JP6970447B2 - 嚥下動作測定装置、及び、嚥下動作支援システム - Google Patents

Description

本発明は、嚥下動作に伴って利用者の頸部から発生する音を検出する嚥下動作測定装置及びこれを利用した嚥下動作支援システムに関する。

一般的に、加齢に伴い、飲み込みの能力すなわち嚥下機能の低下がみられる。嚥下機能が低下した高齢者は、日常的な食事が困難になることがある。また、片麻痺や脳卒中などの障害によって嚥下障害の症状が顕れる場合も有り、その患者数も年々増加傾向にある。このよう嚥下障害の患者は、誤嚥を引き起こす可能性が高い。誤嚥は、窒息の危険性を高めるだけでなく、口腔内の雑菌が肺に入ることで誤嚥性肺炎を引き起こす原因となる。

肺炎による死亡は、日本人の年間死亡原因の上位であり、極めて多い。特に、嚥下障害による肺炎は、再発性が高く、悪化することで死亡してしまう例が多くみられる。嚥下動作は摂食時に限らず、就寝中の無意識下においても行われている。したがって、就寝中なども継続的に嚥下動作を測定し、嚥下機能の障害の程度を早期に知るとともに、障害の程度に適した治療やリハビリテーションを行うことが重要となる。

嚥下機能の障害の程度を把握するために測定対象となる利用者の頸部に装着される嚥下機能データ測定装置が特許文献１に開示されている。この装置は、頸部に装着されるフレームに音測定部が内蔵されており、喉頭動作音として喉頭蓋閉音、食塊通過音、喉頭蓋開音を判別することで食塊が食道を通過したか否かを判定し、フレームの外側に向けて設けられたＬＥＤを判定に応じた発光色で点灯させる。

また、特許文献２には、測定対象となる利用者の頚部に対応する皮膚表面に加速度センサをテープで張り付け嚥下音による振動を検出し、喉頭蓋閉音、食塊通過音、喉頭蓋開音の３音を識別しモニタに診断結果を表示することが開示されている。さらに、特許文献３には、マイクロフォンを内蔵した生体センサを測定対象の利用者の首の生体面に取り付け、利用者が発する咳、咳払い、嚥下音、発生音その他の音声情報を取得する生体信号解析装置が開示されている。

特開２０１３−０１７６９４号公報 特開２００９−０６０９３６号公報 特開２００６−２６３２９９号公報

ところで、嚥下動作の障害の程度を把握しても、実際の日常生活において誤嚥が生じないように誤った嚥下動作を防止することは難しい。正しく嚥下できるようにリハビリテーションをする場合、嚥下動作に障害があるか否か診断をする医師や、嚥下障害のリハビリテーションを補助する介助者が、測定対象となる利用者の嚥下状態を簡単にかつリアルタイムで把握できることが必要である。

また、正しく嚥下できているか否かは、医師や介助者が特許文献１〜３による装置を利用すれば、判定できるかもしれない。しかしながら、食事の度に装置を装着してリハビリテーションするために、医師や介助者が付き添うのは困難である。したがって、毎回の嚥下動作を即座に判定し、嚥下動作を行なった利用者本人、及び付添人や他者が正しく嚥下できたことを自覚できるようにすることが重要となる。

このとき、嚥下動作によって生じる音には個人差があるため、リハビリテーションのために装置を装着する場合、嚥下障害の有無を医師の診断の基に判定したのち、嚥下動作を正しく判定できるように利用者毎に設定することが難しい。嚥下動作をリハビリテーションによって適した状態に改善する場合、少なくとも一定期間、場合によってはその後も、嚥下動作を測定するための装置を使用し続けることになる。日常生活において、装置を取り付けたり取り外したりするのに手間がかかるようでは煩わしいだけでなく、食事中の嚥下動作を判定する度に装置が食事の妨げにならないようにしたい。

そこで、本発明は、利用者にとって着脱が容易でかつ円滑な食事の妨げにならずに嚥下動作を測定することができる嚥下動作測定装置、及び、嚥下動作の有無を共有する仕組みを利用することで、嚥下動作のリハビリテーションのためにこの嚥下動作測定装置を利用する嚥下動作支援システムを提供する。

本発明の一実施形態の嚥下動作測定装置は、ホルダと音検出部と姿勢検出部とを備える。ホルダは、被測定者の頸部に後方から外嵌されている。音検出部は、喉頭蓋の近傍の頸部の側部外表面に接触した状態にホルダに保持され、被測定者の少なくとも嚥下動作に伴う音を検出した実測音信号を出力する。姿勢検出部は、被測定者の姿勢を検出する。

上述の姿勢検出部は、被測定者の正中面上に位置するホルダに取り付けられ、直交３軸に対する地磁気の磁気強度を検出する電子コンパスを含み、磁気強度を含む実測姿勢信号を出力する。

このとき、姿勢検出部は、直交３軸に沿う方向の加速度及び直交３軸を中心軸とする角速度をそれぞれ検出し、加速度及び角速度を実測姿勢信号に含めて出力することも好ましい。また、音検出部は、正中面に対して面対称に配置された一対の振動検出部を含んでいてもよい。また、音検出部は、嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って複数配置された一組の振動検出部を含んでいてもよい。また、姿勢検出部は、嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って複数配置され、それぞれ実測姿勢信号を出力することも好ましい。

上述の嚥下動作測定装置は、さらに、解析部と判定部と制御部とメモリとを備える。解析部は、実測音信号から周波数特性を基に喉頭蓋閉音、食塊通過音及び喉頭蓋開音を判別し、それぞれの音が検出されたときの実時間で実測姿勢信号と関連付け、喉頭蓋閉音から喉頭蓋開音までの一連の嚥下動作情報として出力する。判定部は、実時間における嚥下動作情報に含まれた実測音信号の所定の時間的特性及び周波数特性を嚥下動作に対して予め設定された標準音信号の所定の時間的特性及び周波数特性に対して比較し、偏差が所定の範囲内である間は嚥下動作が適正な状態であると判定した適正信号を出力し、偏差が所定の範囲を超えたときに嚥下動作が不適正な状態であると判定した不適正信号を出力する。制御部は、嚥下動作情報を適正信号及び不適正信号と関連付けて被測定者の固有嚥下情報として出力する。メモリは、標準音信号及び固有嚥下情報を記憶する。

そして、正中面に対して面対称に配置された一対の振動検出部を音検出部が含む場合、解析部は、一対の振動検出部で検出された左右個別の実測音信号の差を基に嚥下動作が右優位か左優位かを判定し、嚥下動作情報に加えて出力する。または、正中面に対して面対称に配置された一対の振動検出部を音検出部が含む場合、解析部は、一対の振動検出部で検出された左右個別の実測音信号の差及び実測姿勢信号を基に嚥下動作が右優位か左優位かを判定し、嚥下動作情報に加えて出力する。

また、嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って複数配置された一組の振動検出部を音検出部が含む場合、解析部は、一組の振動検出部で検出された実測音信号を基に食塊の流動速度を算出し嚥下動作情報に加えて出力する。また、嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って姿勢検出部が複数配置されてそれぞれ実測姿勢信号を出力する場合、解析部は、複数の姿勢検出部から出力された実測姿勢信号を基に頸部の回旋、屈曲方向及び屈曲角度を算出し、嚥下動作情報に加えて出力する。

上述の嚥下動作測定装置は、さらに制御ユニットと第１の通信部と第２の通信部とを備える。制御ユニットは、ホルダから離れかつ被測定者が操作可能な範囲に設置され、解析部と判断部と制御部とメモリとを搭載する。第１の通信部は、ホルダに内蔵され、少なくとも実測音信号及び実測姿勢信号を含む信号を送信する。第２の通信部は、制御ユニットに内蔵され、少なくとも実測音信号及び実測姿勢信号を含む信号を受信する。「少なくとも実測音信号及び実測姿勢信号を含む信号」とは、解析部が出力する嚥下動作情報、判定部が出力する適正信号及び不適正信号、制御部が出力する固有嚥下情報を含んでいてもよい。

このとき第１の通信部と第２の通信部は、無線で通信してもよい。また、解析部、判定部、制御部、メモリは、ホルダに組み込まれていてもよい。さらに、ホルダに搭載されて音検出部と姿勢検出部と解析部と判定部と制御部とメモリに対して電力を供給するバッテリをさらに備えていてもよい。

