JP2009115669A - Device for measuring fatty acid content in meat - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement device capable of measuring fatty acid in meat nondestructively, easily, immediately, and inexpensively. <P>SOLUTION: Light from a light source 1 which emits light with a wavelength of 700 nm to 1,000 nm irradiates a meat sample M, and light reflected and scattered in the meat sample M is introduced by an optical fiber 3 and entered in a spectroscope 4. Light in dispersed in the spectroscope 4 is detected by a detector 5 and photo-electrically converted. Then, it is inputted in a computer 6. A fatty acid content is calculated by a calculation program in the computer 6. The light source 1 is tilted against the normal of the surface S of the meat sample M and the optical axis A1 of the light source is formed at an angle of 30 to 35 degrees against the normal. An optical axis A2 for intaking reflected light or scattered light are in the normal direction of the surface S of the meat sample. When measured, the optical axis A1 is crossed the intake optical axis A2 at a point P which is located in the meat sample M. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本願の発明は、食肉脂肪酸含有量測定装置に関する。   The invention of the present application relates to a meat fatty acid content measuring device.

牛肉、豚肉、鶏肉などの食肉には、多くの場合、格付け制度や等級等の制度があり、品質に応じた評価がなされた上で流通されている。このような評価は、検査員の目視等による主観的なものが多く、検査装置を使用した科学的な評価はあまり試みられていない。   In many cases, beef, pork, chicken, and other meat have a rating system, a system such as a grade, and are distributed after being evaluated according to quality. Many of such evaluations are subjective by visual inspection by an inspector, and scientific evaluations using an inspection apparatus have not been so much attempted.

例えば、豚肉については、脂肪の質の評価が重要な評価項目となっている。脂質の評価には、脂肪酸の含有量を理化学的に評価することが有効と考えられるが、理化学的評価には、試料採取や設備が必要になり、多大なコストと時間が必要になる。このため、食肉流通の現場における運用には適さないと考えられている。
本願の発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、食肉の含有脂肪酸を、非破壊で簡易且つ迅速に、そして低コストで測定することができる測定装置を提供する意義を有するものである。
For example, for pork, the evaluation of fat quality is an important evaluation item. For lipid evaluation, it is considered effective to evaluate the fatty acid content physicochemically. However, physicochemical evaluation requires sampling and equipment, and requires a great deal of cost and time. For this reason, it is thought that it is not suitable for the operation in the field of meat distribution.
The invention of the present application has been made in view of such problems, and has the significance of providing a measuring device that can measure the fatty acids contained in meat in a non-destructive manner, simply, quickly, and at low cost. Is.

上記課題を解決するため、本願の請求項1記載の発明は、食肉の含有脂肪酸量を測定する装置であって、
少なくとも700nm以上1000nm以下の波長の光を発する光源と、
試料である食肉の表面に光が照射されるように光源を保持するホルダーと、
光源からの光が照射された食肉の内部での反射光及び又は散乱光が入射する位置に入射端が配置された光ファイバと、
反射光及び又は散乱光を光ファイバの入射端に入射させるための取り込み用の光学系と、
光ファイバの出射端から出射される光が入射する位置に配置された分光器と、
分光器で分光された光の強度を検出する検出器と、
検出器で検出された光の強度から脂肪酸量を算出する算出プログラムがインストールされたコンピュータと、
コンピュータによる算出結果を出力する出力部と
を備えており、
前記取り込み用の光学系の光軸である取り込み用光軸は、前記食肉の表面に垂直に交差しており、
前記ホルダーは、前記光源の光軸が前記食肉の表面の法線に対して30度以上35度以下となるよう前記光源を保持するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項2記載の発明は、前記請求項1の構成において、前記光源は複数設けられており、
各光源は、前記食肉の表面に垂直に交差する取り込み用光軸と同軸の円周上に設けられていて、各光源の光軸は、取り込み用光軸上の同一の点で交差しており、
各光源及び前記光ファイバの入射端を内部に収納した筐体が設けられており、
この筐体には、各光源からの光が通過し、前記食肉の内部での反射光及び又は散乱光が通過する測定用開口が設けられており、
前記各光源の光軸が交差する取り込み用光軸上の点が、筐体外であって、測定の際に食肉の内部に位置するよう前記各光源の光軸が設定されているという構成を有する。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 of the present application is an apparatus for measuring the amount of fatty acid contained in meat,
A light source that emits light having a wavelength of at least 700 nm to 1000 nm;
A holder for holding a light source so that light is irradiated on the surface of the meat sample,
An optical fiber in which an incident end is arranged at a position where reflected light and / or scattered light in the meat irradiated with light from the light source is incident;
An optical system for taking in the reflected light and / or scattered light to enter the incident end of the optical fiber;
A spectroscope disposed at a position where light emitted from the exit end of the optical fiber is incident;
A detector for detecting the intensity of light dispersed by the spectrometer;
A computer installed with a calculation program for calculating the amount of fatty acid from the intensity of light detected by the detector;
An output unit for outputting the calculation result by the computer,
The optical axis for capturing, which is the optical axis of the optical system for capturing, intersects the surface of the meat perpendicularly,
The holder has a configuration in which the light source is held so that an optical axis of the light source is 30 degrees or more and 35 degrees or less with respect to a normal line of the meat surface.
In order to solve the above problem, the invention according to claim 2 is the configuration of claim 1, wherein a plurality of the light sources are provided.
Each light source is provided on a circumference coaxial with the optical axis for capturing perpendicularly intersecting the surface of the meat, and the optical axis of each light source intersects at the same point on the optical axis for capturing ,
Each light source and a housing housing the incident end of the optical fiber are provided,
The housing is provided with a measurement opening through which light from each light source passes, and reflected light and / or scattered light inside the meat passes.
It has a configuration in which the optical axis of each light source is set so that the point on the optical axis for capturing where the optical axis of each light source intersects is outside the housing and is located inside the meat at the time of measurement. .

