JPWO2020121908A1 - 便の硬さを測定する方法およびこれを利用した便の状態の評価方法 - Google Patents

便の硬さを測定する方法およびこれを利用した便の状態の評価方法 Download PDF

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Abstract

便の硬さや状態を物理的・客観的に評価できる方法を提供するため、便の硬さを、プローブを備えたテクスチャー・アナライザーにより測定する方法であって、プローブが、液状および固形状の便の硬さを測定可能な形状である、ことを特徴とする便の硬さを測定する方法。

Description

本発明は、便の硬さを測定する方法およびこれを利用した便の状態の評価方法に関する。
便の状態を評価することは、体調の管理や薬等の被験物質の影響を調べるために有用である。
これまで便の状態を評価する指標としてＢＳ（Bristol Stool Form Scale）スコアが利用されている（非特許文献１）。しかし、このＢＳスコアは、腸通過時間の指標として確立された、評価者が主観で判断するためのスケールであるため、評価者の心理的な影響を完全に排除することは困難であり、しかも、便の硬さと、見た目が必ずしも一致しないことがある。
また、便の状態を評価する別の指標としてペネトロメーター（一定重量のプローブを試料表面から自由落下させ、その貫入深度を測定する機器）を用いて便の硬さを評価する方法も報告されている（非特許文献２）。しかし、この方法では、便の量が５０ｇ以上（これにより約３割の便が測定対象外）必要であるという問題があった。
O' Donnell LJ et al. Detection of pseudodiarrhoea by simple clinical assessment of intestinal transit rate. BMJ 300:439-40 (1990). Exton-Smith AN et al. A new technique for measuring the consistency of faeces: a report on its application to the assessment of Senokotot therapy in the elderly. Age Ageing 4:58-62 (1975).
従って、本発明は、便の硬さや状態を物理的・客観的に評価できる方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、便を特定の性能を有するプローブを備えたテクスチャー・アナライザーで測定することにより、便の硬さや状態を物理的・客観的に評価できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、便の硬さを、プローブを備えたテクスチャー・アナライザーにより測定する方法であって、
プローブが、液状および固形状の便の硬さを測定可能な形状である、
ことを特徴とする便の硬さを測定する方法である。
また、本発明は、上記便の硬さを測定する方法で測定された抗力の値を自然対数変換した値に基づいて便の状態を判断することを特徴とする便の状態の評価方法である。
更に、本発明は、被験物質の投与前後の便の状態を、上記便の状態の評価方法で評価し、被験物質の便への影響を評価する方法である。
本発明によれば、便がどのような性状であっても、便の硬さや状態を物理的・客観的に評価できる。
そのため、本発明は、便の状態の評価や被験物質の便への影響の評価へも利用可能である。
