| 研究課題/領域番号 |
20K12026
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
中本 裕之 神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (30470256)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 食感計測 / 多感覚情報処理 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では時間とともに変化する複数の感覚を統合し知覚の動態を表現する数理的手法を確立することを目的とする。特に咀嚼時の歯の力触覚の感覚である食感を対象とする。視覚や聴覚に比較して力触覚のセンサ化並びに定量化は確立しておらず、食感に関しても我々が日々の食事の際の身近な感覚であり、おいしさに直結する重要な感覚であるにもかかわらず既存の定量化手法が不十分である。また、咀嚼動作は食物を破断し食塊を形成するプロセスとなるが、この間の食感の変化を表現する数理的手法も明らかでない。これら課題の解決のため、令和3年度では、次の3つのサブテーマに分けて研究を推進した。
サブテーマa)「食感センサの製作と計測システムの構築」においては、令和2年度に設計製作した独自の磁気式食感センサを用いて、力と振動の同時計測によってクリスピーな食感をもつ食品の部分的な破砕のタイミングを捉えられること、また従来と比較して高速に咀嚼動作の生成が可能な咀嚼運動装置と組み合わせることによって食品のもつ粘性の同時計測も可能なことを確認した。サブテーマb)「多感覚統合モデルによる食感強度推定」では、ガウス過程回帰を用いた食感推定を行い、食感センサから得られた力と振動の力触覚感覚と気導音である聴覚との融合を行った。力触覚感覚だけでなく音の情報を加えることで高精度に食感強度推定が可能なことを確認した。サブテーマc)「支配的食感決定モデルと食感の動態の解析」においては、咀嚼回数の違いによって変化する硬さや脆さなどの特徴量を確認し、それらを自己回帰モデルに用いることで複数の食感の動態を表現できることを確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では3つのサブテーマを並行に推進し、最終年度においてそれらを集約し時間とともに変化する複数の感覚を統合し知覚の動態を表現する数理的手法を確立する計画である。
この計画においてサブテーマa)の「食感センサの製作と計測システムの構築」に関して、従来エラストマを構成要素とした食感センサを再設計し、新たにバネとスライド機構を用いた食感センサを製作した。このセンサは従来のものに比較して特に耐久性に優れたものとなっており、さらに力と振動の同時計測に加えて高速に咀嚼動作の生成が可能な咀嚼運動装置と組み合わせて計測システムを構築することによって食品のもつ粘性の同時計測も可能なことを確認した。
次にサブテーマb)「多感覚統合モデルによる食感強度推定」では食感センサによる力と振動の計測に加えて工業用マイクロフォンを用いて音を計測するようシステムを改善した。このシステムにより計測したデータから特徴量を算出し、その特徴量を融合することによって2回咀嚼時の食感を高精度に推定できることを確認した。特に音の有無によって推定精度に差が生じることを検証した。更なる推定の高精度化のため、このサブテーマは令和4年度も継続して実施する。
サブテーマc)「支配的食感決定モデルと食感の動態の解析」では、咀嚼回数の異なる食塊を用いた食感推定の基礎的な可能性検証を自己回帰モデルを用いて行った。その結果、複数の食感の動態を表現できることを確認した。令和4年度では食感センサの計測値から支配的な食感推定の可能性について検証する。
以上の研究の進捗から、研究計画で挙げた3つのサブテーマ及び研究全体が順調に進んでいると判断し、区分として「(2)おおむね順調に進展している。」を選定した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究では先の「現在までの進捗状況」で述べたように、計画で挙げた3つのサブテーマのそれぞれにおいて計画通りの進捗と結果が得られている。したがって3年間の計画の最終年度となる令和4年度においては、特に1つの目のサブテーマa)「食感センサの製作と計測システムの構築」の実現によって得られた計測データをサブテーマb)とc)に応用する流れとなる。サブテーマb)「多感覚統合モデルによる食感強度推定」では、特にガウス過程回帰の特徴の1つである信頼区間をもつ推定値に着目し、信頼区間の食感評価への応用について研究を推進する。また研究計画には挙げていなかった他の回帰モデルを用いることにも挑戦する。サブテーマc)「支配的食感決定モデルと食感の動態の解析」では、自己回帰モデルを多次元に拡張したモデルを用いることにより、食感の複雑な動態を表現することを目指す。この拡張モデルの選定を済ませており、食感動態を表現するために有効なモデルの絞り込みを実施する。令和4年度は3年間の研究の最終年度となるため、前の2年間で構築してきたシステムや方法の知見を応用して、初期の食感と変化する食感の両方の推定方法について研究を進め研究成果の充実を図る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和3年度に執行予定であった特に海外での調査並びに発表を予定していた旅費がコロナ感染対策の移動の制限によって執行できなかったため、その大部分が令和4年度に繰り越しとなった。採択が決まっている1本の論文の掲載料として計上するとともに、さらに2本の論文投稿に加えて国際会議での発表を進める。また、磁気式食感センサのノイズ低減を目的としてセンサの基板の改良費に研究費の一部を充てる。
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