以下に説明する通り、本願発明によれば、食肉の含有脂肪酸量を、非破壊で簡易に且つ迅速に測定することができる。また、装置のコストの安価である。   As will be described below, according to the present invention, the amount of fatty acid contained in meat can be measured easily and rapidly without destruction. Moreover, the cost of the apparatus is low.

次に、本願発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態)について説明する。
まず、近赤外域の光による食肉脂肪酸の含有量測定について説明する。本願発明者らの研究によると、700〜1000nm程度の近赤外域の領域の光について光吸収と含有脂肪酸量が精度良く相関する。したがって、700〜1000nm程度の近赤外線を食肉試料に照射し、反射光及び又は散乱光(以下の説明において、まとめて反射光と呼ぶ)の強度を知ることで相対的に光吸収率を知り、これによって照射箇所の部位の含有脂肪酸量を知ることができる。
Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described.
First, the measurement of meat fatty acid content by light in the near infrared region will be described. According to the study by the present inventors, the light absorption and the amount of fatty acid contained correlate with high accuracy for light in the near infrared region of about 700 to 1000 nm. Therefore, by irradiating a meat sample with a near infrared ray of about 700 to 1000 nm and knowing the intensity of reflected light and / or scattered light (collectively referred to as reflected light in the following description), the relative light absorption rate is known, Thereby, the amount of fatty acid contained in the irradiated part can be known.

図1は、豚肉試料からの反射光のスペクトルに従って光吸収の分光分布を調べた結果の図である。図1に示す測定では、市販の近赤外分光装置(NIRS6500型,ノイズレベル12μAbs)を使用し、25個の豚肉試料について400〜2500nmの光を照射してそこからの光吸収のスペクトル分布を調べ、た。
図1に示すように、25個の豚肉試料は含有脂肪酸量が異なるので、光吸収量はばらついているが、いずれの場合も、波長900〜950nm付近に強い吸収のピークが現れており、含有脂肪酸量との強い相関が認められた。
FIG. 1 is a diagram showing a result of examining a spectral distribution of light absorption according to a spectrum of reflected light from a pork sample. In the measurement shown in FIG. 1, a commercially available near-infrared spectrometer (NIRS6500 type, noise level: 12 μAbs) is used, and light of 400 to 2500 nm is irradiated on 25 pork samples, and the spectral distribution of light absorption therefrom is measured. Examined.
As shown in FIG. 1, 25 pork samples have different amounts of fatty acids, so the amount of light absorption varies, but in each case, a strong absorption peak appears in the vicinity of a wavelength of 900 to 950 nm. A strong correlation with the amount of fatty acid was observed.

図1に示す結果に基づき、発明者らは、検量線を作成し、ノイズ量と推定誤差との関係を求めた。この結果を、図2に示す。図2は、図1に示すデータからノイズ量と推定誤差との関係を求めた結果の図である。図2に示す結果から、豚肉試料の含有脂肪酸量の測定には、70μAbs以下のノイズレベルが適していると判断された。   Based on the results shown in FIG. 1, the inventors created a calibration curve and obtained the relationship between the amount of noise and the estimation error. The result is shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing a result of obtaining the relationship between the noise amount and the estimation error from the data shown in FIG. From the results shown in FIG. 2, it was determined that a noise level of 70 μAbs or less was suitable for measuring the amount of fatty acid contained in a pork sample.

