이 작품은 Envisible, i n c.에 의해 지원 되었다 이 연구는 한국 건강 기술 R & D 프로젝트, 보건 복지, 한국 공화국 (HI15C1027)의 교부 금에 의해 또한 지원 되었다. 이 연구는 국립 연구 재단의 한국 (NRF-2016R1A1A1A05005348)에 의해 또한 지원 되었다.

참고: 인간을 대상의 사용을 포함 한 모든 절차는 단순히 착용 하는 안경의 한 쌍의 비-침략 적 방법에 의해 달성 되었다. 모든 데이터는 로드 셀 피부와 직접 접촉에서 되지 않은 안경에 삽입에서 힘 신호를 측정 하 여 인수 했다. 데이터, 경우에이 연구에 대 한 지정 된 smartphone 데이터 기록 모듈, 무선 전송 했다. 모든 프로토콜은 관련이 없는 비보에/생체 외에서 인간 연구. 아니 약물과 혈액 샘플 실험에 사용 되었다. 동의 실험의 모든 과목에서 얻은 했다.
1. 센서 통합 회로 모듈의 제조
<ol><li>
전자 부품 회로 모듈 제조 구매.
	<ol>
<li>구입 두 공 형 로드 셀, 각각 0 N과 N, 15 사이의 범위에서 동작 하며 3.3 V 여기에서 최대 120 mV 범위와 낮은 차동 전압의 출력을 생성 합니다. 참고:이 로드 셀을 측정 하 되 왼쪽 안경의 오른쪽 측면에 신호를 강제로.</li>
		<li>2 계측 증폭기와 2 개의 15 k ω 이득 설정 저항 구입. 참고: 계측 증폭기 및 이득 설정 저항 960까지 8 회, 로드 셀의 힘 신호를 증폭 하는 데 사용 됩니다 mV.</li>
		<li>(예를 들어, Wi-Fi를 연결), 무선 기능 및 10 비트 아날로그-디지털 컨버터 (ADC)와 마이크로 컨트롤러 유닛 (MCU)를 구입. 참고: MCU는 힘 신호를 읽고 무선 데이터 수집 모듈을 그들을 전송 하는 데 사용 됩니다. 2 개의 아날로그 힘 입력 한 아날로그 입력된 핀 사용 됩니다, 때문에 멀티플렉서의 사용 다음 단계 1.1.4에서에서 소개 된다.</li>
		<li>MCU에 대 한 ADC 핀 2 개의 입력된 신호를 처리 하는 2 채널 아날로그 멀티플렉서를 구입.</li>
		<li>3.7 V 공칭 전압, 300 mAh 공칭 용량, 그리고 1 C 방전 율 리튬 이온 중합체 (LiPo) 배터리를 구입. 참고: 배터리 용량 200 mAh 시간당 충분 한 전류를 공급 하 고 실험의 약 1.5 h에 대 한 안정적으로 시스템을 작동 하도록 선택 되었다.</li>
		<li>3.7 V 배터리 전압 3.3 V의 선형 다운 규제에 대 한 3.3 V 전압 조정기를 구입 운영 시스템의 전압.</li>
		<li>MCU의 풀업 저항으로 구매 5 12 k ω 표면 실장 소자 (SMD) 타입 저항 저항기의 발자국은 2.0 m m x 1.2 m m (크기 2012).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
인쇄 회로 기판 (Pcb) 조작. 이 단계는 회로 기판, 그리고 PCB 제조에 대 한 (즉, 보드 레이아웃,.brd 파일) 삽화와 회로도 (즉,.sch 파일)를 만드는 대 한 것 이다. 회로도 아트 워크 파일을 만드는 과정에 대 한 기본적인 이해는 개발에 대 한 필요 합니다.
	<ol>
<li>그림 1A와 같이 전자 디자인 응용 프로그램을 사용 하 여 배터리를 포함 하는 왼쪽된 회로의 설계도 그리기. 두 작품 (.brd) 및 회로도 (.sch) 파일 결과 저장 합니다.</li>
		<li>그림 1B와 같이 전자 디자인 응용 프로그램을 사용 하 여 MCU를 포함 하는 바로 회로의 설계도 그리기. 두 작품 (.brd) 및 회로도 (.sch) 파일 결과 저장 합니다.</li>
		<li>회로 기판 PCB 제조 회사와 순서를 배치 하 여 조작.</li>
		<li>그림 2 및 그림 3에서 같이 Pcb 1.1 단계에서 준비 하는 모든 전자 부품을 땜 납. 주의: 계측 증폭기는 납땜 온도에 매우 민감합니다. 리드 온도 10 300 ° C를 초과 하지 않습니다 납땜 하는 동안 s, 그렇지 않으면 발생할 수 있습니다 구성 요소에 영구적인 손상을.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 3D 안경의 프레임 인쇄
<ol><li>그림 4A와 같이 3D 모델링 도구를 사용 하는 안경의 머리 조각의 3D 모델을 그립니다. .Stl 파일 형식으로 결과 내보냅니다.</li>
	<li>3D 그림 4B 에 그림 4C와 같이 모델링 도구를 사용 하 여 안경의 왼쪽과 오른쪽 사원의 3D 모델을 그립니다. .Stl 파일 형식으로 결과 내보냅니다.</li>
	<li>머리 조각 및 사원 부품 노즐 온도 침대 온도 80 ° C 240 ° C에서 3 차원 프린터와 탄소 섬유 필 라 멘 트를 사용 하 여 인쇄 합니다. 참고: 어떤 상업적인 3 차원 프린터와 아크릴로 니트 릴 부 타 디 엔 스 티 렌 (ABS) 등 polylactide (PLA) 필 라 멘 트의 어떤 종류를 사용 하 여 허용 될 수 있습니다. 노즐 및 침대 온도 필 라 멘 트 및 인쇄 조건에 따라 조정할 수 있다.</li>
