WO2005088273A1

WO2005088273A1 - 物体のカロリー測定方法及び物体のカロリー測定装置

Info

Publication number: WO2005088273A1
Application number: PCT/JP2005/004222
Authority: WO
Inventors: Kenkoh Hanamatsu; Hiroyuki Ono; Hideo Odagiri; Takahiro Sawa; Katsuyuki Miura
Original assignee: Joy World Pacific Co., Ltd.
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2005-09-22
Also published as: CA2559590C; TWI358535B; TW200532174A; EP1724566A4; CN1930465A; US8808628B2; KR20060122941A; CN100559161C; US20070218174A1; KR101226782B1; CA2559590A1; EP1724566A1

Abstract

　近赤外線を利用してカロリーを測定することができるようにし、物体のカロリーの測定を、非破壊的方法により短時間かつ簡易に実現する。被検対象の物体Ｍが載置されるテーブル２を有した物体保持部１と、テーブル２上に載置された被検対象の物体Ｍに近赤外領域の光を照射する光源部２０と、この物体Ｍからの反射光あるいは透過光を受光する受光部３０と、受光部３０が受光した光の吸光度に基づいて物体Ｍのカロリーを算出する制御部４０とを備え、制御部４０において、予め、カロリー既知のサンプル物体Ｍに照射されるとともにサンプル物体Ｍから反射あるいは透過された近赤外線の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式と、受光部３０が受光した光の吸光度とから物体Ｍのカロリーを演算する。

Description

明細書

物体のカロリー測定方法及び物体のカロリー測定装置

技術分野

[0001] 本発明は、食品などの物体のカロリー測定方法及び物体のカロリー測定装置に係り、近赤外線を応用して非破壊的に、物体のカロリーの測定を短時間かつ簡易に行えるようにした物体のカロリー測定方法及び物体のカロリー測定装置に関する。背景技術

[0002] 従来から、物体、特に食品においては、物体の光学的特性に基づいた非破壊検査に着目し、短時間のうちに、多くの被検対象を検査して、食品の品質管理等に供することができるようにした、近赤外領域の波長の光を用いる検査方法が開発されて、る

[0003] この種の方法としては、例えば、特開 2002— 122538号公報に掲載されたものが知られている。これは、試験管内の液状試料に外部から 700nm— l lOOnmの波長の近赤外光を照射し、液状試料力の散乱反射光、散乱透過光あるいは透過反射光を光センサーで検出して液状試料の近赤外吸収スペクトルを測定し、この測定値を、同様の方法により測定したスペクトル力予め作成した検量線に代入することによつて、液状試料の、例えば脂肪、タンパク質、デンプン (糖質)、ヨウ素価、酸価などの成分を測定するというものである。

[0004] 特許文献 1：特開 2002— 122538号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、近年にぉ、ては、近赤外領域の波長の光を用いて、脂肪、タンパク質、デンプン (糖質)、ヨウ素価、酸価などの成分を測定する技術が、上記の技術に限らず種々提案されている。例えば、近赤外線領域を用いた分析技術は、アメリカ穀物化学者協会の 1997年例会にてロバートロゼンサル（Robert D. Rosenthal)により提供された「近赤外定量分析概論」等によっても、一般的な技術として良く知られている。 [0006] し力しながら、カロリーを直接的に測定する技術は今まで見当たらない。一般に、物体としての食品（素材及び加工品を含む）のカロリー計算は、例えば、「五訂日本食品標準成分表」等の既存のデータベースを応用して、算出している。しかし、一般に、食品においては、産地や採取 ·販売時期等によって品質が変化するものであって、正確なカロリー値を示して、な、欠点がある。

[0007] また、従来、カロリー量の測定は、サンプルを粉砕し、流動状態にして脂肪、タンパク質及び糖質の各成分量を化学的分析手法を行なって測定し、その成分量に対して、例えば、タンパク質及び糖質は係数 4. 00、脂質は 9. 00のそれぞれの係数を乗じて算出している。この方法は、化学 ·物理的手段を組み合わせた抽出技術やィ匕学反応を用いた分析技術を応用して、滴定ゃ試薬の調整等の煩雑で複雑な操作を必要とすると共に、遠心機や分光光度計等の多種多様な分析機器を用い、更にはこれらの抽出 ·分析には専門的技術を必要とするものである。

[0008] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、近赤外線を利用してカロリーを測定することができるようにし、物体のカロリーの測定を、非破壊的な手法によって、短時間のうちに簡易に行えるようにした物体のカロリー測定方法及び物体のカロリー測定装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] このような課題を解決するための本発明のカロリー測定方法は、被検対象の物体からの光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて物体のカロリーを測定する方法としている。

[0010] 本発明のカロリー測定方法は、被検対象の物体力の反射光あるいは透過光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて物体の力口リーを測定する物体のカロリー測定方法であって、

予め、カロリー既知のサンプル物体に近赤外線を照射し、該サンプル物体からの反射光あるいは透過光を受光し、受光した光の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により回帰式を算出しておき、

被検対象の物体に近赤外線を照射し、被検対象の物体からの反射光ある!ヽは透過光を受光し、受光した光の吸光度を測定し、これらの吸光度と上記回帰式とから物体のカロリーを算出する方法としている。

[0011] そして、本発明では、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第 1一 n波長の吸光度を変数とする、下記の一般式の関係を満たす式で構成して!/ヽる。

[0012] [数 5] d^Ai (λ ι) d2A₂ (久2>

C=K0+K1 +K2 + · · . .

d久 2

[0013] 一般式にぉ、て、 Cはカロリー (KcalZlOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長（ λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（ λ 2)の吸光度、•••Αη ( λ η)は第 η波長（ λ η )の吸光度、 Κ0, K1, Κ2 · · ·Κηは、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[0014] 本発明による測定方法の特徴は、食品などの物体のカロリーに帰属する近赤外線の波長域を見出し、その波長域を用いてカロリーを測定する点である。即ち、既に化学分析によるカロリーが判っている多くの被検体との重回帰分析によって、先ず、相関係数の高い第 1波長を求め、次に、相関係数の高い第 2— η波長を求める。各波長は、試料の吸光度とィ匕学分析による既知のカロリー値による重回帰分析によって、例えば、相関係数が 0. 800以上を示す領域でもって決定する。これらの波長領域は、単一波長として使用しても、カロリーの標準誤差の範囲を広く設定すれば、カロリーの測定が可能であると推定される。し力しながら、相関係数の高い第 2— η波長を求めることで、精度を向上させることができる。

[0015] 具体的には、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第 1波長の吸光度及び第 2波長の吸光度を変数とする、下記の数式 1の関係を満たす式で構成している。

[0016] 園 Αι (A O d²A₂ (久¾) ,一、

C=K0+K1 +K2

[0017] 数式 1において、 Cはカロリー（KcalZlOOg)、 λは波長、 Al ( λ 1)は第 1波長（ λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（λ 2)の吸光度、 KO, Kl, Κ2は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[0018] 本発明による測定方法の特徴は、上記したように、食品などの物体のカロリーに帰属する近赤外線の波長域を見出し、その波長域を用いてカロリーを測定する点である。即ち、既に化学分析によるカロリーが判っている多くの被検体との重回帰分析によって、先ず、相関係数の高い第 1波長を求めた。その第 1波長（λ 1)は、試料の吸光度と化学分析による既知のカロリー値による重回帰分析によって、例えば相関係数が 0. 800以上を示す領域でもって決定する。これらの波長領域は、単一波長として使用しても、カロリーの標準誤差の範囲を広く設定すれば、カロリーの測定が可能であると推定される。し力しながら、より精度を上げるために、次に、相関係数の高い第 2波長を求めた。第 2波長（ λ 2)の決定は、先に選定した第 1波長（ λ 1)の領域と所定の範囲を重回帰分析によって、相関係数が高い値を示した波長をもって行なつた。これにより第 1波長（ λ 1)と第 2波長（ λ 2)の組み合わせで、例えば 0. 960以上の高い相関が得られ、精度の良いカロリーを測定し得る。以下に、具体的波長を挙げる。

[0019] 一つの組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1270nm— 1306nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1188應一 1222nm、 1660nm— 1666應、又は 1714nm— 1726nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（ λ 1)を 1306 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ぇ2)を 1192± 2nmの範囲力も選択した。

[0020] 別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1352nm— 1388nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1210應一 1222nm、 1232nm— 1246nm、 1642nm— 1684η m、 1708應一 1732nm、 1746nm— 1752nm、又は 1786nm— 1796nmの範囲力も選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1)を 1360± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1722 ± 2nmの範囲から選択した。

[0021] また別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1698nm— 1740nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1146應一 1158nm、 1398nm— 1416應、 1814應一 1 836nm、又は 1886nm— 1888nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1 )を 1726士 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1404 ± 2nmの範囲から選択した。

[0022] 更に別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1806nm— 1848nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1210應一 1222nm、 1234nm— 1242應、 1336應一 1 352nm、 1634nm— 1690nm、又は 1744nm— 1752nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1)を 1818± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1346 士 2nmの範囲から選択した。

[0023] また、本発明は、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第 1波長の吸光度，第 2波長の吸光度及び第 3波長の吸光度を変数とする、下記の数式 2の関係を満たす式で構成することちできる。

[0024] [数 7]

[0025] 数式 2にお!/、て、 Cはカロリー（KcalZlOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長（ λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（ λ 2)の吸光度、 A3 ( λ 3)は第 3波長（ λ 3)の吸光度、 ΚΟ, Kl, Κ2, Κ3は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[0026] そして、本発明においては、より精度を上げるために、相関係数の高い第 3波長を求めた。第 3波長（ λ 3)の決定は、先に選定した第 1波長（ λ 1)及び第 2波長（ λ 2) の領域と所定の範囲を重回帰分析によって、相関係数が高い値を示した波長を以って行なった。これにより、第 1波長（ λ 1) ,第 2波長（ λ 2)及び第 3波長（ λ 3)の組み合わせで、例えば 0. 980以上の高い相関が得られ、より一層精度の良いカロリーを測定し得る。以下に具体的波長を挙げる。

[0027] 一つの組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1270nm— 1306nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1188應一 1222nm、 1660nm— 1666應、又は 1714nm— 1726應の範囲力も選択し、第 3波長（ぇ3)を 1456nm— 1472nm、 1574應一 1 580nm、又は 1816nm— 1826nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1 )を 1306± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1192± 2nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1464 ± 2nmの範囲力も選択した。

