瞳孔振動と心拍変動を用いた香りが自律神経に及ぼす影響
国際医療福祉大学保健医療学部視機能療法学科

鎌田泰彰

This study aims to evaluate the effects of fragrance on the autonomic nervous system using pupillary oscillation andheart rate variability. Participants included 22 healthy young adults (mean age 21.8±1.4 years, 11 females). The experiment
was performed for 5 minutes, and pupillary oscillation and heart rate variability were measured. We analyzed 1 minute ofrest (rest), 1 minute of olfactory stimulation with lavender or grapefruit essential oil (olfactory stimulation), and up to 3
minutes after stimulation for residual effects (1, 2, and 3 mins after stimulation).Pupillary oscillation was measured with an
infrared pupilometer ET-200 (Newopto) and heart rate variability was measured with a Reflex Meijin system (Crosswell).
Pupillary oscillation data were subjected to frequency analysis, and the power spectrum was obtained. To measure heart ratevariability, high (HF) and low frequency (LF) components were determined, and cardiac parasympathetic nerve indices (HF,
HFnu) and cardiac sympathetic nerve indices (LF/HF, LFnu) were calculated. Regarding pupillary oscillation, the power
spectrum of 0.25 Hz increased accordingly with the increase of the cardiac parasympathetic index. Regarding heart rate variability, lavender essential oil increased HF and HFnu and grapefruit essential oil decreased HF 3 mins after stimulation. The
fragrances produced changes in pupillary oscillation and heart rate variability, which may be useful as objective evaluation
indices of autonomic function.

1．緒系が優位となると瞳孔は縮小、交感神経系が優位となると

言散大する。このことから、瞳孔は自律神経反応を評価する

香りのような感覚刺激は個人の経験や記憶、嗜好等によ際にしばしば用いられる。瞳孔の観察は古くから心理学のり感受性が異なり、自覚的な評価だけでは平均化が困難で応用にも用いられており、刺激によって惹起される感情・ある。そのため、香りによる影響を検討するためには生体

情緒に瞳孔の大きさが関連することが報告されている 2）。

反応を客観的に評価できる指標が必要である。

また、瞳孔は常に一定のリズムで縮小、散大を繰り返して香りを感知する嗅上皮にはアドレナリン受容体やムスカいる。このような瞳孔のゆらぎは瞳孔振動と呼ばれ、生体

リン受容体が存在し、香り刺激が自律神経系の亢進や抑制の覚醒状態やリラックス、疲労、ストレスの評価への応用に関与することが考えられている。香り成分が鼻腔内に入が考えられている。既報では瞳孔のゆらぎと主観的な眠気

ると、鼻腔・嗅細胞に受容され大脳辺縁系へ刺激が伝達さに相関がある 3 - 5）こと、眠気を感じると瞳孔は縮小しそれれる。刺激は大脳辺縁系で過去の経験や記憶と照合され情に伴い大きなゆらぎが起こる 6）ことを報告している。これ

動・情緒が惹起される。その情報は視床下部へ伝達され、は、覚醒状態から低覚醒に移行する際に副交感神経の活性

副交感神経系もしくは交感神経系が活性化する。よって、化による瞳孔の縮小と、低覚醒状態と覚醒状態を維持しよ

香りによる生体反応を客観的に評価するためには自律神経

うとする意識の繰り返しが副交感神経・交感神経の周期的反応を捉えられる指標が有用となる可能性がある。

な亢進・抑制を引き起こし、瞳孔のゆらぎが発生するため

これまでに香りが自律神経系に及ぼす影響については、とされている。このことから、瞳孔振動と心拍変動は自律

1）

心拍変動を客観的評価指標として用いた報告がされている 。

神経反応を客観的に評価でき、香りによる生体反応を検討

心拍は自律神経によって拮抗的に支配されており、心拍変できる指標として応用できる可能性がある。

動解析をすることで副交感神経系、交感神経系のどちらが優位であるかを捉えることができる。また、自律神経反応

本研究では瞳孔振動と心拍変動を客観的評価指標に用い、香りが自律神経系へ及ぼす影響について検討した。

を客観的に評価できる眼組織に瞳孔がある。瞳孔は瞳孔括２．方約筋と瞳孔散大筋の働きによりその径が変化する。この 2法

つの筋はそれぞれ異なる自律神経機能を有し、副交感神経

本研究は国際医療福祉大学倫理審査委員会（承認番号

The effects of fragrance on the autonomic nervous system using pupillaryoscillation and heart rate variability（平均年齢 20 . 8 ± 0 . 7 歳、男性 11 名、女性 11 名）とした。