	<li>180 ° C의 뜨거운 공기 송풍기를 사용 하 여 사원의 팁이 열 하 고 그들에 벤드 안쪽으로 약 15도 기존의 안경 같은 temporalis 근육의 표 피에 연결할. 참고: 안경 템플의 굴곡의 정도 곡률의 목적 때 피사체의 머리에 안경 여 형태 요소를 증가 하는 엄격한 될 필요가 없습니다. 그러나 조심,, 중요 한 패턴을 수집 하는 게 불가능 한 시키는 temporalis 근육을 만지기에서 사원 방지 것입니다 과도 한 굽 힘.</li>
	<li>두 가지 다른 크기의 그림 4와 같이 여러 머리 크기에 맞게 안경 프레임을 인쇄 하려면 2.1-2.4 단계에서 단계를 반복 합니다.</li>
</ol>3. 안경의 모든 부품의 조립
<ol><li>M2 볼트를 사용 하 여 그림 5와 같이 안경의 양쪽에 Pcb를 삽입 합니다.</li>
	<li>머리 조각과 사원 경첩 관절에 M2 볼트를 삽입 하 여 조립.</li>
	<li>그림 5와 같이 3 핀 연결 와이어를 사용 하 여 왼쪽 및 오른쪽 PCBs를 연결 합니다.</li>
	<li>왼쪽된 회로에 배터리를 연결 하 고 접착 테이프로 왼쪽된 관자놀이 연결할. PCB 설계에 따라 다를 수 있습니다 그것은 배터리의 장착 면 중요 하지 않습니다.</li>
	<li>커버 고무 테이프 끝에 그림 5와 같이 인간의 피부와 함께 더 많은 마찰을 추가 하려면 코 패드와 안경.</li>
</ol>4입니다. 데이터 수집 시스템의 개발
참고: 데이터 수집 시스템 데이터 전송 모듈 및 데이터 수신 모듈 구성 됩니다. 데이터 전송 모듈에 읽어들이고 힘 양측의 신호 수신된 데이터를 수집 하 고.tsv 파일에 기록 하는 데이터 수신 모듈에 보냅니다.
<ol><li>
절차 단계 4.1.1–4.1.3에 따라 PCB 모듈의 MCU 응용 프로그램을 전송 하는 데이터를 업로드.
	<ol>
<li>컴퓨터를 사용 하 여 보조 파일에 연결 된 "GlasSense_Server" 프로젝트를 실행 합니다. 참고:이 프로젝트는 Arduino 통합된 개발 환경 (IDE)으로 건축 되었다. 그것은 시간 200 샘플/s, 신호를 강제로 고 데이터 수신 모듈에 전송 하는 기능을 제공 합니다.</li>
		<li>범용 직렬 버스 (USB) 커넥터를 통해 컴퓨터에 PCB 모듈을 연결 합니다.</li>
		<li>Arduino IDE 플래시 MCU에 4.1.1 단계에서 프로그래밍 코드를에 "업로드" 버튼을 누릅니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
절차 단계 4.2.1–4.2.3에 따라 데이터를 무선으로 수신 하는 데 사용 되는 스마트폰 데이터 수신 응용 프로그램에 업로드.
	<ol>
<li>컴퓨터를 사용 하 여 보조 파일에 연결 된 "GlasSense_Client" 프로젝트를 실행 합니다. 참고:이 프로젝트와 함께 만들어진 C# 프로그래밍 언어. 데이터 수신.tsv 파일을 이름, 성별, 나이, 몸 대량 색인 (BMI) 등 피사체의 정보를 포함 하는 저장 하는 기능을 제공 합니다.</li>
		<li>스마트폰 데이터 수신 응용 프로그램을 구축 하는 USB 커넥터를 통해 컴퓨터에 연결 합니다.</li>
		<li>C# 프로젝트는 스마트폰 데이터 수신 응용 프로그램에 "파일 > 빌드 및 실행" 버튼을 누릅니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. 데이터 수집 사용자 연구에서
참고:이 연구 수집 6 추천된 활동 세트: 앉아있는 (SR), 앉아 있는 씹는 (SC), 걷기 (W), (CW)를 걷는 동안 씹는, 앉아 이야기 (ST), 휴식과 앉아있는 윙크 (남서).
<ol><li>테스트할 사용자에 게 적절 한 크기는 안경의 한 쌍을 선택 합니다. 경첩 (그림 5)에서 지원 볼트로 견고를 미 조정 하십시오. 주의: 힘 값이이 연구에 사용 된 힘 센서 동작 범위를 넘어 좋은 선형 특성을 잃을 수 있습니다 이후 15 N를 초과 해서는 안. 힘 값 느슨하게 하 여 미세 하 게 될 수 있습니다 또는 볼트 지원 강화.</li>
	<li>
기록 응용 프로그램에 "기록" 버튼을 누르면 모든 과목의 활동 단계 4.2.3 내장.
	<ol>
<li>120-s 블록 중 활동을 기록 하 고 그것의 기록 파일을 생성.<ol>
<li>SR의 경우 주제는의 자에 앉아서 그들이 스마트폰 사용 하거나 책을 읽고. 머리의 움직임을 허용 하지만 전신의 움직임을 피하십시오.</li>
			<li>사우스 캐롤라이나와 CW의 경우, 과목 (구운된 빵과 씹는 젤리) 다른 음식 속성을 반영 하기 위하여 음식 텍스처의 두 종류를 먹고 있다. 식사에 대 한 좋은 크기 20 m m x 20 m m, 조각에서 구운된 빵을 제공 합니다.</li>