[0028] 別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1352nm— 1388nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1210應一 1222nm、 1232nm— 1246nm、 1642nm— 1684η m、 1708應一 1732nm、 1746nm— 1752nm、又は 1786nm— 1796nmの範囲力ら選択し、第 3波長（ 3)を 1144nm— 1194nm、 1252nm— 1320nm、 1420η m— 1492nm、 1504nm— 1524nm、 1688nm— 1694nm、又は 1828nm— 193 4nmの範囲力も選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1)を 1360± 2nmの範囲力も選択し、第 2波長（ λ 2)を 1722 ± 2nmの範囲力も選択し、、第 3波長（ λ 3)を 1272士 2nmの範囲から選択した。

[0029] また別の組み合わせとして、第 1波長（ λ 1)を 1698nm— 1740nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1146應一 1158nm、 1398nm— 1416應、 1814應一 1 836nm、又は 1886nm— 1888nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1146nm 一 1176nm、 1256nm— 1304nm、 1350nm— 1390nm、 1406nm— 1426nm、 1548應一 1578nm、又は 1810應一 1966nmの範囲力も選択した。好ましくは、第 1波長（ λ 1)を 1726士 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1404士 2nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1832± 2nmの範囲力も選択した。

[0030] 更に別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1806nm— 1848nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1210應一 1222nm、 1234nm— 1242應、 1336應一 1 352nm、 1634nm— 1690nm、又は 1744nm— 1752nmの範囲から選択し、第 3 波長（ 3)を 1146nm— 1188nm、 1264nm— 1320nm, 1384nm— 1394nm, 又は 1708nm— 1752nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（ λ 1)を 1818 ± 2nmの範囲力も選択し、第 2波長（λ 2)を 1346 ± 2nmの範囲力も選択し、第 3波長（ λ 3)を 1750 ± 2nmの範囲から選択した。

[0031] 更にまた異なる別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1702nm— 1714nmの範囲から選択し、第 2波長（λ 2)を 1398nm— 1414nmの範囲力も選択し、第 3波長 (ぇ3)を 1736nm— 1744nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1)を 17 04nm— 1710nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1400nm— 1404nmの範囲力選択し、第 3波長（ λ 3)を 1736nm— 1740nmの範囲から選択した。 [0032] また、本発明は、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第 1波長一第 7波長の吸光度を変数とする下記の数式 3の関係を満たす式で構成することもできる。

[0033] [数 8]

+K7 (数式 3 )

[0034] 数式 3にお、て、 Cはカロリー (Kcal/lOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長 ( λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（ λ 2)の吸光度、 A3 ( λ 3)は第 3波長（ λ 3)の吸光度、 Α4 ( λ 4)は第 4波長（ λ 4)の吸光度、 Α5 ( λ 5)は第 5波長（ λ 5)の吸光度、 Α6 ( λ 6)は第 6波長（ λ 6)の吸光度、 Α7 ( λ 7)は第 7波長（ λ 7)の吸光度、 ΚΟ, Κ 1, Κ2, Κ3, Κ4, Κ5, Κ6, Κ7は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[0035] 一つの組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1702nm— 1714nmの範囲力も選択し、第 2波長 ( λ 2)を 1398應一 1414nmの範囲力も選択し、第 3波長 ( λ 3)を 173 6nm— 1744nmの範囲から選択し、第 4波長（ λ 4)を 1180nm— 1212nmの範囲力も選択し、第 5波長（ぇ5)を 1242nm— 1276nmの範囲力も選択し、第 6波長（λ 6)を 1574nm— 1606nmの範囲力ら選択し、第 7波長 ( λ 7)を 1330nm— 1364η mの範囲から選択した。

[0036] 好ましくは、第 1波長（ λ 1)を 1704士 2nmの範囲力も選択し、第 2波長（ λ 2)を 14 00± 2nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1738± 2nm力も選択し、第 4波長（ λ 4)を 1196士 2nmの範囲から選択し、第 5波長（ λ 5)を 1260± 2nmの範囲から選択し、第 6波長（ぇ6)を 1590± 2nm力も選択し、第 7波長（ λ 7)を 1348± 2nmの範囲から選択した。

[0037] また、上記課題を解決するため本発明の物体のカロリー測定装置は、被検対象の物体が載置されるテーブルを有した物体保持部と、テーブル上に載置された被検対象の物体に近赤外領域の光を照射する光源部と、この物体力の反射光ある!/、は透過光を受光する受光部と、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて物体のカロリ一を算出する制御部とを備えた構成としている。

[0038] そして、本発明は、上記制御部を、予め、カロリー既知のサンプル物体に照射されると共に、該サンプル物体から反射あるいは透過された近赤外線領域の波長に対する吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式を記憶する回帰式記憶機能と、上記受光部が受光した光の吸光度と上記回帰式とから物体のカロリーを演算するカロリー演算機能とを備えて構成している。

[0039] 具体的には、上記制御部における回帰式記憶機能が記憶する回帰式と選択される近赤外線の波長の組み合わせは、上記、ずれか記載の回帰式と波長との組み合わせが用いられる。このようにすると、より精度良くカロリーが測定される。

[0040] また、本発明は、上記物体保持部を光源部に対して相対的に移動させて、上記受光部に該物体の複数箇所の反射光あるいは透過光を受光可能にし、上記制御部を、上記受光部が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて物体のカロリーを算出する機能を備えて構成してヽる。

このようにすると、複数箇所のカロリー値を平均することができるので、より精度の良い測定ができる。例えば、力！]ェ食品のように、食材の分布が測定箇所によって異なっている場合には、測定箇所でバラツキがあるが、これが平均化されるので、カロリー値の精度が向上する。

[0041] また、本発明は、上記物体保持部に、物体の重量を計測するための重量計測器を設け、上記制御部を、上記重量計測器により計測された物体の全重量についての力口リーを算出する機能を備えて構成している。このようにすると、物体の重量を自動計測できるので、別途重量を測っておかなくても即座に物体全体のカロリーが算出される。

[0042] また、本発明は、上記光源部が、光を分光する音響光学素子を備えた構成としている。このようにすると、分光を確実にすることができ、所要の波長の近赤外線を確実に照射させることができる。 [0043] また、本発明は、上記物体保持部を、物体からの水蒸気を除くファンを備えた構成としている。物体が、例えば食品である場合に、調理したての食品であるとそこ力も蒸気が発生し、照射される近赤外線の通過を妨げる力蒸気はファンにより飛ばされるので、照射される近赤外線が確実に物体に至りまた、受光部によっても確実に受光されるようになり、蒸気を発生させる物体でも測定を確実に行なうことができるようになる

[0044] また、本発明は、、上記制御部が、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて物体の糖質、タンパク質及び脂肪などの物体の各成分量を算出する成分量算出機能を備えた構成としている。このようにすると、各成分量も認知できるので、物体の把握を確実にすることができる。

[0045] また、本発明は、以下の構成も含む。即ち、上記制御部は、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて物体の糖質、タンパク質及び脂肪などの物体の各成分量を算出する成分量算出機能と、該成分量算出機能が算出した物体の各成分量に基づいて物体のカロリーを算出するカロリー演算機能とを備えた構成としている。これによつても、即座に物体のカロリー測定ができるようになる。

[0046] 更に、上記制御部は、カロリー測定に係る一つの物体に対応した使用者を識別する使用者識別機能と、該使用者識別機能が識別した使用者毎のカロリーの測定値を記憶する測定値記憶機能と、該測定値記憶機能が記憶するカロリーの測定値を使用者毎に積算する測定値積算機能とを備えた構成としている。これにより、物体が食品の場合には、例えば、 1食分の総カロリー等、使用者が摂取する種々の食品のカロリーの総合値を把握できるようになり、健康管理などに応用でき、極めて有用になる。発明の効果

[0047] 本発明の物体のカロリー測定方法及び物体のカロリー測定装置によれば、被検対象の物体からの光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて物体のカロリーを測定するので、食品などのカロリーを良好な精度で非破壊で測定することができ、極めて有用になる。

特に、物体から直接的にカロリーを測定できるようになるので、従来のように化学 · 物理的手段を組合わせた抽出技術や化学反応を用いた分析技術を応用する方法に比較して、滴定ゃ試薬の調整等の煩雑で複雑な専門技術や操作等が不要になり、簡易で即座に、し力も正確なカロリー値を得ることができるようになる。そのため、一般の個人や家庭で食品のカロリーを測定することなどに利用できるようになり、極めて便利になる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の実施の形態に係る物体のカロリー測定装置を示す斜視図である。

[図 2]本発明の実施の形態に係る物体のカロリー測定装置における物体保持部を示す要部斜視図である。

[図 3]本発明の実施の形態に係る物体のカロリー測定装置における光源部を示す要部斜視図である。

[図 4]本発明の実施の形態に係る物体のカロリー測定装置における受光部を示す図であり、（a)は斜視図、（b)は底面図である。

[図 5]本発明の実施の形態に係る物体のカロリー測定装置における制御部の構成を示すブロック図である。

[図 6]第 1波長選択時における近赤外線吸光度（二次微分)の相関係数を示すグラフ図である。

[図 7]第 2波長選択時における第 2波長の第 1波長と高い相関を示した波長域を示す図である。

[図 8]第 2波長選択時における第 2波長の第 1波長と高い相関を示した波長域を示す図である。

[図 9]第 2波長選択時における第 2波長の第 1波長と高い相関を示した波長域を示す図である。

[図 10]第 2波長選択時における第 2波長の第 1波長と高い相関を示した波長域を示す図である。

[図 11]第 3波長選択時における第 3波長の第 1波長及び第 2波長と高い相関を示した波長域を示す表図である。

[図 12]第 3波長選択時における第 3波長の第 1波長及び第 2波長と高い相関を示した波長域を示す表図である。圆 13]第 7波長選択時におけ高い相関を示した波長域を示す表図である。

圆 14]本発明の実施の形態に係る物体のカロリー測定装置における制御フローを示すフローチャートである。

圆 15]本発明の実施の形態に係る物体のカロリー測定装置における詳細な制御フロ一を示すフローチャートである。

圆 16]本発明の実施の形態に係る物体のカロリー測定装置における別の詳細な制御フローを示すフローチャートである。

圆 17]本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析による糖との相関を示すグラフ図である。

圆 18]本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析による脂質との相関を示すグラフ図である。

圆 19]本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析によるたんぱく質との相関を示すグラフ図である。

