JP2011115508A

JP2011115508A - 食行動検知システム

Info

Publication number: JP2011115508A
Application number: JP2009277964A
Authority: JP
Inventors: Tsunehisa Kawada; 倫久川田; Yutaka Ikeda; 豊池田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】食行動を自動検知できる食行動検知システムを提供する。
【解決手段】ユーザの両腕の下腕部に取り付けられる少なくとも相直交する３軸の加速度を検出する加速度センサと、ユーザの喫煙習慣の有無と、喫煙習慣の有無に関連づけられた食行動判定基準と、を記憶する記憶手段と、ユーザの喫煙習慣の有無を判定し、使用する前記食行動判定基準を決定するとともに、前記加速度センサで検知されたセンサ信号を、前記食行動判定基準に照らし、ユーザの食行動の有無を判定する食行動判定手段と、を備える
【選択図】図１

Description

本発明は、ユーザの食行動を自動的に検知する食行動検知システムに関する。

近年、糖尿病や高血圧等の生活習慣病に起因する心血管疾患に罹患する人々が増加している。生活習慣病は、遺伝的要因によることもあるが、多くは不適正な食事や運動不足等の不健全な日常生活によって発病している。不健全な日常生活よる生活習慣病は、食生活の改善や適度な運動の実施等、日常生活の改善によって予防可能であり、このためには、ユーザの日常生活（食生活、運動）を的確に把握・管理することが必要である。

運動管理については、従来、歩数計が広く使用されている。歩数計は、簡便に運動を管理することができるので、利便性が高い。

他方、食生活の管理については、摂取品目、摂取量、摂取時間帯等の食物摂取内容（食事内容）を管理する必要があるが、これは容易ではない。例えば入院患者であれば、病院側（食事提供者）が正確に食事内容を管理・把握することができる。しかし、非入院患者の場合、自らで食事時間、食事内容を管理する必要があるが、食事は極めて日常的な事項であるため、つい記録するのを忘れたり、何食分もまとめて不確かな内容を記録したりしがちである。このようなことから、食事管理を必要とする者が自らで食事内容の全てを管理することは難しく、記録が不正確なものとなる。

特許文献１は、食事に関連する生体情報を検知し、検知から所定時間経過後にユーザに食事記録を問い合わせる生活管理システムを開示している。

特開２００３−１７３３７５号公報

この技術では、生体情報として脈拍、皮膚導電率、皮膚温度、ＧＳＲ（皮膚電気反射）、咀嚼回数、咀嚼間隔、光電脈波等を用いている。このため、ユーザにこれらの生体情報を検知するための検出装置を装着してもらう必要がある。

正確な食事記録を得るためには、ユーザの食行動に関連するシグナルを常時監視し、食行動を自動的に検知することが有用である。しかし、特許文献１の技術は、種々な装置を装着する必要があるため、ユーザに過大な負担を強いるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みなされたものであり、装着に際しての負担が小さい器具を用いてユーザの行動を監視し、食行動を自動的に検知するシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、ユーザの両腕の下腕部に取り付けられる少なくとも相直交する３軸の加速度を検出する加速度センサと、ユーザの喫煙習慣の有無と、喫煙習慣の有無に関連づけられた食行動判定基準と、を記憶する記憶手段と、ユーザの喫煙習慣の有無を判定し、使用する前記食行動判定基準を決定するとともに、前記加速度センサで検知されたセンサ信号を、前記食行動判定基準に照らし、ユーザの食行動の有無を判定する食行動判定手段と、を備え、非喫煙者用の食行動判定基準は、下記（１）、（２）をともに満たすものを食行動と判定するものであり、喫煙者用の食行動判定基準は、下記（１）〜（３）をすべて満たすものを食行動と判定するものであることを特徴とする食行動検知システムである。
（１）前記３軸のうち、いずれか１つの軸において絶対値が５００ｍＧ以上２０００ｍＧ以下の加速度変化が確認され、且つすべての軸において加加速度の絶対値が７０００ｍＧ／ｓ以下である、
（２）上記（１）の後、１秒以上２０秒以下の間、絶対値が５００ｍＧ以上の加速度変化が検出されない、
（３）上記（２）の後、上記１とは反対側方向に絶対値が５００ｍＧ以上２０００ｍＧ以下の加速度変化が確認され、且つすべての軸において加加速度の絶対値が７０００ｍＧ／ｓ以下である。

加速度センサは、ユーザの下腕部に取り付けられるものであり、通常この位置に装着される腕時計やブレスレット等に組み込み可能である。したがって、装着に際しての負担は小さい。

加速度センサとしては、公知のものを用いることができ、少なくとも相直交する３軸の加速度を検出するものを用いる。また、当該３軸の角速度をも検出できるものがより好ましい。より多くの情報が得られるからである。