			<li>W의 경우 4.5 km/h의 속도에 디딜 방 아에 걸어 주제 있다.</li>
			<li>ST의 경우 과목 앉아서 그들 책을 읽고는 크게 일반 색조와 속도.</li>
			<li>SW의 경우 0.5의 벨 소리의 타이밍에 윙크 하는 과목을 알려 s 긴 모든 3 s.</li>
		</ol>
</li>
		<li>5.2.1 단계에서 수집 된 데이터에서.tsv 형식으로 녹음 파일을 생성 합니다. 참고:이 파일은 데이터 수신 될 때 시간 순서, 왼쪽된 힘 신호, 바로 힘 신호 및 현재 얼굴 활동을 나타내는 레이블이 포함 되어 있습니다. 시각화의 블록 사용자의 모든 활동의 일시적인 신호는 그림 6에서 묘사 했다. 6 추천된 활동 세트 (SR, 사우스 캐롤라이나, W, CW, 세인트와 소프트웨어)는 각각 1, 2, 3, 4, 5, 및 6으로 분류 했다. 프로토콜의 섹션 8에에서 예측된 클래스를 비교 하는 레이블 사용 되었다.</li>
		<li>녹화 블록 후 60의 휴식을 취하. 휴식 시간 동안, 안경 떨어져가지고 고 다시 그들을 입을 다시 녹화 블록 다시 시작 될 때.</li>
		<li>각 활동 단계 5.2.1 5.2.2 블록 브레이크 세트 4 번을 반복 합니다.</li>
		<li>SW의 경우 반복적으로 한 블록, 동안 왼쪽된 눈으로 윙크 하 고 다음 다음 블록 중 오른쪽 눈으로 반복적으로 윙크 주제가 있다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>5.1-5.2 단계를 반복 하 고 10 과목에서 데이터를 수집 합니다. 이 연구에서 우리는 5 남성과 여성 5를 사용, 평균 연령은 27.9 ± 4.3 (표준 편차, 사 우 스 다코타) 년,는 19-33 년에, 원거리 및 평균 BMI는 21.6 ± 3.2 (사 우 스 다코타) k g/m2는 17.9-27.4 k g/m2에서 배열 했다. 참고:이 연구에서 누가 어떤 의료 조건, 음식을 씹을 하지 않은 과목 윙크, 산책 했다 모집, 그리고이 조건은 포함 기준에 사용 되었다.</li>
</ol>6. 신호 전처리 및 시장 세분화
참고: 왼쪽 및 오른쪽 신호는 다음 절차에서 별도로 계산 됩니다.
<ol><li>
2의 시간 프레임을 준비 s 긴.
	<ol>
<li>세그먼트는 120의 1-s 간격으로 그림 6과 같이 MATLAB를 사용 하 여 호핑에 의해 2 s 프레임의 집합으로 신호를 기록. 참고: 세그먼트 프레임 2의 s 긴 섹션 7에서에서 특징을 추출 하는 데 사용 했다. 1 s 도약 크기 단계 5.2.1에서에서 이미 언급 한 3 s 윙크 간격으로 신호를 분할 하기로 결정 했습니다.</li>
		<li>각 프레임에 대 한 10 Hz의 컷오프 주파수 5번째 차 버터워스 필터를 사용 하 여 저역 통과 필터 (LPF)를 적용 합니다.</li>
		<li>7.1 단계에서 다음 단계에 대 한 시간 프레임으로 단계 6.1.2의 결과 저장 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
일련의 스펙트럼 프레임을 준비.
	<ol>
<li>안경을 착용 했을 때 미리 로드를 제거 하는 각 프레임의 원래 신호에서 평균을 뺍니다. 그러나 참고: 미리 값 다음 주파수 분석에 대 한 필요 하지 않습니다, 그리고 때문에 그것은 수 있었다, 씹는, 산책, 윙크, 등 에 대 한 정보를 포함 하지 않습니다에서 주제, 주제에서 다를 수 있습니다 중요 한 정보를 포함 모든 설정의 안경, 그리고 순간에서 주제는 안경 착용.</li>
		<li>해 창 주파수 분석, 스펙트럼 누설을 줄이기 위해 각 프레임에 적용 됩니다.</li>
		<li>생성 하 고 각 프레임에는 고속 푸리에 변환 (FFT)을 적용 하 여 단면 스펙트럼을 저장 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>시간적 및 프레임 블록으로 동시의 스펙트럼 프레임 (또는 단순히 프레임)의 조합을 정의 합니다.</li>
</ol>7입니다. 특징 벡터의 생성
참고: 기능 벡터 프로토콜의 섹션 6에서에서 생산 하는 프레임 마다 생성 됩니다. 왼쪽 및 오른쪽 프레임은 별도로 계산 하 고 다음 절차에서 기능 벡터에 결합. 모든 절차는 MATLAB에 구현 했다.
<ol><li>프로토콜의 단계 6.1에서에서 시간 프레임에서 통계 기능을 추출 합니다. 54 특징의 총 수의 목록 표 1에 주어진 다.</li>
	<li>6.2 프로토콜의 단계에서 스펙트럼 프레임에서 통계 기능을 추출 합니다. 표 2에 30 특징의 총 수의 목록이 제공 됩니다.</li>
	<li>위의 일시 및 스펙트럼 기능을 결합 하 여 84 차원 특징 벡터를 생성 합니다.</li>
	<li>5.2 프로토콜의 단계에서 녹음에서 생성 된 특징 벡터를 레이블을 지정 합니다.</li>
	<li>모든 프레임 블록 단계 7.1-7.4에서에서 단계를 반복 하 고 기능 벡터의 일련을 생성.</li>
