Opracowanie koncepcji i wykorzystanie zautomatyzowanej metody oceny spożycia żywności i zachowań żywieniowych
19 lutego 2021
Ten protokół pokazuje i wyjaśnia nową, opartą na technologii metodę oceny diety. Metoda składa się z tacy jadalnej z wieloma wbudowanymi wagami i kamerą wideo. Urządzenie jest wyjątkowe w tym sensie, że zawiera zautomatyzowane pomiary spożycia żywności i napojów oraz zachowań żywieniowych w trakcie posiłku.
Naukowcy zajmujący się żywieniem i dietetycy używają pośrednich miar do pomiaru spożycia żywności, takich jak wycofywanie pokarmów. Za pomocą miernika możemy zmierzyć rzeczywiste spożycie pokarmu podczas posiłku, a także zachowania żywieniowe ludzi. Główną zaletą miernika jest to, że możemy dokładniej zmierzyć, ile ludzie jedzą przy niewielkim wysiłku ze strony konsumentów lub pacjentów.
Ta technika może być wykorzystana do uzyskania lepszego wglądu w to, co dana osoba je. Może to być szczególnie ważne dla osób cierpiących na cukrzycę lub niedożywionych, takich jak osoby starsze. Procedura zostanie zademonstrowana przez Els Siebelink, która jest kierownikiem Działu Dietetyki i dietetykiem badawczym z wykształcenia.
Uczestniczkami są Femke de Gooijer i Michele Tufano, doktorantki, pracujące na Wydziale Żywienia i Zdrowia Uniwersytetu w Wageningen. Zacznij od przygotowania soku, jogurtu owocowego i kawałków owoców. Zrekrutuj ochotników, którzy zgodzą się wziąć udział w badaniu.
Wyklucz uczestników noszących okulary, którzy nie mogą nosić soczewek lub tych, którzy mają zarost, aby uniknąć błędów pomiaru. Poinformuj uczestników o badaniu i gromadzeniu danych oraz uzyskaj ich podpis na świadomej zgodzie przed zebraniem danych. Po upewnieniu się, że światło w pomieszczeniu jest równomiernie rozłożone i że na nagraniach wideo nie ma szumów tła, posadź uczestnika przed stołem z blatem znajdującym się tuż pod jego klatką piersiową.
Cały tułów powinien być widoczny, łącznie z ramionami. Podłącz bezprzewodowy odbiornik tacki i kamerę internetową do laptopa. Włącz tackę i uruchom laptopa, upewniając się, że taca jest naładowana, co jest sygnalizowane zielonym światłem.
Otwórz odpowiednio program łącznika, odbiornik i oprogramowanie procesora wraz z pulpitem rozdzielczym. Upewnij się, że ramka obrazu jest prawidłowa, aby zapobiec niskiej jakości obrazu oraz że głowa i klatka piersiowa uczestnika, w tym ramiona i barki, są wyraźnie widoczne. Utrzymuj tacę w suchym miejscu, w tym panel podstawy o grubości 50 milimetrów z centralną płytką drukowaną pod tacą.
Dane ważenia należy przesyłać w odstępach jednosekundowych za pomocą sygnału radiowego krótkiego zasięgu o odległości około jednego metra. Podłącz odbiornik do komputera osobistego przez port USB. Upewnij się, że talerz, filiżanka i miska nie spoczywają na platformie lub otaczającej tacy.
Użyj środkowego pierścienia, aby tego uniknąć. Umieść glukometr przed uczestnikiem i poinstruuj go, aby jadł tyle lub tak mało, jak chce, patrząc prosto w kamerę internetową. Przypomnij im, aby nie kładli rąk przed twarzą podczas jedzenia.
Rozpocznij nową obserwację w oprogramowaniu odbiornika. Rejestruj datę, numer uczestnika, płeć uczestnika, wiek i dane antropometryczne, takie jak waga i wzrost. W nazwie obserwacji należy zawrzeć dodatkowe informacje, takie jak warunki badania i wizyta badawcza.
Naciśnij przycisk nagrywania w oprogramowaniu odbiornika, aby zarejestrować obserwację i aktywować deskę rozdzielczą w celu sprawdzenia nagrań wideo i danych przychodzących podczas zbierania danych. Przed nagraniem poproś uczestnika, aby podniósł kartę z numerem uczestnika i podniósł rękę na początku i na końcu posiłku. Zakończ obserwację, gdy uczestnik skończy jeść.