加速度センサは、両腕に取り付ける。これは、利き手ではない方の手を使用して食物を口に運ぶ場合（たとえば、ステーキをナイフとフォークを使用して摂取する場合、利き腕でナイフを持ち、他方の手でフォークを持ち、フォークで切った肉を口に運ぶが、付け合わせのサラダはフォークを右手に持ち替えて口に運ぶ）があり、これの検知漏れを防止する必要があるとともに、両腕の動きの違いを利用して食行動を判別するためでもある。

歩行時の腕の動きやパソコン作業時などの下腕部の動きと、食行動における下腕部の動きとは明瞭に異なる。食行動時には、必ず腕（おおむね利き腕）が屈折され、肘を基点にして手を口にまで持って行く動きが伴う。また、利き腕でない方の腕は、食器類に手を添えた状態や食器類を持ち上げた状態、その他テーブル上に置いた状態でほぼ静止する。これらの動きの３次元加速度情報を加速度センサで検出し、分析することにより、食行動であることが認定できる。
加速度センサと食行動との関係について更に説明する。加速度センサは、動きによる加速度とともに、重力加速度を検出できる。人間の食行動においては、素手又は箸やフォーク等の食器具を用いて食物を口に運ぶ動作が行われる。例えば右手で箸を持って食事を行う場合、右手の下腕部は次のように動く。

（ａ）左前方斜め方向に右手を向けた状態で、食物をつかむ。
（ｂ）ひじを支点にして下腕を回転させ、右手が左上方向に向くけた状態となるようにして食物を口元に運ぶ。
（ｃ）食物を口に入れる。この後、ごく短時間の間腕の動きが止まる。
（ｄ）次の食物をつかむため、ひじを支点にして下腕を上記（ｂ）とは逆方向に回転させ、次の食物をつかみ得る地点まで移動する。

上記（ｂ）において、食物を口元に運ぶために重力加速度の１／２倍以上の加速度は検出されるが、食物を落とさないで確実に口に運ぶため、重力加速度の２倍（２０００ｍＧ）を超えるような早い加速度や、７０００ｍＧ／ｓ以上の大きな加加速度は検出されない（上記（１）について）。

また、（ｃ）で食物を口に入れる際は、下腕部の重力加速度方向に対する向きが（ａ）のときとは異なった状態となり、且つこの状態で口に確実に運ぶために１秒以上２０秒以下の静止がある（上記（２）について）。

また、（ｄ）で次の食物を取りに行く際は、上記（ｂ）とは逆方向の動きが行われ、このときもまた重力加速度の２倍（２０００ｍＧ）を超えるような早い加速度や、７０００ｍＧ／ｓ以上の大きな加加速度は検出されない（上記（３）について）。

なお、食行動と似たような動きを行う行動としては、たとえば喫煙があるが、これとは次のような理由により判別できる。

喫煙の場合、口から遠ざける動きにおいては、灰を落とす時以外は、腕を大きく動かすことはなく、軽く口元から遠ざける。このため、重力加速度の検出方向が速やかに変わるので、加加速度が７０００ｍＧ／ｓ以上と大きくなる。これに対し、食行動においては、次の食物をつかむ動きや箸等を置く動きが行われるので、腕はタバコに比べて大きく動かされる。よって、重力加速度の検出方向が緩やかに変わるので、加加速度が小さく（７０００ｍＧ／ｓ未満と）なる。

なお、喫煙習慣のないユーザ（非喫煙者）に対しては、上記（１）、（２）のみで食行動の有無を判別できるので、喫煙習慣の有無の情報をあらかじめ記憶手段に記憶しておき、非喫煙者の場合には上記（３）の判定を行わない構成とすることができる。これにより、判定を簡便に行うことができる。また、喫煙習慣の有無が記憶手段に記憶されていない場合は、確実な判定を行うために喫煙者用の食行動判定基準を用いる。

これらのことから、上記食行動判定基準を用いることにより、食行動か否かを判別できる。

本発明によると、加速度センサがユーザの行動を常に監視し、食行動判定基準に照らし食行動であるか否かを判別する食行動検知システムを実現することができる。食行動を自動検知することにより、食行動記録を促したり、通常食事時間帯以外の食行動に警告を与えたりすることが可能となる。

