JP2020504362A - 最適な食事を評価及び計画するための改善された個人向けの栄養学的健康スコアを算出、表示、修正、及び使用するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・推定平均必要量(EAR):特定の世代区分及び性別グループにおける半数の健常者の必要量を満たすと推定される平均1日栄養素摂取量
・推奨栄養所要量(RDA):特定の世代区分及び性別グループにおけるほぼ全て(例えば、97〜98パーセント)の健常者の栄養素必要量を満たすのに十分な平均1日栄養素摂取量
・許容上限摂取量(UL):一般集団のほぼ全ての個人に健康への悪影響のリスクがないと思われる最高平均1日栄養素摂取量;摂取量がULを超えて増加すると、悪影響の潜在的なリスクが増加する。
・適正摂取量(AI):外見上健康と思われる一群(又は複数の群)の人々に摂取される、栄養素摂取量の観測された又は実験的に決定された概算値又は栄養素摂取量の推定値に基づいた、適正であると想定される、推奨平均1日栄養素摂取量;これは、RDAが決定できない場合に使用される。
・ EAR=625μg/日
・ RDA=900μg/日
・ UL=3000μg/日
これらの数値はビタミンDの「健康的な摂取量」のセットを定義し、およそ900〜3000μg/日の範囲である。900をわずかに下回る摂取量は所定の個人にとって適正である可能性が高い一方で、3500μg/日の単回摂取は健常者に悪影響を及ぼす可能性が低いということから、この間隔の端点はあいまいであり、確率的な観点で解釈しなければならない。しかし、3500μg/日の摂取量が一部の個人にとって時間の経過とともに有害になる恐れがあるため、かかるモデルでのかかる「あいまいな」端点を使用でさえも、その事実を考慮できないため、不十分である。言い換えれば、栄養学的スコアを導き出すための単一の点としてEAR又はRDAのいずれかを単独で使用すると、必要量に関する個人間のばらつきに関する情報を無視することになる。したがって、かかるアプローチは使用可能な栄養学的スコアを算出するのに不適切である。
(1)スコア付けする複数の栄養素の指標を記憶するステップ。
(2)個人に特有の方法でさまざまな適切な組織からのさまざまな推奨を組み合わせることによって決定される下限の摂取量を含む、保存された各栄養素の健康的な範囲の指標を記憶するステップ。
(3)各栄養素について適切であるように、システムが端点を超えた過大消費と過小消費を調節できるようにするために、栄養素摂取の端点の指標を保存するステップ。
(4)各栄養素及び/又は各個人ごとのスコアの重み付けと個人の許容値を保存するステップ。
(5)特定の摂取可能物について、各成分栄養素の栄養素健康スコアを算出するステップ。
(6)各栄養素の加重値を適用して、摂取可能物の総合栄養学的健康スコアを算出するステップ。
・ 摂取された栄養素のリスト
・ 摂取された栄養素の量
・ 性別
・ 年齢
・ 体重
・ 特別な条件(例えば、妊娠、授乳など)
式1において、「σ」は標準偏差である。したがって、この実施形態における最小必要量は、平均μ=EAR及び標準偏差σ=(RDA−EAR)/1.96の正規分布に従う。
上記の関数は、本明細書に開示されるアルゴリズム(及びシステム)に特有のいくつかの特性を含み、それには以下のものが含まれる。
・ Sは区間[0、RDA]の滑らかな関数である。
・ Sは凹関数である。
・ S(0)=0及びS(RDA)=1.0
・ S’(RDA)=0であり、これはx=RDAでの接線が水平であることを意味する。
いくつかの実施形態では、上記の関数は、x=RDAのときにその値が1.0になるように再スケーリングされる。この再スケーリングは、この関数のさまざまな特性に有意な影響を及ぼさないことを理解されたい。図2a、図2b、図2c、及び図2eによって例示される、カルシウム、銅、鉄、及びビタミンAについてのスコア付け関数は、これらのタイプの関数の例である。
したがって、健康な集団の百分位数Pに対する適切なタンパク質摂取の推定摂取量は、以下の式5によって与えられる。
式5では、z(P)はパーセンタイルPにおける標準化正規分布の値である。RDAは、対数正規分布の16パーセンタイルと84パーセンタイルとの間の中間点として推定される。これらのパーセンタイルは、以下の式6に従ってタンパク質の量xについての栄養スコアを算出するための区分的線形補間のための基準点としても使用することができる。
総タンパク質のRDAは、19〜50歳の男女で0.8g/kg/日と推定することができる。特に、このRDA値は個人の体重に依存し、体重が異なれば、タンパク質のRDAは異なる。タンパク質のRDA値は個人の体重と共に変化するという事実に基づいて、図2dは、異なる体重を有する個人のタンパク質に関する複数のスコア付け関数(したがって、さまざまな量の摂取されたタンパク質に対してわずかに異なるスコア)を示す。
この簡略化された方程式では、xは、0とその栄養素のUL値との間の摂取量(適切な単位で)として定義される。
