CN1728154A - 一种测量及控制个体食物摄入量的方法和装置 - Google Patents

一种测量及控制个体食物摄入量的方法和装置 Download PDF

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Abstract

在此提供了一种监测食物项饮食摄入量的方法。该方法包括如下步骤：选择一部分食物、称重该部分、向计算机中输入食物类型和重量，以及从数据库中获得食物的含热量。也提供了一种监测食物项饮食摄入量的装置。该装置包括用于称重预先选定的一部分食物的设备，用于输入食物类型和重量的计算机，和与该计算机操作连接用于获得食物含热量的数据库。

Description

一种测量及控制个体食物摄入量的方法和装置
技术领域
本发明一般地涉及测量个体的热量或其它营养成分摄入量的方法和装置。
背景技术
世界上遭受肥胖困扰的人口的百分比不断增长。重度肥胖者患心脏病、中风、糖尿病、肺病和意外事故的危险增加。由于病态肥胖症影响到患者的生命，故研究了治疗病态肥胖症的方法。
曾经尝试了大量针对病态肥胖症的非手术治疗，但是实际上没有取得长期的成功。饮食咨询、行为改变、用金属丝闭合患者下颌和药理学方法都曾经尝试过，但是均未能矫正这种状况。在该病的治疗中也曾使用通过非手术方法插入体内的机械装置，例如使用胃气囊填充胃。但是，这些装置不能长期使用，因为它们常常导致剧烈的刺激，必须定期取出，从而中断治疗。因此，医学团体发展了用于治疗病态肥胖症的外科方法。肥胖者需重复使用节食和减肥药丸，部分因为这些程序通常不成功，且使用者复发。
非手术方法的失败可能是由于难以知道和跟踪精确的食物消耗参数，这些参数直接影响到热量和其它营养成分的消耗，而且与诸如脂肪含量、盐水平等其它营养成分有关。精确的部分监测是体重控制和糖尿病糖血症控制程序中的一个关键变量。实时部分反馈是一种新方法，如果节食者比他们需要的吃的更多，则在达到进食限度时获得信息和信号。一获得热量摄入的测量值，即需要将其与因变量——体重和血糖读数联系起来，也结合其它自变量的数据——热量消耗数据或锻炼记录、给药、疾病、压力等。也就是说，一旦在平均日摄入图、按餐分类、星期、及必要时减少超出限度的膳食的食物成分的能力水平上可以得到详细、精确的饮食数据，管理系统即激活。用来驱动胰岛素泵输送的算法需要血糖，通过增加热量或碳水化合物摄入量作为独立参数可以改进。该装置提供精确到约10秒的定时热量摄入。(从盘子中拿起少量食物与摄入该食物的时间之间的不确定性。)在本发明之前没有装置可以满足这一要求。尽管食物的含热量通常用于合理的体重控制，但是消耗的食物的其它营养成分在医学条件范围内也是有价值的。包括碳水化合物、脂肪或脂类、饱和或不饱和脂肪酸、钠、蛋白质、食用纤维、糖、钙、铁和多种维生素。它们全都能够用类似于本发明监测热量的方法进行监测。在下文中，热量被描述为监测对象，应当理解，使用者也可以监测其它营养成分，多种营养成分或特性，或者多个食物参数相组合的参数。这些数据的通讯可以是与个人目标相关的数字，或者是定性的，以好/坏、健康/不健康、绿灯/红灯或类似的定性通讯。
对于与能量利用平衡的能量输入方面，体重控制程序采用数据输入格式(食物消耗日志)。这难以实施，依靠记忆，涉及许多人无法理解的量的估计，通常为有偏估计。甚至不精确地输入与糖尿病控制有关的所有因素也为更多信息的患者控制提供了一个平台。患者应当认识到对影响患者预后的所有因素的考虑。该数据可给专业人员提供生活方式管理挑战的画面。而此时，对后果的起因、食物和锻炼测量不适当。我们正在探索克服这种明显不足的方法。所需要的是帮助控制饮食摄入量的方法，这对于糖尿病、超重、体重过轻、老年病、孕妇和由于多种原因需要控制体重和其它健康问题的人们来说是非常重要的。
发明内容
在此提供了一种监测食物项饮食摄入量的装置和方法。该装置包括用于称重预先选定的一部分食物的设备，用于输入食物类型和接收食物称重重量的计算机，进一步包括与该计算机操作连接，用于获得实际消耗的每种食物类型的热量或营养含量的数据库，以及用来与计算机和数据库互动以使用该装置的显示器和键盘。
该装置称重食物部分，监测食物在消耗过程中的重量改变，或者作为另外一个选择，监测用餐结束时剩余食物(“剩饭”)的重量。
也提供了一种利用该装置监测食物项饮食摄入量的方法。该方法包括如下步骤：选择一部分食物，称重该部分，向计算机中输入食物类型和称重重量，以及从数据库中获得食物的含热量。
附图说明
图1是实时热量计数系统100的高级图示。
图2A和图2B是实时热量计数系统100的功能模块详图。
图3A和图3B示出重量传感器50和重量传感器子系统55。
图3C是实时热量计数系统100的俯视图，包括根据本发明制造的交互式显示器。
图3D是图3C所示实时热量计数系统100的横截面。
图4显示用于操作实时热量计数系统100的方法400的流程图。
图5显示用于计算食物项含热量的方法500的流程图。
