JP6692110B2 - 味覚評価診断装置 - Google Patents
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Description
味覚評価診断装置は、体表面用動き検出部と、
前記体表面用動き検出部で得られた信号に基づいて嚥下運動に関する解析処理を行う嚥下運動解析部と、
味覚評価データを入力する入力部と、
前記入力部により入力された前記味覚評価データと前記嚥下運動解析部による解析結果とを関連付けたデータベースを記憶部に記憶するデータベース生成部と、
前記体表面用動き検出部で得られた信号、及び前記記憶部のデータベースに記憶されている前記嚥下運動解析部による解析結果に基づいて味覚評価診断に関する処理を行う味覚評価診断部と、を有し、
前記体表面用動き検出部は、体表面用加速度検出部を有し、
前記嚥下運動解析部は、前記体表面用加速度検出部で得られた加速度信号に基づいて当該加速度信号の周波数成分の強度情報を算出する処理を行い、
前記データベース生成部は、前記味覚評価データ、前記加速度信号、前記加速度信号の周波数成分の強度情報を関連付けたデータベースを前記記憶部に記憶する処理を行い、
前記味覚評価診断部は、前記体表面用加速度検出部で得られた加速度信号、及び前記データベースに記憶されている前記嚥下運動解析部の解析結果に基づいて、味覚評価診断に関する処理を行うことを特徴とする。
味覚評価診断装置は、体表面用動き検出部と、
前記体表面用動き検出部で得られた信号に基づいて嚥下運動に関する解析処理を行う嚥下運動解析部と、
味覚評価データを入力する入力部と、
前記入力部により入力された前記味覚評価データと、前記嚥下運動解析部による解析結果とを関連付けたデータベースを記憶部に記憶するデータベース生成部と、
前記体表面用動き検出部で得られた信号、及び、前記記憶部のデータベースに記憶されている前記嚥下運動解析部による解析結果に基づいて味覚評価診断に関する処理を行う味覚評価診断部と、を有し、
前記体表面用動き検出部は、体表面用撮像部を有し、
前記嚥下運動解析部は、前記体表面用撮像部により撮像された画像に基づいて特徴点を抽出する特徴点抽出処理部と、
前記特徴点抽出処理部により抽出された複数の特徴点の変位に基づいて変動部分の領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部により特定された領域の変位、速度、速度のパワースペクトル、加速度、加速度のパワースペクトルのうち少なくともいずれか1つを算出する嚥下変動解析部と、を有し、
前記データベース生成部は、前記味覚評価データ、前記嚥下変動解析部による解析結果を関連付けたデータベースを前記記憶部に記憶する処理を行い、
前記味覚評価診断部は、前記体表面用撮像部により撮像された画像、及び前記データベースに記憶されている前記嚥下運動解析部による解析結果に基づいて、味覚評価診断に関する処理を行うことを特徴とする。
本発明の第1実施形態に係る味覚評価診断装置は、体表面用加速度検出部などの体表面用動き検出部と、前記体表面用動き検出部で得られた信号に基づいて嚥下運動に関する解析処理を行う嚥下運動解析部と、味覚評価データを入力する入力部と、前記入力部により入力された前記味覚評価データと前記嚥下運動解析部による解析結果とを関連付けたデータベースを記憶部に記憶するデータベース生成部と、前記体表面用動き検出部で得られた信号、及び前記記憶部のデータベースに記憶されている前記嚥下運動解析部による解析結果に基づいて味覚評価診断に関する処理を行う味覚評価診断部と、を有することを特徴とする。
本実施形態では、嚥下運動解析部は、体表面用加速度検出部で得られた加速度信号に基づいて当該加速度信号の周波数成分の強度情報(パワースペクトル)を算出する処理を行う。また、データベース生成部は、味覚評価データ、加速度信号、加速度信号の周波数成分の強度情報を関連付けたデータベースを前記記憶部に記憶する処理を行う。また、味覚評価診断部は、体表面用加速度検出部で得られた加速度信号、及びデータベースに記憶されている嚥下運動解析部の解析結果に基づいて、味覚評価診断に関する処理を行う。
加速度センサ11としては、静電容量型、ピエゾ抵抗型、圧電型などの3軸加速度センサを採用することができる。加速度センサ11は、センサ自体の加速度、重力加速度を検出可能である。尚、図2に示した例では、人体Aの上下方向をx軸方向、前後方向をy軸方向、左右方向をz軸方向にそれぞれ規定している。