実施例１（１）における、便模擬試料（粘土）を用いた試料サイズの違いとプローブの関係を示す図である。図（Ａ）は 測定試料、（Ｂ）は各測定プローブを用いた測定試料の硬さ を示している。値は抗力(Force at target) ±SDである。 *: p < 0.05, **: p < 0.01 (Student t-test) 実施例１（１）で用いられたプローブの形状を示す図である。図中、ａは３０°−コニカルタイプ、ｂは６０°−コニカルタイプ、ｃは６ｍｍ径シリンダー（円柱状）タイプ、ｄは２０ｍｍ径シリンダー（円柱状）タイプ、ｅは１／２インチ−球（球状）タイプのプローブの形状を示す。 実施例１（２）で用いられた便模擬試料を示す図である。 （Ａ）はソーセージ状の糞塊の部位毎の硬さの違いを示す図（図中、Ｈｅａｄは前部、Ｂｏｄｙは中部、Ｔａｉｌは後部を示す）である。（Ｂ）は１度の排便から得られた複数の糞塊間の硬さの違いを示す図である。Ｄｅｆｅｃａｔｉｏｎ Ｎｏ．上に縦に並ぶ各点が、１度の排便から排出された各糞塊の硬さを示している。値は抗力（Force at target）±ＳＤである。 （Ａ）は研究員が記録したＢＳスコアと実測値を自然対数変換した値（ｌｎ ｇ）の相関を示す図である。（Ｂ）は被験者が記録したＢＳスコアと実測値を自然対数変換した値（ｌｎ ｇ）の相関を示す図である。 糞便検体をBSスコアをもとに３つの形状カテゴリーに分類し、カテゴリー毎の確率密度関数の変数グラフ曲線を示した図である。
本発明の便の硬さを測定する方法は、便の硬さを、プローブを備えたテクスチャー・アナライザーにより測定する。プローブの形状は、液状および固形状の便の硬さを測定可能なものである。ここで液状の便とは、例えば、ボストウィック粘度計で測定される粘度が３〜７ｃｍ／１０秒のものであり、固形状の便とは、テクスチャー・アナライザーでプローブを押し込んだ際の抗力が測定可能なものである。
プローブの形状としては、例えば、円柱状または球状が好ましい。また、プローブの大きさとしては、直径が１〜３０ｍｍ、好ましくは５〜１５ｍｍの円柱状または球状のものである。好ましいプローブとしては、直径６〜２０ｍｍ、好ましくは６ｍｍの円柱状のものであり、このようなプローブであれば測定対象となる便の大きさが２ｃｍ角（固形状の場合）および５ｍｌ（液状の場合）の少量であっても精度よく測定ができる。
テクスチャー・アナライザーは、上記プローブを押し込んだ際の抗力を測定できるものであれば、特に限定されない。テクスチャー・アナライザーとしては、例えば、Stable Micro Systems製のTA.XT Express Enhanced Texture Analyzer 等が挙げられる。抗力の測定の際の条件は特に限定されないが、例えば、上記プローブを０．０１〜２０ｍｍ／秒、好ましくは０．５〜２０ｍｍ／秒、より好ましくは１〜１０ｍｍ／秒の速度で、０．５〜２０ｍｍ、好ましくは１〜１０ｍｍの深さまで押し込む条件が挙げられる。この抗力の測定は同一試料で測定位置を変えながら複数回行い、その平均値を取ることが好ましい。
上記測定をするにあたり、便は、一回の排便における便の一部または全部であってもよいが、便は部分的に異なる硬さを示すこともあることから、予め便を混錬しておくことが好ましい。また、便はプローブが押し込める厚さにしておくことが好ましい。更に、便は必要により、便の量の３倍の容量を有する容器に入れてもよい。なお、便は室温に戻した状態で測定することが好ましい。
以下の本発明の便の硬さを測定する方法の好ましい態様を記す。
テクスチャー・アナライザー：TA.XT Express Enhanced Texture Analyzer
プローブ：６ｍｍの円柱状
測定条件：２ｍｍ／秒の速度で５ｍｍの深さまで押し込む
便：予め混錬したもの。便が固形状の場合は２ｃｍ角以上５ｃｍ角以下であり、重量としては１０〜１００ｇ、好ましくは１０〜３０ｇである。液状の場合２ｍｌ以上１０ｍｌ以下である。
以上のようにして便の硬さをテクスチャー・アナライザーでプローブを押し込んだ際の抗力として測定することができる。
上記の便の硬さを測定する方法で測定された抗力の値を自然対数変換した値に基づいて便の状態を判断することにより、便の状態を評価することができる。