圆 20]本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析によるカロリー値との相関を示すグラフ図である。

[図 21]本発明が対象とする物体としての種々の食品の化学分析によるカロリー値を示す表図である。

圆 22]本発明のカロリー帰属の 2波長で測定したカロリー値と化学分析によるカロリー値との相関を示すグラフ図である。

圆 23]本発明のカロリー帰属の 3波長で測定したカロリー値と化学分析によるカロリー値との相関を示すグラフ図である。

圆 24]本発明のカロリー帰属の 7波長で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との対応を示す表図である。

圆 25]本発明のカロリー帰属の 7波長で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関を示すグラフ図である。

圆 26]本発明のカロリー帰属の 7波長で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との残差を示すグラフ図である。

圆 27]本発明の装置による糖質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した糖質量の対応を示す表図である。

圆 28]本発明の装置による糖質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した糖質量の相関を示すグラフ図である。

圆 29]本発明の装置によるタンパク質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出したタンパク質量の対応を示す表図である。

圆 30]本発明の装置によるタンパク質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出したタンパク質量の相関を示すグラフ図である。

圆 31]本発明の装置による脂肪の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した脂肪量の対応を示す表図である。

圆 32]本発明の装置による脂肪の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した脂肪量の相関を示すグラフ図である。

圆 33]本発明のカロリー帰属の 7波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との対応を示す表図である。圆 34]本発明のカロリー帰属の 7波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じて算出したカロリー値との相関を示すグラフ図である。

圆 35]本発明の装置で糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと五訂日本食品標準成分表によって算出した力口リー値の相関を示すグラフ図である。

圆 36]本発明のカロリー帰属の 7波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関係数を示す表図である。圆 37]本発明のカロリー帰属の 7波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値とのダーヴインワトソン比を示す表図である。

符号の説明物体

物体保持部回転テーブル回転モータ溝

支柱

昇降テーブル

X方向移動モー -タ昇降駆動部 z方向駆動モー 'タ重量計測器

M

吸引ファンダクト

光源部支持板ノヽロゲンランプ連通口絞り付鏡筒駆動モータライ卜チヨッパ音響光学素子赤外線反射ミラ、冷却ファン受光部

本体

受光素子制御部 41 信号増幅回路

42 信号処理回路

43 総合制御演算処理部

44 表示部

45 モータ制御回路

46 分光制御回路

発明を実施するための最良の形態

[0050] 以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態に係る物体のカロリー測定方法及び物体のカロリー測定装置について説明する。本発明の実施形態に係る物体のカロリー測定方法は、本発明の実施形態に係る物体のカロリー測定装置を用いて実施されるので、この物体のカロリー測定装置の作用と共に説明する。

[0051] 本発明の実施形態に係る物体のカロリー測定装置は、物体として食品のカロリーを測定するものである。ここで、食品とは、食品素材そのもの，加工食品，調理品等食用に供されるものであればどのようなものも含む。

[0052] 図 1に示すように、本発明の実施形態に係る物体のカロリー測定装置は、被検対象の物体 Mが載置される回転テーブル 2を有した物体保持部 1と、回転テーブル 2上に載置された被検対象の物体 Mに近赤外領域の波長の光を照射する光源部 20と、この物体 Mからの反射光ある、は透過光を受光する受光部 30と、受光部 30が受光した光の吸光度に基づいて物体 Mのカロリーを算出する総合制御演算処理部 43を備えた制御部 40とを備えて構成されている。また、物体 Mには光源部 20からの近赤外線以外の光が照射されないように、主要部分は暗室（図示せず）内に収納されている

[0053] 詳しくは、物体保持部 1は、図 1及び図 2に示すように、扉（図示せず)で開閉可能な閉空間に設けられ物体 Mが載置される回転テーブル 2と、回転テーブル 2を T方向に回転駆動する回転モータ 3と、回転モータ 3を溝 4を介して一方向の X方向に移動可能に支持し支柱 5に上下動可能に設けられる昇降テーブル 6と、回転モータ 3及び回転テーブル 2をラック及びピニオンなどの機構により X方向に移動させる X方向移動モータ 7と、昇降テーブル 6を昇降させる昇降駆動部 8とを備えている。昇降駆動部 8は昇降テーブル 6が上下動可能に螺合するボールネジ 8aと、このボールネジ 8aをタイミングベルト 8bを介して回転させて、昇降テーブル 6を Z方向に上下動させる Z方向駆動モータ 9とを備えて、る。

[0054] また、物体保持部 1の回転モータ 3には物体 Mの重量を計測するための重量計測器 10が付帯されている。物体 Mが皿 11に入れられる場合には、皿 11の重量を予め計測しておき、その分を差し引いて補正する。この補正は、重量計測器 10そのもので行なってもよぐ後述の制御部 40において行なっても良い。そのため、物体 Mの正味の重量計算が正確になることから、そのカロリー測定 (計算）の精度が高くなる。この重量計測器 10は昇降テーブル 6と連結されており、 Z方向駆動モータ 9によりタイミングベルト 8bを介してボールネジ 8aを回転させることで、昇降テーブル 6は矢印 Z 方向に動作可能で、支柱 5のガイドを設けることで安定した動作が可能になる。

更に、物体保持部 1には、物体 Mからの水蒸気を除く吸引ファン 12が備えられている。ファン 12には、物体 Mからの水蒸気をファン 12に導くダクト 13が設けられている。

[0055] 光源部 20は、図 1及び図 3に示すように、支柱 5上に設けられた支持板 21に設置された光源としてのハロゲンランプ 22と、ハロゲンランプ 22からの光を支持板 21上の連通口 23に向けて導く絞り付鏡筒 24と、絞り付鏡筒 24の開口に設けられ駆動モータ 25で回転させられるライトチヨッパ 26と、ライトチヨッパ 26の後に設けられ、ハロゲンランプ 22からの光を単波長の光に分光する音響光学素子 27と、連通口 23に設けられ音響光学素子 27からの近赤外線を連通口 23を通して回転テーブル 2上の物体 M に照射する赤外線反射ミラー 28とを備えて、る。 29はハロゲンランプ 22を冷却する冷却ファンである。

[0056] このため、光源部 20においては、図 3に示すように、ハロゲンランプ 22より発せられた光が絞り付鏡筒 24の内部を通り、駆動モータ 25によりライトチヨツバ 26が回転することでパルス状の光となり、音響光学素子 27を通過する。音響光学素子 27では、光力破線矢印に示す単波長の光に分光され、赤外線反射ミラー 28により破線矢印に示す単波長の分光光のみが光軸と垂直下方に曲げられ、物体 M上で焦点を結ぶ。実線矢印の分光されない光は直進し、物体 Mには照射されることはない。

尚、ライトチヨッパ 26の形はどのようなものでも良いが、受光素子 32の応答性や信号処理回路 42に合わせて 1. Omsec— 1. 6msecのパルスに変える機構を備えているものが良い。

[0057] 受光部 30は、図 1及び図 4に示すように、連通口 23に設けられた筒状の本体 31と、本体 31の物体 M側の面に周方向へ等間隔に設けられた複数の受光素子 32 (ディテクター）とを備えている。複数の受光素子 32は、光源部 20から単波長に分光された光が、本体 31の中空部を通過して物体 Mに照射され、物体 M内部で散乱した、破線に示す拡散反射光を、反射光として受光する。

[0058] 受光素子 32は直列又は並列に制御部 40内の電気回路に接続され信号処理を行なう。全体の信号処理は以下のようにして行なわれる。各受光素子 32によって拡散反射光が検出されると、検出した光の強さに応じた電気信号に変換される。

受光素子 32からの電気信号は、図 5に示す制御部 40に伝達される。制御部 40では、信号増幅回路 41で信号を増幅し、信号処理回路 42で増幅された信号に対してノイズ除去や増幅等の処理を行な!/ヽ、回帰式記憶機能やカロリー演算機能等を備えた総合制御演算処理部 43にてカロリーを算出する。

[0059] 制御部 40における総合制御演算処理部 43は、 CPU等の機能によって実現され、予め、カロリー既知のサンプル物体 Mに照射されると共に、該サンプル物体 Mから反射あるいは透過された近赤外線領域の波長に対する吸光度における二次微分スぺタトルの重回帰分析により算出された回帰式を記憶する回帰式記憶機能と、受光部 3 0が受光した光の吸光度と回帰式記憶機能により記憶した所定の回帰式とにより物体 Mのカロリーを演算するカロリー演算機能とを備えている。

図 1中、 44は制御部 40に設けられた CRT等力もなる表示部である。データは表示部 44に表示される。表示部 44の表示は画面操作部（図示せず)で操作され、入力画面、結果表示画面など、適宜に切り替わって表示可能になっている。計測中にアニメ等を表示しても良い。なお、測定結果を LCDパネルに表示してもよい。また、測定結果を音声出力するようにしても良い。更に、外部へのデータ出力インターフェースを設けてもよい。

また、制御部 40は、図 5に示すように、物体保持部 1の各種モータや光源部 20の駆動モータ 25などを制御するモータ制御回路 45、音響光学素子 27を制御する分光制御回路 46を備えている。

[0060] 制御部 40の総合制御演算処理部 43は、受光部 30が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて物体 Mのカロリーを算出する機能を備えている。ここでは、複数箇所において、単位重量あたりのカロリーを算出し、これを平均した数値を算出する。また総合制御演算処理部 43は、重量計測器 10により計測された物体 Mの全重量についてのカロリーを算出する機能を備えている。ここでは、単位重量あたりのカロリ一に全重量を乗じた値を算出する。

[0061] 更に、総合制御演算処理部 43は、受光部 30が受光した光の吸光度に基づいて物体 Mの糖質、タンパク質及び脂肪などの物体 Mの各成分量を算出する成分量算出機能を備えている。成分量算出機能は、上記従来と同様の手段により実現されている。すなわち、これは、物体 Mに近赤外光を照射し、物体 Mからの反射光を受光部 3 0で検出して物体 Mの近赤外吸収スペクトルを測定し、この測定値を、同様の方法により測定したスペクトル力予め作成した検量線に代入することによって、物体 Mの、例えば脂肪、タンパク質、デンプン (糖質)、ヨウ素価、酸価などの成分を測定する。具体的には、例えば、糖質、タンパク質及び脂肪についての波長選択方法は、吸光度を二次微分したスペクトル波形で負の方向への吸収が現れているポイントを絞り込み、そのときの相関関係がより高い波長範囲を選択し、また、第 2波長についても同様にし、そして、第 3,第 4波長についてはその中で全体の相関係数が高くなるような波長を重回帰分析で変数増加法を用いて選択する。