図1に示したように、情報処理装置2は、通信部21、入力部22、表示部23、発音部24、記憶部25、及び制御部26(CPU)などを有する。各構成要素(通信部21、入力部22、表示部23、発音部24、記憶部25)は制御部26(CPU)に通信線27を介して電気的に接続されている。
発音部24は、スピーカなどの発音装置であり、制御部26の制御により発音を行う。
記憶部25は、RAM、ROM、磁気記録再生装置、SSDなどの記憶装置である。記憶部25は、プログラムや各種データを記憶する。また、記憶部25は、プログラムを実行する作業エリアとして機能する。また、記憶部25は、予め、検索対象の味覚評価データと検索対象の周波数成分の強度情報とを関連付けたデータベースを記憶する。
詳細には、制御部26は、嚥下運動解析部261、データベース生成部262、及び味覚評価診断部263などを有する。
例えば、図2、図3に示したように、体表面用加速度検出部1は、粘着剤などにより人体Aの喉頭部PLなどに貼付される。被験者が食物や飲み物を食す前や嚥下前では、体表面用加速度検出部1は、図3(a)に示した位置に配置されている。喉頭部PLの喉頭隆起は、喉の中間に位置する甲状軟骨によるものであり、嚥下時には、嚥下動作に応じて甲状軟骨や食道が動くことで、体表面の隆起位置などが変化する。
飲食時の被験者の嚥下動作に応じた体表面の変位の加速度を検出しやすい位置に、体表面用加速度検出部1が配置されている。
被験者がパンを食した場合、被験者の嚥下動作に応じた体表の加速度を体表面用加速度検出部1が検出し、例えば、図4(a)〜図4(c)に示したように、x軸方向の加速度、y軸方向の加速度、z軸方向の加速度を示す信号を出力する。つまり、体表面用加速度検出部1は、連続した嚥下運動や蠕動運動による体表面移動を高精度に検出している。
パワースペクトルを比較すると、被験者が美味しいと感じた場合には、図6(a)に示したように、低周波域の周波数0.3Hz付近に大きなピークがある。
詳細には、制御部26は、飲食時に体表面用加速度検出部1からの加速度信号を嚥下運動解析部261により解析して、周波数成分の強度情報(パワースペクトル)を算出し、上記味覚評価データと関連付けて、検索対象として、記憶部25のデータベースDBに記憶する。
また、被験者が美味しくないと感じることを示す味覚評価データと、低周波域の0.3Hz付近に閾値以上のピークが検出されないことを示す特徴情報とが関連付けられて、データベースDBに記憶される。
図7に示したように、ステップST1において、飲食時、被験者に装着された体表面用加速度検出部1が被験者の咽頭部などの体表面の動きに応じた加速度を検出し、情報処理装置2に加速度信号を送信する。
制御部26は、通信部21により、体表面用加速度検出部1からの加速度信号を受信することで、その加速度信号を取得する。
味覚評価診断部263は、図6に示した例では、加速度信号の周波数成分の強度情報から算出される特徴情報に基づいて味覚評価データを特定する。
飲食物に対する感覚反応である官能性を非侵襲的に味覚評価診断を簡単な方法で行う味覚評価診断装置の味覚評価診断方法を提供することができる。
本発明の第2実施形態に係る味覚評価診断装置100Aは、体表面用動き検出部として体表面用撮像部を有し、人体の喉頭部、及びその近傍部分を撮像し、得られた画像又は動画像を解析して、味覚評価診断に関する処理を行う。
本実施形態では、図9に示したように、嚥下運動解析部261Aは、特徴点抽出処理部31、画像フィルタ処理部32、分離処理部33、領域特定部34、嚥下変動解析部35、呼吸変動解析部36などを有する。
本実施形態では、撮像部29として、距離画像カメラを採用する。距離画像カメラは、画像の各画素毎に、撮像部と被写体(被験者)との間の距離情報を関連付けて出力する。
距離情報を取得する方式としては、例えば、タイムオブフライト(TOF:Time Of Flight)方式、パターン照射方式などを採用することができる。本実施形態では、高解像度のTOF方式を採用する。