Yasuaki Kamata

れる症状（鼻汁、鼻閉等）、嗅覚刺激に対する過敏性（気分Department of Orthoptics and Visual
Sciences, School of Health Sciences,
International University of Health andWelfare

不快感、アレルギー等）、妊娠または授乳中の女性とした。

21 -Io- 3）の承認を得て実施した。対象は青年健常者 22 名
除外基準は呼吸器疾患等の器質的疾患、嗅覚刺激が阻害さ被験者には実験日前日からのアルコール、カフェインの摂取、激しい運動を制限し、十分な睡眠をとるように指示し− 166 −

瞳孔振動と心拍変動を用いた香りが自律神経に及ぼす影響た。また、実験当日は実験 2 時間前からの飲食、香水やボした値も算出した。標準化に用いた計算式を以下に示す。

ディクリーム、整髪料等の嗅覚に影響を与えるものの使用求めた HFnu を心副交感神経指標、LFnu を心交感神経指を禁じた。

標とし、HF、LF/HF とあわせて検討した。

実験は光による瞳孔への影響を排除するため完全暗室でHFnu（％）＝ HF/（LF+HF）× 100

行った。また、自律神経への影響を考慮し、室温 26 ℃、

LFnu（％）＝ LF/（LF+HF）× 100

湿度 60 ％、静音環境が保たれた部屋で行った。被験者への呼吸の指示は、呼吸制御による瞳孔、心拍への影響を考

2. 3. 瞳孔振動

慮し自然呼吸とした。測定時間は 9 時から 12 時の間とした。

測定機器には赤外線電子瞳孔径 ET- 200（Newopto）を用

被験者は入室後、座位にて瞳孔計測用ゴーグル、心拍変

い、瞳孔の横径を連続記録した。連続記録中の瞬目による動測定用電極を装着し、実験開始まで 5 分の安静時間を確

欠損データは、瞬目前後の瞳孔径のデータで補正した。瞳保した。実験開始と同時に瞳孔と心拍変動の測定を開始し、孔径のデータは、高速フーリエ変換を用いた周波数解析で実験が終了するまで連続記録した。瞳孔と心拍変動の測定

パワースペクトルを求めた。

は計 5 分間行った。実験開始から 1 分までは安静状態とし、この時のデータを基準値として用いた（安静）。実験 1 分か2. 4. アンケート

ら 2 分までの間に精油による嗅覚刺激を 1 分間負荷した（嗅自覚的な香り好みの度合いについては Visual Analogue覚刺激）。嗅覚刺激は精油をガーゼに約 0 . 3 ml 滴下したもScale（VAS）を用い定量化した。VAS の目盛は 0 ～ 100 まのを袋に入れて被験者に提供し、鼻と口を十分に覆った状でとし、0 を「今まで嗅いだ香りの中で最も嫌い」
、
100 を
「今

