Ontwerp en evaluatie van slimme bril voor voeding en lichaamsbeweging classificatie

Voortdurende en objectieve controle voedselinname is essentieel voor het energie-evenwicht in het menselijk lichaam, zoals bovenmatige energie accumulatie kan leiden tot overweightness en obesitas¹, die leiden verschillende medische complicaties^{2 tot kunnen}. De belangrijkste factoren in de energiebalans bekend is dat ze zowel buitensporig voedselinname en onvoldoende lichaamsbeweging³. Verschillende studies inzake de bewaking van de dagelijkse energie-uitgaven hebben ingevoerd met automatische en objectieve meting van lichaamsbeweging patronen via draagbare apparaten^4,5,6, zelfs bij de eindgebruiker niveau en medische fase⁷. Onderzoek inzake de bewaking van de voedselinname, is echter nog steeds in het laboratorium opzetten, want het is moeilijk op te sporen van de activiteit van de inname van voedsel op een directe en objectieve wijze. Hier willen we presenteren een apparaat-ontwerp en de evaluatie ervan voor het toezicht op de inname van voedsel en lichaamsbeweging patronen op praktisch niveau in het dagelijks leven.

Zijn er verschillende indirecte benaderingen van toezicht op de inname van het voedsel door kauwen en slikken geluiden^8,9,10, beweging van de pols^11,12,13, afbeelding analyse¹⁴, en¹⁵van de electromyogram (EMG). Deze benaderingen waren echter moeilijk toe te passen op het dagelijkse leven toepassingen, vanwege hun inherente beperkingen: de methoden met behulp van geluid waren kwetsbaar worden beïnvloed door milieu-geluid; de methoden met behulp van de beweging van de pols waren moeilijk te onderscheiden van andere fysieke activiteiten bij het niet nuttigen van voedsel; en de methoden met behulp van de beelden en EMG signalen zijn beperkt door de begrenzing van het verkeer en milieu. Deze studies toonden de mogelijkheid van automatische detectie van de voedselinname met behulp van sensoren, maar had nog steeds een beperking van de praktische toepasbaarheid in het dagelijkse leven buiten laboratorium instellingen.

In deze studie gebruikten we de patronen van spieractiviteit temporalis als de automatische en objectieve controle van de voedselinname. In het algemeen, herhaalt de musculus temporalis de samentrekking en ontspanning als onderdeel van de Triggerpunten spier tijdens de voedsel-inname^16,17; Dus, de voedsel-inname activiteit kan worden gecontroleerd door het detecteren van de periodieke patronen van spieractiviteit temporalis. Onlangs, zijn er verschillende onderzoeken met behulp van de temporalis spier activiteit^18,19,20,21, waarmee de EMG of piëzo-elektrische spanning sensor en hen rechtstreeks op de mens te koppelen huid. Deze benaderingen, echter, waren gevoelig voor de locatie van de huid van de EMG elektroden of druk sensoren, en waren gemakkelijk los van de huid als gevolg van de fysieke beweging of zweet. Daarom voorgesteld hebben wij een nieuwe en doeltreffende methode met behulp van een paar glazen die zin de temporalis spier activiteit via twee meetcellen ingevoegd in beide de scharnieren in onze eerdere studie²². Deze methode bleek groot potentieel voor het opsporen van de activiteit van de inname van voedsel met een hoge nauwkeurigheid zonder het aanraken van de huid. Het was ook niet-opdringerig en onopvallende, aangezien wij een gemeenschappelijk bril-achtige apparaat gebruikt.

In deze studie presenteren wij een aantal gedetailleerde protocollen van het implementeren van de bril-type apparaat en het gebruik van de patronen van spieractiviteit temporalis voor monitoring van de inname van voedsel en fysieke activiteit. De protocollen omvatten van het proces van hardwareontwerp en fabricage die uit een frame van 3D-afgedrukt van de bril, een circuit-module en een data acquisition module bestaat en de softwarealgoritmen voor gegevensverwerking en -analyse. Wij bovendien bespreking van de classificatie onder verscheidene aanbevolen activiteiten (bijvoorbeeldkauwen, wandelen en knipogen) om aan te tonen van het potentieel als een praktisch systeem dat een minieme verschil tussen de inname van voedsel en andere fysieke activiteit vertellen kan patronen.