[0062] また、総合制御演算処理部 43は、カロリー測定に係る一つの物体 Mに対応した使用者を識別する使用者識別機能と、使用者識別機能が識別した使用者毎のカロリーの測定値を記憶する測定値記憶機能と、測定値記憶機能が記憶するカロリーの測定値を使用者毎に積算する測定値積算機能とを備えている。使用者識別機能は、キーボード等のデータ入力機能によって構成される指令手段 47からの使用者指定指令によって機能させられる。また、測定値記憶機能は、指令手段 47からの測定値加算指令によって機能させられる。

[0063] 総合制御演算処理部 43における回帰式記憶機能が記憶する回帰式と、選択される近赤外線の波長の組み合わせは、以下のように決定される。 [0064] まず、上記の装置を用いて、予め、カロリー既知のサンプル物体 Mに近赤外線を照射し、サンプル物体 M力の反射光あるいは透過光を受光し、近赤外領域の波長の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により回帰式を算出しておく。回帰式は、互いに相関係数の高い第 1波長の吸光度及び第 2波長の吸光度を変数とする下記の数式 1で構成されてヽる。

[0065] [数 9]

D、

[0066] 数式 1にお!/、て、 Cはカロリー（KcalZlOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長（ λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（λ 2)の吸光度、 ΚΟ, Kl, Κ2は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[0067] 具体的には、近赤外線による 2波長を用いるカロリー測定波長に関して、既に化学分析によるカロリーが判って、る 85被検体との重回帰分析によって求めた。すなわち、その第 1波長（ λ 1)は、試料の吸光度とィ匕学分析による既知のカロリー値による重回帰分析によって、負の相関を示し、かつ相関係数が 0. 800以上を示す領域でもつて決定した。二次微分処理によって単相関を求めた結果を、図 6に示す。

第 1波長（λ ΐ)は 1270nm— 1306nm (最大 1284nm、重相関係数 0. 891)、 1 352應一 1388nm (最大 1370nm、重相関係数— 0. 928) , 1562nm— 1614nm ( 最大 1578應、重相関係数— 0. 901) , 1698應一 1740nm (最大 1700應、重相関係数— 0. 818)、 1806應一 1848nm (最大 1818nm、重相関係数— 0. 953)力 S 選択できる。

これらの波長領域を単一波長として使用しても、カロリーの標準誤差の範囲を広く設定すれば、カロリーの測定が可能であると推定される。次に、第 2波長（ λ 2)の決定は、選定した第 1波長（λ 1)領域と l lOOnm— 2000nmの範囲を重回帰分析によつて、相関係数が高い値を示した波長をもって行なった。それらの第 1波長（λ 1)と高い相関を示した波長域を図 7,図 8,図 9,図 10によって示した。以下に詳しく説明する。 [0068] 一つの組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1270nm— 1306nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1188應一 1222nm、 1660nm— 1666應、又は 1714nm— 1726nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（ λ 1)を 1306 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ぇ2)を 1192± 2nmの範囲力も選択した。

[0069] 図 7に示すように、第 1波長（λ 1)の 1270nm— 1306nmと 0. 960以上のネ目関係数を示した第 2波長（λ 2)の波長域は、 1188nm— 1222nm、 1660nm— 1666nm 、及び 1714nm— 1726nmであった。相関係数 0. 940以下の範囲と 0. 9500—0. 9599、 0. 9600—0. 9699及び 0. 9700—0. 9799を区分して、比較検討したところ、 0. 960以上の相関が認められた第 1波長（ λ 1)と第 2波長（ λ 2)の組み合わせで、カロリーを測定することができた。これら第 1波長（ λ 1)と第 2波長（ λ 2)の組み合わせで、最も高い相関係数 0. 9775は、第 1波長（λ 1)を 1306nm、第 2波長（λ 2) を 1192nmにした場合に認められた。この第 1波長（λ 1) (1306nm)と第 2波長（ λ 2) (1192nm)を用いた、本発明の方法及び装置による化学分析のカロリー値との回帰式として C= (383. 594) + (-7979. 322) - d²Al ( λ 1) /ά λ ²+ (-5178. 845 ) · d²A2 ( λ 2) /ά λ ²の計算式が得られた。

[0070] 次に、別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1352nm— 1388nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1210應一 1222nm、 1232nm— 1246應、 1642應一 1 684nm、 1708nm— 1732nm、 1746nm— 1752應、又は 1786應一 1796nm の範囲力選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1)を 1360± 2nmの範囲力選択し、第 2波長（ λ 2)を 1722士 2nmの範囲から選択した。

[0071] 図 8に示すように、第 1波長（λ 1)を 1352nm— 1388nmとの 0. 970以上の相関係数を示した第 2波長（ λ 2)の波長域は、 1210nm— 1222nm、 1232nm— 1246 nm、 1642nm— 1684nm、 1708應一 1732nm、 1746nm— 1752nm、及び 178 6nm— 1796nmであった。相関係数 0. 940以下の範囲と 0. 9500—0. 9599、 0. 9600—0. 9699及び 0. 9700—0. 9799を区分して、比較検討したところ、 0. 970 以上の相関が認められた第 1波長（ λ 1)と第 2波長（ λ 2)の組み合わせで、カロリーを測定することができた。これら第 1波長（ λ 1)と第 2波長（ λ 2)の組み合わせで、最も高い相関係数 0. 9797は、第 1波長（ λ 1)を 1360nm、第 2波長（ λ 2)を 1722nm とした場合に認められた。この第 1波長（ λ 1) (1360nm)と第 2波長（ λ 2) (1722nm )を用いた、本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との回 'J帚式として C= (366. 467) + (—2103. 557) - d²Al ( λ l) /d ² + (― 1243. 905 ) · d²A2 ( λ 2) /ά λ ²の計算式が得られた。

[0072] 次に、また別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1698nm— 1740nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1146nm— 1158nm、 1398nm— 1416nm、 1814nm 一 1836nm、又は 1886nm— 1888nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（ λ 1)を 1726 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1404± 2nmの範囲から選択した。

[0073] 図 9に示すように、第 1波長（λ 1)を 1698nm— 1740nmとの 0. 970以上の相関係数を示した第 2波長（ λ 2)の波長域は、 1146nm—1158nm、 1398nm— 1416 nm、 1814nm— 1736nm、及び 1886應一 1888nmであった。相関係数 0. 940 以下の範囲と 0. 9500—0. 9599、 0. 9600—0. 9699及び 0. 9700—0. 9799を区分して、比較検討したところ、 0. 970以上の相関が認められた第 1波長（λ 1)と第 2波長（ λ 2)の組み合わせで、カロリーを測定し得ると考察される。これら第 1波長（ λ 1)と第 2波長（λ 2)の組み合わせで、最も高い相関係数 0. 9779は、第 1波長（λ 1)を 1726nm、第 2波長（ λ 2)を 1404nmにした場合に認められた。この第 1波長（ λ 1) (1726nm)と第 2波長（λ 2) (1404nm)を用いた、本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との回帰式として C= (312. 779) + (-1254 . 113) · d²Al ( λ 1) /ά λ ²+ (993. 492) · d²A2 { λ 2) /ά λ ²の計算式力得られた

[0074] 更に異なる別の組み合わせとして、第 1波長（ λ 1)を 1806nm— 1848nmの範囲力ら選択し、第 2波長（ 2)を 1210nm— 1222nm、 1234nm— 1242nm、 1336η m— 1352nm、 1634nm— 1690nm、又は 1744nm— 1752nmの範囲力も選択した。好ましくは、第 1波長（ λ 1)を 1818 ± 2nmの範囲力選択し、第 2波長（ λ 2)を 1 346士 2nmの範囲から選択した。

[0075] 図 10に示すように、第 1波長（λ 1)を 1806nm— 1848nmとの 0. 970以上の相関係数を示した第 2波長（ λ 2)の波長域は、 1210nm— 1222nm、 1234nm— 1242 nm、 1336nm— 1352nm、 1634nm—1690nm、及び 1744nm— 1752nmであつた。相関係数 0. 940以下の範囲と 0. 9500—0. 9599, 0. 9600—0. 9699及び 0. 9700— 0. 9799を区分して、 it較検討したところ、 0. 970以上のネ目関力 S認められた第 1波長（ λ 1)と第 2波長（ λ 2)の組み合わせで、カロリーを測定し得ると考察される。これら第 1波長（ λ 1)と第 2波長（ λ 2)の組み合わせで、最も高、相関係数 0 . 9756は、第 1波長（ λ 1)を 1818nm、第 2波長（ λ 2)を 1748nmにした場合に認められた。この第 1波長（λ ΐ) (1818nm)と第 2波長（λ 2) (1748nm)を用いた、本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との回帰式として C = (329. 597) + (-8311. 669) - d²Al { λ 1) /ά λ ²+ (4220. 204) · d²A2 ( 2) /c ²が得られた。

[0076] また、別の回帰式として、互いに相関係数の高い第 1波長の吸光度，第 2波長の吸光度及び第 3波長の吸光度を変数とする下記の数式 2を用いた。

[0077] [数 10]

d²Ai (λ ι) Α₂ (λ₂) d^As (Aa) ,

C=K0+K1 (一1¾¾„2、)

[0078] 数式 2にお!/、て、 Cはカロリー（KcalZlOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長（ λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（ λ 2)の吸光度、 A3 ( λ 3)は第 3波長（ λ 3)の吸光度、 ΚΟ, Kl, Κ2, Κ3は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[0079] そして、第 1波長，第 2波長及び第 3波長は以下のようにして求めた。一つの組み合わせとして、第 3波長（ λ 3)を重回帰分析によって相関係数の高、波長を求めた成績を図 11に示す。上記のより好ましい第 1波長（ λ 1)と第 2波長（ λ 2)の条件の時、相関係数が 0. 9800以上となる波長を重回帰分析によって調べた結果、図 11に示す第 3波長（ λ 3)の波長が得られた。以下に具体的波長を挙げる。

