動方向に沿って配置する圧力センサ装着具を、前記圧力センサの最下位のセンサが被検者の甲状軟骨の近傍に位置するよう前頸部に当接させて装着する段階と、被検者が飲料を連続して飲むときの各圧力センサからの出力信号の変化を読み取る段階と、前記各圧力センサからの出力信号のピークの周期に基づいて飲料を連続して飲み時の被検者の甲状軟骨の上下動を測定する連続嚥下運動測定方法である。

本発明の他の態様は、被検者の前頸部の頸二腹筋前腹相当部に筋電位測定用表面電極を当接して固定する段階と、被検者が飲料を連続して飲む時の前記表面電極から舌骨上筋群の運動により生じる電気信号を得る段階と、前記得られた電気信号により舌骨上筋群筋の運動量の大きさを判定する段階と、からなる連続嚥下運動測定方法である。

本発明の他の態様は、被検者の前頸部の輪状軟骨の横に位置する部位に振動ピックアップを取り付ける段階と、
被検者が飲料を連続して飲む時の前記振動ピックアップから嚥下音を測定する段階と、 前記嚥下音の測定値のピークの周期を測定する段階と、からなる連続嚥下運動測定方法である。

本発明の他の態様は、食物の飲込み時における甲状軟骨の上下運動方向に沿って配列された複数の反射型光センサと、前記センサを被検者の前頸部に所定間隔を置いて固定するためのセンサ装着具を備え、前記センサ装着具は、前記光センサを固定する固定板と、前記固定板を被験者の前頸部に保持する保持バンドを備えることを特徴とする連続嚥下運動測定装置である。

本発明の他の態様は、上記連続嚥下運動測定装置において、前記反射型光センサは、赤外線発光ダイオードからなる発光素子と、赤外線検出フォトトランジスタからなる。

また、本発明の更なる他の態様は、反射型光センサーを支持し、当該光センサーを甲状軟骨の上下運動方向に沿って配置する光センサ装着具を、前記光センサの最下位のセンサが被験者の甲状軟骨の近傍に位置するよう前頸部に当接させて装着する段階と、被験者が飲料を連続して飲むときの各光センサからの出力信号に基づき前記光センサと前頸部表面との距離を把握する段階と、前記距離の最小となる部位の位置の変化を読み取る段階と、前記最小となる部位の移動周期に基づいて飲料を連続して飲み時の被検者の甲状軟骨の上下動を測定する連続嚥下運動測定方法である。

本発明の連続嚥下運動測定装置及び連続嚥下運動測定方法によれば、連続飲み込み動作を測定可能とすると共に、連続飲み込み動作によって検出部の取付位置がずれることなく、的確な嚥下運動の測定が可能となる。

また、本発明の連続嚥下運動測定装置を使用して飲料を連続的に飲むときの甲状軟骨の運動、舌骨上筋群筋の運動及び嚥下音を的確に計測することが可能となり、またこれらの計測データを被検者の嚥下運動の評価や診断に適用することにより被検者の嚥下能力の診断や食物、飲料の評価や開発に資することができる。

また、反射型光センサを使用する連続嚥下運動測定装置によれば、光センサを使用して非接触により嚥下運動を測定することにより、測定装置の頚部への装着によって生じる頸部を圧迫することがなくなり、より自然な状態で嚥下運動を測定することが可能となる。また、各センサは固定板に取付け、喉頭部とは接触しないため、嚥下運動に伴い、センサ自体が動くことはないため、センサの位置が安定し、高い精度で測定が可能となる。

以下、図面５乃至図１３を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図５は、本発明の実施形態に係る嚥下運動を測定する嚥下運動測定装置のブロック構成図である。本実施形態の嚥下運動測定装置１００は基本的構成は図１に示した嚥下運動測定装置と同様であり、計測部１１０と分析部１２０から構成される。計測部１１０は圧力サンサ１１１、小型生体電極１１２、振動ピックアップ（マイクロフォン）１１３を有し、夫々、増幅器１１４，１１５，１１６へ接続され、分析部１２０のアナログ／デジタル変換器１２１を介してパーソナルコンピュータ１２２に入力される。

