JP6540891B2 - 嚥下センサおよびそれを備える嚥下能力診断システム - Google Patents

Description

本発明は、嚥下センサおよびそれを備える嚥下能力診断システムに関する。

従来より、人の咽頭部に貼付されて人の嚥下能力を測定する嚥下センサが提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１の嚥下センサは、被験者の嚥下の回数および強さの評価を、２つの圧電素子を利用して行う。具体的には、第１の圧電素子は、被験者の咽頭部における骨（甲状軟骨）の変位量に応じて電荷量を変化させる素子であり、その変化に応じた電荷信号（変位信号）を発生させる。第２の圧電素子は、嚥下時に生じる咽頭部の音（嚥下音）の大きさに応じて電荷量を変化させる素子であり、その変化に応じた電荷信号（音声信号）を発生させる。これら２つの圧電素子が発生させる電荷信号を処理することで、被験者の嚥下の回数および強さの評価を行う。

国際公開第２０１５／０５３２４１号公報

しかしながら、昨今では、特許文献１に開示される嚥下センサを含めて、嚥下センサによる人の嚥下能力の測定精度をより向上させることが求められている。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、人の嚥下能力をより精度良く測定することができる嚥下センサおよびそれを備える嚥下能力診断システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の嚥下センサは、人の咽頭部に貼付されて人の嚥下能力を測定するための嚥下センサであって、前記咽頭部の変位および音に基づく振動を検知する膜状の検知部と、前記検知部の一方側の主面上に設けられ、前記検知部を前記咽頭部に貼り付ける粘着層と、前記検知部の他方側の主面全体を覆うように前記検知部に取り付けられており、前記検知部に接触する側の主面が粘着成分を有し、前記粘着成分により前記検知部の周囲における前記咽頭部に貼り付け可能であって、前記検知部に振動を伝達するセンシングフィルムと、を備える。

また、本発明の嚥下診断機能システムは、前記嚥下センサと、前記嚥下センサによる検知結果のデータを処理する制御部と、前記制御部により処理されたデータに基づき、人の嚥下能力を判断する判断部と、を備える。

本発明の嚥下センサおよび嚥下能力診断システムによれば、人の嚥下能力をより精度良く測定することができる。

本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
実施形態にかかる嚥下センサの使用時における概略側面図 使用時における嚥下センサの概略斜視図 使用前における嚥下センサの正面図 図３ＡのＡ−Ａ’断面図 図３ＡのＢ−Ｂ’断面図 粘着層の縦断面図 センシングフィルムの縦断面図 基板の概略構成を表すブロック図 貼付後の嚥下センサを示す正面図 嚥下センサのシミュレーション結果を示す図 嚥下センサのシミュレーション結果を示す図 嚥下センサのシミュレーション結果を示す図 嚥下センサのシミュレーション結果を示す図 嚥下センサのシミュレーション結果を示す図 嚥下センサのシミュレーション結果を示す図 嚥下センサのシミュレーション結果を示す図 嚥下センサのシミュレーション結果を示す図 嚥下センサのシミュレーション結果を示す図 咽頭部の寸法を示す正面図 実施形態にかかる嚥下能力診断システムの概略構成を表すブロック図 変形例にかかる嚥下能力診断システムの概略構成を表すブロック図

本開示の第１態様によれば、人の咽頭部に貼付されて人の嚥下能力を測定するための嚥下センサであって、前記咽頭部の変位および音に基づく振動を検知する膜状の検知部と、前記検知部の一方側の主面上に設けられ、前記検知部を前記咽頭部に貼り付ける粘着層と、前記検知部の他方側の主面全体を覆うように前記検知部に取り付けられており、前記検知部に接触する側の主面が粘着成分を有し、前記粘着成分により前記検知部の周囲における前記咽頭部に貼り付け可能であって、前記検知部に振動を伝達するセンシングフィルムと、を備える、嚥下センサを提供する。このような構成によれば、嚥下センサの検知精度を向上させることができ、人の嚥下能力を精度良く測定することができる。

本開示の第２態様によれば、前記粘着層の粘着力は、前記センシングフィルムの粘着力よりも大きい、第１態様に記載の嚥下センサを提供する。このように粘着層の粘着力を大きく設定することで、皮膚との密着性を向上させて、粘着層による振動の検知感度を向上させることができる。このため、粘着層を介して取得する情報を、センシングフィルムを介して取得する情報よりも主体的とすることができ、所望の検知形態を実現することができる。これにより、検知部による振動の検知精度を向上させることができ、人の嚥下能力をより精度良く測定することができる。さらに、センシングフィルムの粘着力を粘着層よりも小さく設定することで、センシングフィルムを剥がす際に人の皮膚を傷つけずに剥がしやすくすることができる。

