(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚に当接して咀嚼に伴う筋肉の動き又は硬さの変化に対応してその没入深さが変わる圧子を担持する圧子支持部材と、摩擦部材によって圧子変位方向の制動トルクを付与される補助変位部材と、前記圧子支持部材を前記圧子が皮膚に没入する方向に弾機付勢する弾性体と、前記圧子支持部材と補助変位部材との圧子変位方向における間隔を制限する、前記圧子支持部材又は補助変位部材に固定される隙間制限体と、前記圧子支持部材上面と補助変位部材における相対向する部位に配設され電気回路を開閉すべく機能する接点部材とからなる咀嚼回数検出装置。
【請求項２】
咀嚼に伴う、接点部材による電気回路のON―OFF信号を玩具等外部装置の点滅または駆動・停止信号として用いることを特徴とする請求項１に記載の咀嚼回数検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人の食事中の咀嚼回数を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、食事中の咀嚼回数を多くすることは、胃腸の負担を軽減するのみならず咀嚼に伴う満腹感による過食防止効果延いては肥満防止効果がありまた、老人の惚け防止効果がある処から歯科医療や健康管理の面からもきわめて有益であり、老若を問わず咀嚼回数を多くすることが奨励されている。
【０００３】
然るに、従来、一般家庭において簡便に咀嚼回数を計測できる装置はなく、食事中に本人が咀嚼回数を数えるか、他人が食事者の咀嚼を視覚的に判断して計測するしかなかった。
一方、病院等専門の施設で咀嚼回数を計測する装置に関して、多くの提案がなされている。たとえば、特開平７―１７１１３６号公報には、人体に密着してその位置を維持する基台部と、この基台部に咀嚼により派生する動きを検知する検知手段２aを有する検出部と、検出部からの信号を処理して咀嚼回数として表示する記録部とからなる咀嚼回数記録装置が提案されている。而して、咀嚼により派生する動きを検知する検知手段として、人の頬に貼り付けるタイプのものとして張力検出センサーや筋電圧検出センサーを用い、人の外聴道に挿着するタイプのものとして圧力センサーを用いるとされている。
しかしながら、この先行技術によるときは、咀嚼以外の、食事中の会話等によって派生する筋肉の動きと、咀嚼によって派生する筋肉の動きを識別することができず、正確な咀嚼回数を検出できない問題があった。
【０００４】
また、特開平１１―２０６７４０号公報には、人体表面の動きを室内圧Ｐに変換する可動部を有する受圧室と、室内圧Ｐを検出する圧力検出部と、この圧力検出部からの信号を処理して咀嚼回数を求める信号処理部からなる咀嚼回数計が開示されている。
しかしながら、この先行技術によるときは、信号処理回路を必要とするほか、やはり咀嚼以外の、食事中の会話等によって派生する筋肉の動きと、咀嚼によって派生する筋肉の動きを識別することができず、正確な咀嚼回数を検出できない問題があった。
【０００５】
さらに、特開平１０―１１５６０号公報には、耳孔に挿入され、咀嚼運動に伴う耳孔の変形を検出するストレインゲージまたは圧電素子等をトランスデューサーとする咀嚼検知手段を構成要素とする咀嚼増進器が開示されている。しかしながら、この先行技術によるときも、信号処理回路を必要とするほか、やはり咀嚼以外の、食事中の会話等によって派生する筋肉の動きと、咀嚼によって派生する筋肉の動きを識別することができず、正確な咀嚼回数を検出できない問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術における問題を解決し、咀嚼を判定するための信号処理回路を必要とせずかつ、咀嚼に伴う筋肉の動きまたは硬さと会話による筋肉の動きまたは硬さを明確に識別でき、咀嚼動作を直接的に信号に変換できる咀嚼回数検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、皮膚に当接して咀嚼に伴う筋肉の動き又は硬さの変化に対応