嚥下障害者への安全な食提供に繋げる“トロミ度”検出機器開発補助事業

2021年度 機械振興補助事業　研究補助　若手研究

すべてのご家庭に安心と安定した食提供を

① 研究の目的と背景

私たちは、超高齢社会のまっただ中におり、嚥下（飲み込み）障害はもはや特別な病気ではなく、誰もが直面しうる身近な課題となっています。嚥下障害を抱える方がおられるご家庭において、水分補給は「生きるために不可欠な行為」であると同時に、一歩間違えれば「誤嚥（ごえん）による命の危険」を伴う、非常に気を遣う作業でもあります。

多くのご家庭で「とろみ剤」を活用されていますが、実はここに大きな落とし穴があります。とろみ剤はメーカーや製品ごとに特性が全く異なり、同じスプーン1杯でも、飲み物の種類や温度、混ぜる時間によって驚くほど「とろみ具合」が変わってしまうのです。「いつもと同じように作ったつもりなのに、今日は少し緩い気がする……」といった主観的な不安は、介護者の大きな精神的負担となっています。

私たちは、こうした「目測や勘」に頼らざるを得ない現状を、科学の力で打破したいと考えました。高価な専門機器が置かれた病院の中だけでなく、毎日の食事を作るご家庭の台所で、誰でも、安価に、そして何より簡単に「今のとろみ」が数値で分かる環境を実現するような粘度計を開発し、安定した食支援を提供することが本研究の最大の目的です。

② 開発内容

既存技術の限界を打破する、手のひらサイズの革新

「とろみ」の正体は、物理学的には「粘度（流体を動かそうとした際の抵抗）」として定義されます。この粘度を測る機器は既に存在しますが、家庭への普及には極めて高いハードルがありました。

従来の粘度計が抱える課題

細管式	液体が管を流れる時間を測りますが、サラサラした液体専用で、強いとろみには不向きです。
落球式	球が沈む時間を測るため、粘度の高いものに適しますが、装置が大型で扱いが煩雑です。
回転式	回転体が受ける抵抗を測る、現在最も正確で普及している方式です。しかし、精密なモータ制御が必要なため非常に高価（数十万〜数百万円）であり、小型化が進んでもなお、一般家庭に導入できる価格帯ではありませんでした。

独自手法による原理試作の開始

そこで私たちは、従来の「回転トルクを直接測る」という複雑な構造から脱却し、全く新しい計測手法の確立を目指して原理試作を開始しました。

試作機は、全長150mm、直径30〜40mmという「キッチンに置いても邪魔にならないサイズ」を実現しました。この小さな筒の中に、攪拌（かくはん）棒を駆動させるための小型モータと、独自の検出機構を入れ込みました。原理試作段階として、測定データはUSBケーブルを介してPCへ転送し、専用ソフトウェアで詳細に解析できるシステムを構築しました。これにより、わずかな粘度の変化も捉えることが可能となりました。

試作機の精度を検証するため、共同研究先にある世界最高峰クラスの精度を誇るレオメータ（Anton Paar社 MCR 702e）を比較対象に設定しました。「家庭用の安価なデバイスが、世界トップクラスの研究用機器にどこまで迫れるか」 この高いハードルを指標に掲げ、比較実験を繰り返しました。

検証には、水や牛乳、グリセリンといった「常に性質が安定している液体（ニュートン流体）」だけでなく、バターや蜂蜜、そして何より重要な「とろみ剤溶液」を重点的に使用しました。日常私たちが口にする食品のほとんどは、混ぜる速さや力によって粘度が変化する「非ニュートン流体」という非常に扱いにくい性質を持っています。この複雑な性質を持つ「とろみ」を、どのような条件下でも安定して、かつ瞬時に計測できること。それが、実用化に向けた開発条件です。