[0080] 一つの組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1270nm— 1306nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1188應一 1222nm、 1660nm— 1666應、又は 1714nm— 1726應の範囲力も選択し、第 3波長（ぇ3)を 1456nm— 1472nm、 1574應一 1 580nm、又は 1816nm— 1826nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1 )を 1306± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1192± 2nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1464 ± 2nmの範囲力も選択した。

[0081] 別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1352nm— 1388nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1210應一 1222nm、 1232nm— 1246nm、 1642nm— 1684η m、 1708應一 1732nm、 1746nm— 1752nm、又は 1786nm— 1796nmの範囲力ら選択し、第 3波長（ 3)を 1144nm— 1194nm、 1252nm— 1320nm、 1420η m— 1492nm、 1504nm— 1524nm、 1688nm— 1694nm、又は 1828nm— 193 4nmの範囲力も選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1)を 1360± 2nmの範囲力も選択し、第 2波長（ λ 2)を 1722 ± 2nmの範囲力も選択し、第 3波長（ λ 3)を 1272 ± 2 nmの範囲から選択した。

[0082] また別の組み合わせとして、第 1波長（ λ 1)を 1698nm— 1740nmの範囲から選択し、第 2波長（ 2)を 1146應一 1158nm、 1398nm— 1416應、 1814應一 1 836nm、又は 1886nm— 1888nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1146nm 一 1176nm、 1256nm— 1304nm、 1350nm— 1390nm、 1406nm— 1426nm、 1548應一 1578nm、又は 1810應一 1966nmの範囲力も選択した。好ましくは、第 1波長（ λ 1)を 1726士 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1404士 2nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1832± 2nmの範囲力も選択した。

[0083] 更に異なる別の組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1806nm— 1848nmの範囲力ら選択し、第 2波長（ 2)を 1210nm— 1222nm、 1234nm— 1242nm、 1336η m— 1352nm、 1634nm— 1690nm、又は 1744nm— 1752nmの範囲力も選択し、第 3波長（ 3)を 1146應一 1188nm、 1264nm— 1320nm、 1384應一 1394 nm、又は 1708nm— 1752nmの範囲から選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1)を 1 818± 2nmの範囲力も選択し、第 2波長（ λ 2)を 1346 ± 2nmの範囲力も選択し、第 3波長（ λ 3)を 1750士 2nmの範囲から選択した。

[0084] 更にまた、図 12に示す結果に基づいて、異なる別の組み合わせを選択した。これは、第 1波長（ λ 1)を 1702nm— 1714nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 139 8nm— 1414nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1736nm— 1744nmの範囲力も選択した。好ましくは、第 1波長（λ 1)を 1704nm— 1710nmの範囲力も選択し、第 2波長（又 2)を 1400nm— 1404nmの範囲力ら選択し、第 3波長（又 3)を 1736 nm— 1744nmの範囲から選択した。

[0085] この場合、図 12に示すように、第 1波長（λ ΐ)を 1702nm— 1714nm、第 2波長（ λ 2)を 1398nm— 1714nm、第 3波長 ( λ 3)を 1736nm— 1744nmとしたとき、ネ目関係数が 0. 9788-0. 9826となり、本発明装置でのカロリーが測定可能であった。特【こ、第 1波長（λ 1)を 1704nm— 1710nm、第 2波長（又 2)を 1400nm— 1404η m、第 3波長（λ 3)を 1736nm— 1740nmとしたとき、相関係数が 0. 9826付近を示した。したがって、この 3波長で測定すれば、よりカロリー測定精度を高めることが可能である。

[0086] また、更に別の回帰式を、互いに相関係数の高い第 1波長一第 7波長の吸光度を変数とする下記の数式 3の関係を満たす式で構成した。

[0087] [数 11]

d²A₄ (λ ₄) d²A₆ (λ ₅) d²A₆ (λ ₆)

+K4 + 5 +Κ6

<1久2 ά λ¾ d A * d²A₇ (λ ₇)

+ Κ7 (数式 3 )

[0088] 数式 3において、 Cはカロリー（KcalZlOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長（ λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（ λ 2)の吸光度、 A3 ( λ 3)は第 3波長（ λ 3)の吸光度、 Α4 ( λ 4)は第 4波長（ λ 4)の吸光度、 Α5 ( λ 5)は第 5波長（ λ 5)の吸光度、 Α6 ( λ 6)は第 6波長（ λ 6)の吸光度、 Α7 ( λ 7)は第 7波長（ λ 7)の吸光度、 ΚΟ, Κ 1, Κ2, Κ3, Κ4, Κ5, Κ6, Κ7は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[0089] そして、第 1波長一第 7波長は以下のようにして求めた。図 13に示す結果に基づいて、一つの組み合わせとして、第 1波長（λ 1)を 1702nm— 1714nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1398nm— 1414nmの範囲力選択し、第 3波長（ λ 3)を 17 36nm— 1744nmの範囲から選択し、第 4波長（ λ 4)を 1180nm— 1212nmの範囲力も選択し、第 5波長（ぇ5)を 1242nm— 1276nmの範囲力も選択し、第 6波長（λ 6)を 1574nm— 1606nmの範囲力ら選択し、第 7波長 ( λ 7)を 1330nm— 1364η mの範囲から選択した。

[0090] 好ましくは、第 1波長（λ 1)を 1704± 2nmの範囲力も選択し、第 2波長（λ 2)を 14 00± 2nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1738± 2nm力も選択し、第 4波長（ λ 4)を 1196士 2nmの範囲から選択し、第 5波長（ λ 5)を 1260± 2nmの範囲から選択し、第 6波長（ぇ6)を 1590± 2nm力も選択し、第 7波長（ λ 7)を 1348± 2nmの範囲から選択した。

[0091] このときの波長の選び方としては、食品における糖質、タンパク質、脂質及び水分に関する帰属波長と吸光度の特徴を比較し、波長間隔を 30nm以上として、カロリー値を満足するように選択した。係数につ!、ては各々の選択波長の測定値がある一定のベクトルを満足させ、また、そのときの全体の相関係数が最大値になるような値を決定した。最後に補正式を算出し、検量式より得られた値を補正する。

[0092] 従って、実施形態に係る物体 Mのカロリー測定装置を用いて、物体 Mのカロリーを測定するときは、以下のようになる。

制御部 40の総合制御演算処理部 43にお、ては、回帰式記憶機能が記憶する回帰式と、選択される近赤外線の波長の組み合わせが設定されている。図 14乃至図 1 6に示すフローチャートを用いて説明する。

[0093] カロリーを測定する被検対象の食品である物体 Mを、扉を開けて予め重量の分かつた皿 11に載置し、回転テーブル 2に置く（1—1)。扉を閉めて指令手段から測定開始指令を発すると、識別ルーチンに入り、使用者の識別が行なわれる（1 2)。

識別ルーチンでは、図 15に示すように、先ず、指令手段から、例えば名前などを入力する（2— 1)。これにより、使用者が登録され記憶されるとともに、すでに登録があれば、該当する使用者のデータが呼び出され (2— 2)、後述する累積データが表示される（2— 3)。データを消去すれば（2— 4YES)、累積データを消去し（2— 5)、ゼロ表示を行ない（2— 6)、識別ルーチンを終了する。データを消去しなければ（2— 4NO)、そのまま識別ルーチンを終了する。 [0094] 図 14に戻り、識別ルーチン終了後は、扉が閉じるか否かを確認し（1 3, 1-4)、閉じていれば（1—3YES)、測定ルーチンに入る（1—5)。

測定ルーチンでは、まず、重量計測器 10により物体の重量が計測される。この場合、皿 11の重量を予め計測しておき、その分を差し引いて補正する。この補正は、重量計測器 10そのもので行なってもよぐ後述の制御部 40において行なっても良い。制御部 40で行なう場合には、皿 11を含む全重量を重量計測器 10で計測し、制御部 4 0において、全重量力皿 11の重量を差し引く。これにより、物体 Mの正味の重量が計測される。

[0095] そして、図 16に示すように、昇降テーブル 6を Z方向駆動モータ 9とボールネジ 8a によって所定の位置まで上昇させる（3— 1)。物体 Mの高さ（大きさ）に合わせて調節する。上下の高さ方向へ可動しなくても測定は可能である。しかし、物体 Mが例えば目玉焼き等の平板状のものであれば良いが、物体 Mが例えば切ったスイカや果物等、高さ方向が異なる場合には、高さ方向への調整を行なうことができるので、測定精度の著しい向上が図られる。

[0096] この状態で、回転テーブル 2を T方向に回転駆動し（3— 2)、走査する（3— 3)。この走査では、波長を所定のタイミングで切換え（3— 4)、受光線センサで受光する（3— 5 ) oすなわち、光源部 20であるハロゲンランプ 22から波長 1300nm付近にピークを持つ光を照射すると、ライトチヨッパ 26が駆動モータ 25により回転することでパルス状の光になって、音響光学素子 27に入射する。音響光学素子 27は、 l lOOnm— 2000η mの近赤外線領域の波長を 2nmの分解能で分光し、分光された光のみが赤外線反射ミラー 28にて物体 Mに照射される。

[0097] また、この測定においては、物体 Mの多点測定が行なわれる。この場合、 X方向移動モータ 7と回転モータ 3の駆動の組み合わせにより、物体 Mを移動させて多点の測定を行なう。

例えば、物体 Mがカレーライス等の種々な材料で構成された食品の場合には、物体 Mの一部にだけ、近赤外線を照射する方法だと一箇所のカロリー情報だけし力得られない。このため、上記カレーライスの場合だとニンジン、ジャガイモゃ肉類等が混在しており、その食品の真のカロリー情報が得られないこともある。そこで、全面をスキャンするとすベての材料にっ、ての情報が得られ、平均化することが可能である。したがって、食品の素材が単一な場合は、スキャンは必ずしも必要ないが、混在して Vヽる場合には極めて有用になる。

[0098] また、食品である物体 M力も蒸気が出ているような場合には、ファン 12を駆動して物体 Mからの水蒸気を除く。これにより、照射される近赤外線の通過が、蒸気によつて妨げられることがなくなり、照射される近赤外線が確実に物体 Mに到達する。また、物体 Mから反射された拡散光も、受光部 30によって確実に受光されるようになり、蒸気の出る条件の物体 Mでも測定を確実に行なうことができる。

