KR20070026572A - 맞춤 영양식 공급 시스템 및 그 네트워크와 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시스템과 결합한 장치 내에서 저장된 원료로 만들어진 맞춤 영양식을 공급하기 위한 시스템이다. 장치는 장치 내의 이용가능한 원료의 재고, 그 성분 및 특성, 및 고객 프로필 데이터가 저장된 메모리를 구비한 제어기를 구비한다. 제어기는 원료의 재고와 고객의 건강 프로필을 고려하여 수행되는 프로그램에 의해 설정된 제약 내에서 고객에 의해 선택된 맞춤 영양식을 최적으로 매치시켜 음식물을 처방하도록 프로그래밍 된다. 그 다음 고객에게 선택된 음식물이 제시되고 고객은 그것을 승인하거나 수정한다. 장치는 그러면 최종 선택을 준비하고 공급하도록 프로그램 된다.
Description
본 발명은 자동화된 음식 공급 시스템에 관한 것이다. 특히, 고객의 선택과 저장된 고객 프로필, 건강, 및 영양 데이터에 기초한 맞춤 영양식을 제공하는 자동화된 음식 공급 시스템에 관한 것이다.
포장되어 있는 음식을 판매하는 자동 판매기는 당해 기술 분야에 알려져 있다. 또한, 고객이 그 배합을 선택하고, 자동 판매기는 저장 용기로부터 각 성분을 고객이 가져가는 1인분으로 측정된 양을 공급하는, 커피, 핫초코, 또는 청량 음료와 같은 음료를 공급하는 자동 판매기 또한 알려져 있다.
미국 특허 제5,404,796호에서 탈수 분말로부터 감자 튀김을 만들어 내는 자동판매기가 설명되어 있다. 분말은 수분이 첨가되고 장치 안의 다이에서 감자 튀김으로 형성된다. 그 다음, 감자 튀김은 뜨거운 기름에서 조리되고 고객에게 신선하게 튀겨져 공급된다. 소금 및/또는 소스의 공급 여부에 대한 선택은 고객 맞춤을 위해 장치가 가진 유일한 능력이다.
고객이 음식물 선택을 입력하고 컴퓨터가 샘플 메뉴를 준비하는 컴퓨터 프로그램은 알려져 있다. 이 샘플 메뉴는 상기 사용자에게 사용 가능한 원료로부터 가능한 배합에 기초한다. 일본 특허 제2003-05064호 및 제2003-141337호는 그러한 시스템의 실시예이다. 그 다음 컴퓨터에 의해 준비된 메뉴에 기초하여 식사를 준비하는 것은 고객에게 달려있다.
WO 03/056493에서는 고객의 필요에 따라 최적화된 음식물과 약을 공급하기 위한 영양 공급기가 설명되어 있다. 고객은 요청을 입력하고, 공급될 1회 분량은 고객의 건강 및 영양적 필요와 표준 음식물 및 내복약 표를 비교하는 로직에 기초한 규칙을 사용하여 공급 장치 내에 저장된 음식물 및 내복약으로부터 처방된다. 고객의 선택은 공급 장치에 의한 원료의 공급을 통제하는 규칙에 의해 제한된다.
본 발명의 목적은 이러한 불리한 점을 극복하기 위한 몇몇 방법 또는 적어도 공중에게 유용한 선택을 제공하는 데 있다.
발명의 요약
본 발명은 맞춤 영양식을 공급하기 위한 시스템에 광범위하게 적용된다.
본 발명에 의한 맞춤 영양식 공급 시스템은:
원료 저장 모듈;
원료 처리 모듈;
음식물 공급기;
고객 인터페이스; 및
상기 저장 모듈, 상기 처리 모듈 및 상기 공급기의 동작을 제어하도록 프로그램되고, 조작 가능하게 상기 고객 인터페이스에 링크된 제어기;를 포함하고,
상기 제어기는 메모리에 상기 저장 모듈 내의 원료의 재고, 성분과 특성; 및 고객 프로필 데이터를 저장하고 있으며;
상기 제어기는:
고객이 상기 고객 인터페이스를 통해 맞춤 영양식을 선택하면,
a) 상기 제어기의 메모리에 저장된 정보를 조사하고, 상기 제어기의 프로그래밍에 의해 설정된 미리 정해진 제한 내에서 상기 고객에 의해 선택된 맞춤 음식물을 최적으로 매치시키는 음식물을 처방하고, 승인 또는 수정을 위해 상기 고객에게 선택된 음식물을 제시하고;
b) 상기 고객이 선택을 수정하는 경우, 수정된 선택에 의해 상기 a)단계를 반복하고, 승인 또는 수정을 위해 선택된 음식물의 결과를 고객에게 제시하고; 및
c) 고객이 음식물을 승인하면, 원료 저장 및 처리 모듈과 상기 음식물 공급기에 상기 음식물을 준비하여 공급하도록 지시하는; 방식으로 동작하도록 프로그래밍 되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 원료 처리 모듈과 상기 음식물 공급기가 서로 통합된 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 음식물 공급기는 적어도 부분적으로는 고객 또는 조작자에 의해 조작되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어기의 프로그램에서 기설정된 제약은, 다음 중 하나 이상을 포함하되 제한되지는 않는 것을 특징으로 한다.
원료의 물리적 특성 또는 제한,
원료의 조화 특성,
건강 상태에 의한 임의의 원료에 대한 제한,
건강 상태에 의한 임의의 원료에 대한 요구,
재고 내의 원료의 이용 가능성, 및
비용.
일 실시예에서, 상기 제어기는 반복 고객이 상기 고객 인터페이스를 통해 식별되자마자, 상기 고객에게 상기 고객의 이전 선택에 기초하여 선택된 음식물을 제시하고, 상기 고객이 상기 선택을 승인하면 상기 제어기는 직접 단계 c)로 건너뛰고, 상기 고객이 다른 음식물을 선택하면 상기 제어기는 단계 a)에서 시작하도록 프로그램되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 단계 a) 및 단계 b) 수행 시, 상기 제어기는:
상기 고객 프로필 데이터를 사용하여 고객을 위한 영양 요구량 목표를 생성하고, 원료의 재고를 참조하여 각 원료의 포함 수준에 대한 제한을 생성하고, 및
이용 가능한 원료의 제약 내에서 영양 요구를 만족시키는 최적화된 음식물을 처방하기위해 원료를 선택하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 제어기는 그 밖의 요구의 제약 내에서 영양 요구량을 만족시키는 최적화된 음식물을 처방하도록 원료를 선택하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에서, 상기 그 밖의 요구는, 함께 혼합할 수 없는 레벨에서 임의의 원료가 함께 포함되지 않도록 하는 것과, 상기 음식물이 영양적 목표로부터 가능한 벗어나지 않고, 고객이 선호하는 맛 선택에 가능한 가깝게 매치되도록 하며 가능하면 비싸지 않은 방식으로 충분한 그러나 초과되지 않는 액체 원료로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 단계 a) 및 단계 b)에서 고객에게 제시되는 선택된 음식물은 불-트리(boolean-tree) 알고리즘의 사용을 통해 결정되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 원료 저장 모듈은 복수의 저장 구획을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 식품에 따라 유제 분말 또는 밀가루 또는 다른 곡식과 같은 분말 원료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 안정제, 수성 콜로이드 또는 유화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 향신료, 허브 또는 소금과 같은 양념을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 비타민, 무기염류 또는 활성물질(bioactives)와 같은 영양제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 향료 또는 풍미 변형제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 질감 원료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 물, 쥬스, 우유, 또는 다른 음료액과 같은 액체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 젤 또는 유상액을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 건조 과일/야채, 또는 과일/야채 추출물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 냉각 또는 냉동되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 구획 중 일부는 가열되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 원료 저장 모듈은 구획 내에 저장된 원료의 기설정된 양을 음식물에 첨가(dosing)하는 첨가 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 원료 저장 모듈에서 원료 처리 모듈로 원료를 이동시키도록 제공되는 원료 진행 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 원료 진행 수단은 기계적, 중력, 진공, 공기압, 및 액압 중 하나 이상 인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 원료 처리 모듈은 하나 이상의 믹서, 가열기, 냉각기 또는 냉동기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 히터는 컨벡션 히터, 전자렌지, 살균기, 조사기(irradiator), 열선히터 또는 고주파 사운드인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 음식물 공급기는 노즐인 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 음식물 공급기는 압출성형물인 것을 특징으로 한다. 상기 압출 성형물은 선택적으로 가열될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 음식물 공급기로부터 음식물을 받기 위해 공급 노즐로 등록될 공급 용기 또는 다른 수납기를 공급하는 수단이 제공되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 저장 모듈 내의 원료의 재고와, 그로부터 이용 가능한 음식물과, 저장 모듈 내의 원료에 관련된 영양 및 건강 데이터 및 그로부터 가능한 음식물의 적어도 일부와, 그리고 고객 프로필 데이터의 적어도 일부를 메모리에 저장한 하나 이상의 서버에 조작 가능하게 링크된 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어기 및/또는 서버는 조작 가능하게 외부 데이터베이스에 링크된 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 외부 데이터 베이스는 임의의 건강과 영양에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 외부 데이터베이스는 고객의 건강 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 외부 데이터베이스는 건강 보험 데이터베이스인 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 고객 프로필 데이터는 건강 상태, 최근 거래 기록 및 기호를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 고객 인터페이스는 상기 공급 시스템과 결합된 키보드 또는 터치패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 고객 인터페이스는 상기 공급 시스템으로부터 떨어진 위치에서 조작 가능한 휴대폰인 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 고객 인터페이스는 인터넷을 통해 상기 시스템에 조작 가능하게 링크된 고객 컴퓨터인 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에서, 상기 고객 인터페이스는 고객에 의해 제시되는 카드에 전자적 또는 자기적으로 저장된 정보를 독출하는 카드 리더인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어기는 과금 기능에 조작 가능하게 링크된 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 과금 기능은 전자 신용/직불 시스템에 조작 가능하게 링크된 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 과금 기능은 동전, 지폐, 선불 전자 카드 등의 투입에 의해 실현 가능한 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 서버에 조작 가능하게 링크된 상기에서 정의된 시스템의 네트워크인 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 상기에서 설명된 시스템 및/또는 네트워크의 구성요소들의 조합을 포함하는 맞춤 영양식을 공급하는 장치에 적용된다.
본 명세서에서 사용된 "음식물"은 소비될 음료 또는 음식의 일인분만이 아닌, 고객이 가져가 다른 음식물을 준비하는데 사용하거나 부가되는 농축액, 소스, 토핑, 양념, 또는 미리 섞어놓은 것을 포함한다.
본 발명은 또한 개별적으로 또는 집합적으로 본 명세서의 상세한 설명과 관련되거나 또는 본 명세서의 상세한 설명에 나타나 있는 부분, 구성 요소 및 특성과 상기 1 이상의 부분, 구성요소 또는 특성의 임의의 또는 모든 조합에 광범위하게 적용된다고 말할 수 있고, 여기서 본 발명이 속하는 기술 분야의 공지의 등가물을 갖는 특정 정수가 언급된 경우, 개별적으로 설정된 것처럼, 그러한 공지의 등가물은 본 명세서에 포함되는 것으로 본다.