態で嗅ぐよう指示した。1 分間の嗅覚刺激負荷後、香りのまで嗅いだ香りの中で最も好き」と設定した。また、口頭

残効を調べるために実験開始２分から 5 分まで測定を継続

でも嗅覚刺激についての好みを「とても好き」
「好き」
「どち

した（刺激後 1 分、刺激後 2 分、刺激後 3 分）
。残効を調べらでもない」「嫌い」「とても嫌い」の 5 段階で回答させた。

ている間は、嗅覚刺激の影響がないよう袋を密閉した。最後に嗅覚刺激の自覚的な好みの度合いについてアンケートを行った。

2. 5. 解析方法
各パラメータは中央値（四分位範囲）で示す。心拍変動、瞳孔振動のデータはそれぞれ 1 分ごとに解析を行った。安

2. 1. 嗅覚刺激

静に対し、嗅覚刺激、刺激後 1 分、刺激後 2 分、刺激後 3

嗅覚刺激による自律神経系の変化を捉えた報告に、リナ分の各パラメータをそれぞれ比較した。統計解析にはロールを主成分とした香りは副交感神経系が活性化させる

Wilcoxon の 符 号 順 位 和 検 定 を 用 い た。 多 重 比 較 に はこと、リモネンを主成分とした香りは交感神経系を活性化

Bonferroni 法を用いた。有意水準は危険率 5 % 未満とした。

7）させることが報告されている 。本研究ではリナロール、

３．結

リモネン成分を多く含む、ラベンダー精油（リナロール含有率 40 . 2 ％）、グレープフルーツ精油（リモネン含有率

果3. 1. ラベンダー精油（図1、2）

94 . 97 ％）（生活の木）の 2 種を嗅覚刺激に用いた。2 種類

心拍変動解析において安静、嗅覚刺激、刺激後 1 分、刺の嗅覚刺激の順序は被験者ごとにランダムとし、異なる嗅激後 2 分、刺激後 3 分の心副交感神経指標はそれぞれ、覚刺激を与える場合は 1 日以上の間隔をあけた。

HF で 149 . 7（75 . 3 - 344 . 3）
、202 . 9（120 . 0 - 587 . 7）、138 . 5（91 . 2 - 259 . 0）、137 . 4（100 . 4 - 274 . 8）、111 . 7（86 . 3 - 237 . 6）、

2. 2. 心拍変動

HFnu で 3 3 . 9（2 0 . 1 - 3 9 . 0）、4 1 . 4（3 3 . 7 - 5 0 . 2）、3 2 . 0

心拍変動の測定には Reflex 名人（クロスウェル）を用い（24 . 1 - 43 . 2）
、30 . 4（18 . 0 - 46 . 6）
、40 . 6（29 . 7 - 56 . 5）で あた。心電図の位置は第Ⅱ誘導で導出した。心拍変動は心電った。心交感神経指標はそれぞれ、LF/HF で 2 . 3（1 . 6 - 3 . 6）、

図の R-R 間隔から記録し、サンプリング周波数は 1000 Hz、

1 . 5（0 . 8 - 2 . 0）、
1 . 9（1 . 4 - 3 . 2）、
1 . 7（1 . 1 - 4 . 1）、
1 . 5（0 . 7 - 2 . 5）、

周波数の解析時間は 30 秒とした。周波数解析により、高LFnu で 66 . 1（61 . 0 - 79 . 9）、58 . 6（49 . 8 - 66 . 3）
、68 . 0（56 . 8 -

周波成分（High frequency：HF）は 0 . 15 - 0 . 40 Hz、低周波

75 . 9）、69 . 6（53 . 4 - 82 . 0）
、59 . 4（43 . 5 - 70 . 3）で あ っ た。

成分（Low frequency：LF）は 0 . 04 - 0 . 15 Hz で算出した。

心副交感神経指標において、HF は安静に比べ嗅覚刺激、算出した周波数成分から心自律神経指標として、HF を心

HFnu は安静に比べ刺激後 3 分で増大した（p ＜ 0 . 05）。心副交感神経指標、LF/HF を心交感神経指標に用いた。また、交感神経指標において、LF/HF、LFnu ともに安静に比べ心拍変動で得られる周波数成分は個人差が大きくデータの刺激後 3 分で減少した（p ＜ 0 . 05）。瞳孔は心副交感神経指比較に留意する必要が指摘されているため、Adachi らの標の増大がみられた嗅覚刺激で縮小し、刺激後 3 分に振動8）

報告 を参考に周波数成分を標準化（normalized unit：nu）の増大がみられた。周波数解析では副交感神経指標の増大− 167 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 31, 2023