してその没入深さが変わる圧子を担持する圧子支持部材と、摩擦部材によって圧子変位方向の制動トルクを付与される補助変位部材と、前記圧子支持部材を前記圧子が皮膚に没入する方向に弾機付勢する弾性体と、前記圧子支持部材と補助変位部材との圧子変位方向における間隔を制限する、前記圧子支持部材又は補助変位部材に固定される隙間制限体と、前記圧子支持部材上面と補助変位部材における相対向する部位に配設され電気回路を開閉すべく機能する接点部材とからなる咀嚼回数検出装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、咀嚼に伴う、接点部材による電気回路のON―OFF信号を玩具等外部装置の点滅または駆動・停止信号として用いることを特徴とする請求項１に記載の咀嚼回数検出装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその好ましい実施形態に則して詳細に説明する。
【００１０】
図１に、本発明の咀嚼回数検出装置の一実施例に係わる検出部の構成を示す。図１において、１は基台であって、一端開放の円筒状を呈し、開放端側に鍔部を有している。基台１の径方向において、対向する部位に弾性体７およびレバー取付部２が固設されている。レバー取付部２において、圧子５を固定・担持している圧子支持レバー３（圧子支持部材）と、補助レバー４（補助変位部材）が軸８によって揺動自在に軸支されている。補助レバー外側面とレバー取付部２内側面間には、補助レバー４に摩擦トルクＴｆを付与すべく機能する摩擦部材６が装着されている。
【００１１】
圧子支持レバー３は、基台１に固着されている弾性体７によって、図１における縦断面図でみて反時計方向に弾機付勢されている。これによって、圧子支持レバー３に反時計方向の回転モーメントＴ１が付与される。弾性体７は、基台１の円筒壁面開口部下端によってその変位を規制されており、その位置まで圧子支持レバー３を反時計方向に変位させる。また、圧子支持レバー３には隙間制限体１２が固定され、圧子支持レバー３と補助レバー４の離隔量の上限を規定している。隙間制限体１２は、補助レバー４の方に固定するようにしてもよい。
【００１２】
一方、図１における縦断面図でみて、圧子支持レバー３上面および補助レバー４下面には、それぞれ絶縁部材９を介して接点部材１０、１０が配設されている。それぞれの接点部材１０にはコード１１が接続され、接点１０、１０が接触したときに電気回路が閉じられ、ONの信号を発する。
【００１３】
図９に、本発明の咀嚼回数検出装置本体Aを保持し顔面の皮膚に当接、装着するためのバンドＢおよびカウンタＣの関連の一例を示す。
バンドＢは、一定の屈まり力で咀嚼回数検出装置本体Aを人体の皮膚に当接させるべく機能する。カウンタＣは、この実施例では、リード線１１を介して咀嚼回数検出装置本体Aにおける接点部材１０、１０でのON―OFF信号を入力されて咀嚼回数を表示、記録する。
【００１４】
次に、図１に示す実施形態の咀嚼回数検出装置の動作を説明する。図２に、圧子支持レバー３に作用する回転モーメントの大きさと回転角の関係を示す。ここで、圧子支持レバー３の回転角は、弾性部材７の変位下限を規定している基台１の円筒部開口下端（ストッパー）の位置から時計回りの方向を正としている。図２において、Ｔ１は、弾性体７によって与えられる反時計方向の回転モーメントである。
また、Ｔ２、Ｔ３はそれぞれ、Ｔ２＝Ｔ１＋Ｔｆ、Ｔ３＝Ｔ１―Ｔｆで与えられる。ただし、Ｔ３は０より大きい。
【００１５】
皮膚表面に圧子５を当接させ、圧子５の押し込み深さが増大するのに対応して大きな力を必要とするが、この押し込み力の反作用で、圧子支持レバー３には、押し込み深さが増大するほど即ち回転角度が小さくなるほど増大する時計回りの回転モーメントＴiが作用する。
ＴiＨは、咀嚼筋が収縮・緊張状態にあるときのＴiと回転角の関係をまた、ＴiＬは、咀嚼筋が弛緩状態にあるときのＴiと回転角の関係を示す。
【００１６】