この式では、1.5の値が母集団に推奨されるAI(ここでは、妊娠も授乳もしていない31〜50歳の女性)を表し、2.3の値が許容上限レベルを表し、−(x−2.3)/2.3+1の線は水平軸と約4.6グラムで交差する。これは、米国の飲食物からの通常の摂取量の95パーセンタイルに相当する。したがって、ナトリウムに関して、式8は、ナトリウム摂取量が多すぎると実際には有害であり、全体的な栄養学的健康スコアに悪影響を及ぼす(良い影響はないが悪い影響もないという0の値とは対照的)恐れがあるという事実を反映している。図2hは、ナトリウムについての複数の栄養素健康スコアのプロット例を示す。
・ LOAEL(最小毒性量):有害作用が確認された最低連続摂取量を表す。
・ NOAEL(無毒性量):調査された個人又は集団において有害作用が観察されていない栄養素の最も高い連続摂取量を表す。入手可能なデータが特定のNOAELを明らかにするのに十分ではない場合、LOAELに頼ることが必要である。
・ UF(不確実係数):データのギャップと必要な推論に関する不完全な知識との双方に対処するために、NOAELを決定するとき、及び必要に応じてLOAELを決定するときに適用される係数である。ULは一般にNOAEL/UF、又はNOAELが利用できない場合はLOAEL/UFと呼ばれる。
ULは一般にNOAEL以下又はLOAEL以下であるという事実を反映して、全ての栄養素についてUF≧1であることを理解されたい。UFの典型的な値は1〜5であるが、特別な場合にはもっと高くすることもできる(例えば、α=トコフェロールの場合、UF=36)。
この式10において、kは特定の必要性に従って調整することができる自由パラメータである。一般に、この実施形態では、kの値が高いほど、スコアはUL値を超えると0まで急速に減少する。いくつかの実施形態では、開示されたシステムは、スコアSの負の値は考慮しない。かかる実施形態では、スコアSは、特定の栄養素の非常に高い摂取量については単に0に設定される。即ち、上記の式10の値が負の値をとるとき、アルゴリズムはその特定の栄養素についての栄養素スコアを自動的にゼロに設定する。
一実施形態では、式11は、UL≠LOAELの場合にのみ適用可能であることに留意されたい。更に、さまざまな実施形態において、開示されたシステムは式11に対してSの負の値を認めない。この場合、算出されたスコアがゼロより小さいとき、関数は単にゼロの値を設定する。
この式で、Eはエネルギー量、Pはタンパク質のエネルギーへの寄与量、Cは炭水化物のエネルギーへの寄与量、Fは脂肪のエネルギーへの寄与量、Δはエタノールのエネルギーへの寄与量である。
例1 エネルギーが完全に炭水化物、タンパク質、又は脂肪による場合、多量栄養素スコアは0である。
例2 xF=xC=xP= 0の場合、多量栄養素スコアは0である。
例3 xF=0.35、xC=0.55、xP=0.1の場合、多量栄養素スコアは100である。
1. 各個別のスコアがある特定の値である場合、全体的な値Sが同じこの特定の値に等しいように、値を保存する。これはM(a,a,...,a)=aと表すことができる。
2. 単一の栄養素が非常に悪いスコアを有する場合、全体的な栄養学的健康スコアは低くするべきであり、食事の質は低いとみなされるべきであるように、Sは極端な個々の栄養素スコアに敏感でなければならない。
3. 総合スコアは、最低個人栄養素スコアと最高個人栄養素スコアの間になければならない。これは、min(s1,...,sn)≦M(s1,...,sn)≦max(s1,...,sn)と表すことができる。
4. 入力s1、...、snのうちの1つが0の場合、M(s1,...,sn)も0にならなければならない。
この式17は、凹状の曲線を表し、これは最適化理論にとって重要であることを理解されたい。本明細書で開示されるシステム及び方法の更なる実施形態では、上記の式17は、各栄養素について特定の加重値を導入することによって更に一般化することができ、これはシステムに記憶されて、必要に応じて、ユーザ、環境、又は摂取される食品の特定の特性を反映するために使用することができる。これらの加重値は本明細書の他の箇所で説明されている。
Claims (12)
- 少なくとも1つの食品及び前記少なくとも1つの食品についての少なくとも1つの量をユーザが指定することを可能にする食品入力制御部を、少なくとも1つの表示デバイスに表示させるように構成された食品入力モジュールと、
前記少なくとも1つの食品において決定された複数の栄養素の各々について、前記栄養素の記憶されたRDA値と記憶されたEAR値とに基づく最小摂取量と、最大摂取量とを決定し、
(a)第1の栄養素について、前記栄養素についてゼロと前記決定された最小量との間で増加し、前記栄養素について前記決定された最小量と前記決定された最大量との間で平坦であり、前記栄養素について前記決定された最大量よりも多い量で減少する、第1の栄養素スコア関数を決定することと、