筋電位計表面電極１１２と振動ピックアップ１１３は図１の同じであり、 ＥＭＧ表面電極1１２は頸二腹筋前腹相当部に貼付し、不関電極（基準電極）は両耳朶に取り付ける。振動ピックアップ１１３は、嚥下音を測定できるように、前頸部の輪状軟骨（図７参照）の横に位置するように貼り付ける。

嚥下運動測定装置１００が嚥下運動測定装置１と異なる点は、以下に述べるように圧力センサ１１０にある。図６は圧力サンサを頸部に装着するための圧力センサ装着具１３０を示す。圧力センサ装着具１３０は顎載置台１３１aとセンサ取付け部131bを有するプラスティック製のセンサ固定具１３１と、センサ取付け部１３１bに固定されたウレタンフォーム１３２と、センサ固定部に取付けられた装着バンド１３４を有する。ウレタンフォーム１３２の前側表面の中央部には縦方向に４個の圧力センサｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４が固定されており、その両側には両面接着テープ１３３が貼着されている。

尚、顎載置台１３１aはセンサ取付け部１３１bに対し、軸１３１ｃにより回動可能に軸支されており、顎支持台１３１ａの平面の角度を微調整ができるようにしている。
これは、甲状軟骨はそれが大きく突出している人からほとんど目立たないひとまで千差万別であり、特に甲状軟骨の目立たない人の場合は、各センサの出力が明確に得られない場合がある。そのような場合には頭を後ろに少し反らせて喉仏を前に突き出すようにすると甲状軟骨が明確になる場合があり、当該状態を、連続嚥下運動中維持するためにこの角度調整を用いる。 図７は本発明により嚥下運動測定装置１００を使用して嚥下運動を測定する場合に圧力センサ装着具１３０及び筋電計１１２、振動ピックアップ１１３を被検者に装着した状態を示す。

図に示すように、圧力センサの前頸部への装着は、図６に示した圧力センサ装着具１３０を使用して行うが、ウレタンフォームに取付けられた圧力センサｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４を前頸部にあてがう。この場合、最下位のセンサｓ１が甲状軟骨に位置するようにしてあてがい、ウレタンフォームの前面の両面接着テープ１３３にその位置で固定する。さらに、この状態で、装着バンド１３４を使用して頸部に固定する。そして、被検者の顎を顎載置台１３１ａに載せる。上述のように取り付けることにより、顎と首とで構成される角度を固定することが出来る。これは、測定中に頭を動かしてしまって、顎と首とで構成する角度が変化すると、甲状軟骨と圧力センサの相対位置がズレてしまい、測定不能となるからである。
また、顎と顎載置台１３１ａとの間に適宜の厚さの低反発性のウレタンフォームを介在させて顎の位置を調整する。また、図示のように、顎載置台１３１ａにゴムひもを取り付け、耳に係合させるようにして顎載置台１３１ａの面を固定できるようにしている。

また、筋電計用の表面電極１１２は頸二腹筋前腹相当部に貼付し、不関電極（基準電極）は両耳朶に取り付ける。また、振動ピックアップ１１３は、輪状軟骨の横に位置する部位の頸部に取り付ける。
（実験例）
以上のように各センサ、検出器を取り付けた状態で、被験者にサンプルとして市販の天然水を連続して飲ませ、嚥下運動測定装置の計測の実験を実施した。図８乃至図１０は、圧力センサ、筋電位計、振動ピックアップが夫々捉えた計測データを示す。尚、飲む時間は約１０秒である。

図８の圧力センサからの出力を見ると、４個のセンサｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４の出力の変化が周期的に現れることがわかる。これは、飲料を連続してゴクゴクと飲むときの咽頭（甲状軟骨）の周期的に行われる上下動を表すものである。

図９は筋電位計からの出力を示し、舌骨上筋群の運動が周期的に現われる。なお、２系列の信号が現れているが、これは、左右に取り付けた筋電位計からの２系列の信号を示し、同周期で現れるピークを示している。

図１０は振動ピックアップからの出力波形を示し、同様に、嚥下音が周期的に検出されている。

ここで、図１１及び前述の図８を参照して、嚥下運動と圧力センサｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４の出力の関係について説明する。

物を飲み込むときの甲状軟骨の動きは、気管と食道の切り替えを行う蓋（喉頭蓋）と連動しており、物を飲み込む時には甲状軟骨は上がっていき（気管→食道）、その後もとの位置に戻る（食道→気管）。甲状軟骨の動きは喉の皮膚の突起状態が変わるので、皮膚に付けた圧力センサの出力により甲状軟骨の動きを検知することができる。

