(57)【要約】【課題】咀嚼の際の振動や嚥下の際の振動を感度よく拾い利用することができるコンタクトピックアップシステムを提供する。【解決手段】人体に接触させて体組織を伝わる振動を拾うコンタクトピックアップシステム１であって、振動を拾って電気信号に変換するコンタクトピックアップ本体１０と、コンタクトピックアップ本体１０を保持し、少なくとも、外面の一部を形成する部材２１とコンタクトピックアップ本体１０との間に、空間２２が設けられている筺体２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に接触させて体組織を伝わる振動を拾うコンタクトピックアップシステムであって、
振動を拾って電気信号に変換するコンタクトピックアップ本体と、
前記コンタクトピックアップ本体を保持し、少なくとも、外面の一部を形成する部材と該コンタクトピックアップ本体との間に、空間が設けられている筺体とを備えることを特徴とするコンタクトピックアップシステム。
【請求項２】
前記空間は、外気から遮断された密閉空間である請求項１に記載のコンタクトピックアップシステム。
【請求項３】
該コンタクトピックアップシステムは、さらに、
前記外面の一部を形成する部材の外気側に、人体に対して粘着性を持つ粘着シートを備える請求項１又は２に記載のコンタクトピックアップシステム。
【請求項４】
該コンタクトピックアップシステムは、さらに、
前記コンタクトピックアップ本体より電気信号を受け付け、該電気信号の強さと振動パターンとに基づいて、噛む動作及び飲み込む動作を検出する動作検出部を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンタクトピックアップシステム。
【請求項５】
該コンタクトピックアップシステムは、さらに、
食品毎の噛む動作の振動パターンを記憶する記憶部と、
前記コンタクトピックアップ本体より電気信号を受け付け、該電気信号の振動パターンを、前記記憶部に記憶された食品毎の噛む動作の振動パターンと比較して、食べた食品を特定する食品特定部を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンタクトピックアップシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に接触させて体組織を伝わる振動を拾うコンタクトピックアップシステムに関し、特に、咀嚼の際の振動や嚥下の際の振動を感度よく拾い、咀嚼であるか嚥下であるかを識別可能である様にデータを収集する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、治療、介護、及び生活習慣の改善などのために、食事の頻度や速度（以下「食事態様」という）をモニタしたいという要望がある。
【０００３】
例えば、肥満傾向の人は自分ではあまり食べていないと言いながら、実体的には高い頻度で食物を摂取している事がある。またひとくちあたりの咀嚼回数が少ないと肥満になり易いと言われている。ここで咀嚼とは、食物を摂取して粉砕し、唾液と混和して食塊にするまでの一連の過程を言う。
【０００４】
現代人の咀嚼回数は、弥生時代の人の約６分の１と言われている。咀嚼回数は、食品の量や性状に加え、現在の歯数、唾液分泌能等が影響を与える。現代人の好む食事は、あまり噛まなくても食べることができる軟らかいものが多く、咀嚼回数は次第に減ってきている。咀嚼回数が減ると、あごの骨の発達が遅れたり、虫歯や肥満になり易いなどの健康被害が起こることが報告されており、ひとくちあたり３０回以上噛むことが好ましいと言われている。
【０００５】
ひとくちあたりの咀嚼回数と肥満との関連性については様々な研究がなされている。煎餅の初回嚥下までの咀嚼回数と体格との関連を成人期と高齢期に分けて比較検討したある調査（http://www.niph.go.jp/soshiki/koku/kk/sosyaku/report/report2010_6.pdf参照）においては、成人期（２０〜６４歳）では、咀嚼回数が２４回以下の群の男性は、咀嚼回数が２５〜３０回の群の男性に較べて内臓脂肪蓄積の比率が有意に高く、また咀嚼回数が３１回以上の群の男性は、咀嚼回数が２５〜３０回の群の男性に較べて内臓脂肪蓄積及び肥満の比率が有意に高い。高齢期（６５歳以上）では、咀嚼回数が３１回以上の群の男性は、咀嚼回数が３０回以下の群の男性に較べて痩せ（低栄養）の比率が有意に高い。女性では咀嚼回数と内臓脂肪蓄積との間に統計学的に有意な関連は見られない。以上のように、成人期の男性において、咀嚼回数が少なくても（２４回以下）、多くても（３１回以上）臓脂肪蓄積の傾向があり、高齢期の男性においては、咀嚼回数が多い（３１回以上）人は栄養が不足している傾向がある。