본 발명은 앞서 말한 것에 적용되고 다음에 예시되는 구성은 단지 설명을 위한 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하는 것에 의해 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예의 구성을 나타낸 블럭도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예의 원료 저장 모듈과 원료 처리 모듈의 블럭도,
도 3 은 음료 서빙을 공급하는 공급기 구성의 블럭도,
도 4 는 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예의 동작을 나타낸 블럭도,
도 5 는 건강 프로필 알고리즘의 블럭도,
도 6 은 체질량 인덱스의 결정을 위한 처리 루프의 블럭도,
도 7 은 당뇨병에 관련된 정보 처리를 위한 루프의 블럭도,
도 8 은 다이어트에서 철에 관련된 정보 처리를 위한 루프의 블럭도,
도 9 는 심장 건강에 관련된 정보 처리를 위한 루프의 블럭도,
도 10 은 엽산에 관한 정보 처리를 위한 루프의 블럭도,
도 11 은 개인의 기호에 대한 고객의 요청을 처리하기 위한 루프의 블럭도,
도 12 는 고객의 기호에 따른 서비스 처리를 위한 블럭도,
도 13 은 건강 프로필과 기호 둘 다를 구비한 음료를 사용자에게 제공하기 위해 정보 처리를 위한 질문의 블럭도,
도 14 는 제공되는 음료 안으로 선택된 원료가 포함되는 것을 확인하기 위한 질문의 블럭도, 및
도 15 는 고객 이력에 기초하여 서비스되는 음료를 결정하기 위한 질문의 블럭도이다.
본 발명에 따른 시스템은 하드웨어 구성 요소와 소프트웨어 구성 요소 둘 다를 구비한다. 도 1 의 실시예에서, 공급기(10)는 서버(30)로부터 분리된다. 공급기(10) 및 서버(30)는 서로 전자적으로 소통된다. 서버(30)는 공급기(10)와 통합될 수 있지만, 단일 서버(30)는 보통 공급기(10)의 네트워크와 링크된다.
시스템의 원료 모듈(12)은 유제 분말 또는 밀가루와 같은 대용량 원료를 보관하는 다수의 구획과 양념, 영양소, 풍미 변형제, 및 질감 원료와 같이 소량으로 공급될 원료를 보관하는 다른 구획들을 포함한다. 대표적인 유제 분말은 전지 우 유 분말, 탈지 우유 분말, 유단백 농축액 및 유장 단백질 농축액 등을 포함한다. 가루 원료는 곡물과 다른 채소 가루를 포함한다. 풍미 변형 원료는 고추, 허브 또는 소금과 같은 조미료 또는 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 다른 풍미를 변형시키는 원료를 포함한다. 인공 향료 또는 천연 합성 향료 또한 포함될 수 있다.
몇몇 구획은 준비 시간을 더 빠르게 하기 위해 미리 준비된 원료 믹스를 포함한다.
다른 실시예에서 원료 구획은, 음료수 또는 다른 음식물을 공급하기 위해 신선, 냉동 또는 과일 펄프와 같은 가공된 과일을 포함한다. 그런 실시예를 가진 시스템에서 원료 모듈은 적절한 냉장 시스템을 구비한다.
원료 모듈 내의 저장 구획 내에 포함되는 영양소 또는 다른 건강 증진 요소는 필수 지방 및 지방산, 비타민, 미네랄, 및 생활성 물질(bioactives)이다. 동결 건조 프로바이오틱, 생활성 가수 분해 분말 등을 포함하는 생활성 물질이 이 구획에 또한 저장된다.
저장되는 다른 요소는: 한천, 알긴산, 아라비아(arabic), 가라기난(carrageenan), 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 젤라틴, 곤약 가루, 로커스두 검(locust bean Gum, LBG), 메틸 셀룰로오스 및 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스(MC/HPMC), 마이크로크리스털린 셀룰로오스(MCC), 펙틴, 크산탄(xanthan), 아카시아(acacia) 검, 박테리아(vacterial) 검, 타마린드(tamarind), 가티(ghatti), 카라야(karaya), 글락토 마농(glactomannon), 젤란 폴리사카라이드(gellan polysaccharides), inulin, 아밀라아제(amylase), 아미로펙틴(amylopectin), 엑소폴리사카라이드(exopolysaccharides), 말토덱스트린(maltodextrin), 젤라틴(gelatine), 섬유질(fibre), 단백질, 트랜스글루타미나제(transglutaminase) 또는 가수분해(hydrolysate) 제품, 아미노산, 산화방지제, 설탕, 인삼, 과라나(guarana) 또는 카페인을 포함하되 이에 제한되지는 않는다.
몇몇 다른 구성 성분도 영양적이거나 다른 이점을 가진다. 예를 들어, 이눌린(inulin)은 당뇨병 환자를 위한 것이고, 곤약 가루는 고령자들 중에 연하곤란을 감소시킨다.
박테리아 양식, 특히 락틴산 박테리아 양식은 발효음료 또는 요거트에 사용되는 저장 구획 내에 포함된다.
원료 모듈(12)의 구획은 또한 물, 우유 또는 다른 음용액과 같은 처리액을 포함한다.
저장 구획은 요거트 같은 겔 또는 아이스크림 같은 유상액 등을 포함한다.
냉각 또는 냉장 수단은 원료가 그러한 조건을 요구하는 몇몇 저장 구획에 제공된다.
또한, 원료가 대기온도 이상의 온도에서 유지할 필요가 있을 때, 가열 수단이 포함될 수 있다.
원료 처리 모듈(14)은 저장 구획과 결합되는 도싱(dosing) 메커니즘을 포함한다. 이것을은 도관을 통해 원료 처리 모듈에 결합된다. 도관을 따라 원료를 이송시키는 수단은 보통 중력과, 오거(auger), 공기/액압, 또는 진공압과 같이 도관 의 원료 처리 종단에서 액체를 진행시키는 수단을 포함한다.
원료 처리 모듈(14)은 원료 저장 모듈(12)로부터 원료를 받도록 배치된 용기 내의 혼합 수단을 포함한다. 혼합 수단은 반죽 원료 혼합을 위해 식품 산업에서 흔히 사용되는 믹서 또는 당해 기술 분야에 알려진 다른 믹서를 포함한다.
성형 메커니즘이 시스템의 몇몇 기능을 위해 선택적으로 제공된다. 혼합된 원료는 그 다음, 혼합된 원료를 영양 바와 같은 기설정된 형태로 성형하기 위한 성형 메커니즘으로 전달된다. 이는 컨벡션 오븐/전자렌지, 열선, 또는 고주파 사운드와 같은 가열 수단으로 보내진다.
일 실시예에서, 선택된 식품이 피자이면, 성형 메커니즘은 롤러이다. 피자 베이스가 롤러에 의해 밀려나오고, 컨벡션 오븐에서 조리되기 전에 도싱 메커니즘으로부터 중간 스테이션에서 피자 토핑이 베이스 위에 뿌려진다. 다른 편평하게 하는 메커니즘 또한 사용될 수 있다.
예를 들어 공급되는 상품이 요거트와 같은 액상일 때, 노즐에서 용기 내로 공급된다. 일 실시예에서, 공급 모듈(16)은 고객이 이용할 수 있는 노즐을 구비한다. 고객은 노즐 아래에 용기를 위치시키고 용기 내로 제공되는 액체가 모이도록 놓아둔다.
다른 실시예에서, 용기와 노즐은 고객이 접근할 수 없다. 용기가 채워진 다음, 봉합된 용기가 고객에게 제공되도록 그 전에 자동 씰링 장치에 의해 봉합된다.
시스템의 다른 실시예에서, 원료 처리 모듈과 음식물 공급기가 결합 된다. 이는, 예를 들어, 액체 흐름에 쉽게 녹을 수 있는 제한된 수의 분말 원료가 있을 때 이루어진다. 처리 및 제공 기능은 분말을 액체에 용해하여 고객이 음료를 가져가도록 한다.
일부 실시예에서, 공급기의 동작이 완전 자동화되더라도, 다른 실시예에서는 상기 처리 및 제공 동작은 고객 또는 조작자의 동작을 포함할 수 있다. 고객 또는 조작자는 컵 또는 단지와 같은 용기를 공급기 아래 위치시키고 음식물을 제공하도록 시작 버튼을 눌러야 할 것이다. 고객 또는 조작자는 사용자 인터페이스에서 스크린에 지시된 바와 같이 버튼 또는 레버를 누르는 것에 의해 원료의 처리 또는 제공을 도와야 한다.
공급기는 라벨(labeling) 단위과 결합될 수 있다. 이 단위은 원료 리스트와 필요한 특별 지시를 제공할 수 있는 라벨을 프린트하고 부착할 수 있다. 라벨은 음식물에 의해 제공되는 영양 특성을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(18)는 여러가지 기능을 지닌 마이크로프로세서이다. 제어기는 선택, 공급 및 처리된 원료가 고객의 선택 기준과 건강, 영양과 고객 프로필 데이터 요구사항 모두를 만족시키기 위해 저장 모듈(12), 원료 처리 모듈(14) 및 공급 모듈(16)과 상호적으로 동작할 것이다. 프로세서는 또한 재고 수준을 계속 관찰하여, 원료 구획에서 보충을 필요로 할 때 재고 관리자에게 신호를 보낸다.
제어기(18)는 또한 서버(30) 내의 과금 모듈(32)과 상호작용하게 된다. 어떤 경우에, 과금은 다른 자동 판매기의 방식으로 동작되는 동전, 지폐, 또는 직불 카드가 될 수 있다. 다른 경우에는 과금이 종래와 같이 판매 시점에서 전자적 직접 지불/신용을 통해 이루어진다.
제어기(18)는 고객 프로필 데이터(34)에 접근할 수 있다. 이는 이전의 고객의 메뉴 선택과 고객의 영양 요구를 포함한다. 고객이 높은 수준의 체력을 갖추고 특정 활동을 위한 영양 요구를 가지고 있을 때, 이는 원료 선택에서 고려될 것이다. 고객이 특정 식품(예를 들어 땅콩, 글루텐 또는 페닐알라닌)에 알레르기를 가지고 있거나, 당뇨 또는 고혈압과 같은 병을 가지고 있으면, 그 병을 악화시킬 수 있는 원료의 공급을 방지하게 된다.
고객 프로필 데이터(34)는, 그 가장 간단한 형태에서, 고객에 의해 입력된 몸무게, 키, 나이, 현재 건강 상태와 같은 기본 정보를 포함한다. 고객이 특정 조건에 대한 보다 자세한 건강 평가 또는 테스트를 가지고 있을 때 이 정보 또한 입력된다. 높은 체력 수준의 운동 선수를 위하여, 실시간 피트니스 정보가 고객 데이터 베이스에 입력될 수 있고, 운동 종료 또는 도중에라도 소비를 위해 다른 적절한 음식물 또는 영양 음료가 주문될 수 있다.