</ol>8입니다. 클래스에 활동의 분류
참고:이 단계는 주어진된 문제 (즉, 기능 벡터)에서 최고의 정확도 표시 하는 매개 변수를 확인 하 여 지원 벡터 기계 (SVM)23 의 분류자 모델을 선택 하는. SVM은 잘 알려진 감독된 기계 학습 기법을 일반화 및 견고성 클래스와 커널 함수 사이의 최대 여백을 사용 하 여 우수한 성능을 보여줍니다. 우리 페널티 매개 변수 C와 커널 정의를 그리드 검색 및 교차 유효성 검사 메서드를 사용의 방사형으로 함수 (RBF) 커널 매개 변수 γ. 컴퓨터 기술과 SVM 학습의 최소 이해는 다음 절차를 수행 해야 합니다. 일부 참조 자료23,,2425 는 기계 학습 기술 및 SVM 알고리즘의 더 나은 이해 하는 것이 좋습니다. 이 섹션의 모든 절차는 LibSVM25 소프트웨어 패키지를 사용 하 여 구현 되었습니다.
<ol><li>그리드 검색에 대 한 쌍 (C, γ)의 표를 정의 합니다. 사용 기 하 급수적으로 성장 하는 C의 시퀀스 (2-10, 2-5,..., 230)와 γ (2-25,..., 2, 2-30,10). 참고: 이러한 시퀀스는 스스로 결정 했다.</li>
	<li>한 쌍 (C, γ)의 정의 (예를 들어, (2-10, 2-30)).</li>
	<li>
8.2 단계에서 정의 된 격자 10 교차 유효성 검사 체계를 수행 합니다. 참고:이 전체 기능 벡터 10 일부 하위 집합으로, 다음 다른 하위에 의해 훈련 분류자 모델에서 하나의 하위 집합을 테스트 나누고 모든 하위 집합을 통해 반복 하나. 따라서, 모든 기능은 벡터는 순차적으로 테스트할 수 있습니다.<ol>
<li>전체 기능 벡터 10 일부 하위 집합으로 나눕니다.</li>
		<li>하위 집합, 그리고 나머지 9 하위 집합에서 설정 하는 훈련에서 테스트 집합을 정의 합니다.</li>
		<li>배율 벡터의 범위에 기능 벡터의 모든 요소를 확장 하는 정의 [0, 1] 학습 집합에 대 한. 참고: 배율 벡터는 특징 벡터와 동일한 차원의. 그것은 이루어져 있다 모든 기능 벡터 같은 행 (또는 열)를 확장 하는 멀티 플라이어의 집합의 범위를 [0, 1]. 예를 들어 기능 벡터의 첫 번째 기능은 선형 조정 됩니다의 범위 [0, 1] 훈련 특징 벡터의 모든 첫 번째 기능에 대 한. Note 테스트 세트를 알 수 없는으로 간주 한다 때문에 배율 벡터 학습 집합에서 정의 됩니다. 이 단계 기능 동일 범위 및 계산 하는 동안 숫자 오류를 방지 함으로써 분류의 정확도 증가 한다.</li>
		<li>범위를 설정 하는 훈련의 각 기능을 확장 [0, 1] 단계 8.2.3에서에서 얻은 배율 벡터를 사용 하 여.</li>
		<li>범위를 설정 하는 테스트의 각 기능을 확장 [0, 1] 단계 8.2.3에서에서 얻은 배율 벡터를 사용 하 여.</li>
		<li>훈련 단계 8.2, (γ, C)의 정의 된 쌍으로 SVM 통해 학습 집합 빌드하고 분류자 모델.</li>
		<li>(Γ, C)의 정의 된 쌍으로 SVM 통해 테스트 집합을 테스트 하는 단계 8.2에서 그리고 분류자 모델 훈련 절차에서.</li>
		<li>테스트 집합에 분류 정확도 계산 합니다. 정확도 올바르게 분류 기능 벡터의 비율에서 산출 되었다.</li>
		<li>모든 하위 집합에 대 한 단계 8.2.2–8.2.8를 반복 하 고 모든 하위 집합의 평균 정확도 계산 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>(C, γ)의 한 쌍의 모든 격자 포인트 8.2-8.3.9 단계를 반복 합니다.</li>
	<li>격자의 가장 높은 정확도의 현지 최대를 찾아. 섹션 8의 모든 절차는 그림 7에 설명 됩니다.</li>
	<li>(선택 사항) 그리드의 단계 거친 간주 됩니다, 지역 최대 근처 미세한 격자 단계 8.1-8.5 8.5, 단계에서 발견 하 고 정밀한 격자의 새로운 현지 최대를 찾을 반복 합니다.</li>
	<li>정밀, 리콜, 그리고 다음 방정식에서 활동의 각 클래스의 F1 점수 계산: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56633/56633eq1.jpg">                                   공식 1 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56633/56633eq2.jpg">                                             공식 2 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56633/56633eq3.jpg">          식 3 어디 TP, FP, 그리고 FN 참 긍정, 거짓 긍정, 그리고 각 활동에 대 한 false 네거티브 각각 나타냅니다. 모든 활동의 혼란 매트릭스 표 3에서 제공 됩니다.</li>
</ol>