本開示の第３態様によれば、前記粘着層のヤング率は、前記センシングフィルムのヤング率よりも小さい、第１態様又は第２態様に記載の嚥下センサを提供する。このようにヤング率を調整することで、咽頭部の皮膚の伸縮に対する追随性をセンシングフィルムよりも粘着層の方が大きくすることができ、粘着層を介した振動の検知感度を大きくすることができる。このため、粘着層を介して取得する情報を、センシングフィルムを介して取得する情報よりも主体的とすることができ、所望の検知形態を実現することができる。これにより、検知部による振動の検知精度を向上させることができ、人の嚥下能力をより精度良く測定することができる。

本開示の第４態様によれば、前記センシングフィルムは、前記粘着成分を含む層と、当該層を支持する基材とを備える、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の嚥下センサを提供する。このような構成によれば、センシングフィルムが基材を有することで、基材を有さない場合に比べて、甲状軟骨の周囲における筋肉の振動をより確実に検知部に伝えることができる。

本開示の第５態様によれば、前記センシングフィルムの厚みは９０μｍ以上である、第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の嚥下センサを提供する。このような構成によれば、センシングフィルムの基材の厚みを厚くすることで、甲状軟骨の周囲における筋肉の振動をより確実に検知部に伝えることができる。

本開示の第６態様によれば、前記センシングフィルムは、ポリエチレン又はポリエステルで構成される、第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の嚥下センサを提供する。このような構成によれば、嚥下センサの検知精度を向上させることができ、人の嚥下能力をより精度良く測定することができる。

本開示の第７態様によれば、前記検知部は、検知した振動に基づいて電荷信号を発生させる圧電素子である、第１態様から第６態様のいずれか１つに記載の嚥下センサを提供する。このように圧電素子を採用することにより、簡単な構成により検知部を実現することができる。

本開示の第８態様によれば、前記圧電素子が発生させる電荷信号を増幅する増幅回路をさらに備える、第７態様に記載の嚥下センサを提供する。このような増幅回路を採用することにより、嚥下センサによる検知結果をより容易に評価することができる。

本開示の第９態様によれば、第１態様から第８態様のいずれか１つに記載の前記嚥下センサと、前記嚥下センサによる検知結果のデータを処理する制御部と、前記制御部により処理されたデータに基づき、人の嚥下能力を判断する判断部と、を備えた嚥下能力診断システムを提供する。このような構成によれば、人の嚥下能力を精度良く診断することができる。

本開示の第１０態様によれば、人の呼吸状態を検出する呼吸状態検出装置をさらに備え、前記判断部は、前記制御部により処理されたデータと、前記呼吸状態検出装置による検出結果に基づき、人の嚥下能力を判断する、嚥下能力診断システムを提供する。このような構成によれば、人の嚥下能力を精度良く診断することができる。

本開示の第１１態様によれば、人の咽頭部に貼付されて人の嚥下能力を測定するための嚥下センサであって、前記咽頭部の変位および音に基づく振動を検知する膜状の検知部と、前記検知部の一方側の主面全体を覆うように設けられ、前記検知部を前記咽頭部に貼り付ける粘着層と、を備え、前記検知部の短手方向の長さは、５ｍｍ以上であり、前記検知部の長手方向の長さは、２０ｍｍ以上であり、前記粘着層の短手方向の長さは、３０ｍｍ以下であり、前記粘着層の長手方向の長さは、７５ｍｍ以下である、嚥下センサを提供する。このような構成によれば、嚥下センサの検知精度を向上させることができ、人の嚥下能力を精度良く測定することができる。

本開示の第１２態様によれば、前記検知部の他方側の主面全体を覆うように前記検知部に取り付けられており、前記検知部に接触する側の主面が粘着成分を有し、前記粘着成分により前記検知部の周囲における前記咽頭部に貼り付け可能であって、前記検知部に振動を伝達するセンシングフィルムをさらに備える、第１１態様に記載の嚥下センサを提供する。このような構成によれば、粘着層を介してだけでなくセンシングフィルムを介しても振動を検知部に伝達することができるため、嚥下センサの検知精度を向上させることができ、人の嚥下能力を精度良く測定することができる。

本開示の第１３態様によれば、前記センシングフィルムの横幅は１００ｍｍ以下であり、
前記センシングフィルムの縦幅は７５ｍｍ以下である、第１１態様又は第１２態様に記載の嚥下センサを提供する。このような構成によれば、振動のノイズを検知してしまうことを抑制することができ、さらにはセンシングフィルムを剥がれにくくすることができる。

本開示の第１４態様によれば、前記粘着層は、前記検知部の中心が前記咽頭部における甲状軟骨の突起部である咽頭隆起に位置し、前記検知部および前記粘着層の短手方向が横方向と一致するように、前記検知部を前記咽頭部に貼付可能である、第１１態様から第１３態様のいずれか１つに記載の嚥下センサを提供する。このような構成によれば、検知部と粘着層の寸法の規定による効果をより効果的に奏することができる。

本開示の第１５態様によれば、前記検知部は、検知した振動に基づいて電荷信号を発生させる圧電素子である、第１１態様から第１４態様のいずれか１つに記載の嚥下センサを提供する。このように圧電素子を採用することにより、簡単な構成により検知部を実現することができる。

