JP7269585B2 - 食生活推定装置 - Google Patents
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Description
図1に示されるように、一実施形態に係る食生活推定装置1は、義歯2と、ベース装置3と、ユーザ端末4と、サーバ5と、を備える。義歯2は、義歯装着者(以下「ユーザ」)の下顎に装着される有床義歯である。義歯2は、ユーザの摂食時の顎運動に関する測定データ(顎運動情報)を取得する機能を有する。ベース装置3は、ユーザの下顎から取り外された義歯2を保管する装置である。ユーザ端末4は、当該ユーザによって利用される端末である。ユーザ端末4は、例えば、当該ユーザが所有するスマートフォン、タブレット等の携帯端末である。或いは、ユーザ端末4は、当該ユーザの自宅等に設置されるパーソナルコンピュータ等であってもよい。ユーザ端末4は、主に、義歯2が取得した測定データを解析する機能と、解析結果に基づいてユーザに対する摂食に関連する提案情報を生成する機能と、を有する。サーバ5は、ユーザ端末4が測定データを解析する際に利用する解析モデル及びユーザ端末4が提案情報を生成する際に利用する提案モデルを生成し、生成した解析モデル及び提案モデルをユーザ端末4に提供する装置である。
図1に示されるように、義歯2は、ユーザの下顎に取り付けられる床部分2aと、床部分に対して着脱可能に設けられた歯部分2b(歯牙)と、を有している。また、図2に示されるように、義歯2には、センサ20が内蔵されている。センサ20は、例えば、図示しない基板上に実装されたプロセッサ(例えばCPU等)及びメモリ(例えば、ROM及びRAM等)等の回路によって構成される。センサ20は、センサ部21と、演算部22と、記憶部23と、通信部24と、電池25と、無線充電用アンテナ26と、を備える。1つの構成例として、演算部22は、図示しない基板上に実装されたプロセッサ(例えばCPU等)及びメモリ(例えば、ROM及びRAM等)等の回路によって構成され、記憶部23はメモリチップ等の電子的記憶要素等で構成される。
図2に示されるように、ベース装置3は、無線充電用アンテナ31と、通信部32と、洗浄部33と、を備える。ベース装置3は、例えばユーザの自宅等に設けられる。ベース装置3の保管機能に着目した場合、ベース装置3は、更に義歯2を保管するための保管スペース34を備える。
図1に示されるように、ユーザ端末4は、取得部41と、解析部42と、解析モデル記憶部43と、生成部44と、提案モデル記憶部45と、出力部46と、表示部47と、を備える。ユーザ端末4は、プロセッサ(例えばCPU等)及びメモリ(例えば、ROM及びRAM等)等を備えるコンピュータ装置である。なお、ユーザ端末4は、センサ20の演算部22と同様に、タイマ・カウンタを備えてもよい。取得部41、解析部42、生成部44、出力部46、及び表示部47は、それぞれ回路によって構成されてもよく、プロセッサがそれらの回路の一部又は全部を構成してもよい。取得部41、解析部42、生成部44、出力部46、及び表示部47のそれぞれがプロセッサの一部又は全部を構成してもよく、各回路がメモリを含んでもよい。
図1に示されるように、サーバ5は、上述した解析モデルを生成するための機能要素として、解析モデル用教師データ生成部51と、解析モデル用教師データ記憶部52と、解析モデル学習部53と、を備える。また、サーバ5は、上述した提案モデルを生成するための機能要素として、提案モデル用教師データ生成部54と、提案モデル用教師データ記憶部55と、提案モデル学習部56と、を備える。サーバ5は、プロセッサ(例えばCPU等)及びメモリ(例えば、ROM及びRAM等)等を備えるコンピュータ装置である。サーバ5は、例えばクラウド上に設けられた一以上の装置によって構成され得る。
