专利名称：一种进食习惯监测装置的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种进食习惯监测装置，特别涉及一种基于外耳道声音信号的进食习惯监测装置。
背景技术：
长期以来，很多人在用餐时普遍存在进食速度快、咀嚼次数少等问题，而由于美食的诱惑，每餐的食量也经常太多。这些进食速度过快和咀嚼次数过少等不良用餐习惯，显然对人体健康有不良影响，是很多人的胃病、肥胖症、过度消瘦等疾病的诱因之一。尽可能纠正不良用餐习惯，是很多人生活中追求的目标。除了大力宣传“细嚼慢咽”等观念之外，也可以从技术手段出发，借助辅助设备的帮助，从而达到养成健康用餐习惯的目的。例如，申请号为200820156547. O和申请号为200810039974.5的专利分别公开了 “进食速度引导指示器”和“进食速度引导指示器及其实现方法”。这两个专利技术只能引导或提醒相关人员的进餐速度，而不能实现对人的用餐速度和每口饭的咀嚼次数等进食习惯指标进行监测和分析计算。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种进食习惯监测装置，使其能够对人员本次用餐吞咽总次数、单位时间的平均吞咽次数、每次吞咽的平均咀嚼时间和平均咀嚼次数等进食习惯指标值进行监测，用于帮助人们纠正用餐速度过快、咀嚼次数过少等不良用餐习惯。为实现本发明所述目的，本发明提供一种进食习惯监测装置，该监测装置包括声音传感器、传感器接口电路模块、微处理器和显示硬件模块。该进食习惯监测装置的声音传感器在人用餐时置于外耳道内。在人员对食物进行咀嚼和吞咽时，由咀嚼和吞咽等用餐动作产生的并通过骨传导到达外耳道的声音信号可以被本发明的声音传感器采集得到。本发明进一步通过对外耳道内的声音信号进行采集、预处理、特征提取、特征分类、分析计算和显示，实现对相关人员进食习惯指标的监测分析和显示。本发明在装置工作时，其中声音传感器置于相关人员的外耳道内，采集由于咀嚼和吞咽动作产生的并通过骨传导到达外耳道的声音信号，并将所获得的声音信号经过传感器接口电路传送给微处理器。传感器接口电路实现对声音传感器信号的放大和转换，从而满足微处理器的信号读取要求。微处理器中设有声音信号采集软件模块、信号预处理软件模块、进食习惯分析计算软件模块、显示软件模块，并执行如下步骤a)在人进食的时候，声音信号采集软件模块连续采集由声音传感器通过传感器接口电路模块转换得到的用餐动作声音信号，；b)信号预处理软件模块对该外耳道声音信号进行滤波去噪和分割等预处理；
c)信号特征提取软件模块对于预处理之后的各段声音信号进行特征提取，得出各声音信号对应的特征值；d)信号特征分类软件模块对特征值进行分类，识别出各声音信号对应的用餐动作，得到吞咽信号和咀嚼信号及其对应的时间；e)进食习惯分析计算软件模块根据该吞咽信号和咀嚼信号，分析计算相应人员本次用餐吞咽总次数、单位时间的平均吞咽次数、每次吞咽的平均咀嚼时间和平均咀嚼次数等进食习惯指标值；f)显示软件模块将进食习惯指标值的计算结果发送至显示硬件模块进行显示。
本发明是一种进食习惯监测装置，这种自动监测装置根据外耳道声音信号实现人员的吞咽总次数、单位时间的平均吞咽次数、每次吞咽的平均咀嚼时间和平均咀嚼次数等用餐习惯指标值的自动分析、计算和显示，并具有使用方便和计算准确的特点，是一种在线、实时的进食习惯自动监测装置。
图I是本发明的结构框图；图2是本发明的微处理器中各软件模块的连接示意具体实施例方式如图I所示，本发明包括四个组成部分声音传感器I、传感器接口电路模块2、微处理器3和显示硬件模块4。在装置工作时，声音传感器I置于相关人员的外耳道内，采集由于咀嚼和吞咽动作产生的并通过骨传导到达外耳道的声音信号，并将所获得的声音信号经过传感器接口电路模块2传送给微处理器3。该声音传感器I给出的声音信号是毫伏级的电压信号。传感器接口电路模块2实现对声音传感器信号的放大和转换，从而满足微处理器3的信号读取要求。传感器接口电路模块2包含电压放大电路和AD转换电路，电压放大电路把声音传感器I给出的毫伏级的电压信号放大为Ov至5v的模拟电压信号,AD转换电路把放大之后的表示声音的电压信号转换为数字信号，该数字信号表征了外耳道内的声音信号。