図１は、加速度センサを組み込んだ加速度検出器を示す図である。図２は、食行動検知システムのブロック図である。図３は、食行動に伴う加速度センサ信号を示す図であり、図３（ａ）はスプーンを使用する食行動を示し、図３（ｂ）は袋菓子を食べる食行動を示す。図４は、食行動に伴う加速度センサ信号を示す図であり、図４（ａ）は箸を使用する食行動を示し、図４（ｂ）はコップを用いて飲料を摂取する食行動を示す。図５は、ペットボトルから直接飲料を摂取する食行動を示す。図６は、食行動以外の行動に伴う加速度センサ信号を示す図であり、図６（ａ）はパソコン作業を示し、図６（ｂ）は机を拭く行動を示す。図７は、食行動以外の行動に伴う加速度センサ信号を示す図であり、図７（ａ）はペンで字を書く行動を示し、図７（ｂ）は掃除機をかける行動を示す。図８は、食行動以外の行動に伴う加速度センサ信号を示す図であり、図８（ａ）は窓を拭く行動を示し、図８（ｂ）はランニングを示す。図９は、食行動以外の行動に伴う加速度センサ信号を示す図であり、図９（ａ）は頭をかく行動を示し、図９（ｂ）は歩行を示す。図１０は、食行動以外の行動に伴う加速度センサ信号を示す図であり、図１０（ａ）は本を読む行動を示し、図１０（ｂ）は喫煙行動を示す。図１１は、食行動判定基準を決定するフローを示す図である。

本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態にかかる食行動検知システムの外観図であり、図２は、本実施の形態にかかる食行動検知システムのブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態にかかる食行動検知システムは、フェイス部２と、バンド部３と、を有し、フェイス部２に相直交する３軸の加速度を検出する加速度センサと送信装置とが組み込まれた加速度検出器１と、加速度検出器で検出されたの加速度情報を受信し食行動か否かを判定するコンピュータ４と、を備えている。

また、図２に示すように、本実施の形態にかかる食行動検知システムは、ユーザの両腕の下腕部に取り付けられる少なくとも相直交する３軸の加速度を検出する加速度センサ１１と、ユーザの喫煙習慣の有無と、喫煙習慣の有無に関連づけられた食行動判定基準と、を記憶する記憶手段１３と、ユーザの喫煙習慣の有無を判定し、使用する前記食行動判定基準を決定するとともに、前記加速度センサで検知されたセンサ信号を、前記食行動判定基準に照らし、ユーザの食行動の有無を判定する食行動判定手段１２と、を備えている。

加速度センサ１１としては、少なくとも相直交する３軸の加速度を検出するものを用いる。また当該３軸の角速度をも検出できるものがより好ましい。より多くの情報が得られるからである。このような加速度センサは、公知のものを用いることができる。

食行動判定手段１２は、ユーザの喫煙習慣の有無を判定し、使用する前記食行動判定基準を決定するとともに、加速度センサ１１で検知されたセンサ信号を、後述する食行動判定基準に照らし、ユーザの食行動の有無を判定するものである。食行動判定手段１２としては、中央処理装置（ＣＰＵ）等の公知の処理装置を用いることができる。

記憶手段１３は、ユーザの喫煙習慣の有無と、後述する食行動判定基準と、を記憶するものである。記憶手段１３としては、ハードディスク、半導体メモリ、ホログラフィックメモリ等の公知の記憶装置を用いることができる。

図１に示すシステムにおいては、食行動判定手段１２及び記憶手段１３は、コンピュータ４に備わっている構成である。

図１１は、食行動判定基準を決定するフローを示す図である。Ｓ１０１で、記憶手段１３に記憶された喫煙習慣情報と照合して、非喫煙者であるか否かを判別する。非喫煙者である場合には非喫煙者用の食行動判定基準を選択し、非喫煙者でない場合には非喫煙者用の食行動判定基準を選択する。

なお、非喫煙者でないとは、喫煙者を含むのはもちろんのこと、喫煙習慣情報が記憶されていないユーザを含むものである。

非喫煙者用の食行動判定基準は、下記（１）、（２）をともに満たすものを食行動と判定するものであり、喫煙者用の食行動判定基準は、下記（１）〜（３）をすべて満たすものを食行動と判定するものである。
（１）３軸のうち、いずれか１つの軸において絶対値が５００ｍＧ以上２０００ｍＧ以下の加速度変化が確認され、且つすべての軸において加加速度の絶対値が７０００ｍＧ／ｓ以下である、
（２）上記（１）の後、１秒以上２０秒以下の間、絶対値が５００ｍＧ以上の加速度変化が検出されない、
（３）上記（２）の後、上記１とは反対側方向に絶対値が５００ｍＧ以上２０００ｍＧ以下の加速度変化が確認され、且つすべての軸において加加速度の絶対値が７０００ｍＧ／ｓ以下である。
（実験）
図１に示す加速度検出器１を、加速度検出器１のフェイス部２をユーザの利き腕（右腕）の手首の甲側となるように取り付けて、ユーザの種々の行動に伴う加速度を常時監視し、この加速度情報をコンピュータ４に送信して、加速度センサ信号の記録を行った。この結果を図３〜１０に示す。なお、本明細書では、加速度センサで検出された加速度の単位として、ｍＧ（標準重力加速度の千分の一であり、9.80665×10^-3 m/s²）を用いる。