图6是测量家庭自制食谱的含热量的一种方法。
具体实施方式
本发明是一种用于监测食物项饮食摄入量的装置和方法，包括实现它的操作系统和算法，和使用该装置的商业方法。
该装置监测并跟踪使用者的能量输入或其它营养成分。使用者利用多种搜索方法中的任一种输入消耗的每种食物的标识。食物标识也可以用条形码阅读器读取包装产品的标识码来自动确定。利用如下多种模式中的任一种将消耗食物的重量录入计算机中：直接输入，称重食物部分，或者称重实际消耗的食物。后一种模式用如下两种方法之一实现：1)放入盘子中的多个食物项可由节食者在食用食物项并连续称重的同时(通过触摸屏在它们的标识或下拉式菜单等)选择，允许实时显示消耗的热量；或者2)指定、取下每个食物项的剩余部分，从最初确定的食物项的部分中扣除该重量。该装置有一个显示器，在食物部分被添加到盘子上和/或食物被消耗时显示其热量。这些实时读数然后可以与每餐和/或整日与个人热量摄入目标之差同时显示。之后也可以显示超过/低于目标的差值。这种实时显示和信号为节食者提供了需要进食的可靠信息。该装置记录每种食物的标识、消耗的重量、消耗的热量和消耗时间，以用于多种饮食分析，以及下载该数据进行外部分析。
在此也提供并描述了一种监测精确热量摄入量的方法，包括称重食物部分，鉴别食物项，该装置将比能与食物重量自动相乘，记录摄入量。另外，在此也提供了在从盘子中一匙一匙取出食物时显示连续热量摄入量的一种方法。这些方法也可以包括显示实时或分部分食物摄入量与每日和每餐目标之差的步骤。
实时热量计数系统
图1是实时热量计数系统100的高级图示，包括重量传感器50、计算机60、显示器70和输入设备，如键盘80。
个人可以使用重量传感器50(在下面图3中进一步详细描述)称重食物项或食物容器，如盘子。待称重的食物项可以分别或者一起，例如整餐置于重量传感器50上。食物项可以在食用之前或者在食用时称重。此外，也可以称重食用后剩余的部分。重量传感器50可以用电池供电，或者可以插上电源。对于重量传感器50的进一步详述见下面的图3。
计算机60是计算装置，例如个人计算机(PC)或掌上电脑(PDA)或者集成在整体实时热量计数系统100上，能够运行软件程序及存储数据的集成计算机。
在操作中，使用者可以将诸如盘子的食物容器之上或者之中所含的食物项置于重量传感器50上测定食物项的含热量。食物容器的重量可以在将食物项置于其上之前称重，或者食物容器的重量可以存储在计算机60中。食物项和食物容器的重量用重量传感器50检测，重量检测数据发送给计算机60。计算机60减去食物容器的重量，得到单独食物项的重量。使用者用键盘80选择或者输入食物项的名称或类型。计算机60接收从键盘80输入的数据，计算食物项中的总热量，并将数据与时间和日期一起存储。计算机将该信息发送给显示器70，使使用者可以看到该信息。
图2A是实时热量计数系统100的功能模块详图。实时热量计数系统100进一步包括重量传感器50、显示器70、键盘80、计算机60，计算机60进一步包括模数(A/D)转换器205、缓冲器210、解码器215、通用串行总线(USB)220、输入-输出(I/O)设备225、电可编程只读存储器(EPROM)230、随机存取存储器(RAM)设备235、微处理器240、I/O 245、解码器250、解码器255、数据总线265和地址总线270。
实时热量计数系统100的功能模块如图2A所示连接。
微处理器240通常控制实时热量计数系统100(系统100)的运转。软件指令程序(未示出)存储在EPROM 230中。系统100中获得的数据存储在RAM 235中。微处理器240通常将地址总线270上的地址数据发送到与地址总线270连接的所有设备。只有解码具体地址的那些设备才被初始化。所有数据通常都通过数据总线265发往或者来自微处理器240。只有那些通过设备寻址激活的设备才能将数据发往微处理器240，并接收来自微处理器240的数据。
显示器70是诸如CRT或LCD的装置，它为使用者提供视觉反馈。显示器70接收来自计算机60的输入。显示器70通过I/O 245与数据总线265通过接口连接。I/O 245是任何一种标准类型的显示器驱动设备，它可包括自身的存储器和自身的解码器等。显示器70由地址总线270通过第三解码器250寻址。I/O 245然后可被激活，并允许数据通过数据总线265。
键盘80是诸如键盘、触摸屏、按钮等的设备，允许使用者向实时热量计数系统100中输入数据。键盘80为计算机60提供数据。当通过与连接到微处理器240的地址总线270连接的第四解码器255建立访问键盘80的地址时，键盘80将数据发往数据总线265，然后发往微处理器240。
EPROM 230有其自身的内部解码器，微处理器240通过地址总线270访问EPROM 230，然后通过数据总线265发送或者接收来自微处理器240的数据。
RAM 235有其自身的内部解码器，微处理器240通过地址总线270访问RAM 235，然后通过数据总线265发送或者接收来自微处理器240的数据。
