Concepção e avaliação de vidros inteligentes para a ingestão de alimentos e a classificação de atividade física

Monitoramento contínuo e objectiva de ingestão de alimentos é essencial para manter o equilíbrio de energia no corpo humano, como a acumulação de energia excessiva pode causar obesidade e overweightness¹, que poderia resultar em várias complicações médicas². Os principais fatores do desequilíbrio da energia são conhecidos por serem tanto a ingestão excessiva de alimentos e atividade física insuficiente³. Vários estudos sobre o controlo de gasto de energia diário foram introduzidos com medição automática e objetiva dos padrões de actividade física através de dispositivos wearable^4,5,6, mesmo com o consumidor final estágio médico e nível⁷. Pesquisa sobre o controlo da ingestão de alimentos, no entanto, ainda se encontra a configuração de laboratório, uma vez que é difícil de detectar a atividade de ingestão de alimentos de forma direta e objetiva. Aqui, nosso objetivo é apresentar um projeto de dispositivo e a sua avaliação para monitoramento da ingestão de alimentos e padrões de atividade física em um nível prático na vida diária.

Há diversas abordagens indiretas para monitorar a ingestão de alimentos através da mastigação e deglutição sons^8,9,10, movimento do pulso^11,12,13, imagem análise de¹⁴e eletromiografia (EMG)¹⁵. No entanto, essas abordagens foram difíceis de aplicar para aplicações diárias da vida, por causa de suas limitações inerentes: os métodos usando som eram vulneráveis a ser influenciado pelo som ambiental; os métodos usando o movimento do pulso eram difíceis de distinguir de outras atividades físicas, quando não consumir alimentos; e os métodos usando as imagens e sinais de EMG são restritos pelo limite de movimento e ambiente. Estes estudos mostraram a capacidade de detecção automática da ingestão de alimentos, usando sensores, mas ainda tinham uma limitação da aplicabilidade prática à vida cotidiana, além de configurações de laboratório.

Neste estudo, nós usamos os padrões de atividade do músculo temporalis como o monitoramento automático e objetiva da ingestão de alimentos. Em geral, o músculo temporalis repete a contração e relaxamento como uma parte do músculo mastigatório durante a comida ingestão^16,17; assim, a atividade de ingestão de alimentos pode ser monitorada, detectando os padrões periódicos de atividade do músculo temporalis. Recentemente, tem havido vários estudos utilizando os temporalis muscular atividade^18,19,20,,²¹, que usou o EMG ou estirpe piezoelétrico sensor e anexá-las diretamente em humanos pele. Essas abordagens, no entanto, foram sensíveis à posição de pele dos eletrodos de EMG ou sensores de tensão e foram facilmente separadas da pele devido a movimentos físicos ou transpiração. Por conseguinte, propusemos um método novo e eficaz, usando um par de óculos nesse sentido os temporalis muscular atividade através de células de carga de dois inserido em ambas as dobradiças no nosso anterior estudo²². Esse método mostrou um grande potencial de detectar a atividade de ingestão de alimentos com uma alta precisão sem tocar a pele. Também foi não-intrusiva e não intrusiva, uma vez que usamos um dispositivo tipo óculos comuns.

Neste estudo, apresentamos uma série de protocolos detalhados de como implementar o óculos-tipo de dispositivo e como usar os padrões de atividade do músculo temporalis para monitoramento da ingestão de alimentos e atividade física. Os protocolos incluem o processo de design de hardware e de fabricação que consiste em um frame 3D-impresso de óculos, um módulo de circuito e um módulo de aquisição de dados e incluem os algoritmos de software para processamento de dados e análise. Examinamos, além disso, a classificação entre várias atividades indicadas (por exemplo, mastigar, caminhando e piscando) para demonstrar o potencial como um sistema prático que pode distinguir um minuto a ingestão de alimentos e outras atividades físicas padrões.