DE102009047300A1 - Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Analyse eines Nahrungsmittels - Google Patents

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Abstract

Ein Messgerät (100) zur berührungslosen Analyse eines Nahrungsmittels (102), mit einer Einrichtung (104) zum Erzeugen von elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung, um damit das Nahrungsmittel (102) zu bestrahlen, einer Einrichtung (106) zum Empfangen von von dem Nahrungsmittel (102) reflektierter elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung, und einer Einrichtung (108) zum Analysieren des Nahrungsmittels (102) basierend auf der reflektierten elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konzept zur berührungslosen Analyse eines Nahrungsmittels, wie es beispielsweise zur Abschätzung eines physiologischen Brennwerts von Nahrungsmitteln eingesetzt werden kann.
  • In hochentwickelten Industrieländern besteht ein ausreichendes Angebot an Nahrungsmitteln. In der Bevölkerung nimmt dort das Ernährungsbewusstsein einen zunehmend hohen gesellschaftlichen Stellenwert ein. Daher ist es mittlerweile üblich, Lebensmittel auf deren Verpackungen mit Nährwertangaben zu kennzeichnen. Unter einer Nährwertkennzeichnung versteht man eine Angabe durchschnittlicher Nährwerte auf Lebensmittelverpackungen. Dabei werden oft die sogenannten „big four” angegeben. Darunter versteht man den physiologischen Brennwert, gefolgt von Eiweiß-, Kohlenhydrat- sowie Fettgehalt des Lebensmittels, bezogen auf beispielsweise 100 g oder 100 ml des Roh- oder Fertigprodukts. Ergänzend können Angaben zu Zucker, gesättigten Fettsäuren, Ballaststoffen sowie Natrium erfolgen („big eight”), sowie zu Vitamin- und Mineralstoffgehalt.
  • Der Nährwert ist der physiologische Wert eines Lebensmittels, abhängig von Menge und Verhältnis seiner Inhaltsstoffe und deren Verfügbarkeit für den menschlichen Organismus. Hauptbestandteile des Nährwerts eines Lebensmittels sind der Gehalt an Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen und die bei ihrer Verdauung verwertbare Energie in kJ (Kilojoule) oder kcal (Kilokalorien). Daneben spielen Vitamin- und Mineralstoffgehalt sowie weitere Substanzen wie sekundäre Pflanzenstoffe eine Rolle. Die Bewertung allein der verwertbaren Energie, wie sie im physiologischen Brennwert ausgedrückt wird, nennt man quantitativen Nährwert. Der qualitative Nährwert berücksichtigt neben dem reinen Energiegehalt besondere Eigenschaften, Menge und Wechselwirkungen der in einem Lebensmittel enthaltenen Substanzen.
  • Zahlreiche im Einzelhandel angebotene Lebensmittel verfügen bereits über eine Nährwertkennzeichnung. Die Ermittlung des chemischen Nährwerts von Lebensmitteln erfolgt klassisch etwa mittels eines Bombenkalorimeters. Dabei wird eine abgewogene Menge vollständig verbrannt, und die dabei entstandene Wärme gemessen. Aus diesem Wert wird sodann der physiologische Brennwert abgeleitet.
  • Diese Vorgehensweise ist jedoch für den Privatgebrauch zur quantitativen Nährwert- bzw. Brennwertabschätzung kaum zu gebrauchen.
  • Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein für den Endverbraucher handhabbares Konzept zur schnellen Nahrungsmittelanalyse bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Messgerät zur berührungslosen Nahrungsmittelanalyse gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass eine Absorption hochfrequenter Strahlung durch Wasser, Fett, Kohlenhydraten und Pflanzenfasern in bekannter Weise von der Frequenz der Strahlung abhängt. Basierend auf der Absorption oder Transmission hochfrequenter Strahlung durch ein Nahrungsmittel kann also eine Information über die Zusammensetzung des Nahrungsmittels abgeleitet werden. Zusammen mit einer Abschätzung der Menge bzw. des Gewichts des Nahrungsmittels kann eine grobe quantitative Angabe zu Nähr- bzw. Brennwert des Nahrungsmittels gewonnen werden.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen dazu ein Messgerät zur berührungslosen Analyse eines Nahrungsmittels bereit. Das Messgerät umfasst eine Einrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung, um damit das Nahrungsmittel zu bestrahlen. Ferner ist eine Einrichtung zum Empfangen von vom dem Nahrungsmittel transmittierter oder reflektierter elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung vorgesehen. Eine Einrichtung zum Analysieren des Nahrungsmittels analysiert dieses basierend auf der transmittierten bzw. reflektierten elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung.