(b)第2の栄養素について、前記栄養素についてゼロと前記決定された最小量との間で増加し、前記栄養素について前記決定された最小量と前記決定された最大量との間で平坦であり、前記栄養素について前記決定された最大量よりも多い量では減少しない、第2の栄養素スコア関数を決定することとによって、前記複数の栄養素の各々に関する栄養素健康スコアを算出するように構成された栄養素健康スコア算出モジュールとを備える栄養学的健康スコア判定システム。 - 前記第1の栄養素又は前記第2の栄養素の異なる摂取量に各々基づいて、前記第1の栄養素スコア関数又は前記第2の栄養素スコア関数のいずれかを用いてより高いスコアの栄養素を算出し、前記より高い栄養素スコア及び前記異なる摂取量の指標を表示させるように構成されたフィードバックモジュールを備える、請求項1に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- 前記第1の栄養素は、ナトリウムである、請求項1に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- 前記栄養素健康スコア算出モジュールは、第3の栄養素について、摂取された前記第3の栄養素の量以外に少なくとも1つの追加の入力に基づく第3の栄養素スコア関数を決定するように更に構成されている、請求項1に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- 前記少なくとも1つの追加の入力は、体重及びカロリー摂取量からなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項4に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- 前記第3の栄養素は、繊維及びタンパク質からなる群から選択される、請求項4に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- 前記栄養学的健康スコア算出モジュールは、前記複数の栄養素の各々について前記栄養素健康スコアの加重平均を算出することによって、全体的な栄養学的健康スコアを決定する、請求項1に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- 前記加重平均は、前記ユーザの活動レベル、前記ユーザの年齢、前記ユーザの性別、前記ユーザの体重、前記ユーザの体格指数(BMI)、及び前記ユーザの健康状態からなる群から選択される、前記ユーザの少なくとも1つの特性に基づく、請求項7に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- 前記栄養学的健康スコア算出モジュールと共に動作することで、複数の潜在的な摂取可能物について複数の潜在的な栄養学的健康スコアを決定し、前記複数の摂取可能物の中で最も高い潜在的な栄養学的健康スコアをもたらす少なくとも1つの摂取可能物を推奨するように構成されている推奨モジュールを備える、請求項1に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- 前記推奨モジュールは、前記少なくとも1つの推奨された摂取可能物を前記ユーザが食事に追加することを可能にする少なくとも1つの制御部を前記少なくとも1つの表示デバイスに表示させるように構成されている、請求項9に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- 前記推奨モジュールは、前記少なくとも1つの推奨された摂取可能物のうちの少なくとも一部を前記ユーザが食事から取り除くことを可能にする少なくとも1つの制御部を前記少なくとも1つの表示デバイスに表示させるように構成されている、請求項9に記載の栄養学的健康スコア判定システム。
- ユーザが少なくとも1つの食品及び前記少なくとも1つの食品に関する少なくとも1つの量を指定することを可能にする食品入力制御部を、少なくとも1つの表示デバイスに表示させるように構成されている食品入力モジュールと、
前記少なくとも1つの食品において決定された複数の栄養素の各々について、前記栄養素の記憶されたRDA値と記憶されたEAR値とに基づく最小摂取量と、最大摂取量とを決定し、前記栄養素についてゼロと前記決定された最小量との間で増加し、前記栄養素について前記決定された最小量と前記決定された最大量との間で平坦であり、前記栄養素について前記決定された最大量よりも多い量で減少する栄養素スコア関数を決定することによって栄養素健康スコアを算出するように構成されている栄養素健康スコア算出モジュールと、
(a)前記栄養素スコア関数を使用して、前記栄養素の異なる摂取量に基づいて、少なくとも1つの栄養素についてより高い栄養素健康スコアにおいて算出し、(b)前記より高い栄養素スコアと、前記異なる摂取量との指標を表示させるように構成されているフィードバックモジュールとを備える栄養学的健康スコア判定システム。
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