고객이 유전자형 분석을 구비하고 있을 때 결과 데이터 또한 데이터 베이스에 입력될 수 있다. 유전자형 분석이 가능할 경우, 뉴트리게노믹(nutrigenomics) 분석은 고객에게 최적의 음식물을 선택할 수 있도록 한다. 고객의 거래가 지불되거나 건강 보험에 의해 보조금 지급을 받는 경우 거래 시에 건강 보험 데이터베이스와 링크를 통해 청구서 작성이 이루어질 수 있다.
고객 입력은 고객 인터페이스(20)의 몇 가지 형태를 통해 이루어진다. 시스템이 이미 고객 프로필 데이터을 저장하고 있는 경우, 고객은 개인 식별 번호(PIN)만 입력하면 될 것이다. 홍채 스캐닝 또는 전자 지문 인식 또는 다른 생체 데이터 의 인식과 같은 다른 고객 식별 메커니즘이 PIN 입력 대신에 사용될 수도 있다. 인터페이스에는 제어기와 고객 사이의 상호작용이 가능하도록 스크린 또는 스피커가 포함된다.
인터페이스는 휴대폰, 인터넷 접속 가능한 컴퓨터가 될 수 있고, 또는 입력 장치에 의해 전자적으로 판독될 수 있는 카드를 삽입하는 것에 의해 그 자체가 활성화되는 판매기의 키보드나 다른 입력장치가 될 수 있다. 다른 실시예에서, 고객 인터페이스는 음성에 의해 활성화될 수 있다.
고객은 고객 인터페이스(20)를 통해 시스템에 등록할 수 있다. 등록은 보통 고객 프로필 데이터의 입력을 포함한다. 고객이 전자카드에 저장된 건강 정보를 가지고 있을 경우, 전송은 그 카드의 판독에 의해 이루어질 수 있다. 또는, 고객은 기호, 건강 상태 및 알레르기에 대한 표준화된 질문에 대한 응답으로 정보를 입력할 수 있다. 또는, 원격 컴퓨터에 저장된 고객의 건강 데이터가 고객에 의해 승인될 때 접근될 수도 있다.
메모리는 또한 불리한 원료를 배제하도록 고객의 건강 프로필과 비교될 수 있는 영양 및 건강 데이터(38)를 로딩할 수 있다. 또는, 제어기는 건강과 영양 제안을 제공하는 URL(www.mypyramid.gov)와 같은 데이터베이스에 접근하여 문의하도록 프로그램될 수 있다.
과금 모듈(32)은 은행에 의해 제공되는 전자 신용 및 직불 서비스에의 연결과 같이 간단히 이루어질 수 있다. 또는, 동전, 지폐 또는 전자 직불 카드가 장치를 활성화시키는 종래의 자동판매기로부터 채택된 모듈이 될 수 있다.
공급기(10)에는 또한 원료 처리 모듈(14)의 상위 부분에 강화 모듈(22), 도싱 유닛(24)이 제공될 수 있다. 각 공급기(10)와 서버(30) 사이에 전자적 연결이 존재한다.
서버(30)는 다음 기능과 메모리 데이터 뱅크를 구비한다. 과금 기능(32)은 위에서 설명되었다. 고객 데이터베이스(34)는 고객 프로필을 포함한다. 고객 데이터베이스는 개인 프로필에 부가하여 이전에 등록되지 않은 고객으로부터의 주문을 처리할 때 사용되는 고객 그룹 프로필을 생성할 수 있다. 서버(30)에는 또한 영양 및 건강 데이터(38)와, 고객 선택 사항만이 아닌 영양과 건강 요구사항을 만족시키는 원료를 선택하기 위한 처방 알고리즘도 저장될 것이다.
간단한 형태에서 시스템은 제어기 안에 모든 메모리와 프로그램 기능을 가진 단독형 자동판매기가 될 수 있다.
다른 실시예는 자동판매기와 단일 서버 또는 멀티 서버의 조합을 포함한다. 일정한 집단의 고객에 의해 이용되는 자동판매기들이 있을 경우, 고객 프로필 데이터는 자동판매기들 각각의 메모리에 저장되거나, 또는 빠른 접속과 응답 시간을 위해 로컬 서버에 저장될 수 있다.
조작 시, 고객은 그들의 PIN 또는 다른 식별자를 입력하고 음식물을 선택하게 된다. 대표적인 실시예에서, 메뉴 선택이 이루어지는 식사 및 스넥 타입으로 시작하는 메뉴가 고객에게 제시될 것이다.
메뉴 타입의 처방은 모든 고객에게 제안된 일반 선택을 통할 수도 있고, 또는 고객 프로필 데이터가 음식 타입을 제한하는 경우, 보다 제한된 메뉴에 의할 수 있다.
고객은 선택을 하고, 그러면 제어기(18)는 원료의 공급을 조절하는 스위치를 작동시켜 원료를 혼합하고 조리하며, 필요한 경우, 그 다음 판매기로부터 그것들을 배출한다. 1인분의 크기는 고객 프로필 데이터(34)를 참조하여 결정된다.
일 실시예에서, 고객은 공급기(10)에 위치하여 음식물이 공급될 때를 기다린다. 고객이 판매기에서 떨어진 위치에서 음식물을 주문하는 보다 복잡한 모델에서 (휴대폰 또는 인터넷을 통해), 고객은 판매기 자체의 공급 스테이션으로부터 음식물의 방출이 허용되도록 입력 데이터를 입력한다. 그러한 설비는 식사 또는 스낵이 주문된 시간과 판매기에 의해 공급되는 시간 사이에 지연이 있는 경우 중요한 것이다.
본 발명에 따른 시스템 및 장치는 또한 위생 관리 시스템도 선택적으로 포함할 수 있다. 그러한 시스템은 우연한 유출 등을 모니터한다. 유출이 검출되면 문제의 판매기는 조작자에 의해 유출이 제거될 때까지 사용불능이 된다.
원료가 제한된 보관 수명을 가지는 경우, 이 정보는 원료 제어 데이터베이스 데이터의 일부가 된다. 원료가 원료 모듈의 구획에 배치될 때 데이터가 기록되고, 일단 "유효 기간"이 경과되면 신선한 원료가 보충될 때까지 원료 도싱 메커니즘은 사용 불능이 된다.
제한하고자 하는 것은 아니지만, 보통 본 발명의 시스템을 포함하는 판매기는 특정한 타입의 음식물을 제공한다. 몇몇 장치는 "스무디" 또는 드링킹 요거트와 같은 음료를 공급한다. 다른 장치는 고객의 선택에 따라 혼합되고 성형된 영양 바를 공급한다. 다른 장치는 무스, 요거트 또는 아이스크림과 같은 부드러운 음식을 제공한다. 또 다른 장치는 녹은 치즈와 피자와 같은 토핑 상품을 제공하게 된다.
다른 실시 예에서 공급된 음식물은 가져가서 음료를 준비하거나 샐러드, 고기, 야채, 생선 등에 뿌려지거나 혼합되는 농축액, 분말, 소스, 토핑 등이 될 수 있다.
판매기에의 액세스는 멤버십 또는 임의로 될 수 있다. 멤버인 고객은 그들의 선택과 그들의 프로필 데이터의 제한에 따라 최적화된 음식물을 가질 수 있게 된다.
본 발명에 따른 시스템을 포함하는 판매기는 학교에 설치될 수 있다. 그러한 판매기는 개인의 고객 데이터를 구비하지 않고 일반적인 학교 아동의 프로필을 구비하게 된다. 판매기는 잠재적으로 부족한 식이요법 및 다른 식사를 위한 영양적 보상을 갖춘 작은 음식물을 생성하도록 프로그램될 것이다. 예를 들어, 십대 여학생은 그들의 음식물에 추가 칼슘을 공급받게 된다. 그러한 판매기에 저장된 원료는 학교의 영양적 요구 사항에 충족할 수 있는 범위로 제한된다.
다른 실시예에서, 본 발명에 따른 시스템을 포함한 판매기는 노년층에 의한 소비에 적합한 음식물을 공급하도록 프로그램된다. 그러한 판매기는 요양소의 각 거주자를 위한 고객 프로필 데이터를 가지고 있게 된다. 그러면 식사는 각 개별 거주자의 영양 및 건강 요구사항을 위해 제공된다. 식사 요청은 거주자 자신에 의해 이뤄지거나 직원에 의해 대신 이뤄진다. 그러한 판매기를 설치하면 요양소 내 에 조리실과 조리사에 대한 필요를 감소시킬 수 있게 된다. 그러한 판매기 내에 저장된 원료 또한 노년층의 필요를 만족시킬 수 있도록 제한된다.
판매기의 프로그램은 선호되는 음식의 질감뿐만 아니라 대상 그룹의 일반적인 기호에 대한 정보를 포함한다.
본 발명에 따른 시스템을 포함하는 자동 판매기의 다른 잠재적 사용은 대중 교통 내에 있다. 버스, 기차 또는 비행기; 또는 공항 또는 역에서 여행자에게 맞춤식 또는 임의적인 음식물을 제공하기 위해 그러한 장치가 공급될 수 있다.
본 발명의 시스템을 포함하는 자동판매기는 체인 소매점, 쇼핑몰, 슈퍼마켓, 편의점, 대학, 체육관, 작업장, 스타디움, 극장 또는 잠재적 고객이 식음료를 찾을 어떤 장소에도 배치될 수 있다.
일 사용 예에서, 본 발명에 의한 자동판매기는 편의점 식품 판매점의 판매 카운터에 인접하여 설치된다. 고객은 샐러드와 같은 구입한 식품 아이템을 자동판매기로 가져가 샐러드 위에 직접 공급되거나 샐러드 위에 드레싱을 뿌리기 전에 고객이 열어야 하는 포장에 들어있는 드레싱을 주문한다.
본 발명에 의한 시스템은 몇몇 이점을 제공한다. 일 실시예에서, 고객은 기호에 따라 최적화된 것만이 아닌 건강과 영양적 고려에 대해서도 최적화된 음식물을 편리하게 제공받게 된다. 음식물이 신선한 원료로 준비되는 경우, 고객에 의해 덜 최적화된 조건에서 저장되는 것보다는 신선한 상태에서 서빙되도록 할 조건에서 저장된다. 원료의 저장과 공급을 제어하는 알고리즘은 포함되는 고려사항인 신선함을 보장하도록 프로그램된다.
영양 음료를 제공하는 자동 판매기
영양 음료를 공급하는 도 1 에 도시된 공급기의 일실시 예의 개략도가 도 2 및 도 3에 도시된다.
필요한 경우, 밀봉될 수 있는 환경 제어 단위(40) 내에, 장치 내에 어떤 원료가 저장되어 있는지 인식하기 위해 제공된 RFID(Radio Frequency Identification) 원료 인식 칩(42)을 구비한 원료 저장 용기(44)가 있다. 용기(44)로부터 분말 원료의 진행을 도울 원료 교반(agitation/stirring) 유닛(46)이 제공된다.
또한, 재고 정보를 제공하는 저장 레벨 센서(48)가 도시되어 있다.