嚥下動作測定装置を被測定者に合わせて較正するために、制御部は、メモリに記憶された過去の固有嚥下情報のうち、適正信号と関連付けられた固有嚥下情報に含まれた実測音信号を平均化してメモリに記憶された標準音信号と置き換える。または、音検出部及び姿勢検出部の較正を行うための測定を開始及び終了するための入力手段をさらに備え、制御部は、較正の開始から終了までの間に検出された実測音信号及び実測姿勢信号を標準音信号及び標準姿勢信号としてそれぞれメモリへ記憶する。または、制御部は、メモリに記憶された過去の固有嚥下情報のうち、適正信号と関連付けられた固有嚥下情報に含まれた実測姿勢信号を平均化して標準姿勢信号としてメモリに記憶する。そして、判定部は、標準姿勢信号に対して実測姿勢信号を比較し、偏差が所定の範囲内である間は適正信号を出力し、偏差が所定の範囲を超えたときに不適正信号を出力する。

本発明の一実施形態の嚥下動作支援システムは、ホルダと音検出部と姿勢検出部と解析部と判定部と制御部と報知部とメモリとを備える。ホルダは、被測定者の頸部に後方から外嵌されている。音検出部は、喉頭蓋の近傍の頸部の側部外表面に接触した状態にホルダに保持され、被測定者の少なくとも嚥下動作に伴う音を検出した実測音信号を出力する。姿勢検出部は、被測定者の正中面上に位置するホルダに取り付けられ、直交３軸に対する地磁気の磁気強度を検出する電子コンパスを含み、磁気強度を含む実測姿勢信号を出力する。解析部は、実測音信号から周波数特性を基に喉頭蓋閉音、食塊通過音及び喉頭蓋開音を判別し、それぞれの音が検出されたときの実時間で実測姿勢信号と関連付けて喉頭蓋閉音から喉頭蓋開音までの一連の嚥下動作情報として出力する。判定部は、実時間における嚥下動作情報に含まれた実測音信号の所定の時間的特性及び周波数特性を嚥下動作に対して予め設定された標準音信号の所定の時間的特性及び周波数特性に対して比較し、偏差が所定の範囲内である間は嚥下動作が適正な状態であると判定した適正信号を出力し、偏差が所定の範囲を超えたときに嚥下動作が不適正な状態であると判定した不適正信号を出力する。制御部は、嚥下動作情報を適正信号及び不適正信号と関連付けて被測定者の固有嚥下情報として出力するとともに、適正信号に対応する第１の指令信号及び不適正信号に対応する第２の指令信号をそれぞれ出力する。報知部は、第１の指令信号を基に第１の報知を実行し、第２の指令信号を基に第１の報知とは異なる第２の報知を実行する。メモリは、標準音信号及び固有嚥下情報を記憶する。

このとき、姿勢検出部は、直交３軸に沿う方向の加速度及び直交３軸を中心軸とする角速度をそれぞれ検出し、加速度及び角速度を実測姿勢信号に含めて出力する。

また、嚥下動作支援システムは、さらに外部ユニットと第１の通信装置と第２の通信装置とを備える。外部ユニットは、ホルダから離れかつ被測定者が知覚可能な範囲に設置される。第１の通信装置は、第１の指令信号及び第２の指令信号を無線で送信する。第２の通信装置は、外部ユニットに内蔵され、第１の指令信号及び第２の指令信号を無線で受信する。そして、報知部は、少なくとも外部ユニットに配置された外部光源を含み、第１の指令信号を検出すると第１の報知として第１の発光パターンで外部光源を発光させ、第２の指令信号を検出すると第２の報知として第１の発光パターンとは異なる第２の発光パターンで外部光源を発光させる。

また、嚥下動作支援システムは、さらに制御ユニットを備えていてもよい。制御ユニットは、ホルダから離れかつ被測定者が操作可能な範囲に配置され、解析部と判定部と制御部とメモリと第１の通信装置とを搭載する。または、この嚥下動作支援システムにおいて、解析部と判定部と制御部とメモリと第１の通信装置とは、ホルダに搭載されていてもよい。

また、報知部は、正中面に対して面対称にホルダに配置された一対のホルダ光源を含み、第１の指令信号を検出すると第１の報知として第１の発光パターンでホルダ光源を発光させ、第２の指令信号を検出すると第２の報知として第１の発光パターンとは異なる第２の発光パターンでホルダ光源を発光させる。

また、データベース及び管理端末が接続された通信ネットワークに第１の通信装置が接続可能である場合、制御部は、固有嚥下情報を被測定者の識別情報とともにデータベースに保存してもよい。また、音検出部及び姿勢検出部の較正を行うために操作される入力手段をさらに備える場合、制御部は、入力手段が操作されると、識別情報を基にデータベースに保存されている固有嚥下情報の中から適正信号と関連付けられた固有嚥下情報に含まれた実測音信号及び実測姿勢信号をそれぞれ平均化して標準音信号及び標準姿勢信号としてそれぞれメモリへ記憶する。

本発明の一実施形態の嚥下動作測定装置によれば、被測定者の頸部に外嵌するホルダに姿勢検出部を備えるので、嚥下動作に伴う音を測定するために嚥下動作測定装置を装着する度に装置が正しく装着できているか容易に判定することができる。したがって、この嚥下動作測定装置は、被測定者に加えて医師や介助者を含めた利用者にとって、着脱が容易であり、かつ、食事を円滑に行う妨げにならずに嚥下動作を測定することができる。

また、本発明の一実施形態の嚥下動作支援システムによれば、上述の嚥下動作測定装置を利用することで、装置の着脱が容易であることに加え、毎回の嚥下動作が適正であったか否かを報知手段によってリアルタイムで知ることができる。したがって、この嚥下動作支援システムは、嚥下動作のリハビリテーションに導入しやすい。

本発明の第１の実施形態の嚥下動作測定装置を含む嚥下動作支援システムを示す斜視図。 図１の嚥下動作測定装置を右上後方から見た斜視図。 図１の嚥下動作測定装置のブロック図。 図２の嚥下動作測定装置の断面図。 図２の嚥下動作測定装置を被測定者が装着した状態の側面図。 図１の外部ユニットの斜視図。 本発明の第２の実施形態の嚥下動作測定装置を含む嚥下動作支援システムを示す斜視図。 図７の嚥下動作測定装置の断面図。 図７の嚥下動作測定装置のブロック図。 本発明の第３の実施形態の嚥下動作測定装置を含む嚥下動作支援システムを示す斜視図。 図１０の嚥下動作測定装置を右上後方から見た斜視図。 図１０の嚥下動作測定装置を後方から見た側面図。

本発明の第１の実施形態の嚥下動作測定装置１を含む嚥下動作支援システム１００について、図１から図６を参照して説明する。なお、以下の説明の便宜上、嚥下動作測定装置１を装着する被測定者Ｐを基準に「前」、「後ろ」、「右」、「左」を定義する。また、被測定者Ｐにとって頭頂部側を「上」、足先側を「下」と呼ぶこともある。

図１は、嚥下動作測定装置１の測定ユニット１０を被測定者Ｐの頸部に装着した状態を示している。嚥下動作測定装置１は、制御ユニット２０となるスマートフォンに対して通信ケーブル２を介して有線接続されている。この嚥下動作測定装置１は、被測定者Ｐが嚥下する際に喉頭蓋が動く音を検出して記録するとともに、喉頭蓋の動作音を基に被測定者Ｐの嚥下動作が正しく行われているか判定するために使用される。本実施形態において制御ユニット２０はスマートフォンであるので、測定されたデータや判定結果は、制御ユニット２０の表示部に表示されるとともに、制御ユニット２０に搭載された第１の通信装置４１を介してネットワーク２００に接続されたデータベース２０１に保存される。

また、この嚥下動作測定装置１は、被測定者Ｐが嚥下動作のリハビリテーションに使用する嚥下動作支援システム１００の一部に利用されることも想定されている。このとき、リハビリテーションのためとはいえ、普段の食事の際に制御ユニット２０の表示部を確認していたのでは食事を楽しめない。そこで、本実施形態の嚥下動作測定装置１では、図１に示すように、嚥下動作が適正に行われたか否かの判定を被測定者Ｐに報知するための外部ユニット３０を備えている。