[0099] そして、図 4に示すように、物体 Mからの拡散反射光は、受光素子 32で検出され、制御用配線を経て制御部 40内に伝達される (3-6) oこのよう〖こ（3— 3— 3— 6)を使用波長範囲、物体全体を走査するまで繰り返す。伝達された信号は制御部 40でノイズが除去され、総合制御演算処理部 43により、回帰式での演算処理が行なわれる（3 - 7, 3-8) oすなわち、物体 Mの吸光度が求められ、得られた吸光度が二次微分され、所定のカロリー帰属波長による回帰式によりカロリーが算出される。また、重量計測器 10との結果によって、物体 Mの全重量についてのカロリー値が算出される。算出結果は、表示部 44に表示される（図 14, 1-6) o

[0100] この場合、受光部 30が受光した複数箇所力の光の吸光度に基づいて物体 Mのカロリーを算出するので、複数箇所のカロリー値を平均化することができ、より精度の良い測定ができる。例えば、加工食品のように、食材の分布が測定箇所によって異なつている場合には、測定箇所でバラツキがある力これが平均化されるので、カロリー値の精度が向上する。更に、重量計測器 10が測定した物体 Mの全重量についてのカロリーを算出するので、物体 Mの重量を別途測っておかなくても即座に物体 M全体のカロリーが算出される。

[0101] また、制御部 40においては、総合制御演算処理部 43の成分量算出機能により、受光部 30が受光した光の吸光度に基づいて、物体 Mの糖質、タンパク質及び脂肪などの物体 Mの各成分量が算出される。この場合には、物体 Mに成分量用の近赤外光を照射し、物体 Mの近赤外吸収スペクトルを測定し、この測定値を予め作成した検量線に代入することによって算出する。そして、図 16に示すように、回転テーブル 2の回転を停止し（3—9)、昇降テーブル 6を下降させ（3—10)、測定ルーチンを終了する。

[0102] 測定ルーチンが終了すると、図 14に戻り、算出結果は表示部 44に表示される（1 6)。各成分量も認知できるので、物体 Mの把握を確実にすることができる。カロリー計算のみならず、その他の摂取栄養計算をするときに便利になる。例えば、調理の途中で、脂肪分を熱湯などで除去した場合、どのくらい脂肪分が除去できた力が判ることから、得ようとする目的のカロリーの調整を調理や配合の割合によつて算出することができるなど、有用な機能となる。

[0103] そして、次の食品があれば（1 7YES)、上記の算出結果を記憶させて（1 8)、上記と同様に繰り返しの作業を行なう（1 1一 1 7)。一方、次の食品がなければ、指令手段から測定値加算指令を送る（1 9YES)。これにより、測定値が加算され、結果が表示されるとともに（1—10)、一食分として記憶され（1—11, 1—12)、終了する。また、測定値加算指令を送出しない場合（1—9NO)も、結果を記録して終了する。この場合、一食分の総カロリー等、使用者が摂取する種々の食品のカロリーの総合値を把握できるようになり、健康管理などに応用でき、極めて有用になる。

[0104] 次に、実験例について説明する。

(実験例 1)

先ず、上述したカロリー測定波長が物体 Mのカロリーに特異的であることを確認した。上記の波長で測定したカロリー値と化学分析による糖，脂肪，タンパクの各含有量及びカロリーの分析値との相関係数を算出した。結果を、図 17 (糖質の相関)、図 18 (脂質の相関）、図 19 (たんぱく質の相関）、図 20 (カロリーの相関）に示す。これらの結果から、以下のことが判る。

本発明による帰属波長を用いたカロリー測定値は、化学分析によるカロリー値とは、相関係数 0. 979であり（図 20)、糖とは 0. 830 (図 17)、脂肪とは 0. 780 (図 18)、タンパクとは 0. 029 (図 19)であった。すなわち、化学分析によるカロリー値と最も高い相関を示した。一般に食品や食品素材のカロリーは、糖、脂肪及びタンパクの各成分量と各々の換算係数を乗じて算出している。本発明による測定波長及び方法が、特定の成分を計測して、カロリーに換算しているのであれば、糖、脂肪及びタンパクの各成分の含有量に最も高い相関を示すものである力、それらの含有量に対する相関よりもカロリー値に高い相関を示している。このことは本発明による測定波長は、一般に食品や食材のカロリーを算定する際の必要な糖や脂肪及びタンパクの各含有量を示すものでなぐカロリーを反映し得る官能基を検出しているものと判断される。

[0105] (実験例 2)

次に、上記の波長が、カロリーを測定するために優位な帰属波長であること、また、本装置によりカロリーを簡易で迅速に、精度高く測定できることを証明する実験 (実験例 2— 1,実験例 2— 2)を行なった。本実験に用いたサンプルは、化学分析によって力口リー値が既知の食品である。そのサンプルと化学分析によるカロリー値を図 21に示す。

[0106] (実験例 2— 1)

この実験では、 2波長を選択した。すなわち、第 1波長（λ 1)を 1360nm、第 2波長 (λ 2)を 1722nmの 2波長を用いてカロリーを測定した。本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との相関を図 22に示した。回帰式は C= (366. 467) + (-2103. 557) -d²Al {λ1)/άλ²+ (-1243. 905) -d²A2( λ 2)/άλ ² の条件で行なった。既知のカロリー測定値のとの相関係数は 0. 976、標準誤差 34. 7であった。

[0107] (実験例 2— 2)

この実験では、 3波長を選択した。すなわち、第 1波長（λ 1)を 1706nm、第 2波長 ( λ 2)を 1402nm、第 3波長（ λ 3)を 1738nmの 3波長を用いてカロリーを測定した。本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との相関を図 23に示した。回！)帚式 ίま C=(300. 394) + (-1697.002) -ά²Α1{λ1) /άλ²+ (796. 210) -d²A2 {λ2)/άλ²+ (一 3379. 720) -d²A3 (λ3)/άλ ²の条件で行なった。既知のカロリー測定値との相関係数は 0. 983、標準誤差 27. 3であった。

[0108] 上記の実験から、第 1波長（ λ 1)と第 2波長（ λ 2)の 2波長、及び、第 1波長（ λ 1) ,第 2波長（ λ 2)及び第 3波長（ λ 3)の 3波長を用いた場合、化学分析によるカロリー値との相関が高いことから、これらの波長がカロリー測定する場合の帰属波長と判断される。このように、本発明者はこのカロリーを測定するための波長域とカロリー値を得るための回帰式に関する研究 ¾i¾意重ねて、カロリーを測定できる近赤外線の波長域とカロリー換算係数を得たものである。

[0109] (実験例 3)

次に、上記の 7波長を選択した場合、食品などの物体のカロリーを測定するために優位な帰属波長であること、また、本装置によりカロリーを簡易で迅速に、精度高く測定できることを証明する実験を行なった。

[0110] この実験に用いたサンプルは、一般に常食されている市販の菓子類、野菜類及び食品類である。それら食品のカロリー値を五訂日本食品標準成分表によって算出し、その算出したカロリー値と本装置を用い、上記記載の 7波長を用いて測定した。結果を図 24乃至図 26示す。

[0111] 図 24は上記記載の使用したサンプルの種類と、本発明による方法及び装置を用いて測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値を示す。

[0112] 図 25は、図 24に示した本発明の方法及び装置により測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関図である。また、サンプル数、回帰式、標準誤差、相関係数、決定係数及びダーヴインワトソン比を記載した。すなわち、このときの回帰式は Y = (-0.0004) -C²+ (1. 2873) -C+ (—34. 57

(c)

4)、 C=(—49458. 719) -d²Al ( λ 1)/άλ ²+ (956. 952) -d²A2( λ 2)/άλ ² + (-9259. 574) - d²A3 (λ3)/άλ^Ζ+ (-40457. 531) -d²A4( 4)/d ² + (2 5443. 748) - d²A5 ( λ 5) /d λ ²+ (-32854.071) -d²A6( 6)/d ² + (2718 0.417) -d²A7 (λ7)/άλ ²の条件で行った。本発明の方法及び装置により測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関係数 0. 9864、標準誤差 32. 923、回帰式の決定係数。.9730、ダーヴインワトソン比 1. 7828であった。

[0113] また、図 26は、本発明の方法及び装置により測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の残差を示す。

[0114] 図 24乃至図 26に示めされた結果、すなわち、本装置の方法及び装置で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関係数 0. 9864、標準誤差 32. 923、決定係数 0. 9730、ダーヴインワトソン比 1. 7828及び残差図の成績を考察すると、本発明による 7波長を用いた方法及び装置でのカロリ一測定値は、既存のカロリー算定方法 (五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値）と比較して、その対応も良好で、且つ低濃度 (OKcal)から高濃度（940K cal)の物体においてカロリー値を簡易で迅速に、精度高く測定できるということが判断できる。このように、本発明者はこのカロリーを測定するための波長域とカロリー値を得るための回帰式及び装置に関する研究を鋭意重ねて、一般食品のカロリーを測定できる近赤外線の波長域と回帰式を得たものである。

[0115] (実験例 4)

次に、化学分析によって食品のカロリーを算出する場合には、糖質とタンパク質と脂質の各成分量を得る必要がある。本実験例は、本装置により物体の糖質量を算出した場合、精度高く測定できることを証明するものである。

[0116] 図 27には、この実験で使用したサンプルと五訂日本食品標準成分表による糖質量と、本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量を示す。

[0117] また、図 28には、五訂日本食品標準成分表による糖質量と、本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量との相関図及び、この実験で使用した波長及び、回帰式 (省略形)を図に示す。

[0118] 本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量を Ydとしたとき、次の回！)帚式、 Yd = (52. 531) + (-771. 160) - d²Al { λ 1) /ά λ ²+ (-797. 899 ) - d²A2 { λ 2) /ά λ ²+ (-607. 245) - d²A3 ( λ 3) /ά λ ²+ (-165. 849) - d²A4 ( 4) Z ²で実験を行った。その結果、相関係数 0. 9780、標準誤差 5. 5639、決定係数 0. 9565、ダーヴインワトソン比 1. 8520であった。

[0119] 上記の実験結果から、本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量と、五訂日本食品標準成分表による糖質量とは密接に対応していることが判断できる。したがって、本発明によれば、糖質量を正確に、精度高く簡易に測定できることが半 Uる。