USB/接口220是与微处理器240的外部连接，用以向其它计算机或计算机接口(未示出)发送或者接收数据。当发送地址总线270上的正确地址，微处理器240通过第二解码器225访问USB/接口220时，USB/接口220通过数据总线265向微处理器240发送或者接收数据。
计算机60能够接收来自重量传感器50的重量数据。
重量传感器50在模拟线路51上连续发送模拟信号，该信号代表利用重量传感器50检测的系统的实时重量。模拟数字转换器(A/D)205将模拟线路51上的模拟信号转换为数字数据。对数字数据连续取样，并且通过标准方法加载到缓冲器210上，从而使缓冲器210对A/D205的输出取样。当微处理器240发送地址总线270上的正确地址时，第一解码器215解码该正确地址，然后初始化缓冲器210，产生代表实时重量的数字数据，发往数据总线265和微处理器240。
操作中，实时热量计数系统100首先用数据编程，该数据包括但不限于：不同食物项的热量和其它营养成分含量，使用者的健康状况(例如年龄、身高和体重)，锻炼数据和其它能量消耗周期，以及糖尿病血糖读数。这些数据可以通过连接到微处理器240的USB 220下载到实时热量计数系统100中。数据存储在RAM 235中。为了测定食物项的含热量，使用者将食物项放置在重量传感器50上。使用者可以利用键盘80输入或者从诸如称重食物、“进食时计数”和“享受用餐”的多种选项和模式中选择，来选择不同的操作模式。可选的选项和输入的信息可以显示在显示器70上。
当选择选项或模式，从而实时热量计数系统100需要食物项的重量时，微处理器240在地址总线270上发送请求与重量传感器50通讯的地址信息，解码器215接收该地址信息。该信息和指令然后能够在微处理器240和重量传感器50之间传递。食物项用重量传感器50称重，A/D205将重量数据由模拟信号转换为数字信号。该数据由缓冲器210缓冲，被微处理器240接收。
图2B显示实时热量计数系统100的功能模块的一种可替代的结构，其中多个输入包括于重量传感器55中，需要分别解码、地址和数据线路。在这种排列中，除了增加的从数据总线265和地址总线270到重量传感器55的连接之外，所有均与图2A相同。这种设计及其操作在图3B中详细说明。
图3A显示重量传感器50的设计，这是一个压敏导电墨水力传感器系统。重量传感器50在0-10kg的一般范围内操作，以适应盘子和食物的重量。优选地，它具有高于0.1克的分辨能力和精度。
在一个实施例中，用Tekscan“FlexiForce”传感器系统来举例说明重量传感器50，该系统包括超薄柔性印刷电路，形成力传感器。该力传感器由至少两层基质(例如聚酯/聚酰亚胺)薄膜组成。在每层上涂有导电材料(银)，然后施加一层压敏墨水。然后用粘合剂将两层基质层压在一起，形成力传感器。有效传感区由压敏墨水上面的银环限定。银从传感区延伸到位于传感器另一端的连接器，形成导线。这些传感器测量与力成反比的电阻。线性的力测量值被转换为重量测量值，用于实时热量计数系统100。这种设计提供了本发明需要的形状因数和柔性。
图3A来自美国专利6,272,936，在此引入作为参考，显示重量传感器50的一个实例，它可以用在实时热量计数系统100中。图3A的所有组件都与美国专利6,272,936相同，并且如参考文献所述工作。增加线路128，为模拟电压输出或图2A的模拟线路51。图3A的传感器R1102上的重量在图3A的128上产生相应的模拟电压，从而在图2A的模拟线路51上产生模拟电压。
对于使用的电容压力传感器，响应施加的压力改变调谐电路的频率是可能的。这类传感器的例子有M100微型平面横梁称重传感器(Miniature Planar Beam Load Cell)，可以获得的额定值为1、2、5磅的不锈钢低值传感器，和仅高1/8英寸的Mini Pressure Washer(g)压力传感器，这些不锈钢压力传感器有从10克到2000克的不同的压力额定值。M1025型，Muse Measurements 276E.Arrow Highway，San Dimas，CA91773。但是，在使用这种类型的传感器时，在最小化装置成本和垫板厚度和柔性方面可能具有挑战，因此压电型技术方案是优选的。
如图3B的重量传感器子系统55所示，通过建立一组压敏传感器1201-120n，提供了重量传感器50的进一步展开。这些压敏传感器1201-120n在导电墨水量方面具有良好设计，表面是导电墨水，从而优化了重量向电阻的转变。例如，压敏传感器1201可以是针对给定电阻范围的5-10磅重量响应，而压敏传感器1202可以设计为针对给定电阻范围的2-5磅重量改变，压敏传感器1203可以是针对给定电阻改变的1-2磅重量改变，压敏传感器1204可以设计为针对给定电阻改变的0-1磅重量改变。电阻器120n通过开关矩阵310形成网络，根据不同负荷能力的需要提供不同的串联和/或并联电阻排列。由于实时热量计数系统100的重量传感器子系统55的负荷将随增加的食物的类型和量显著变化，重量传感器子系统55需要动态适应该负荷范围，而不丧失功能。