図２は、被測定者Ｐの頸部に装着される嚥下動作測定装置１の測定ユニット１０を右上後方から見た斜視図である。図３は、嚥下動作測定装置１及びこれを利用する嚥下動作支援システム１００の構成を示すブロック図である。図３によれば、嚥下動作測定装置１は測定ユニット１０と制御ユニット２０で構成されている。嚥下動作支援システム１００は、測定ユニット１０と制御ユニット２０に、さらに外部ユニット３０を加えて構成されている。

測定ユニット１０は、ホルダ１１と音検出部１２と姿勢検出部１３とを備える。ホルダ１１は、図１、図４及び図５に示すように、被測定者Ｐの頸部の後方から外嵌される。図４は、測定ユニット１０が装着される位置で頸部ごと測定ユニット１０を断面にした断面図である。図５は、被測定者Ｐの頸部に対する測定ユニット１０の装着位置をわかりやすくするために、測定ユニット１０を正中面Ｍに沿う断面に対応させて左側から見た側面図である。

ホルダ１１は、復元力を有した弾性部材、例えば、硬質ウレタンゴムなどで成形されており、頸部に抱き着いた状態で頸部を強く締め付けない程度の柔軟性を有している。なお、ホルダ１１に軟鉄やアルミニウム合金製の心材を埋め込み、被測定者Ｐの好みに合わせて変形させた形状を維持できるようにしてもよい。また、被測定者Ｐが動いてもホルダ１１が頸部に対して一定の位置に保持されるように、図４及び図５に示すように、頸部の後部とホルダ１１の間にスポンジ１１４を挟んでもよい。

音検出部１２は、図４及び図５に示すように、喉頭蓋Ａの近傍の頸部の側部外表面に接触した状態でホルダ１１に保持される。音検出部１２は、被測定者Ｐの少なくとも嚥下動作に伴う音を検出した実測音信号を出力する。この音検出部１２は、図１から図４に示すように、正中面Ｍに対して面対称に配置された一対の振動検出部１２Ｒ，１２Ｌを含む。振動検出部１２Ｒ，１２Ｌは、図４に示すようにホルダ１１の中に埋設されたフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）１１１によって、頸部の後方に配置されたケース１１２に収納された回路基板１１３に接続されている。なお、音検出部１２は、被測定者Ｐの頸部に接触した振動検出部１２Ｒ，１２Ｌであるので、被測定者Ｐの喉頭蓋動作するときに発生する音は、体内を伝播する振動として検出される。したがって、周囲の環境で発生している空気振動に由来するノイズをほぼ検出せずに済む。

姿勢検出部１３は、図２及び図４に示すように、被測定者Ｐの正中面Ｍ上に位置するホルダ１１に取り付けられている。姿勢検出部１３は、被測定者Ｐの姿勢を検出する。例えば、姿勢検出部１３は、被測定者Ｐの喉頭蓋近傍から食道へ向かう方向（すなわち、嚥下動作に伴う食塊の流動方向）と重力加速度方向との方向角の違いを検出する。より具体的には、姿勢検出部１３は、直交３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対する地磁気の磁気強度を検出することで絶対方向を検出する電子コンパスを含んでいる。姿勢検出部１３は、検出された磁気強度（またはこの磁気強度から算出される絶対方向）を含む実測姿勢信号を出力する。姿勢検出部１３は、さらに、直交３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に沿う方向の加速度及び直交３軸を中心軸とする角速度をそれぞれ検出し、検出した加速度及び角速度を実測姿勢信号に含めて出力する。姿勢検出部１３は、図４に示すように、ケース１１２内の回路基板１１３に実装されている。

本実施形態では、姿勢検出部１３は、直交３軸の加速度を検出する３軸加速度センサと、直交３軸の角速度（回転速度）を検出する３軸ジャイロセンサと、直交３軸の磁気強度を検出する３軸電子コンパスを１つのモジュールに組み込んだ、いわゆる９軸センサを採用することができる。なお、３軸加速度センサと３軸ジャイロセンサが一体になった６軸センサと、３軸電子コンパスを併用して姿勢検出部１３を構成してもよい。

また、本実施形態の嚥下動作測定装置１は、図３に示すように、解析部１４と判定部１５と制御部１６とメモリ１７とを備えており、これらは、ホルダ１１から離れかつ被測定者Ｐが操作可能な範囲に設置された制御ユニット２０に搭載される。

解析部１４は、音検出部１２で検出された実測音信号から時間的特性及び周波数特性を基に喉頭蓋閉音、食塊通過音及び喉頭蓋開音を判別する。喉頭蓋閉音は、飲み込んだ食塊が気管Ｔに入らないように喉頭蓋Ａが気管Ｔを塞ぐときに生じる動作音である。食塊通過音は、飲み込んだ食塊が食道Ｅへ流れるときに生じる音である。喉頭蓋開音は、食塊が気管Ｔの入口を通過した後で再び喉頭蓋Ａが気管Ｔを開くときに生じる動作音である。そして解析部１４は、それぞれの音が検出されたときの実時間で実測姿勢信号と関連付けて、喉頭蓋閉音から喉頭蓋開音までの一連の嚥下動作情報として出力する。

判定部１５は、実時間における嚥下動作情報に含まれた実測音信号の所定の時間的特性及び周波数特性を、嚥下動作に対して予め設定された標準音信号の所定の時間的特性及び周波数特性に対して比較する。判定部１５は、偏差が所定の範囲内である間は嚥下動作が適正な状態であること判定した適正信号を出力する。判定部１５は、偏差が所定の範囲を超えたときに嚥下動作が不適正な状態であると判定した不適正信号を出力する。また、判定部１５は、適正信号及び不適正信号を出力するとともに、偏差の大きさに応じた点数を嚥下動作につけて、嚥下動作を嚥下機能として評価することで、嚥下障害の程度を数値化してもよい。ここで、「所定の時間的特性」とは、例えば、音の継続時間や、食塊の流動性によって変わるパラメータ等を含む。

制御部１６は、解析部１４から出力された嚥下動作情報を、判定部１５から出力された適正信号及び不適正信号と関連付けて被測定者Ｐの固有嚥下情報として出力する。メモリ１７は、実測音信号を比較する基準となる嚥下動作の標準音信号及び制御部１６が出力した固有嚥下情報を記憶する。

また、本実施形態の嚥下動作測定装置１は、測定ユニット１０の音検出部１２として左右一対に振動検出部１２Ｒ，１２Ｌを備えている。そこで、解析部１４は、一対の振動検出部１２Ｒ，１２Ｌで検出された左右個別の実測音信号の差を基に、嚥下動作が右優位であるか左優位であるかを判定し、その結果を嚥下動作情報に加えて出力する。したがって、メモリ１７に記憶される固有嚥下情報にも右優位であるか左優位であるかの判定結果が含まれることとなる。

また、本実施形態の嚥下動作測定装置１は、測定ユニット１０に姿勢検出部１３も備えている。そこで、解析部１４は、振動検出部１２Ｒ，１２Ｌの実測音信号の差だけでなく、実測姿勢信号も含めて右優位であるか左優位であるかを判定し、その結果を嚥下動作情報に加えて出力することも好ましい。

図１及び図３に示すように、第１の実施形態の嚥下動作測定装置１は、測定ユニット１０と制御ユニット２０が分かれて設けられている。具体的には、制御ユニット２０は、ホルダ１１から離れ、かつ、被測定者Ｐが操作可能な範囲に設置されている。そして、音検出部１２と姿勢検出部１３は、測定ユニット１０のホルダ１１に組み込まれている。解析部１４と判定部１５と制御部１６とメモリ１７とは、制御ユニット２０に組み込まれている。

そこで、音検出部１２で検出される実測音信号及び姿勢検出部１３で検出される実測姿勢信号を、解析部１４、判定部１５及び制御部１６で利用するために、測定ユニット１０と制御ユニット２０の間に第１の通信部２１と第２の通信部２２が設けられる。第１の通信部２１は、ホルダ１１に内蔵されて少なくとも実測音信号及び実測姿勢信号を含む信号を送信する。第２の通信部２２は、制御ユニット２０に内蔵され少なくとも実測音信号及び実測姿勢信号を含む信号を受信する。

第１の実施形態の嚥下動作測定装置１において、第１の通信部２１は、ホルダ１１のケース１１２に収納された回路基板１１３に実装されている。第２の通信部２２は、制御ユニット２０として使用されるスマートフォンに組み込まれている。そして第１の通信部２１と第２の通信部２２とは、図１及び図３に示すように、通信ケーブル２によって接続されている。通信ケーブル２によって有線接続されていることで、安定した通信状態が確保され、実時間に対してタイムラグをほとんど生じさせることなく嚥下動作の判定を行うことができる。