咀嚼回数が少ない男性は、成人期の場合は「早食い」、「よく噛まない」といった食行動が肥満に繋がるものと推測されるが、高齢期の場合は肥満との関連は認められない。咀嚼回数が３１回以上の男性は、歯数が少ない人の割合が高く、咀嚼能力が低下して「よく噛めない」ため咀嚼回数が増加しているものと推測される。成人期の「よく噛めない」男性の場合は、咀嚼能力の低下が食品選択に影響を与え、炭水化物の摂取量が多くなるなどの栄養摂取バランスの悪化を招き肥満に繋がるものと推測され、高齢期の「よく噛めない」男性の場合は、総摂取エネルギー量や各栄養素の摂取量低下を引き起こしているものと推測される。一方女性の場合は、一般に食品や料理に関する知識が豊富であり、食事や栄養に気を使っている人の割合が高いため、咀嚼回数と体格の間に関連が認められなかったものと推測される。よって、一概に咀嚼回数が多ければ好ましいというわけではなく、適度な咀嚼回数（成人期の男性で２５〜３０回）があり、歯数等の個人的な要因による影響も考慮して、個々に適度な咀嚼回数を決めることができる。
【０００６】
また介護の現場では本人の判断力や記憶力が欠如していることも多いので、自己申告により食事態様を管理するのは難しい場合がある。そこで夫々の人が自分の食習慣を客観的に認識できるようなデータを入手して、食習慣を改善する為の材料とすることが望まれている。
【０００７】
食事態様を監視するには、他者が目視で確認する方法が考えられるが、この方法では２４時間監視を続けることが難しい。そこで、何らかの装置を用いて、自動的に咀嚼や嚥下の回数やパターンを記録し、食事態様を監視することが望ましい。
【０００８】
従来の食事態様を監視する装置は、例えば特許文献１、２に開示されているものがある。特許文献１に記載された咀嚼センサは、咀嚼の際に外耳道が変形することを利用して、イヤーマイクロホンに小さい孔で外部と通じている気室を設け、気室１３内の音圧をマイクロホンで検出することにより、咀嚼回数を測定する（段落００１０、００１１）。特許文献２に記載された発音・飲食状態検出システムは、骨伝導マイクやコンタクトマイク（音源に直接取り付けて、空気振動を電気信号に変換するマイク）を用いて咀嚼・嚥下・発声に伴う音を検出して電気信号に変換し、ＦＦＴを行なって得られた周波数パターンの分布から「飲食状態」であるか「発話状態」であるかを判定する（段落００２６、００２７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３１８８６２号公報
【特許文献２】特開２００８−６１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の咀嚼センサでは、顎が動いたか否かを判定するため、会話等で顎を動かしても反応してしまうので、正確に咀嚼回数だけを測定することができない。
【００１１】
特許文献２の発音・飲食状態検出システムでは、「飲食状態」と「発話状態」とを判定する際に周波数スペクトルの差異を利用する旨や、判定基準となる具体的な周波数が開示されているが、「咀嚼状態」と「嚥下状態」とを判定する際には、周波数スペクトルは利用されず、「発生頻度が高いものを咀嚼状態、低いものを嚥下状態に分けることが可能」と開示されているのみである（段落００３８）。従って、特許文献２の開示内容では、発生頻度がどの程度高いものを「咀嚼状態」とし、発生頻度がどの程度低いものを「嚥下状態」とするのかが明確でないため、「咀嚼状態」と「嚥下状態」とを具体的にどのように判別するかを明確に理解することができない。
【００１２】
また特許文献２には、「コンタクトマイクを用いた場合は咽喉部に付着させるため、骨伝導マイクを用いるものに比べて嚥下音を検出しやすくなる」（段落００４０）との記載があるが、実測データが開示されておらず、例えばコンタクトマイクを咽喉部に付着させる程度で本当に嚥下音を検出しやすくなり、正しく嚥下音などの検証をすることができるのか不明である。
【００１３】
またコンタクトマイクは会話などの周囲の音を拾うため、特許文献２のように「飲食状態」と「発話状態」とを判定する手段としては適しているであろうが、本発明の場合は周囲の音は雑音であり周囲の音を拾うコンタクトマイクは適していない。
【００１４】
一方、コンタクトマイクの代わりに、コンタクトピックアップを用いると、周囲の音の影響を積極的に排除することができる。実際に本発明者らが、市販の骨伝導マイクをコンタクトピックアップ用として鎖骨上及び咽喉部に密着させ、咀嚼の際の振動及び嚥下の際の振動の検出を試みたところ、咀嚼の際にも嚥下の際にも、十分な出力信号を得ることができなかった。
【００１５】