<ol>
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C., Lin, C. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LIBSVM:+a+library+for+support+vector+machines.">LIBSVM: a library for support vector machines.</a> ACM Trans Intell Syst Technol. 2 (3), 27 (2011).</li><li>Po, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-frequency+analysis+of+chewing+activity+in+the+natural+environment.">Time-frequency analysis of chewing activity in the natural environment.</a> J Dent Res. 90 (10), 1206-1210 (2011).</li><li>Ji, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+and+velocity+of+people+walking.">Frequency and velocity of people walking.</a> Struct Eng. 84 (3), 36-40 (2005).</li><li>Knoblauch, R., Pietrucha, M., Nitzburg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field+studies+of+pedestrian+walking+speed+and+start-up+time.">Field studies of pedestrian walking speed and start-up time.</a> Transp Res Red. 1538, 27-38 (1996).</li></ol>

저자는 공개 없다.

이 연구에서 우리는 먼저 설계 및 음식 섭취 량과 신체 활동의 패턴을 감지 하는 안경의 제조 과정을 제안 했다. 이 연구는 다른 신체 활동 (산책과 윙크)에서 음식 섭취 량을 구분 하는 데이터 분석에 주로 집중, 센서 및 데이터 수집 시스템 필요한 이동성 녹음의 구현. 따라서, 시스템 센서, 무선 통신 기능, MCU와 배터리 포함 되어있습니다. 소설과 비 접촉 방식으로 음식 섭취 량과 윙크 temporalis 근...

음식 섭취 량의 지속적이 고 객관적인 모니터링으로 과도 한 에너지 축적 overweightness 및 비만1, 다양 한 의료 합병증2발생할 수 발생할 수 있습니다 인간의 신체의 에너지 균형을 유지 하기 위한 필수적 이다. 에너지 불균형에 주요 요인으로 과도 한 음식 섭취 및 부족 한 신체 활동3알려져 있습니다. 일일 에너지 지출을 모니터링에 대 한 다양 한 연구 에서도 착용 할 수 있는 장치4,,56, 신체 활동 패턴의 자동 및 객관적인 측정으로 도입 되어 있는 최종 소비자의 수준과 의료 단계7. 그러나 음식 섭취 량의 모니터링에 대 한 연구는, 실험실 설정, 직접적이 고 객관적인 방식으로 음식 섭취 활동을 감지 하기가 어렵습니다 때문에 아직도 이다. 여기, 우리는 장치 설계 및 음식 섭취 및 일상 생활에 실용적인 수준에서 신체 활동 패턴을 모니터링을 위한 그것의 평가 제시 하고자 합니다.
씹는 삼 키는 소리8,9,10, 손목11,,1213의 움직임을 통해 음식 섭취 량을 모니터링, 이미지를 다양 한 간접 접근 되었습니다. 분석14, 그리고 치십시오 (EMG)15. 그러나, 이러한 접근은 그들의 한계 때문에 일상 생활에 대 한 응용 프로그램에 적용 하기 어려운: 소리를 사용 하 여 방법 환경 소리;에 의해 영향을 받을에 취약 했다 손목의 움직임을 사용 하 여 방법 음식;를 소모 하지 때 다른 신체 활동에서 구별 하기 어려운 했다 그리고 이미지와 EMG 신호를 사용 하 여 방법 운동과 환경의 경계에 의해 제한 됩니다. 이러한 연구의 센서를 사용 하 여 음식 섭취 량의 자동된 감지 기능을 보여주지만 여전히 실험실 설정 외에 일상 생활에 실용적인 적용의 제한 했다.
본이 연구에서는 우리 음식 섭취 량을 자동 및 객관적인 모니터링으로 temporalis 근육 활동의 패턴을 사용. Temporalis 근육 수축과 음식 섭취 량16,17; 하는 동안 masticatory 근육의 일환으로 이완을 반복 하는 일반적으로 따라서, 음식 섭취 활동 temporalis 근육 활동의 주기적 패턴을 감지 하 여 모니터링할 수 있습니다. 최근, 여러 연구는 temporalis를 이용 하 여 근육 활동18,19,20,21, EMG 또는 압 전 긴장 사용 되었습니다 센서 및 인간에 직접 연결 피부입니다. 그러나 이러한 접근, EMG 전극 또는 스트레인 센서의 피부 위치에 민감한 되었고 실제 운동 또는 땀이 피부에서 쉽게 분리 했다. 따라서, 우리 안경의 쌍을 사용 하 여 새롭고 효과적인 방법 그런 의미는 temporalis 근육 활동 우리의 이전 연구22에서 두 관절에 삽입 하는 두 개의 로드 셀을 통해 제안 했다. 이 방법은 피부를 건드리지 않고 높은 정확도로 음식 섭취 활동을 감지의 위대한 잠재력을 보여주었다. 그것은 또한 취소 돌출 및 비-간섭, 이후 일반적인 안경 형 장치를 사용 하는 우리.
이 연구에서는 선물이 안경 형 장치를 구현 하는 방법 및 음식 섭취 량과 신체 활동 모니터링을 위한 temporalis 근육 활동의 패턴을 사용 하는 방법의 상세한 프로토콜의 시리즈. 프로토콜의 하드웨어 설계 및 3D 인쇄 프레임 안경, 회로 모듈 및 데이터 수집 모듈의 구성 된 제조 과정을 포함 하 고 데이터 처리 및 분석을 위한 소프트웨어 알고리즘을 포함. 우리는 또한 여러 추천된 활동 (예를 들어, 씹는, 산책, 그리고 윙크) 중 분류 검사 음식 섭취 량 그리고 다른 신체 활동 분 차이 말할 수 있는 실용적인 시스템으로 가능성을 입증 하 패턴입니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>FSS1500NSB</td>
			<td>Honeywell, USA</td>
			<td></td>
			<td>Load cell</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>INA125U</td>
			<td>Texas Instruments, USA</td>
			<td></td>
			<td>Amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ESP-07</td>
			<td>Shenzhen Anxinke Technology, China</td>
			<td></td>
			<td>MCU with Wi-Fi module</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>74LVC1G3157</td>
			<td>Nexperia, The Netherlands</td>
			<td></td>
			<td>Multiplexer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MP701435P</td>
			<td>Maxpower, China</td>
			<td></td>
			<td>LiPo battery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>U1V10F3</td>
			<td>Pololu, USA</td>
			<td></td>
			<td>Voltage regulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultimaker 2</td>
			<td>Ultimaker, The Netherlands</td>
			<td></td>
			<td>3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ColorFabb XT-CF20</td>
			<td>ColorFabb, The Netherlands</td>
			<td></td>
			<td>Carbon fiber filament</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iPhone 6s Plus</td>
			<td>Apple, USA</td>
			<td></td>
			<td>Data acquisition device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jelly Belly</td>
			<td>Jelly Belly Candy Company, USA</td>
			<td></td>
			<td>Food texture for user study</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and evaluation of smart glasses for food intake and physical activity classification