制御ユニット２０には、図３に示すようにバッテリ１８が内蔵されている。制御ユニット２０に組み込まれた解析部１４と判定部１５と制御部１６は、このバッテリ１８から電力が供給される。また、測定ユニット１０のホルダ１１に組み込まれた音検出部１２と姿勢検出部１３は、通信ケーブル２を介してバッテリ１８から電力の供給を受ける。なお、電力の供給はバッテリ１８のみに限らず、一般家庭に供給されているような商用電力からアダプタを介して供給されてもよいのは言うまでもない。

なお、通信ケーブル２によって物理的に繋がっていることに因る煩わしさを解消するために、第１の通信部２１と第２の通信部２２を無線で接続してもよい。その場合、測定ユニット１０の音検出部１２及び姿勢検出部１３は、ホルダ１１にバッテリを搭載して電力を供給する。

また、嚥下動作支援システム１００は、図１及び図３に示すように、報知部５０をさらに備えている。報知部５０は、嚥下動作が適正に行われたことを被測定者Ｐが自覚しやすくするために、嚥下動作が適正に行われた場合と不適正であった場合とで異なる報知を行う。そこで、報知部５０を作動させるために、制御部１６は、被測定者Ｐが嚥下動作をする度に固有嚥下情報を出力するとともに、判定部１５から出力された適正信号に対応する第１の指令信号及び判定部１５から出力された不適正信号に対応する第２の指令信号をそれぞれ出力する。報知部５０は、第１の指令信号を基に第１の報知を実行し、第２の指令信号を基に第１の報知とは異なる第２の報知を実行する。つまり、報知部５０は、被測定者Ｐが嚥下動作を行う度にその嚥下動作が適正であったか否かを報知する。

嚥下動作が適正であったか否かを少なくとも被測定者Ｐに報知するために、報知部５０は、少なくとも外部ユニット３０に配置された外部光源５１を含んでいる。報知部５０は、第１の指令信号を検出すると、第１の報知として第１の発光パターンで外部光源５１を発光させる。報知部５０は、第２の指令信号を検出すると、第２の報知として第１の発光パターンとは異なる第２の発光パターンで外部光源５１を発光させる。なお、報知部５０は、光で報知する以外に、音や振動によって報知してもよい。音は単音に限らず、短いメロディであってもよい。また、光、音、振動を複合的に組み合わせてもよい。

本実施形態の嚥下動作支援システム１００の場合、報知部５０は、図３に示すように外部ユニット３０に配置された外部光源５１と、測定ユニット１０のホルダ１１に配置されたホルダ光源５２とを含む。したがって、被測定者Ｐだけでなく、被測定者Ｐの傍にいる介助者にも、被測定者Ｐの嚥下動作が適正な状態であるか否か報知される。なお、ホルダ光源５２に必要な電力は、制御ユニット２０に内蔵されたバッテリ１８から通信ケーブル２を介して供給される。

外部ユニット３０は、図１及び図３に示すように、ホルダ１１から離れ、かつ、被測定者Ｐが知覚可能な範囲に設置される。ここで、知覚可能な範囲とは、外部ユニット３０が報知部５０として視覚的な変化で報知する機能を有している場合には被測定者Ｐの視界に入る位置、外部ユニット３０が報知部５０として触覚的な変化で報知する機能を有している場合には被測定者Ｐが外部ユニット３０に容易に触れられる位置、外部ユニット３０が報知部５０として聴覚的な変化で報知する機能を有している場合には外部ユニット３０が発する音を被測定者Ｐが自然に聞き取れる位置であることを意味する。本実施形態の場合、外部ユニット３０に設けられる報知部５０は、外部光源５１であり、視覚的に報知するものであるので、外部ユニット３０は、被測定者Ｐの視野に入る位置に設置される。

また、外部ユニット３０は、図１及び図３に示すように、嚥下動作測定装置１とは独立して設けられている。したがって、嚥下動作支援システム１００は、第１の通信装置４１を制御ユニット２０に備え、第２の通信装置４２を外部ユニット３０に備えている。第１の通信装置４１は、制御部１６から出力される第１の指令信号及び第２の指令信号を無線で送信する。第２の通信装置４２は、無線で送信された第１の指令信号及び第２の指令信号を受信する。

外部ユニット３０は、図６に示すように、自立可能な脚部３１と、回路基板３２と、ランプシェード３３とを備える。回路基板３２は、外部光源５１となる発光ダイオード（ＬＥＤ５１１）及び第２の通信装置４２を実装している。ランプシェード３３は、外部光源５１を覆っている。また、外部ユニット３０は、回路基板３２に電力を供給するためのバッテリを脚部３１に備えるか、外部電力を供給するためのコネクタを有している。

脚部３１は、吸盤、磁石、クリップ、面ファスナ等を備えてしっかりと固定されるようにしてもよい。外部光源５１となるＬＥＤ５１１は、回路基板３２に複数実装されている。各ＬＥＤ５１１は、それぞれ異なる色に発光する単色の発光ダイオードでもよいし、発光色を自由に選択できるように赤、青、緑の発光ダイオードを一つのチップにした発光ユニットであってもよい。

ランプシェード３３は、ＬＥＤ５１１の光によって全体的に光るように、乳白色の透光性の部材、あるいは内面または外面をつや消し処理した透光性の部材であることが好ましい。ランプシェード３３の外形は、図６において円錐台形状であるが、この形状に限定されない。丸いドーム型であってもよいし、四角く平坦なパネル形状であってもよい。

また、ホルダ１１に設けられる報知部５０のホルダ光源５２を、図４の断面図に示す。図４に示すように、ホルダ光源５２は、正中面Ｍに対して面対称に一対に配置されている。また、ホルダ光源５２は、音検出部１２の左右一対の振動検出部１２Ｒ，１２Ｌに対してそれぞれ背中合わせに配置されている。ホルダ光源５２は、外部光源５１と同様にＬＥＤである。ホルダ光源５２は、通信ケーブル２を介して制御部１６から出力される第１の指令信号を検出すると第１の報知として第１の発光パターンで発光し、第２の指令信号を検出すると第２の報知として第２の発光パターンで発光する。

報知部５０の外部光源５１及びホルダ光源５２によって実行される第１の発光パターン及び第２の発光パターンは、ＬＥＤ５１１，５２１の点灯及び消灯を繰り返す明滅の回数や明滅の時間間隔を変化させるのみならず、輝度を変化させること、及び、異なる発光色で点灯させることも含まれる。

例えば、嚥下動作が適正であった場合は第１の発光パターンとして青色又は緑色で外部光源５１を発光させ、嚥下動作が不適正であった場合は第２の発光パターンとして赤色で外部光源５１を発光させる。また、嚥下動作に伴う実測音信号の大きさ易に比例して輝度を変化させたり、嚥下動作に合わせて緩やかに明るさを変化させたりしてもよい。例えば、ＬＥＤ５１１，５２１を、喉頭蓋閉音をトリガーに徐々に明るくし、食塊通過音を検出中は発光させ続け、喉頭蓋開音をトリガーに徐々に暗くする。嚥下動作測定装置１は、光センサを備えて、環境の明るさに合わせて輝度を調節してもよい。

第１の発光パターン及び第２の発光パターンは、この外部ユニット３０を利用する被測定者Ｐの好みで発光色などを、自由に設定できるようにしてもよい。設定は、例えば制御ユニット２０を使って行われる。外部光源５１は、図６に示すように円形の回路基板３２の外周縁に沿って複数のＬＥＤ５１１を含むので、これらのＬＥＤ５１１が円を描くように順番に発光させてもよい。また、ホルダ光源５２は、左右一対に設けられているので、嚥下動作が右優位である場合には右側のホルダ光源５２を発光させ、嚥下動作が左優位である場合には左側のホルダ光源５２を発光させてもよい。

以上のように構成された第１の実施形態の嚥下動作測定装置１は、被測定者Ｐの嚥下動作を測定するために、食事などの際に被測定者Ｐの頸部に装着される測定ユニット１０であるホルダ１１を備え、嚥下動作に伴う音（嚥下音）を検出する。検出された嚥下音は、実測音信号として音検出部から出力されると、制御ユニット２０の解析部１４で喉頭蓋閉音、食塊通過音、喉頭蓋開音が少なくとも抽出される。その後、抽出された喉頭蓋閉音、食塊通過音、及び喉頭蓋開音は、実時間を基に姿勢検出部１３で検出された実測姿勢信号と関連付けられて嚥下動作情報として解析部１４から出力される。