本発明は以上のような従来の課題を考慮してなされたものであり、咀嚼の際の振動や嚥下の際の振動を感度よく拾い、咀嚼であるか嚥下であるかを識別可能である様にデータを収集することができるコンタクトピックアップシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るコンタクトピックアップシステムは、人体に接触させて体組織を伝わる振動を拾うコンタクトピックアップシステムであって、振動を拾って電気信号に変換するコンタクトピックアップ本体と、前記コンタクトピックアップ本体を保持し、少なくとも、外面の一部を形成する部材と該コンタクトピックアップ本体との間に、空間が設けられている筺体とを備える。
【００１７】
また、前記空間は、外気から遮断された密閉空間であることが好ましい。
【００１８】
また、前記外面の一部を形成する部材の外気側に、人体に対して粘着性を持つ粘着シートを備えることが好ましい。
【００１９】
また、前記コンタクトピックアップ本体より電気信号を受け付け、該電気信号の強さと振動パターンとに基づいて、噛む動作及び飲み込む動作を検出する動作検出部を備える様な態様とすることもできる。
【００２０】
また、食品毎の噛む動作の振動パターンを記憶する記憶部と、前記コンタクトピックアップ本体より電気信号を受け付け、該電気信号の振動パターンを、前記記憶部に記憶された食品毎の噛む動作の振動パターンと比較して、食べた食品を特定する食品特定部を備える様な態様とすることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のコンタクトピックアップシステムは、外面の一部を形成する部材とコンタクトピックアップ本体との間に空間が設けられていることにより、該部材を人体に接触させると、該空間が設けられていないときよりも体組織を伝わる振動を感度よく拾うことができる。よって、鎖骨上や咽喉部に該部材を付着させることで咀嚼の際の振動及び嚥下の際の振動を感度よく拾い、咀嚼であるか嚥下であるかを識別可能である様にデータを収集することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係るコンタクトピックアップシステムの概要を示す図である。
【図２】図１を図中の一点鎖線Ａが通る平面において切断した断面図である。
【図３】本発明のコンタクトピックアップシステムを用いて、被験者がせんべいを食べるときの振動を測定した結果を示すグラフである。
【図４】比較例としてコンタクトピックアップ本体を鎖骨上に直接貼り付けて、被験者がせんべいを食べるときの振動を測定した結果を示すグラフである。
【図５】本発明のコンタクトピックアップシステムを用いて、被験者がアーモンドを食べるときの振動を測定した結果を示すグラフである。
【図６】本発明のコンタクトピックアップシステムを用いて、被験者がお茶を飲んだときの振動を測定した結果を示すグラフである。
【図７】比較例としてコンタクトピックアップ本体を鎖骨上に直接貼り付けて、被験者がお茶を飲んだときの振動を測定した結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態２に係るコンタクトピックアップシステムの概要を示す図である。
【図９】本発明の実施形態３に係るコンタクトピックアップシステムの概要を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係るコンタクトピックアップシステムの概要を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態５に係るコンタクトピックアップシステムの概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜実施形態１＞
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２４】
図１に示す本発明の実施形態１に係るコンタクトピックアップシステム１は、コンタクトピックアップ本体１０と筺体２０とを備える。ここで図２は、図１を図中の一点鎖線Ａが通る平面において切断した断面図である。
【００２５】
コンタクトピックアップ本体１０は、骨伝導マイクのように人体に接触させて体組織を伝わる振動を拾って電気信号に変換する振動センサであり、ここではダイナミックマイクと同様の構造を持つ。コンタクトピックアップ本体１０の外形は、これをモニタリング目的で人体に２４時間接触させて使用するケースを想定すれば、一例としておよそ縦０．６ｍｍ×横０．４８ｍｍ×長さ１．６ｍｍ程度の大きさからなる略直方体が好ましく、２本の出力ケーブル１０ａ、１０ｂが出ている。
【００２６】
筺体２０は、金属やプラスチックなどで形作られた箱であり、外面を形作る中空構造の外部材２１、及び、外部材２１とコンタクトピックアップ本体１０との間の空間２２を含む。筺体２０の外形は、コンタクトピックアップ本体１０よりも一回り大きく、上記使用目的などを勘案すれば、およそ縦１．０ｍｍ×横０．８ｍｍ×長さ２．０ｍｍ程度の大きさからなる略直方体が好ましい。なお、筺体２０の外形は角が立っていると扱い難いので、角を丸くした方が望ましい。