図１１は、縦方向に整列させた圧力センサｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４の出力を甲状軟骨の動きと関連させて模式的に示したものである。物の飲み込みの開始前では甲状軟骨の頂部はセンサｓ１の位置にあり（図１１ａ）、ｓ１の出力が最も高い状態にある。この時、甲状軟骨の一部はセンサｓ２にも対応しているため、ｓ２の出力も発生するが、そのレベルはｓ1よりも低い。そして、飲み込むとき、甲状軟骨が上昇し（図１１ｂ）、センサｓ２，ｓ３，ｓ４に順次出力ピークが移動する。そして、連続してゴクゴク飲むとき（連続嚥下運動）は、図１１ｂの矢印の範囲で甲状軟骨が動く。この実施例では、連続嚥下運動時、甲状軟骨はセンサｓ２−ｓ４間を移動しており、その移動に応じて各センサの出力ピークが順次現れる。なお、上述した圧力センサｓ１−ｓ４の出力変化は、検出器の甲状軟骨に対する取付状態によっても異なるが、嚥下運動時における甲状軟骨の移動に応じて各センサが順次出力ピークを発生する状況に変わりはない。

以上の実験により、飲料を連続的に飲み込むときの嚥下運動を電気的に計測することが可能となることがわかった。本実施形態による嚥下運動測定装置おいては、圧力センサは上述の構造の圧力センサ装着具１３０に取り付けているため、連続して飲み込む場合にしようしても、各センサの位置がずれることがなく、適確に信号の変化を計測することができ、従って、嚥下運動を正確に計測することが可能となる。

次に、上述の連続嚥下運動測定装置を使用して、飲料を連続的に飲込む時の甲状軟骨、舌骨上筋群筋活動量及び嚥下音を測定し、当該測定結果を考察する。

一般に飲料を飲む場合、例えば、飲料が水の場合、ジュースの場合、或いはビールなど、その種類によって感じる喉越し、飲みやすさに違いがあることは誰しも感じることであるが、これを客観的に評価する手法は、未だ確率していない。本発明者らは、上述の嚥下運動測定装置を利用して飲料の喉越し、飲込み易さ、ドリンカビリティの客観的評価について考察した。

先ず、飲料のサンプルとして、天然水、ジュース、ビールを選び、これを上述の本発明による嚥下運動測定装置を使用して複数（１０名）の被検者に連続的に飲ませて甲状軟骨上下動時間周期、舌骨上筋群筋活動量、嚥下音時間周期の計測データを得て、その結果を分析した。

先ず、筋電位計の計測値からはビールを飲むときに筋肉にかかる力（舌骨上筋群筋活動量）が分かる。図１２は各飲料の１０名の被検者の筋活動量の平均値を表したもので、このグラフから水の筋活動量の平均値はジュース、ビールより小さく、水とジュース、水とビールの間に有意差が認められた。つまり、水をゴクゴク飲むときより、ジュースやビールを飲むときの方が筋肉に力がかかっていることがわかる。

この舌骨上筋群筋活動量が小さい方が飲みやすいという意味付けを行うことができ、この観点からすれば、ビール、ジュースは水に比べて飲みにくいということがいえる。一方、この飲みにくさは、舌骨上筋群筋の活発な運動を表すことになり、「スッキリ感」や「のみごたえ感」の指標を確立する上で要素の１つに成り得る可能性がある。

次に、図１３は振動ピックアップから得られる嚥下音時間周期（図１０におけるピークが現れる周期）の平均値を調べた結果である。水とジュース、水とビールとの間に有意差が認められ、水をゴクゴク飲む時よりもジュース、ビールを飲む時の方が嚥下音時間周期が短くなることが確認された。つまり、水よりもビール、ジュースを飲む時の方が「ゴクゴク」と音がよく鳴ることが示唆された。

飲料を連続的に飲む場合の、「ゴクゴク」という音が頻繁に発生することは、例えば、「ビールは喉越しで味わう」といわれるように、喉をゴクゴク鳴らしながらビールを飲む」感覚に通じるものであり、ビールの「喉越し感」を客観的に表すデータの１つと成り得る可能性が考えられる。