[0120] (実験例 5)

次にまた、本実験例は、本装置により物体のタンパク質量を算出した場合、精度高く測定できることを証明する実験である。

[0121] 図 29は、この実験で使用したサンプル名と、五訂日本食品標準成分表によるタンパク質量と、本発明によるタンパク質の測定値を示す。

[0122] また、図 30には、五訂日本食品標準成分表によるタンパク質量と、本発明によるタンパク質の測定値の相関図と、この実験で使用した波長及び、回帰式 (省略形)を図に示す。

[0123] 本発明によるタンパク質を測定する方法と装置を用いて測定したタンパク質量を Yp としたとき、次の回' J帚式 Υρ= (10. 397) + (63. 227) -d²Al {λ1)/άλ²+ {77 . 067) -d²A2 {λ2)/άλ²+ (698. 711) -d²A3( 3)/d ² + (198.088) -d²A4 ( 4)Z ²で実験を行った。その結果、相関係数 0.9622、標準誤差 1.6433、決定係数。.9259、ダーヴインワトソン比 1.8782であった。

[0124] 上記の実験結果から、本発明によるタンパク質を測定する方法と装置を用いて測定したタンパク質量と、五訂日本食品標準成分表によるタンパク質量とは密接に対応していることが判断できる。したがって、本発明によれば、タンパク質量を正確に、精度高く簡易に測定できることが判る。

[0125] (実験例 6)

次にまた、本装置により物体の脂肪量を算出した場合、精度高く測定できることを証明する実験を行なった。

[0126] 図 31には、この実験で使用したサンプル名と、五訂日本食品標準成分表による脂質量と、本発明による脂質の測定値を示す。

[0127] また、図 32は、五訂日本食品標準成分表による脂質量と、本発明による脂質の測定値との相関図と、この実験で使用した波長及び、回帰式 (省略形)を図に示す。

[0128] 本発明による脂質の測定値を Yfとしたと、き次の回帰式 Yf= (10.095) + (一 164

. 710) ·ά²Α1 {λ1)/άλ²+ (-140.457) - d²A2 {λ2)/άλ²+ (-122. 555)· d²A3 (λ3)/άλ²+ (122. 393) -d²A4 (λ4)/άλ ²で実験を行った。その結果、相関係数 0. 9452、標準誤差 4.0135、決定係数 0.8934、ダーヴインワトソン比 2.

4508であった。

[0129] 上記の実験結果から、本発明による脂質を測定する方法と装置を用いて測定した脂質量と、五訂日本食品標準成分表による脂質量とが密接に対応していることが判る。したがって、本発明によれば、脂質量を正確に、精度高く簡易に測定できることが判る。

[0130] (実験例 7)

次にまた、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定して、一般的なカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と、本装置の方法及び装置で測定したカロリー値及び五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との対応を比較した。

[0131] この実験は、 4波長を使用して測定した糖質、タンパク質、脂肪の 3成分にカロリー換算係数を乗じて算出したカロリー値と、 7波長を使用したときのカロリー値及び五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との比較を行った結果である。その結果を図 33乃至図 37に示す。

[0132] 図 33は、本実験に使用したサンプル名と、糖質、タンパク質及び脂肪の各成分量を測定して、カロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と、 7波長を使用したときの力口リー値及び、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の対応を示す

[0133] 図 34は、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定して、カロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と、 7波長を使用したときのカロリー値の相関図である。このとき、相関係数 0. 9902,標準誤差 23. 8468,決定係数 23. 8468,ダーヴインワトソン比 1. 8277であった。このことから、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分を測定して、カロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と前述した本発明によるカロリー測定値の対応が、極めて良好であることが判る。

[0134] また、図 35は、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定してカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関図である。このとき、相関係数 0. 9780、標準誤差 35. 5683、決定係数 0. 9565、ダーヴインワトソン比 1. 6381であった。このこと力も本装置に糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定しカロリー換算計数を乗じて算出したカロリ一値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の対応が極めて良好であるとことが半 ljる。

[0135] また、図 36及び図 37には、本実験で得られた結果、すなわち、 4波長を使用して測定した糖質、タンパク質、脂肪の各成分量にカロリー換算係数を乗じて算出したカロリー値と、 7波長を使用したときのカロリー値、及び五訂日本食品標準成分表によつて算出したカロリー値との相対する相関係数及びダーヴインワトソン比を示した。この結果から、各カロリー値の相関も良ぐダーヴインワトソン比も良くて、糖質、タンパク質及び脂質の各成分量を測定してカロリーを算出が可能なことを本実験例で示したものである。

[0136] なお、上記実施形態に係るカロリー測定装置において、光源部 20の光源はハロゲンランプ 22に限定されるものではなぐ近赤外線波長を発するものであれば白色光源やレーザ光あるいは LED光でも良い。また、光の分光は、音響光学素子 27でなくても、回折格子または近赤外線の特定波長を選択できるものであれば何でも良、。更に、 X方向のみならず、 Y方向にスキャンする機構 (例えばミラー）があればより一層物体 Mのカロリーを高い精度で測定することができる。この場合、回転機構はなくても良いが、回転機構があったほうがカロリーを高い精度で測定ができる。

[0137] また、上記実施形態に係るカロリー測定装置において、回転モータ 3, X方向移動モータ 7及び Z方向駆動モータ 9は、物体 Mの測定を常に平面で実施できるように連動して駆動できるようにすることが望ましい。それによつて、著しい測定精度の向上が図られる。例えば、ミクロン又は数センチ単位で、ワンスポットずつ上下に移動できるように制御できれば、測定は常に平面で実施する機構になり、それによつて著しい測定精度の向上が図られる。

[0138] また、上記実施形態に係るカロリー測定装置においては、重量計測器 10を備えていなくても良いが、最終的にカロリーを算定するためには重量計算をしなければならないので、あった方が望ましい。また、受光部 30の受光素子 32は 1個でも可能である力 3個以上あれば、より高い精度でカロリーを測定できる。受光素子 32は近赤外線波長領域に感度があるものを使用する。この場合、受光素子 32は直列又は並列に制御部 40内の信号増幅回路 41に接続され信号処理をする。

[0139] 更に、上記実施形態に係るカロリー測定においては、物体からの反射光を測定しているが、必ずしもこれに限定されるものではなぐ物体の性質によって、例えば物体が液体の場合などは、透過光を受光して測定してもよい。個体の場合でも、透過光を受光して測定してもよ、ことは勿論である。

更にまた、上記実施形態に係る回帰式において、カロリー Cの単位は KcalZlOOg としたが、必ずしもこれに限定されるものではなぐ要するに、提示した数式の関係を満たす式であれば、カロリー Cの単位をどのように設定しても良!、。

[0140] 更にまた、本発明にあっては、制御部において、受光部が受光した光の吸光度に基づいて物体の糖質、タンパク質及び脂肪などの物体の各成分量を算出する成分量算出機能を備え、成分量算出機能が算出した物体の各成分量に基づいて物体のカロリーを算出するカロリー算出機能を備えた構成としてもよい。

[0141] また、何点かの食品を計測する場合、ある特定のスィッチを押すことで測定結果を加算し、トータルの食品の測定値を計算表示させる。これにより、 1日あるいは 1週間などの期間毎の摂取量も計測可能になる。

産業上の利用可能性

[0142] 本発明は、食品等のカロリーを測定するために、極めて重要な要素技術である近赤外線のカロリー帰属波長とカロリー算出係数を提供すると共に、これら帰属波長を用い、米、麦等の穀物類、菓子類、野菜類、魚貝類、肉類及び調理食品等の種々の食品におけるカロリーを精度高ぐ簡易にかつ迅速に測定する装置を提供するものである。

そして、食品に伴う肥満等のカロリー過多やカロリー不足をチェックする健康管理、糖尿病などのカロリー依存に起因する疾病予防や疾病管理等、食品のカロリー成分検査、またはカロリー表示義務に伴う食品等のカロリー量を測定する分野等に利用ができる。

更には、物体としては食品に限らず、例えば、木材などの資材や、燃料などのカロリ一計算にも適用でき、利用分野は多岐にわたり、産業上極めて有用になる。

Claims

請求の範囲

[1] 被検対象の物体からの光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて物体のカロリーを測定することを特徴とする物体のカロリー測定方法。

[2] 被検対象の物体からの反射光あるいは透過光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて物体のカロリーを測定する物体のカロリ一測定方法であって、

被検対象の物体に近赤外線を照射し、被検対象の物体からの反射光ある!ヽは透過光を受光し、受光した光の吸光度を測定し、これらの吸光度と上記回帰式とから物体のカロリーを算出することを特徴とする物体のカロリー測定方法。

[3] 上記回帰式を、互いに相関係数の高い第 1一 n波長の吸光度を変数とする下記の一般式の関係を満たす式で構成したことを特徴とする請求項 2記載の物体のカロリー測定方法。

[数 1] d^Ai (λ ι) d2A₂ (久2>

C=K0+K1 +K2 + · · . .

d久 2

一般式にぉ、て、 Cはカロリー (Kcal/lOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長 ( λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長 ( λ 2)の吸光度、•••Αη ( λ η)は第 η波長 ( λ η )の吸光度、 ΚΟ, K1, Κ2· · ·Κηは、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

上記回帰式を、互いに相関係数の高い第 1波長の吸光度及び第 2波長の吸光度を変数とする下記の数式 1の関係を満たす式で構成したことを特徴とする請求項 2記載の物体のカロリー測定方法,

[数 2]

数式 1にお、て、 Cはカロリー (KcalZlOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長（ λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（λ 2)の吸光度、 ΚΟ, Kl, Κ2は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[5] 第 1波長（ λ 1)を 1270nm— 1306nmの範囲力ら選択し、第 2波長（ λ 2)を 1188 nm— 1222nm、 1660nm— 1666應、又は 1714應一 1726nmの範囲力も選択したことを特徴とする請求項 4記載の物体のカロリー測定方法。

[6] 第 1波長（ λ 1)を 1306 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1192± 2nm の範囲力選択したことを特徴とする請求項 5記載の物体のカロリー測定方法。