저장 용기(44) 아래, 저장 용기(44)로부터 튜브(56)로 원료를 나아가게 하는 오거(auger) 같은 공급 메커니즘(52)을 구동하는 구동 메커니즘(50)이 제공된다. 제공되는 원료의 양을 측정할 수 있도록 튜브(56) 상에 측정기(54)가 위치한다. 투하장치(58)는 용기(44)로부터 빠져나온 분말 원료를 받도록 튜브(56)와 정렬된다. 투하장치(58)에 분말이 늘어 붙는 것을 방지하도록 하는 교반기(60)가 제공된다.
각 분리된 원료는 전술한 관련된 구성요소를 갖는 분리된 저장 용기를 구비한다.
도 3을 참조하면, 분말 매니폴드(manifold,65)는 강화제(64)의 소스 및 원료(62)의 소스와 연결되어 제공된다. 강화제(64)는 정확한 분말 측정 장치로부터 분말 형태로 제공되거나, 정확한 일회분량으로 미리 만들어진 타블렛(tablet) 형태 로 제공된다. 원료(62)는 각 원료 용기(44)와 관련된 투하장치(58)로부터 방출된다.
액체 원료 매니폴드(66) 또한 제공된다. 매니폴드(66)는 액체 소스(68)와 연결된다. 매니폴드(65,66) 아래에는 음료 제공 메커니즘에서 쉽게 볼 수 있는 타입의 컵 제공 매커니즘(76)이 있다. 컵(78)이 도시된다. 컵 안으로 제공되는 원료와 액체의 경로가 화살표(80,82)로 도시된다.
제공 및 처리 기능은 임펠러의 형태로 믹서 드라이브(70) 및 믹서 헤드(71)의 공급에 의해 완료된다. 적절한 물 분사 노즐이 제공된 임펠러 클리너(74)가 포함된다. 임펠러 모터(70) 및 헤드(71)가 화살표(72A)의 방향으로 이동하여 컵(78) 안의 원료를 혼합하거나, 화살표(72B) 방향으로 이동하여 헤드 또는 임펠러(71)가 세척되도록 한다.
고객이 선택된 영양 음료에 동의하고 처방된 알고리즘이 필요한 원료의 양을 결정한 후의 동작에서, 드라이브(50)는 공급 메커니즘(52)을 구동하여 튜브(56)를 통해 분말 원료를 공급한다. 필요한 경우 교반 메커니즘(46)이 분말 원료가 원료 저장 용기 내에 늘어 붙는 것을 방지한다. 공급된 원료의 양은 모터(50)의 동작시간에 의해서 및/또는 측정기(54)를 통해 원료의 양을 측정하는 것에 의해 결정될 수 있다. 분말 원료가 투하장치(60) 내에 늘어 붙으면 교반기가 이를 분리시킬 수 있다.
저장 용기(44) 내의 원료의 성질은 RFID 칩(42)에 의해 식별된다. 남은 원료의 레벨은 저장 레벨 센서(48)에 의해 제어기로 신호가 전달된다.
원료가 저감된 레벨의 수분 또는 산소와 같은 조절된 공기를 필요로 하는 경우, 환경 제어 유닛(40) 내의 공기는 적절하게 조절될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 원료 저장 모듈(44)로부터의 원료는, 강화제(64)와 함께 매니폴드(65)에 모아진다. 물, 소다수 또는 액상 향료와 같은 액체 원료가 매니폴드(66)에 모두 모인다. 그 다음, 이것들은 보통 중력에 의해 하방 경로(80)로 방출되어 컵(78) 안으로 들어간다. 믹서 드라이브(70) 및 믹서 헤드(71)는 화살표(72A) 방향으로 조종되어 헤드(71)가 컵(78) 내에 위치되고 기설정된 시간동안 내용물을 교반하여 균일한 혼합을 얻는다.
원료가 유단백 농축물 또는 분리물과 같은 고단백 성분을 가지는 경우, 헤드(71)는 과도한 거품을 방지하기 위해 감소된 속도에서 작동된다.
기설정된 혼합 시간이 완료되면 드라이브 모터(70)는 컵(76) 바깥으로 들려지고 회전되어 클리닝 유닛(74) 내에 헤드를 위치시켜 헤드를 세척한다.
그 다음 컵(78)은 고객이 음료를 가져갈 수 있도록 된다.
영양음료 공급기의 동작
도 2 및 도 3에 도시된 타입의 영양 음료를 공급하는 판매기에 대한 사용자의 초기 접속에서부터 사이클의 종료까지 동작 시퀀스는, 아래 표 1을 참조하여 도 4에 도시된다. 도 4의 원 안의 숫자는 참조 번호가 아니라 표 1의 왼쪽 열의 단계의 번호이다.
단계 1은 이전에 시스템을 사용한 적이 없고, 등록된 멤버가 아닌 사용자에 게 필요한 단계이다. 그러한 사용자는 판매기와 통합되지 않은 사용자 인터페이스인 휴대폰 또는 멤버십 스테이션에 의해 인터넷을 통해 상기 판매기에 건강 정보를 입력한다.
단계 2에서 시스템은 식별자를 제공한다. 이는 개인 식별 번호(PIN, Personal Identification Number), 스마트 카드에 저장된 정보, 또는 음료가 제공될 컵 내의 RFID 칩에 저장된 정보가 될 수 있다.
단계 3에서 사용자의 건강 정보 데이터는 판매기, 네트워크 서버, 또는 ID 캐리어의 메모리, 사용자가 소지한 스마트카드 또는 RFID에 저장된다.
단계 4에서 사용자는 판매기의 인터페이스(Interface,IF) 패널을 사용하여 문자 메세지, 이메일 또는 웹사이트를 통해 판매기에 로그인 된다.
사용자가 이미 시스템의 멤버일 경우, 도 4의 단계 25에서 시작하게 된다. 제 1 단계는 사용자가 자신의 ID를 입력하는 단계이다. 그 다음 단계 5에서 이것은 경우에 따라 인터페이스 패널, 원격 컴퓨터 또는 휴대폰 상에서 로그인 된다.
단계 5에서, 이러한 사용자 ID가 확인되고 사용자 프로필과 기호 정보가 경우에 따라 자동 판매기의 인터페이스 패널, 원격 컴퓨터 또는 휴대 전화상에 나타내어 진다.
단계 6에서, 사용자는 그들의 건강 상태에 대한 업데이트와 현재의 자세한 기호 사항을 부가한다. 이는 경우에 따라 판매기의 사용자 인퍼페이스를 통하거나, 텍스트 메일에 의하거나, 웹사이트를 통해 이루어질 수 있다.
단계 7에서, 컴퓨터 또는 서버 내의 프로그램은 로직 시스템 또는 최적화 프 로그램을 통해 저장된 정보와 업데이트된 선택을 가지고 알고리즘을 실행한다.
단계 8에서, 음료 추천이 사용자에게 주어진다. 이는 경우에 따라 판매기의 인터페이스 패널 상에 이뤄지거나, 텍스트 메세지에 의해 이뤄지거나, 이메일에 의해 이뤄지거나 또는 웹사이트 상에서 이뤄질 수 있다.
단계 9에서, 사용자는 개인적인 기호와 가용한 원료에 기초하여 변경을 가한다.
단계 10에서, 사용자는 수정된 선택을 확인한다.
단계 11에서, 제어기는 원료 저장 및 처리 모듈과 서버 공급기가 음식물을 준비하고 공급하도록 지시를 생성한다.
단계 12에서, 시스템은 스마트 카드 리더를 통하거나, 코인 드롭(coin drop)에 의하거나, 직불 카드에 의하거나, 또는 판매기 또는 데이터베이스와 결합한 다른 수단에 의해 지불을 체크한다.
단계 13에서, 지불이 이루어진다.
단계 14에서, 제어기는 시퀀스, 및 운반 양 정보를 확인한다.
단계 15에서, 제어기는 알고리즘에 의해 특정된 시간 패턴으로 운반하도록 모터와 펌프에 신호를 전달한다.
단계 16에서, 원료들이 액체 펌프, 분말 공급기, 타블렛 공급기(tablet doses) 및 물 공급기에 의해 운반된다.
단계 17에서, 음료의 준비 단계가 그 진행에 따라 사용자에게 알려진다. 이는 장치의 전면 패널 상의 발광부에 의하거나 스크린 표시에서 이루어진다.
단계 18에서, 음료가 컵에 있으면, 믹서가 작동된다.
단계 19에서, 믹서가 컵으로부터 제거되면 음료 준비 신호가 발행되고 그 다음 고객이 음료를 꺼낸다.
선택적인 단계 20에서 음료 조성에 대한 정보가 디스플레이된다. 이는 사용자 인터페이스의 스크린 상에 디스플레이되거나 프린트된 쪽지로 이뤄진다. 이는 컵에 부착되는 라벨에 프린트되거나, 음식물이 패키지로 운반되면 컵 대신 패키지로 서비스될 때 포장 위에 프린트된다.
단계 21에서, 원료 운반에 대한 정보는 원료 재고를 지속적으로 추적하고 또한, 사용자가 소비한 원료의 양을 기록하기 위해서 데이터페이스 안에서 업데이트된다.
단계 22에서, 헤드 클리너(74)에서 도 3의 헤드(71)를 세척하기 위하여 세척 시퀀스가 활성화된다.
단계 23에서, 판매기에 재고가 부족하지 않게 재입고 스케줄이 준비될 수 있도록 저장 레벨 정보가 재고 데이터베이스에 전송된다.
단계 24에서, 사용자 스크린을 재부팅하고 원료 공급 모듈을 휴지 위치로 놓기위해 판매기가 리셋된다.