咀嚼回数検出装置の装着前では、ストッパーによって圧子支持レバー３は図３に示す状態に維持されている。装着時には、皮膚表面に圧子５を押し付ける力の反力即ち、圧子５を押し戻そうとする力によって、圧子支持レバー３に時計方向の回転モーメントが作用し、圧子支持レバー３は時計回りに回転する（図２におけるA→Ｂ）。この過程で、接点部材１０、１０が接触したならば（図２におけるＢ）、接触以降は補助レバー４も圧子支持レバー３と共に時計回りに回転する（図２におけるＢ→Ｃ→Ｄ）。咀嚼筋が弛緩状態にあれば、Ｔ２とＴiＬが釣り合う、図２におけるＤ点で圧子支持レバー３は停止する（図４の状態）。
【００１７】
咀嚼によって咀嚼筋が収縮・緊張すると圧子５を押し戻そうとする力が増大して、圧子支持レバー３はＴ２とＴiＨが釣り合うところ（図２におけるE）まで回転する（図５の状態）。その後、咀嚼力の減少・咀嚼筋の弛緩によって、圧子５を押し戻そうとする力が減少するため、圧子支持レバー３は反時計回りに回転し始める（図２におけるE→Ｆ→Ｇ）。このとき、隙間制限体１２が作用し始める（図２におけるＧ）までの間は、補助レバー４は摩擦部材６による摩擦トルクＴｆのために静止状態を保っている。圧子支持レバー３がさらに反時計回りに回転して隙間制限体１２が作用すると、隙間制限体１２によって補助レバー４は反時計回りに回転せしめられ（図２におけるＧ→Ｈ→I）、Ｔ３とＴiＬが釣り合うところ（図２におけるI）で停止する。
【００１８】
再び咀嚼によって咀嚼筋が収縮・緊張すると、圧子支持レバー３に圧子５を押し戻そうとする力が作用して圧子支持レバー３は時計回りに回転し始め、図２におけるＫ点で接点部材１０、１０が接触した後、Ｔ２とＴiＨが釣り合う、図２におけるE点で停止する（図２におけるI→Ｊ→Ｋ→Ｌ→E）。以降、この動作の繰り返しとなる。
なお、咀嚼回数検出装置を頭部から取り外したときは、弾性体７による復元力によって装着前の状態（図３に示す状態）に戻る。
【００１９】
上記の一連の動作において、咀嚼回数検出装置の装着直後のみは図２におけるＢ→Ｃ→Ｄ→E→Ｆで接点部材１０、１０は接触状態にあるが、２回目以降の咀嚼動作に対しては、図２におけるＫ→Ｌ→E→Ｆの過程で接触状態、図２におけるＦ→Ｇ→Ｈ→I→Ｊ→Ｋの過程で非接触状態となる。そこで、コード１１、１１を導通状態にすれば１だけカウントされる計数計或いは、非導通状態になれば１だけカウントされる計数計に接続すれば、咀嚼回数を計測して表示することが可能になる。また、視覚或いは聴覚によって認識可能な表示装置へコード１１、１１を接続すれば、咀嚼の状態を容易に把握することができる。
【００２０】
なお、皮膚の厚さや硬さ、筋肉の硬さには個人差があり、同一人物でも食べ物の種類または咀嚼回数検出装置本体Aの装着場所によって、咀嚼筋の収縮・緊張の程度に変化が生じるが、本発明のように構成された咀嚼回数検出装置では、図２における弛緩状態の回転モーメント線図ＴiＬに対して、収縮・緊張状態の回転モーメント線図ＴiＨが点Ｋよりも右側を通れば咀嚼回数のカウントが可能である。また、弛緩状態の回転モーメント線図ＴiＬの位置が変化しても上記の条件が成り立てば咀嚼回数のカウントが可能である。
【００２１】
即ち、図２におけるＪ点からＫ点までの回転角即ち隙間制限体１２が作用している状態から接点部材１０、１０が接触する瞬間までの回転角の大きさを、隙間制限体１２の圧子支持レバー３における固定位置即ち、圧子支持レバー３と補助レバー４の離隔量上限を変化させることによって調節すれば、感度を調整できる。図２におけるＪ点からＫ点までの回転角が小さくなるように隙間制限体１２の位置を設定すれば、咀嚼筋の硬さ或いは動きの僅かな変化も検出することが可能になる。さらに、発声等の咀嚼以外の動作によって咀嚼筋の硬さ或いは動きが変化しても、その変化の程度は咀嚼によるものに比較してかなり小さいため、咀嚼以外の動作による回転モーメント線図Ｔiが図２におけるＫ点よりも左側を通るようにすれば、たとえ食事中に咀嚼以外の動作たとえば会話等が多数存在しても、それに殆ど影響されずに咀嚼回数をカウントすることができる。
【００２２】