判定部１５は、実測音信号すなわち喉頭蓋閉音、食塊通過音及び喉頭蓋開音のそれぞれの音の所定の時間的特性及び周波数特性や音の長さなどを、メモリ１７に記憶されている標準音信号の所定の時間的特性及び周波数特性や音の長さなどと比較する。判定部１５は、偏差が所定の範囲内である間は、嚥下動作が適正に行われていると判定した適正信号を出力する。また、判定部１５は、偏差が所定の範囲を超えた場合、嚥下動作が不適正な状態であると判定した不適正信号を出力する。

このとき、嚥下動作測定装置１によって検出される実測音信号は、被測定者Ｐ毎に個人差がある。このため、多数名の嚥下動作に伴う音を平均化した平均的な嚥下音を標準音信号として採用すると、被測定者Ｐにとって最適な嚥下動作による実測音信号であっても、標準音信号に対して常に一定の偏差を有することになる。したがって、被測定者Ｐに合わせて標準音信号を較正（キャリブレーション）することが望ましい。

そこで、本実施形態の嚥下動作測定装置１では、過去に測定された被測定者Ｐの実測音信号を基に標準音信号の較正を行う。具体的には、制御部１６は、メモリ１７に記憶された過去の固有嚥下情報のうち、適正信号と関連付けられた固有嚥下情報に含まれた実測音信号を平均化し、メモリ１７に記憶された標準音信号として置き換えることを行う。この較正は、嚥下動作測定装置１を被測定者Ｐが装着する度に行われてもよいし、嚥下動作測定装置１を装着して実際に計測する度に過去の複数回分の固有嚥下情報を基に行われてもよい。また、過去の実測音信号を単純に平均化するのではなく、過去の実測音信号の分散からメジアンを求めて標準音信号として採用してもよい。

また、嚥下動作測定装置１は、姿勢検出部１３を備えている。固有嚥下情報には実測音信号とともに実測姿勢信号も含まれている。この実測姿勢信号も利用することで、さらに嚥下動作測定装置１の測定結果の信頼性が向上する。具体的には、制御部１６は、メモリ１７に記憶された過去の固有嚥下情報のうち、適正信号と関連付けられた固有嚥下情報に含まれた実測姿勢信号を平均化し、これを標準姿勢信号としてメモリ１７に記憶する。

この標準姿勢信号は、嚥下動作測定装置１を被測定者Ｐの頸部に装着する際に、同じ位置及び同じ角度に装着できているか、嚥下動作測定装置１を使用している間に測定ユニット１０のホルダ１１がずれ動いていないかを確認するために利用される。具体的には、判定部１５は、標準姿勢信号に対して実測姿勢信号を比較し、偏差が所定の範囲内である間は、適正信号を出力し、偏差が所定の範囲を超えたときに不適正信号を出力する。

このとき判定部１５は、実測音信号に対して出力される不適正信号と、実測姿勢信号に対して出力される不適正信号とを区別する。さらに、判定部１５は、実測姿勢信号に対して出力される不適正信号に対応させて、制御部１６が出力する第１の指令信号及び第２の指令信号とは異なる指令信号を出力する。これにより、嚥下動作支援システム１００は、嚥下動作が不適正であるのか、嚥下動作測定装置１の挿着状態が不適正であるのかを判別できる報知を報知部５０から出力することができる。

また、本実施形態の嚥下動作測定装置１は、初めてこの装置を使用する際に標準音信号及び標準姿勢信号を較正（設定）するために、意図的に較正を行うことを可能にするための手段を備える。具体的には、嚥下動作測定装置１は、音検出部１２及び姿勢検出部１３の較正を行うための測定を開始及び終了するための入力手段を備える。この入力手段は、制御ユニット２０であるスマートフォンの表示画面に表示された操作ボタンであってもよいし、嚥下動作支援システム１００である場合には、外部ユニット３０に組み込まれるタッチセンサ、あるいは測定ユニット１０であるホルダ１１の外表面に設けられるタッチセンサなどとすることができる。

制御部１６は、この入力手段によって操作されて較正を開始してから終了するまでの間に検出された実測音信号及び実測姿勢信号を、標準音信号及び標準姿勢信号としてそれぞれメモリ１７へ記憶する。嚥下動作測定装置１の音検出部１２及び姿勢検出部１３の較正が行われる場合、較正の開始に伴い、操作手順を案内するガイダンスが音声出力されるようにしてもよい。

初めて嚥下動作測定装置１を使用する際に較正を行う場合、嚥下動作を理想的に行えるようにするために、適した粘性に調整された適量（たとえば３〜５ｍｌ）の液体として標準較正液を予め付属しておくことも好ましい。

また、標準音信号及び標準姿勢信号を較正する操作は、嚥下動作測定装置１を被測定者Ｐの頸部に測定ユニット１０であるホルダ１１を装着する度に必ず行なってもよい。その場合は、複数階分の標準較正液が封入された容器と、この容器から１回分の標準較正液を計量できる計量器具を付属してもよい。

以上のように構成された本実施形態の嚥下動作測定装置１及びこれを使用する嚥下動作支援システム１００において、図１に示すように制御ユニット２０の第１の通信装置４１は、外部ユニット３０の第２の通信装置４２に対してだけでなく、データベース２０１及び管理端末２０２が接続されたネットワーク２００にも接続可能である。

そこで、制御部１６が固有嚥下情報を被測定者Ｐの識別情報とともにデータベース２０１に保存することで、被測定者Ｐは、個人専用の嚥下動作測定装置１を所有する必要が無くなり、嚥下動作測定装置１の初期設定（較正）も容易になる。嚥下動作測定装置１が音検出部１２及び姿勢検出部１３の較正を行うために操作される入力手段を備える場合、制御部１６は、入力手段が操作され、被測定者Ｐの識別情報が入力されると、その識別情報を基に、データベース２０１に保存されている固有嚥下情報の中から適正信号と関連付けられた固有嚥下情報を選択する。その後、制御部１６は、選択された固有嚥下情報に含まれた実測音信号及び実測姿勢信号をそれぞれ平均化して標準音信号及び標準姿勢信号としてそれぞれメモリ１７に記憶する。また、被測定者Ｐの識別情報に予め関連付けられた標準音信号及び標準姿勢信号が用意されている場合、それらをデータベース２０１から読み取りメモリ１７に記憶する。

また、遠隔地においては、ネットワーク２００を介して専門の医師から嚥下動作に関する診断を仰ぐことや、解析部１４よりも高度な解析が行えるサーバ２０３を利用することもできる。さらにネットワーク２００を介して、解析部１４、判定部１５及び制御部１６の最新のアプリケーションを入手することもできる。医師は、管理端末２０２で、複数の被測定者Ｐの状態を監視することができる。

例えば、嚥下動作に伴う音を検出する前に音検出部１２や姿勢検出部１３で検出される信号を基に、不適正な嚥下動作につながる可能性があることを判断して不適正な嚥下動作が行われることを防止する機能を使用中の嚥下動作測定装置１に追加することもできるようになる。

さらに、嚥下動作測定装置１は、測定が開始されると音検出部１２によって検出された実測音信号をメモリ１７に一時的に記憶する。判定部１５によって不適正信号が出力された場合、制御部１６は、解析部１４によって喉頭蓋閉音と判別された実測音信号よりも前の実測音信号及び実測姿勢信号を不適正予知情報としてメモリ１７に記憶する。そして、判定部１５は、先の嚥下動作と次の嚥下動作の間に検出される実測音信号の所定の時間的特性及び周波数特性並びに実測姿勢信号の変化率を、不適正予知情報のものと比較する。偏差が所定の範囲内に入った場合、判定部１５は、誤嚥の可能性があることを予知する注意信号を出力する。制御部１６は、この注意信号を検出すると、報知部５０から注意を喚起する報知を行なってもよい。

本発明の第２の実施形態の嚥下動作測定装置１及び嚥下動作支援システム１００について、図７から図９を参照して説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態の嚥下動作測定装置１及び嚥下動作支援システム１００と同じ機能を有する構成は、以下の説明において第１の実施形態の嚥下動作測定装置１及び嚥下動作支援システム１００の構成と同じ符号を付し、詳細な説明は第１の実施形態の対応する記載を参酌することとする。

