JP2007248377A

JP2007248377A - におい評価方法及びにおい評価装置

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Publication number: JP2007248377A
Application number: JP2006074937A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kita; 純一喜多
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: JP4635921B2

Abstract

【課題】飲食品の環境変化や時間経過に伴う品質の劣化や変性などによるにおいの質の微妙な変化を把握して分かり易く表示する。
【解決手段】目的においににおい質の相違するｎ種の添加においを混合したものを基準においとし、基準におい調製部２で添加においの濃度が複数段階に相違する基準においを調製する。この基準においをセンサセル４に導入し、ｍ個のにおいセンサ５で検出信号を得て、その検出出力により形成されるｍ次元空間内に各基準においに対応するｎ本の評価基準軸を作成する。それから、目的においの質が変化した可能性がある評価対象においを同様にｍ個のにおいセンサ５で測定し、その測定点をｍ次元空間に位置付け、測定点とｎ本の評価基準軸との近さ度合いを求めて、それに基づきにおい質の変化を表す情報を作成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種物質のにおい（臭気、香気など）の評価を行うためのにおい評価方法及び装置に関し、さらに詳しくは、任意のにおいについてそのにおい質の微妙な変化を評価するのに好適なにおい評価方法及び装置に関する。

或る物質や大気中のにおいをその質と強さの観点から捉え、数値化して表現するにおい測定装置が従来より知られている。具体的には、例えば特許文献１、非特許文献１などに記載のにおい測定装置では、複数のにおいセンサの検出出力により形成される多次元空間内に、基準となる複数のにおい種（例えば酪酸系、エステル系など）の濃度を複数段階に変えて測定を行った結果を基準軸として位置付けておく。そして、測定対象である目的においの測定結果を測定点として同空間内に位置付けて上記基準軸との位置関係、例えば測定点と基準軸との最短距離や原点から測定点まで引いた線と基準軸との成す角度などを求め、これからにおいの質の類似性などを判断するようにしている。

上記のようなにおい測定装置によれば、必ずしもにおいの原因物質が明確に分かっていなくても、そのにおいの質を的確に表現することができる。そのため、環境中における悪臭の測定、飲食品の工場等における製品の品質管理や品質評価、など、幅広い分野での利用が進んでいる。

ところで、飲食品の製造現場等では、例えば温度などの環境変化や時間経過等によるにおいの質の変化を評価することで、製品の変質や劣化等を把握したいという要求がある。こうした場合、測定対象のにおいの質の変化はかなり微妙であることが多い。上記従来のにおい測定装置においても、原理的にはそうしたにおい質の変化を多次元空間において観察できる筈である。しかしながら、実際には、従来のにおい測定装置において形成される多次元空間は非常に広く、その中に位置付けられる複数の基準軸の間隔も離れているため、こうした基準軸との位置関係に基づいて微妙なにおい質の変化を的確に評価するのは困難である。

一方、酪酸系、エステル系などの標準的なにおい種に代えて、評価対象の目的においに類似した、におい質が既知である複数の基準においをユーザーが用意できれば、その基準においの測定結果と目的においの測定結果とを比較することが可能である。しかしながら、実際にはユーザーがこのような基準においを用意することは難しく、可能であっても非常に面倒である。

特開２００３−３１５２９８号公報「においの強さと質をより分かりやすく数値化するにおい識別装置 FF-2A(Fragrance ＆ Flavor Analyzer)」、[online]、株式会社島津製作所、[平成１８年３月１６日検索]、インターネット<URL : http://www.an.shimadzu.co.jp/products/food/ff1.htm>