図３〜５から、食行動では、次のような加速度変化が検出された。
（１）前記３軸のうち、いずれか１つの軸において絶対値が５００ｍＧ以上２０００ｍＧ以下の加速度変化が確認され、且つすべての軸において加加速度の絶対値が７０００ｍＧ／ｓ以下である、
（２）上記（１）の後、１秒以上２０秒以下の間、絶対値が５００ｍＧ以上の加速度変化が検出されない、
（３）上記（２）の後、上記１とは反対側方向に絶対値が５００ｍＧ以上２０００ｍＧ以下の加速度変化が確認され、且つすべての軸において加加速度の絶対値が７０００ｍＧ／ｓ以下である。

このことは、次のように考えられる。人間の食行動においては、素手又は箸やフォーク等の食器具を用いて食物を口に運ぶ動作が行われ、例えば右手で箸を持って食事を行う場合、下腕部は次のように動く。
（ａ）左前方斜め方向に右手を向けた状態で、食物をつかむ。
（ｂ）ひじを支点にして下腕を回転させ、右手が左上方向に向くけた状態となるようにして食物を口元に運ぶ。
（ｃ）食物を口に入れる。この後、ごく短時間の間腕の動きが止まる。
（ｄ）次の食物をつかむため、ひじを支点にして下腕を上記（ｂ）とは逆方向に回転させ、次の食物をつかみ得る地点まで移動する。

食行動以外の行動の加速度データである図６〜図１０から、次のようなことが確認された。

ランニング（図８（ｂ）参照）、窓を拭く（図８（ａ）参照）という行動に伴って２０００ｍＧ以上の加速度変化が検出されている（上記（１）を満たさない）。

パソコン作業（図６（ａ）参照）、机を拭く（図６（ｂ）参照）、字を書く（図６（ａ）参照）、掃除機をかける（図７（ｂ）参照）、頭をかく（図９（ａ）参照）、歩行（図９（ｂ）参照）、本を読む（図１０（ａ）参照）、に伴って、５００ｍＧ以上２０００ｍＧ以下の加速度変化は確認されるものの、加速度変化後に１秒以上２０秒以下の静止がない（上記（２）を満たさない）。

喫煙（図１０（ｂ）参照）では、口元から離す動きにおいて最大で１０１２０ｍＧ／ｓの加加速度が検知された（上記（３）を満たさない）。

したがって、上記（１）〜（３）すべてに該当するか否かを判定することにより、上記の各行動が食行動ではないとして判別可能であることがわかる。また、非喫煙者の場合、喫煙を食行動ではないと判別する上記（３）を行わなくても、上記（１）及び（２）に該当するか否かを判定することにより、食行動ではないとして判別可能であることがわかる。

本発明によると、ユーザの下腕部に取り付ける加速度センサを用いて、ユーザの行動を監視することにより、確実にユーザの食行動の有無を把握できる。食行動の有無を判定することにより、より詳細な食事内容記録をユーザに促したり、食行動に対する警告をユーザに与えたりすることができる。よって、本発明の産業上の利用可能性は大きい。

Claims

ユーザの両腕の下腕部に取り付けられる少なくとも相直交する３軸の加速度を検出する加速度センサと、
ユーザの喫煙習慣の有無と、喫煙習慣の有無に関連づけられた食行動判定基準と、を記憶する記憶手段と、
ユーザの喫煙習慣の有無を判定し、使用する前記食行動判定基準を決定するとともに、前記加速度センサで検知されたセンサ信号を、前記食行動判定基準に照らし、ユーザの食行動の有無を判定する食行動判定手段と、
を備え、
非喫煙者用の食行動判定基準は、下記（１）、（２）をともに満たすものを食行動と判定するものであり、喫煙者用の食行動判定基準は、下記（１）〜（３）をすべて満たすものを食行動と判定するものである、
ことを特徴とする食行動検知システム。
（１）前記３軸のうち、いずれか１つの軸において絶対値が５００ｍＧ以上２０００ｍＧ以下の加速度変化が確認され、且つすべての軸において加加速度の絶対値が７０００ｍＧ／ｓ以下である、
（２）上記（１）の後、１秒以上２０秒以下の間、絶対値が５００ｍＧ以上の加速度変化が検出されない。
（３）上記（２）の後、上記１とは反対側方向に絶対値が５００ｍＧ以上２０００ｍＧ以下の加速度変化が確認され、且つすべての軸において加加速度の絶対値が７０００ｍＧ／ｓ以下である。