마지막 단계 26에서, 멤버십에 가입하는 신규 사용자 프롬프트가 인터페이스 패널 상에 표시된다.
| 옵션 | |||||
| 동작 | a | b | c | d | |
| 1 | 사용자가 멤버십에 가입 건강정보를 입력 | 판매기에서 | 인터넷으로 | 휴대폰으로 | 멤버십스테이션으로 |
| 2 | 판매기가 ID를 제공 | PIN 번호 | 스마트카드에 로딩 | 컵안의 RFID 칩에 로딩 | |
| 3 | 사용자 건강 데이터가 저장 | 판매기에 | 네트워크 서버에 | ID캐리어,스마트카드/RFID에 | |
| 4 | 사용자가 POSI 판매기에 로그인 | IF 패널/판매기 하드웨어에서 | 문자 메세지에 의해 | 이메일에 의해 | 웹사이트에서 |
| 25 | 빠른 경로 사용 | 판매기에서 | |||
| 5 | 사용자 ID 인증 및 프로필과 기호 정보 제시 | IF 패널에서 | 원격 컴퓨터에서 | 휴대폰에서 | |
| 6 | 사용자가 현재 건강상태와 일시의 상세 기호를 부가 | IF 패널에서 | 문자 메세지에 의해 | 이메일에 의해 | 웹사이트에서 |
| 7 | 프로그램은 저장된 정보와 업데이트된 선택으로 알고리즘을 실행 | 로직 시스템 | 최적화 로직 프로그램 | ||
| 8 | 사용자에게 추천 음료 제시 | IF 패널에서 | 문자 메세지에 의해 | 이메일에 의해 | 웹사이트에서 |
| 9 | 사용자가 기호와 원료에 기초하여 변경 | IF 패널에서 | 문자 메세지에 의해 | 이메일에 의해 | 웹사이트에서 |
| 10 | 사용자가 선택을 확인 | IF 패널에서 | 문자 메세지에 의해 | 이메일에 의해 | 웹사이트에서 |
| 11 | 알고리즘이 음료 처방을 연산 | 로직 시스템 | 최적화 프로그램 | ||
| 12 | 시스템이 지불에 대하여 체크 | 스마트 카드 리더 | 동전투입 | DB의 네트워크 체크 | 네트워크 직불 체크 |
| 13 | 지불이 이루어짐 | 스마트 카드 | 계좌참조 | 직불 | 동전 |
| 14 | 제어기가 시퀀스와 운반양 정보 체크 | ||||
| 15 | 모터, 펌프 신호가 시간 패턴에 전달됨 | ||||
| 16 | 원료가 운반됨 | 액체펌프 | 분말 공급기 | 타블렛 공급기 | 물공급기 |
| 17 | 사용자에게 음료 공급하는 단계의 정보가 전달됨 | 스크린 표시에 | 판매기 발광으로 | ||
| 18 | 믹서가 작동 | ||||
| 19 | 음료 준비 신호 | ||||
| 20 | 음료 처방에 대한 정보가 표시됨 | 스크린 표시에 | 영수증에 인쇄 | 라벨 인쇄하여 포장에 부착 | 포장에 인쇄 |
| 21 | 원료 운반에 대한 정보가 DB에서 업데이트됨 | 원료 저장량 | 사용자 소비량 | ||
| 22 | 세척 시퀀스가 작동됨 | ||||
| 23 | 저장 레벨 정보가 전송됨 | 전화/문자메세지 | 네트워크연결된 컴퓨터 DB | ||
| 24 | 판매기를 리셋 | 스크린 재부팅 | 공급기 휴지 | ||
| 26 | 사용자에 멤버십 가입이 요청됨 | IF 패널에서 | |||
<영양 음료 공급을 위한 동작
시퀀스
(도 4와 함께 이용)>
파스타 및 파스타 소스 자동 판매 장치
자동 판매기에서 공급하는 음식의 제공을 준비하는 기존 장치가 본 발명의 시스템에 사용을 위해 적응될 수 있다.
그러한 장치중 하나가 미국 공개 특허 출원 제2002-0152896호에 설명되어 있다. 상기 출원에서 설명된 장치는 파스타와 파스타 소스를 만들기 위한 원료를 저장한다. 고객이 주문하면, 파스타는 파스타 조리기로 들어가고 끓는 물이 가해져 파스타를 익힌다. 그 다음 파스타가 접시 위에 놓여 진다. 고객은 소스를 선택한다. 분리된 저장 구획으로부터의 원료가 파스타와 혼합되기 전 또는 후에 물과 혼합 및 배합되므로 고객은 판매기로부터 완전히 조리된 파스타를 소스와 함께 받는다. 파스타를 위한 저장 구획은 도 1에 도시된 저장 모듈의 또 다른 구성요소를 형성한다. 물 공급 및 조리 기능이 처리 모듈의 일부를 형성한다.
소스에 공급되는 원료 중에 고객의 건강 상태 요구와 기호에 적절한 영양소가 있을 수 있다.
사용자를 위한 음료의 준비를 위한 불-트리 알고리즘
1.서
영양적 및 기능적 지식과 결합된 고객으로부터 얻어진 정보가 활용되는 복수의 간단한 로직-트리가 가장 적절한 산출물을 결정하기 위하여 사용된다.
불-트리를 통해 진행을 시연하기 위해 가상 고객 마이크가 어떻게 표 1 및 도 4의 단계가 수행되는지 데이터 입력부터 최종 음료 결정까지를 따라가 보기로 한다.
마이크는 46세, 남성, 키 6피트 1인치, 몸무게 93kg 이다. 그는 타입Ⅱ의 당뇨병을 앓고 혈압이 높고 고 콜레스테롤이다.
2. 초기 선택
고객이 자동판매기에 접근하면, 그들의 음료 선택을 결정하기 위한 서로 다른 복수의 옵션이 있을 수 있다. 그들은 "빠른-진행" 옵션을 원할 수 있다. 이는 음료 베이스, 맛, 및 "면역" 또는 "여성"과 같은 원하는 추가 "샷(shot)"을 선택할 수 있도록 한다. 이는 빠르고 간단하지만, 개인의 건강 프로필에 기초하여 특유의 제안을 만들어내는 본 시스템의 능력인 본 발명의 시스템의 주요 이익이 사용되지 않는다.
고객은 자동판매기에서 이전 거래 동안, 또는 웹사이트에서 온라인으로 시스템에 자신의 건강 데이터를 미리 입력했을 수 있다. 이 경우, 그들은 간단히 그들의 사용자 아이디 또는 PIN을 입력, 그들의 스마트 카드를 긁거나, 등록된 멤버를 식별하기 위해 선택되는 어떠한 기술을 사용할 수 있고, 자동 판매기 내의 컴퓨터 시스템은 네트워크에 접속하여 그 고객과 관련된 정보를 찾을 수 있다.
고객이 아직 자신의 건강 데이터를 입력하지 않았다면, 이 단계에서 입력할 수 있다. 이 실시예를 위하여, 마이크는 이 옵션을 선택한다.
3.건강 프로필
고객이 그들의 건강 데이터를 입력하기로 결심하면, "건강 프로필"로 저장될 정보를 모으는 알고리즘이 수행될 것이다. 이 건강 프로필은 개인의 건강과 일반적인 선호에 관한 다양한 영구 데이터 그리고 가변 데이터 모두를 포함한다. 영구 데이터는 모아져서 고정된 정보로 저장되지만, 가변 데이터는 자동으로 디폴트로 세팅되지만 자동 판매기가 사용될 때마다 변경될 수 있다.
도 6 내지 도 11에서 도시된 독립된 루프와 함께, 건강 프로필을 위한 정보를 모으는 데 사용되는 정보와 옵션의 타입을 개략적으로 나타낸 일반적인 흐름도가 도 5에 도시된다. 이들이 사용되는 대표적인 질문이다. 자동 판매기가 예를 들면 학생 또는 노년층과 같은 사용자 부류에 의해 사용되는 경우, 상기 질문은 사용자 그룹에 맞춰지게 된다.
제 1 질문은 비교적 자명하고, 고객의 성별과 연령에 대한 정보를 찾는 것이다. 연령란은 유사한 영양적 필요에 기초하고 질문에 대해 고객이 편안하게 느낄 수 있도록 더 작은 범위로 세분된다. 마이크는 남자고 연령이 46~70세 사이이다.
BMI
루프
도 6 을 참조하면, 개인의 체질량 지수(BMI)는 키와 몸무게에 기초한 체지방의 측정이고, 다양한 건강 문제에 대한 위험의 중요한 표시자이다. BMI는 사람의 kg으로 나타낸 몸무게를 미터(m)로 나타낸 키의 제곱으로 나누어 계산된다. BMI 루프는 고객에 의해 제공된 정보에 기초하여 BMI를 계산하는데 입력되는 숫자는 미터식 단위와 영국식 단위 모두 허용된다. 일반적으로, 25 이상의 BMI는 과체중을 나타낸다. 그러나 사람은 그들의 키를 과대 예측하거나 몸무게를 과소 예측할 수 있으므로 24 이상의 BMI가 한계로 사용된다. 고객의 키와 몸무게 또한 측정 장치에 의해 계산된 BMI 및 현재 가능한 기술의 사용을 통해 판매기에서 측정될 수 있다.
마이크의 BMI는 그의 키(6'1") 및 몸무게(93kg)로부터 다음과 같이 계산된다:
키 = ((6×12)+1)×2.54/100 = 73×2.54/100 =1.85m
BMI = 93/(1.85 × 1.85) = 27.2
그러므로 마이크는 'BMI>24' 범주에 들어간다.
당뇨병 루프
사람이 타입Ⅰ 또는 타입Ⅱ 당뇨병을 가지고 있을 경우, 신체는 충분한 인슐린을 생성하지 못하거나 세포가 인슐린을 인식하지 못한다. 인슐린은 신체가 당을 사용하기 위해서 필요하다. 글루코오스가 세포 안으로 가는 대신 혈액 내에 축적되는 경우, 이는 많은 문제를 야기한다. 그러므로, 당뇨병을 가진 사람에게는 당 섭취 조절이 중요하다. 가장 많은 영향을 주는 수크로오스와 글루코오스와 함께 상이한 당은 혈액의 글루코오스 레벨에 상이한 영향을 미친다. 아스파탐, 사카린, 수크라로스 및 아세설팜-K와 같은 실질적으로 0 칼로리 감미료는 혈액의 글루코오스 레벨을 증가시키지 않으나 당 알콜(자일리톨(xylitol), 만니톨(mannitol), 및 소르비톨(sorbitol))은 약간의 칼로리를 가지고 혈액 글루코오스를 약간 증가시킨다. 또한 모든 소화 가능한 탄수화물은 칼로리에 대한 칼로리로서 혈액 글루코오스를 상승시키기 때문에 전체 탄수화물 섭취를 고려하는 것도 중요하다(미국 당뇨 연합,American Diabetes Association,2005). 또한 낮은 레벨의 당으로 건강 식이요법 식사가 타입Ⅱ 당뇨병의 진행에 대한 위험 인자로 그들에서 질병의 발현을 지연시키는데 도움이 된다는 증거가 있다.
도 7에 도시된 당뇨 루프는 개인이 당뇨병에 걸렸는지 또는 어떤 잠재적인 위험 인자를 가지고 있는지를 고려하는 가능한 질문과 결과의 예를 나타낸다.
마이크는 타입Ⅱ 당뇨를 가지고 있으므로 당 금지에 대해 높은 순위가 할당된다. 이는 음료에 어떠한 수크로오스나 글루코오스도 포함되어서는 안되고, 전체 당 함량이 5%를 넘어서는 안된다는 것을 요구한다. 아직 당뇨병 진단을 받지 않았다면, 로직-트리가 그는 45세 이상이고 BMI가 24를 초과하는 것으로 등록하며, 그에게는 당 금지를 우선으로 선택하는 것을 고려하도록 제안될 것이다. 고객은 이 예에서 영양 제안을 무시할 수 있지만, 그들의 결정이 영양 권고에 반하는 것을 그들이 인식하도록 경고가 디스플레이될 것이다.
다른 2개의 순위 레벨은 '중' 및 '저' 다. '중' 순위는 전체 당 성분이 10%를 초과하지 않도록 시스템에 의해 제안된 음료에 제한이 가해지는 것을 의미한다. 당 금지에 대한 '저' 순위는 고객에게 어떠한 음료를 제안할 지의 결정에 대해서 당의 양이 아무 영향도 미치지 않는 것을 의미한다.