【００２７】
空間２２が設けられることにより、外部材２１を人体に接触させると、空間２２が設けられていないときよりも体組織を伝わる振動を感度よく拾うことができる。よって、鎖骨上や咽喉部に該部材を付着させることで咀嚼の際の振動及び嚥下の際の振動を感度よく拾い、咀嚼であるか嚥下であるかを識別可能である様にデータを収集することができる。
【００２８】
また空間２２は、外気と連通していてもよいが、外気から遮断された密閉空間にすることが好ましく、該密閉空間とすれば咀嚼の際の振動及び嚥下の際の振動を感度よく拾うことができる。
【００２９】
ここでコンタクトピックアップ本体１０は、出力ケーブル１０ａ、１０ｂの一部分が外部材２１に保持され、外部材２１の略中心に設置されている。なお、コンタクトピックアップ本体１０は、空間２２が確保されるのであれば、必ずしも外部材２１の略中心に設置されなくてもよい。また、コンタクトピックアップ本体１０の一部が外部材２１の内壁に接触しても問題はないので、例えばコンタクトピックアップ本体１０の外形が略直方体である場合には、該略直方体の角の部分が外部材２１の内壁に接触していても構わない。また、空間２２の全部又は一部に、空洞を多く有するスポンジなどの部材を詰めることにより、実質的に空間２２をほとんど狭めることなく、該部材によりコンタクトピックアップ本体１０を確実に保持することができる。
【００３０】
なお、コンタクトピックアップ本体１０の周り全てに空間を設ける必要はなく、少なくとも外面の一部を形成する部材（外部材２１の一部）とコンタクトピックアップ本体１０との間に空間を設ければよい。例えば外部材２１の図２中の下側の面の部分を、使用する際に人体に接触させる接触部２１ａとすると、少なくとも接触部２１ａとコンタクトピックアップ本体１０との間に空間２２ａ（図２中の鎖線の部分）を設ければよい。
【００３１】
＜検証＞
実施形態１のコンタクトピックアップシステム１を鎖骨上に貼り付けて、体組織を伝わる振動を感度よく拾うことができるかを検証した。また比較のために、筺体２０から外した裸のコンタクトピックアップ本体１０を直接、鎖骨上に貼り付けて、その他の条件はコンタクトピックアップシステム１とできるだけ同じにして測定を行った。ここでは、コンタクトピックアップ本体１０の出力ケーブル１０ａ、１０ｂを、市販のノートパソコンの音声入力端子に接続し、計測用のフリーソフトを使用して、「せんべいを食べる」、「アーモンドを食べる」、「お茶を飲む」の３つの動作を被験者に実際に行ってもらい計測を行った。
【００３２】
図３は、本発明のコンタクトピックアップシステム１を鎖骨上に貼り付けて、被験者がせんべいを食べるときの振動を測定した結果を示すグラフである。図３によれば、せんべいを咀嚼しているとき（以下、「咀嚼時」という）には（図３中のＡ）、ほぼ一定の周期で電気信号が発生し、せんべいを嚥下しているとき（以下、「嚥下時」という）には（図３中のＢ）、咀嚼の後に少し遅れて、咀嚼時の３〜４倍ほどの強さの電気信号が発生していることがわかる。
【００３３】
図４は、比較例としてコンタクトピックアップ本体１０を鎖骨上に直接貼り付けて、被験者がせんべいを食べるときの振動を測定した結果を示すグラフである。図４によれば、咀嚼時も嚥下時もほとんど電気信号が発生していないことがわかる。
【００３４】
図５は、図３と同様に本発明のコンタクトピックアップシステム１を用いて、被験者がアーモンドを食べるときの振動を測定した結果を示すグラフである。図５によれば、アーモンド咀嚼時には（図５中のＡ）、せんべい咀嚼時と同様に、ほぼ一定の周期で電気信号が発生しているが、信号強度が最初は強く、その後急に弱くなり、アーモンド嚥下時には（図５中のＢ）、咀嚼の後に少し遅れて、せんべい嚥下時よりも明らかに弱い電気信号が発生していることがわかる。
【００３５】
図６は、図３と同様に本発明のコンタクトピックアップシステム１を用いて、被験者がお茶を飲んだときの振動を測定した結果を示すグラフである。図６によれば、お茶嚥下時には、比較的大きな電気信号が発生していることがわかる。
【００３６】
図７は、図４と同様にコンタクトピックアップ本体１０を鎖骨上に直接貼り付けて、被験者がお茶を飲んだときの振動を測定した結果を示すグラフである。図７によれば、お茶嚥下時はほとんど電気信号が発生していないことがわかる。
【００３７】
以上の結果から、図３、図５、図６のようにコンタクトピックアップシステム１を鎖骨上に貼り付けた場合には、噛む動作及び飲み込む動作を検出できることがわかる。
【００３８】