本開示の第１６態様によれば、前記圧電素子が発生させる電荷信号を増幅する増幅回路をさらに備える、第１５態様に記載の嚥下センサを提供する。このような増幅回路を採用することにより、嚥下センサによる検知結果をより容易に評価することができる。

本開示の第１７態様によれば、第１１態様から第１６態様のいずれか１つに記載の前記嚥下センサと、前記嚥下センサによる検知結果のデータを処理する制御部と、前記制御部により処理されたデータに基づき、人の嚥下能力を判断する判断部と、を備えた嚥下能力診断システムを提供する。このような構成によれば、人の嚥下能力を精度良く診断することができる。

本開示の第１８態様によれば、人の呼吸状態を検出する呼吸状態検出装置をさらに備え、前記判断部は、前記制御部により処理されたデータと、前記呼吸状態検出装置による検出結果に基づき、人の嚥下能力を判断する、第１７態様に記載の嚥下能力診断システムを提供する。このような構成によれば、人の嚥下能力を精度良く診断することができる。

以下に、本発明にかかる実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態）
図１―図３は、実施形態にかかる嚥下センサ２の概略構成を示す図である。図１は、嚥下センサ２の使用時における概略側面図であり、図２は、嚥下センサ２の使用時における概略斜視図である。図３Ａは、使用前における嚥下センサ２の正面図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ―Ａ’断面図であり、図３Ｃは、図３ＡのＢ―Ｂ’断面図である。

図１、図２に示すように、嚥下センサ２は、被験者である人４の嚥下能力を測定するために人４の咽頭部６に貼付されて使用される膜状のセンサである。

嚥下センサ２は、図３Ａに示すように、検知部８と、粘着層１０と、センシングフィルム１２と、セパレータ１３と、基板１４と、コネクタ１６とを備える。嚥下センサ２は、これらの構成要素を厚み方向Ｃ（図３Ｂ、３Ｃ）に積層した積層構造を有する。具体的には、Ａ−Ａ’断面においては、図３Ｂに示すように、上から順にセンシングフィルム１２、検知部８、粘着層１０、セパレータ１３の順に積層される。Ｂ−Ｂ’断面においては、図３Ｃに示すように、上から順にセンシングフィルム１２、基板１４、検知部８、粘着層１０、セパレータ１３の順に積層される。

嚥下センサ２を咽頭部６に貼付する際には、嚥下センサ２からセパレータ１３を剥がし、セパレータ１３に粘着していた粘着層１０およびセンシングフィルム１２の粘着面を咽頭部６に貼付する。図３Ｂ、３Ｃにおいて、嚥下センサ２を咽頭部６に貼付する方向を貼付方向Ｄとする。以下、嚥下センサ２の各構成について説明する。

検知部８は、人４の嚥下動作に付随して生じる咽頭部６の振動を検知するための部材である。本実施形態の検知部８は、検知した振動に基づいて電荷信号を発生させる圧電素子である。圧電素子に限らず、検知部８は、変位や歪みによる電気的特性の時間的変化を算出することで振動を検知可能なものであればよく、例えばひずみゲージであってもよい。

本実施形態の検知部８は薄い膜状のセンサであり、図３Ａに示すように、平面視において縦長の矩形状に形成される。図３Ｂに示すように、検知部８は、厚み方向Ｃに互いに対向する２つの主面８ａ、８ｂを有する。咽頭部６に近い側（下側）の主面８ａには、粘着層１０が接着される。咽頭部６に遠い側（上側）の主面８ｂには、Ａ−Ａ’断面ではセンシングフィルム１２が接着され、Ｂ−Ｂ’断面では基板１４が接続される。

本実施形態の検知部８は、粘着層１０を介して咽頭部６の中心部における振動を検知し、かつ、センシングフィルム１２を介して咽頭部６の周囲部における振動を検知するように構成される。

粘着層１０は、検知部８を咽頭部６に貼付するとともに、咽頭部６の振動を検知部８に伝達する部材である。本実施形態の粘着層１０は、厚み方向Ｃにおける両側が粘着可能に構成されている（例えば両面テープ）。図３Ｂに示す使用前の状態において、粘着層１０は、検知部８とセパレータ１３の両方に粘着する。

図３Ａに示すように、粘着層１０は検知部８と同様に、平面視において矩形状であるとともに、検知部８よりもわずかに大きな外形寸法を有する。図３Ａの紙面下側においては、粘着層１０の端部１０ｅと検知部８の端部８ｅが一致する。図３Ａに示すように、粘着層１０は、検知部８の一方側の主面８ａの全体を覆うように設けられていればよい。