図1 ラベンダー精油による心拍変動
心 副 交 感 神 経 指 標HF（A）、HFnu（B）、 心交 感 神 経 指 標LF/HF（C）、
LFnu（D）の結果を示す。安静に比べ嗅覚刺激で心副交感神経指標HFが増大、刺激後3分で心副交換神経指標HFnuが増大、心交感神経指標
LF/HF、LFnuが減少した。

図2 ラベンダー精油による瞳孔振動
瞳孔振動（A）、心副交感神経指標の増大した嗅覚刺激と刺激後3分のパワースペクトルを示す（B、C）。
嗅覚刺激で瞳孔は縮小し、刺激後3分に振動の増大がみられた。嗅覚刺激、刺激後3分ともに安静に比べ0 . 25 Hzのパワースペクトルが増大した。

− 168 −

瞳孔振動と心拍変動を用いた香りが自律神経に及ぼす影響

した嗅覚刺激、刺激後 3 分で、安静に比べ 0 . 25 Hz のパワ

は、ラベンダー精油に含まれるリナロール、グレープフル

ースペクトルの増大がみられた。自覚的な香りの好みの度ーツ精油に含まれるリモネンの影響であることが考えられ合いは VAS で 62 . 0（49 . 3 - 73 . 5）であった。また、22 名中、ている。嗅覚刺激を用いて指尖温度を調べた報告では、嗅5名（23 ％）が「とても好き」、8 名（36 ％）が「好き」、4 名（18

覚刺激 5 分後にラベンダー精油で温度が低下、グレープフ％）
が「どちらでもない」、5 名（23 ％）が「嫌い」と回答した。

ルーツで温度が上昇し、この結果は芳香分子の薬理作用によるものとしている 9）。本研究において、嗅覚刺激後 3 分

3. 2. グレープフルーツ精油（図3、4）にラベンダー精油では心副交感神経指標の増大がみられ、心拍変動解析において安静、嗅覚刺激、刺激後 1 分、刺グレープフルーツ精油では心副交感神経指標の減少がみら

激後 2 分、刺激後 3 分の心副交感神経指標はそれぞれ、れた。これは既報と同様に、ラベンダー精油に含まれるリ

HF で 151 . 7（94 . 5 - 333 . 7）、274 . 3（113 . 6 - 498 . 4）、151 . 7

ナロールの薬理作用が心副交感神経指標を活性化させたと（100 . 0 - 276 . 1）、125 . 2（61 . 4 - 255 . 4）、134 . 4（58 . 6 - 223 . 9）、

考えられる。また、ラベンダー精油で心交感神経指標の減HFnu で 3 8 . 2（2 5 . 9 - 4 6 . 0）、4 2 . 3（1 8 . 9 - 5 5 . 6）、3 5 . 5

少、グレープフルーツ精油で心副交感神経指標の減少がみ（26 . 7 - 49 . 2）、29 . 9（17 . 3 - 44 . 5）
、32 . 7（19 . 2 - 49 . 0）で あられたことは、それぞれの成分が自律神経系を活性化させった。心交感神経指標はそれぞれ、
LF/HF で 1 . 7（1 . 2 - 3 . 2）、恒常性を保つための反応と思われた。一方、ラベンダー精1 . 4（0 . 8 - 3 . 6）、1 . 5（1 . 0 - 3 . 5）、
2 . 1（1 . 3 - 4 . 4）、
2 . 2（1 . 0 - 3 . 9）、

油とグレープフルーツ精油のどちらも安静に比べ嗅覚刺激

LFnu で 61 . 8（54 . 0 - 74 . 1）
、57 . 7（44 . 4 - 81 . 1）
、64 . 5（50 . 8 -で心副交感神経指標の増大がみられた。この異なる結果に73 . 3）、70 . 1（55 . 5 - 82 . 7）
、67 . 3（51 . 0 - 80 . 8）で あ っ た。

ついて、プラセボ効果による自律神経系への影響を無臭刺

心副交感神経指標において、HF は安静に比べ嗅覚刺激で激にて検証した。その結果、心拍変動の結果では安静から増大、刺激後 3 分で減少した（p ＜ 0 . 05）。心交感神経指標

