およそ3300万人のアメリカ人が少なくとも1つの食物アレルギーを有しており、公衆衛生上の関心が高まっている1。成人の50％以上が重篤な食物反応を経験しており、この割合は小児ではわずかに減少している（40％）2。危険なアナフィラキシー性食物反応でさえ、2007年から2016年の間に377％増加している3。
“ビッグ9″（牛乳、卵、木の実、ピーナッツ、小麦、大豆、魚介類、ゴマ）は、ほとんどのアレルギー反応の原因であり、より高いレベルのアレルゲン表示と食品安全対策が求められている。ますます深刻化するアレルギー反応に罹患する人が増える中、人工知能（AI）が食品製造工程に参入し、アレルギー検出の精度、スピード、信頼性を向上させている。
なぜAIとアレルゲン検査なのか
アレルギーや食品過敏症の増加の原因となっているのは多くの要因である可能性が高いが、その結果、医療費の増加、食品安全規制の厳格化、アレルギーフリーの製品に対する需要の増加が起きている。何十億もの人々に安全な食品を安全に製造し、検査し、流通させるために必要な極めて高い感度とスピードに、人間の製造プロトコルは追いついていないのである。
AIは、最も微小な微量元素を特定し、膨大なデータセットを大規模に分析し、汚染リスクを予測し、有害な人為的ミスの可能性を減らすことができる。
AIがより正確な検出でアレルゲン検査を強化する方法
バイオセンサー、赤外線、画像システム、機械学習ベースの酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）のような洗練されたツールを通じて、AIは食品アレルゲン検査システムの効率性、信頼性、安全性を向上させ、より安全な食品生産とより安全な人間の消費を保証する。
食品アレルゲンの検出感度の向上
AIシステムは、従来の検査方法では見落としてしまうような微細なアレルゲンを検出することができる。例えば、極度のピーナッツアレルギーでは、わずかな量でも危険な反応を引き起こす可能性がある。AIで強化されたバイオセンサーは、他の食品内であっても微量のピーナッツを検出することができる。AIバイオ・スキャナーは、従来の検出レベルをはるかに下回る二次汚染を検出し、防止する。極めて重度のアレルゲンの場合、このレベルの感度は救命につながる可能性がある。
しかし、もう一つの懸念は、食品データの完全性が外部の変数によって損なわれないようにすることであろう。例えば組み込みセンサーやコンピューター・ビジョン技術は、食品を汚染することなくアレルギーを検出する非破壊的な方法を提供する。
予測的洞察とパターン分析
AIの機械学習とアルゴリズムは、大規模なデータセットを分析して、アレルゲン検査全体の傾向を積極的に特定する。例えば、高度なアルゴリズムが患者データ、製造プロトコル、環境条件を分析し、交差汚染が増加する可能性のある時期を予測することで、製造業者は品質保証を強化することができる。食品製造業者がこうした洞察を共有することで、安全性と生産性が全体的に向上する。
消費者の安全性向上
より高い感度レベル、より正確な検出、共有された予測指標により、消費者の安全が保証されるからだ。食品メーカーは、自社の食品が正しく表示され、一般消費者に危害を及ぼす可能性のある交差汚染がないことに、より自信を持つことができる。
アレルゲン検査でAIを活用する現実の企業
何十年もの間、最も革新的な企業は食品過敏症やアレルゲン検査にAIを採用してきたが、今や現実の企業がこれらを実践している。Clear Labs社は、次世代ゲノミクスとデータ解析を用いて、少量の食品サンプルを高精度で検出する4。高度な遺伝子配列解析により、アレルゲン暴露のリスクを低減し、サルモネラ菌、リステリア菌、コンタミネーションなどの病原体から食品の安全性を向上させる。
ライフサイエンス分野のグローバルリーダーであるアジレントは、食品検査を改善するために、ガスクロマトグラフィー／質量分析のデータ解析という手間のかかる作業を自動化する人工知能テクノロジー企業を買収した5。
アレルゲン検査におけるAIの未来
食物アレルギーは2007年から2021年にかけて50%増加しており、この重大な公衆衛生上の懸念は指数関数的に成長し続けると予想される6。世界市場におけるアレルゲン検査のAIは2024年に8億4,000万ドルに達し、20297年には12億7,000万ドルに成長すると予想されている。
ネットワークとコンピューター処理は、大量のデータに対してより快適になり、アレルゲン検査の処理能力とスピードが向上する。同時に、より効率的なアルゴリズムにより、より詳細で洞察に満ちた潜在的汚染傾向が提供されるようになる。さらにAI は、食品廃棄物の削減が懸念される中、増加する世界人口の食糧供給ニーズに対応する態勢を整えている。
環境条件やヒトのマイクロバイオームなどの変化により、人々は中等度から重度のアレルギー反応を発症し続ける可能性が高くなる。しかし、AIは長期的かつ統計的に有意な研究を提供していないとして批判されることもあるため、メーカーや食品メーカーは実証済みの技術を採用しにくい。また、食品規制の安全コンプライアンスも厳しく、AIは業界基準を満たすために適切に規制され、導入される必要がある。
しかし、プライバシー、処理、セキュリティの課題があるにせよ、AIは食品生産基準を向上させ、公衆衛生の安全にプラスの影響を与えることができる。
Ambiqの貢献
これらのAIベースのアレルゲン検出システムの基本は、この複雑な分析を実行するために使用される組み込みコンポーネントである。食品加工施設は、検査のいくつかの重要なポイントにおいて、小型のエッジ・コンピューティング・ベースのセンサーを敷地全体に広げることで、検査プロセスを合理化することができる。
Ambiqは、低消費電力システムオンチップ（SoC）およびマイクロコントローラー（MCU）を幅広く開発しており、これらのようなセンサーのエッジAIを実現することで、アレルゲン検出技術に高性能かつエネルギー効率の高いソリューションを提供しています。その他の使用例については、Ambiqのアプリケーションページをご覧ください。
情報源
1 事実と統計、2024年
2 事実と統計、2024年
3 2024年の事実と統計
4 クリアラボ、2024年
5 アジレント、ラボの生産性を高める人工知能技術を取得 2022年2月17日
6 2029年までのアレルギー診断薬世界市場予測レポート：検査タイプ別では生体内検査タイプが大きな市場シェアを占める（2024年5月16日
