JP5429667B2 - 摂食機能評価用スプーン、摂食機能評価システム及び摂食機能評価方法 - Google Patents
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Description
この障害は、脳血管性疾患、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症などの多くの疾病の一次障害(疾患が直接の原因となって生じる障害)や、二次障害(疾患の安静によって生じる障害)として出現する。さらに、認知症患者や虚弱高齢者にも、この障害を合併する者が増加している。
摂食機能障害は、リハビリテーションを行うことでその機能改善が可能であり、そのためにはどのような摂食機能障害が起きているのかを、早期に正しく診断して対応することが重要である。
内視鏡検査は、特定の器官や組織に限って、直接的に内視鏡で見るものであるため、診断技能を持った医師であれば、誤嚥の診断は可能であるが、その診断が断片的で特定の器官や組織に限られる点が問題である。
頚部聴診法は、検査場所の制約や検査のリスクがない半面、誤嚥の診断の技能が必要であり、特に口腔や咽頭内部に発生する他音と誤嚥を区別するのが困難であるという問題がある。
特許文献1に記載された「飲み込み評価システム」は、甲状軟骨の動きに関与する筋の収縮を検出する筋収縮検出手段と、飲み込んだものが咽頭周辺部を通過する音を検出する音検出手段と、甲状軟骨の動きを検出する手段と、呼吸の検出手段などを設けて、これらの検出手段の検出データを時系列に同期させて表示させるものである。
各検出手段は、具体的には、頚部の近傍や胸や鼻などにマイクロフォンや温度センサなどのセンサを取り付けることで構成される。
また、摂食機能障害を正確に判定する要因の1つとして、食物を口腔内に入れたタイミングから嚥下反射までの時間についても、摂食機能障害の程度や原因を判断する上で重要な評価情報であり、このような点からも食物を口腔内に入れたタイミングが重要である。
このように構成したことで、被験者の唇の近傍に磁石を取り付けておくことで、さじ部が唇に接近して口腔内に挿入したタイミングを判断できるようになる。従って、そのさじ部が唇に接近して口腔内に挿入したタイミングをトリガとして、摂食機能を評価できるようになる。
スプーンは、食物を口腔内に取り込むさじ部を備えたスプーンにおいて、そのさじ部の近傍に磁界変化検出部を設けたものを使用する。
そして、被験者の嚥下反射などの反応を検出する検出センサ部を設け、スプーンの磁界変化検出部で検出された磁石による磁界変化から、さじ部が唇に接近して口腔内に挿入したタイミングを検出し、検出したタイミング後に検出センサ部で検出される被験者の摂食機能に関する複数の波形から、摂食機能の評価を行うものである。
このように評価を行うことで、食物を口腔内に挿入したタイミングが判り、摂食機能についての評価を、介護者がスイッチなどを操作することなく正確に行えるようになる。
1.第1の実施の形態
1.1 システム全体の構成例(図1)
1.2 検出部の構成例(図2)
1.3 スプーンの構成例(図3)
1.4 評価処理の説明(図4〜図8)
1.5 磁石の配置例の説明(図9)
2.第2の実施の形態(図10〜図12)
3.第3の実施の形態(図13〜図15)
4.変形例
[1.1 システム全体の構成例]
まず、図1を参照して、第1の実施の形態の例のシステム構成例について説明する。
本実施の形態においては、被験者aの唇bの近傍に、永久磁石11を配置する。永久磁石11は、例えば円形などの粘着シートに磁石を貼り付けた上で、その粘着シートを、唇bの上や下などに貼り付けて、永久磁石11を唇bの近傍に固定させる。
スプーン20は、食物を被験者aが口に運ぶものであり、本実施の形態のスプーン20には、コイルから構成される磁界検出部を組み込んである。磁界検出部を組み込んであることで、被験者aの唇bの近傍に貼り付けた永久磁石11が形成する直流磁場内をスプーンが移動することでコイルに誘起電圧が発生し、スプーンの挿入・取り出しを検出する。また、歪みゲージについても、スプーン20に組み込んであり、スプーン20の先端のさじ部23に加わる荷重を検出する構成としてある。このスプーン20の詳細な構成についても後述する。