無臭刺激で自律神経指標の活性はみられなかった。よって、は、LF/HF、LFnu ともに有意な差はみられなかった。瞳心副交感神経指標の増加は嗅覚刺激を負荷したことによる孔は心副交感神経指標の増大がみられた嗅覚刺激で縮小し反応であると考えられた。次に嗅覚刺激の自覚的な香りのた。周波数解析では心副交感神経指標の増大した嗅覚刺激

好みの度合いに着目した。VAS の結果ではラベンダー精で安静に比べ 0 . 25 Hz のパワースペクトルの増大がみられ

油、グレープフルーツ精油ともに嗅覚刺激を好む被験者がたが、心副交感神経指標の減少した刺激後 3 分ではパワー多かった。また口頭でのアンケートでは、ラベンダー精油

スペクトルに変化はみられなかった。自覚的な香りの好み

よりもグレープフルーツ精油の方が好みであると回答したの度合いは VAS で 69 . 0（63 . 3 - 81 . 3）であった。また、22

被験者が多くみられた。グレープフルーツ精油は交感神経

名中、9 名（41 ％）が「とても好き」、10 名（45 ％）が「好き」、系の活性化が考えられているが、浅野ら 9）はラベンダー精3名（14 ％）
が「どちらでもない」と回答した。

油、グレープフルーツ精油の嗅覚刺激直後、両刺激ともに一時的な体温低下がみられたことから、嗅覚刺激によって

3. 3. 無臭刺激（図5）

ストレス緩和、リラックス効果が生じ一過性の心理作用がプラセボ効果を検証するため、無臭刺激で同様の実験を働く可能性を報告している。また、ラベンダー精油は降圧行った。対象は 22 名の被験者から無作為に選択した 10 名作用があると考えられているが、ラベンダー精油の香りに（平均年齢 21 . 5 ± 1 . 1 歳、男性 5 名、女性 5 名）とした。心

肯定的な群では血圧の低下がみられたのに対し、否定的な拍変動において安静、無臭刺激の心副交感神経指標はそれ群では上昇したとの報告もあり 10）、香りが自律神経に及ぞ れ、HF で 105 . 0（39 . 2 - 180 . 5）
、78 . 4（54 . 6 - 180 . 7）、

ぼす影響には薬理作用だけではなく嗜好の影響も大きいこ

HFnu で 22 . 1（15 . 3 - 35 . 1）
、22 . 0（11 . 4 - 30 . 9）であった。

とが考察されている。本研究においても、用いた嗅覚刺激

心 交 感 神 経 指 標 は そ れ ぞ れ、LF/HF で 3 . 5（2 . 0 - 6 . 5）、がどちらも好まれる傾向にあったことから嗅覚刺激による

3.7（2 . 8 - 9 . 5）、LFnu で 77 . 9（64 . 9 - 84 . 7）、
78 . 0（69 . 1 - 88 . 6）

一過性の心副交感神経指標の増大が心拍変動に表れた可能であった。心拍変動解析において、いずれの指標も安静に性がある。

比べ無臭刺激で有意な変化はみられなかった。瞳孔は安静

瞳孔振動において、ラベンダー精油、グレープフルーツから無臭刺激にかけて僅かに縮小傾向がみられるも、周波精油ともに嗅覚刺激で瞳孔の縮小がみられた。また、ラベ数解析によるパワースペクトルに変化はみられなかった。

ンダー精油刺激後 3 分では瞳孔の振動が増大した。周波数４．考

解析では心副交感神経の増大がみられたラベンダー精油の察

嗅覚刺激、刺激後 3 分、グレープフルーツ精油の嗅覚刺激

嗅覚刺激が自律神経活動に与える影響として、ラベンダ

で 0 . 25 Hz のパワースペクトルの増大がみられた。一方、ー精油は副交感神経系、グレープフルーツ精油は交感神経

心副交感神経指標が減少したグレープフルーツ精油刺激後

7）

系を活性化させることが報告されている 。これらの変化

3 分では、パワースペクトルに変化はみられなかった。ク− 169 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 31, 2023

