食塊の粒度分布を用いた摂食能力の定量化

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K00797
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 小林 奈央樹 日本大学, 生産工学部, 准教授 (30453674)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 咀嚼・嚥下 / 数理モデル / 粒度分布

Outline of Annual Research Achievements

本研究は, ヒトの咀嚼過程で形成される食塊に着目し, その構成要素である咀嚼食片の粒度特性を再現する数理モデルを用いて, 個人の咀嚼・嚥下過程の定量化を目指す研究である. ある個人から得られた実データと粒度特性に対する食品の物性や被験者属性の影響を踏まえて数理モデルを構成することで, 従来の機器測定等に比べ低コスト, 簡便に個人の摂食能力を評価できるような普遍的な指標の提案を目指し研究を続けている. 摂食能力の定量化に重要な役割を果たす咀嚼・嚥下過程はいまだ第一原理となる理論や方法論が存在しないため, これまでに得られた知見等を踏まえて,それぞれをフィードバックさせつつ, 現象論による基礎的な理解から摂食能力評価といった応用的な研究を目指す. 分野を超えた様々な研究との比較検討を研究計画に含めることで, 本研究が本質的に有している学際研究としての側面も強調する予定である.
平成27年度に関しては, 咀嚼・嚥下機能に重要な影響を与えると推測される咀嚼食片の食塊に関して以下の研究を行った.
1) 食塊モデルとして空間充填モデルとイーデンモデルの2つを基盤に数理モデル化を検討した.
2) きざみ食と食塊の物性との関連を粒度分布を用いて解析した.
これらの研究成果に関しては, まとまり次第論文および学会発表等で公表する予定である.

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究は, ヒトの咀嚼過程で形成される食塊に着目し, その構成要素である咀嚼食片の粒度特性を再現する数理モデルを用いて, 個人の咀嚼・嚥下過程の定量化を目指す研究である. 個人特有のデータと食品物性, および咀嚼によって得られる食塊それ自体の物性を調べることによって，従来よりも低コスト・簡便な摂食能力の評価を目指している.
その上で現在の達成度を鑑みると, おおむね順調に進展していると考えられる. その理由としては, 第一に摂食能力評価の基礎となる数理モデルに関しての研究の進展が挙げられる. 第二に食塊物性に関する基礎研究として, きざみ食に対する実験的な研究がスタートしていることが挙げられる. これらはいずれも本研究の課題遂行に欠かすことができないものであるが, 研究論文としてまとめられていない点において, 達成度の評価としては当初の計画以上に進んでいるとは言いがたい.
以上の理由から, 上のような達成度の区分を自己評価としてあげたい.

Strategy for Future Research Activity

平成28年度に関しては, 平成27年度の成果を踏まえ以下の様な研究計画を立てている (交付申請書参照).
1) 個人の食片データを用いた咀嚼・嚥下能力の定量化: 提案者らの先行研究によって得られた実際の食片粒度データを用いて空間充填率をシミュレーションにより得ることで, 前年度数値的に検討してきた食塊物性と空間充填率との関係について, 実データの解析結果を用いて比較検討する. また実データに関しては, その他の実験(レオメータによる力学測定, 直接観察による速度スペクトルの評価, 官能評価) による結果が得られるため, それらと比較することでより総合的な食塊物性と空間充填率の評価が可能になる.
2) 被験者属性と咀嚼・嚥下能力との関係性の理解: 1) で述べられた研究は, 主に20-30 歳代の健康な歯を有している被験者を対象に行われるものである. 摂食能力の定量化の指標が最も影響を受けると考えられる被験者属性としては, 義歯や歯の欠損などの状態の歯を有している人や高齢者が挙げられる. そこで上記被験者を対象に行われた先行研究を調査し, 食片の粒度分布を仮定することで, 数理モデルで充填率をシミュレーションすることにより,咀嚼・嚥下能力への被験者属性の影響の評価を目指す. その結果と健康な歯を有している被験者との研究結果を比較検討することで, 個人の咀嚼・嚥下能力の指標となり得るかどうか議論を行いたい.

上の計画, 特に 2) については高齢者や義歯装着者に関する実験的データが必要になる可能性がある. 恐らく平成29年度にわたる研究になると思われるが, 平成28年度にこの基礎的データ及び手法を開発するよう研究を推進したい.

Causes of Carryover

成果発表の目的で申請した国内旅費 (申請時: 学会発表 2 回分として) および同様の目的で申請した論文投稿料を一部使用しなかったこと等により, 175,695円分申請額との差が生じた.

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度の国内旅費および論文投稿に係る費用に充てる予定である.