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、飲食品などのにおいの質の微妙な変化を的確に把握することができるにおい評価方法及び装置を提供することにある。また、本発明の他の目的とするところは、上記のようなにおい評価を行う際にユーザーの負担を軽減することができるにおい評価装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された第１発明は、互いに異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個のにおいセンサを具備するにおい測定装置を利用して、目的物質のにおいの質の変化を評価するにおい評価方法であって、
a)目的においに対しにおいの質が既知であるｎ（ｎは２以上の整数）種の添加においをそれぞれ混合したものを基準においとし、ｎ種の基準においについてそれぞれ前記添加においの濃度を１乃至複数段階に調整したものを前記におい測定装置で測定することにより、前記ｍ個のにおいセンサからの検出出力により形成されるｍ次元空間において各基準においにそれぞれ対応するｎ本の評価基準軸を位置付ける基準軸取得ステップと、
b)目的においが変化した又はその可能性がある評価対象においを前記におい測定装置で測定することにより前記ｍ次元空間内に測定点を位置付け、該測定点と前記ｎ本の評価基準軸との位置関係に基づいて目的においから評価対象においへのにおい質の変化を反映した情報を作成する評価ステップと、
を有することを特徴としている。

また上記課題を解決するために成された第２発明は、上記第１発明に係るにおい評価方法を具現化する、目的物質のにおいの質の変化を評価するためのにおい評価装置であって、
a)互いに異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個のにおいセンサと、
b)においの質が既知であるｎ（ｎは２以上の整数）種の添加においを択一的に選択して目的においに混合することで基準においを調製するものであり、且つ添加においの濃度を調整可能な基準におい調製手段と、
c)前記基準におい調製手段においてｎ種の基準においについてそれぞれ前記添加においの濃度を１乃至複数段階に調整したものを、それぞれ前記ｍ個のにおいセンサに接触させて測定を行うことにより、該ｍ個のにおいセンサからの検出出力により形成されるｍ次元空間において各基準においにそれぞれ対応するｎ本の評価基準軸を位置付け、該評価基準軸を表すデータを求めて記憶しておく基準軸取得手段と、
d)目的においが変化した又はその可能性がある評価対象においを前記ｍ個のにおいセンサに接触させて測定を行うことにより前記ｍ次元空間内に測定点を位置付け、該測定点と前記ｎ本の評価基準軸との位置関係に基づいて目的においから評価対象においへのにおい質の変化を反映した情報を作成する評価処理手段と、
e)前記評価処理手段により作成された、におい質の変化を反映した情報を表示する表示手段と、
を備えることを特徴としている。

第１及び第２発明において、ｍ個のにおいセンサの検出出力で構成されるｍ次元空間を考えると、或る濃度で添加においが目的においに混合された基準においを測定して得られた結果は１つの測定点で表される。同種の添加においの濃度を変化させると、濃度ゼロ（つまり添加無しの目的においのみ）の測定点を始点として、濃度変化に伴って測定点は或る方向に移動する。そこで、その点を繋ぐ１本の線（直線又は曲線）を考え、これを１本の評価基準軸とする。添加においが相違するｎ種の基準においの評価基準軸は、通常、ｍ次元空間内で完全には重ならないから、互いに異なるｎ本の評価基準軸がｍ次元空間内に作成されることになる。ｎ本の評価基準軸の始点はいずれも目的においのみに対応する同一の測定点であるから、ｍ次元空間の中でｎ本の評価基準軸で囲まれる空間は目的においからのにおいのずれを表すものとなる。

第１発明に係るにおい評価方法では、基準軸取得ステップにおいて上記のようなｎ本の評価基準軸を作成する。そして評価ステップにおいて、目的においの質が変化している可能性がある（実際に変化しているとは限らない）評価対象のにおいについて、基準においの測定時と同様にｍ個のにおいセンサに接触させることで各においセンサによる検出出力を得る。この検出結果もｍ次元空間内において１個の測定点として位置付けられ、評価対象においが目的においから全く変化していない場合にはその測定点はｎ本の評価基準軸の共通の始点上に位置付けられる筈である。一方、におい質に変化が生じていれば、測定点は上記始点からずれ、そのずれの方向がにおいの質の変化を反映したものとなる。

ずれの方向はｎ本の評価基準軸との位置関係で以て表すことができ、具体的には各評価基準軸に対する近さ又は遠さの程度（つまり類似性／相違性）で表すことができる。例えば、測定点が始点でない或る評価基準軸上に乗っていれば、におい質の変化はその基準軸の元となった基準においに含まれる添加においと同質の変化であるとみなすことができる。なお、これはあくまでもにおいの質の観点から捉えた評価であり、実際に評価対象におい中にその添加においの成分が存在しているとは限らない。