図3

グレープフルーツ精油による心拍変動
心 副 交 感 神 経 指 標HF（A）、
HFnu（B）、 心 交 感 神 経 指 標
LF/HF（C）、LFnu（D）の 結 果を示す。心副交感神経指標HF
は安静に比べ嗅覚刺激で増大、刺激後3分で減少した。

図4

グレープフルーツ精油による
瞳孔振動
瞳孔振動
（A）
、心副交感神経指標の増大した嗅覚刺激と減少した刺激後3分のパワースペクトルを示す（B、C）。嗅覚刺激で瞳孔は縮小し、安静に比べ0 . 25 Hzのパワースペクトルが増大した。
一方、刺激後3分でパワースペク
トルの変化はみられなかった。

− 170 −

瞳孔振動と心拍変動を用いた香りが自律神経に及ぼす影響

図5 無臭刺激による心拍変動と瞳孔振動
心副交感神経指標HF（A）、HFnu（B）、
心交感 神 経指 標LF/HF（C）、LFnu（D）、瞳孔振動（E）、パワースペクトル（F）を示す。心拍変動、瞳孔振動ともに変化はみられなかった。

ラシック音楽を聴覚刺激に用いた報告では、リラックス状

Pupillographic Sleepiness Test. J Sleep Res. 1 0. 1-7.

態 を 反 映 す る 副 交 感 神 経 系 の 活 性 化、 瞳 孔 の 縮 小、

2001.

11）

。

4） H Wilhelm, H Lüdtke, et al. Pupillographic Sleepiness

本研究においても、嗅覚刺激による心副交感神経指標の増Testing in Hypersomniacs and Normals. Graefes Arch

大で瞳孔の縮小、0 . 25 Hz のパワースペクトルの増大がみ

Clin Exp Ophthalmol. 236. 725-729. 1998.

0 . 25 Hz の瞳孔振動が増大したことが報告されているられた。よって、瞳孔振動は香りによる心副交感神経系の

5） H Lüdtke, B Wilhelm, et al. Mathematical Procedures

反応を客観的に捉えられる指標となることが考えられた。

in Data Recording and Processing of Pupillary Fatigue

５．総Waves. Vision Res. 38. 2889-2896. 1998.

括6） 西山 潤平 , 谷田 公二 , 他 . 瞳孔ゆらぎを指標とした覚

瞳孔振動と心拍変動は、香りが自律神経に及ぼす影響に醒度状態評価 . 生体医工学 . 46. 212-217. 2008.

ついて客観的な評価指標となることが示唆された。この結7） 永井 克也 . 嗅覚と聴覚の刺激による自律神経変化 －体果は、コスメトロジー分野において香りの好みの定量化や、内時計とヒスタミン神経系の関与－ . Equilibrium Res.

香りが生体に及ぼす影響を検討するための一助となる可能

71. 207-213. 2012.
8） Adachi T, Sert-Kuniyoshi FH, et al. Effect of weight

性がある。

gain on cardiac autonomic control during wakefulness（引用文献）and sleep. Hypertension. 57. 723-730. 2011.

1） Duan X, Tashiro M, et al. Autonomic nervous function9） 浅野 智絵美 , 伊藤 輝子 , 他 . グレープフルーツおよびand localization of cerebral activity during lavender

ラベンダーの匂い刺激による生理・心理機能への影響 .

aromatic immersion. Technol Health Care. 1 5. 6 9-7 8.

日味と匂会誌 . 16. 633-636. 2009.
10）森 広子 , 小林 章子 , 他 . 精油の香りと嗜好が健常人の2007.
2） E H HESS, J M POLT. Pupil Size as Related to Interest

血圧・脈拍に及ぼす影響 . 日補完代替医療会誌 . 6. 137142. 2009.

Value of Visual Stimuli. Science. 5. 349-350. 1960.
3） B Wilhelm, H Giedke, et al. Daytime Variations inCentral Nervous System Activation Measured by a11）原 直人 . ストレス評価としての瞳孔機能 . 視覚の科 .
33. 47- 51. 2012.

− 171 −