図７は、第２の実施形態の嚥下動作測定装置１及びこの嚥下動作測定装置１を利用する嚥下動作支援システム１００の構成を示す斜視図である。図８は、第２の実施形態の嚥下動作測定装置１を示す断面図である。図９は、第２の実施形態の嚥下動作測定装置１を利用する嚥下動作支援システム１００を構成する最小単位のブロック図である。

第２の実施形態の嚥下動作測定装置１は、図８及び図９に示すように、ホルダ１１に測定ユニット１０及び制御ユニット２０の機能をすべて装備している。つまり、ホルダ１１には、音検出部１２及び姿勢検出部１３が組み込まれているとともに、解析部１４、判定部１５、制御部１６、メモリ１７、バッテリ１８、第１の通信装置４１が組み込まれている。第１の通信装置４１は、第１の実施形態と同様に、外部ユニット３０の第２の通信装置４２と無線で通信するとともに、データベース２０１や管理端末２０２が接続されたネットワーク２００に対しても無線接続することができる。メモリ１７は、コネクタを設けて記憶媒体を外部から装着するものであってもよい。

したがって本実施形態の嚥下動作測定装置１は、ネットワーク２００に直接接続して、被測定者Ｐの識別情報とともに固有嚥下情報をデータベース２０１に保存したり、管理端末２０２からデータベース２０１に保存された固有嚥下情報を閲覧したり、解析部１４よりも高度な解析が行えるサーバ２０３を利用したりすることもできる。また、第１の実施形態では嚥下動作測定装置１の制御ユニット２０としてスマートフォンを利用していたのに対し、本実施形態では外部ユニット３０の一形態としてスマートフォン３０Ａを利用できるだけでなく、嚥下動作測定装置１のメモリ１７に記憶されている固有嚥下情報を閲覧したり、読み出したりする操作装置としてスマートフォン３０Ａを利用することができる。さらに、スマートフォン３０Ａは、嚥下動作測定装置１の設定を変更するための入力手段としても利用することができる。

さらに、嚥下動作測定装置１は、第１の実施形態の外部ユニット３０と同様の外部ユニット３０Ｂに無線接続して、嚥下動作支援システム１００を構成することができる。また、嚥下動作測定装置１は、腕時計型の携帯端末、いわゆるスマートウォッチ３０Ｃと無線通信することで、報知部５０として外部光源５１を備える外部ユニット３０としてスマートウォッチ３０Ｃを利用することもできる。外出先などで嚥下動作支援システム１００として使用する場合に外部ユニット３０を設置する場所を必要としないので、嚥下動作支援システム１００として嚥下動作測定装置１を利用する機会が増え、より多くの固有嚥下情報を取得することができるようになる。

第２の実施形態の嚥下動作測定装置１は、ホルダ１１に姿勢検出部１３と第１の通信装置４１が内蔵されている。このため、嚥下動作測定装置１を、無線接続のネットワーク２００環境が整備された老人ホーム等の介護施設３０１さらには病院３０２において導入することで、被測定者Ｐの活動状態を見守ることにも利用できる。

また、この嚥下動作測定装置１は、図８に示すように第１の実施形態の嚥下動作測定装置１と同様に、ホルダ１１に報知部５０としてホルダ光源５２を有している。このホルダ光源５２は、一定の面積を有した表示ユニットであり簡単な図形や文字を表示させることもできる。ホルダ光源５２を表示ユニットとして使用する場合、たとえば、バッテリ１８の充電状態を表示させたり、スマートフォン３０Ａ、外部ユニット３０Ｂ、スマートウォッチ３０Ｃ及びネットワーク２００との無線通信状態を表示させたりすることができる。

バッテリ１８の充電は、コネクタを介して行われてもよいが、本実施形態では、嚥下動作測定装置１は、図８に示すように、電磁誘導で発電する受電コイル１８１をホルダ１１に内蔵している。したがって、専用の装置が発生する交流磁場内に嚥下動作測定装置１を置いておくことで、バッテリ１８に対する充電を行うことができる。

また、嚥下動作測定装置１は、第１の実施形態と同様に音検出部１２及び姿勢検出部１３の較正を行うために操作される入力手段として、ホルダ１１の外表面、例えば、ホルダ光源５２が配置された部分の外表面にタッチセンサを有していてもよい。制御部１６は、入力手段が操作されることで、この嚥下動作測定装置１に設定された被測定者Ｐの識別情報を基に、ネットワーク２００を介してデータベース２０１に保存されている固有嚥下情報の中から適正信号と関連付けられた固有嚥下情報を選択する。その後、制御部１６は、選択された固有嚥下情報に含まれた実測音信号及び実測姿勢信号を読み出し、それぞれ平均化して標準音信号及び標準姿勢信号としてこれらをメモリ１７に記憶する。したがって、第２の実施形態の嚥下動作測定装置１は、被測定者Ｐが装着することですぐに被測定者Ｐに合わせて較正される。この入力手段は、初めて嚥下動作測定装置１を使用する際に標準音信号及び標準姿勢信号を較正（設定）する際に操作されてもよい。

本発明の第３の実施形態の嚥下動作測定装置１及び嚥下動作支援システム１００について、図１０から図１２を参照して説明する。第３の実施形態において、第１及び第２の実施形態の嚥下動作測定装置１及び嚥下動作支援システム１００と同じ機能を有する構成は、第１及び第２の実施形態の嚥下動作測定装置１及び嚥下動作支援システム１００の構成と同じ符号を付し、詳細な説明は、第１及び第２の実施形態の対応する記載を参酌することとする。

図１０は、第３の実施形態の嚥下動作測定装置１及びこの嚥下動作測定装置１を利用する嚥下動作支援システム１００の構成を示す斜視図である。この第３の実施形態の嚥下動作測定装置１は、第２の実施形態の嚥下動作測定装置１を上下２段に配置した構造を有している。２つの嚥下動作測定装置１は、頸部に装着したときに後方に位置する部分を柔軟なジョイント６０で連結されている。図１１は、図１０の嚥下動作測定装置１を右上後方から見た斜視図である。

図１１に示すように、本実施形態の嚥下動作測定装置１において、音検出部１２は、一組の振動検出部として、４つの振動検出部１２ＲＵ，１２ＲＬ，１２ＬＵ，１２ＬＬを有している。振動検出部１２ＲＵと振動検出部１２ＬＵ、及び、振動検出部１２ＲＬと振動検出部１２ＬＬとは、正中面Ｍに対して面対称に配置されている。また、振動検出部１２ＲＵと振動検出部１２ＲＬ、及び、振動検出部１２ＬＵと振動検出部１２ＬＬとは、それぞれ被測定者Ｐの嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って配置されている。振動検出部１２ＲＵ，１２ＲＬ，１２ＬＵ，及び１２ＬＬは、それぞれの部位で検出された実測音信号を出力する。また、姿勢検出部１３は、嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って複数配置されている。本実施形態では、２つの姿勢検出部１３Ｕ，１３Ｌが設けられており、それぞれ実測姿勢信号を出力する。本実施形態の姿勢検出部１３Ｕ，１３Ｌは、第１及び第２の実施形態の場合と同様に直交３軸について地磁気、加速度、角速度をそれぞれ検出できるいわゆる９軸センサを採用している。

また、この嚥下動作測定装置１は、２つの姿勢検出部１３Ｕ，１３Ｌを、正中面Ｍに位置するホルダの後部に上下に（Ｚ軸に沿って）並べて配置している。このため、例えばジョイント６０のＺ軸を中心とする上側のホルダ１１Ｕと下側のホルダ１１Ｌの相対回転角度や、図１２に示すようにジョイント６０で上側のホルダ１１Ｕと下側のホルダ１１Ｌの相対角度が変わることで、頸部の回旋、屈曲方向および屈曲角度を正確に検出することができる。図１２は、嚥下動作測定装置１を後方から見た側面図である。図１２において、上側のホルダ１１Ｕが下側のホルダ１１Ｌに対して平行である状態を実線で示し、上側のホルダ１１Ｕの左が下がった状態を２点鎖線の仮想線で示す。すなわち、図１２における仮想線で示した上側のホルダ１１Ｕは、図１０において被測定者Ｐの頸部がちょうど左に傾いた状況を示している。