温度検出センサ61は、サーミスタなどの温度検出素子を使用した温度検出センサで構成し、被験者aの鼻の鼻孔に取り付けて、吸気及び呼気の温度を検出する。この温度検出センサ61は、例えばフィルム状のセンサを鼻の下に貼り付ける構成とする。
嚥下音検出センサ62は、音に相当する比較的高い周波数成分を検出するセンサであり、例えばマイクロフォンや振動センサで構成し、サージカルテープなどで被験者aの中咽頭部の近傍の頚部に装着する。
嚥下反射検出センサ63は、変位状態を検出するセンサであり、例えば加速度センサなどで構成されるセンサであり、被験者aの甲状軟骨部の動きを検出するものであり、サージカルテープなどで被験者aの甲状軟骨部の近傍の頚部に装着する。
これらのセンサ61,62,63の検出信号を、ケーブルを介してUSBコントローラ40に供給し、USBコントローラ40内でデータ化し、USB方式のケーブルを介してパーソナルコンピュータ装置70に供給する。
評価結果は、パーソナルコンピュータ装置70が備える(又は接続された)ディスプレイに表示させる。
また、各センサの出力波形を、このディスプレイに表示させる。或いは、図示しないプリンタで、評価結果や波形などを印刷させてもよい。
図2は、測定データ検出部としてのUSBコントローラ40と、そのUSBコントローラ40に接続される各センサ61〜63及びスプーン20の構成を示した図である。
サーミスタなどで構成される温度検出センサ61の出力は、USBコントローラ40内で増幅器51に供給して増幅すると共に、その増幅された信号をノイズカットフィルタ52に供給して高域成分などのノイズをカットし、ノイズカットフィルタ52の出力を処理ボード50に供給する。
嚥下音検出センサ62についても、センサ出力をUSBコントローラ40内の増幅器53に供給して増幅すると共に、その増幅された信号をノイズカットフィルタ54に供給して高域成分などのノイズをカットし、ノイズカットフィルタ54の出力を処理ボード50に供給する。
嚥下反射検出センサ63についても、センサ出力をUSBコントローラ40内の増幅器55に供給して増幅すると共に、その増幅された信号をノイズカットフィルタ56に供給して高域成分などのノイズをカットし、ノイズカットフィルタ56の出力を処理ボード50に供給する。
処理ボード50内では、それぞれのセンサ61,62,63の出力信号の変化を、適切な波形データとする。
歪みゲージ24は、スプーン20内の歪みアンプ28により増幅した信号をUSBコントローラ40に供給し、USBコントローラ40内のノイズカットフィルタ45で高域成分などのノイズをカットした後、処理ボード50に供給する。
処理ボード50では、歪みゲージ24の出力から、スプーン20のさじ部23に加わる荷重、即ちさじ部23に入れられた食物の重量を検出し、その検出値をコンピュータ装置70に供給する。
検出コイル26は、励磁コイル25に隣接した位置に配置してあり、検出コイル26の出力を、スプーン20内の電圧フォロア回路27を介して、USBコントローラ40側の差動増幅器43の一方の入力端に供給する。また、差動増幅器43の他方の入力端に、高周波発振回路41の出力を、アッテネータ42を介して供給する。
そして、差動増幅器43で励磁コイル25に供給する高周波信号と検出コイル26で検出された信号との差分が検出されて、その差分の信号を処理ボード50に供給する。
図3は、本実施の形態のスプーン20の具体的な構成例を示した図である。
図3(a)は、上から見た平面図であり、図3(b)は、縦断面図である。
スプーン20は、使用時に手で持つ部分であるベース部21に、細長形状の柄部22を介して先端にさじ部23が取り付けてある。この場合、柄部22の地中に幅狭部22aを有し、その幅狭部22aに歪みゲージ24を配置してある。
また、食物を運ぶ部分である、さじ部23には、励磁コイル25と検出コイル26とが並べて配置してある。
次に、図4のフローチャートを参照して、本実施の形態のシステムで評価を行う場合の処理例について、順に説明する。ここでは、被験者の前に置かれた金属製の食器に液体などの食物を入れ、スプーン20のさじ部23でその食物を掬って、口腔内への摂食動作を被験者aに実行させ、その摂食機能を評価するものである。被験者aには、図1に示したように、唇の近傍に永久磁石11を取り付けてある。