上記抗力の値は、用いるプローブや測定条件によって異なるので、それにあわせて判断基準を設ける必要があるが、例えば、上記本発明の便の硬さを測定する方法の好ましい態様で測定される抗力の値であれば、その抗力の値を自然対数変換した値が、４．９以上の時に１（硬い）と評価し、４．９未満３．６以上の時に２（やや硬い）と評価し、３．６未満２．７以上の時に３（普通）と評価し、２．７未満１．５以上の時に４（やや柔らかい）と評価し、１．５未満の時に５（柔らかい）と評価することができる。
また、上記抗力の値を自然対数変換した値は、ＢＳスコア（Bristol Stool Form Scale：非特許文献１）とよく相関するため、これに対応させることもできる。
上記抗力の値は、用いるプローブや測定条件によって異なるので、それにあわせてＢＳスコアとの相関を設ける必要があるが、例えば、上記本発明の便の硬さを測定する方法の好ましい態様で測定される抗力の値であれば、その抗力の値を自然対数変換した値が、４．９以上の時に９０％以上の確率でＢＳスコアの１、２に対応し、４．９未満３．６以上の時に、硬めの便であるが一定の確率でＢＳスコアの３，４，５に対応し、３．６未満２．７以上の時に９０％以上の確率でＢＳスコアの３，４，５に対応し、２．７未満１．５以上の時に、柔らかめの便であるが、ある一定の確率でＢＳスコアの３，４，５に対応し、１．５未満の時に９０％以上の確率でＢＳスコアの６，７に対応させることができる。
更に、上記便の状態の評価方法で被験物質の投与前後の便の状態を評価すれば、被験物質の便への影響を評価することもできる。被験物質は特に限定されないが、例えば、発酵乳、高甘味度甘味料、食物繊維、ビタミン等を含む飲食品、風邪薬、便秘薬、漢方薬等の便の状態に変化を与える可能性があるもの等が挙げられる。
具体的に、被験物質の投与前と後で便の状態が同じであると評価されれば、被験物質は便に影響なしと判断され、被験物質の投与前と後で便の状態が異なると評価されれば被験物質は便に影響すると判断される。
以下、本発明を実施例を挙げて詳細に説明するが本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
実 施 例 １
プローブの選定：
（１）以下に記載の便を模した試料を検体として便の硬さ測定に用いるプローブの種類を検討した。固形試料である粘土、挽肉、ペーストは、図１（Ａ）の通りにスパチュラで形を整えたものを硬さ測定に用いた。液状試料であるギリシャヨーグルトとプレーンヨーグルトは、１００ｍｌ容量の円筒型プラスチック容器（ＳＡＲＳＴＥＤ社製、品番：７５．５６２．１０５）に２０ｍｌ移したものを硬さ測定に用いた。まず、最初に試料サイズの違いによる影響を受けづらい測定プローブを選出することを目的とし、以下に記載のプローブ（プローブの形状を図２に示した）を用いてサイズの異なる同質な粘土（図１（Ａ）、ＢＳスコア１〜２の便の硬さを想定）の硬さをテクスチャー・アナライザー（TA.XT Express Enhanced Texture Analyzer（Stable Micro Systems社））を用いて測定した。
＜試料＞
粘土（Play-Doh, Hasbro社）
挽肉（Butcher’s Burger LIMOUSIN, Delhaize社）
サンドイッチペースト（Martino Ou Chef, Delhaize社）
ギリシャヨーグルト（OIKOS, Danone社）
プレーンヨーグルト（Volle Yoghurt, Delhaize社）
＜プローブの種類＞（Stable Micro Systems社）
３０°−コニカルタイプ（図２（ａ））
６０°−コニカルタイプ（図２（ｂ））
６ｍｍ径シリンダー（円柱状）タイプ（図２（ｃ））
２０ｍｍ径シリンダー（円柱状）タイプ（図２（ｄ））
１／２インチ−球（球状）タイプ（図２（ｅ））
＜テクスチャー・アナライザー測定条件＞