  • Ein erfindungsgemäßes Messgerät kann auf Knopfdruck definierte Pulse hochfrequenter Energie im Mikro- bis Milliwattbereich (μW–mW) erzeugen, wobei die erzeugten Frequenzen im GHz- bis THz-Bereich liegen. Heutige Mikroelektronik ist in der Lage, derartige Frequenzen sehr preiswert, selbst bis in den THz-Bereich, mit hohem Wirkungsgrad zu erzeugen. Die derart erzeugte Hochfrequenzstrahlung wird auf ein zu untersuchendes Nahrungsmittel bzw. eine zu untersuchende Speise gerichtet. Die Hochfrequenzstrahlung wird an der Speise, am Teller und am darunterliegenden Tisch reflektiert bzw. teilweise in der Speise absorbiert, da die Hochfrequenz in den Substanzen des Nahrungsmittels Molekülschwingungen bzw. Rotationen anregt. Beispielsweise wird ein Frequenzbereich um 2,45 GHz von Wasser stark absorbiert. Fette weisen wiederum andere Absorptionsbanden auf. Als Absorptionsbande wird ein Wellenlängenintervall bezeichnet, in dem elektromagnetische Strahlung selektiv absorbiert wird.
  • Die Hochfrequenzleistung eines erfindungsgemäßen Messgeräts liegt beispielsweise bei wenigen mW. Dies ist ausreichend, um zumindest bei niedrigen Frequenzen das Nahrungsmittel weitgehend, wenn auch unter Abschwächung, zu durchdringen. Bedingt durch eine kleine Antennenappertur kann gemäß Ausführungsbeispielen die Hochfrequenzstrahlung kegelförmig austreten. Der Kegel hat gemäß Ausführungsbeispielen einen typischen Öffnungswinkel von ca. 45°, wodurch in einem Abstand von wenigen 10 cm zwischen Speise- bzw. Nahrungsmittel und Messgerät das Nahrungsmittel von der ausgesandten HF-Strahlung voll erfasst wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Messgerät empfängt die transmittierte oder reflektierte HF-Strahlung und ermittelt die Stärke des transmittierten bzw. rückreflektierten Signals. Eine Messung bei typischerweise drei verschiedenen Frequenzen gibt Aufschluss über den Abstand, weil die Ausbreitungsbedingungen wellenlängenabhängig sind. Antennenöffnungswinkel sind bei gegebener Antenne bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedlich, also frequenzabhängig, so dass auch eine beispielsweise auf eine Teller- oder Tischoberfläche auftreffende Leistungsdichte vom Abstand der Sendeantenne abhängt. Kürzere Wellenlängen sind bei gegebener Antennenapertur enger bündelbar als längere. Damit ist auch eine reflektierte, also in eine Empfangsantenne eingestrahlte Energie, für verschiedene Frequenzen abstandsabhängig. Insbesondere bei Abstandsvariationen (Bewegen des Messgerätes während verschiedener Messungen) kann somit auf den Abstand rückgeschlossen werden. Außerdem sind bei geeigneter Frequenzwahl die bei den unterschiedlichen Frequenzen zurückgestreuten Amplituden von der Zusammensetzung des Nahrungsmittels abhängig. Ein erfindungsgemäßes Messgerät misst somit integral eine HF-Antwort des Nahrungsmittels.