이 연구는 디자인 하 고 음식 섭취 량 그리고 다른 신체 활동 하는 동안 temporalis 근육 활동의 패턴을 감지 하는 안경 형 착용 형 장치 제조의 프로토콜의 일련을 제공 합니다. 우리는 유리와 프레임의 두 경첩에 삽입 된 부하 셀 통합 인쇄 회로 기판 (PCB) 모듈의 3D 인쇄 프레임 조작. 힘 신호를 취득 하 고 그들을 무선으로 전송 하는 모듈 사용 되었다. 이 절차는 높은 이동성, 산책 등 waggling 실용적인 착용 조건에서 계산 될 수 있는 시스템을 제공 합니다. 분류의 성능 또한 그 신체 활동에서 음식 섭취 량의 패턴을 구분 하 여 평가 됩니다. 알고리즘의 시리즈 신호 전처리 기능 벡터를 생성 하 고 몇몇의 패턴을 인식 하는 데 사용 했다 활동 (씹는 및 윙크), 그리고 다른 신체 활동 (앉아있는 나머지, 이야기, 및 산책). 결과 평균 F1 점수 추천된 활동 중 분류의 91.4%가 나타났다. 우리는이 이렇게 자동이 고 객관적인 ingestive 문제를 치료 하는 실용적인 수단으로 높은 정확도와 ingestive 동작의 모니터링을 위한 잠재적으로 유용할 수 있습니다 믿습니다.

프로토콜에서 설명 하는 절차를 통해 우리 준비 3D 인쇄 프레임의 두 가지 버전의 머리 조각, LH (133 및 138 m m), 그리고 사원, LT (110 및 125 m m), 길이 차별화 하 여 그림 4에서처럼. 따라서, 우리는 과목 머리 크기, 모양, 등 과목 선택 사용자 연구에 대 한 그들의 머리에 맞게 프레임 중 하나에서 변화 될 수 있는 여러 가지 착용 조건...

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Design and Evaluation of Smart Glasses for Food Intake and Physical Activity Classification

설계 및 스마트 유리의 음식 섭취 량과 신체 활동 분류에 대 한 평가

이 연구 설계 및 음식 섭취 량의 패턴을 감지 하는 안경 형 착용 형 장치 제조의 프로토콜을 선물 하 고 로드 셀을 사용 하 여 다른 추천된 신체적 활동 안경의 두 경첩에 삽입.

This study presents a series of protocols of designing and manufacturing a glasses-type wearable device that detects the patterns of temporalis muscle ...

design-evaluation-smart-glasses-for-food-intake-physical-activity

Research

JoVE Journal

Engineering

11.1K 조회수.  Seoul National University. 이 연구 설계 및 음식 섭취 량의 패턴을 감지 하는 안경 형 착용 형 장치 제조의 프로토콜을 선물 하 고 로드 셀을 사용 하 여 다른 추천된 신체적 활동 안경의 두 경첩에 삽입.

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Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at a frequency above the acoustic range (20 kHz). As a solid-state technology, ultrasonic lubrication can be used where conventional lubricants are unfeasible or undesirable. Further, ultrasonic lubrication allows for electrical modulation of the effective friction coefficient between two sliding surfaces. This property enables adaptive systems that modify their frictional state and associated dynamic response as the operating conditions change. Surface wear can also be reduced through ultrasonic lubrication. We developed a protocol to investigate the dependence of friction force reduction and wear reduction on the linear sliding velocity between ultrasonically lubricated surfaces. A pin-on-disc tribometer was built which differs from commercial units in that a piezoelectric stack is used to vibrate the pin at 22 kHz normal to the rotating disc surface. Friction and wear metrics including effective friction force, volume loss, and surface roughness are measured without and with ultrasonic vibrations at a constant pressure of 1 to 4 MPa and three different sliding velocities: 20.3, 40.6, and 87 mm/sec. An optical profilometer is utilized to characterize the wear surfaces. The effective friction force is reduced by 62% at 20.3 mm/sec. Consistently with existing theories for ultrasonic lubrication, the percent reduction in friction force diminishes with increasing speed, down to 29% friction force reduction at 87 mm/sec. Wear reduction remains essentially constant (49%) at the three speeds considered.