特徴点抽出処理部31は、撮像部29で得られた画像から特徴点Paを抽出する。例えば、特徴点抽出処理部31は、画像の各画素及びその近傍の画素に基づいて、輝度変化が最大となる画素などを特徴点とする。特徴点抽出処理部31による特徴点抽出の方式としては、SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)、SURF(Speeded Up Robust Features)などの各種の抽出方法を採用することができ、最適な方式を採用することで、変動する領域の抽出精度を上げることができる。また、画像と距離情報を関連付けた距離画像に基づいて、特徴点を抽出することで、変動する領域の抽出精度をさらに向上させることができる。
尚、特徴点抽出処理部31による特徴点抽出処理を、撮像部29に含まれる画像処理回路により行ってもよい。
図12に示した例では、撮像部により撮像された時系列画像に基づいて、喉頭部の喉頭隆起に対応する領域の動きを特定することができる。詳細には、図12において、横軸にx軸(図8参照)を示し、縦軸にz軸(図8参照)を示し、それらを奥方向(時間軸(T))に時系列に並べて立体図を作成している。尚、時間軸Tの時間は、時系列画像のフレーム番号に対応する。図12に示した凸部は、喉頭部の喉頭隆起に対応し、時間経過(フレーム番号の増加)に伴い、隆起形状が変化していることが分かる。つまり、嚥下動作に伴う喉頭部の喉頭隆起の皮膚表面の動きを高精度に特定することができる。
画像フィルタ処理部32(ノイズ除去処理部)は、時系列的画像の各画素や各画素の特徴点の変位に対してノイズ除去処理を施す。ノイズ除去処理としては、平滑化処理(移動平均フィルタ処理、メディアンフィルター処理など)を挙げることができる。
分離処理部33は、画像フィルタ処理部32から出力された画像(特徴点を含む)に基づいて、嚥下動作による嚥下周期に対応する周波数(例えば約0.5Hz)以上の動きに対応する部分と、その周波数(約0.5Hz)未満に対応する部分(体動、心拍変動成分、呼吸周波数成分などを含む)とに分離する処理を行う。
尚、呼吸変動などを抽出する必要がない場合には、分離処理部33による分離処理を行わなくともよい。
領域特定部34は、画像フィルタ処理部32から出力された画像(特徴点を含む)に基づいて、嚥下動作に伴う皮膚表面の運動に対応する領域を特定する。詳細には、領域特定部34は、喉頭部の喉頭隆起に対応する領域を特定する。
尚、領域特定部34は、分離処理部33により必要に応じて分離処理された画像(特徴点を含む)に基づいて、喉頭部の喉頭隆起に対応する領域を特定してもよい。具体的には、領域特定部34は、例えば、図11に示したオプティカルフロー方式の画像(特徴点などを含む)や、図12に示した時系列データに基づいて、喉頭部PLに対応する領域やその動きを特定する処理を行う。
時間T1において、図13(a)に示したように、時間T1では、首部の上部付近に喉頭部PLが位置し、下方(図13の下方)へ移動する。
次に、時間T2において、図13(b)に示したように、喉頭部PLが、首部の中央下部位置から上方(図13の上方)へ移動する。
時間T3において、図13(c)に示したように、喉頭部PLが、首部の上部付近に位置する。
上述したように、領域特定部34は、所定の画素及びその近傍部分の一体的な動きに基づいて、嚥下動作による喉頭部PLの位置や動きを高精度に容易に特定することができる。
嚥下変動解析部35は、領域特定部34により特定された領域(喉頭部PLに対応する領域又はその近傍領域)の変位、変位の時間微分である速度、速度のパワースペクトル、速度の時間微分である加速度、及び加速度のパワースペクトルなどを算出する。嚥下変動解析部35により算出された結果は、データベース生成時にはデータベース生成部262Aに出力され、味覚診断評価時には味覚評価診断部263Aに出力される。
図16は被験者A2が食物を美味しいと感じた場合、図16は被験者A2が食物を不味いと感じた場合の喉頭部PLの動きを示すグラフである。
詳細には、図14(c)、図15(c)、図16(c)、図17(c)において、縦軸に時間に関する2階微分d2M/dt2を示し、横軸に時間(sec)を示す。
尚、上述した変位Mは、変位ベクトルのx成分とy成分(及び必要に応じてz成分)を考慮した、変位ベクトルの大きさである。
データベース生成部262Aは、味覚評価診断部データと、上記嚥下変動解析部35による算出の結果を関連付けて、データベースDBとして記憶部25Aに記憶する。
図15に示した例では、被験者A1がジュースを飲み込む際に、嚥下動作を3回行い、そのジュースを不味いと評価していることを示している。