  • Im Prinzip handelt es sich bei einem erfindungsgemäßen Messgerät um ein „Mehrfarben-Tisch-Radar” zur Durchleuchtung von Speisen. Der Abstand des Messgeräts vom Teller bzw. vom Nahrungsmittel kann dabei sowohl aus der rückgestreuten Gesamtintensität als auch durch einen separaten Entfernungsmesser ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Laserpointer koaxial zum ausgesandten Hochfrequenzkegel auf das Nahrungsmittel gerichtet werden, der einerseits einem Benutzer die Position des HF-Messkegels als auch gemäß bekannten Laufzeit-Messungen einen Abstand Messgerät – Teller bzw. Messgerät – Nahrungsmitteloberfläche ableitet.
  • Für eine HF-Antenne können beispielsweise Dipole oder, bei höheren Frequenzen, vorteilhaft auch Patch-Antennen verwendet werden, die einen Öffnungswinkel für den Sende- als auch den Empfangsvorgang definieren. Eine Patchantenne besteht häufig aus einer rechteckigen Metallfläche, deren Längsseite einer Länge von λ/2 entspricht. Damit wirkt die Metallfläche als Resonator.
  • Eine Auswahl der verwendeten Messfrequenzen richtet sich zum einen nach physikalisch-physiologischen Gesichtspunkten, also nach bekannten und experimentell ermittelbaren Rotations- bzw. Schwingungsbanden von interessierenden Substanzen. Für Wasser liegen diese Absorptionsbanden beispielsweise bei 2,45 GHz. Proteine absorbieren elektromagnetische Strahlen u. a. bei Frequenzen um 4 GHz. Fette absorbieren elektromagnetische Strahlung bei Frequenzen um ca. 7 GHz. Elektrische Leitwerte, also ein im Wesentlichen durch den Salzgehalt definierter pauschaler Leitanteil von Wasser, tritt bei erfindungsgemäß gewählten Frequenzen in den Hintergrund.
  • Wie bei dichten Stoffen, also auch Flüssigkeiten und Feststoffen üblich, sind die einzelnen Absorptionsbanden sehr breit und überlagernd. Somit können gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung lizenzfrei betreibbare, hinsichtlich von EMV-Störung (Elektromagnetische Verträglichkeit) erlaubte ISM-Frequenzen (ISM = Industrial, Scientific and Medical Band) verwendet werden.
  • Nach einem (sequenziellen) Empfang der von dem Nahrungsmittel reflektierten HF-Leistung liegt in dem Messgerät eine HF-Signatur des analysierten Nahrungsmittels vor. Diese kann abgespeichert werden und nach Methoden der Signal-Verarbeitung, insbesondere der multivarianten Signal-Extraktion, analysiert werden. Letztendlich kann ein Analyse-Ergebnis mittels üblicher Verfahren, beispielsweise mittels einer Lookup-Tabelle auf seine Plausibilität hin untersucht und dann mittels eines Anzeigegerätes angezeigt werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Messgerät ist nicht zur geeichten Ermittlung des physiologischen Brennwerts geeignet. Es kann aber Aufschluss über Zusammensetzung und Brennwert des analysierten Nahrungsmittels geben, der dem Alltagsgebrauch genügt.
  • Ein erfindungsgemäßes Messgerät kann gemäß Ausführungsbeispielen auch als integraler Bestandteil von anderen Geräten, beispielsweise von Mobiltelefonen, MP3-Playern und ähnlichem sein. Auch eine Fernübertragung ermittelter Daten kann sinnvoll sein.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren detailliert erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Messgeräts zur berührungslosen Nahrungsmittelanalyse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 2a, b schematische Darstellungen von ausgesendeter und empfangener, reflektierter Hochfrequenzstrahlung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 1 zeigt schematisch ein Messgerät 100 zur berührungslosen Analyse eines Nahrungsmittels 102.
  • Das Messgerät 100 weist eine Einrichtung 104 zum Erzeugen von elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung auf, um damit das Nahrungsmittel 102 zu bestrahlen. Eine Einrichtung 106 ist vorgesehen, um von dem Nahrungsmittel 102 reflektierte oder transmittierte elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung zu empfangen. Ferner umfasst das Messgerät 100 eine Einrichtung 108 zum Analysieren des Nahrungsmittels 102 basierend auf der reflektierten oder transmittierten elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung. Dazu ist die Einrichtung 108 zum Analysieren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sowohl mit der Sendeeinrichtung 104, also auch mit der Empfangseinrichtung 106 gekoppelt. An einem Ausgang stellt die Analyseeinrichtung 108 ein Analyseergebnis 110 bereit.