粘着層１０の縦断面図を図４に示す。図４に示すように、粘着層１０は、基材１０ａと、基材１０ａの両面を挟むように配置された第１の層１０ｂおよび第２の層１０ｃとを備える。基材１０ａは、第１の層１０ｂおよび第２の層１０ｃを支持する層である。基材１０ａは所定の剛性を有し、咽頭部６の振動を検知部８へより確実に伝達するように構成されている。第１の層１０ｂおよび第２の層１０ｃは、基材１０ａの両面上にそれぞれ配置された粘着成分を含む層である。第１の層１０ｂおよび第２の層１０ｃにおいて、基材１０ａに接触せずに露出している側の面が粘着面１０ｄ、１０ｆとなる。本実施形態では、基材１０ａの厚みは、第１の層１０ｂおよび第２の層１０ｃの厚みの和よりも小さく設定されている。例えば、基材１０ａの厚みは２５μｍに、第１の層１０ｂおよび第２の層１０ｃの厚みの和は７５μｍに設定される。また、基材１０ａの材質は例えばポリエチレンであり、第１の層１０ｂおよび第２の層１０ｃの材質としては例えば、合成ポリイソプレンゴム、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体などのゴム基剤に、粘着付与樹脂、軟化剤などを配合した組成物などがあるが、特にこれに限定されるものではない。

図３に戻ると、センシングフィルム１２は、粘着層１０と同様に、検知部８を咽頭部６に貼付するとともに、咽頭部６の振動を検知部８に伝達する部材である。本実施形態のセンシングフィルム１２は片面テープであり、貼付方向Ｄに向かう側（検知部８に接触する側）の主面が粘着成分を有し、粘着面を構成している。センシングフィルム１２は、Ａ−Ａ’断面では検知部８およびセパレータ１３に接着され、Ｂ−Ｂ’断面では基板１４およびセパレータ１３に接着されている。図３Ａに示すように、センシングフィルム１２は、平面視において、検知部８および粘着層１０の全体を覆う概ね四角形状を有する。センシングフィルム１２は、検知部８の他方側の主面８ｂ（図３Ｂ）の全体を覆うように設けられる。センシングフィルム１２は、嚥下センサ２の表面沿いの方向（厚み方向Ｃに垂直な平面沿いの方向）において、検知部８および粘着層１０の周囲でセパレータ１３に粘着する。

センシングフィルム１２の縦断面図を図５に示す。図５に示すように、センシングフィルム１２は、基材１２ａと、基材１２ａの一方側の主面上に配置された粘着成分を含む層１２ｂとを備える。基材１２ａは、粘着成分を含む層１２ｂを支持する層である。粘着層１０の基材１０ａと同様に、基材１２ａは所定の剛性を有しており、咽頭部６の振動を検知部８により確実に伝達するように構成されている。層１２ｂにおいて、基材１２ａに接触せずに露出している側の面が粘着面１２ｃとなる。本実施形態では、基材１２ａの厚みは、層１２ｂの厚みよりも大きく設定されている。例えば、基材１２ａの厚みは９０μｍに、層１２ｂの厚みは４０μｍに設定される。また、基材１２ａの材質は例えばポリエチレンであり、層１２ｂの材質（すなわち粘着成分）は例えばアクリル系材料（例えば、アクリル酸エステルモノマー重合体）である。

上述した粘着層１０およびセンシングフィルム１２は、検知部８を咽頭部６に粘着して固定する機能を有する。本実施形態では、粘着層１０およびセンシングフィルム１２の粘着力およびヤング率を互いに異ならせている。具体的には、粘着層１０の粘着力は、センシングフィルム１２の粘着力よりも大きく設定されている。また、粘着層１０のヤング率は、センシングフィルム１２のヤング率よりも小さく設定されている。すなわち、粘着層１０の伸び率がセンシングフィルム１２の伸び率よりも大きくなるように設定されている。なお、粘着力とは、貼った物を剥がす時に必要な力のことであり、粘着面と被着体との接触によって生じる力と定義してもよい。また、ヤング率は応力／ひずみの割合として求めることができる。粘着層１０およびセンシングフィルム１２の粘着力およびヤング率の関係と、振動の測定感度との関係については後述する。

セパレータ１３は、嚥下センサ２を咽頭部６への貼付前に保持する部材である。セパレータ１３の表面には、粘着層１０の粘着面１０ｆおよびセンシングフィルム１２の粘着面１２ｃが粘着されている。粘着層１０およびセンシングフィルム１２からセパレータ１３が剥がされると、粘着層１０の粘着面１０ｆおよびセンシングフィルム１２の粘着面１２ｃによって、咽頭部６に嚥下センサ２を貼り付け可能な状態となる。

基板１４は、咽頭部６の振動に基づいて検知部８が発生させる電荷信号を増幅・変換するための基板である。基板１４は、検知部８の一方側の端部（図３Ａの紙面下側）に接続されており、検知部８とセンシングフィルム１２によって厚み方向Ｃに挟まれている（図３Ｃ）。基板１４はコネクタ１６を有しており、コネクタ１６にはコード２０（図２）が接続されている。基板１４は、コネクタ１６およびコード２０を介して、制御部２６（図２）に電気的に接続されている。基板１４は、検知部８による電荷信号を増幅・変換することにより、所定のデジタル信号を生成して、制御部２６に出力する。制御部２６は、基板１４から出力されるデジタル信号を処理することにより、嚥下センサ２による検知結果のデータを処理するものであり、例えばマイクロコンピュータにより構成される。制御部２６による処理は、人４の嚥下能力を診断可能とするデータを出力する等の処理である。

