88、咀嚼声音分析与食物质地推理系统开发

咀嚼声音分析与食物质地推理系统开发

1. 研究背景与目标

在日常生活中，合理的营养摄入对维持健康至关重要。而用餐的乐趣不仅在于摄取营养，还与食物的味道、香气和“质地”等因素有关。此前已有研究关注食物质地的测量，例如Sakurai团队提出通过分析尖锐金属探针刺入食物时产生的声学振动声音来诊断食物质地，认为可以通过分析声音频率来测量食物质地；Okada和Nakamoto发明了模仿人类牙齿的食物质地传感器，能同时检测振动和负载，并应用循环神经网络来推断食物质地。

本研究有两个主要目标：
- 第一个目标是获取人类咀嚼食物时的真实声音。之前的设备检测到的声音包含设备外壳共振产生的噪音，因此需要观察人类咀嚼食物时的纯净声音。
- 第二个目标是验证神经网络模型是否能够根据实验获得的信号信息对食物种类进行分类。

2. 实验设置

• 传感器选择 ：
  • 骨传导声音传感器采用压电元件（FUJI CERAMICS CORPORATION, S3SC）。
  • 设备探针上的声音传感器同样是压电元件（FUJI CERAMICS CORPORATION, P51C），该设备可在空气气缸加压使尖锐金属探针刺入食物时测量声音和负载变化。
  • 空气传导声音通过高灵敏度麦克风（ACO CO., LTD, TYPE 6236）进行观察。
• 实验过程 ：
  • 将骨传导声音传感器固定在带子上，带子紧紧缠绕在受试者头部，使传感器接触耳朵后面的骨头