図5~図8を参照して、解析部42及び生成部44の処理の一例について説明する。図5は、摂食時の測定データ(取得部41により取得された測定データ)から提案情報を生成するまでの処理フローの一例を示す図である。図5に示されるように、本実施形態では、解析部42は、咀嚼区間特定モジュール42aと、フィルタリング・演算モジュール42bと、解析モジュール42cと、を含む。また、生成部44は、提案モジュール44aを含む。これらのモジュールは、各種処理を実行するためのプログラム等によって構成されている。図5においては、解析モジュール42c中に解析モデルM1があるように図示されている。これは、解析モジュール42c中のメモリに解析モデルM1が格納されている場合、解析モデル記憶部43中の解析モデルM1にアクセスしにいく場合、解析モデル記憶部43から解析モデルM1を解析モジュール42c中のメモリに取り込む場合等、何らかの形で解析モデルM1を利用する構成を示している。
まず、解析部42は、咀嚼区間特定モジュール42aにより、一定期間分(例えばユーザが起床後に義歯2を装着してから就寝前に義歯2を取り外すまでの一日分。ユーザの日常生活における、義歯2の装着から義歯2の取り外しまでの期間を義歯装着期間と呼んでもよい。)の測定データ(ここでは3軸加速度データ)から、一口毎の3軸加速度データを抽出する。具体的には、咀嚼区間特定モジュール42aは、測定データ中に含まれる一口毎の咀嚼区間(すなわち、ユーザが一口分の食べ物を口に入れて咀嚼動作を行っている区間)を特定する。一口毎の咀嚼区間中には、腔内で食べ物を粉砕するための複数回の噛み動作(咀嚼動作)が含まれる。そして、咀嚼区間特定モジュール42aは、特定された各咀嚼区間に対応する測定データを、一口分のデータとして抽出する。
次に、解析部42は、フィルタリング・演算モジュール42bにより、一口分の3軸加速度データに含まれるノイズ成分及び重力加速度の影響を除去する。本実施形態では、フィルタリング・演算モジュール42bは、例えばローパスフィルタによって一口分の3軸加速度データに含まれる高周波成分のノイズ除去を行うと共に、一口分の3軸加速度データについてオフセット補正を行う。オフセット補正とは、加速度センサにより取得される重力加速度による信号成分を除去する処理である。このように解析に悪影響を及ぼすおそれのあるノイズ成分を除去又は低減させる処理を「悪影響成分対抗処理」と呼んでもよい。フィルタリング・演算モジュール42bを悪影響成分対抗処理を行う「悪影響成分対抗モジュール」と呼んでもよい。
・アーモンド:比較的小さく、比較的硬い。
・ごはん:比較的小さく、比較的柔らかい。
・いちご:比較的大きく、比較的柔らかい。
次に、解析部42は、解析モジュール42cにより、一口分の咀嚼情報から、上述した解析結果を取得する。解析部42は、解析モデル記憶部43に記憶された解析モデルM1に一口分の咀嚼情報を入力する。上述したように、解析モデルM1に入力される一口分の咀嚼情報には、咀嚼区間CSにおける時系列データD1,D2(以下「全体区間データ」)のみが含まれてもよいし、咀嚼区間CSのうち区間B1,B2に含まれる時系列データD1,D2(以下「特定区間データ」)のみが含まれてもよいし、全体区間データ及び特定区間データの両方が含まれてもよい。また、解析モデルM1に入力される一口分の咀嚼情報には、時系列データD1,D2のうちの一方のデータのみが含まれてもよい。また、上述したように、一口分の咀嚼情報に、上述した時系列データD3に対応する時系列データ(すなわち、下顎の角度を示すデータ)が含まれる場合には、解析モデルM1に入力される一口分の咀嚼情報に当該時系列データが含まれてもよい。なお、1回目の噛み動作と2回目の噛み動作に特に注目するのは、1回目の噛み動作と2回目の噛み動作とが咀嚼対象物の特徴を顕著に示すからであるが、他の任意の複数回数(n回目)までの噛み動作に注目してもよい。すなわち、1回目からn回目までの噛み動作に対応する咀嚼情報を、解析モデルM1に対する入力データとして用いてもよい。言うまでもないが、上記のn回は、咀嚼区間CS中の総噛み動作回数よりも小さい回数となるように設定される。