図１４は、圧力センサからの計測データに基づいて得られる甲状軟骨上下時間周期と飲料の種類との関係について調べた結果である。ここでは、水、ジュース、ビールについて、被検者１０名に「飲みやすさ」についての官能評価を行い（飲みやすい順に順位をつけてもらう）、その順位と甲状軟骨上下時間周期との関係を示したものである。

官能評価の順位は、１位が水、２位がジュース、３位がビールとなった。この官能検査の飲みやすさと甲状軟骨上下時間周期とを比較すると、３位と評価された甲状軟骨上下時間周期が最も長く、１位、２位のサンプルと有意差が認められた。したがって、この甲状軟骨上下時間周期を飲料の「飲みやすさ」の指標を確立する上で要素の１つに成り得る可能性がある。

以上のように、本実施例による連続嚥下運動測定装置は、これを使用して、飲料を連続的に飲むときの甲状軟骨の運動、舌骨上筋群筋の運動及び嚥下音を的確に計測することが可能となり、またこれらの計測データを被検者の嚥下運動の評価や診断に適用することにより被検者の嚥下能力の診断や食物、飲料の評価や開発に資することができる。

上述の例は、飲料のサンプルとして、天然水、ジュース、ビールを選び、舌骨上筋群筋の運動、嚥下音時間周期及び甲状軟骨上下時間周期について調べたものであるが、次に、飲料のサンプルとして、発泡アルコール飲料を種類を変えて実施した実験結果について説明する。発泡性アルコール飲料として、ビールＡ（飲料Ａ）、ビールＢ（飲料Ｂ）、ビール様アルコール飲料（飲料Ｃ）をサンプルとして選び，先ず、各サンプルの特徴を官能検査によって判断することとした。
図１５Ａ、図１５Bに、飲料Ａ，Ｂ，Ｃの各サンプルについて、被検者10名について実施した官能評価の結果を示す。即ち図１５Ａに、各被検者によりそれぞれの飲料について、「喉越しのスッキリ感」、「喉越しの爽快感」、「ゴクゴク飲める」、「量が飲めそう」について、評価してもらい、評価の方法として、−２点から+２点の段階で点をつけて評価させたものである。また、図１５Ｂは、「飲みやすい」、「もう１杯のみたい」及び「のみごたえがある」について、同様に評価させた結果である。

当該図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）の官能検査結果より、各飲料の特徴を纏めると以下のとおりとなった。
飲料Ａについて：
官能検査結果によると、「喉越しのスッキリ感」、「喉越しの爽快感」、「ゴクゴク飲める」、「飲み易い」の評価はマイナスである。一方、「飲み応えがある」についてはサンプルの中で最も高い評価である。即ち、発泡アルコール飲料の中では芳醇で濃厚なタイプということが出来る。

飲料Ｂについて：
今回の３つのサンプルの中では、「飲み易さ」、「喉越しのスッキリ感」、「喉越しの爽快感」、「ゴクゴク飲める」等、飲み易さに関連する評価は飲料Ａよりも高い。しかしながら「飲み応えがある」に関しては飲料Ａには及ばないものの飲料Ｃよりは明らかに高い評価である。即ち、飲み易さと飲み応えという相反する要素が適度にバランスしたものという特徴が明らかになった。

飲料Ｃについて：
「飲み易さ」、「喉越しのスッキリ感」、「喉越しの壮快感」、「ゴクゴク飲める」、「もう一杯飲みたい」といった飲み易さに係る評価は３サンプル中最も高い。一方、「飲み応えがある」については飲料Ａ，Ｂに比べて低い評価であった。このことから、当該サンプルは、スッキリとした軽快感の高い飲み易い発泡アルコール飲料という特徴が明らかになった。
次に上述のような夫々異なる特徴を有する各サンプルについて、官能検査に参加した１０名の被検者における舌骨上筋群筋の運動、嚥下音時間周期及び甲状軟骨上下時間周期について調べた。

図１６は、各飲料Ａ、Ｂ、Ｃについての舌骨上筋群の運動量の平均値を表したものである。当該グラフから、飲むに当たり、喉の筋肉の活動量が大きい順に、飲料Ａ，Ｂ，Ｃとなった。当該舌骨上筋群の運動量が大きいということは上記官能検査の項目である「飲み応えがある」あるいは逆に「飲み易さ」との関連性が予測され、上記官能検査結果である飲料Ａの「飲み応えがある」という評価と飲料Ｃの「飲み易さ」という評価と本舌骨上筋群の運動量との関連性には興味深いものがあることが分かった。