微处理器3设有声音信号采集软件模块5、信号预处理软件模块6、信号特征提取软件模块7、信号特征分类软件模块8、进食习惯分析计算软件模块9、显示软件模块10，其执行步骤依次说明如下a)在人进食的时候，声音信号采集软件模块5读取前述由传感器接口电路模块2转换得到的数字信号，并存储在微处理器3的内存当中；b)信号预处理软件模块6，依次读取时间长度为10秒的数字声音信号，采用IIR型低通数字滤波器算法，对该段数字信号进行数字滤波预处理，去除无用的干扰噪声，并基于短时平均能量法提取出长度适当的非静音帧；c)信号特征提取软件模块7把信号预处理软件模块6得出的每个非静音帧进行FFT频谱变换，得出各非静音帧信号对应的频域特征值；d)信号特征分类软件模块8基于模板匹配法，对上述频域特征值进行分类，识别出各非静音巾贞的声音信号对应的是吞咽动作还是咀嚼动作；e)进食习惯分析计算软件模块9根据信号特征分类软件模块8识别的吞咽动作或者咀嚼动作，分别对本次用餐时间、本次用餐的吞咽总次数和咀嚼总次数进行不断记录和累加，然后将该吞咽总次数除以本次用餐总时间得到单位时间的平均吞咽次数，将该本次用餐总时间除以吞咽总次数得到每次吞咽的平均咀嚼时间，将咀嚼总次数除以本次用餐吞咽总次数得出每次吞咽的平均咀嚼次数；f)显示软件模块8将计算得到的吞咽总次数、单位时间的平均吞咽次数、每次吞咽的平均咀嚼时间和平均咀嚼次数等数据发送至显示硬件模块4进行显示，其中，本次用餐吞咽总次数表征本次用餐的总进食量，单位时间的平均吞咽次数和每次吞咽的平均咀嚼时间反应进食速度，每次吞咽的平均咀嚼次数衡量进餐时的“细嚼”程度。显示硬件模块4选用IXD显示屏，根据微处理器3的显示软件模块8给出的指令进行显示。
经过以上处理，最终完成人员用餐时进食习惯的自动监测。在另一个具体实施例中，基于智能手机进行设计开发实现本发明的构思，即利用具有传统耳机外型的声音传感器I置于外耳道内，通过智能手机音频输入插孔，将声音传感器信号输入到智能手机中，智能手机内部的音频接口电路、手机CPU和显示屏即可分别作为本发明的传感器接口电路模块2、微处理器3和显示硬件模块4，开发包含声音信号采集软件模块5、信号预处理软件模块6、信号特征提取软件模块7、信号特征分类软件模块8、进食习惯分析计算软件模块9、显示软件模块10的智能手机应用程序软件包，即可实现本发明的功能。该具体实施例充分利用了现有智能手机的硬件资源，具有低成本和携带方便的优点。
权利要求
1.一种进食习惯监测装置，包括声音传感器(I)、传感器接口电路模块(2)、微处理器(3)和显示硬件模块(4)。微处理器设有声音信号采集软件模块(5)、信号预处理软件模块(6)、信号特征提取软件模块(7)、信号特征分类软件模块(8)、进食习惯分析计算软件模块(9)、显示软件模块(10)，其特征在于，为实现在人进食时对其进食习惯进行分析计算，该微处理器(3)执行以下步骤 a)在人进食的时候，声音信号采集软件模块(5)连续采集由声音传感器(I)通过传感器接口电路模块(2)转换得到的用餐动作声音信号； b)信号预处理软件模块(6)对该外耳道声音信号进行滤波去噪和分割等预处理； c)信号特征提取软件模块(7)对于预处理之后的各段声音信号进行特征提取，得出各声音信号对应的特征值； d)信号特征分类软件模块(8)对特征值进行分类，识别出各声音信号对应的用餐动作，得到吞咽信号和咀嚼信号及其对应的时间； e)进食习惯分析计算软件模块(9)根据该吞咽信号和咀嚼信号，分析计算相应人员本次用餐吞咽总次数、单位时间的平均吞咽次数、每次吞咽的平均咀嚼时间和平均咀嚼次数等进食习惯指标值； f)显示软件模块(8)将进食习惯指标值的计算结果发送至显示硬件模块(4)进行显/Jn ο
2.根据权利要求I所述的一种进食习惯监测装置，其特征是，所述声音传感器(I)在装置工作时置于相应人员的外耳道内，从而可以采集到由咀嚼和吞咽等用餐动作产生的并通过骨传导到达外耳道的声音信号。
全文摘要
本发明涉及一种进食习惯监测装置，包括声音传感器、传感器接口电路模块、微处理器和显示硬件模块。微处理器设有声音信号采集、信号预处理、信号特征提取、信号特征分类、进食习惯分析计算、显示等软件模块，步骤依次为在人进食时，依靠置于外耳道内的声音传感器，连续采集外耳道内的声音信号；对该声音信号进行预处理；进一步对预处理之后的声音信号进行特征提取；对特征值进行分类，识别出各声音信号对应的吞咽信号和咀嚼信号及其对应的时间；计算人员进食习惯指标值，包括吞咽总次数、单位时间的平均吞咽次数、每次吞咽的平均咀嚼时间和平均咀嚼次数；显示进食习惯指标值。本发明可以对人员进食习惯进行分析计算和显示，有益于身体健康。
文档编号A61B5/11GK102920461SQ201210355030
公开日2013年2月13日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者王凌, 陈文全, 陈锡爱 申请人:中国计量学院