Przeniesienie wszystkich danych do arkusza kalkulacyjnego zajmuje dwie minuty. Odłącz kamerę internetową i odbiornik tacki od laptopa i wyczyść je chusteczką czyszczącą lub sprayem do czyszczenia. Zautomatyzowane pomiary zachowań żywieniowych są przechowywane pod nagłówkiem Dane.
Kliknij Eksportuj dane, aby wyodrębnić surowe dane. Plik wyjściowy zawiera dane dotyczące liczby uczestników, czasu rzeczywistego, względnego czasu rozpoczęcia i zmiennych zachowań żywieniowych ze znacznikiem czasu, takich jak liczba kęsów, liczba żuć i czas żucia. Podsumowuj i wizualizuj wyniki na różnych wykresach słupkowych w programie.
Wyeksportuj pliki dziennika do arkusza kalkulacyjnego i przeprowadź analizę danych przy użyciu preferowanego programu statystycznego. Taca z miernikiem mierzyła mniejsze spożycie sałatki w porównaniu z jogurtem i sokiem. Uczestnicy zjedli o 17% mniej sałatki owocowej w porównaniu z sokiem owocowym, wolniejsze tempo spożycia, mniejsze rozmiary łyków lub kęsów oraz więcej żuć doprowadziły do niższego spożycia sałatki w porównaniu z jogurtem i sokiem, mierzonym za pomocą tacki z miernikiem.
Uczestnicy przeżuwali znacznie więcej sałatki owocowej w porównaniu z jogurtem i sokiem. Obserwowana liczba gryzaków różniła się trzykrotnie między jogurtem a sałatką owocową. Wielkość kęsa była najmniejsza w przypadku sałatki, 6,5 grama na kęs w porównaniu do ośmiu gramów na łyk soku.
Ogólnie rzecz biorąc, liczba gryzaków, wielkość kęsa i tempo jedzenia wydawały się wpływać na ilość, która została zjedzona podczas posiłku w laboratorium żywieniowym. W przyszłych wersjach miernika chcielibyśmy wbudować kamerę, która wychodzi z boku lub z dolnego poziomu rogu, tak aby była mniej uciążliwa dla ludzi niż kamera, która wychodzi prosto przed nimi. Przyszłe wersje systemu pozwolą nam badać zachowania związane z przyjmowaniem pokarmu w prawdziwym życiu.
Dzięki temu możemy również przekazywać konsumentowi informacje zwrotne bezpośrednio na temat tego, ile spożywa, co spożywa, a także jak szybko je.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy protokół prezentuje nową, opartą na technologii metodę oceny diety z wykorzystaniem tacy stołowej wyposażonej w wbudowane wagi i kamerę wideo. Urządzenie to umożliwia zautomatyzowany pomiar spożycia pokarmów i napojów, a także analizę zachowań żywieniowych podczas całego posiłku.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Żywienie
- Ocena stanu odżywienia
- Badania behawioralne
Wstęp
- Tradycyjne oceny żywieniowe często opierają się na pomiarach pośrednich, takich jak przypomnienia żywieniowe.
- Bezpośredni pomiar spożycia pokarmów może dostarczyć dokładniejszych danych.
- Metoda ta jest szczególnie korzystna dla osób o specyficznych potrzebach żywieniowych.
- Systemy zautomatyzowane zmniejszają obciążenie uczestników podczas przeprowadzania ocen.
Cel badania
- W celu poprawy dokładności pomiarów spożycia pokarmów.
- W celu analizy zachowań żywieniowych w czasie rzeczywistym.
- W celu dostarczenia cennych informacji dla badaczy ds. żywienia oraz dietetyków.
Zastosowane metody
- Wykorzystanie tacy obiadowej z wbudowaną wagą.
- Zastosowanie kamery wideo do analizy behawioralnej.
- Gromadzenie danych w czasie rzeczywistym podczas posiłków.
- Demonstracja przeprowadzona przez przeszkolonego dietetyka badawczego.
Główne wyniki
- Zwiększona precyzja pomiaru spożycia pokarmu.
- Wgląd w indywidualne zachowania żywieniowe.
- Potencjalne zastosowania w zarządzaniu potrzebami żywieniowymi u grup szczególnie narażonych.
- Zmniejszenie nakładu pracy uczestników podczas oceny stanu odżywienia.
Wnioski
- Nowa metoda stanowi znaczący postęp w technologii oceny nawyków żywieniowych.
- Może ona przyczynić się do lepszego zarządzania dietą u osób z określonymi schorzeniami.