  • Gemäß einem Ausführugsbeispiel ist die Einrichtung 104 zur Erzeugung der elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung ausgebildet, um elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung mit unterschiedlichen Frequenzen zu erzeugen. Die elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung liegt dabei gemäß Ausführungsbeispielen in einem Frequenzbereich von 400 MHz bis 250 GHz, bevorzugt in einem Frequenzbereich von 1 GHz bis 30 GHz und besonders bevorzugt in einem Bereich von 2,4 GHz bis 24 GHz. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegen die unterschiedlichen Frequenzen der Hochfrequenzstrahlung in unterschiedlichen ISM-Frequenzbändern (Industrial, Scientific and Medical Band). Insbesondere werden bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung solche Frequenzen verwendet, die in Absorptionsbanden von Wasser, Kohlenhydraten, Fetten und/oder Eiweißen liegen. Die Absorptionsbande für Wasser liegt beispielsweise in einem Frequenzbereich um 2,45 GHz. Für Proteine liegt eine Absorptionsbande u. a. bei 4 GHz, wohingegen sie für Fette bei ca. 7 GHz liegt. Dementsprechend kann die Einrichtung 104 zum Erzeugen der elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung ausgebildet sein, um Hochfrequenzstrahlung mit unterschiedlichen Frequenzen in einem Bereich von 2,4 GHz bis 2,5 GHz, einem weiteren Bereich von 5,725 GHz bis 5,875 GHz und einem dritten Bereich von 24 GHz bis 24,25 GHz zu erzeugen. Dabei können die Hochfrequenzsignale unterschiedlicher Frequenzen entweder zeitlich parallel oder aber auch zeitlich sequenziell (gepulst) erzeugt werden, wobei eine zeitlich sequenzielle Erzeugung zu unkomplizierterer Hardware führt.
  • Dementsprechend ist die Einrichtung 106 zum Empfangen der vom Nahrungsmittel 102 reflektierten bzw. transmittierten elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung ausgebildet, um die reflektierte bzw. transmittierte Strahlung unterschiedlicher Frequenzen entweder zeitlich parallel oder zeitlich sequenziell zu empfangen – abhängig von der Implementierung der Sendeeinrichtung 104.
  • Beispiele für ausgestrahlte und zurückreflektierte und empfangene Hochfrequenzstrahlung sind in den 2a und 2b schematisch dargestellt.
  • 2a zeigt schematisch ein ausgesendetes Hochfrequenzstrahlungsspektrum 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Frequenzspektrum 200 sind N unterschiedliche ausgesendete Frequenzen fn(n = 1, 2, ..., N) bzw. Spektrallinien 202-n (n = 1, 2, ..., N) zu erkennen. Diese N unterschiedlichen Frequenzen entsprechen N Absorptionsfrequenzen N unterschiedlicher zu detektierender Nahrungsmittelbestandteile. Beispielsweise könnte die Frequenz f1 der Absorptionsfrequenz von Wasser entsprechen, die Frequenz f2 einer Absorptionsfrequenz eines Eiweißes und die Frequenz fN der Absorptionsfrequenz eines Fettes. Die an den unterschiedlichen Frequenzen ausgesendete Hochfrequenzstrahlung weist dabei eine Sendesignalintensität IS auf, wobei mit Signalintensität eine Signalleistung oder eine Signalamplitude gemeint sein kann.