図１７は、振動ピックアップから得られる嚥下音時間周期の平均値を調べたものである。この嚥下音時間周期は、図１３において説明したように、嚥下音時間周期の短い方が、飲料を飲むときに喉をスムースに流れることを示し、「飲み易い」ことが予測される。当該測定テーターを見ると、飲料Ａ，Ｂ，Ｃの各データには大きな差はないが、「飲み応えがある」飲料Ａが大きく、上記官能検査で最も「飲み易い」と評価された飲料Ｃが最も小さい値となった当該データーとは関連性が有るものと推測される。

図１８は、圧力センサの計測データに基づいて得られた甲状軟骨上下時間周期について調べた結果である。グラフに示されるように、飲料Ｃ（ビール様アルコール飲料）の周期が最も短く、飲料Ｂとの差は小さいが、飲料Ａが最も長い値となった。当該データーは喉仏の動きのスムースさを評価出来ることが予想されており、当該時間周期が短いほど喉を飲料がスムーズに流れる状況であることが推察され、上記官能検査の結果である「飲み応えがある」飲料Ａ（ビール）の周期が最も長く、「飲み易い」と評価された飲料Ｃの周期が最も短いという当該データーとの関連性については興味深いものがある。

以上のように、従来、飲料の「飲み応え」、「喉越し感」、「飲みやすさ」など、感覚的に捉えた飲料の評価方法を数値データとして客観的に表す指標の１つと成り得る可能性があり、飲料の開発や飲料の品質表示の指標として利用できる可能性がある。

なお、上記実施形態の連続嚥下運動測定装置は、嚥下運動における喉仏の動きを複数の圧力センサを使用してピックアップした例について述べたものであるが、次に、圧力センサに代えて非接触センサである小型の反射型光センサを用いて嚥下運動の喉仏の動きを測定する第２の実施例について述べる。

先ず、図１９により本実施例で使用する反射型光センサを使用する嚥下運動測定システムについて説明する。

嚥下運動測定システムは反射型光センサからなるセンサ部２１０と、コントロール回路部２２０と、データ処理部２３０により構成される。本システムは、下記に示すように、コントロール回路部のパルス発生回路からの出力パルスに応じて光センサより光を発生し、反射面で反射した光を光センサの受光部にて検知し、その光の強度を電圧検出回路で検出・増幅し、Ａ／Ｄ変換器を介してパーソナルコンピュータに入力し、その検出電圧からセンサ−反射面からの距離を算出、表示・分析するものである。

センサ部２１０は発光素子１１と受光素子２１２を備え、発光素子により発光した光を被測定部位に照射し、測定部位により反射した光を受光素子で受光するように構成したものである。尚、本実施例では発光素子として赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用される。

コントロール回路部２２０はパルス発生回路２２１と検出回路２２２を有する。パルス発生回路２２１無安定マルチバイブレータで矩形波を発生し、それを単安定マルチバイブレータで入力することにより周期１０ｍｓ、幅０．１ｍｓの周期パルスを発生するようにしたもので、このパルスでミラー定電流回路を駆動し、発光素子（ＬＥＤ）を発光させる。

検出回路２２２は受光素子（フォトトランジスタ）の出力電圧を検出電圧検出回路からなり、サンプルホールド回路と、ノイズ成分を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）と、検出電圧を増幅する非反転増幅回路から構成されている。

サンプルホールド回路は、駆動パルスが１のとき、フォトトランジスタ出力をサンプルし、０のときホールドする。その信号から１次のＬＰＦによるサンプルパルとノイズ成分を除去する。尚、そのカットオフ周波数は１４０Ｈｚとした。

データ処理部２３０は、Ａ／Ｄ変換器２３１とパーソナルコンピュータ２３２を有する。

検出回路で検出された出力電圧は、データ処理部２３０に送られ、Ａ／Ｄ変換器２３１を介してパーソナルコンピュータ２３２に送られ処理される。

図２０、図２１は、本実施例で用いる反射型光線センサ２１０の特性を調べた実験結果を示す。図２０のグラフはセンサと反射面と距離を変化させたとき、距離とセンサの出力電圧の関係を示したものである。グラフからわかるように、出力電圧は、距離が離れるに従い、始めは急速に低下するが、それ以上では増加する。出力は距離が１ｍｍ付近で最小となった。