철분 또는 칼슘 루프
철분과 칼슘의 부적절한 섭취는 많은 서양 여성 중에 일반적이고, 빈혈과 골다공증과 같은 문제의 발생에 밀접한 관련이 있었다. 그러나, 이미 철분 보충을 받고 있는 남자나 여자에게 추가 철분 섭취를 처방하는 것은 바람직하지 않다.
도 8의 철분 루프는 철분 섭취에 관한 질문에 대한 고객 응답이 그들의 건강 프로필의 다른 면에 기초하여 질문되거나 받아들여지도록 허용한다. 만약 고객이 그들의 철분 섭취에 대해 고려하지 않는다고 대답하면, 시스템은 그들의 성별과 그들이 여성인지를 체크하고 여성은 철분이 낮은 경향이 있다는 것을 설명하는 메세지를 보낸다. 시스템은 그 고객이 철분 함유 보충제를 먹고 있는 지를 묻고, 그렇지 않다면, 고객이 철분 '고' 우선 순위로 하는 것을 고려하도록 강하게 제안하는 다른 메세지가 제시된다. 철분에 대한 '고' 순위는 고객에 의해 그렇지 않다고 특별히 지시되지 않으면 시스템이 음료에 추가 철분을 포함하는 것을 의미하고; '중' 순위는 더 높은 순위의 지시와 상충되지 않으면 철분이 추가되는 것을 의미하고; '저' 순위는 고객이 특별히 요청하지 않을 경우 철분을 추가하지 않는 것을 의미한다. 유사한 루프가 칼슘에 대해서도 사용된다.
마이크는 그의 식이요법에서 철분 또는 칼슘의 레벨에 대해 고려하지 않는 것 같고 그가 남성이기 때문에 시스템은 메세지 시스템을 피하고 단지 철분과 칼슘 모두 '저' 순위를 할당한다.
심장 건강
서양에서는 아테롬성 동맥경화증(atherosclerosis)과 같은 질병에 의해 고통받는 사람의 숫자가 증가하고 있다. 연구는 심장 건강을 개선하는 것으로 보이는 항산화제(VitE), 오메가-3 지방산, 및 엽산을 포함하는 다양한 미량 영양소를 밝혀냈다. 심장 건강에 관한 루프가 도 9 에 도시된다.
마이크는 그의 현재 건강 상태로, 심장 건강에 대해 염려하게 된다. 그러나, 불확실하면, 이 루프는 그가 가지고 있을 수 있는 가능한 위험 인자를 고려하도록 한다. 마이크가 그의 심장의 특징이 어떤 상태에 있는지 완전히 모르더라도, 로직 트리는 그의 건강 프로필을 조사하여 그가 45세 이상, BMI 24 이상인 것을 등록한다. 이 정보에 기초하여, 심장 건강에 '고' 순위를 두어야 한다는 제안 메세지가 마이크에게 주어진다. 이것은 그가 특별히 그 지시를 무시하지 않는다면, 심장 건강 원료가 그의 모든 음료에 추가되도록 한다.
이때, 이러한 심장-건강 루프는 3개의 구성요소-오메가-3, 비타민 E, 및 엽산-으로 이루어진 단일 "심장샷"을 참조한다. 심장 건강 순위에 대해 고객이 어떠한 선택을 하더라도, 그것은 개별 성분이 아니라 원료들의 그룹에 적용된다. 대안으로, 대신에 이것은 개개의 원료를 고려하도록 변경되며 고객의 필요를 만족시키는데 있어 더 큰 융통성을 허용한다. 그러한 대안은 더 많은 원료 스트림과 고객으로부터 더 많은 입력을 요구한다.
엽산 루프
엽산은, 심장 건강에 관련될 뿐만 아니라, 여성의 건강에 특히 10대 및 임신 중의 여성에 매우 중요하다. 도 10 의 엽산 루프는 여성인 고객에 대해서만 보여진다.
이 실시예의 시스템은 "베이스","샷"과 단일 샷에 상응하는 "심장 건강"의 항에서 동작 된다. 그러므로, 엽산이 "심장샷"에 포함되므로 독립적인 베이스 위에 고 순위으로 설정을 가지는데 포인트가 없다. "샷" 어프로치가 사용되지 않는 시스템에서 엽산 루프는 따라서 조절될 필요가 있다.
마이크는 남자이므로, 시스템은 그에게 엽산 루프를 제시하지 않을 것이다. 그는 이미 심장 건강을 고 순위로 하는 결정에 의해 추가 엽산을 섭취하고 있을 것이다.
개인 기호 루프
도 11에 도시된 건강에 대한 이 섹션의 마지막 루프는 개인 기호에 관한 것이다. 로직 트리는 고객의 건강 프로필에 기초하여 제시된 음료 선택을 제한할 수 있으나(즉, 당 금지 순위), 고객은 시스템에 의해 제안되는 음료의 타입과 향료에 약각의 양을 추가할 수 있다. 더 많은 음료 타입과 향료가 시스템에 추가되는 다른 예에서 로직 트리의 이 부분은 실질적으로 더 크다.
마이크는 당 금지에 대한 우선 순위가 높기 때문에 자동적으로 그의 디폴트로 우유 베이스 음료가 설정된다. 그는 핫초코를 좋아하고, 약간 단 것을 좋아하므로 3 레벨의 당도를 선택한다. 인공 감미료가 사용되면 마이크는 그의 당뇨에 해를 가하지 않고 추가로 단것을 섭취할 수 있다.
4. 선택
일단 고객이 자신의 건강 프로필을 자판기에서나 온라인으로 입력하면, 시스템은 그것들을 인식하고 데이터베이스로부터 고객의 고유한 정보를 불러올 수 있다. 이 실시예에서 고객이 제일 좋아하는 음료, 자판기가 보통 액세스되는 장소와 시간, 및 다양한 영양소의 보통 일일 섭취량을 포함하는 고객의 선택 이력에 대한 기록이 유지된다.
도 12는 자판기에 자신의 건강 데이터 로그를 입력한 사람에 대한 로직 트리 어프로치이다. 고객은 환영받고, 이전에 시스템을 사용했었으면, 고객이 이전에 선택했던 것과 같은 음료를 빠른 선택으로 제공받을 수 있다. 다른 옵션은 고객의 현재 건강 또는 상태에 대한 몇몇 '가변적인 데이터' 질문을 답하는 것을 포함하며, 이것은 건강 프로필을 변경하여 음료 제안을 변경시킨다. 그러면 고객은 자신의 마지막 음료에 대한 업데이트 버전("오늘의 버전")을 요청하거나, 저장된 건강 프로필/기호 정보("저장된 기호")에 기초하는 음료를 요청할 수 있다.
마이크는 이전에 시스템을 사용하지 않았으므로, "마지막 것과 같은 것" 또는 "오늘의 버전" 옵션을 선택할 수 있도록 하는 이력 정보가 없다. 그는 상기 세 질문에 각각 "아니오"라고 대답한 다음, "저장된 기호" 버튼을 누른다.
'가변적인 데이터' 질문에 대한 답은 저장된 고객의 건강 프로필에 저장된 것과 결합하고, 시스템은 추가 로직 트리를 통해 어떠한 음료가 고객의 건강 상태의 요구와 고객의 개인적인 기호에 가장 밀접하게 일치하는지를 결정한다. 그러한 로직 트리의 예가 도 13에 도시된다.
도 13 로직 트리가 마이크를 위해 동작하는 동안, 그는 뇌 또는 면역을 선택하지 않았다. 심장 건강이 고순위였기 때문에, 그는 심장 샷을 얻게 된다. 철분도 칼슘도 고순위가 아니고 에너지 레벨은 낮게 유지된다. 그가 선호하는 베이스는 우유이고, 뜨거운 우유를 좋아한다. 그러나, 그는 심장 샷을 받게 되며, 이것은 그가 차가운 음료를 마셔야 한다는 것을 의미한다. 초코와 추가 당도에 대한 기호는 이 변경에 의해 영향받지 않는다. 각 샷이 상응하는 실제 원료를 보고, 그리고 원료에 있어 겹치는 2 샷의 선택에 의해 임의 원료의 2배 분량(dose)이 제품에 추가되지 않도록 확실히 하기 위해 도 14가 사용된다. 최종 제시된 음료는 심장 건강을 위해 비타민 E, 오메가-3, 엽산이 추가된 감미 아이스 초코 우유 베이스 음료(저칼로리 및 저가당)이다.
마이크에게는 이것이 제안되며, 맛, 샷, 온도 및 베이스의 변경 옵션이 주어진다. 그러나, 어떠한 변경이라도 그의 건강 프로필에 기초한 제안에 반하는 음료를 생성한다면, 이를 설명하는 메시지가 표시된다. 그 다음 마이크가 제안을 무시하고자 한다면 그는 안내된 방식으로 그는 그렇게 하게 된다.
이제 마이크가 시스템에 '이력'을 구비하고 있는 경우, 그는 도 12에 도시된 옵션 "마지막과 같이" 또는 "오늘의 버전"을 사용할 수 있다. 오늘 그가 감기에 걸릴것 같은 경우, 그리고 '몸 상태가 좋지 않은가?'라는 질문에 '예'로 대답한다. 이는 시스템이 마이크의 음료에 면역샷(Immune shot)을 첨가하도록 한다. 그 다음 마이크는 "오늘의 버전" 버튼을 누른다.
시스템은 마이크가 지난번에 마셨던 음료의 기록에 접근할 수 있고, 그래서 이번에는 간단한 로직 트리가 사용될 수 있다(도 15). 마이크에 대해 이 예를 적용하면, 그는 뇌는 선택하지 않고 면역샷을 요청했다. 그는 지난번에 심장샷을 받았으나 뼈 또는 여성샷은 받지 않았다. 그는 에너지 레벨이 증가되도록 요청하지 않아서 지난번과 마찬가지로 낮게 유지된다. 철분도 칼슘도 고순위가 아니고, 에너지 레벨은 낮게 유지된다. 그의 이전 베이스는 가당 초코 우유이고, 이미 차가우므로 추가 면역샷에 의해 영향받게 되지 않는다. 다시 도 14를 사용하면, 최종 권고 음료는 심장 건강을 위한 비타민 E, 엽산 및 오메가-3를 추가한 감미 냉 초코 우유-베이스 음료(저칼로리 및 저가당)와, 면역 강화를 위해 추가 칼슘과 철분을 가진 프로바이오틱 음료이다.
마이크가 지난번에 마셨던 것이 그가 실제로 마셨던 것이 아니라고 생각하는 경우, 그는 음료의 요약을 제공받고 지난번과 유사한 방식으로 맛, 샷, 온도 및 베이스를 변경하는 것을 선택할 수 있다.
각각의 건강 프로필, 개인적 선택 및 당일의 가변적인 데이터 질문에 대한 응답에 영구 정보를 갖는, 5명의 고객(마이크 포함)에 대한 요약이 표 2에 도시된다. 도 13에 설정된 질문은 이 정보에 따라 각 개인을 위해 제안되는 최상의 음료를 결정하는 데 사용되었고, 이는 표 3에 도시된다.