実験の結果、被験者が美味しいと感じる場合では、嚥下動作の周期に対応する速度の周波数成分で鋭く大きいピークが得られ、不味いと感じる場合では、ピークがブロードになり、ピーク周波数が大きくなる傾向となることが分かった。
実験の結果、被験者が美味しいと感じる場合では、嚥下動作の周期に対応する加速度の周波数成分で鋭く大きいピークが得られ、不味いと感じる場合では、ピークがブロードになり、ピーク周波数が大きくなる傾向となることが分かった。
データベースDBを構築する際には、被験者の人数が多いほど好ましい。被験者の人数が多いほど、美味しい評価、不味い評価それぞれで、撮像部による画像に基づいた嚥下運動に関する解析から上記傾向を明確にすることができ、味覚評価診断時の診断精度を向上させることができる。
嚥下運動解析部261は、呼吸変動に関する解析処理を行う呼吸変動解析部36を有していてもよい。呼吸変動解析部36を設けることにより、味覚評価に関する診断精度を向上させることができる。
詳細には、呼吸変動解析部36は、画像解析において、分離処理部33により分離処理された、所定の周波数成分(約0.5Hz)未満の部分(体動、心拍変動成分、呼吸周波数成分などを含む)を解析し、例えば、呼吸周波数成分(呼吸動作に対応する周波数成分)を抽出することで、被験者の呼吸に応じた体表面の変動を検出する。
尚、体表面用撮像部29が、撮像範囲として被験者の胸部を含めて撮像することにより、被験者の呼吸に応じた体表面の変動を、容易に高精度に検出することができる。
体表面用撮像部29により得られた時系列画像から、被験者が飲食をした場合、快状態(心地よい状態)である場合と、不快状態(心地悪い状態)とで、呼吸の吸気速度が異なる傾向を示すことが分かった(図19参照)。詳細には、快状態(心地よい状態)の場合と比べて、不快状態(心地悪い状態)の場合には、吸気速度が大きいことが分かる。
被験者が美味しいと評価する場合には、呼吸動作に関して快状態(心地よい状態)であり、吸気速度が比較的遅い傾向となることがわかった。
また、被験者が不味いと評価する場合には、呼吸動作に関して不快状態(心地悪い状態)であり、吸気速度が比較的速い傾向となることがわかった。
データベース生成部262は、味覚評価データ、呼吸変動解析部36による解析結果、嚥下変動解析部35による解析結果を関連付けたデータベースDBを記憶部25Aに記憶する処理を行う。
そして、領域特定部34は、特徴点抽出処理部31により抽出された複数の特徴点の変位に基づいて変動部分の領域を特定する処理を行う。次に、嚥下変動解析部35は、領域特定部34により特定された領域の変位、速度、速度のパワースペクトル、加速度、加速度のパワースペクトルのうち少なくともいずれか1つを算出する処理を行う。
呼吸変動解析部36は、分離処理部33から出力された低周波成分の画像に基づいて呼吸変動に関する解析処理を行う。
次に、データベース生成部262は、味覚評価データ、嚥下変動解析部による解析結果、呼吸変動解析部36による解析結果を関連付けたデータベースDBを記憶部25Aに記憶する処理を行う。
そして、領域特定部34は、特徴点抽出処理部31により抽出された複数の特徴点の変位に基づいて変動部分の領域を特定する処理を行う。次に、嚥下変動解析部35は、領域特定部34により特定された領域の変位、速度、速度のパワースペクトル、加速度、加速度のパワースペクトルのうち少なくともいずれか1つを算出する処理を行う。
呼吸変動解析部36は、分離処理部33から出力された低周波成分の画像に基づいて呼吸変動に関する解析処理を行う。
すなわち、体表面用撮像部29により、喉頭部PL及びその近傍を撮像することで、嚥下運動を画像解析することで、非侵襲的に味覚評価診断に関する処理を容易に行うことができる。
すなわち、体表面用撮像部29として、距離画像を生成することができる距離画像撮像装置を採用し、得られた距離画像に基づいて高精度に容易に特徴点を抽出することができる。また、領域特定部34は、時系列の距離画像に基づいて、高精度に容易に、喉頭部の喉頭隆起に対応する領域を特定することができる。ゆえに、味覚評価診断部263Aは、味覚評価に関して高精度に診断する処理を行うことができる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
2、2A…情報処理装置(コンピュータ)