图3B的开关矩阵310用来将压敏传感器1201-120n中的任一个分别通过第一输出325和第二输出330的输出连接在点20和26处接入电路。开关矩阵310由解码器320通过从图2B的地址总线270中寻址来控制，并且控制在来自图2B的数据总线265上的数据时，压敏传感器1201-120n如何接入电路。
图3B中的“Vref In”1-n通过第三输出335的连接接入电路的VREF106。当压敏传感器1201-120n切换时需要切换参考电压，以优化运算放大器104。因此动态范围可以被控制为Vref In 1-n电压，而压敏传感器1201-120n在电路中改变。
操作中，将食物放置在实时热量计数系统100上，启动重量传感器子系统55。在检测到任何重量之前，最低范围、最小重量、最高灵敏度的压敏传感器1201-120n是缺省设置。当重量经最低范围传感器施加到压力传感器负荷时，该传感器跨接在电路20和26上，生成图3B的模拟输出128，发送至图2B的模拟线路51，至A/D转换器205，至缓冲器210，通过数据总线265发至微处理器240。
微处理器240使用EPROM 230中的算法确定该范围的检测器处于压力传感器的最大范围中，以及是否切换到下一个灵敏度较低的传感器。如果因传感器位于其范围的上限或下限而需要在传感器与参考电压之间切换，则该传感器的值存储在RAM 235中。然后微处理器240通过寻址解码器320切换到较高或较低的压力传感器，然后通过地址总线270启动开关矩阵310，然后将数据通过数据总线265传送到解码器320。这个动作促使开关矩阵310切换到新的压力传感器或压力传感器1201-120n，以调节电阻和电压参考VREF In 1-n、输出325和第二输出330，从而精确测量重量传感器子系统55检测的负荷。
利用存储的关于最后一次测量的了解和数据，结合新传感器在其范围内的数据，可以高灵敏度地获得新的总重量。这样，重量传感器子系统55的设计能够适应和测量小负荷、较大负荷和负荷的小变化或大变化。
图3C显示根据本发明制造的实时热量计数系统100的俯视图。实时热量计数系统100包括称重区610、触摸屏型显示区70，显示区70进一步包括模式选择按钮区630、食物选择数据区640、摘要数据区650和程序选择按钮区660。
称重区610是放置盘子的区域。
模式选择按钮区630可允许使用者选择“总模式”，“享受用餐”、“计算含热量”、“进食时“计数””和“进入所选模式”。在这些区域中，使用者可以触摸显示区向系统内输入数据。
程序选择按钮区660提供实时热量计数系统100的操作，包括“称容器皮重”、“称重食物”、“取下食物”和“用餐结束”。在这些区域中，使用者可以触摸显示区向系统内输入数据。
食物选择数据区640提供选择食物类型的工具。任选地，食物选择屏可以包括食物的比营养含量，例如，如果热量受到监测，“花椰菜7.2卡/克”，“土豆泥15.0卡/克”，“鸡肉12.0卡/克”和“更多”。在这些区域中，使用者可以触摸显示区向系统内输入数据。“更多”按钮允许使用者选择其它选项。
摘要数据区650显示获得的数据“目标：600卡”，“本餐：312卡”，“差值288，每日TBD”。在该区域中获得的数据“目标：600卡”由使用者输入的每日目标热量计算，而“本餐：312”和“差值288，每日：TBD”由输入的目标600卡路里减去根据该餐重量测得的热量(312卡路里)计算，得到288卡路里。
显示区70中的其它数据是状态信息数据，如“当前食物名称”，“膳食跟踪”，“日期(7/7/05)及时间(12:17pm)和“信息摘要”。
操作中，例如，模式选择按钮区630和程序选择区660允许为多个膳食选择而选择食物名称。
在一个可替代实施方案中，实时热量计数系统100可以通过与图2A和图2B的USB 220有关的USB区699与分开的PDA设备(未示出)连接。实时热量计数系统100可以连接到其它计算机或存储设备，以外部控制图1的实时热量计数系统100，或者只是载入食物类型、重量或热量数据库。
横截面A-A’在图3D中进一步描述，是图3C的实时热量计数器100的横截面。
图3D显示实时热量计数系统100的横截面，该系统包括称重区610，其描述了与图3C的610相同的称重区，垫板670、重量分配插件680、盘子685和重量传感器50。垫板670通常是防水且便于清洁的柔性材料，如泡沫橡胶。重量分配插件680由半刚性的硬塑料制成。重量传感器50是图1和图2A的重量传感器50以及图2B的重量传感器55的物理图示。
垫板670是一种柔性材料，如泡沫橡胶，用于提供支持，但仍然是紧凑的，并且能够卷成圆柱形，用于在较小的空间内贮藏。重量分配插件680为称重区610提供一定程度的刚性和支持，这是帮助更均匀地分配力从而分配通过盘子685测量的重量所需的。重量传感器50位于重量分配插件680中心下方，在实时热量监测系统100下的最中心点处测量。