発明者らは、このような知見に基づき、以下のような構成に係る食肉含有脂肪酸測定装置を製作した。図3は、製作された本願発明の実施形態に係る食肉含有脂肪酸量測定装置の斜視概略図、図4は、図3に示す装置の概略構成を示したブロック図である。図3及び図4に示す装置は、食肉の含有脂肪酸量を測定する装置である。
この装置は、少なくとも700nm以上1000nm以下の波長の光を発する光源1と、試料である食肉の表面に光源1からの光が照射されるように光源1を保持するホルダー2と、光源1からの光が照射された食肉からの反射光が入射する位置に入射端が配置された光ファイバ3と、光ファイバ3の出射端から出射される光が入射する位置に配置された分光器4と、分光器4で分光された光の強度を検出する検出器5と、検出器5で検出された光の強度から脂肪酸量を算出するプログラムがインストールされたコンピュータ6と、コンピュータ6による算出結果を出力する出力部71とを備えている。
Based on such knowledge, the inventors manufactured a meat-containing fatty acid measuring apparatus according to the following configuration. FIG. 3 is a schematic perspective view of the manufactured apparatus for measuring the amount of fatty acid containing meat according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the apparatus shown in FIG. The apparatus shown in FIGS. 3 and 4 is an apparatus for measuring the amount of fatty acid contained in meat.
This apparatus includes a light source 1 that emits light having a wavelength of at least 700 nm to 1000 nm, a holder 2 that holds the light source 1 so that light from the light source 1 is irradiated on the surface of meat that is a sample, An optical fiber 3 in which an incident end is disposed at a position where reflected light from meat irradiated with light is incident; a spectroscope 4 disposed in a position where light emitted from the exit end of the optical fiber 3 is incident; A detector 5 for detecting the intensity of the light split by the spectroscope 4, a computer 6 installed with a program for calculating the amount of fatty acid from the intensity of the light detected by the detector 5, and a calculation result by the computer 6 are output. Output unit 71.

図3に示すように、装置は、装置本体8とプローブ9とを備えている。そして、フレキシブルケーブル30が装置本体8とプローブ9とをつなぐようにして設けられており、光ファイバ3はこのフレキシブルケーブル30内に収められている。装置本体8内には、分光器4、検出器5、コンピュータ6の他、データ処理回路81やインターフェース82等が設けられている。   As shown in FIG. 3, the apparatus includes an apparatus main body 8 and a probe 9. A flexible cable 30 is provided so as to connect the apparatus main body 8 and the probe 9, and the optical fiber 3 is accommodated in the flexible cable 30. In the apparatus main body 8, in addition to the spectroscope 4, the detector 5, and the computer 6, a data processing circuit 81, an interface 82, and the like are provided.

図5及び図6は、図3に示すプローブ9の断面概略図であり、図5は正面断面概略図、図6は平面断面概略図である。図1に示すように、プローブ9は、把持部91と、把持部91の先端に設けられた筐体92とを備えている。
把持部91は、測定の際に操作者が手で持つ部位である。把持部91には、測定開始の操作のためのスイッチ911が設けられている。また、筐体92は、内部に光源1や光ファイバ3の入射端が設けたものである。尚、「プローブ」とは言っても、食肉の内部に突き刺して測定するものではなく、単に食肉の表面に当接させて測定をするものである。したがって、「測定ヘッド」のような呼び名で呼ぶこともできる。
5 and 6 are cross-sectional schematic views of the probe 9 shown in FIG. 3, FIG. 5 is a front cross-sectional schematic view, and FIG. 6 is a plan cross-sectional schematic view. As shown in FIG. 1, the probe 9 includes a grip portion 91 and a housing 92 provided at the tip of the grip portion 91.
The grip portion 91 is a part that the operator holds with the hand at the time of measurement. The grip 91 is provided with a switch 911 for a measurement start operation. The housing 92 is provided with an incident end of the light source 1 and the optical fiber 3 inside. Note that the “probe” is not measured by piercing the inside of the meat, but is simply measured by bringing it into contact with the surface of the meat. Therefore, it can also be called by a name such as “measuring head”.

筐体92は、図3に示すように高さの低い円筒状である。筐体92の底板部の中央には、測定用開口93が形成されている。測定用開口93の上方であって筐体92の中心軸上には、直角プリズム94が設けられている。光ファイバ3の入射端は、直角プリズム94と同じ高さの位置に設けられている。尚、測定用開口93には、筐体92内の汚染を防止するために光学窓が必要に応じて嵌め込まれる。光学窓には、上記使用波長の光を十分に透過する光学ガラスが使用される。   The casing 92 has a cylindrical shape with a low height as shown in FIG. A measurement opening 93 is formed in the center of the bottom plate portion of the housing 92. A right-angle prism 94 is provided above the measurement opening 93 and on the central axis of the housing 92. The incident end of the optical fiber 3 is provided at the same height as the right-angle prism 94. An optical window is fitted into the measurement opening 93 as necessary in order to prevent contamination inside the housing 92. For the optical window, optical glass that sufficiently transmits the light having the above-described wavelength is used.

筐体92内には、試料としての食肉(食肉試料)に対して光を照射する際の光軸(以下、照射光軸)A1と、光照射された食肉試料からの光を取り込む際の光軸(以下、取り込み光軸)A2とが設定されている。取り込み光軸A2は、直角プリズム94の全反射面の中心を通る軸であり、光ファイバ3の入射端の中心からその入射端に垂直に延びる線に一致した軸である。   In the housing 92, an optical axis (hereinafter referred to as an irradiation optical axis) A1 when irradiating light to meat (meat sample) as a sample, and light when capturing light from the irradiated meat sample An axis (hereinafter referred to as a capture optical axis) A2 is set. The take-in optical axis A2 is an axis that passes through the center of the total reflection surface of the right-angle prism 94 and coincides with a line that extends perpendicularly from the center of the incident end of the optical fiber 3 to the incident end.