平らに均した測定試料表面にプローブを２ｍｍ／秒の一定速度で貫入させ、５ｍｍの深さまで押し込み、そこに達した時点での抗力（Force at Target）を計測することで実施した。一つの測定試料について、位置を変えながら繰り返し５回測定を行い、その平均値を当該試料の硬さとした。
測定を行った結果、試料に貫入する体積が大きな測定プローブを用いるほど、試料サイズの違いが測定値に及ぼす影響が大きくなることが明らかとなった（図１（Ｂ））。また、いずれの測定プローブを用いた場合でも、試料サイズが小さくなるにつれて測定値は低くなった。しかしながら、比較的細い測定プローブである３０°−コニカルタイプ、６０°−コニカルタイプもしくは６ｍｍ径シリンダータイプを用いた場合では、各サイズの試料の測定値間に有意な差は検出されなかった。
（２）次に、上記プローブを用い、便模擬試料（図３（挽肉、サンドイッチペースト、ギリシャヨーグルト、プレーンヨーグルト））の硬さ測定を、テクスチャー・アナライザーを用いて行った。また、同様の試料について、液状物の粘度を測定するためのボストウィック粘度計（Bostwick Consistometer (CRI-BC 30) (CR Instruments Ltd)）で粘度を測定した。その結果を表１に示した。なお、試料は硬さまたは粘度の測定前に、室温に戻し、よく混錬しておいた。
＜ボストウィック粘度計による粘度測定＞
リザーバーに測定試料を満たした後、ゲートを開放し、開放１０秒後のサンプルの移動距離を粘度計に刻まれている目盛りを用いて計測した。測定は３回行い、その平均値を当該試料の粘度とした。
＜テクスチャー・アナライザー測定条件＞
平らに均した測定試料表面にプローブを２ｍｍ／秒の一定速度で貫入させ、５ｍｍの深さまで押し込み、そこに達した時点での抗力（Force at Target）を計測することで実施した。一つの測定試料について、位置を変えながら繰り返し３回測定を行い、その平均値を当該試料の硬さとした。
Figure 2020121908
コニカルタイプのプローブでは、固形状試料の硬さを測定できたものの、液状試料の硬さは測定できなかった。６ｍｍシリンダー、２０ｍｍシリンダーと１／２インチ球は、液状試料および固形状試料の両方の硬さも測定可能であった。
以上の結果から、少量のサンプルでも精度よく、液状および固形状の便の硬さを測定可能と考えられる６ｍｍシリンダーをプローブとして選定した。
実 施 例 ２
便試料の調製：
同じ時に排出された便であっても、硬さを測定する糞塊やその部位の違いにより結果が大きく変わる可能性が考えられた。そうした場合、便を事前に均一化して測定することを検討する必要がある。
そこでまず、単一の糞塊の異なる部位間での硬さの違いを検証した。便は、健常成人３名から複数回にわたり採取したもの（のべ３２検体）を用いた。排便毎に排出された便の全量をFECOTAINER（登録商標）（AT Medical社）に回収した。ソーセージ状の形状が維持されて排出された複数個の糞塊の「前部（Head）」、「中部（Body）」および「後部（Tail）」の硬さを、実施例１で選択された６ｍｍの円柱状のプローブを用いたテクスチャー・アナライザーで、実施例１と同様の条件で測定した。その結果を図４に示した。
その結果、各部位の硬さが同等な糞塊も認められた一方（図４（Ａ）の“Homogenous”）、「前部」から「中部」にかけての硬さが「後部」と比較して硬い糞塊が多数認められた（図４（Ａ）の“Hard head”、 “Hard head & body” 最大７倍の差）。また稀なケースとして、「中部」の硬さが「前部」と「後部」と比較して柔らかい場合も散見された（図２（Ａ）の“Body soft”）。本結果は、糞塊の硬さが部位によって大きく異なり得ることを示しており、均一化せずに糞塊の硬さを適切に評価するためには、極めて多くの部位について測定を実施する必要があることを示唆している。