在食物消耗时实时热量计数系统100可以独立于外部计算机操作。在此情况下，实时热量计数系统100存储食物标识(通过键盘或键盘模拟输入的名称)和消耗的食物的终重量。内存足够几天的数据。当便于在互联网连接条件下用基于计算机的软件程序管理时下载该信息。也容易想到具有完全食物表能力和计算机电源的实时热量计数系统100。
实时热量计数系统100具体表现为多种形式。这反映了分开以下功能的可能性：a)称重功能，b)食物标识输入，c)存储的鉴别食物比能的查询，d)膳食数据的存储，e)数据从互联网站点下载和上载。
实施方案可以是多种系统设计。
i.整体型：一种自主式装置形式，具有称重能力和处理功能。它独立操作。
ii.分开的称重模块：可以便携使用称重模块存储食物标识和称重数据。它一天一次或者几天一次与处理模块连接，下载随日期和时间而变的食物部分重量和食物标识。当称重模块连接到处理模块时，处理模块能够服务于多个使用者和多个称重模块的任意组合。
iii.多个称重模块与一个处理模块：一个处理模块能够同时服务于多个称重模块。例如，一个家庭可以一起用餐，而每个家庭成员具有自己的称重模块。处理模块能够告诉每个称重模块实时消耗水平和目标差距。
甚至当多种食物在一个盘子上时，也可以使用传统的盘子，或者一种新型多格盘子可以输出三个或四个区别的食物区的重量。
在另外一个例子中，垫板本身可以是耐洗的、分区的盘子，具有用于不同食物的不同的区。每个区在压力传感器上有其自已的称重机械区。在此情况下，改变重量传感器50的设计，以管理耐洗的、分区的盘子的不同区，具体报告每个区的食物重量、含热量和热量消耗。
模块可以通过图2A和图2B的USB/接口连接220连接，或者可以无线连接(未示出)。图2A和图2B的微处理器240可以分析个体的饮食信息，也可以分析家庭的饮食模式。后者用诸如“哪些食物与家庭超过热量消耗目标有关？”的问题举例说明。
实时热量计数系统的操作方法
图4显示用于操作实时热量计数系统100的方法400的流程图。包括这些功能作为实时热量计数系统100的可能的PDA功能，在以下图6A中显示。
步骤401：预编程系统
在该步骤中，系统中预先加载EPROM 230中的操作软件。数据表也编程到EPROM 230中，将食物类型与重量与热量相关联。编程到EPROM 230中的可能的数据结构见下面的表1。
食物项   每盎司的比卡路里   典型的一份食物大小   典型的一份食物大小的卡路里   具体营养组成的其它栏
烤鸡胸、肉及皮 55 3盎司 165
TacoSupreme(Taco Bell) 65 4盎司 260
花椰菜   3.75   4盎司   15
面包，大蒜   120   1盎司薄片   120
早餐点心   150   2盎司薄片   300
表1.食物和营养含量表的典型数据结构
在该步骤中，也提示使用者将数据存储在EPROM 230中，如每日、每餐的目标热量，以及任选地健康数据，如初始体重、目标体重、代谢信息等。软件包括允许升级数据库、增加使用者指定的食物选择和编辑数据库的界面。
步骤405：选择操作模式
该步骤中，计算机60运行EPROM 230中的软件，在显示器70上显示信息，提示使用者选择操作模式。为了计算食物摄取的能量，使用者从“享受用餐”或“进食时计数”计算选项中选择称重模式。
当使用者将容器放置在垫板区上并且激活“称重容器”功能时，提示使用者“称取容器或盘子的皮重”；
当使用者首先选择“享受用餐”模式时，方法400后继续进行步骤410。
步骤410：享受用餐模式
在该决定步骤中，使用者使用键盘80选择是否进入该操作模式。如果使用者选择该操作模式，则方法400后继续步骤415。如果使用者不选择该操作模式，则方法400后继续步骤420。
步骤415：执行享受用餐功能
在该步骤中，运行存储在EPROM 230中的软件，允许使用者利用实时热量计数系统100确定一种食物项或一组食物项的含热量。
编程到EPROM 230中的“享受用餐模式”包括下列步骤：
(1)称重食物——激活重量传感器50。在该步骤中，称取总重量，减去容器皮重，使系统计算增加的食物的准确实时测量值。
(2)鉴别食物——提示使用者从在EPROM 230中存储的数据中预存的食物类型列表中输入食物项名称。使用者从该列表中挑选，从预先确定的列表中选择。使用者从该列表中选择，或者输入新的食物谱。此外，条形码阅读器也可以连接EPROM 230，以便能够扫描食物包装，从而自动输入有标识的食物；
(3)添加食物，使用者向盘子上添加食物。
(4)计算热量——添加食物时，获得重量，并且转换为热量，转换方法包括：简单地在表2A的EPROM 230中的数据表中查询选择的食物类型，使用检测的重量和热量数据确定比值，利用该比值乘以重量，计算实时总热量。食物类型一加到盘子上，总热量即被存储。
实施例：使用者从列表中选择“烤鸡胸、肉及皮”。经重量传感器子系统55测得的重量为5.5盎司。通过在EPROM 230中的数据表中查找含热量，并将该因数乘以食物项的重量，计算热量，如下所示：