接点部材１０、１０におけるチャタリング現象を防止するには、接点部材１０、１０を弾性体にするか或いは接点部材１０、１０を弾性体で支持することが有効である。この場合、図２における回転モーメント線図の形は図７に示すように修正されるが、図７における弛緩状態の回転モーメント線図ＴiＬに対して、収縮・緊張状態の回転モーメント線図ＴiＨが点Ｋよりも右側を通れば咀嚼回数のカウントが可能である。ただし、図７におけるＪ点からＫ点までの回転角即ち、隙間制限体１２が作用している状態から接点部材１０、１０が接触する瞬間までの回転角の大きさaが、図７におけるE点からＦ点までの回転角つまり、圧子レバー３および補助レバー４の間が最も狭くなった状態から、接点部材１０、１０が離れる瞬間までの回転角の大きさbより小さい場合には、図７におけるＴ１線上で、Ｊ点から回転角bだけ時計回りに回転した点より右側を、収縮緊張状態の回転モーメント線ＴiＨが通る必要がある。何故ならば、この点よりも左側を回転モーメント線ＴiＨが通る場合は、接点部材１０、１０が常に導通状態になる危険性があるからである。
【００２３】
図８に、本発明の他の実施形態を示す。図８において、２１は基台、２２は支持棒であって、基台２１の天板面の中心下面に固着、吊下されている。２３は圧子支持スライダ（圧子支持部材）であり、支持棒２２に嵌合する孔がその平面中心に形成され、摺動自在に嵌装されているとともにその下面に圧子２５を固設、担持している。圧子支持スライダ２３は、弾性体２７によって、図８でみて下方に弾機付勢されている。また、圧子支持スライダ２３には、隙間制限体３２が固定されている。隙間制限体３２は、補助スライダ２４（補助変位部材）と圧子支持スライダ２３の間隔の離隔量上限を規定すべく機能する。
【００２４】
補助スライダ２４は、支持棒２２に摺動自在に嵌装されている。
補助スライダ２４の面の中心に穿設されている孔の内周面と支持棒２２の外周面間には、摩擦部材２６が装着され、補助スライダ２４に摩擦力を作用させる。
【００２５】
図８でみて、圧子支持スライダ２３上面と補助スライダ２４の下面それぞれに絶縁部材２９を介して接点部材３０、３０が配設され、コード３１、３１に接続されている。
【００２６】
上記のように構成される、本発明の他の実施形態の咀嚼回数検出装置の動作は、回転モーメントを力にまた、回転角を変位量に置き換えるほかは、図１に示す実施形態の咀嚼回数検出装置と同様である。
【００２７】
本発明の咀嚼回数検出装置は、咀嚼に伴う筋肉の動き或いは硬さの変化を、圧子５、２５の変位量の変化として捉え、咀嚼に伴う圧子の変位量の変化のみをOＮ―OＦＦ信号として出力する。図１０に示すように、これを赤外線ダイオード或いは赤外線エミッタによって発信し、カウンタＣに配置した赤外線受光体によって受信し、ワイヤレス或いはラジコンで咀嚼回数を表示、記録させることができる。また、耳に引っ掛けるイヤホンに、カウンタＣを装着して表示するようにすることもできる。
【００２８】
上記のように、本発明の咀嚼回数検出装置は、咀嚼に伴う筋肉の動き或いは硬さの変化を、圧子５、２５の変位量の変化として捉え、咀嚼に伴う圧子の変位量の変化のみをOＮ―OＦＦ信号として出力するから、この信号をカウンタＣに入力するとともに、外部装置の駆動・停止用の信号として用いることができる。たとえば、図１１に示すように、ロボット、縫いぐるみ等の玩具に取り付けた赤外線受光体Ｒで咀嚼回数検出装置からのOＮ―OＦＦ信号を受信し、発光体Ｌや発音体Ｓを作動させることができる。また、咀嚼に伴い、ロボット等が少しずつ移動し、目的地に到達するようにするなどの遊びも可能である。
これらは、幼児に咀嚼の習慣をつけさせるときに役立つ。
【００２９】
さらに、図１２に示すように、咀嚼回数検出装置の頭部への装着用バンドＢに電池内蔵のランプＬを装着し、咀嚼に伴うOＮ―OＦＦ信号によって点滅するようにすることもできる。
【００３０】
【実施例】
実施例１