각자 모두에게 권고된 음료를 변화시킬 옵션이 주어졌으며, 최종 선택이 표 4에 개략적으로 나타나있다. 최종 선택으로부터 계산된 조합이 표 5에 표시된다.
| 프로필 내의 영구데이터 | 샘 | 마이크 | 매트 | 캐롤라인 | 사라 | ||
| 성 | 남 | 남 | 남 | 여 | 여 | ||
| 나이 | 19-45 | 46-70 | <18 | 19-45 | 19-45 | ||
| BMI | <24 | >24 | <24 | <24 | >24 | ||
| 당 금지 | 저 | 고 | 저 | 저 | 저 | ||
| 철분 | 저 | 저 | 저 | 고 | 고 | ||
| 칼슘 | 저 | 저 | 저 | 중 | 고 | ||
| 심장 건강 | 저 | 고 | 저 | 저 | 저 | ||
| 엽산 | 저 | 저 | 저 | 저 | 고 | ||
| 베이스 기호 | 주스 | 우유 | 우유 | 주스 | 우유 | ||
| 맛 | 열대과일 | 초코 | 초코 | 열대과일 | 커피 | ||
| 온도 | 냉 | 온 | 냉 | 냉 | 온 | ||
| 가변 데이터 | |||||||
| 오늘의 활동 | 저 | 저 | 고 | 저 | 저 | ||
| 면역 | 저 | 저 | 저 | 고 | 저 | ||
| 뇌 | 저 | 저 | 고 | 저 | 저 | ||
<건강 프로필 및 추천 음료>
| 샘 | 마이크 | 매트 | 캐롤라인 | 사라 | |
| 에너지 | 고 | 저 | 고 | 저 | 저 |
| 베이스 | 주스 | 우유 | 과일 스무디 | 주스 | 우유 |
| 맛 | 열대과일 | 초코 | 열대과일 | 열대과일 | 커피 |
| 온도 | 냉 | 냉 | 냉 | 냉 | 온 |
| 심장 | 아니오 | 예 | 아니오 | 아니오 | 아니오 |
| 뇌 | 아니오 | 아니오 | 예 | 아니오 | 아니오 |
| 여성 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 예 |
| 면역 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 예 | 아니오 |
| 뼈 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 아니오 |
<도 12의 질문에 따라 추천된 음료>
| 에너지 | 고 | 저 | 고 | 저 | 저 | |
| 베이스 | 주스 | 우유 | 과일 스무디 | 주스 | 우유 | |
| 맛 | 열대과일 | 초코 | 열대과일 | 열대과일 | 우유 | |
| 온도 | 냉 | 냉 | 냉 | 냉 | 온 | |
| 심장 | 아니오 | 예 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | |
| 뇌 | 아니오 | 아니오 | 예 | 아니오 | 아니오 | |
| 여성 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 예 | |
| 면역 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 예 | 아니오 | |
| 뼈 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 예 | |
<고객에 의해 변경된 음료>
<각 건강프로필에 대하여 계산된 음료의 배합>
영양 함유량, 기호 및 비용에 따른 맞춤 영양식
문제의 개요
사용자의 건강 상태는 도 5 내지 도 11을 참조하여 설명된 방법에 의해 또는 다른 방식으로 사용자로부터 획득된 정보에 의해 결정된다. 각자의 건강 상태는 영양사에 의해 정해진 영양적 기호와 데이터베이스에서 결합된다. 풍미, 고체 또는 액체 등과 같은 고객 기호 역시 도 12를 참조하여 설명된 것과 같이 또는 다른 방식으로 사용자에 의해 설정된다.
최적화 루틴은 이러한 기호에 따라 음식물에 대한 조리법을 처방하고, 이것은 아래의 오브젝티브 함수(Objective Function)에서 설명된 수단에 의해 최적화된다.
전체 레시피의 특징은 레시피 내의 각 성분의 양과 특성의 함수로서 정해진다. 일 실시예에서, 일부 맛 특성이 특징이다. 다른 실시예에서 점도가 특징이다. 다른 실시예에서 GI(glycaemic index)가 특징이다.
공급될 음식물을 위한 레시피는 임의의 비율 안에서 다양한 스트림의 배합이다. 스트림 그 자체는 변화하는 다수의 원료로 만들어진다. 각 원료는 비가시 특성(에너지 함량, 유기물 상태 또는 유전적 변형 상태와 같은) 뿐만 아니라 물리적 구성성분(칼슘 함량과 같은)을 구비한다.
이들을 배합하는 것이 최적화 문제에 대한 첫번째 처방이다. 상기 문제에 적용되는 해법이 설명된다.
문제 처방
변수
레시피 내의 각 스트림의 양을 나타내는 변수가 정의된다. 일 실시예에서 몇몇 스트림은 이산적인 단위(알려진 양의 비타민 E를 함유한 타블렛과 같은)로만 가용하다. 이 경우에 이들 스트림에 대응하는 변수들은 이산적이다. 이를테면, χ9이 0.3g 타플렛으로만 가용한 스트림에 대응하면, χ9은 레시피에서 이산적인 단위의 숫자를 나타내는 정수 변수가 되어야 한다. 그 레시피에서 이러한 타블렛의 전체 무게는 그램(g)으로 0.3χ9이 된다.
다른 필요한 변수는 현재 서빙되기 전의 특정일에 소비된 각 성분과 특성의 양으로 정의된다.
일 실시예에서, 각 스트림이 레시피에서 사용되는지 여부를 나타내도록 이진 변수가 정의된다. 따라서, 음이 아닌 정수 변수(уi<=1)가 각 스트림에 대하여 요구되며, 여기서 i는 특정 스트림에 상응하는 수이다.
일 실시예에서 한정된 상한을 가지고 모든 변수가 정의된다. 레시피 내의 임의의 스트림의 양은 레시피의 사이즈에 의해 제한된다. 2진 포함 변수는 분명하게 1로 상한이 정해진다. 이미 다른 날 소비된 각 성분과 특성의 양은 이론적으로 한계가 없으나, 이를 나타내는 변수는 상한을 가지도록 정의된다. 이 상한 이상이 실제 소비되면 변수는 상한의 값이 할당될 것이다. 서빙 내의 성분 또는 특성의 양의 상한이 정해지는 경우, 그 상한은 서빙에서 허용 가능한 그 성분과 특성의 최대량으로 설정된다. 그렇지 않으면 적당히 큰 값이 선택되고 그 이상의 일일 소비를 한계짓는다.
오브젝티브
함수
일 실시예에서, 기호의 만족은 페널티를 가져오지 않지만 기호로부터의 편차는 다수의 페널티 포인트가 부여되도록 페널티 가중치가 각 영양 및 맛 강도 기호에 적용된다. 목적은 영양 및 맛 강도 기호 페널티 포인트와 전체 비용을 감소시키는 것이다. 다른 요인들이 영양 및 맛 기호와 전체 비용이 결합하는 같은 방식으로 식별되고 포함될 수 있다.
페널티 포인트는 다음과 같이 부여된다. 원료의 각 성분과 특성에 대해, 그리고 이 레시피의 각 특징에 대하여, 그 성분 또는 특성 또는 특징의 레벨에 대한 목표값이 특정된다. 이 값의 어느 한쪽 범위는 페널티 없이 허용된다. 레시피가 이 범위 밖으로 벗어나는 모든 유닛은 음식물에서 그 성분 또는 특성 또는 특징의 양의 함수에 의해 페널티 포인트를 초래한다. 일 실시예에서 이 함수는 볼록한 포물선이다.
양의 가중치는 각 성분 또는 특성 또는 특징의 목표값으로부터의 편차에 의해 발생한 페널티 포인트와 전체비용에 할당된다. 상기 오브젝티브 함수는 모든 가중된 페널티 포인트와 가중된 비용의 총계를 최소화하는 것이다.
일 실시예에서, 영양적 목표 때문에 발생한 패널티 포인트에 부과된 모든 가중치는 영양적 목표가 맛과 비용과 같은 다른 목표에 대해 절대적으로 우선 순위를 가지도록 다른 가중치에 비해 더 크게 만들어진다. 이는 변수값과 임의의 고정된 목표로부터의 각 변수의 편차가 한정되기 때문에 가능하다.
일 실시예에서, 맛 목표 때문에 발생한 페널티 포인트에 부여된 모든 가중치는 다른 가중치에 비해 매우 크게 만들어 맛 목표가 비용과 같은 다른 목표에 대해 절대적으로 우선 순위를 갖게 된다.
다른 실시예에서, 각 목표때문에 발생한 페널티 포인트에 부여된 가중치는 한 그룹의 목표치가 다른 것에 부분적으로 우선하도록 만들어진다.
일 실시예에서, 상대적인 순위는 사용자에 의해 설정된다. 영양, 맛, 및 가격에 부여된 가중의 정도는 합이 100으로 표준화된다. 각각의 값은 사용자에 의해 직접적으로 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상대적인 순위는 스크린 상에 "영양", "맛", 및 "비용"으로 이름붙여진 꼭지점을 가진 삼각형 안에 점의 위치에 의해 나타내어진다. 사용자는 삼각형 안의 포인트를 선택한다. 그 포인트에서 각 꼭지점까지의 거리가 계산되고, 몇 가지 단순한 거리의 함수에 의해 이렇게 결정된 상대적인 순위가 디스플레이된다. 사용자는 실제로 어떻게 서로 영향을 미치는 지를 관찰하면서, 가중치의 직접적인 조정과 삼각형 내에서 점의 이동 사이를 스위칭할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 영양사는 임의의 상대적인 순위를 선택하고, 각 건강 상태(또는 각 건강 상태/맛 기호 조합)에 대한 레시피를 최적화하고, 그 결과를 데이터베이스에 저장하게 된다. 결과 레시피는 그러면 상기 프로필에 일치하는 사용자를 위해 미리 설정된 선택 사항으로서 즉시 이용할 수 있게 된다.
제한
각 성분 및 특성 또는 특징에 대해 최소 및 최대가 특정될 수 있다. 이들은 전적으로 서빙 내의 임의의 성분 또는 특성 또는 특징의 전체 양에 대해 요구된 절대적 한계이다. 모든 성분과 특성과 특징이 서빙 당 최대 또는 최소에 대한 명백한 한계를 요구하지 않는다.
현재 레시피 내의 각 성분 또는 특성 또는 특징의 양에 그 성분 또는 특성 또는 특징의 현재 일간 양을 나타내는 변수가 더해지는 것을 제외하고는 전적으로 유사한, 일일 최소량, 최대량 및 오브젝티브 함수 패널티 또한 있다.
각 성분 및 특성 및 특징에 대한 다른 제한이 오브젝티브 함수 내에 사용되는 페널티를 부과하기 위해 요구된다.
페널티는 다음과 같이 적용된다. 레시피 내의 성분 또는 특성 또는 특징의 양을 c라고 하고 목표 값을 t라고 한다. 양의 변수 p+ 및 p-를 정의한다. 제한 c = t + p+ - p- 은, 페널티를 가할 수 있는 임의의 성분 또는 특성 또는 특징의 초과가 있으면 그 값은 p+이고, 페널티를 가할 수 있는 임의의 성분 또는 특성 또는 특징의 부족이 있으면 그 값은 p-인 것을 의미한다. 이 정의들은 오브젝티브 함수에서 모든 기준에 대하여 즉, 각 성분 및 특성 및 특징에 대하여 2개(하나는 레시피를 위해 하나는 그날을 위해)가 만들어져야 한다. 임의의 구분 선형 제한 또는 오브젝티브 함수가 정수 프로그래밍 내에서 모델링될 수 있다.