11…加速度センサ(加速度検出部)
12…CPU
13…通信部
21…通信部
22…入力部
25、25A…記憶部
26、26A…制御部(CPU)
29…体表面用撮像部(体表面用動き検出部)
31…特徴点抽出処理部
32…画像フィルタ処理部
33…分離処理部
34…領域特定部
35…嚥下変動解析部
36…呼吸変動解析部
100、100A…味覚評価診断装置
261、261A…解析部
262、261A…データベース生成部
263、263A…味覚評価診断部
PL…喉頭部
Claims (4)
- 体表面用動き検出部と、
前記体表面用動き検出部で得られた信号に基づいて嚥下運動に関する解析処理を行う嚥下運動解析部と、
味覚評価データを入力する入力部と、
前記入力部により入力された前記味覚評価データと前記嚥下運動解析部による解析結果とを関連付けたデータベースを記憶部に記憶するデータベース生成部と、
前記体表面用動き検出部で得られた信号、及び前記記憶部のデータベースに記憶されている前記嚥下運動解析部による解析結果に基づいて味覚評価診断に関する処理を行う味覚評価診断部と、を有し、
前記体表面用動き検出部は、体表面用加速度検出部を有し、
前記嚥下運動解析部は、前記体表面用加速度検出部で得られた加速度信号に基づいて当該加速度信号の周波数成分の強度情報を算出する処理を行い、
前記データベース生成部は、前記味覚評価データ、前記加速度信号、前記加速度信号の周波数成分の強度情報を関連付けたデータベースを前記記憶部に記憶する処理を行い、
前記味覚評価診断部は、前記体表面用加速度検出部で得られた加速度信号、及び前記データベースに記憶されている前記嚥下運動解析部の解析結果に基づいて、味覚評価診断に関する処理を行うことを特徴とする味覚評価診断装置。 - 体表面用動き検出部と、
前記体表面用動き検出部で得られた信号に基づいて嚥下運動に関する解析処理を行う嚥下運動解析部と、
味覚評価データを入力する入力部と、
前記入力部により入力された前記味覚評価データと前記嚥下運動解析部による解析結果とを関連付けたデータベースを記憶部に記憶するデータベース生成部と、
前記体表面用動き検出部で得られた信号、及び前記記憶部のデータベースに記憶されている前記嚥下運動解析部による解析結果に基づいて味覚評価診断に関する処理を行う味覚評価診断部と、を有し、
前記体表面用動き検出部は、体表面用撮像部を有し、
前記嚥下運動解析部は、前記体表面用撮像部により撮像された画像に基づいて特徴点を抽出する特徴点抽出処理部と、
前記特徴点抽出処理部により抽出された複数の特徴点の変位に基づいて変動部分の領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部により特定された領域の変位、速度、速度のパワースペクトル、加速度、加速度のパワースペクトルのうち少なくともいずれか1つを算出する嚥下変動解析部と、を有し、
前記データベース生成部は、前記味覚評価データ、前記嚥下変動解析部による解析結果を関連付けたデータベースを前記記憶部に記憶する処理を行い、
前記味覚評価診断部は、前記体表面用撮像部により撮像された画像、及び前記データベースに記憶されている前記嚥下運動解析部による解析結果に基づいて、味覚評価診断に関する処理を行うことを特徴とする味覚評価診断装置。 - 前記体表面用撮像部は、撮像された画像の各画素毎に、当該体表面用撮像部と被写体との間の距離情報を関連付けて出力し、
前記特徴点抽出処理部は、前記体表面用撮像部による撮像された前記画像及び前記距離情報に基づいて特徴点を抽出することを特徴とする請求項2に記載の味覚評価診断装置。 - 前記嚥下運動解析部は、前記体表面用撮像部により撮像された画像に基づいて呼吸変動に関する解析処理を行う呼吸変動解析部を有し、
前記データベース生成部は、前記味覚評価データ、前記呼吸変動解析部による解析結果を関連付けたデータベースを前記記憶部に記憶する処理を行い、
前記味覚評価診断部は、前記体表面用撮像部により撮像された画像、及び前記データベースに記憶されている前記嚥下運動解析部による解析結果、及び呼吸変動解析部による解析結果に基づいて、味覚評価診断に関する処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の味覚評価診断装置。
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