各評価基準軸に対する近さ又は遠さの程度の求め方としては様々な手法が考えられるが、例えば、ｍ次元空間内で測定点と評価基準軸との最短距離を求め、その最短距離に応じて近さ／遠さの程度を示す指標値を算出することができる。また、別の手法としては、始点と測定点とを通る直線と評価基準軸との成す角度を求め、その角度に応じて近さ／遠さの程度を示す指標値を算出することができる。

但し、におい質の変化を表現する際に、或る添加においを加えたものに近いという表現では直感的には理解にしくい。そこで、各基準においについて人間による官能評価によりそれぞれ対応する官能表現を定めておき、目的においから評価対象においへのにおい質の変化を反映した情報を作成する際にその官能表現を用いた情報を作成するようにするとよい。ここでいう官能表現とは、例えば「生臭い」、「カビ臭い」、「甘ったるい」など、一般的に人間が物質のにおいを嗅いだときにそれを言い表す場合に用いる表現である。こうした表現を用いれば、例えば、におい質の変化は生臭さが支配的でありカビ臭さも若干ある、といったものとなる。したがって、ユーザーはにおいの質の変化を直感的に理解することができる。

また、第２発明に係るにおい評価装置では、第１発明に係るにおい評価方法を実施し、評価対象のにおについてにおい質の変化を反映した情報を表示手段に表示するが、特に、基準におい調製手段により上述したような評価基準軸を作成する際に必要な基準においが自動的に調製される。目的においに混合する添加においとしては目的物質に応じて適宜のものを選ぶことができる。したがって、ユーザーが目的においと所定濃度の添加においとを混合して基準においを作成する作業を行う必要がない。

第１発明に係るにおい評価方法及び第２発明に係るにおい評価装置によれば、基準においとして変化前の目的においに別の各種のにおいをそれぞれ添加したものを用いるため、ｍ個のにおいセンサの検出出力により形成されるｍ次元空間内で、目的においからのにおい質の変化を捉えるのに適切な評価基準軸が作成される。これにより、微妙なにおい質の変化を捉えて、これに応じた情報を作成してユーザーに提示することができる。また、におい質の変化として官能表現を用いた情報を作成すれば、においの質の変化を分かり易くユーザーに伝えることができる。

以下、第１発明に係るにおい評価方法を具現化するための第２発明に係るにおい評価装置の一実施例について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例によるにおい評価装置の概略構成図である。

このにおい評価装置は、評価対象であるにおいを有するガスを供給する評価対象においガス供給部１と、後述する所定の基準においガスを供給する基準におい調製部２と、評価対象においガスと基準においガスとを切り替える流路切替部３と、応答特性が異なるｍ個（例えば１０個）のにおいセンサ５を内部に備えたセンサセル４と、評価対象においガス又は基準においガスをセンサセル４に引き込むためのポンプ６と、各においセンサ５の検出出力をデジタル化するＡ／Ｄ変換部７と、デジタル化された検出データを所定のアルゴリズムに従って演算処理するデータ処理部８と、データ処理結果を表示する表示部１０と、各部の動作を統括的に制御する制御部１１と、を備える。ここで、評価対象においは、目的におい（目的物質のにおい）のにおい質が変化した、又は変化した可能性があるにおいである。

においセンサ５は例えば各種のガス成分に応じて抵抗値が変化する酸化物半導体センサとすることができるが、それ以外の、導電性高分子センサや、水晶振動子やＳＡＷデバイスの表面にガス吸着膜を形成したセンサなど、他の検出手法によるセンサでもよい。

基準におい調製部２は、におい質が既知であるｎ種（ここではＡ〜Ｇの７種）の添加においガスが用意された添加においガス供給部２１と、これら添加においガスを択一的に選択する添加におい選択部２２と、目的においを持つガスを供給する目的においガス供給部２３と、選択された添加においガスの混合比率を調整しながら目的においガスと添加においガスとを混合して基準においガスとする濃度調整／混合部２４と、を含む。