当該出力電圧特性から、センサ反射面間距離測定に適した特性は、センサ反射面間距離対出力電圧特性の安定した変化部分、即ち、センサ反射面間距離が１ｍｍ未満の出力電圧特性、あるいはセンサ反射面間距離が５mm以上１５ｍｍ以下の場合の出力電圧特性を利用することが適切であることがわかる。本発明に係る測定の場合、光センサを後述するように前頸部に装着して、非接触で嚥下運動を測定するものであり、しかも、甲状軟骨の高さを考慮すると、上記前者の出力電圧特性を利用することは不可能であることが解る。
従って、本実施例の場合、センサ−甲状軟骨間距離を最低約５ｍｍとし、図２０の出力電圧特性の、センサ反射面間距離が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の安定した特性部分を用いることにする。この状態を想定して、センサ−反射面の距離を５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の部分についての出力電圧特性を図２１に示す。図２１は、横軸に出力電圧、縦軸にセンサ−反射面間の距離として示した特性曲線である。

次に、上述の光センサを人間の喉頭部に装着して測定するための嚥下運動測定装置について説明する。

図２２は、本実施例で使用する反射型光センサ２１０を示す図で、発光素子と受光素子の電極に接続される配線と共に示されている。

図２３は、図２２に示される光センサを前頸部に装着するための光センサ装着具２５０のセンサ固定板２５１を示す。

図２４は光センサ装着具２５０全体を示し、光センサ装着具２５０は、センサ固定板２５１とこれに整列して装着される反射型光センサ２１０と、センサ固定板２５１を前頸部に固定するためのバンド２５２からなる。センサ固定板２５１は撓みのない硬質のものが使用される。センサ固定板２５１には、光センサ２１０の両側に柔軟性を持つプラスチックからなるパッド２５３が取り付けられる。このパッド２５３は光センサ装着具２５０を喉頭部に装着したとき、光センサ２１０を喉頭部表面から一定の間隔を保持する、即ち、非接触の状態にすると共に、喉頭部に安定した状態で装着するためのものである。また、パッド２５３には光センサ列に沿って遮光用ウレタンフォーム２５４が固定されており、光センサ２５１への外光の進入を防ぐようにしている。

本実施例においては、光センサ２１０は１２個使用される。各光センサ２１０は図１９で説明したように、コントロール回路部２２０からの配線が接続され、受光素子２１２で受光した得られた出力電圧はデータ処理部に送られる。

図２５は図２４で示した光センサ装着具２５０を実際に被験者の前頸部に装着した状態を示す。尚、センサ装着具２５０の喉頭部への装着に際しては、図２６に示すように、光センサ２１０の列が丁度、喉頭部の位置に整列するようにし、12個の光センサの最下部が、喉頭部の略近傍に位置するようにして装着される。そして、この場合、前述のように、光センサと甲状軟骨との間隔は通常の状態で、５ｍｍの間隔が生じるように設定される。

この状態で、先に説明した実施例と同様に、飲料を連続してごくごくと飲ませ、各光センサの出力値を観察した。尚、図２６（ａ）は嚥下前の喉頭部の位置を、（ｂ）は嚥下後の喉頭部の位置が上昇した状態を示している。

図２７は、飲料を連続して飲ませたときの１２個の光センサの出力の変化を経時的に示したもので（（ａ）〜（ｃ））である。図中、（ａ）は飲み込み開始前の状態で、矢印で示す位置でセンサと反射面、即ち前頸部との距離が最も小さいことを示しており、このことは、この部分に喉頭部が位置していることを示している。

次に、（ｂ）は飲み込み開始後の状態を示すもので、センサと喉頭部との最も接近する箇所が矢印の位置に移動している。即ち、喉頭部が飲み込むにつれて、上方に移動した結果を示していると見るこができる。更に（ｃ）は飲み込み開始後、喉頭部が最も上方に位置している状態が計測されている。更に、飲料を連続して飲むときは、図２５の（ｂ）〜（ｃ）の変化が繰り返し観察されることとなる。