また、取り込み光軸A2上には、集光レンズ95が設けられている。集光レンズ95は、食肉試料からの光を集光して光ファイバ3に入射させることで測定精度や測定効率を高めるためのものである。取り込み光軸A2は、測定用開口93から筐体92と同軸上に上方に延び、直角プリズム94によって直角に折れ曲がって光ファイバ3の入射端に達している。尚、光ファイバ3は、筐体92の側部を貫通して設けられている。尚、直角プリズム94や集光レンズ95は、反射光を光ファイバ3に取り込むための光学系を構成している。   Further, a condensing lens 95 is provided on the capturing optical axis A2. The condensing lens 95 is for condensing the light from the meat sample and causing it to enter the optical fiber 3 to increase the measurement accuracy and the measurement efficiency. The take-in optical axis A <b> 2 extends coaxially upward with the housing 92 from the measurement opening 93, is bent at a right angle by the right-angle prism 94, and reaches the incident end of the optical fiber 3. The optical fiber 3 is provided so as to penetrate the side portion of the housing 92. The right-angle prism 94 and the condensing lens 95 constitute an optical system for taking the reflected light into the optical fiber 3.

本実施形態では、複数の光源1が用いられており、具体的には五つの光源1が用いられている。従って、照射光軸A1は五つ設定されている。図3及び図4から解るように、各光源1は、取り込み光軸A2と同軸の円周上に設けられている。五つの光源1は等間隔(即ち72度間隔)である。
光源1としては、上記使用波長範囲の光を発する高輝度の点光源1であることが好ましく、本実施形態ではハロゲンランプが使用されている。この他、クリプトンランプ等も使用できる場合がある。また、小さなスポットに光を照射して測定精度や測定効率を高める観点から、封体の先端(光出射端)がレンズ状になっているレンズランプが好適に用いられる。五つ設けられているので、5V程度の定格電圧のレンズランプを用いると良い。
In the present embodiment, a plurality of light sources 1 are used, and specifically, five light sources 1 are used. Therefore, five irradiation optical axes A1 are set. As can be seen from FIGS. 3 and 4, each light source 1 is provided on a circumference coaxial with the taking optical axis A <b> 2. The five light sources 1 are equally spaced (ie, 72 degrees apart).
The light source 1 is preferably a high-intensity point light source 1 that emits light in the above-described wavelength range, and a halogen lamp is used in this embodiment. In addition, a krypton lamp or the like may be used. In addition, from the viewpoint of increasing the measurement accuracy and measurement efficiency by irradiating a small spot with light, a lens lamp in which the front end (light emitting end) of the envelope has a lens shape is preferably used. Since five are provided, it is preferable to use a lens lamp having a rated voltage of about 5V.

本実施形態の大きな特徴点は、取り込み光軸A2が試料として食肉試料の表面に対して垂直なのに対し、取り込み光軸A2が食肉試料Mの表面Sの法線に対して30〜35度となっている点である。本実施形態では、プローブ9は、測定の際、筐体92の中心軸が食肉試料Mの表面Sに対して垂直になる姿勢とされる。食肉試料の表面が平坦面であり、筐体92の下端面を食肉試料の表面に当接させることで、これは満足される。したがって、食肉試料の表面の法線は、筐体92の中心軸に一致しており、直角プリズム94までの部分において取り込み光軸A2に一致している。照射光軸A1は、この中心軸に対して30〜35度を成すようになっている。   The major feature of this embodiment is that the capture optical axis A2 is perpendicular to the surface of the meat sample as a sample, whereas the capture optical axis A2 is 30 to 35 degrees with respect to the normal of the surface S of the meat sample M. It is a point. In the present embodiment, the probe 9 is in a posture in which the central axis of the housing 92 is perpendicular to the surface S of the meat sample M during measurement. The surface of the meat sample is a flat surface, and this is satisfied by bringing the lower end surface of the housing 92 into contact with the surface of the meat sample. Therefore, the normal line of the surface of the meat sample coincides with the central axis of the casing 92 and coincides with the capturing optical axis A2 up to the right angle prism 94. The irradiation optical axis A1 is 30 to 35 degrees with respect to the central axis.

図7は、光源1を保持するホルダー2の斜視概略図である。ホルダー2は、上記角度で各光源1を保持するものとなっている。ホルダー2は全体としては円板状の部材であり、筐体92内に水平な姿勢で設けられている。ホルダー2には、光源1を保持するための保持孔20が五つ設けられている。また、直角プリズム94を配置したり、集光レンズ95を配置したりするための切り欠き21が形成されている。   FIG. 7 is a schematic perspective view of the holder 2 that holds the light source 1. The holder 2 holds each light source 1 at the above angle. The holder 2 is a disk-like member as a whole, and is provided in a horizontal posture in the housing 92. The holder 2 is provided with five holding holes 20 for holding the light source 1. In addition, a notch 21 for arranging the right-angle prism 94 or the condenser lens 95 is formed.