  • Die ausgesendete Hochfrequenzstrahlung 202-n (n = 1, 2, ..., N) regt, abhängig vom Inhalt des Nahrungsmittels 102, in dem Nahrungsmittel 102 Molekülschwingungen bzw. -rotationen an, die zur Absorption von elektromagnetischer Strahlung an dem jeweiligen Inhaltsstoff entsprechenden Absorptionsfrequenzen führen. Ist ein spezieller Inhaltsstoff bzw. Nahrungsmittelbestandteil in dem Nahrungsmittel 102 vorhanden, so wird eine bei dessen Absorptionsfrequenz ausgesendete elektromagnetische Strahlung nur schwach reflektiert werden. Ist umgekehrt der Inhaltsstoff in dem Nahrungsmittel nicht vorhanden, so führt dies zu einer relativ starken Reflexion der elektromagnetischen Strahlung bei dessen Absorptionsfrequenz. Dieser Sachverhalt ist in 2a für unterschiedliche Inhaltsstoffe mit Absorptionsfrequenzen f1, f2, ..., fN dargestellt. Gegenüber einem Nährstoff mit der Absorptionsfrequenz f2 sind die Nährstoffe mit den Absorptionsfrequenzen f1 und fN in dem Nahrungsmittel 102 stärker vorhanden, was an der jeweils geringeren reflektierten Hochfrequenzstrahlung 204-1 und 204-N zu erkennen ist.
  • Basierend auf einer Empfangssignalintensität IE der zurückreflektierten Hochfrequenzstrahlung an den unterschiedlichen Frequenzen fn (n = 1, 2, ... N) bzw. anhand von Signaleinbrüchen an (n = 1, 2, ... N) an den Frequenzen fn (n = 1, 2, ... N) kann nun gemäß einem Ausführungsbeispiel der physiologische Brennwert des untersuchten Nahrungsmittels 102 ermittelt werden. D. h., die Einrichtung 108 zum Analysieren des Nahrungsmittels 102 ist ausgebildet, um, basierend auf der reflektierten elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung 204-n (n = 1, 2, ... N), den physiologischen Brennwert des Nahrungsmittels 102 zu ermitteln. Genauer gesagt ist die Einrichtung 108 zum Analysieren des Nahrungsmittels ausgebildet, um den Brennwert basierend auf reflektierter bzw. transmittierter elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung 204-n (n = 1, 2, ..., N) unterschiedlicher Frequenzen entsprechend Absorptionsbanden fn (n = 1, 2, ..., N) unterschiedlicher Nahrungsmittelbestandteile 1, 2, ..., N zu ermitteln. Um Aussagen über die jeweilige Menge der Inhaltsstoffe 1, 2, ..., N machen zu können, ist zusätzlich zu der resultierenden HF-Antwort auch eine Entfernungsinformation notwendig, da die von einem gemessenen Nahrungsmittel 102 rückgestreute HF-Antwort abhängig vom Abstand zwischen dem Nahrungsmittel 102 und dem Messgerät 100 ist. Dazu zeigt 2b eine aus einer größeren Entfernung aufgenommene HF-Antwort des Nahrungsmittels mit der Zusammensetzung entsprechend 2a.
  • Dadurch, dass bei größerer Entfernung von der ausgestrahlten HF-Strahlung nicht nur das Nahrungsmittel 102, sondern ein größerer Bereich um das Nahrungsmittel herum ausgeleuchtet wird, sind in 2b die relativen Signaleinbrüche an (n = 1, 2, ... N) an den Absorptionsbanden fn (n = 1, 2, ..., N) geringer als in 2a. Dennoch entsprechen sie derselben Menge des jeweiligen Stoffs – eben nur „aus größerer Entfernung gesehen”. Zudem ist aufgrund der größeren Entfernung und damit einhergehender größerer Signaldämpfung die Empfangssignalintensität IE generell geringer als in 2a.