基板１４の概略構成を表すブロック図を図６に示す。図６に示すように、基板１４は、検知部８と制御部２６の間に接続される構成として、増幅回路２８と、Ａ／Ｄ変換回路３０とを備える。

増幅回路２８は、検知部８から送信される電荷信号を電圧信号Ｖｏｕｔに変換するための増幅回路である。Ａ／Ｄ変換回路３０は、電圧信号Ｖｏｕｔをアナログ信号からデジタル信号に変換するための回路である。Ａ／Ｄ変換回路３０から出力されたデジタル信号は制御部２６に出力される。制御部２６においては、基板１４から出力されたデジタル信号に基づいて、人４の嚥下動作に付随して生じる咽頭部６の動きに関する測定結果が表示される。

検知部８から送信される電荷信号には、「変位」による振動に基づく電荷信号と、「音」による振動に基づく電荷信号とが含まれる。「変位」による振動に基づく電荷信号の周波数は例えば、１００ｍＨｚ−１０Ｈｚであり、「音」による振動に基づく電荷信号の周波数は例えば、１００Ｈｚ−１０ｋＨＺである。このように、電荷信号の周波数帯域が異なる範囲に属しているため、基板１４において、周波数帯域に基づくフィルタリングを実施することにより、「変位」による振動に基づく測定結果と、「音」による振動に基づく測定結果とを分けて出力することができる。フィルタリング方法としては様々な方法を採用することができ、本明細書では説明を省略する。

このような構成を有する嚥下センサ２の使用方法および動作について説明する。

まず、医療従事者によって、粘着層１０の粘着面１０ｆおよびセンシングフィルム１２の粘着面１２ｃからセパレータ１３が剥がされる。セパレータ１３が剥がされた嚥下センサ２を持ち、粘着層１０の粘着面１０ｆおよびセンシングフィルム１２の粘着面１２ｃを咽頭部６に貼り付ける。

咽頭部６への貼付後の嚥下センサ２の一例を図７に示す。図７に示すように、検知部８の中心が咽頭部６における甲状軟骨２１の突起部である咽頭隆起に一致するように配置される。このとき、検知部８および粘着層１０の短手方向が横方向に一致し、長手方向が縦方向に一致するように配置される。なお、嚥下センサ２の貼付位置・角度については誤差が生じてもよい。

甲状軟骨２１の周囲には、甲状軟骨２１を背面側から支持する甲状咽頭筋２２が配置されている。センシングフィルム１２は、甲状咽頭筋２２を概ねカバーするように配置される。甲状軟骨２１および甲状咽頭筋２２の上方には舌骨２３が位置しており、下方には胸骨２４が位置している。甲状軟骨２１および甲状咽頭筋２２の左右両側には一対の頸動脈２５が位置している。センシングフィルム１２は、舌骨２３、胸骨２４および頸動脈２５に重ならない範囲に配置される。

１回の嚥下動作において、甲状軟骨２１および舌骨２３は連動して上下動するとともに、甲状咽頭筋２２も同時に動く。具体的には、１回の嚥下動作において、甲状軟骨２１および舌骨２３は上方に上昇した後、同じ距離を下降して同じ位置に戻るように動く。このときの甲状軟骨２１の移動および甲状咽頭筋２２の動きに伴う振動を、粘着層１０およびセンシングフィルム１２が検知部８に伝達する。本実施形態の嚥下センサ２では、検知部８と略重なる位置に粘着層１０を設けるとともに、粘着層１０の周囲においてはセンシングフィルム１２を設けて咽頭部６に貼付している。このような構成によれば、粘着層１０を介して主に甲状軟骨２１の振動を検知部８に伝達しながら、センシングフィルム１２を介して主に甲状咽頭筋２２の振動を検知部８に伝達することができる。

このように、粘着層１０を介して咽頭部６の振動を検出するだけでなく、センシングフィルム１２を介して粘着層１０の周囲における咽頭部６の振動を検知部８に伝えることで、広範囲における咽頭部６の振動を検知することができる。すなわち、粘着層１０を介して、咽頭部６の中央に位置する甲状軟骨２１の振動を検出し、センシングフィルム１２を介して、甲状軟骨２１の周囲の甲状咽頭筋２２の振動を検出することが可能となる。このような方法によれば、粘着層１０を介してのみ咽頭部６の振動を検出する場合よりも、人４の嚥下能力を精度良く測定することができる。さらに、嚥下センサ２を咽頭部６に取り付ける際に、粘着層１０に加えてセンシングフィルム１２を用いて咽頭部６に貼り付けて取り付けるようにすることで、咽頭部６から検知部８を剥がれにくくすることができる。これにより、検知部８による検知精度を向上させることができ、人４の嚥下能力をより精度良く測定することができる。

ここで、甲状軟骨２１および甲状咽頭筋２２においては、「変位」に基づく振動と「音」に基づく振動の２種類の振動が生じる。嚥下能力を測定する上ではこれら２種類の振動を検知することが好ましいが、甲状咽頭筋２２に関しては、頸動脈２５や他の血管に近いため、音に関する振動に関してノイズが多く含まれる。このことから、甲状軟骨２１に関しては「変位」と「音」の両方に基づく振動の検知精度を高め、甲状咽頭筋２２に関しては主に「変位」に基づく振動の検知精度を高めることが好ましい。

