【摘 要】
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舌头位于口腔内部,不仅含有可以感受酸、甜、苦、咸、鲜等味觉信息的味觉受体细胞,还有可以感知咀嚼过程中食物硬度、弹性、粘性等基本质地信息的触觉受体细胞。目前研究者多数通过质构仪实现口腔内质地信息感知的研究,然而质构仪仅能实现单点质地信息检测,与实际口腔环境相差甚远,即使运用自制的仿舌压头模型结合柔性阵列式压力传感器搭建的仿舌分布式力学检测仪器,实现了舌触阵列式力学信息采集,仍存在有效信息点较少,导致
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舌头位于口腔内部,不仅含有可以感受酸、甜、苦、咸、鲜等味觉信息的味觉受体细胞,还有可以感知咀嚼过程中食物硬度、弹性、粘性等基本质地信息的触觉受体细胞。目前研究者多数通过质构仪实现口腔内质地信息感知的研究,然而质构仪仅能实现单点质地信息检测,与实际口腔环境相差甚远,即使运用自制的仿舌压头模型结合柔性阵列式压力传感器搭建的仿舌分布式力学检测仪器,实现了舌触阵列式力学信息采集,仍存在有效信息点较少,导致数据信息不够全面,精度不足等问题。有鉴于此,本文以仿舌分布式力学检测装置的压触实验数据为起点,以其仿真模型的稠密化数据为终点,通过综合指标评价获得稀疏数据向稠密化数据转变的算法模型;并运用该模型探究不同质地指标在咀嚼吞咽过程中的力学变化过程及规律。首先,根据实验室自制的仿舌分布式力学检测装置以及实验材料的各种参数特征设定属性,创建仿舌压头-实验材料-传感器三层结构的力学仿真压触模型,实现体外仿真模拟进食过程,获得相应的舌面力学稠密化信息。其次,将仿舌分布式力学检测装置的实验数据作为输入,将力学仿真压触模型的稠密化数据作为输出,搭建了卷积神经网络(CNN)、反向传播神经网络(BPNN)以及支持向量回归(SVR)的稠密化模型,实现稀疏数据向稠密化数据的过渡。然后,为了进一步探索三种模型的优劣,定义矩阵偏差度、图像重合度、以及余弦相似度指标,通过变异系数法确定各指标权重值,建立综合评价指标,完成从图像到数据,从单指标到综合评价指标多角度的模型评判,确立CNN稠密化模型为压触力学稠密化模型。接下来,应用CNN稠密化模型得到口腔内连续运动状态下的舌触力学稠密化数据,构建粘附性质地评价指标,并通过定义韧性,弹性以及粉碎度变化率指标结合变异系数法建立咀嚼性质地评价指标;利用支持向量机(SVM)和随机森林(RF)对三种香肠稠密化前后的粘附性指标和咀嚼性指标进行分类,发现经过稠密化后的指标分类准确率更高。最后,以折线图和柱状图的形式探究口腔内连续运动过程中舌前端和舌后端的粘附性指标和咀嚼性指标的变化过程和变化规律。综上所述,本文以仿舌分布式力学检测装置为基础,构建了压触力学稠密化模型,通过该模型实现了体外再现口腔连续运动过程中质地指标的变化过程和变化规律。
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