なお、第３の実施形態の嚥下動作測定装置１は、第２の実施形態の嚥下動作測定装置１と全く同じものを上下２段に配置してジョイント６０で連結した構造、すなわち、音検出部１２及び姿勢検出部１３を２倍ずつ有しているだけでなく、解析部１４、判定部１５、制御部１６、メモリ１７についてもそれぞれ同様に２倍ずつ有していてもよい。あるいは、第３の実施形態の嚥下動作測定装置１は、音検出部１２及び姿勢検出部１３以外の構成を、それぞれ１つずつ有しているだけでもよい。

以上のように音検出部１２及び姿勢検出部１３が構成された嚥下動作測定装置１は、解析部１４が一組の振動検出部１２ＲＵと１２ＲＤ，１２ＬＵと１２ＬＤでそれぞれ検出された実測音信号の所定の時間的特性及び周波数特性の実時間におけるずれを基に、食塊の流動速度を算出することができる。算出された流動速度は、嚥下動作情報に加えて出力される。また、解析部１４は、複数の姿勢検出部１３Ｕ，１３Ｌから出力された実測姿勢信号を基に頸部の回旋、屈曲方向及び屈曲角度をそれぞれ算出することができる。算出された頸部の回旋、屈曲方向及び屈曲角度は、嚥下動作情報に加えて出力される。

流動速度の情報は、被測定者Ｐにとって飲み込みやすい食品であるか否かの判断に役立つ。また、頸部の回旋、屈曲方向及び屈曲角度の情報は、判定部１５から出力される適正信号及び不適正信号とともに評価することで、被測定者Ｐの嚥下能力又は嚥下障害の程度を判定すること等に役立つ。

以上のように構成された第３の実施形態の嚥下動作測定装置１は、図１０に示すように、頸部が曲がった状態で食事を摂らなければならない被測定者Ｐに装着することで、適正な嚥下動作を容易に再現することが可能になる。特に、自ら摂食できず、食事の際には常に介助者が必要になる被測定者Ｐに対して、同じ介助者が対応できない場合でも、適正に嚥下動作が行える最適な頸部の屈曲角度、屈曲方向および回旋を、この嚥下動作測定装置１によって正確に再現することが可能になる。

また、この嚥下動作測定装置１を利用する嚥下動作支援システム１００によれば、第１の通信装置４１が外部ユニット３０と無線通信して、嚥下動作が適正であるか不適正であるかを報知する。したがって、嚥下動作測定装置１の報知部５０であるホルダ光源５２が食事中に前掛けやタオルなどで隠れてしまう場合でも、外部ユニット３０の状態を見ることで、嚥下動作が適正であるか不適正であるか、介助者及び被測定者Ｐの双方が同時に知ること、すなわち情報を共有することができる。

さらに、老人ホームなどの介護施設３０１や、病院３０２において、嚥下動作測定装置１の第１の通信装置４１が、それぞれの部屋の例えば廊下灯３０Ｄに対して外部ユニット３０として無線通信することができるようにしてもよい。病院３０２の場合、廊下灯３０Ｄは、看護師が待機しているナースセンター３０３に直結している。したがって、たとえば寝たきり状態である被測定者Ｐの嚥下動作が不適正であることが嚥下動作測定装置１から廊下灯３０Ｄを通してナースセンター３０３に報知されれば迅速な対応が可能になる。

なお、第１から第３の実施形態の嚥下動作測定装置１は、いずれも姿勢検出部１３を備えているので、上下逆に頸部に装着されても、姿勢検出部１３から得られる信号を基に上下左右を即座に認識し直すことで、装着し直す必要が無い。また、外部ユニット３０は、ヘッドマウントディスプレイであってもよい。

以上、第１から第３の実施形態を用いて本発明の嚥下動作測定装置１及び嚥下動作支援システム１００について説明した。これらの実施形態は、本発明を実施するにあたって理解しやすくするための一例に過ぎず、これらの実施形態のみに限定されることを意図していない。したがって、本発明を実施するにあたってその趣旨を逸脱しない範囲で、各構成を同等の機能を有するものに置き換えて実施することも可能であり、それらもまた本発明に含まれる。また、各実施形態で説明した構成のいくつかを互いに組み合わせて、あるいは置き換えて実施することも本発明に含まれる。

１…嚥下動作測定装置、１１，１１Ｕ，１１Ｌ…ホルダ、１２…音検出部、１２Ｒ，１２Ｌ，１２ＲＵ，１２ＲＬ，１２ＬＵ，１２ＬＬ…振動検出部、１３，１３Ｕ，１３Ｌ…姿勢検出部、１４…解析部、１５…判定部、１６…制御部、１７…メモリ、１８…バッテリ、２０…制御ユニット、２１…第１の通信部、２２…第２の通信部、３０…外部ユニット、３０Ａ…スマートフォン（外部ユニット）、３０Ｂ…外部ユニット、３０Ｃ…スマートウォッチ（外部ユニット）、３０Ｄ…廊下灯（外部ユニット）、４１…第１の通信装置、４２…第２の通信装置、５０…報知部、５１…外部光源（報知部）、５２…ホルダ光源（報知部）、１００…嚥下動作支援システム、２００…ネットワーク、２０１…データベース、２０２…管理端末。

Claims (24)