  • Demnach ist es notwendig, HF-Antworten unterschiedlicher Mengen von für die Nahrungsmittelanalyse interessanten Stoffen, wie beispielsweise Wasser, Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen, vorab, während eine Kalibrierungsphase, aus unterschiedlichen Entfernungen zu messen. Diese Resultate können dann in einer Nachschlagetabelle (Look-up-Table) zusammen mit den entsprechenden Entfernungen gespeichert werden. Für eine exaktere Signalauswertung können die in der Nachschlagetabelle gespeicherten Werte zusätzlich interpoliert werden, um Zwischenwerte zu erhalten. Somit können als Eingangswerte für die Nachschlagetabelle beispielsweise die ermittelte Entfernung zwischen Messgerät 100 und Speise 102 und die jeweils ermittelten Signaleinbrüche an den Absorptionsfrequenzen fn (n = 1, 2, ... N) dienen. Die Einrichtung 108 zum Analysieren des Nahrungsmittels 102 kann also mit einer Lookup-Tabelle gekoppelt sein, um die reflektierte elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung 204-n (n = 1, 2, ..., N) oder davon abgeleitete Größen mit Referenzwerten aus der Kalibrierungsphase zu vergleichen, und um basierend darauf das Nahrungsmittel 102 zu analysieren. Der Abstand des Messgeräts 100 von dem zu vermessenden Nahrungsmittel 102 kann dabei sowohl aus der rückgestreuten Gesamtintensität der HF-Antwort als auch aus einem separaten Entfernungsmesser ermittelt werden. Beispielsweise kann ein (grüner) Laser-Pointer koaxial zum Hochfrequenzkegel auf die Speise bzw. das Nahrungsmittel 102 gerichtet werden, und so einem Benutzer sowohl die Position des HF-Messkegels als auch durch bekannte Laufzeitmessverfahren den Abstand zwischen Messgerät und Speisenoberfläche ermitteln. D. h., das Messgerät 100 kann ferner einen Abstandsmesser aufweisen, um den Abstand von dem Messgerät 100 zu dem Nahrungsmittel 102 zu bestimmen.
  • Gemäß dem ermittelten Abstand und der zurückgestreuten (oder transmittierten) Signalamplituden 204-n (n = 1, 2, ... N) an den Absorptionsfrequenzen fn (n = 1, 2, ... N) befinden sich gemäß einem Ausführungsbeispiel in der Nachschlagetabelle Einträge, die auf die Menge bzw. den Brennwert des jeweiligen Stoffs (z. B. Wasser, Kohlehydrate, Fette, Eiweiße, usw.) schließen lassen. Ist die Menge eines Stoffs grob abgeschätzt, z. B. in Gramm, so kann daraus direkt auf den entsprechenden Brennwert in kJ oder kcal geschlossen werden. Wasser hat beispielsweise einen Brennwert von 0 kJ/g, Kohlenhydrate haben einen Brennwert von 17 kJ/g, Proteine einen Brennwert von 17 kJ/g und Fette einen Brennwert von 39 kJ/g. Werden in einem Nahrungsmittel also beispielsweise 200 g Kohlenhydrate geschätzt, so ergibt sich ein geschätzter Brennwert von 340 kJ (ca. 81 kcal). Ein derart ermittelter Schätzwert kann gemäß einem Ausführungsbeispiel auf einer Anzeige des Messgeräts 100 ausgegeben werden.
  • Ebenso ist es denkbar, geschätzte Brennwerte von Speisen per Funkübertragung an einen Kommunikationspartner zu übermitteln, beispielsweise per SMS (Short Message Service, „Kurznachrichtendienst”). Zusätzlich sehen Ausführungsbeispiele in dem Messgerät 100 ein zusätzlich eingebautes Fernthermometer, beispielsweise mittels Infrarotsensoren, zur Enthalpiekorrektur vor. Auch kann eine Bildverarbeitung zum Vergleich einer aktuellen Speise mit beispielsweise früher vermessenen Speisen vorgesehen sein. Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes Messgerät auch ein Bestandteil von anderen Geräten, wie beispielsweise Mobiltelefonen, einem MP3-Playern und ähnlichem sein. Auch eine Fernübertragung der ermittelten Daten kann sinnvoll sein, wie beispielsweise in einem Szenario, in dem zwei Differenzmessungen zur Abschätzung einer individuell aufgenommenen Nahrung dienen. Solche Szenarien sind beispielsweise in Krankenhäusern oder in Pflege- bzw. Altersheimen denkbar, wo beispielsweise darauf zu achten ist, dass Personen eine bestimmte Kalorienmenge pro Tag zu sich nehmen.