皮膚に接触するフランジ部の外径が約４０mmの基台をもつ咀嚼回数検出装置を作成し、この咀嚼回数検出装置を市販のヘッドフォンのバンドＢを利用して耳の孔より約３０mm前方の頬に装着するとともに、コード１１、１１を市販のデジタル歩数計（カウンタＣ）に接続し、咀嚼回数の計測を行った。その結果、通常の会話では殆どカウンタＣは動かず、咀嚼の動作に対しては食物の硬さに関係なく計測が行われることが確認された。即ち、サンドイッチまたはガムを、何も喋らずに１００回咀嚼したときの測定値を調べて次の結果を得た。
測定結果
被験者：３８歳男性
１回目  １０２回（サンドイッチ）
２回目  １００回（サンドイッチ）
３回目  １０２回（ガム）
４回目  １０１回（ガム）
被験者：５６歳男性
１回目    ９９回（ガム）
【００３１】
次に、途中で喋りを入れた場合について、測定値を調べた。
ガムを１０回咀嚼する毎に約２５０文字（ひらがなに換算）を読み、これを９回繰り返し、最後に１０回咀嚼を行った。即ち、咀嚼回数は合計１００回、喋った文字は約２２５０である。
測定結果
被験者：３８歳男性
１回目  １０８回（ガム）
２回目  １０８回（ガム）
被験者：５６歳男性
１回目  １０３回（ガム）
このように、高い精度で咀嚼と会話を識別することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、簡潔な装置構成にして咀嚼に伴う筋肉の動きまたは硬さの変化と、会話等の咀嚼以外の動作による筋肉の動きまたは硬さの変化とを鋭く識別し、これをOＮ―OＦＦ信号で直接的に出力できるから、きわめて確実、正確に咀嚼回数をカウントすることができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、幼児等の遊び心を刺激して咀嚼を積極的に行う習慣を身に付けさせ、大脳に満腹感を起こさせることによって過食を防ぎもって肥満を防止し、さらに健康増進に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる咀嚼回数検出装置を示す図
【図２】本発明の一実施例に係わる咀嚼回数検出装置における圧子支持レバーに作用する回転モーメントの大きさと回転角の関係を示すグラフ
【図３】本発明の一実施例に係わる咀嚼回数検出装置の装着前の状態を示す縦断面図
【図４】本発明の一実施例に係わる咀嚼回数検出装置を皮膚表面に装着した直後の状態を示す縦断面図
【図５】本発明の一実施例に係わる咀嚼回数検出装置を皮膚表面に装着した後、咀嚼によって咀嚼筋が収縮・緊張したときの咀嚼回数検出装置の状態を示す縦断面図
【図６】咀嚼によって咀嚼筋が収縮・緊張した後に、咀嚼力が減少して咀嚼筋が弛緩したときの咀嚼回数検出装置の状態を示す縦断面図
【図７】本発明の一実施例に係わる咀嚼回数検出装置において、接点部材１０を弾性体にするか或いは弾性体で支持した場合の、圧子支持レバー３に作用する回転モーメントの大きさと回転角の関係を示すグラフ
【図８】本発明の他の実施例に係わる咀嚼回数検出装置を示す縦断面図
【図９】本発明の咀嚼回数検出装置を皮膚に装着するためのバンドＢに取り付けた状態を示す斜視図
【図１０】本発明の咀嚼回数検出装置からの信号をワイヤレスでカウンタＣに表示させる一例を示す斜視図
【図１１】本発明の咀嚼回数検出装置からの信号を外部装置に入力し外部装置を作動させるときの態様を示す斜視図
【図１２】本発明の咀嚼回数検出装置からの信号を外部装置に入力し外部装置を作動させるときの態様を示す斜視図
【符号の説明】
１  基台
２  レバー取付部
３  圧子支持レバー
４  補助レバー
５  圧子
６  摩擦部材
７  弾性体
８  軸
９  絶縁部材
１０  接点部材
１１  コード
１２  隙間制限体
２１  基台
２２  支持棒
２３  圧子支持スライダ
２４  補助スライダ
２５  圧子
２６  摩擦部材
２７  弾性体
２９  絶縁部材
３０  接点部材
３１  コード
３２  隙間制限体
Ａ  咀嚼回数検出装置本体
Ｂ  バンド
Ｃ  カウンタ
Ｒ  赤外線受光体
Ｌ  発光体
Ｓ  発音体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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