この図4のフローチャートの処理は、例えば、USBコントローラ40からの検出データが供給されるパーソナルコンピュータ装置70内での検出データの解析により実行される。
ここで、さじ部23を食器に挿入した状態の判断は、食器にスプーン20が挿入されることで、周囲の環境の変化で、励磁コイル25からの発振信号が検出コイル26で検出し難い状態となり、検出コイル26の出力の高周波成分の減衰から検出できる。また、歪みゲージ24の出力についても安定しない状態になることからも、さじ部23を食器に挿入した状態であると検出できる。これら検出コイル26の出力と歪みゲージ24の出力との2つを総合的に判断して、食器に挿入した状態か否か判断するのが好ましい。但し、いずれか一方だけから判断してもよい。
また、ステップS11で、スプーン20のさじ部23が、口腔内に挿入されたことの検出については、励磁コイル25からの高周波信号と永久磁石11との作用で、検出コイル26が永久磁石11に接近した際に生じる、検出コイル26の波形変化から検出される。
食器からの取り出しを検出した場合には、ステップS11でスプーン20を食器に挿入したと判断した状態になってから、ステップS12でスプーン20が食器から取り出されるまでの時間を判断する(ステップS13)。そして、歪みゲージ24の出力から、スプーン20で運んでいる食物の重量を判定する(ステップS14)。
その後、ステップS11の判断に戻る。
さらにその後、スプーン20のさじ部23が口腔外へ出たか否か判断する(ステップS16)。この口腔内から取り出したことの検出についても、励磁コイル25からの高周波信号と永久磁石11との作用で、検出コイル26が永久磁石11に接近した際に生じる、検出コイル26の波形変化から検出される。但し、口腔内への挿入時と、口腔内からの取り出しの際の波形変化は相対的であり、波形変化からそれぞれの状態を識別できる。
ここまでの判断が行われると、ステップS11の判断に戻る。
従って、この信号V0となる状態への変化、及びその状態からの復帰を検出することで、図4のフローチャートに示した食器への挿入及び取り出しを判断できる。なお、歪みゲージ24の出力については、タイミングT1からタイミングT2までの間は、食物を掬おうとしているため、比較的大きく振れることになる。この歪みゲージ24の出力変動についても、食器への挿入及び取り出しを判断するための判断材料とすることができる。
さらに図5には示していないが、口腔外にスプーン20を取り出した状態で、なおかつ歪みゲージ24の出力が生じている状態では、取り残しが生じている状態であり、その差により被験者が口腔内に取り入れた食物の重量を計算できる。図4のフローチャートのステップS17では、このことを検出している。
先に説明したように、センサ61は呼吸(無呼吸)を検出するセンサであり、センサ62は嚥下音を検出するセンサであり、センサ63は嚥下反射を測定するセンサであり、それぞれのセンサの出力波形を図6以降に示してある。
スプーン20を口腔内に挿入したタイミングT11でトリガパルスが発生した後、比較的速やかにタイミングT16からタイミングT17までに無呼吸があり、その無呼吸の発生に同期して、タイミングT12からタイミングT13まで嚥下反射の出現があり、タイミングT14からタイミングT15までは嚥下音が発生している。従って、無呼吸の期間に食塊が食道に移送されて、正常な摂食が行われていることが判る。
この例でも、図7(a)は嚥下反射、図7(b)は嚥下音、図7(c)は呼吸状態であり、図7(d)にトリガパルスを示す。
この図7の症例の場合には、タイミングT22からT23までの嚥下反射と、タイミングT24からT25までの嚥下音と、タイミングT26からT27までの無呼吸とが同期はしているが、タイミングT21でトリガパルスが発生してから、これらの嚥下反射、嚥下音、無呼吸が出現するまでの時間が非常に長く、さらに呼吸の相が図6の健常者の相と異なり呼吸回数も非常に多く、摂食機能障害が疑われる。本実施の形態の場合には、このような症例の場合でも、トリガパルスの発生タイミングが正確であるため、確実に検出が可能である。
この例では、図8(a)は嚥下反射、図8(b)は呼吸状態であり、図8(c)にトリガパルスを示し、嚥下音は省略してある。