なお、データ処理部８及び制御部１１はパーソナルコンピュータを中心に構成され、該コンピュータ上で所定のプログラムを実行することによりその機能が達成されるものとすることができる。

次に、上記構成を有するにおい評価装置を用いたにおい評価処理動作について説明する。評価するにおいは飲食品例えば牛乳のにおいであり、加熱時に牛乳のにおい質がどのように変化するのかを評価する場合を考える。したがって、上記目的においは未加熱の牛乳であり、評価対象においは加熱後の牛乳である。

まず評価基準を作成するために基準においの測定を実行する。即ち、制御部１１の制御の下に、添加におい選択部２２はまず添加においガスＡを選択して濃度調整／混合部２４へと送る。濃度調整／混合部２４は目的においガス供給部２３から供給される目的におい（未加熱の牛乳のにおい）ガスを一定量計量し、添加においガスＡを所定量計量して混合することにより、添加ガスの濃度（割合）が所定値である基準においガスを作成する。濃度調整／混合部２４において添加においガスの採取量を変えることにより、含有成分は同一であって添加においガス成分の濃度のみが相違する基準においガスを調製することができる。ここでは、１種類の添加においガスについてその成分濃度が３段階に異なる（例えば成分濃度が０．３ppm、０．６ppm、１．０ppm）３種類の基準においガスを調製するものとする。７種類の添加においガスＡ〜Ｇについてそれぞれ上記のような濃度の相違する３種類の基準においガスが生成されるから、全体では２１種類の基準においガスが出来ることになる。また、それ以外に添加においガスを全く加えない目的においガスそのものを基準においガスの１つとする。

或る基準においガスが流路切替部３を経てセンサセル４に引き込まれ、１０個のにおいセンサ５に該ガスが接触すると、各においセンサ５からそれぞれ異なる検出信号が並列に出力される。この検出信号はデジタル化されてデータ処理部８に入力される。データ処理部８においては、１つの基準においガスについて各においセンサ５毎に１個ずつの検出データを得るから、ここでは全部で１０個の検出データDS1〜DS10が得られる。１０個のにおいセンサ５はそれぞれ異なる応答特性を有するため、この１０個のにおいセンサ５の出力をそれぞれ異なる方向の軸とする１０次元空間を考えることができる。全てのにおいセンサ５の出力がゼロとなる状態が１０次元空間の原点である。この１０次元空間において、上記１０個の検出データは或る１つの測定点Ｕ（DS1,DS2,DS3,DS4,DS5,DS6,DS7,DS8,DS9,DS10）として位置付けることができる。

同一種の添加においガス、例えば添加においガスＡについて成分濃度の相違する３種の基準においガスと、添加においを混合しない純粋な目的においガスとについて上述のように１０次元空間におけるそれぞれの測定点を求める。すると、一般的には、純粋な目的においガスに対する測定点Ｕ₀を始点として添加においガスの濃度を上げるに伴って各測定点は始点から離れるように移動する。そこで、これら測定点を繋ぐ線（直線又は曲線）を１０次元空間内に引くことができる。１０次元空間を図示することは難しく理解もしにくいので、２次元空間に簡略化した図を図２に示す。図２に示すように、測定点Ｕ₀を始点として、添加においガスＡの成分濃度の相違する３種の基準においガスに対する測定点Ｕ_a1、Ｕ_a2、Ｕ_a3が２次元空間内に位置付けられ、この４個の測定点を通る線Ｓａを引くことができる。

他の添加においガス、例えば添加においガスＢについて成分濃度の相違する３種の基準ガスについても同様にして測定点Ｕ_b1、Ｕ_b2 、Ｕ_b3を求めそれぞれ１０次元空間内に位置付けると、測定点Ｕ₀を始点として先の線Ｓａとは異なる方向に延伸する線を引くことができる。即ち、２次元空間で考えると、図２において線Ｓｂのようになる。一般に、添加においガスＡ、Ｂの種類が異なれば線Ｓａと線Ｓｂとが完全に重なることはない。なお、図２では線Ｓａ、Ｓｂを直線として描いているが、これは曲線になる場合もある。