새로운 원료가 가용하게 되거나 새로운 특성 또는 특징이 연구되는 경우 추가적인 성분과 특성과 특징이 추가될 수 있다.
몇몇 잠재적으로 혼화할 수 없는 것들이 스트림 사이에 있다; 예컨데, 커피향과 주스는 같은 음료 내에 혼합될 수 없다. 혼화할 수 없는 것들이 하나의 음식물 내에 함께 포함되지 않도록 하기 위한 제약이 추가된다. 이러한 제약은, 각 스트림의 양에 한계가 지워지므로 선형적으로 표현될 수 있다. 스트림의 혼화성이 표 6 에 제시된다.
일반적으로 선형 제약 또는 제약의 세트는, 그 자체가 하나의 제 2 선형 불일치 또는 불일치 세트의 위배로서 표현될 수 있는 어떤 조건 하에서만 적용되면, 이 논리적 관계는 혼합된 정수 선형 프로그램의 형태로 표현될 수 있다.
제약은 전체 스트림의 총 질량 합의 원하는 양이 되도록 한다. 일 실시예에서 상기 원하는 양은 400g이다.
일 실시예에서, 제약은 서빙 내의 몇몇 스트림의 전체 양에 한계를 둔다.
일 실시예에서, 제약은 키 스트림(key stream)이 포함되도록 한다. 일 실시예에서 WPI가 키 스트림이다. 일 실시예에서 MPC가 키 스트림이다.
제어기는 판매기 내에서 각 스트림의 가용량에 대한 한계를 얻고 각 스트림의 가용량 이상을 포함하지 않도록 레시피를 제한한다.
<조화특성>
해법
최적화 루틴은 이와같이 처방된 최적화 문제를 해결한다.
최적화는 적당한 시간 프레임 내에 가능한 효과적으로 돌아가도록 선택된 최적화 알고리즘 또는 발견법(heuristic)을 사용하여 수행된다. 알고리즘의 성능과 컴퓨터의 속도는 계속 증가하고 있고, 최적화 알고리즘 또는 발견법을 실행하기에 적당한 시간 프레임의 길이는 최적화가 사용될 때와 사용자가 음식물을 받을 준비가 될 때 사이의 시간에 달려있고, 문제의 복잡성은 제한과 그 안에서 공식화된 오브젝티브 함수 기준의 복잡도에 의해 변화하기 때문에, 때때로 변할 수 있는 본 발명의 다른 실시예는 다른 해법을 요구할 수 있다. 아래 가능한 해법의 선택은 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 상기 오브젝티브 함수 및 모든 제약은 선형적이고 문제는 그러므로 혼합된 정수 선형 프로그램이다.
다른 실시예에서, 최적화는 혼합된 정수 선형 프로그래밍을 사용하여 수행된다(참조의 윈스톤(Winston)을 보라).
다른 실시예에서, 상기 혼합된 정수 프로그램의 선형 완화를 풀기 위해 단신 방법(simplex method)이 사용된다(참조의 윈스톤을 보라).
다른 실시예에서, 상기 혼합된 정수 프로그램의 선형 완화를 풀기 위해 내부 포인트 방법(interior point method)이 사용된다(참조의 윈스톤을 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 임계 승인(threshold acceptance)을 사용하여 수행된다.(참조의 덕(Dueck) 등을 보라(1990)).
다른 실시예에서, 최적화는 다중 출발(multi start)을 사용하여 수행된다.(참조의 리누이 칸(Rinnooy Kan) 등을 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 모의 어닐링(simulated annealing)을 사용하여 수행된다.(참조의 커크 패트릭(Kirkpatrick) 등을 보라)
다른 실시예에서, 최적화는 엄청난 쇄도(great deluge)를 사용하여 수행된다.(참조에서 덕(1993)을 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 타부 써치(tabu search)를 사용하여 수행된다.(참조에서 글로버(Glover) 등을 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 제어된 랜덤 써치(random search)를 사용하여 수행된다.(참조에서 프라이스(Price)를 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 유전 알고리즘(genetic algorithm)를 사용하여 수행된다.(참조에서 홀랜드(Holland)를 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 신경 네트워크를 사용하여 수행된다.(참조에서 홉필드 등을 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 진화 알고리즘(evolutionary algorithm)을 사용하여 수행된다.(참조에서 라첸버그(Rachenberg)를 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 넬더-미드 알고리즘(Nelder-Mead algorithm)을 t사용하여 수행된다.(참조에서 넬더(Nelder) 등을 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 입자군(particle swarms)을 이용하여 수행된다.(참조에서 에버하트(Eberhart) 등을 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 모의 개미집단(simulated ant colonies)을 이용하여 수행된다.(참조에서 콜로니(Colorni) 등을 보라).
다른 실시예에서, 최적화는 기울기 방법(gradient methods)을 이용하여 수행된다.(참조에서 골러브(Golub) 등을 보라).
참고문헌
Claims (27)
- 맞춤 영양식 공급 시스템에 있어서:원료 저장 모듈;원료 처리 모듈;음식물 공급기;고객 인터페이스; 및상기 저장 모듈, 상기 처리 모듈 및 상기 공급기의 동작을 제어하도록 프로그램되고, 조작 가능하게 상기 고객 인터페이스에 링크된 제어기;를 포함하고,상기 제어기는 메모리에 상기 저장 모듈 내의 원료의 재고, 성분과 특성; 및 고객 프로필 데이터를 저장하고 있으며;상기 제어기는:고객이 상기 고객 인터페이스를 통해 맞춤 영양식을 선택하면,a) 상기 제어기의 메모리에 저장된 정보를 조사하고, 상기 제어기의 프로그래밍에 의해 설정된 미리 정해진 제한 내에서 상기 고객에 의해 선택된 맞춤 음식물을 최적으로 매치시키는 음식물을 처방하고, 승인 또는 수정을 위해 상기 고객에게 선택된 음식물을 제시하는 단계;b) 상기 고객이 선택을 수정하는 경우, 수정된 선택에 의해 상기 a)단계를 반복하고, 승인 또는 수정을 위해 선택된 음식물의 결과를 고객에게 제시하는 단계; 및c) 고객이 음식물을 승인하면, 원료 저장 및 처리 모듈과 상기 음식물 공급기에 상기 음식물을 준비하여 공급하도록 신호를 발생하는 단계;를 포함하는 방식으로 동작하도록 프로그래밍 되는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 원료 처리 모듈과 상기 음식물 공급기가 서로 통합된 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 음식물 공급기는 적어도 부분적으로는 고객 또는 조작자에 의해 조작되는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제어기의 프로그램에서 기설정된 제약은,원료의 물리적 특성에 대한 제한,원료의 조화 특성,건강 상태에 의한 임의의 원료에 대한 제한,건강 상태에 의한 임의의 원료에 대한 요구,재고 내의 원료의 이용 가능성, 및비용,중 하나 이상을 포함하되 제한되지는 않는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제어기는 반복 고객이 상기 고객 인터페이스를 통해 식별되자마자, 상기 고객에게 상기 고객의 이전 선택에 기초하여 선택된 음식물을 제시하고, 상기 고객이 상기 선택을 승인하면 상기 제어기는 직접 단계 c)로 건너뛰고, 상기 고객이 다른 음식물을 선택하면 상기 제어기는 단계 a)에서 시작하도록 프로그램되는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단계 a) 및 단계 b) 수행 시,상기 제어기는:상기 고객 프로필 데이터를 사용하여 영양 요구량과 고객을 위한 목표를 생성하고, 각 원료의 포함 수준에 대한 제한을 생성하고, 그리고이용 가능한 원료의 제약 내에서 영양 요구량을 만족시키는 최적화된 음식물을 처방하도록 원료를 선택하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 6 항에 있어서,상기 제어기는 그 밖의 요구의 제약 내에서 영양 요구량을 만족시키는 최적 화된 음식물을 처방하도록 원료를 선택하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 7 항에 있어서,상기 그 밖의 요구는 함께 혼합할 수 없는 레벨에서 임의의 원료가 함께 포함되지 않도록 하는 것과, 상기 음식물이 영양적 목표로부터 가능한 벗어나지 않는 방식으로 충분한 그러나 초과되지 않는 액체 원료를 포함하도록 하는 것과, 고객이 선호하는 맛 선택에 가능한 가깝게 매치되도록 하는 것과, 가능하면 비싸지 않도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단계 a) 및 단계 b)에서 고객에게 제시되는 선택된 음식물은 불-트리(boolean-tree) 알고리즘의 사용을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단계 a) 및 단계 b)에서 고객에게 제시되는 선택된 음식물은 혼합 정수 선형 프로그래밍의 사용을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 원료 저장 모듈은 복수의 저장 구획을 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 원료 저장 모듈은 구획 내에 저장된 원료의 기설정된 양을 음식물로 도싱(dosing)하는 도싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 원료 저장 모듈에서 원료 처리 모듈로 원료를 이동시키는 원료 이동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제어기는 상기 저장 모듈 내의 원료의 재고와, 그로부터 이용 가능한 음식물과, 저장 모듈 내의 원료에 관련된 영양 및 건강 데이터 및 그로부터 가능한 음식물의 적어도 일부와, 그리고 고객 프로필 데이터의 적어도 일부를 메모리에 저장한 하나 이상의 서버에 조작 가능하게 링크된 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 14 항에 있어서,상기 제어기 및/또는 서버는 조작 가능하게 외부 데이터베이스에 링크된 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 15 항에 있어서,상기 외부 데이터 베이스는 건강과 영양에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,상기 외부 데이터베이스는 고객의 건강 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고객 프로필 데이터는 건강 상태, 최근 거래 기록 및 기호를 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고객 인터페이스는 상기 공급 시스템과 결합된 키보드 또는 터치패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고객 인터페이스는 상기 공급 시스템으로부터 떨어진 위치에서 조작 가능한 휴대폰인 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고객 인터페이스는 인터넷을 통해 상기 시스템에 조작 가능하게 링크된 고객 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고객 인터페이스는 고객에 의해 제시되는 카드에 전자적 또는 자기적으로 저장된 정보를 독출하는 카드 리더인 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제어기는 과금 기능에 조작 가능하게 링크된 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 23 항에 있어서,상기 과금 기능은 전자 신용/직불 시스템에 조작 가능하게 링크된 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 23 항에 있어서,상기 과금 기능은 동전, 지폐, 선불 전자 카드 등의 투입에 의해 실현 가능한 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식 공급 시스템.
- 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 의한 시스템의 네트워크가 하나 이상의 서버에 조작 가능하게 링크된 것을 특징으로 하는 네트워크.
- 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 의한 시스템 및/또는 제 26 항에 의한 네트워크의 구성요소들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤 영양식을 공급하는 장치.
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