  • Ein erfindungsgemäßes Messgerät ist natürlich nicht unbedingt zur extrem genauen Ermittlung des physiologischen Brennwerts eines Nahrungsmittels geeignet. Es kann aber zumindest Aufschluss über Zusammensetzung und Nährwert eines Nahrungsmittels geben, was für den Alltagsgebrauch ausreichend ist.
  • Obwohl manche Aspekte der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Verfahrens zur berührungslosen Analyse eines Nahrungsmittels darstellen, so dass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung bzw. Messgeräts auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
  • Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disc, einer DVD, einer Blu-Ray-Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines Flash-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computerprogramm derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.

Claims (15)

  1. Messgerät (100) zur berührungslosen Analyse eines Nahrungsmittels (102), mit folgenden Merkmalen: einer Einrichtung (104) zum Erzeugen von elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung (202), um damit das Nahrungsmittel (102) zu bestrahlen; einer Einrichtung (106) zum Empfangen von von dem Nahrungsmittel (102) reflektierter elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung (204); und einer Einrichtung (108) zum Analysieren des Nahrungsmittels (102) basierend auf der reflektierten elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung (204).
  2. Messgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Erzeugung (104) der elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung ausgebildet ist, um elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung (202) unterschiedlicher Frequenzen (fn) zu erzeugen.
  3. Messgerät gemäß Anspruch 2, wobei die Einrichtung (104) zur Erzeugung der elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung ausgebildet ist, um die elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung unterschiedlicher Frequenzen zeitlich sequentiell zu erzeugen.
  4. Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (104) zur Erzeugung der elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung ausgebildet ist, um die elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung in einem Frequenzbereich von 2,4 GHz bis 24 GHz zu erzeugen.
  5. Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (104) zur Erzeugung der elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung ausgebildet ist, um die elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung in unterschiedlichen ISM-Frequenzbändern zu erzeugen.
  6. Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (104) zur Erzeugung der elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung ausgebildet ist, um die elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung mit unterschiedlichen Frequenzen entsprechend Absorptionsbanden von Kohlenhydraten, Fetten und/oder Eiweißen zu erzeugen.
  7. Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (108) zum Analysieren des Nahrungsmittels ausgebildet ist, um, basierend auf der reflektierten elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung (204), einen physiologischen Brennwert des Nahrungsmittels zu ermitteln.
  8. Messgerät gemäß Anspruch 7, wobei die Einrichtung (108) zum Analysieren des Nahrungsmittels ausgebildet ist, um den Brennwert basierend auf reflektierter elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung unterschiedlicher Frequenzen entsprechend Absorptionsbanden unterschiedlicher Nahrungsmittelbestandteile zu ermitteln.
  9. Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (108) zum Analysieren des Nahrungsmittels (102) mit einer Lookup-Tabelle gekoppelt ist, um die reflektierte elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung (204) oder davon abgeleitete Größen mit Referenzwerten zu vergleichen, und um basierend darauf das Nahrungsmittel zu analysieren.
  10. Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Abstandsmesser aufweist, um einen Abstand von dem Messgerät (100) zu dem Nahrungsmittel (102) zu bestimmen.
  11. Messgerät gemäß Anspruch 10, wobei der Abstandsmesser ausgebildet ist, um den Abstand aus einem Verhältnis von ausgestrahlter (202) zu reflektierter elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung (204) zu ermitteln.
  12. Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Anzeige aufweist, um ein von der Einrichtung zum Analysieren ermitteltes Analyseergebnis anzuzeigen.
  13. Messgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Funkschnittstelle aufweist, um ein von der Einrichtung zum Analysieren ermitteltes Analyseergebnis per Funk an eine andere Entität zu übermitteln.
  14. Verfahren zur berührungslosen Analyse eines Nahrungsmittels (102), mit folgenden Schritten: Erzeugen von elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung (202), um damit das Nahrungsmittel (102) zu bestrahlen; Empfangen von von dem Nahrungsmittel reflektierter elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung (204); und Analysieren des Nahrungsmittels basierend auf der reflektierten elektromagnetischen Hochfrequenzstrahlung.
  15. Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 14, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Mikrocontroller abläuft.
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