光源1は、全体としては円筒形のロッド状となっている。この光源1では、円筒の中心軸が照射光軸A1となっている。ホルダー2は、各保持孔20に光源1を挿通させた状態で保持するするものである。保持した各光源1の中心軸が、上記角度になるよう各保持孔20が形成されている。尚、ホルダー2には、各保持孔20に挿通された光源1が上記角度を保持するよう光源1を固定する不図示の固定具が設けられている。
各光源1は、それぞれの光軸が筐体92の中心軸に向かう状態で斜めに配置されている。即ち、各光軸A1は、筐体92の中心軸上の同一の点Pで交差している。この光軸が交差する点Pは、筐体92の下方位置であり、測定状態で食肉試料Mの内部である。以下、この点Pを測定点と呼ぶ。
The light source 1 has a cylindrical rod shape as a whole. In this light source 1, the central axis of the cylinder is the irradiation optical axis A1. The holder 2 holds the light source 1 in a state where the light source 1 is inserted into each holding hole 20. Each holding hole 20 is formed so that the central axis of each held light source 1 has the above angle. The holder 2 is provided with a fixture (not shown) that fixes the light source 1 so that the light source 1 inserted into each holding hole 20 maintains the above-mentioned angle.
Each light source 1 is arranged obliquely with its respective optical axis directed toward the central axis of the housing 92. That is, the optical axes A1 intersect at the same point P on the central axis of the housing 92. The point P where the optical axes intersect is a position below the housing 92 and is inside the meat sample M in the measurement state. Hereinafter, this point P is called a measurement point.

尚、装置本体8内には、各光源1への給電回路83が設けられている。給電回路83と各光源1は、給電ケーブル84で接続されている。光ファイバ3と給電ケーブル84を一つのフレキシブルケーブル30として束ねられている。
分光器4は、使用波長範囲において光を必要な分解能で分解できるものである。分光器4としては、回折格子を使用したものが好ましく、リトロー型、チェルニー−ターナー型、ファスティー−エバート型など、任意のものを採用し得る。
A power supply circuit 83 for each light source 1 is provided in the apparatus main body 8. The power supply circuit 83 and each light source 1 are connected by a power supply cable 84. The optical fiber 3 and the feeding cable 84 are bundled as one flexible cable 30.
The spectroscope 4 is capable of resolving light with a necessary resolution in a used wavelength range. The spectroscope 4 preferably uses a diffraction grating, and may employ any type such as a Littrow type, a Chelney-Turner type, or a Fastie-Evert type.

検出器5は、分光器4で分光された光を受光し、電気信号に変換するものである。本実施形態では、検出器5にはリニアアレイセンサが使用されており、回折格子の掃引無しに使用波長範囲で光電変換されるようになっている。また、測定精度を高めるには、雑音レベルに対して測定有効光(意味のある光の量)の受光量を充分に大きくすることが重要であり、このため、飽和受光量の大きなシリコンリニアセンサ等を検出器5として用いることが望ましい。   The detector 5 receives the light split by the spectroscope 4 and converts it into an electrical signal. In the present embodiment, a linear array sensor is used for the detector 5, and photoelectric conversion is performed in the wavelength range to be used without sweeping the diffraction grating. In order to improve measurement accuracy, it is important to sufficiently increase the amount of measurement effective light (a meaningful amount of light) received relative to the noise level. For this reason, a silicon linear sensor with a large amount of saturated light reception Are preferably used as the detector 5.

検出器5とコンピュータ6は、データ処理回路81及びインターフェース82を介して接続されている。データ処理回路81は、増幅、A/D変換等のデータ処理を行う回路となっている。インターフェース82は、処理されたデータをコンピュータ6に取り込むためのもので、USBインターフェース等、適宜選択して採用し得る。   The detector 5 and the computer 6 are connected via a data processing circuit 81 and an interface 82. The data processing circuit 81 is a circuit that performs data processing such as amplification and A / D conversion. The interface 82 is for fetching processed data into the computer 6 and can be selected and adopted as appropriate, such as a USB interface.

コンピュータ6は、マイクロプロセッサ、ROMやRAM等のメモリ等を備えたものである。本実施形態では、出力部71はコンピュータ6が備えるディスプレイとなっている。また、別の出力部72として、コンピュータ6はプリンタを備えている。
また、コンピュータ6のメモリには、測定用のソフトウェアがインストールされている。このソフトウェアには、データ処理回路81及びインターフェース82を介して送られたデータから含有脂肪酸量を算出する算出プログラムが含まれている。
The computer 6 includes a microprocessor, a memory such as a ROM and a RAM, and the like. In the present embodiment, the output unit 71 is a display included in the computer 6. As another output unit 72, the computer 6 includes a printer.
In addition, measurement software is installed in the memory of the computer 6. This software includes a calculation program for calculating the amount of fatty acid contained in the data sent from the data processing circuit 81 and the interface 82.

