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咀嚼圧力分布解析に基づく力学的・幾何学的テクスチャー推定システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K06263
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関大阪大学

研究代表者

東森 充  大阪大学, 工学研究科, 教授 (30346522)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード咀嚼ロボット / 食品テクスチャー / 圧力分布解析 / 深層学習 / 食塊形成マニピュレーション / CNN / テクスチャー推定 / CNN / ロボティクス / 食品センシング / テクスチャー解析
研究成果の概要

本研究では,ロボットシステムによる食品テスクスチャー(食感)推定手法を提案した.ヒトの口腔内を模擬した咀嚼ロボットシミュレータを開発し,人工咀嚼過程で計測した咬合圧および舌圧分布を時系列画像フレーム群として扱い,畳み込みニューラルネットワークを用いてテクスチャー官能評価値を推定する手法を開発した.市販食品を用いた検証実験を実施し,ヒトを上回る精度でテクスチャーを推定できる可能性を示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,柔軟対象物の変形から破壊までの一連の物理現象を取り扱うマニピュレーション・センシング問題について取り扱い,人工咀嚼過程の咬合力と舌圧を画像情報として処理し,深層学習を利用することで多様なテクスチャー(食感)の推定が可能なことを明らかにした.本研究の成果は,新しい食品評価技術の確立およびヒトの官能評価処理メカニズムの解明に貢献するものである.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 産業財産権 (5件)

  • [雑誌論文] フィルム式多点圧力センサーを用いたゲル状食品の食感推定2021

    • 著者名/発表者名
      Nakauma Makoto、Ikegami Akira、Funami Takahiro、Shibata Akihide、Higashimori Mitsuru
    • 雑誌名

      日本食品科学工学会誌

      巻: 68 号: 2 ページ: 55-64

    • DOI

      10.3136/nskkk.68.55

    • NAID

      130007991789

    • ISSN
      1341-027X, 1881-6681
    • 年月日
      2021-02-15
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Food Texture Estimation Using Robotic Mastication Simulator Equipped with Teeth and Tongue2019

    • 著者名/発表者名
      Shibata Akihide、Takahashi Ryoma、Nagahata Yuya、Kimura Kou、Shimizu Rina、Hotta Mariko、Inoue Masami、Higashimori Mitsuru
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 31 号: 7 ページ: 2367

    • DOI

      10.18494/SAM.2019.2353

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2019-07-30
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Half-wave Lissajous curve analysis of tongue pressure while eating gel-like food2018

    • 著者名/発表者名
      M. Higashimori, A. Shibata, A. Ikegami, M. Nakauma, K. Hori, and T. Ono
    • 雑誌名

      Journal of Biorheology

      巻: 32 号: 2 ページ: 39-45

    • DOI

      10.17106/jbr.32.39

    • NAID

      130007548181

    • ISSN
      1867-0466, 1867-0474
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Convolutional Neural Network based Estimation of Gel-like Food Texture by a Robotic Sensing System2017

    • 著者名/発表者名
      Akihide Shibata, Akira Ikegami, Makoto Nakauma and Mitsuru Higashimori
    • 雑誌名

      Robotics

      巻: vol. 6, issue 4, 37 ページ: 1-12

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 深層学習を用いた歯・舌両有型咀嚼ロボットによる食感評価2020

    • 著者名/発表者名
      平島光樹, 高橋龍馬, 柴田暁秀, 長畑雄也, 橋本昌晴, 清水里奈, 堀田真理子, 井上賀美, 東森充
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 咀嚼マニピュレーションのための深層学習を用いた食塊形成評価2020

    • 著者名/発表者名
      柴田暁秀, 長畑雄也, 井上賀美, 東森充
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 柔軟包囲機構を用いた食塊形成マニピュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      橋本大輝, 高橋龍馬, 柴田暁秀, 長畑雄也 橋本昌晴, 清水里奈, 堀田真理子, 井上賀美, 東森充
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ロボットシミュレータを用いた食品のテクスチャー評価2020