このような検知形態をより精度良く実現するために、本実施形態では、粘着層１０およびセンシングフィルム１２の粘着力およびヤング率を互いに異ならせている。具体的には、粘着層１０の粘着力をセンシングフィルム１２の粘着力よりも大きく設定している。粘着層１０の粘着力を大きく設定することで、皮膚との密着性を向上させて、粘着層１０による振動の検知感度を向上させることができる。これにより、粘着層１０を介して取得する情報を、センシングフィルム１２を介して取得する情報よりも主体的とすることができる。このような構成によれば、例えば甲状軟骨２１の変位および音に基づく振動の検知感度を向上させながら、甲状軟骨２１の周囲においては必要な甲状咽頭筋２２の変位に基づく振動を検知しつつ、血管の脈動などのノイズを拾うことを抑制する手法が可能となる。これにより、検知部８による振動の検知精度を向上させることができ、人４の嚥下能力をより精度良く測定することができる。

本実施形態ではさらに、粘着層１０のヤング率をセンシングフィルム１２のヤング率よりも小さく設定している。このようにヤング率を調整することで、咽頭部６の皮膚の伸縮に対する追随性をセンシングフィルム１２よりも粘着層１０の方が大きくすることができ、粘着層１０を介した振動の検知感度を大きくすることができる。これにより、粘着層１０を介して取得する情報を、センシングフィルム１２を介して取得する情報よりも主体的とすることができる。このため、例えば甲状軟骨２１の変位および音に基づく振動の検知感度を向上させながら、甲状軟骨２１の周囲においては必要な甲状咽頭筋２２の変位に基づく振動を検知しつつ、血管の脈動などのノイズを拾うことを抑制する手法が可能となる。これにより、検知部８による振動の検知精度を向上させることができ、人４の嚥下能力をより精度良く測定することができる。

また本実施形態では、粘着層１０およびセンシングフィルム１２がともに、所定の剛性を有する基材を備えている。このように、粘着層１０が基材１０ａを有し、センシングフィルム１２が基材１２ａを有することで、甲状軟骨２１の振動および甲状咽頭筋２２の振動をより確実に検知部８に伝達することができる。

その後、測定が終了すると、嚥下センサ２が咽頭部６から剥がされる。前述したように、センシングフィルム１２の粘着力を粘着層１０の粘着力よりも小さく設定しているため、広範囲に及ぶセンシングフィルム１２を剥がす際に、人４の皮膚を傷つけずに剥がしやすくすることができる。

次に、本実施形態の嚥下センサ２を用いて行ったシミュレーション結果について、図８−図１０を用いて説明する。図８−図１０は、嚥下センサ２の中でもセンシングフィルム１２の特性に関する比較を行ったシミュレーション結果である。本シミュレーションでは、嚥下センサ２と、嚥下シミュレータ（図示せず）を用いて実験を行った。嚥下シミュレータは、人４の嚥下動作をシミュレーション可能な機械であり、同じ嚥下動作を繰り返し再現することができる。嚥下シミュレータの表面に嚥下センサ２を貼り付けて実験を行った。図８−図１０は、それぞれの条件において１回の嚥下動作に基づいて制御部２６に出力された信号強度の時間変位を表すデータである。なお、前述した周波数帯域によるフィルタリングを行い、「変位」と「音」のうち主に「変位」に関する信号強度を抽出したデータを示す。

図８Ａ、８Ｂは、センシングフィルム１２の有無を比較するシミュレーション結果である。図８Ａは、センシングフィルム１２を有しない嚥下センサを用いたシミュレーション結果（比較例）である。図８Ｂは、センシングフィルム１２を有する嚥下センサ２を用いたシミュレーション結果（実施例１）である。図８Ａ、図８Ｂの結果を比較すると、信号強度の最下点と最上点との差は、実施例１の方が比較例よりも大きくなっている。その他の代表的な振幅の山と谷（丸の点線で囲った部分）も実施例１の方が比較例よりも大きくなっている。これより、実施例１の方が信号強度を大きく出力しており、振動の検知感度が高いことがわかる。すなわち、センシングフィルム１２を有することで、振動の検知感度は増大することがわかる。なお、本実施形態の嚥下センサ２では、基板１４に増幅回路２８を備えて信号の振幅を増幅させているが、図８Ａ、８Ｂに示したようにセンシングフィルム１２を設けることで、振動の検知感度を大幅に向上させることができるため、増幅回路２８を省略できるという効果を奏する場合もある。