また、図３と図４との比較、及び図６と図７との比較より、コンタクトピックアップシステム１を鎖骨上に貼り付けた場合には、コンタクトピックアップ本体１０を鎖骨上に直接貼り付けた場合よりも、咀嚼の際の振動や嚥下の際の振動を感度よく拾えることがわかる。
【００３９】
さらに、図３、図５、図６の比較より、食べた食品により異なる振動パターンが得られるので、食べた食品を推定するためのデータとしても活用の可能性がある。
【００４０】
＜実施形態２＞
図８に示すように、実施形態２のコンタクトピックアップシステム２は、実施形態１におけるコンタクトピックアップシステム１の構成において、さらに、コンタクトピックアップ本体１０を外部材２１の内面（図８では内部空間の天井面）に固定する固定部材３０を備える。
【００４１】
固定部材３０は、外部材２１と同様の金属やプラスチックなどの材質からなる本体部分と、外部材２１の内面、及びコンタクトピックアップ本体１０に接着材等を用いて接着、あるいは溶着する接続部分とを含む。なお、固定部材３０は、外部材２１又はコンタクトピックアップ本体１０と一体成形により形作られてもよいし、外部材２１やコンタクトピックアップ本体１０とは独立した部品片であってもよい。
【００４２】
＜実施形態３＞
図９に示すように、実施形態３のコンタクトピックアップシステム３は、実施形態１におけるコンタクトピックアップシステム１の構成に、さらに、人体に対する粘着性を持つ粘着シート４０を備える。
【００４３】
粘着シート４０は、接触部２１ａの外気側に設けられ、筺体２０を人体に装着する際に、別途装着のための器具や粘着物を準備する必要がないため大変便利である。
【００４４】
＜実施形態４＞
図１０に示すように、実施形態４のコンタクトピックアップシステム４は、実施形態１におけるコンタクトピックアップシステム１の構成に、さらに、動作検出部５０を備える。
【００４５】
動作検出部５０は、コンタクトピックアップ本体１０より電気信号を受け付け、該電気信号の強さと振動パターンとに基づいて、噛む動作及び飲み込む動作を検出する。
【００４６】
なお、動作検出部５０に、予め噛む動作であるか飲み込む動作であるかを見分けるための条件を設定しておき、該条件に基づいて判断することもできる。ここで該条件とは、例えば、電気信号の強弱、連続する電気信号の長さ及び電気信号の周期性の有無などである。
【００４７】
＜実施形態５＞
図１１に示すように、実施形態５のコンタクトピックアップシステム５は、実施形態１におけるコンタクトピックアップシステム１の構成に、さらに、パターン記憶部６０と、食品特定部６１とを備える。
【００４８】
パターン記憶部６０は、食品毎の噛む動作の振動パターンを記憶する。ここで振動パターンとは、例えば、振動の強弱、周波数、連続する振動の長さ、及び振動の周期などの組み合わせである。
【００４９】
食品特定部６１は、コンタクトピックアップ本体１０より電気信号を受け付け、該電気信号の変動パターンを、パターン記憶部６０に記憶された食品毎の噛む動作の振動パターンと比較して、合致するものがないかを検索し、食べた食品を推定する。
【００５０】
なお、矛盾が生じない限り、実施形態１〜５は適宜組み合わせることができる。
【００５１】
本発明に係るコンタクトピックアップシステム１〜５は、外部材２１とコンタクトピックアップ本体１０との間に空間２２が設けられていることにより、外部材２１を人体に接触させると、空間２２が設けられていないときよりも体組織を伝わる振動を感度よく拾うことができる。よって、鎖骨上や咽喉部などに外部材２１を付着させることで咀嚼の際の振動及び嚥下の際の振動を感度よく拾い、咀嚼であるか嚥下であるかを識別可能である様にデータを収集することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１〜５  コンタクトピックアップシステム
１０    コンタクトピックアップ本体
１０ａ、１０ｂ    出力ケーブル
２０    筺体
２１    外部材
２１ａ  接触部
２２    空間
２２ａ  空間
３０    固定部材
４０    粘着シート
５０    動作検出部
６０    パターン記憶部
６１    食品特定部
【図１】
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【図２】
2014144077.tif 000004
【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】
2014144077.tif 000009
【図８】
2014144077.tif 000010
【図９】
2014144077.tif 000011
【図１０】
2014144077.tif 000012
【図１１】
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