    • 著者名/発表者名
      東森充
    • 学会等名
      第2回食感の適切な評価手法を求めて~嚥下困難者対応食品の最新の研究動向と現場での展開
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mastication Class Estimation for Food Bolus by Using Convolutional Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nishi, A. Shibata, Y. Nagahata, K. Kimura, M. Inoue, and M. Higashimori
    • 学会等名
      2019 IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics (SMC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークを用いた食塊の被咀嚼回数推定2019

    • 著者名/発表者名
      西慶一郎, 柴田暁秀, 長畑雄也, 木村功, 井上賀美, 東森充
    • 学会等名
      日本食品科学工学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 咀嚼ロボットシミュレータにおける食塊形成の時空間解析2019

    • 著者名/発表者名
      柴田暁秀, 西慶一郎, 高橋龍馬, 長畑雄也, 木村功, 井上賀美, 東森充
    • 学会等名
      日本食品科学工学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 歯・舌両有型咀嚼ロボットシミュレータを用いたテクスチャーセンシング2019

    • 著者名/発表者名
      高橋龍馬, 柴田暁秀, 西慶一郎, 長畑雄也, 木村巧, 清水里奈, 堀田真理子, 井上賀美, 東森充
    • 学会等名
      日本食品科学工学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 咀嚼・嚥下機能評価における画像解析の応用~工学サイドから2019

    • 著者名/発表者名
      東森充
    • 学会等名
      : , 第25回日本摂食嚥下リハビリテーション学会学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ロボットシミュレータを用いた食品のテクスチャ-評価2019

    • 著者名/発表者名
      東森充
    • 学会等名
      FOOMA JAPAN 日本食品工学会フォーラム2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 咀嚼シミュレータによる食品テクスチャー評価2019

    • 著者名/発表者名
      東森充
    • 学会等名
      平成30年度第3回新潟県食品技術研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークを用いたゲル状食品のテクスチャ推定システム2018

    • 著者名/発表者名
      西慶一郎, 柴田曉秀, 池上聡, 中馬 誠, 東森 充
    • 学会等名
      第41回日本バイオレオロジー学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 画像テクスチャ解析を用いた嚥下音からの炭酸圧推定2018

    • 著者名/発表者名
      柴田曉秀, 白石勝人, 池上聡, 中馬 誠, 東森 充
    • 学会等名
      第41回日本バイオレオロジー学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークを用いたゲル状食品のテクスチャ推定システム2018

    • 著者名/発表者名
      西慶一郎, 柴田曉秀, 池上聡, 中馬誠, 東森充
    • 学会等名
      第41回日本バイオレオロジー学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 画像テクスチャ解析を用いた嚥下音からの炭酸圧推定2018

    • 著者名/発表者名
      柴田曉秀, 池上聡, 中馬誠, 東森充
    • 学会等名
      第41回日本バイオレオロジー学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークを用いた食品テスクチャ推定2017

    • 著者名/発表者名
      柴田曉秀, 池上聡, 中馬誠, 東森充
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 食感評価システム及び食感評価方法2020

    • 発明者名
      東森充ら(全8名)
    • 権利者名
      東森充ら(全8名)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-021923
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 食塊形成装置,食塊の形成方法2020

    • 発明者名
      東森充(全10名)
    • 権利者名
      東森充(全10名)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-019597
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 食塊形成装置,咀嚼状態評価方法,食感評価方法及び食塊の製造方法2019

    • 発明者名
      東森充(全8名)
    • 権利者名
      東森充(全8名)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-151113
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 機械学習システム,食感評価モデル,食感評価装置,機械学習方法および食感評価方法2018

    • 発明者名
      中馬誠, 池上聡, 東森充
    • 権利者名
      中馬誠, 池上聡, 東森充
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-101580
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 食感評価システム及び食感評価方法2018

    • 発明者名
      東森充, 柴田曉秀, 高橋龍馬ら(全7名),
    • 権利者名
      東森充, 柴田曉秀, 高橋龍馬ら(全7名),
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-022812
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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