1. 被測定者の頸部に後方から外嵌されたホルダと、
   喉頭蓋の近傍の前記頸部の側部外表面に接触した状態に前記ホルダに保持され前記被測定者の少なくとも嚥下動作に伴う音を検出した実測音信号を出力する音検出部と、
   前記被測定者の姿勢を検出した実測姿勢信号を出力する姿勢検出部と、
   前記実測音信号から周波数特性を基に喉頭蓋閉音、食塊通過音及び喉頭蓋開音を判別しそれぞれの音が検出されたときの実時間で前記実測姿勢信号と関連付けて前記喉頭蓋閉音から前記喉頭蓋開音までの一連の嚥下動作情報として出力する解析部と、
   を備え、
   前記音検出部は、前記嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って複数配置された一組の振動検出部を含み、
   前記解析部は、前記一組の振動検出部で検出された前記実測音信号を基に前記食塊の流動速度を算出し、前記嚥下動作情報に加えて出力する
   ことを特徴とする嚥下動作測定装置。
2. 被測定者の頸部に後方から外嵌されたホルダと、
   喉頭蓋の近傍の前記頸部の側部外表面に接触した状態に前記ホルダに保持され前記被測定者の少なくとも嚥下動作に伴う音を検出した実測音信号を出力する音検出部と、
   前記被測定者の姿勢を検出した実測姿勢信号を出力する姿勢検出部と、
   前記実測音信号から周波数特性を基に喉頭蓋閉音、食塊通過音及び喉頭蓋開音を判別しそれぞれの音が検出されたときの実時間で前記実測姿勢信号と関連付けて前記喉頭蓋閉音から前記喉頭蓋開音までの一連の嚥下動作情報として出力する解析部と、
   を備え、
   前記姿勢検出部は、前記嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って複数配置されてそれぞれ前記実測姿勢信号を出力し、
   前記解析部は、複数の前記姿勢検出部から出力された前記実測姿勢信号を基に前記頸部の回旋、屈曲方向及び屈曲角度を算出し、前記嚥下動作情報に加えて出力する
   ことを特徴とする嚥下動作測定装置。
3. 前記姿勢検出部は、前記被測定者の正中面上に位置する前記ホルダに取り付けられ直交３軸に対する地磁気の磁気強度を検出する電子コンパスを含み、前記磁気強度を含む前記実測姿勢信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の嚥下動作測定装置。
4. 前記姿勢検出部は、前記直交３軸に沿う方向の加速度及び前記直交３軸を中心軸とする角速度をそれぞれ検出し前記加速度及び前記角速度を前記実測姿勢信号に含めて出力することを特徴とする請求項３に記載の嚥下動作測定装置。
5. 前記音検出部は、前記正中面に対して面対称に配置された一対の振動検出部を含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の嚥下動作測定装置。
6. 実時間における前記嚥下動作情報に含まれた前記実測音信号の所定の時間的特性及び周波数特性を前記嚥下動作に対して予め設定された標準音信号の所定の時間的特性及び周波数特性に対して比較し、偏差が所定の範囲内である間は前記嚥下動作が適正な状態であると判定した適正信号を出力し、前記偏差が所定の範囲を超えたときに前記嚥下動作が不適正な状態であると判定した不適正信号を出力する判定部と、
   前記嚥下動作情報を前記適正信号及び前記不適正信号と関連付けて前記被測定者の固有嚥下情報として出力する制御部と、
   前記標準音信号及び前記固有嚥下情報を記憶するメモリと、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の嚥下動作測定装置。
7. 前記音検出部は、前記被測定者の正中面に対して面対称に配置された一対の振動検出部を含み、
   前記解析部は、前記一対の振動検出部で検出された左右個別の前記実測音信号の差を基に前記嚥下動作が右優位か左優位かを判定し前記嚥下動作情報に加えて出力する
   ことを特徴とする請求項６に記載の嚥下動作測定装置。
8. 前記音検出部は、前記被測定者の正中面に対して面対称に配置された一対の振動検出部を含み、
   前記解析部は、前記一対の振動検出部で検出された左右個別の前記実測音信号の差及び前記実測姿勢信号を基に前記嚥下動作が右優位か左優位かを判定し前記嚥下動作情報に加えて出力する
   ことを特徴とする請求項６に記載の嚥下動作測定装置。
9. 前記ホルダから離れかつ前記被測定者が操作可能な範囲に設置されて前記解析部と前記判定部と前記制御部と前記メモリとを搭載した制御ユニットと、
   前記ホルダに内蔵され少なくとも前記実測音信号及び前記実測姿勢信号を含む信号を送信する第１の通信部と、
   前記制御ユニットに内蔵され少なくとも前記実測音信号及び前記実測姿勢信号を含む信号を受信する第２の通信部と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の嚥下動作測定装置。
10. 前記第１の通信部と前記第２の通信部は、無線で通信する
    ことを特徴とする請求項９に記載の嚥下動作測定装置。
11. 前記解析部、前記判定部、前記制御部、前記メモリは、前記ホルダに組み込まれる
    ことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の嚥下動作測定装置。
12. 前記ホルダに搭載されて前記音検出部と前記姿勢検出部と前記解析部と前記判定部と前記制御部と前記メモリに対して電力を供給するバッテリをさらに備える
    ことを特徴とする請求項１１に記載の嚥下動作測定装置。
13. 前記制御部は、前記メモリに記憶された過去の前記固有嚥下情報のうち、前記適正信号と関連付けられた前記固有嚥下情報に含まれた前記実測音信号を平均化して前記メモリに記憶された前記標準音信号として置き換える
    ことを特徴とする請求項６に記載の嚥下動作測定装置。
14. 前記音検出部及び前記姿勢検出部の較正を行うための測定を開始及び終了するための入力手段をさらに備え、
    前記制御部は、前記較正の開始から終了までの間に検出された前記実測音信号及び前記実測姿勢信号を前記標準音信号及び標準姿勢信号としてそれぞれ前記メモリへ記憶することを特徴とする請求項６に記載の嚥下動作測定装置。
15. 前記判定部は、前記標準姿勢信号に対して前記実測姿勢信号を比較し、偏差が所定の範囲内である間は前記適正信号を出力し、前記偏差が所定の範囲を超えたときに前記不適正信号を出力する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の嚥下動作測定装置。
16. 前記制御部は、前記メモリに記憶された過去の前記固有嚥下情報のうち、前記適正信号と関連付けられた前記固有嚥下情報に含まれた前記実測姿勢信号を平均化して前記標準姿勢信号として前記メモリに記憶する
    ことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載された嚥下動作測定装置。
17. 被測定者の頸部に後方から外嵌されたホルダと、
    喉頭蓋の近傍の前記頸部の側部外表面に接触した状態に前記ホルダに保持され前記被測定者の少なくとも嚥下動作に伴う音を検出した実測音信号を出力する音検出部と、
    前記被測定者の正中面上に位置する前記ホルダに取り付けられ直交３軸に対する地磁気の磁気強度を検出する電子コンパスを含み、前記磁気強度を含む実測姿勢信号を出力する姿勢検出部と、
    前記実測音信号から周波数特性を基に喉頭蓋閉音、食塊通過音及び喉頭蓋開音を判別しそれぞれの音が検出されたときの実時間で前記実測姿勢信号と関連付けて前記喉頭蓋閉音から前記喉頭蓋開音までの一連の嚥下動作情報として出力する解析部と、
    実時間における前記嚥下動作情報に含まれた前記実測音信号の所定の時間的特性及び周波数特性を前記嚥下動作に対して予め設定された標準音信号の所定の時間的特性及び周波数特性に対して比較し、偏差が所定の範囲内である間は前記嚥下動作が適正な状態であると判定した適正信号を出力し、前記偏差が所定の範囲を超えたときに前記嚥下動作が不適正な状態であると判定した不適正信号を出力する判定部と、
    前記嚥下動作情報を前記適正信号及び前記不適正信号と関連付けて前記被測定者の固有嚥下情報として出力するとともに、前記適正信号に対応する第１の指令信号及び前記不適正信号に対応する第２の指令信号をそれぞれ出力する制御部と、
    前記第１の指令信号を基に第１の報知を実行し前記第２の指令信号を基に前記第１の報知とは異なる第２の報知を実行する報知部と、
    前記標準音信号及び前記固有嚥下情報を記憶するメモリと、
    を備え、
    前記音検出部は、前記嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って複数配置された一組の振動検出部を含み、
    前記姿勢検出部は、前記嚥下動作に伴う食塊の流動方向に沿って複数配置されてそれぞれ前記実測姿勢信号を出力し、
    前記解析部は、前記一組の振動検出部で検出された前記実測音信号を基に前記食塊の流動速度を算出するとともに、複数の前記姿勢検出部から出力された前記実測姿勢信号を基に前記頸部の回旋、屈曲方向及び屈曲角度を算出し、前記嚥下動作情報に加えて出力する
    ことを特徴とする嚥下動作支援システム。
18. 前記姿勢検出部は、前記直交３軸に沿う方向の加速度及び前記直交３軸を中心軸とする角速度をそれぞれ検出し前記加速度及び前記角速度を前記実測姿勢信号に含めて出力することを特徴とする請求項１７に記載の嚥下動作支援システム。
19. 前記ホルダから離れかつ前記被測定者が知覚可能な範囲に設置される外部ユニットと、
    前記第１の指令信号及び前記第２の指令信号を無線で送信する第１の通信装置と、
    前記外部ユニットに内蔵され前記第１の指令信号及び前記第２の指令信号を無線で受信する第２の通信装置と、をさらに備え、
    前記報知部は、少なくとも前記外部ユニットに配置された外部光源を含み、前記第１の指令信号を検出すると前記第１の報知として第１の発光パターンで前記外部光源を発光させ、前記第２の指令信号を検出すると前記第２の報知として前記第１の発光パターンとは異なる第２の発光パターンで前記外部光源を発光させる
    ことを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の嚥下動作支援システム。
20. 前記ホルダから離れかつ前記被測定者が操作可能な範囲に配置され前記解析部と前記判定部と前記制御部と前記メモリと前記第１の通信装置とを搭載した制御ユニットを備えることを特徴とする請求項１９に記載の嚥下動作支援システム。
21. 前記解析部と前記判定部と前記制御部と前記メモリと前記第１の通信装置とは、前記ホルダに搭載される
    ことを特徴とする請求項１９に記載の嚥下動作支援システム。
22. 前記報知部は、前記正中面に対して面対称に前記ホルダに配置された一対のホルダ光源を含み、前記第１の指令信号を検出すると前記第１の報知として第１の発光パターンで前記ホルダ光源を発光させ、前記第２の指令信号を検出すると前記第２の報知として前記第１の発光パターンとは異なる第２の発光パターンで前記ホルダ光源を発光させる
    ことを特徴とする請求項１７に記載の嚥下動作支援システム。
23. 前記第１の通信装置は、データベース及び管理端末が接続されたネットワークに接続可能であり、
    前記制御部は、前記固有嚥下情報を前記被測定者の識別情報とともに前記データベースに保存する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の嚥下動作支援システム。
24. 前記音検出部及び前記姿勢検出部の較正を行うために操作される入力手段をさらに備え、
    前記制御部は、前記入力手段が操作されると、前記識別情報を基に前記データベースに保存されている前記固有嚥下情報の中から前記適正信号と関連付けられた前記固有嚥下情報に含まれた前記実測音信号及び前記実測姿勢信号をそれぞれ平均化して前記標準音信号及び標準姿勢信号としてそれぞれ前記メモリへ記憶する
    ことを特徴とする請求項２３に記載の嚥下動作支援システム。

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