We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties.

초음파 윤활에 대한 실험은 압전 이용한 마찰 계 및 광학 프로파일로 사용

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

연구

공학

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

SLPS (Scanning Profiling Profiler) 기반 방법론으로 안구 내 렌즈의 전방 및 후방 산란을 정량적으로 평가

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

Design and Characterization Methodology for Efficient Wide Range Tunable MEMS Filters

Here, we demonstrate the advantages of the laser Doppler vibrometer (LDV) over conventional techniques (the network analyzer), as well as the techniques to create an application-based microelectromechanical systems (MEMS) filter and how to use it efficiently (i.e., tuning the tuning-capability and avoiding both failure and stiction). LDV enables crucial measurements that are impossible with the network analyzer, such as higher mode detection (highly sensitive biosensor application) and resonance measurement for very small devices (fast prototyping). Accordingly, LDV was used to characterize the frequency tuning range and resonance frequency at different modes of the MEMS filters built for this study. This wide range frequency tuning mechanism is based simply on Joule heating from the embedded heaters and relatively high thermal stress with respect to the temperature of a fixed-fixed beam. However, we demonstrate that another limitation of this method is the resulting high thermal stress, which can burn the devices. Further improvement was achieved and shown for the first time in this study, such that the tuning capability was increased by 32% through an increase in the applied DC bias voltage (25 V to 35 V) between the two adjacent beams. This important finding eliminates the need for the extra Joule heating at the wider frequency tuning range. Another possible failure is through stiction and requirement of structure optimization: We propose a simple and easy technique of low frequency square wave signal application that can successfully separate the beams and eliminates the need for the more sophisticated and complicated methods given in the literature. The above findings necessitate a design methodology, and so we also provide an application-based design.

A protocol for a fixed-fixed beam design using a laser Doppler vibrometer (LDV), including the measurement of frequency tuning, modification of tuning capability, and avoidance of device failure and stiction, is presented. The superiority of the LDV method over the network analyzer is demonstrated due to its higher mode capability.

설계 및 효율적인 넓은 범위 가변 MEMS 필터 특성 방법론

Here, we demonstrate the advantages of the laser Doppler vibrometer (LDV) over conventional techniques (the network analyzer), as well as the techniques ...

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic glasses (MGs). Despite their amorphous nature, the identification of hyperfine interactions unveils faint structural modifications. For this purpose, we have employed two techniques that utilize nuclear resonance among nuclear levels of a stable 57Fe isotope, namely M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering (NFS) of synchrotron radiation. The effects of heat treatment upon (Fe2.85Co1)77Mo8Cu1B14 MG are discussed using the results of ex situ and in situ experiments, respectively. As both methods are sensitive to hyperfine interactions, information on structural arrangement as well as on magnetic microstructure is readily available. M&#246;ssbauer spectrometry performed ex situ describes how the structural arrangement and magnetic microstructure appears at room temperature after the annealing under certain conditions (temperature, time), and thus this technique inspects steady states. On the other hand, NFS data are recorded in situ during dynamically changing temperature and NFS examines transient states. The use of both techniques provides complementary information. In general, they can be applied to any suitable system in which it is important to know its steady state but also transient states.

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

Here, we present a protocol to describe ex situ and in situ investigations of structural transformations in metallic glasses. We employed nuclear-based analytical methods which inspect hyperfine interactions. We demonstrate the applicability of M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering of synchrotron radiation during temperature-driven experiments.

전 Situ 수사 현장에서 구조 변환 방법: 금속 유리의 결정 화의 경우

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, three substrates (acrylate, ceramics, and copper) are prepared. To determine the resulting material properties of these substrates, profilometer, contact angle, scanning electron microscope (SEM), and focused ion beam (FIB) measurements are done. The achievable printing resolution and suitable drop volume for each substrate are, then, found through the drop size tests. Then, layers of insulating and conductive ink are inkjet printed alternately to fabricate the target sensor structures. After each printing step, the respective layers are individually treated by photonic curing. The parameters used for the curing of each layer are adapted depending on the printed ink, as well as on the surface properties of the respective substrate. To confirm the resulting conductivity and to determine the quality of the printed surface, four-point probe and profilometer measurements are done. Finally, a measurement set-up and results achieved by such an all-printed sensor system are shown to demonstrate the achievable quality.

Here we present a protocol for the fabrication of inkjet-printed multilayer sensor structures on additively manufactured substrates and foil.

스마트 센서의 제조에 인쇄 하는 하이브리드

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...

Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ultrasound. However, limited numbers of robots designed for extra-corporeal ultrasound have been successfully translated into clinical use. In this study, we aim to build a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination, which is lightweight and has a small footprint. The robot is formed by five specially shaped links and custom-made joint mechanisms for probe manipulation, to cover the necessary range of motion with redundant degrees of freedom to ensure the patient&#39;s safety. The mechanical safety is emphasized with a clutch mechanism, to limit the force applied to patients. As a result of the design, the total weight of the manipulator is less than 2 kg and the length of the manipulator is about 25 cm. The design has been implemented, and simulation, phantom, and volunteer studies have been performed, to validate the range of motion, the ability to make fine adjustments, mechanical reliability, and the safe operation of the clutch. This paper details the design and implementation of the bespoke robotic ultrasound manipulator, with the design and assembly methods illustrated. Testing results to demonstrate the design features and clinical experience of using the system are presented. It is concluded that the current proposed robotic manipulator meets the requirements as a bespoke system for extra-corporeal ultrasound examination and has great potential to be translated into clinical use.