次に、１度の排便から得られた便中に異なる見た目の糞塊が混在していることに着目し、各糞塊間の硬さの違いを検証することにした。結果、１度の排便から得られた糞塊であっても、その硬さは糞塊間で著しく異なっていた（図４（Ｂ））。本結果もまた、１度の排便から得られた便の硬さを均一化せずに評価することの難しさを示唆している。
以上の結果から、便の硬さの測定においては、１度の排便から得られた全糞塊を混錬し、均一化した試料を用いることが良いことが分かった。
実 施 例 ３
ＢＳスコアとの相関：
年齢１８歳以上の健常な成人男女４０人を被験者とした。被験者は採便期間中にあった全ての排便に関して、その時刻、排便中のいきみの有無、および排便後の残便感の有無を日誌へ記録した。これと同時に、被験者は排泄した便の全量を採便用プラスチック容器（Medline社製、製品名：2-Piece Specimen Collector、品番：DYND36500）に回収し、その便性状を観察した結果を日誌に記録した。便重量の平均値±標準偏差は８７．２５±５９．４６ｇであった。便性状評価にはＢＳスコアを用い、日誌に記載のＢＳのチャートと回収した便とを比較し、その形状を説明するのに最も適切と思われる模式図のスコアを記録した。
採便用プラスチック容器に回収された便を、被験者がＢＳスコアを記録した後に、密閉した状態で被験者宅の簡易冷蔵庫の中で一時的に低温保存（１０°Ｃ以下）した。その後便を速やかに研究所に搬入し、そこで後述の測定を実施した。これら一連の輸送は、１０°Ｃ以下の低温を常時保った状態で行われた。研究所に搬入された同じ便について、研究員１名が観察し、ＢＳスコアを記録すると共に、以下のようにして便の硬さを測定した。
採便容器内の検体全量をビニール袋に移し、手で捏ねることにより均一化した。滅菌済スプーン（Carl Roth社製、品番：EPY9.1）を用いて、その一部を１００ｍＬ容量の円筒型プラスチック容器（SARSTEDT社製、品番：75.562.105）に取り分けた。それを室温で１時間静置することで試料温度を室温程度まで近付けた後に、テクスチャー・アナライザー（TA.XT Express Enhanced Texture Analyzer（Stable Micro Systems社製））を用いて便試料の硬さを測定した。測定プローブには６ｍｍ径のシリンダータイプのものを使用した。プラスチック製コンラージ棒を用いて試料表面を均しておき、そこに測定プローブを２ｍｍ／秒の一定速度で貫入させ、５ｍｍの深さまで押し込み、そこに達した時点での抗力（ｇ）を計測した。試料毎に異なる位置で繰り返し５回測定を行い、全５つの測定値から最大値と最小値を除いた３つの値の平均を当該試料の硬さとして算出した。以前に実施した予備試験において、本値は対数分布することが認められているため、本試験では実測値を自然対数変換した値（ｌｎ ｇ）を統計解析に用いた。
テクスチャー・アナライザーにより測定した便の硬さ（自然対数変換した値（ｌｎ ｇ））とＢＳスコアとの相関を調べた結果を図５および表２に示した。
Figure 2020121908
便の硬さはＢＳ研究員スコアおよびＢＳ被験者スコアのそれぞれとの間で負に相関することが認められた。それらの相関係数はいずれも有意であったが（P < 0.001）、研究員スコアの方が被験者スコアよりも便の硬さと強く相関していた。反復測定相関分析（Bakdash JZ. et al. Repeated Measures Correlation. Frontiers in Psychology 2017;8:456）では、同じ被験者に由来する複数の検体で互いに独立でないと仮定し、共分散分析（ANCOVA）により被験者内の変動を統計学的に調整する。被験者内の測定変動を除いた上で、個々の被験者に対して並行回帰直線を当てはめる。この回帰直線の傾きは被験者間で共通の値をとり、切片は被験者毎に固有の値をとる。被験者スコアでは研究員スコアよりも各被験者の回帰直線のばらつきが大きく、ＢＳスコアのスコアリングにおいて被験者間で測定誤差があることが認められた。