この例では、タイミングT31でトリガパルスが発生した後、嚥下反射がタイミングT32からT33までにあり、それとは同期していないタイミングT34からT35までで無呼吸が発生している。従って、この症例の場合には、正しく食道に食塊が移送されていない誤嚥が疑われる評価結果である。
しかも本実施の形態の場合には、励磁コイル25で励磁させながら、検出コイル26で永久磁石11からの磁界を検出する構成としたことで、食器内にスプーン20を挿入した状態と、口腔内にスプーン20を挿入した状態とを確実に区別でき、確実な検出が可能になる。
さらにまた、本実施の形態のスプーン20は、歪みゲージ24を設けたために、口腔内に入れた食物の重量が判り、コンピュータ装置70で口腔内に入れた食物の重量の累積値を算出することで、被験者がどの程度食物を摂取したのかが判るようになる。この場合、さらにスプーン20を口腔内から取り出した際に残っている食物の重量についても判断することで、より正確な実摂取量が判るようになる。
永久磁石11を取り付ける位置については、被験者の唇の近傍であれば、種々の位置が想定される。
例えば、図9(a)に示したように、下唇の下側に永久磁石11を取り付けるようにしてもよい。
或いは、図9(b)に示したように、上唇の上側に永久磁石11を取り付けるようにしてもよい。
さらに、図9(c)に示したように、下唇の下側と上唇の上側の2箇所に永久磁石11を取り付けるようにしてもよい。この2箇所の取り付けで、より効率の良い磁界を発生させるようにしてもよい。
次に、本発明の第2の実施の形態を、図10〜図12を参照して説明する。
この第2の実施の形態で説明する図10〜図12において、第1の実施の形態で既に説明した図1〜図9に対応する部分については、同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
即ち、図10に示したように、スプーン20′内に、磁界変化検出部として機能するホール素子71を配置する。そして、そのホール素子71の出力を、USBコントローラ40内の増幅器57で増幅し、その増幅信号を、ノイズカットフィルタ45を介して処理ボード50に供給する。
ホール素子71は、図11に示したように、励磁コイル25及び検出コイル26とは別の位置のさじ部23内に配置する。この例では、さじ部23のほぼ中央に、2つのコイル25,26を配置し、先端寄りにホール素子71を配置するようしてあるが、これは1つの例である。
さじ部23内に配置したホール素子71は、ベース部21のコネクタ基板29と接続してあり、そのコネクタ基板29を介して、図10に示した増幅器57側と接続してある。
図10及び図11のその他の部分は、第1の実施の形態で説明した図2及び図3と同様に構成する。
また、ホール素子71の出力電圧が、電圧V4の後に再度同程度の電圧である、電圧V5に振れる状態があると、そのタイミングT4でさじ部23が口腔外に出たと判断できる。
第2の実施の形態での全体的な評価処理は、図4のフローチャートに示した処理と同じであり、ここでは省略する。
次に、本発明の第3の実施の形態を、図13〜図15を参照して説明する。
この第3の実施の形態で説明する図13〜図15において、第1及び第2の実施の形態で既に説明した図1〜図12に対応する部分については、同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
即ち、図13に示したように、スプーン20″内に、磁界変化検出部として機能するホール素子71を配置する。そして、そのホール素子71の出力を、USBコントローラ40内の増幅器57で増幅し、その増幅信号を、ノイズカットフィルタ45を介して処理ボード50に供給する。
図14に示したように、ホール素子71をさじ部23に配置し、他の実施の形態で説明した励磁コイル25及び検出コイル26は配置していない。
さじ部23内に配置したホール素子71は、ベース部21のコネクタ基板29と接続してあり、そのコネクタ基板29を介して、図13に示した増幅器57側と接続してある。
図13及び図14のその他の部分は、第1の実施の形態で説明した図2及び図3と同様に構成する。
