嚥下支援システムの開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K15855
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 村田 尚道 岡山大学, 大学病院, 助教 (10407546)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 五福 明夫 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20170475) ; 江草 正彦 岡山大学, 大学病院, 教授 (90243485)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 摂食嚥下障害 / 健康増進 / 喉頭挙上 / システム化 / 嚥下訓練

Outline of Annual Research Achievements

【目　的】摂食嚥下機能は、日常生活において欠かせない機能の一つであり、その機能の破綻は生活の質（QOL）に大きな影響を与える。加えて、摂食嚥下障害により、誤嚥や窒息など生命の危機となる事故を起こし得るという問題がある。摂食嚥下機能を客観的に評価することは、機能の低下が自覚できていない高齢者などへの意識付けになると考えられる。また、訓練効果の確認を行うことでモチベーションの向上へとつながる。
嚥下機能の支援を機械的に行うことは、医療職種が行う訓練と併用することで訓練頻度が増加し、機能回復を早める効果が期待できる。今回、嚥下訓練として実施されている手法の一つであるメンデルソン手技を機械的に模倣するため、喉頭挙上するときの喉頭にかかる圧力および挙上方向・距離を数値化することを目的とした。
【方　法】対象は、嚥下機能に問題のないもの５名、訓練実施者３名である。喉頭を保持するときに喉頭にかかる手指の圧力と圧をかけながら挙上させる方向・距離について計測を行った。
【結果およびまとめ】喉頭保持・挙上時に加わる圧力は、平均10.3±0.6N（9.29-11.51、中央値10.37N）であった。挙上距離は、被験者・訓練実施者によって差が見られたが、40mmを越えた者はいなかった。計測結果より、喉頭挙上をサポートするために必要な力と移動距離を健常者として、支援システムの構築を行う予定である。
現在、生活機能が障害され、要介護や要支援には至らないが、機能低下が生じている高齢者に対する取り組みが必要とされている中で、本システムは、早期に機能低下に気づき、正しく介入（治療や予防）するための取り組みにも用いられると考えられる。今後は、摂食嚥下機能低下の予防や治療に用いるため、高齢者や摂食嚥下障害者への応用について検討する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の目的は、摂食嚥下障害により、誤嚥や窒息など生命の危機となる事故を起こし得る問題に対して、嚥下機能を客観的に評価し、嚥下機能の支援を機械的に行うことである。そのため、嚥下訓練として実施されている手法の一つであるメンデルソン手技を機械的に模倣するためのデータ採取を初年度の目的とした。
実際に、嚥下訓練時に行われているメンデルソン手技の方法を、健常者に実施したときの喉頭と手指との間にかかる圧力は、平均10.3±0.6N（9.29-11.51、中央値10.37N）であった。挙上距離は、挙上距離の幅は20-40mm程度であり、被験者・訓練実施者によってばらつきが多く見られた。そのため、一定距離を上下させるのではなく、上下幅が可変できる装置の設計が必要であることが示唆された。
平成29年度は、計測結果より、喉頭挙上をサポートするために必要な力と移動距離を健常者として、支援システムの構築を行う予定である。初年度の計画は達成できたため、概ね順調に進展していると判断した。
計画の変更については、平成28年度の計画で使用する圧力センサーについて、三次元方向の圧力測定を想定していたが、測定方向を一定にしたほうがシステムの簡略化につながるため、使用するセンサーを簡略化した。また、平成29年度度に予定である嚥下支援システムの開発について、システムの設計を行う上で、医療従事者が行う手指の動きを機械で模倣するためには、当初予定していた圧力センサーおよび固定装置では困難であることが判明した。そのため、システムの外形を変更し、頸部固定装置をテーブル上に設置することとした。

Strategy for Future Research Activity

【目　的】現在、生活機能が障害され、要介護や要支援には至らないが、機能低下が生じている高齢者に対する取り組みが必要とされている中で、早期に摂食嚥下機能低下に気づき、正しく介入（治療や予防）するための取り組みが重要となってくる。今後、施設や在宅で生活する高齢者が増加していく中、摂食嚥下訓練が必要な者も増加すると考えられるが、訓練を行うためには時間的・空間的な限度があり、対応が困難になると考えられる。そこで、機械によって摂食嚥下機能を評価し、摂食嚥下機能の支援を行うことでより多くの機能低下した高齢者が食べる楽しみを維持できると考えられる。また、嚥下機能の支援を装置によって簡便に行うことは、医療職種が行う訓練と併用することで訓練頻度が増加し、機能回復を早める効果が期待できる。
平成２９年度は、健常ボランティアに対して、嚥下訓練の一つであるメンデルソン手技を実施した際の喉頭挙上時に加わった圧力（平均10N前後）および喉頭挙上距離（20-40mm）をもとに、嚥下時の喉頭挙上の支援をおこなうシステムを作製する。
【方　法】喉頭挙上を保持する部分（保持部）を喉頭隆起を左右から支える指の形を模倣し、3Dプリンタ（Makerbot社製）を用い、ABS樹脂で作製する。保持部を上下方向へ移動させる機構は、ACサーボシステムを用いて嚥下時の喉頭挙上速度に追随できるように速度調整が可能な装置を設計する。また、喉頭部に過度な力が加わることで外傷が生じないように安全機構についても検討する。
平成２９-３０年度は、設計したシステムを、健常ボランティアを対象に嚥下時の喉頭挙上した状態を保持できることについて検証を行う。対象は、喉頭隆起が明瞭な成人男子を対象をする予定である。

Causes of Carryover

本年度の研究データについて、システム開発に必要なデータ収集を行ったが、データ容量が小さく、今年度はデータ管理用に予定していた記録媒体（HDDやファイル類など）が不要であった。
また、見積もり金額で消費税の計算が誤っており、購入申請と実際の購入金額が異なっていたため使用額が変わったことも原因であった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度は、嚥下支援システムで採取するデータの量が増加が予想されており、データ管理を依頼していた分担研究者に必要な物品の購入などを依頼する。