- Przyszłe badania mogą rozszerzyć zakres jej zastosowań w różnych studiach nad żywieniem.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Zautomatyzowana ocena spożycia pokarmów i zachowań żywieniowych oparta na czujnikach wypełnia krytyczną lukę w badaniach nad żywieniem, dostarczając obiektywnych danych w czasie rzeczywistym bez polegania na raportowaniu własnym. Technologia ta zwiększa wiarygodność predykcyjną w badaniach nad interwencjami dietetycznymi i wspiera redukcję ryzyka mechanistycznego w odniesieniu do punktów końcowych o charakterze metabolicznym i behawioralnym. Jej integracja z wczesnymi etapami odkryć i procesami translacyjnymi umożliwia dokładniejsze fenotypowanie oraz wspiera decyzje portfelowe skorygowane o ryzyko w obszarze badawczo-rozwojowym skoncentrowanym na żywieniu.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wstępne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia bezpośredni pomiar spożycia i zmiennych behawioralnych w celu weryfikacji hipotez w badaniach nad żywieniem.
- Wspiera funkcjonalną walidację interwencji dietetycznych poprzez kwantyfikację tempa jedzenia, wielkości kęsa oraz liczby przeżuć.
- Zwiększa pewność prognostyczną w wiązaniu wzorców spożycia z efektami metabolicznymi lub behawioralnymi.
Przesiewy i rozwój testów
- Zapewnia zestandaryzowane, powtarzalne dane dotyczące spożycia i zachowania niezbędne do opracowania testów w fenotypowaniu żywieniowym.
- Umożliwia uzyskanie wyników ilościowych, takich jak spożycie konkretnych posiłków i wskaźniki behawioralne, służące do przesiewowego badania związków lub interwencji.
- Umożliwia skalowalny, zautomatyzowany zbiór danych odpowiedni dla wysokoprzepustowych badań żywieniowych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Koreluje punkty końcowe dotyczące spożycia i zachowania z modelami istotnymi dla danej choroby, takimi jak badania nad cukrzycą lub niedożywieniem.
- Wspiera ciągłość procesu od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną, umożliwiając obiektywne, podłużne monitorowanie spożycia.
- Zmniejsza ryzyko translacyjne poprzez dostarczenie mechanistycznego wglądu w wpływ interwencji na zachowania żywieniowe.
Integracja potoku i przepływu pracy
Ta zautomatyzowana metoda oceny wpisuje się w kontinuum od odkrycia do badań przedklinicznych, wspierając zarówno wczesne testowanie hipotez, jak i walidację translacyjną interwencji dietetycznych.
- Biologia odkrywcza: Obiektywnie kwantyfikuje spożycie oraz zmienne behawioralne na potrzeby badań mechanistycznych.
- Przesiewy: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych wyników do oceny interwencji lub związków chemicznych.
- Analityka: Zapewnia szczegółowe dane z sygnaturą czasową, umożliwiając rzetelne porównania statystyczne między różnymi warunkami.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki laboratoryjne z rzeczywistymi wzorcami spożycia w populacjach dotkniętych chorobami.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje platformę wielokrotnego użytku dla różnorodnych zastosowań w badaniach żywieniowych i behawioralnych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną i redukuje błąd pomiarowy w badaniach spożycia i zachowania.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje gromadzenie danych i minimalizuje obciążenie uczestników oraz badaczy.
- Wartość strategiczna: Umożliwia podejmowanie bardziej świadomych decyzji typu go/no-go w przypadku interwencji skoncentrowanych na żywieniu.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację programów badawczych dotyczących diety i zachowania z uwzględnieniem ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w fenotypowaniu żywieniowym i analizie danych behawioralnych.
- Konieczna jest integracja sprzętu sensorycznego, analityki wideo oraz infrastruktury zarządzania danymi.
- Wymagana jest standaryzacja międzyzespołowa w celu zapewnienia spójnego gromadzenia i interpretacji danych.
- Może wymagać adaptacji do zastosowania w przypadku różnych rodzajów posiłków lub grup populacyjnych.
- Wyklucza uczestników z zarostem lub noszących okulary, chyba że są one kompatybilne z analityką wideo.
FAQ Biopharma
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:03
Sample Preparation and Participant Consent
1:33
Device and Measurement Location Set-up
2:52
Participant Explanations and Start of Observation
4:03
Evaluation and Transfer of Data
4:43
Results: Automated Food Intake and Eating Behavior Assessment
5:42
Conclusion