図９Ａ―９Ｄは、センシングフィルム１２の基材１２ａの厚みを比較するシミュレーション結果である。図９Ａは、センシングフィルム１２の基材１２ａの厚みが４５μｍの嚥下センサ２を用いたシミュレーション結果（実施例２）である。図９Ｂは、センシングフィルム１２の基材１２ａの厚みが７５μｍの嚥下センサ２を用いたシミュレーション結果（実施例３）である。図９Ｃは、センシングフィルム１２の基材１２ａの厚みが９０μｍの嚥下センサ２を用いたシミュレーション結果（実施例４）である。図９Ｄは、センシングフィルム１２の基材１２ａの厚みが１２５μｍの嚥下センサ２を用いたシミュレーション結果（実施例５）である。図９Ａ―図９Ｄの結果を比較すると、代表的な振幅の谷（丸の点線で囲った部分）に関して、センシングフィルム１２の基材１２ａの厚みが厚い実施例４、５の方が実施例２、３よりも信号強度を大きく出力しており、振動の検知感度が高いことがわかる。また、図９Ｃ、９Ｄの結果を比較すると、センシングフィルム１２の基材１２ａの厚みが厚い実施例５の方が実施例４よりも信号強度を大きく出力しており、振動の検知感度が高いことがわかる。この結果より、センシングフィルム１２の基材の厚みを９０μｍ以上とすることで、振動の検知感度を増大できるということがわかる。

図１０Ａ―１０Ｃは、センシングフィルム１２の基材１２ａの材質を比較するシミュレーション結果である。図１０Ａは、センシングフィルム１２の基材１２ａの材質がポリエチレンである嚥下センサ２を用いたシミュレーション結果（実施例６）である。図１０Ｂは、センシングフィルム１２の基材１２ａの材質がポリエステルである嚥下センサ２を用いたシミュレーション結果（実施例７）である。図１０Ｃは、センシングフィルム１２の基材１２ａの材質がポリウレタンである嚥下センサ２を用いたシミュレーション結果（実施例８）である。図１０Ａ―図１０Ｃの結果を比較すると、代表的な振幅の谷（丸の点線で囲った部分）に関して、実施例６、７の方が実施例８よりも信号強度を大きく出力しており、振動の検知感度が高いことがわかる。この結果より、センシングフィルム１２の基材１２ａの材質をポリエチレン又はポリエステルとすることで、振動の検知感度を増大できるということがわかる。

次に、嚥下センサ２の寸法に関して、図１１を用いて説明する。

図１１は、人４の咽頭部６における骨、筋肉、血管などの配置関係および寸法を示す正面図である。図１１に示すように、甲状軟骨２１は横方向に約５ｍｍの幅を有する。甲状軟骨２１から上方の舌骨２３までの距離は約３０ｍｍである。甲状軟骨２１から下方の胸骨２４までの距離は約４５ｍｍである。甲状軟骨２１を囲むように配置される甲状咽頭筋２２は、正面視において甲状軟骨２１を中心とする領域にまたがっており、左右方向に約３０ｍｍの幅を有する。甲状咽頭筋２２の左右に配置された頸動脈２５同士の相対的な距離は約１００ｍｍである。１回の嚥下動作において、甲状軟骨２１および舌骨２３は、図１１に示す位置から上方に約２０ｍｍ上昇した後、同じ距離を下降して元の位置に戻る。

このような構成において、検知部８の中心が甲状軟骨２１の突起部である咽頭隆起に重なるとともに、検知部８の短手方向が縦方向に一致するように嚥下センサ２が配置される。このような配置を想定し、検知部８の横幅、すなわち短手方向幅は５ｍｍ以上に設定される。これにより、検知部８によって甲状軟骨２１の幅方向をカバーすることができ、甲状軟骨２１の変位および音に基づく振動をより精度良く検知することができる。また、検知部８の縦幅、すなわち長手方向幅は２０ｍｍ以上に設定される。これにより、嚥下動作に付随する甲状軟骨２１の上下方向の移動を検知部８によって少なくとも部分的にカバーすることができるため、甲状軟骨２１の変位および音に基づく振動をより精度良く検知することができる。また、粘着層１０の短手方向幅は３０ｍｍ以下に設定される。これにより、粘着層１０の横幅が甲状咽頭筋２２の幅より小さくなる。横方向において、甲状咽頭筋２２とその外側では皮膚の曲率が大幅に異なる。よって、粘着層１０の横幅を甲状咽頭筋２２の幅より小さくすることで、粘着層１０の曲率を低く抑えることができ、咽頭部６から剥がれにくくすることができる。さらに、粘着層１０の長手方向幅は７５ｍｍ以下に設定される。これにより、粘着層１０が縦方向において舌骨２３と胸骨２４に重ならないように配置可能となるため、振動のノイズを検知してしまうことを抑制することができ、さらには粘着層１０を剥がれにくくすることができる。

上記検知部の構成においては、センシングフィルム１２を備えない態様においても嚥下能力を診断することは可能である。ただし、センシングフィルム１２を以下の態様で備えることにより、さらに嚥下能力を精度良く診断することが可能となる。