[7] 第 1波長（ λ 1)を 1352nm— 1388nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1210 nm— 1222nm、 1232nm— 1246nm、 1642nm— 1684nm、 1708nm— 1732η m、 1746nm— 1752nm、又は 1786nm— 1796nmの範囲から選択したことを特徴とする請求項 4記載の物体のカロリー測定方法。

[8] 第 1波長（ λ 1)を 1360 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1722± 2nm の範囲力選択したことを特徴とする請求項 7記載の物体のカロリー測定方法。

[9] 第 1波長（ λ 1)を 1698nm— 1740nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1146 nm— 1158nm、 1398nm— 1416nm、 1814nm— 1836nm、又は 1886nm— 18 88nmの範囲から選択したことを特徴とする請求項 4記載の物体のカロリー測定方法

[10] 第 1波長（ λ 1)を 1726 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1404± 2nm の範囲力選択したことを特徴とする請求項 9記載の物体のカロリー測定方法。

[11] 第 1波長（ λ 1)を 1806nm— 1848nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1210 nm— 1222nm、 1234nm— 1242nm、 1336nm— 1352nm、 1634nm— 1690η m、又は 1744nm— 1752nmの範囲力も選択したことを特徴とする請求項 4記載の物体のカロリー測定方法。

[12] 第 1波長（ λ 1)を 1818± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1346± 2nm の範囲力選択したことを特徴とする請求項 11記載の物体のカロリー測定方法。

[13] 上記回帰式を、互いに相関係数の高い第 1波長の吸光度，第 2波長の吸光度及び第 3波長の吸光度を変数とする下記の数式 2の関係を満たす式で構成したことを特徴とする請求項 2記載の物体のカロリー測定方法。

[数 3]

( λ ι) ( Α₂ (λ ₂) d²As (Aa) ,

C=K0+K1 (一lfc¾„2、)

数式 2にお、て、 Cはカロリー (KcalZlOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長（ λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（ λ 2)の吸光度、 A3 ( λ 3)は第 3波長（ λ 3)の吸光度、 ΚΟ, Kl, Κ2, Κ3は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[14] 第 1波長（ λ 1)を 1270nm— 1306nmの範囲力ら選択し、第 2波長（ λ 2)を 1188 nm— 1222nm、 1660nm— 1666應、又は 1714應一 1726nmの範囲力も選択し、第 3波長（λ 3)を 1456應一 1472nm、 1574nm— 1580nm,又は 1816nm— 1826nmの範囲力も選択したことを特徴とする請求項 13記載の物体のカロリー測定方法。

[15] 第 1波長（ λ 1)を 1306 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1192± 2nm の範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1464 ± 2nm力も選択したことを特徴とする請求項 14記載の物体のカロリー測定方法。

[16] 第 1波長（ λ 1)を 1352nm— 1388nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1210 nm— 1222nm、 1232nm— 1246nm、 1642nm— 1684nm、 1708nm— 1732η m、 1746nm— 1752nm、又は 1786nm— 1796nmの範囲力も選択し、第 3波長（ 3；)を 1144nm— 1194nm、 1252nm— 1320nm、 1420nm— 1492nm、 1504η m— 1524nm、 1688nm— 1694nm、又は 1828nm— 1934nmの範囲力も選択したことを特徴とする請求項 13記載の物体のカロリー測定方法。

[17] 第 1波長（ λ 1)を 1360 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1722± 2nm の範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1272 ± 2nmの範囲力も選択したことを特徴とする請求項 16記載の物体のカロリー測定方法。

[18] 第 1波長（ λ 1)を 1698nm— 1740nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1146 nm— 1158nm、 1398nm— 1416nm、 1814nm— 1836nm、又は 1886nm— 18 88nmの範囲力ら選択し、第 3波長（ 3)を 1146nm— 1176nm、 1256nm— 130 4nm、 1350nm— 1390nm、 1406應一 1426nm、 1548nm— 1578nm、又は 18 lOnm— 1966nmの範囲から選択したことを特徴とする請求項 13記載の物体のカロリー測定方法。

[19] 第 1波長（ λ 1)を 1726 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1404± 2nm の範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1832± 2nmの範囲力も選択したことを特徴とする請求項 18記載の物体のカロリー測定方法。

[20] 第 1波長（ λ 1)を 1806nm— 1848nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1210 nm— 1222nm、 1234nm— 1242nm、 1336nm— 1352nm、 1634nm— 1690η m、又は 1744nm— 1752nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1146nm— 118 8nm、 1264nm— 1320nm、 1384應一 1394nm、又は 1708應一 1752nmの範囲から選択したことを特徴とする請求項 13記載の物体のカロリー測定方法。

[21] 第 1波長（ λ 1)を 1818± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1346± 2nm の範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1750 ± 2nmの範囲力も選択したことを特徴とする請求項 20記載の物体のカロリー測定方法。

[22] 第 1波長（ λ 1)を 1702nm— 1714nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1398 nm— 1414nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1736nm— 1744nmの範囲力ら選択したことを特徴とする請求項 13記載の物体のカロリー測定方法。

[23] 第 1波長（ λ 1)を 1704nm— 1710nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1400 nm— 1404nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1736nm— 1740nmの範囲力ら選択したことを特徴とする請求項 22記載の物体のカロリー測定方法。

[24] 上記回帰式を、互いに相関係数の高い第 1波長一第 7波長の吸光度を変数とする下記の数式 3の関係を満たす式で構成したことを特徴とする請求項 2記載の物体のカロリー測定方法。 [数 4] d»A₃ (λ₃)

ά λ¹ d^A^ (λ ₄) C As (λ _Β) A₆

+Κ4- + K5- + K6- c ² d²A₇ (λ ₇)

+ K7 (数式 3 ) 数式 3にお、て、 Cはカロリー (KcalZlOOg)、 λは波長、 A1 ( λ 1)は第 1波長（ λ 1)の吸光度、 Α2 ( λ 2)は第 2波長（ λ 2)の吸光度、 A3 ( λ 3)は第 3波長（ λ 3)の吸光度、 Α4 ( λ 4)は第 4波長（ λ 4)の吸光度、 Α5 ( λ 5)は第 5波長（ λ 5)の吸光度、 Α6 ( λ 6)は第 6波長（ λ 6)の吸光度、 Α7 ( λ 7)は第 7波長（ λ 7)の吸光度、 ΚΟ, Κ 1, Κ2, Κ3, Κ4, Κ5, Κ6, Κ7は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。

[25] 第 1波長（ λ 1)を 1702nm— 1714nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1398 nm— 1414nmの範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1736nm— 1744nmの範囲力ら選択し、第 4波長（ぇ4)を 1180nm— 1212nmの範囲から選択し、第 5波長（λ 5) を 1242nm— 1276nmの範囲力ら選択し、第 6波長（ λ 6)を 1574nm— 1606nmの範囲から選択し、第 7波長（ λ 7)を 1330nm— 1364nmの範囲力も選択したことを特徴とする請求項 24記載の物体のカロリー測定方法。

[26] 第 1波長（ λ 1)を 1704 ± 2nmの範囲から選択し、第 2波長（ λ 2)を 1400± 2nm の範囲から選択し、第 3波長（ λ 3)を 1738士 2nm力も選択し、第 4波長（ λ 4)を 119 6 ± 2nmの範囲力も選択し、第 5波長（ λ 5)を 1260± 2nmの範囲力も選択し、第 6 波長（ λ 6)を 1590± 2nm力ら選択し、第 7波長（ λ 7)を 1348士 2nmの範囲から選択したことを特徴とする請求項 25記載の物体のカロリー測定方法。

[27] 被検対象の物体が載置されるテーブルを有した物体保持部と、テーブル上に載置された被検対象の物体に近赤外領域の光を照射する光源部と、この物体からの反射光あるいは透過光を受光する受光部と、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて物体のカロリーを算出する制御部とを備えたことを特徴とする物体のカロリー測定装置。

[28] 上記制御部を、予め、カロリー既知のサンプル物体に照射されると共に該サンプル物体力反射あるいは透過された近赤外線領域の波長に対する吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式を記憶する回帰式記憶機能と、上記受光部が受光した光の吸光度と上記回帰式とから物体のカロリーを演算するカロリー演算機能とを備えたことを特徴とする請求項 27記載の物体のカロリー測定装置。

[29] 上記制御部における回帰式記憶機能が記憶する回帰式と選択される近赤外線の波長の組み合わせは、上記請求項 3乃至 261、ずれか記載の回帰式と波長との組み合わせであることを特徴とする請求項 28記載の物体のカロリー測定装置。

[30] 上記物体保持部を光源部に対して相対的に移動させて上記受光部に該物体の複数箇所の反射光ある、は透過光を受光可能にし、

上記制御部に、上記受光部が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて物体のカロリーを算出する機能を備えたことを特徴とする請求項 ₂₇, 28または 29記載の物体のカロリー測定装置。

[31] 上記物体保持部に、物体の重量を計測するための重量計測器を設け、上記制御部を、上記重量計測器により計測された物体の全重量についてのカロリーを算出する機能を備えたことを特徴とする請求項 27, 28, 29または 30記載の物体のカロリー測定装置。

[32] 上記光源部が、光を分光する音響光学素子を備えたことを特徴とする請求項 27, 2

8, 29, 30または 31記載の物体のカロリー測定装置。

[33] 上記物体保持部が、物体力もの水蒸気を除くファンを備えたことを特徴とする請求項 27, 28, 29, 30, 31または 32記載の物体のカロリー測定装置。

[34] 上記制御部が、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて物体の糖質、タンパク質及び脂肪などの物体の各成分量を算出する成分量算出機能を備えたことを特徴とする請求項 27, 28, 29, 30, 31, 32または 33記載の物体のカロリー測定装置。

[35] 上記制御部が、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて物体の糖質、タンパク質及び脂肪などの物体の各成分量を算出する成分量算出機能と、該成分量算出機能が算出した物体の各成分量に基づいて物体のカロリーを算出するカロリー演算機能とを備えたことを特徴とする請求項 27記載の物体のカロリー測定装置。

[36] 上記制御部が、カロリー測定に係る一つの物体に対応した使用者を識別する使用者識別機能と、該使用者識別機能が識別した使用者毎のカロリーの測定値を記憶する測定値記憶機能と、該測定値記憶機能が記憶するカロリーの測定値を使用者毎に積算する測定値積算機能とを備えたことを特徴とする請求項 27乃至 35いずれか記載の物体のカロリー測定装置。