Gestaltung und Bewertung von Datenbrillen für Nahrungsaufnahme und körperliche Aktivität Klassifizierung

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, ein brillenartiges tragbares Gerät zu entwerfen und herzustellen, das die Muster der Schläfenmuskelaktivitäten während der Nahrungsaufnahme und anderer körperlicher Aktivitäten erkennt. Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen im Bereich der Überwachung von einnehmbaren Verhaltensweisen zu beantworten, wie z. B. die Erkennung der Nahrungsaufnahme während einer Mahlzeit. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die Muster der Schläfenmuskelaktivität während der Nahrungsaufnahme automatisch und objektiv mit einer Brille erkannt werden können.

Das Herstellungsverfahren wird von Wonjoon Oh, einem Maschinenbauingenieur in unserem Unternehmen, vorgeführt. Die Datenerhebung wird von Hak Yung Gu durchgeführt, der ebenfalls in unserem Unternehmen tätig ist. Entscheidend für das Experiment sind die Schaltungsmodule, die hergestellt werden müssen.

Es gibt zwei. Eine für den linken und rechten Bügel in einer Brille. Das linke Modul enthält eine Wägezelle, einen Stecker, einen Messverstärker, einen Spannungsregler und einen Batterieanschluss.

Das rechte Modul verfügt über einen Mikrocontroller mit WiFi, UART-Stecker, Multiplexer, Verstärker, Anschluss und Wägezelle. Neben den Schaltkreisen müssen auch Brillengestelle gefertigt werden. Die Rahmen müssen in der Lage sein, die Leiterplattenmodule zu tragen.

Um die Rahmen zu erstellen, verwenden Sie ein 3D-Modellierungswerkzeug, um ein Modell des Kopfstücks der Brille und der beiden Bügelstücke zu zeichnen. Exportieren Sie die Zeichnung für den 3D-Druck in die Stereo-Lithografiedateien von CAD. Beim Druck der Rahmenteile verwende ein Carbon-Filament mit einer Düsentemperatur von 250 Grad Celsius und einer Betttemperatur von 80 Grad Celsius.

Nach dem Drucken die Bügel nach innen biegen. Verwenden Sie ein Heißluftgebläse, das auf 180 Grad Celsius eingestellt ist, um ein Stück zu erhitzen. Nach dem Erhitzen beugen Sie den Bügel um etwa 15 Grad nach innen.

Biege jedes Bügelstück nach innen, bevor du fortfährst. Sammle alle Teile, um die Gläser zusammenzubauen. Dazu gehören linke und rechte Leiterplatten, linke und rechte Bügel sowie ein Kopfstück.

Beginnen Sie mit den richtigen Bügelkomponenten. Setzen Sie die rechte Platine in den rechten Bügel ein. Befestigen Sie es mit einer Schraube.

Befestigen Sie die linke Platine und den linken Bügel auf die gleiche Weise. Befestigen Sie als nächstes das Kopfstück und einen der Bügel an dem entsprechenden Scharniergelenk und sichern Sie es mit einer Schraube. Fahren Sie fort, indem Sie den anderen Bügel am Genickstück befestigen.

Wenn Sie fertig sind, verbinden Sie den linken und den rechten Stromkreis mit 3-poligen Verbindungsdrähten. Schließen Sie für diese Ausführung eine Batterie an den linken Stromkreis an. Sichern Sie es mit Klebeband.

Vervollständigen Sie die Brille, indem Sie Gummiband an der Spitze und an den Nasenpads anbringen, um die Reibung für den Träger zu erhöhen. Bereiten Sie sich an dieser Stelle auf die Datenerfassung vor. Führen Sie an einem Computer das GlasSense_Server Projekt aus und schließen Sie das Frame-Schaltungsmodul über USB an.

Flashen Sie die GlasSense_Server Software in den Mikrocontroller. Dieses Projekt verwendet ein Smartphone, um die Daten zu empfangen. Führen Sie die GlasSense_Client Software auf dem Computer aus und schließen Sie das Smartphone über einen USB-Anschluss an.

Erstellen Sie die Datenempfangsanwendung auf dem Smartphone. Identifizieren Sie für die Studie einen Probanden und wählen Sie eine Brille in geeigneter Größe aus. Lassen Sie das Motiv die Brille anprobieren.

Verwenden Sie bei Bedarf die Stützschrauben am Rahmen, um die Passform fein abzustimmen. Der nächste Schritt besteht darin, das Subjekt Daten für verschiedene Aktivitäten sammeln zu lassen. Lassen Sie das Subjekt für die sitzende Ruheaktivität mit der Brille auf einem Stuhl sitzen, um zu lesen.

Zeichnen Sie die Aktivität mit der Smartphone-App 120 Sekunden lang auf. Erlauben Sie Kopfbewegungen, aber vermeiden Sie Bewegungen des gesamten Körpers. Stoppen Sie nach 120 Sekunden die Aufnahme und nehmen Sie die Brille für eine 60-sekündige Pause ab.

Wiederholen Sie die Aufzeichnung der Daten und machen Sie viermal eine Pause. Befolgen Sie ein ähnliches Verfahren für die Gehaktivität, indem Sie die Person auf dem Laufband stehen und die Brille tragen lassen. Starten Sie das Laufband mit 4,5 km pro Stunde und lassen Sie den Probanden 120 Sekunden lang aufzeichnen.

Wenn Sie fertig sind, machen Sie eine 60-sekündige Pause mit abgenommener Brille. Es gibt auch sitzendes Kauen und Kauen beim Gehen. Für diese geröstetes Brot in 20x20 mm Quadraten zubereiten und Kaugelees bereithalten.

Lass den Proband auf dem Laufband sitzen oder liegen, je nach Bedarf, mit dem Essen in der Nähe. Starten Sie während des Tragens der Brille die Aktivitäts- und Datenaufzeichnung. Lassen Sie die Versuchsperson Brot essen, während sie normal kaut.

Machen Sie nach 120 Sekunden eine 60-sekündige Pause mit abgenommener Brille. Führen Sie als Nächstes eine sitzende Sprechtätigkeit durch. Sammeln Sie dazu Daten, während der Proband sitzt und ein Buch in normalem Ton und Tempo laut vorliest.

Sorgen Sie bei der sitzenden Zwinkeraktivität dafür, dass das Subjekt als Reaktion auf eine Glocke, die alle drei Sekunden klingelt, blinzelt. Diese Daten stammen von einer Person, die jede Aktivität ausführt. Die horizontale Achse ist die Zeit in Sekunden.

Jede vertikale Achse ist die gemessene Kraft, nachdem der Median der zehn Messungen subtrahiert wurde. Die blauen Kurven sind für die linke Seite und die roten Kurven für die rechte Seite des Gesichts. Wie zu erwarten war, sind die maximalen Amplituden der Kauaktivitäten im Vergleich zu den sitzenden Ruhe-, Sitz- und Gehaktivitäten groß.

Daten dieses Typs werden in Eingaben für eine Klassifizierungstechnik für maschinelles Lernen umgewandelt. Nach jeder Entwicklung kann diese Technik potenziell nützlich für die automatische und objektive Überwachung von einnehmbaren Verhaltensweisen mit höherer Genauigkeit sein, als praktisches Mittel zur Behandlung von Einnahmeproblemen.