This paper introduces the design and implementation of a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination. The system has five degrees of freedom with lightweight joints made by 3D printing and a mechanical clutch for safety management.

설계 및 구현 맞춤형된 로봇 조작 여분 물질적인 초음파에 대 한

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...

Crack Monitoring in Resonance Fatigue Testing of Welded Specimens Using Digital Image Correlation

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It is intended as a practical and reproducible procedure to identify macroscopic cracks at an early stage and monitor crack propagation during fatigue tests. It consists of strain field measurements at the weld using DIC. Images are taken at fixed load cycle intervals. Cracks become visible in the computed strain field as elevated strains. This way, the whole width of a small-scale specimen can be monitored to detect where and when a crack initiates. Subsequently, it is possible to monitor the development of the crack length. Because the resulting images are saved, the results are verifiable and comparable. The procedure is limited to cracks initiating at the surface and is intended for fatigue tests under laboratory conditions. By visualizing the crack, the presented procedure allows direct observation of macrocracks from their formation until rupture of the specimen.

Digital image correlation is used in fatigue tests on a resonance testing machine to detect macroscopic cracks and monitor crack propagation in welded specimens. Cracks on the specimen surface become visible as increased strains.

디지털 이미지 상관 관계를 사용하여 용접된 시편의 공진 피로 테스트에서 균열 모니터링

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It ...

Evaluation of an Exclusive Spur Dike U-Turn Design with Radar-Collected Data and Simulation

Traditional U-turn designs can improve operational features obviously, while U-turn diversions and merge segments still cause traffic congestion, conflicts, and delays. An exclusive spur dike U-turn lane design (ESUL) is proposed here to solve the disadvantages of traditional U-turn designs. To evaluate the operation performance of ESUL, a traffic simulation protocol is needed. The whole simulation process includes five steps: data collection, data analysis, simulation model build, simulation calibration, and sensitive analysis. Data collection and simulation model build are two critical steps and are described later in greater detail. Three indexes (travel time, delay, and number of stops) are commonly used in the evaluation, and other parameters can be measured from the simulation according to experimental needs. The results show that the ESUL significantly diminishes the disadvantages of traditional U-turn designs. The simulation can be applied to solve microscopic traffic problems, such as in single or several adjacent intersections or short segments. This method is not suitable for larger scale road networks or evaluations without data collection.

This protocol describes the process of solving a microscopic traffic problem with simulation. The whole process contains a detailed description of data collection, data analysis, simulation model build, simulation calibration, and sensitive analysis. Modifications and troubleshooting of the method are also discussed.

레이더 수집 데이터 및 시뮬레이션을 통해 독점적인 스퍼 다이크 유턴 설계 평가

Traditional U-turn designs can improve operational features obviously, while U-turn diversions and merge segments still cause traffic congestion, ...

Fabrication of Compressed Hosiery and Measurement of its Pressure Characteristic Exerted on the Lower Limbs

This article reports the pressure characteristic measurement of compressed hosiery via direct and indirect methods. In the direct method, an interface sensor is used to measure the pressure value exerted on the lower limbs. In the indirect method, the necessary parameters mentioned by the cone and cylinder model are tested to calculate the pressure value. The necessary parameters involve course density, wales density, circumference, length, thickness, tension, and deformation of the compressed hosiery. Compared with the results of the direct method, the cone model in the indirect method is more suitable for calculating the pressure value because the cone model considers the change in radius of the lower limb from the knee to the ankle. Based on this measurement, the relationship among fabrication, structure, and pressure is further investigated in this study. We find that graduation is the main influence that can change the wales density. On the other hand, elastic motors directly affect the course density and the circumference of the stockings. Our reported work provides the fabrication-structure-pressure relationship and a design guide for gradually compressed hosiery.

This article reports fabrication, structure and pressure measurement of compressed hosiery by employing direct and indirect methods.

압축 된 양말의 제조 및 낮은 사지에 가해지는 압력 특성의 측정

This article reports the pressure characteristic measurement of compressed hosiery via direct and indirect methods. In the direct method, an interface ...

Manufacturing, Control, and Performance Evaluation of a Gecko-Inspired Soft Robot

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with slopes of up to 84&#176;. The manufacturing method is valid for the fast pneunet bending actuators in general and might, therefore, be interesting for newcomers to the field of actuator manufacturing. The control of the robot is achieved by means of a pneumatic control box that can provide arbitrary pressures and can be built by only using purchased components, a laser cutter, and a soldering iron. For the walking performance of the robot, the pressure-angle calibration plays a crucial role. Therefore, a semi-automated method for the pressure-angle calibration is presented. At high inclines (&#62; 70&#176;), the robot can no longer reliably fix itself to the walking plane. Therefore, the gait pattern is modified to ensure that the feet can be fixed on the walking plane.

This protocol provides a detailed list of steps to be performed for the manufacturing, control and evaluation of the climbing performance of a gecko-inspired soft robot.

Gecko에서 영감을 받은 소프트 로봇의 제조, 제어 및 성능 평가

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with ...