次に、このような実施形態の装置を使用した食肉含有脂肪酸量の測定について説明する。
図8は、実施形態の装置を使用して豚肉試料の含有脂肪酸量を測定した結果の図である。図8に示す測定では、図1と同じく25個の豚肉試料について反射光スペクトルを測定した。この際、得られたスペクトルデータについて、Savitzky Golay2次微分を行い、PLS解析を行った。Savitzky Golay2次微分やPLS解析は、コンピュータ6にインストールしたプログラムで行ったが、データ処理回路81によってハードウェア的に行うようにする場合もある。
図8において、斜めに延びる直線が検量線である。図8の横軸は、700〜1000nmの波長域の光の吸収率、縦軸は含有脂肪酸量である。図8に示すように、得られたデータは検量線上にほぼ乗っており、相関は0.988、標準偏差1.41%という高い精度が得られることが解った。尚、測定に要した時間は2秒という短時間であった。
Next, the measurement of the amount of meat-containing fatty acids using the apparatus of such an embodiment will be described.
FIG. 8 is a diagram showing a result of measuring the amount of fatty acid contained in a pork sample using the apparatus according to the embodiment. In the measurement shown in FIG. 8, the reflected light spectrum was measured for 25 pork samples as in FIG. At this time, the obtained spectrum data was subjected to Savitzky Golay second order differentiation and PLS analysis. The Savitzky Golay second order differentiation and PLS analysis are performed by a program installed in the computer 6, but may be performed by the data processing circuit 81 in hardware.
In FIG. 8, a straight line extending obliquely is a calibration curve. The horizontal axis of FIG. 8 is the light absorption rate in the wavelength region of 700 to 1000 nm, and the vertical axis is the amount of fatty acid contained. As shown in FIG. 8, it was found that the obtained data is almost on the calibration curve, and the correlation is 0.988 and the standard deviation is 1.41%. The time required for the measurement was as short as 2 seconds.

実際の測定では、図8に示す検量線に従って含有脂肪酸量を算出する算出プログラムによって脂肪酸量の絶対値を算出するようにする。即ち、脂肪酸含有量が別の方法で測定されて予め既知である食肉試料Mについて、実施形態の装置を使用して同様に測定を行い、得られたデータを算出の基準値として算出プログラムに組み込んでおく。算出プログラムは、基準値と検量線に従って含有脂肪酸量を算出するようプログラミングされる。尚、基準値は、必要に応じて定期的に校正(キャリブレート)される。   In actual measurement, the absolute value of the amount of fatty acid is calculated by a calculation program for calculating the amount of fatty acid contained in accordance with the calibration curve shown in FIG. That is, for the meat sample M whose fatty acid content is measured by another method and is known in advance, the same measurement is performed using the apparatus of the embodiment, and the obtained data is incorporated into the calculation program as a calculation reference value. Leave in. The calculation program is programmed to calculate the amount of fatty acid contained according to the reference value and the calibration curve. The reference value is periodically calibrated (calibrated) as necessary.

本実施形態の装置によれば、食肉の含有脂肪酸量を簡易に迅速に測定することができる。また、プローブ9を試料に当てるだけで測定することができ、プローブ9を試料内部に突っ込むようなことは不要である。つまり、非破壊で測定ができる。さらに、食肉の断層写真等を撮って測定したりする場合に比べると遙かに簡易であり、装置のコストも安い。
また、上記実施形態の装置では、上記の通り、試料表面に対して垂直な取り込み光軸A2に対して斜めに照射光軸A1を設定しているため、より精度の高い測定が行えるようになっている。以下、この点を説明する。
According to the apparatus of this embodiment, the amount of fatty acid contained in meat can be measured easily and quickly. Further, the measurement can be performed simply by applying the probe 9 to the sample, and it is not necessary to push the probe 9 into the sample. In other words, non-destructive measurement is possible. Furthermore, it is much simpler than taking a tomographic photograph of meat and measuring it, and the cost of the apparatus is also low.
In the apparatus of the above-described embodiment, as described above, the irradiation optical axis A1 is set obliquely with respect to the capturing optical axis A2 perpendicular to the sample surface, so that measurement with higher accuracy can be performed. ing. Hereinafter, this point will be described.

発明者らは、上記実施形態の装置を製作する過程で、照射光軸A1と取り込み光軸A2とがほぼ同じである構成のプローブ9を備えた装置を製作した。この装置では、照射側も光ファイバ3を用いたものとなっており、光源1からの光を光ファイバ3を導き、試料表面に対してほぼ法線の方向から照射する構造であった。取り込み用の光軸も、試料表面に対してほぼ法線の方向であった。   The inventors manufactured a device including the probe 9 having a configuration in which the irradiation optical axis A1 and the capturing optical axis A2 are substantially the same in the process of manufacturing the device of the above embodiment. In this apparatus, the irradiation side also uses the optical fiber 3 and has a structure in which the light from the light source 1 is guided through the optical fiber 3 and is irradiated from the direction of the normal line to the sample surface. The optical axis for capturing was also substantially normal to the sample surface.