1.互いに直交する第1方向、第2方向、及び第3方向の各々を向くように義歯2を静止させる。
2.第1方向を向くように義歯2を静止させたときにセンサ部21の加速度センサにより測定された3軸方向の第1加速度データ、第2方向を向くように義歯2を静止させたときにセンサ部21の加速度センサにより測定された3軸方向の第2加速度データ、及び第3方向を向くように義歯2を静止させたときにセンサ部21の加速度センサにより測定された3軸方向の第3加速度データを取得する。
3.3通りの義歯2の向き(第1方向、第2方向、第3方向)とそれぞれの向きに対応する3軸加速度データ(第1加速度データ、第2加速度データ、第3加速度データ)との関係に基づいて、ユーザの頭部(下顎を含む)が静止した任意の状態に対応する3軸加速度データからユーザの頭部の姿勢を推定するための計算式を導出する。
次に、生成部44は、提案モジュール44aにより、所定期間に対応する解析結果の一部又は全部を提案モデルM2に入力する。これにより、生成部44は、提案モデルM2から出力される情報を提案情報として取得する。また、生成部44は、提案モデルM2を用いずに、上記所定期間に対応する解析結果を統計的手法等を用いて分析することにより、一食分の量、栄養バランス、咀嚼回数、食事時間、咬合力等の情報を取得し、取得された情報と予め定められた提案生成ルールとに基づいて、提案情報を生成してもよい。例えば、生成部44は、一食分の量について予め好ましい範囲を定めておき、上記解析結果から得られた一食分の量(推定値)が当該範囲外である場合に、一食分の量を当該範囲に収めるように促す提案情報を生成してもよい。例えば、生成部44は、一食分の量(推定値)が当該範囲よりも少ない場合には、予め用意されたテンプレート情報のうちから「もう少し食事量を増やしましょう。」といったテキストデータを抽出し、当該テキストデータを提案情報として生成してもよい。上述した提案生成ルールは、このようなルールを予め規定した情報である。なお、提案情報は、音声データであってもよい。例えば、出力部46としてスピーカーのような音発生器が設けられる場合、提案情報は、音声データとして出力されてもよい。
図10は、食生活推定装置1の処理フローの一例を示す図である。図10に示されるように、まず、義歯2がユーザによって装着される(ステップS1)。そして、ユーザが、義歯2を装着したまま日常生活を実施する(ステップS2)。日常生活には、ユーザが食べ物を摂取する食事期間が含まれる。これにより、義歯2のセンサ20において、食事期間におけるユーザの顎運動情報(本実施形態では、センサ部21により取得される3軸加速度データ及び/又は3軸角速度データ)が測定データとして取得及び保存される。ユーザは、例えば就寝前等のタイミングで、義歯2をユーザの下顎から取り外して、ベース装置3の保管スペース34に入れる(ステップS3)。
食生活推定装置1(本実施形態では、特にユーザ端末4)は、解析部42を備える。このようなユーザ端末4では、機械学習により生成された解析モデルM1を用いることにより、ユーザが咀嚼したと推定される食べ物の属性が取得される。また、解析モデルM1は、解析対象のユーザ自身の過去の食事から得られる教師データを用いて機械学習されている。従って、ユーザ端末4によれば、ユーザの摂食時における顎運動の特徴を学習した解析モデルM1を用いて、簡易かつ精度良く解析結果(ユーザが咀嚼したと推定される食べ物の属性)を取得することができる。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されるものではない。
Claims (11)
- ユーザの摂食時の一口分の顎運動を示す時系列情報である咀嚼情報を取得し、機械学習により生成された解析モデルに前記咀嚼情報を入力し、前記解析モデルから出力される、前記一口分の顎運動により前記ユーザが咀嚼したと推定される食べ物の属性を取得する解析部を備え、