5.5盎司鸡肉*(165卡路里/3盎司一份食物)＝302.5卡路里
显示器70然后显示选择并载入的食物之一，“鸡肉—302.5卡”。使用者现在可以选择不同的食物类型，然后开始向盘子中添加食物，图1的实时热量计数系统100在图2A或图2B的EPROM 230中存储的数据表中查找新的食物类型，使用新增加的重量和比值计算增加的热量。
(5)获知部分大小，显示器70显示盘子上所有单个食物项的热量和总热量。该餐和全日的目标热量也可以显示；
(6)调节部分大小——在用餐过程中，使用者可以从盘子上取下食物，并利用图1的实时热量计数器100调节部分大小，重新计算总热量。
(7)存储膳食数据——用餐结束时，输入“用餐结束”，存储信息并切换到准备模式。
注意作为一种可替代方法，可以输入当天食用的食物名称和量，以备以后查询含热量。然后使用这种类型的设备只存储名称和消耗的重量，用于以后当连接到含有食物项查询表的另外一个计算单元时，进行完整计算。当便携式设备的存储能力提高时，这变得不必要。方法400结束。
步骤420：进食时计数模式
在该选择步骤中，使用者使用键盘80选择是否进入该操作模式。如果使用者选择该操作模式，则方法400后继续步骤425。如果使用者不选择该操作模式，则方法400后继续步骤430。
步骤425：执行进食时计数功能
在该步骤中，运行存储在EPROM 230中的软件，以允许使用者使用实时热量计数系统100测定他们用餐的热量。在“进食时计数”模式计算中，重量是基于将当前收集到的重量差分配给当前选择的食物项。为了在“进食时计数”模式中输入食物标识，该软件请求食物标识。使用者开始于在图3C的食物数据选择区640中选择食物类型。使用者可以选择食物并称重，随后该软件使用与以上步骤415相同的方法计算并显示含热量。
使用者选择食物类型，食用象希望的一样多，选择一种新食物类型，食用该食物，等等。最后一次食物类型选择以后的重量改变假定为增加的食物的消耗重量，与计算的食物摄入量的和相加；热量摄入量是对所有食物计算的每种食物消耗重量的和乘以比能。方法400结束。
步骤430：计算家庭自制食谱含热量模式
在该选择步骤中，使用者使用键盘80选择是否进入该操作模式。如果使用者选择该操作模式，则方法400后继续步骤435。如果使用者不选择该操作模式，则方法400后继续步骤440。
步骤435：执行计算家庭自制食谱含热量功能
在该步骤中，运行存储在EPROM 230中的软件，以允许使用者使用实时热量计数系统100测定家庭烹饪食物项的热量。该方法在图6中详细描述。方法400结束，继续方法800。
步骤440：输入数据模式？
在该选择步骤中，使用者使用键盘80选择是否进入该操作模式。如果使用者选择该操作模式，则方法400后继续步骤445。如果使用者不选择该操作模式，则方法400后继续步骤405。
步骤445：执行输入数据功能
在该步骤中，运行存储在EPROM 230中的软件，以允许使用者向实时热量计数系统100中输入食物项的名称、热量信息和其它数据，存储在RAM 235中。方法400结束。
图5显示用于计算食物项含热量的方法500的流程图，包括如下步骤：
步骤505：读取重量数据
在该步骤中，微处理器240从诸如RAM 235的存储设备中读取重量数据。重量数据可以是重量传感器50刚刚称重的食物项的数据，或者可以是以前称重的或输入存储在RAM 235中的食物项的数据。方法500后继续步骤510。
步骤510：读取食物项数据
在该步骤中，微处理器240从诸如RAM 235的存储设备中读取食物项数据。使用者根据显示器70显示的信息用键盘80输入或者选择食物项。食物项选择存储在RAM 235中。方法500后继续步骤510。
步骤515：查询食物项
在该步骤中，微处理器240读取存储在RAM 235中的数据库，搜索在步骤510中选择的食物项。购买后可以提供给实时热量计数系统100的数据库中包括食物标识符和比能，进一步可以通过互联网(或者由使用者在下面的步骤525中直接)升级RAM 235的内容。使用者和食物生产商可以向互联网站点上的数据库中上载新食物谱，它们可以下载进行同步升级，例如，“自2005年3月14日最后一次升级后提供的新食物项”。
可以输入或者查询常规食物单元的热量(例如黑麦面包...一片...60卡路里)。如果输入，使用者可以将该值存储在RAM 235中便于以后选择。数据库信息最少包括含热量列表(例如黑麦面包...5.4千卡/克)，可以进一步增加饮食信息，如每单位重量的脂肪含量、钠含量等。当含热量已知时，能量摄入量的计算需要测量消耗的食物的重量。
RAM 235中的数据库排列为便于使用者分级分类或接字母顺序选择，或者快速匹配输入的信息。方法500后继续步骤520。
步骤520：食物项是否列出？
在该选择步骤中，微处理器确定在步骤510中选择的食物项是否在存储于RAM 235中的数据库中列出。如果食物项未在数据库中发现，则方法500后继续步骤525。如果食物项在数据库中发现，则方法500后继续步骤530。