上記検知部の構成において、センシングフィルム１２の横幅は１００ｍｍ以下に設定される。これにより、センシングフィルム１２を頸動脈２５に重ならない範囲に収めることができるため、頸動脈２５の脈動による振動のノイズを検知してしまうことを抑制することができ、検知精度を向上させることができる。また、センシングフィルム１２の縦幅は７５ｍｍ以下に設定される。これにより、粘着層１０と同様に、センシングフィルム１２が縦方向において舌骨２３と胸骨２４に重ならないようにすることができ、振動のノイズを検知してしまうことを抑制することができ、さらにはセンシングフィルム１２を剥がれにくくすることができる。

次に、嚥下センサ２を用いて人４の嚥下能力を診断するための嚥下能力診断システム５０について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態にかかる嚥下能力診断システム５０を示す。嚥下能力診断システム５０は、前述した嚥下センサ２および制御部２６に加えて、人４の嚥下能力を判断（診断）するための判断部５１をさらに備える。判断部５１は制御部２６に電気的に接続されており、例えばマイクロコンピュータなどによって構成される。図１２に示すように、嚥下センサ２、制御部２６および判断部５１は直列的に接続されている。判断部５１は、制御部２６から出力される嚥下センサ２の測定結果のデータを処理することで、人４の嚥下能力を判断（診断）する。このような構成によれば、前述した嚥下センサ２を用いて人４の嚥下能力を精度良く診断することができる。なお、判断部５１によるデータの処理方法、すなわち具体的な判断方法は様々な方法を採用することができる。

次に、図１２に示した嚥下能力診断システム５０の変形例を図１３に示す。図１３に示す嚥下能力診断システム６０は、前述した嚥下センサ２および制御部２６に加えて、呼吸状態検出装置３１をさらに備える。呼吸状態検出装置３１は、人４の呼吸状態を検出する装置であり、例えば圧力センサによって構成される。圧力センサによって構成される場合、呼吸状態検出装置３１は、人４の鼻に挿通される管に接続されて、人４の呼気の圧力に基づいて呼吸状態を検出する。呼吸状態検出装置３１は、制御部２６とともに判断部６１に電気的に接続されている。嚥下センサ２および制御部２６と、呼吸状態検出装置３１とは、判断部６１に対して並列に接続される。判断部６１は、制御部２６からの嚥下センサ２による検出結果と、呼吸状態検出装置３１による検出結果を処理することで、人４の嚥下能力を判断（診断）する。このような構成によれば、嚥下センサ２に基づく結果に加えて人４の呼吸状態を考慮して人４の嚥下能力を総合的に判断するため、人４の嚥下能力をより精度良く診断することができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、実施形態では、粘着層１０が検知部８の一方側の主面８ａの全体を覆う形状である場合について説明したが、このような場合に限らず、検知部８の一方側の主面８ａを部分的に覆うような場合であってもよい。

また実施形態では、粘着層１０が基材１０ａを備える場合について説明したが、このような場合に限らず、基材１０ａを有さずに粘着成分を含む層１０ｂのみで構成される場合であってもよい。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

２０１６年５月１３日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２０１６−０９７３０４号および２０１６年５月１３日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２０１６−０９７３０７号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。

Claims (9)

1. 人の咽頭部に貼付されて人の嚥下能力を測定するための嚥下センサであって、
   前記咽頭部の変位および音に基づく振動を検知する膜状の検知部と、
   前記検知部の一方側の主面上に設けられ、前記検知部を前記咽頭部に貼り付ける粘着層と、
   前記検知部の他方側の主面全体を覆うように前記検知部に取り付けられており、前記検知部に接触する側の主面が粘着成分を有し、前記粘着成分により前記検知部の周囲における前記咽頭部に貼り付け可能であって、前記検知部に振動を伝達するセンシングフィルムと、を備え、
   前記粘着層のヤング率は、前記センシングフィルムのヤング率よりも小さい、嚥下センサ。
2. 前記粘着層の粘着力は、前記センシングフィルムの粘着力よりも大きい、請求項１に記載の嚥下センサ。
3. 前記センシングフィルムは、前記粘着成分を含む層と、当該層を支持する基材とを備える、請求項１又は２に記載の嚥下センサ。
4. 前記センシングフィルムの厚みは９０μｍ以上である、請求項１から３のいずれか１つに記載の嚥下センサ。
5. 前記センシングフィルムは、ポリエチレン又はポリエステルで構成される、請求項１から４のいずれか１つに記載の嚥下センサ。
6. 前記検知部は、検知した振動に基づいて電荷信号を発生させる圧電素子である、請求項１から５のいずれか１つに記載の嚥下センサ。
7. 前記圧電素子が発生させる電荷信号を増幅する増幅回路をさらに備える、請求項６に記載の嚥下センサ。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の前記嚥下センサと、前記嚥下センサによる検知結果のデータを処理する制御部と、前記制御部により処理されたデータに基づき、人の嚥下能力を判断する判断部と、を備えた嚥下能力診断システム。
9. 人の呼吸状態を検出する呼吸状態検出装置をさらに備え、
   前記判断部は、前記制御部により処理されたデータと、前記呼吸状態検出装置による検出結果に基づき、人の嚥下能力を判断する、請求項８に記載の嚥下能力診断システム。

Images