同様にして他の添加においガスＣ〜Ｇについても１０次元空間内に測定点Ｕ₀を始点とする線を引くことができるから、いずれも測定点Ｕ₀を始点とする７本の線が１０次元空間内に設定されることになる。この各線が目的においの変化を評価する際の評価基準軸Ｓａ〜Ｓｇとなり、それを表現するデータを基準軸記憶部８１に格納しておく。

なお、添加においガスとしては任意のものを選択することができるが、ここでは、硫黄系、アミン系、有機酸系、エステル系、アルデヒド系、芳香族系、炭化水素系の７種を用いることとする。

続いて、流路切替部３を切り替えて評価対象におい（加熱後の牛乳のにおい）ガスをセンサセル４内に引き込み、１０個のにおいセンサ５に接触させて各においセンサ５の検出信号を取得し、これをデジタル化した検出データをデータ処理部８に取り込む。この検出データにより得られる測定点Ｐも上述した１０次元空間内に位置付けられる。図２と同様に簡略化した２次元空間で考えると図３に示すように、測定点Ｐは２次元空間内のいずれかの場所に位置付けられる。もし、評価対象においのにおい質が最初の状態つまり目的においのにおい質から全く変化していないとすると、測定点Ｐは測定点Ｕ₀に重なる筈である。換言すれば、におい質に何らかの変化が生じていれば測定点Ｐは測定点Ｕ₀からずれる。このずれを７本の評価基準軸Ｓａ〜Ｓｇを用いて表現する。

いま、仮に測定点Ｐが評価基準軸Ｓａ上に乗っているものとすると、におい質の変化は添加においガスＡを加えたのと同じ傾向である（但し、必ずしも成分として添加においガス成分が増加しているとは限らない）と判断できる。そこで、測定点Ｐと各基準軸Ｓａ〜Ｓｇとの近さ／遠さに基づいてにおい質の変化の傾向を表現するものとする。測定点Ｐと各基準軸Ｓａ〜Ｓｇとの近さ／遠さの度合いは様々な方法によって求めることができるが、ここでは図３に示すように始点（測定点Ｕ₀）と測定点Ｐとを通る線Ｔｘを考え、その線Ｔｘと評価基準軸との成す角度に応じて類似性を求める。

即ち、図３に示すように線Ｔｘと評価基準軸Ｓａとの成す角度がθであるとき、両者が全く異なる種類である（類似性が全くない）と判断できるときの角度φにおける類似指数αを０、θ＝０であるときの類似指数αを１とし、
α＝（φ−θ）／φ
により類似指数αを求める。例えば、φ＝５０°と定められているとすると、いまθが２０°であれば、類似指数αは０．６と求まる。同様にして線Ｔｘと他の６本の評価基準軸Ｓｂ〜Ｓｇとの成す角度をそれぞれ求め、その角度から類似指数を算出する。データ処理部８はこの類似指数により図４に示すようなダイヤグラムを作成する。即ち、このダイヤグラムは目的においからのにおい質の変化を７種類の各添加においへの類似指数で以て表したものである。例えば評価対象においが図４中に示すような折れ線で示されるとき、におい質の変化は硫黄系が支配的で、これに有機酸系の影響も大きいことが分かる。

但し、上記のような表現はにおい質の変化を成分で表現しているため、ユーザーにとっては理解にしくい面がある。そこで、このにおい評価装置では、予め複数のパネラーによる官能試験により各添加においを加えた目的においがどのような官能表現で以て表されるものであるのかを調べておき、その情報を官能表現情報記憶部８２に格納しておく。例えば、硫黄系の添加においを混合した目的においは［都市ガス臭］、アミン系の添加においを混合した目的においは［魚の腐敗臭］であるといった表現形態である。そして、上述したようにダイヤグラムを作成する際に、図４中に記載しているように成分ではなく上記のような官能表現を用いたダイヤグラムを作成する。これにより、ユーザーはにおい質の変化がどのような変化であるのかを直感的に理解し易くなる。