このような構造のプローブ9で測定したところ、試料表面の形状に依存したスペクトルが得られるだけで、内部の含有脂肪酸量を反映したスペクトルは得られなかった。一方、上記のように光源1を傾けて配置し、照射光軸A1を試料表面の法線に対して30度程度の角度をつけると、脂肪酸に起因するピークがはっきりと認められるようになった。この点を確認した結果を示したのが、図9である。即ち、図9は、照射光軸A1の角度が測定に与える影響について調べた結果を示した図である。図9には、二つの豚肉試料について、照射光軸A1が試料表面の法線に対して30度のプローブ9を使用して測定したデータ(実施形態のデータ)と、照射光軸A1が試料表面の法線にほぼ一致しているプローブ9を使用して測定したデータ(参考例のデータ)が示されている。図9中、「角度付きプローブ」とあるのが実施形態のデータであり、「反射型プローブ」とあるのが参考例のデータである。図9に示すように、実施形態の装置によれば、含有脂肪酸による反射光のピークがはっきりと現れるので、ある程度のノイズがあっても十分な精度で測定が行える。   When measured with the probe 9 having such a structure, only a spectrum depending on the shape of the sample surface was obtained, and a spectrum reflecting the amount of fatty acid contained therein was not obtained. On the other hand, when the light source 1 is disposed at an angle as described above and the irradiation optical axis A1 is set at an angle of about 30 degrees with respect to the normal of the sample surface, a peak due to fatty acid is clearly recognized. . FIG. 9 shows the result of confirming this point. That is, FIG. 9 is a diagram showing the results of examining the influence of the angle of the irradiation optical axis A1 on the measurement. In FIG. 9, for two pork samples, the data (embodiment data) measured using the probe 9 whose irradiation optical axis A1 is 30 degrees with respect to the normal of the sample surface, and the irradiation optical axis A1 are the sample Data (reference example data) measured using a probe 9 that substantially matches the surface normal is shown. In FIG. 9, “angled probe” is data of the embodiment, and “reflection probe” is data of the reference example. As shown in FIG. 9, according to the apparatus of the embodiment, the peak of the reflected light due to the contained fatty acid appears clearly, so that measurement can be performed with sufficient accuracy even if there is a certain amount of noise.

図9に示すような実施形態の装置の優秀性は、光を斜めに当てていることほか、複数の照射光軸A1が食肉試料内部で交差するようになっていることにもよる。以下、この点について図10を使用して説明する。図10は、実施形態の装置におけるプローブ9の作用について示した図である。
図10(1)に示すように、取り込み光軸A2は、試料表面に対して垂直である。集光レンズ95や直角プリズム94は、この光軸A2上に配置されている。照射光軸A1は、図7から解るように本実施形態では五つ設定されている。これら照射光軸A1はいずれも取り込み光軸A2に対して30度の角度を成しており、取り込み光軸A2上の同一点Pにおいて交差している。この交差点Pは、図10(1)に示すように、プローブ9の外側となっている。即ち、測定用開口93が設けられた底板部を試料表面に当接させた状態では、交差点は、食肉試料内部に位置した状態となる。
The excellence of the apparatus of the embodiment as shown in FIG. 9 depends on the fact that a plurality of irradiation optical axes A1 intersect within the meat sample in addition to the oblique application of light. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing the action of the probe 9 in the apparatus of the embodiment.
As shown in FIG. 10A, the capture optical axis A2 is perpendicular to the sample surface. The condensing lens 95 and the right-angle prism 94 are disposed on the optical axis A2. As can be seen from FIG. 7, five irradiation optical axes A1 are set in this embodiment. These irradiation optical axes A1 are all at an angle of 30 degrees with respect to the capturing optical axis A2, and intersect at the same point P on the capturing optical axis A2. This intersection P is outside the probe 9 as shown in FIG. That is, when the bottom plate portion provided with the measurement opening 93 is in contact with the sample surface, the intersection is located inside the meat sample.

このような実施形態の構成において、五つの光源1から発せられた光は、試料表面に一部が反射するものの、残りの光は試料内部に進入する。進入した光は、試料中の肉組織に反射、散乱又は吸収されながら進む。そして、反射又は散乱された光(以下、測定有効光)の一部は、試料表面から出て取り込み光軸A2に沿って進み、直角プリズム94及び集光レンズ95を経て光ファイバ3に入射する。入射した光は、前述したように検出器5で検出され、含有脂肪酸量が算出される。
このような測定の際、光源1からの光は交差点Pの付近に集まるようにして照射されるため、交差点Pの付近で光の反射や散乱が効率良く生じる。このため、含有脂肪酸量の測定に有効な光を多く取り込むことができ、ノイズに対して高いレベルの測定有効光信号を得ることができる。このため、測定精度が高くなる。
In the configuration of such an embodiment, the light emitted from the five light sources 1 is partially reflected on the sample surface, but the remaining light enters the sample. The entered light travels while being reflected, scattered or absorbed by the meat tissue in the sample. Then, a part of the reflected or scattered light (hereinafter referred to as measurement effective light) exits from the sample surface, travels along the optical axis A2, and enters the optical fiber 3 through the right-angle prism 94 and the condenser lens 95. . The incident light is detected by the detector 5 as described above, and the amount of fatty acid is calculated.
In such measurement, the light from the light source 1 is irradiated so as to gather near the intersection P. Therefore, reflection and scattering of light occur efficiently near the intersection P. For this reason, much light effective for the measurement of the amount of fatty acid contained can be taken in, and a measurement effective light signal having a high level against noise can be obtained. This increases the measurement accuracy.