步骤525：输入食物项
在该步骤中，显示器70提示使用者输入食物项的名称。利用键盘80输入信息。当输入一种新食物时，含热量计算页允许填写空白处，以利用可以获得的任何标记信息测定食物的含热量。使用者可以通过多种资源将新食物项添加到数据库中，这些资源包括但不限于食物营养标签信息、支持配方功能或量热服务的邮件。如果标签上有每克的热量，则可以输入，计算器立即显示结果。如果填写每部分的热量，则每个容器的部分数和容器重量的区域突出显示。方法500后继续步骤535。
步骤530：每单位重量的比能是否列出？
在该选择步骤中，微处理器确定食物项每单位重量的比能是否在存储于RAM 235中的数据库中列出。如果比能数据未在数据库中发现，则方法500后继续步骤535。如果比能数据在数据库中发现，则方法500后继续步骤540。
步骤535：输入每单位重量比能的数据
在该选择步骤中，显示器70提示使用者输入食物项每单位重量的比能。此结果的显示提示新食物信息是否应当添加到食物数据库中，在任何情况下，比能(含热量)都在显示器上显示。显示器包括支持输入一部分食物的热量、称重该部分和向数据库中输入获得的含热量的区域。利用键盘80输入信息。方法500后继续步骤540。
步骤540：计算食物项的比能
在该步骤中，微处理器240将食物项每单位重量的比能与食物项的总重量相乘，得出食物项的总含热量。结果存储在RAM 235中。方法500结束。
图6显示用于计算自制食谱的含热量(比能)的一种方法，该方法包括如下步骤：步骤810：进入食谱模式，步骤820：称取容器的皮重，步骤830：称重食物，步骤840：是否有更多的食物项？步骤850：食谱是否需要进一步烹饪？步骤860：计算烹饪调整，步骤870：向食物表中输入食谱含量。
当准备食物时，食品可以由计算机已知含热量的成分制成。然后可以估计或者测量成分的比例，同时向用装置称重的准备碗中添加这些成分。该装置然后可以适当地计算获得的混合物和最终(烹饪或以其它方法加工的)食品的含热量。准备好的食物的终值可以存储在数据库内，以备以后查询。
借助图1的实时热量计数器100输入烹调、混合或建成的自制食物项的比能(SE)。使用者烹调食物，以确定最终热量计数将使用图6中列出的下列方法。
对于放置在一起而没有充分烹调未失去水分的食物项，该算法通过称重每个成分，减去其容器(称量的调羹或杯子或盘子或包装)的重量，从食物列出中输入成分的能含量，确定终食品的加权平均能含量。必须包括添加的所有水作为称重的成分。
SE＝Sum(WiEi)/Sum(Wi)
如果烹调食物项，则对烹调加工丢失的水分修正比能。成分燃烧引起的任何能量丢失都很少并且忽略。
SEc＝Sum(WiEi)/Wc
其中SEc是烹调后的能含量，也可以同样地表示为未烹调的SEx(Sum(Wi)/Wc)，其中Wc是烹调后的重量。
该程序存储该餐的食物标识、消耗的每种食物的热量和该餐的热量。该数据可以发送给体重控制程序，该程序比较随时间的能量摄入和能量利用，确定具体食物替换的机会，显示推荐的替换每月可节省多少热量。
上述装置和方法与现有技术相比有许多优点，包括：(i)当前没有食物量表可以实时监测多种食物的消耗的热量；(ii)当前没有食物量表可以提供监测同一盘子上所有不同食物的方法；(iii)当前没有食物量表可以对未食用的部分修正；(iv)没有热量计数系统可以由传感器称取食物重量，并计算消耗的食物重量，并将其与食物的含热量相乘；(v)当前没有食物数据库可以显示每单位重量的热量，以支持食物的称重。还没有发明可以满足测定食物含热量的需要。
实时热量计数的商业方法
另外，在此也提供了一种商业方法。消费者、生产商或者餐馆老板可以将新食物项称重到一个盒中，将其送往服务公司，服务公司将反馈该食物项的含热量。为了测量任一种新食物项的含热量，通过炸弹式绝热量热法测得的总能量一般是工业标准。通过在升高的氧压下在钢制炸弹式量热器中燃烧食物样品，测定食物和食物成分的总势能。提交最初称重的样品，干燥除水，切碎以便快速燃烧，燃烧(一般在氧气环境下)，通过校准周围温度升高并对燃烧热输入修正，测定释放到所有燃烧产物和周围物质中的热量。千卡路里(1000卡路里)是常用来表示规定量食物的能量值的单位。
支持该方法的一种简单商业方法包括下列步骤：
(1)使用者(消费者、餐馆老板等)鉴别一种新食物，每次重量测量都需要热量值；
(2)为了制定膳食计划，找到炸弹式量热法服务提供者；
(3)将食物样品送往服务提供者进行分析；
(4)接收服务提供者反馈的信息；以及
(5)为收到的分析信息向服务提供者付费。
除了较低的比千卡/部分外，餐馆可以列出快速变化的食品(offering)的含热量(千卡/克)，如果你的部分大于所消耗的，或者如果你食用的少于所谓的完全部分，则这是不精确的。该装置和一次性取样器出售给餐馆，使其可以在法律要求时提供膳食的含热量，同时保持精细进餐特有的菜单灵活性。随着该装置逐渐普及，餐馆和食物供应商可以随食物提供ID标签，使得可以通过条形码扫描、RFID标签技术或者允许快速查表、相关信息编码或含热量快速下载的其它类似产品标识编码系统输入食物标识。