また、ホール素子71の出力電圧が、電圧V4の後に再度同程度の電圧である、電圧V5に振れる状態があると、そのタイミングT4でさじ部23が口腔外に出たと判断できる。
第3の実施の形態での全体的な評価処理は、図4のフローチャートに示した処理と同じであり、ここでは省略する。但し、第3の実施の形態の処理では、検出コイル26がないため、タイミングT1及びタイミングT3での食器への挿入及び取り出しを判断する場合には、歪みゲージ24の出力状態から判断することになる。或いは、この第3の実施の形態の構成の場合には、スプーンの口腔内への挿入及び取り出しの検出処理だけを行って、食器への挿入及び取り出しは検出しない構成としてもよい。
ここまで説明した実施の形態では、摂食機能を評価するための温度検出センサ61と、嚥下音検出センサ62と、嚥下反射検出センサセンサ63とを設けた構成としたが、その他のセンサ構成で摂食機能を評価するようにしてもよい。
Claims (10)
- 食物を口腔内に取り込むさじ部と、
前記さじ部の近傍に設けられ、被験者の唇の近傍に取り付けられた磁石との作用で変化する磁界を検出する磁界変化検出部と、
を備えた摂食機能評価用スプーン。 - 請求項1記載の摂食機能評価用スプーンにおいて、
前記磁界変化検出部は、励磁用コイルと検出用コイルとを有し、
前記励磁用コイルで所定の周波数の信号による励磁処理を行い、前記検出用コイルでの前記周波数の信号の検出状態の変化から磁界変化検出を行う構成とした摂食機能評価用スプーン。 - 請求項1又は2記載の摂食機能評価用スプーンにおいて、
前記磁界変化検出部は、ホール素子を有し、
前記ホール素子から磁界変化検出を行う構成とした摂食機能評価用スプーン。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の摂食機能評価用スプーンにおいて、
前記さじ部に加わる荷重を検出する歪ゲージを備えた摂食機能評価用スプーン。 - 被験者の唇の近傍に磁石を取り付けて被験者の摂食機能を評価する摂食機能評価システムであり、
食物を口腔内に取り込むさじ部と、前記さじ部の近傍に設けられた磁界変化検出部とを有したスプーンと、
前記被験者の摂食機能に関する複数の波形を検出するセンサ部と、
前記スプーンの磁界変化検出部で検出された前記磁石による磁界変化から、前記さじ部が唇に接近して口腔内に挿入したタイミングを検出し、前記タイミング後に前記の検出センサ部で検出される複数の波形から摂食機能に関する評価を行う評価部と、
を備えた摂食機能評価システム。 - 請求項5記載の摂食機能評価システムにおいて、
前記スプーンの磁界変化検出部として、励磁用コイルと検出用コイルとを有し、
前記励磁用コイルで所定の周波数の信号による励磁処理を行い、前記検出用コイルでの前記周波数の信号の検出状態の変化から、前記磁石による磁界変化検出を行う摂食機能評価システム。 - 請求項5又は6記載の摂食機能評価システムにおいて、
前記磁界変化検出部として、ホール素子を有し、
前記ホール素子から磁界変化検出を行う構成とした摂食機能評価システム。 - 請求項5〜7のいずれか1項に記載の摂食機能評価システムにおいて、
前記スプーンは前記さじ部に加わる荷重を検出する歪ゲージを備え、
前記評価部は、前記歪ゲージで検出された荷重から、被験者の口腔内に取り込んだ食物の重さを判断する摂食機能評価システム。 - 請求項8記載の摂食機能評価システムにおいて、
さらに、前記スプーンの磁界変化検出部で検出された前記磁石による磁界変化から前記さじ部の口腔内からの取り出しを検出した後に、前記歪ゲージで検出された荷重から、食物の取り残しを判断する摂食機能評価システム。 - 被験者の唇の近傍に磁石を取り付けて被験者の摂食機能を評価する摂食機能評価システムにおける摂食機能評価方法であり、
前記摂食機能評価システムが、
食物を口腔内に取り込むさじ部の近傍に磁界変化検出部を備えたスプーンの前記磁界変化検出部で検出された前記磁石による磁界変化から、前記さじ部が唇に接近して口腔内に挿入されたタイミングを検出し、前記タイミング後にセンサ部で検出される前記被験者の摂食機能に関する複数の波形から摂食機能に関する評価を行う摂食機能評価方法。
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