以上の結果から、便の硬さの実測値を自然対数変換した値（ｌｎ ｇ）は、研究者のＢＳスコアのスコアリングとよく相関することが分かった。
実 施 例 ４
実施例３で得られた糞便検体をBS研究員スコアをもとに３つの形状カテゴリー（Hard（硬い便：スコア１もしくは２）、 Normal（普通便：スコア３〜５）、 Soft（下痢便：スコア６もしくは７））に分類し、カテゴリー毎の確率密度関数の変数グラフ曲線を図６に示す。
図６に基づき、便の硬さ測定値に基づく新基準を以下のとおり設定した。
すなわち、log測定値４．９以上のものは９０％以上の確率でBSスコア１、２に分類される便であり、log測定値４．９未満３．６以上のものは、硬めの便であるが、BSスコア３、４、５にも一定の確率で分類されうる便であり、log測定値３．６未満２．７以上のものは９０％以上の確率でBSスコア３、４、５に分類される便であり、log測定値２．７未満１．５以上のものは柔らかめの便であるが、BSスコア３、４、５にも一定の確率で分類される便であり、log測定値１．５未満のものは９０％以上の確率でBSスコア６、７に分類される便である。
以上の結果より、上記で測定された抗力の値を自然対数変換した値が、４．９以上の時に１（硬い）と評価し、４．９未満３．６以上の時に２（やや硬い）と評価し、３．６未満２．７以上の時に３（普通）と評価し、２．７未満１．５以上の時に４（やや柔らかい）と評価し、１．５未満の時に５（柔らかい）と評価する、新しい基準を設けることにより、ＢＳスコアよりも正確かつ、物理的・客観的に便の状態を判断することが可能である。
本発明は、便の硬さや状態を正確に評価できるので、健康状態の確認や、被験物質の便への影響を調べるのに利用できる。
以 上

Claims (10)

  1. 便の硬さを、プローブを備えたテクスチャー・アナライザーにより測定する方法であって、
    プローブが、液状および固形状の便の硬さを測定可能な形状である、
    ことを特徴とする便の硬さを測定する方法。
  2. 液状の便が、ボストウィック粘度計で測定される粘度が３〜７ｃｍ／１０秒のものであり、固形状の便が、テクスチャー・アナライザーでプローブを押し込んだ際の抗力が測定可能なものである請求項１記載の便の硬さを測定する方法。
  3. プローブの形状が、円柱状または球状である請求項１または２記載の便の硬さを測定する方法。
  4. プローブが、直径６〜２０ｍｍの円柱状である請求項１〜３の何れかに記載の便の硬さを測定する方法。
  5. プローブを１〜１０ｍｍ／秒の速度で１〜１０ｍｍの深さまで押し込んだ際の抗力を測定するものである請求項１〜４の何れかに記載の便の硬さを測定する方法。
  6. 便を、混錬してから測定するものである請求項１〜５の何れかに記載の便の硬さを測定する方法。
  7. 請求項１〜６の何れかに記載の便の硬さを測定する方法で測定された抗力の値を自然対数変換した値に基づいて便の状態を判断することを特徴とする便の状態の評価方法。
  8. 請求項１〜６の何れかに記載の便の硬さを測定する方法で測定された抗力の値を自然対数変換した値とＢＳ（Bristol Stool Form Scale）スコアと対応させて便の状態を判断するものである請求項７記載の便の状態の評価方法。
  9. 請求項１〜６の何れかに記載の便の硬さを測定する方法で測定された抗力の値を自然対数変換した値が、４．９以上の時に１（硬い）と評価し、４．９未満３．６以上の時に２（やや硬い）と評価し、３．６未満２．７以上の時に３（普通）と評価し、２．７未満１．５以上の時に４（やや柔らかい）と評価し、１．５未満の時に５（柔らかい）と評価するものである請求項７または８記載の便の状態の評価方法。
  10. 被験物質の投与前後の便の状態を、請求項７〜９の何れかに記載の便の状態の評価方法で評価し、被験物質の便への影響を評価する方法。
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