当前的体重控制程序可以利用上述装置和方法监测热量消耗。该程序可以采用患者输入食物消耗。如果部分大小没有偏性，众所周知患者的输入是不准确的。这种新方法用测量消耗食物的重量代替上述输入模式，用于更精确地监测消耗的热量。当前没有系统可以提供热量摄入的精确计时。在进食时计数模式中，该装置提供了热量摄入的精确计时。这可以用作适当胰岛素泵算法的输入。上述装置和方法通过实时显示盘中的或消耗的热量，使使用者能够控制食物部分，从而使节食者可以食用较小的部分或者停止进食，以限制热量摄入为接近或者低于希望的目标。尽管缺少连续葡萄糖传感器，该装置可以根据热量摄入量利用信号驱动胰岛素从泵中，从上述装置中输送。
增加的实施方案
在本领域技术人员可以设计的可替代实施方案中，实时热量计数系统100采集的数据可以与其它体重控制数据结合，以用于进一步分析和使用者利益。其它体重控制数据的例子包括锻炼持续时间、总热量消耗、脂肪燃烧代谢标记、目标(subject)体重和预期/计算的它们之间的关系。
对于糖尿病患者，实时热量计数系统100的改进将与食物摄取有关的数据，如热量或碳水化合物摄取数据的采集，与通过化学分析血样或者与血糖(BG)有关的间接读数记录BG读数的仪器结合起来。锻炼史和计划也可以是为了发展个人胰岛素调节程序而引入的数据。食物消耗史以及当前血糖的不同显示信息将建议糖尿病患者调节胰岛素剂量或者泵送，以实现较好的糖血症控制。存在根据食物摄取数据调节胰岛素的算法。该计划的一个例子是额外每消耗15克碳水化合物即调节1U胰岛素( http：//www.uchsc.edu/misc/diabetes/udchap21.html，表3)。记录胰岛素给药和锻炼可进一步增强根据系统存储数据能够分析的关系。这些数据能够用来确定个体血糖对胰岛素和食物摄取的敏感性，以发展旨在更好地将血糖控制在正常范围内的个人化算法。当前现货供应的产品具有这些功能，如分析血糖，这些功能能够整合到实时热量计数系统100的系统设计中。例如，使用计算机60中简单的时间及日期印章特征，葡萄糖不平衡或者体重增加期可以被确定，并且与这段时期内涉及的膳食和食物种类相关联。该信息能够提供给使用者或医务工作者作为帮助。实时热量计数系统100提供的关于膳食组成和热量摄取模式的数据可以上载到图1的实时热量计数器100的中央处理区(未示出)进行高级分析，或者以摘要的形式与有关医生或卫生保健工作者通讯。该数据可以下载，与其它传感器信息结合，或者与症状日志一起使用，以支持疾病控制或好转程序功能。根据记录的研究对象的摄取、锻炼、药物剂量和结果的具体记录，可以利用这些数据提出一些个人建议，以改善希望的结果。
图1的实时热量计数系统100和有关的使用方法为消费者提供了许多利益。使用者可以考虑实际部分检查所吃食物的含热量。消费者通常会做出明智的食物选择，但是需要对消耗的部分的反馈。一个例子是，如果使用者想在食物中增加一块黄油，在实时热量计数系统100上，使用者选择“黄油”作为新食物，将黄油加到盘子上，通过显示器70读取添加的黄油的热量。实际部分大小的后果立即显示以便观察。这是使用者可以发现标准部分远比他们通常消耗的更少的唯一方法。实时热量计数系统100的一个主要优点是它用硬数据代替了错觉和虚构。
尽管本发明已经通过几个实施方案的描述进行了说明，但是申请人的目的并非将所附权利要求书的精神和范围限制于这些细节。本领域技术人员可以想到大量变化、改变和替代，而不脱离本发明的范围。而且，与本发明有关的每个组件的结构也可以被描述为用于提供该组件行使的功能的装置。因此，本发明意图仅由所附权利要求书的精神和范围限制。

Claims (7)

1.一种监测食物项的饮食热量摄入量的方法，该方法包括：
a.选择一部分食物；
b.称重该部分，将该值输入计算机；
c.将所述食物类型输入计算机；以及
d.从数据库中获得该食物的含热量；
e.利用计算机从该输入计算热量摄入量。
2.权利要求1的方法，该方法进一步包括在所述计算机上显示和存储所述热量摄入量的步骤。
3.一种监测食物项的饮食热量摄入量的装置，该装置包括：
a.用于称重预先选定的一部分食物的设备；
b.用于输入所述食物的类型和重量的计算机；和
c.与所述计算机操作连接，用于获得所述食物的含热量的数据库。
4.权利要求3的装置，该装置进一步包括在所述计算机上显示和存储所述含热量的设备。
5.权利要求1的方法，该方法进一步包括通过测量未消耗的量修正部分大小的步骤。
6.权利要求3的装置，该装置进一步包括实时显示消耗的食物量的显示器。
7.权利要求3的装置，该装置进一步包括条形码阅读器，用于输入所述食物的类型和重量。
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