なお、一般ににおいセンサはドリフトなどの経時変化が大きい。そのため、におい質の経時変化を調べるような場合、例えば、牛乳の１日経過後、３日経過後、５日経過後、…のにおい質を調べる場合、変化のない目的においを用いてにおいセンサ自体の経時変化を補正する処理を行うことが望ましい。

また、上記実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。

本発明の一実施例によるにおい評価装置の全体構成図。本実施例のにおい評価装置におけるにおい質の変化の評価方法の説明図。本実施例のにおい評価装置におけるにおい質の変化の評価方法の説明図。本実施例のにおい評価装置におけるにおい質の変化の評価結果の表示の一例を示す図。

符号の説明

１…評価対象においガス供給部
２…基準におい調製部
２１…添加においガス供給部
２２…添加においガス選択部
２３…目的においガス供給部
２４…濃度調整／混合部
３…流路切替部
４…センサセル
５…においセンサ
６…ポンプ
７…Ａ／Ｄ変換部
８…データ処理部
８１…基準軸記憶部
８２…官能表現情報記憶部
９…表示部
１０…制御部

Claims

互いに異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個のにおいセンサを具備するにおい測定装置を利用して、目的物質のにおいの質の変化を評価するにおい評価方法であって、
a)目的においに対しにおいの質が既知であるｎ（ｎは２以上の整数）種の添加においをそれぞれ混合したものを基準においとし、ｎ種の基準においについてそれぞれ前記添加においの濃度を１乃至複数段階に調整したものを前記におい測定装置で測定することにより、前記ｍ個のにおいセンサからの検出出力により形成されるｍ次元空間において各基準においにそれぞれ対応するｎ本の評価基準軸を位置付ける基準軸取得ステップと、
b)目的においが変化した又はその可能性がある評価対象においを前記におい測定装置で測定することにより前記ｍ次元空間内に測定点を位置付け、該測定点と前記ｎ本の評価基準軸との位置関係に基づいて目的においから評価対象においへのにおい質の変化を反映した情報を作成する評価ステップと、
を有することを特徴とするにおい評価方法。
前記ｎ種の基準においについて人間による官能評価によりそれぞれ対応する官能表現を定めておき、前記評価ステップでは、目的においから評価対象においへのにおい質の変化を反映した情報として前記官能表現を用いた情報を作成することを特徴とする請求項１に記載のにおい評価方法。
目的物質のにおいの質の変化を評価するためのにおい評価装置であって、
a)互いに異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個のにおいセンサと、
b)においの質が既知であるｎ（ｎは２以上の整数）種の添加においを択一的に選択して目的においに混合することで基準においを調製するものであり、且つ添加においの濃度を調整可能な基準におい調製手段と、
c)前記基準におい調製手段においてｎ種の基準においについてそれぞれ前記添加においの濃度を１乃至複数段階に調整したものを、それぞれ前記ｍ個のにおいセンサに接触させて測定を行うことにより、該ｍ個のにおいセンサからの検出出力により形成されるｍ次元空間において各基準においにそれぞれ対応するｎ本の評価基準軸を位置付け、該評価基準軸を表すデータを求めて記憶しておく基準軸取得手段と、
d)目的においが変化した又はその可能性がある評価対象においを前記ｍ個のにおいセンサに接触させて測定を行うことにより前記ｍ次元空間内に測定点を位置付け、該測定点と前記ｎ本の評価基準軸との位置関係に基づいて目的においから評価対象においへのにおい質の変化を反映した情報を作成する評価処理手段と、
e)前記評価処理手段により作成された、におい質の変化を反映した情報を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするにおい評価装置。
前記ｎ種の基準においについて人間による官能評価によりそれぞれ対応する官能表現を定めてこれを記憶しておく官能表現記憶手段をさらに備え、前記評価処理手段は、目的においから評価対象においへのにおい質の変化を反映した情報として前記官能表現を用いた情報を作成することを特徴とする請求項３に記載のにおい評価装置。