前記解析モデルは、前記ユーザについて取得された過去の一口分の顎運動を示す時系列情報である第1情報のうち1回目の噛み動作に対応する顎運動を示す時系列情報である第1咀嚼情報に対応するデータと、前記第1情報のうち2回目の噛み動作に対応する顎運動を示す時系列情報である第2咀嚼情報に対応するデータと、前記過去の一口分の顎運動により前記ユーザが咀嚼した食べ物の属性を示す第2情報と、を含む教師データを用いて機械学習された学習済みモデルであり、
前記解析部は、前記咀嚼情報から前記第1咀嚼情報と前記第2咀嚼情報とを抽出し、抽出された情報を前記解析モデルに入力することにより、前記一口分の顎運動により前記ユーザが咀嚼したと推定される食べ物の属性を取得する、食生活推定装置。 - ユーザの摂食時の一口分の顎運動を示す時系列情報である咀嚼情報を取得し、機械学習により生成された解析モデルに前記咀嚼情報を入力し、前記解析モデルから出力される、前記一口分の顎運動により前記ユーザが咀嚼したと推定される食べ物の属性を取得する解析部を備え、
前記解析モデルは、不特定のユーザについて取得された過去の一口分の顎運動を示す時系列情報である第1情報のうち1回目の噛み動作に対応する顎運動を示す時系列情報である第1咀嚼情報に対応するデータと、前記第1情報のうち2回目の噛み動作に対応する顎運動を示す時系列情報である第2咀嚼情報に対応するデータと、前記過去の一口分の顎運動により前記不特定のユーザが咀嚼した食べ物の属性を示す第2情報と、を含む教師データを用いて機械学習された学習済みモデルであり、
前記解析部は、前記咀嚼情報から前記第1咀嚼情報と前記第2咀嚼情報とを抽出し、抽出された情報を前記解析モデルに入力することにより、前記一口分の顎運動により前記ユーザが咀嚼したと推定される食べ物の属性を取得する、食生活推定装置。 - 前記解析部は、前記解析モデルに対して前記ユーザの属性を示すプロファイル情報を更に入力し、
前記解析モデルは、前記不特定のユーザのプロファイル情報を更に含む前記教師データを用いて機械学習された学習済みモデルである、請求項2に記載の食生活推定装置。 - 前記解析モデルは、前記第1情報のうち1回目からn回目(n≧3)までの各々の噛み動作に対応する前記第1咀嚼情報から第n咀嚼情報までのデータを含む前記教師データを用いて機械学習された学習済みモデルであり、
前記解析部は、前記咀嚼情報から、前記第1咀嚼情報から前記第n咀嚼情報までの各々の情報を抽出し、抽出された情報を前記解析モデルに入力することにより、前記一口分の顎運動により前記ユーザが咀嚼したと推定される食べ物の属性を取得する、請求項1~3のいずれか一項に記載の食生活推定装置。 - 前記ユーザの下顎に装着される義歯に設けられたセンサによって検出された顎運動情報を取得する取得部を更に備え、
前記解析部は、前記顎運動情報に基づいて、前記咀嚼情報を取得する、請求項1~4のいずれか一項に記載の食生活推定装置。 - 前記顎運動情報は、前記センサによって検出される3軸方向の加速度及び3軸方向の角速度の少なくとも一方の時間変化を示す情報を含む、請求項5に記載の食生活推定装置。
- 前記顎運動情報は、前記ユーザの上顎に装着される義歯に設けられたセンサによって検出される、3軸方向の加速度及び3軸方向の角速度の少なくとも一方の時間変化を示す情報を更に含む、請求項6に記載の食生活推定装置。
- 前記食べ物の属性は、食べ物の大きさ、硬さ、及び種類の少なくとも1つを含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の食生活推定装置。
- 前記ユーザの下顎から取り外された前記義歯を保管するベース装置を更に備え、
前記ベース装置は、前記センサと通信することにより前記センサから前記顎運動情報を取得する、請求項5に記載の食生活推定装置。 - 前記ベース装置は、前記センサを充電する充電部を更に有する、請求項9に記載の食生活推定装置。
- 前記ベース装置は、前記義歯を洗浄する洗浄部を更に有する、請求項9又は10に記載の食生活推定装置。
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