以上の測定結果から、本実施例の反射型光センサを使用した嚥下運動測定装置によって、前述の圧力センサを使用する嚥下運動測定装置と同様に、被験者の嚥下運動の能力や評価を行うことが可能となる。

本実施例においては、光センサを使用して非接触により嚥下運動を測定することにより、測定装置の頚部への装着によって生じる頸部を圧迫することがなくなり、より自然な状態で嚥下運動を測定することが可能となる。また、各センサは固定板に取付け、喉頭部とは接触しないため、嚥下運動に伴い、センサ自体が動くことはないため、センサの位置が安定し、高い精度で測定が可能となる。

尚、上述の光センサによる嚥下運動測定装置も、前述の実施例と同様に、筋電位計や、振動ピックの検出手段を併用して使用できることは言うまでもない。また、上記個々の検査手段の内、いずれか１つを備えた連続嚥下運動測定装置であっても、本発明の主旨を逸脱するものでない。

従来の嚥下運動測定装置の構成図である。 圧力センサを示す図である。 圧力センサの前頸部への取付け状態と嚥下運動の検出原理を説明する図である。 圧力サンサ、筋電位計表面電極（筋電計）及びマイクロフォンから得られる信号波形を示す図である。 本発明の実施形態に係る嚥下運動を測定する嚥下運動測定装置のブロック構成図である。 圧力センサ装着具を示す図である。 圧力センサ装着具、筋電計、振動ピックアップを被検者に装着した状態を示す図である。 圧力センサが捉えた計測データを示す図である。 筋電位計が捉えた計測データを示す図である。 振動ピックアップが捉えた計測データを示す図である。 嚥下運動と圧力センサの出力の関係を説明する図である。 舌骨上筋群運動量と飲料の関係を示す図である。 嚥下音時間周期と飲料の関係を示す図である。 甲状軟骨の上下運動と飲料との関係を示す図である。 発泡性アルコール飲料の官能検査結果を示す図である。 発泡性アルコール飲料の官能検査結果を示す図である。 舌骨上筋群活動量と発泡性アルコール飲料との関係を示す図である。 嚥下音時間周期と発泡性アルコール飲料の関係を示す図である。 甲状軟骨の上下運動と発泡性アルコール飲料との関係を示す図である。 反射型光センサ使用した本発明の他の実施例に係る嚥下運動測定システムを示す図である。 反射型光線センサの特性を説明する図である。 反射型光センサの特性近似曲線を示す図である。 反射型光センサの外観図である。 反射型光センサをセンサ固定板に取付けた状態を示す図である。 光センサ装着装置を示す図で、（ａ）は正面図を、（ｂ）はセンサ取付部の部分図である。 光センサ装着装置を被験者に装着した状態を示す図である。 光センサ装着装置を装着した場合の喉頭とセンサの位置関係を示す図である。 光センサの出力と嚥下運動の関係を示す図である。

符号の説明

１００ 嚥下運動測定装置
１１０ 計測部
１１１ 圧力センサ
１１２ 筋電位計電極
１１３ 振動ピックアップ
１１４、１１５、１１６ アンプ
１２０ 分析部
１２１ Ａ／Ｄ変換器
１２２ パーソナルコンピュータ
１３０ 圧力センサ装着具
１３１ 圧力センサ固定具
１３１ａ 顎載置台
１３１ｂ センサ取付け部
１３２ ウレタンフォーム
１３３ 両面接着テープ
２００ 嚥下運動測定システム
２１０ センサ部
２１１ 発光素子
２１２ 受光素子
２２０ コントロール制御部
２３０ データ処理部
２５０ 光センサ装着装置
２５１ センサ固定板
２５３ パッド

Claims (2)

1. 被験者の前頸部の頸二腹筋前腹相当部に筋電位測定用表面電極を当接して固定する段階と、被験者が飲料を連続して飲み込む時の前記表面電極から舌骨上筋群の運動により生じる電気信号を得る段階と、前記得られた電気信号により舌骨上筋群の活動量の大きさを判定する段階と、前記判定された舌骨上筋群の活動量に基づき前記飲料の喉越し感を評価する段階と、を有する飲料評価方法。
2. 前記飲料が発泡性アルコール飲料である請求項１に記載の飲料評価方法。

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