また、図10(1)に示すように、照射光軸A1が取り込み光軸A2に対して傾けられているために、光が試料表面Sで反射しても、取り込み光軸A2に沿って進んで光ファイバ3に入射してしまうものは少ない。即ち、検出器5に入射する光の成分のうち、試料表面Sでの反射光の割合が少なくなっている。この点も、精度の高い測定に貢献している。
一方、図10(2)に示すように、照射光軸A1及び取り込み光軸A2がともに試料表面に対してほぼ垂直であると、試料表面Sに反射した光の多くが取り込み光軸A2に沿って進み、不図示の検出器5に入射することになる。このため、試料内部での反射光の量に対して相当量の表面反射光が検出器5に入射することになってしまい、極端に測定精度が低くなってしまうか測定不能となってしまう。
Further, as shown in FIG. 10A, since the irradiation optical axis A1 is inclined with respect to the capturing optical axis A2, even if light is reflected by the sample surface S, it proceeds along the capturing optical axis A2. Therefore, there are few things that enter the optical fiber 3. That is, the ratio of the reflected light on the sample surface S is small in the light component incident on the detector 5. This also contributes to highly accurate measurement.
On the other hand, as shown in FIG. 10B, when both the irradiation optical axis A1 and the capturing optical axis A2 are substantially perpendicular to the sample surface, most of the light reflected on the sample surface S is along the capturing optical axis A2. Then, the light enters the detector 5 (not shown). For this reason, a considerable amount of surface reflected light is incident on the detector 5 with respect to the amount of reflected light inside the sample, resulting in extremely low measurement accuracy or inability to measure.

実施形態の方法は、照射光軸A1を斜めに設定することで表面反射の問題を避けつつ、複数の光源1を用いることによって光量不足の問題を回避した方法と言える。但し、より高輝度の光源1を用いるようにして一つの光源1のみで実施することも可能である。   The method of the embodiment can be said to be a method of avoiding the problem of insufficient light quantity by using a plurality of light sources 1 while avoiding the problem of surface reflection by setting the irradiation optical axis A1 obliquely. However, it is also possible to use only one light source 1 so as to use a light source 1 with higher luminance.

発明者らの研究によると、上記照射光軸A1の角度は、試料表面の法線に対して30〜35度の角度とすることが好ましい。35度より大きい角度であると、試料表面での反射光が光ファイバ3の入射端に入射して有効光に混ざってしまう量が多くなり、測定精度が低下してしまう。また、30度より小さいと、食肉試料Mの内部に進入する光が少なくなってしまい、結果的に測定有効光が減ってやはり測定精度が低下してしまう。   According to the inventors' research, the angle of the irradiation optical axis A1 is preferably 30 to 35 degrees with respect to the normal of the sample surface. If the angle is greater than 35 degrees, the amount of reflected light from the sample surface that enters the incident end of the optical fiber 3 and mixes with the effective light increases, and the measurement accuracy decreases. On the other hand, if the angle is less than 30 degrees, the amount of light entering the meat sample M is reduced, resulting in a decrease in measurement effective light and a decrease in measurement accuracy.

また、本願発明において、「光源」とは通常より広い意味であり、光が放出される所という程度の意味である。したがって、光ファイバ3の出射端も「光源」である。即ち、プローブ9とは別の場所(たとえば装置本体8内)に設けたランプからの光を光ファイバ3で導くようにし、その光ファイバ3の出射端をプローブ9内に設けるようにしても良い。この場合、複数の光源1と複数の光ファイバ3を用いてもよく、一つの光源1からの光を導く光ファイバ3の出射側の複数に分岐させたものを用いても良い。
尚、複数の光源を用いる場合、光源の数は五つでなくともよく、二つ以上の任意の数とし得る。また、光源を三つ、五つ、七つと奇数にしておくと、上記実施形態のように、隣り合う光源1の間の位置に取り込み用光軸A2を設定したり、光学系の要素を配置したりすることができるので、都合が良い。但し、複数の光源が配置された平面からずらして(上又は下に)取り込み用光軸を設定したり、光学系の要素を配置したりすることもでき、この場合は、偶数個の光源でも不都合はない。
In the present invention, the term “light source” has a broader meaning than usual, and means that light is emitted. Therefore, the exit end of the optical fiber 3 is also a “light source”. That is, light from a lamp provided in a place different from the probe 9 (for example, in the apparatus main body 8) may be guided by the optical fiber 3, and the emission end of the optical fiber 3 may be provided in the probe 9. . In this case, a plurality of light sources 1 and a plurality of optical fibers 3 may be used, or a plurality of light sources branched to a plurality of emission sides of the optical fiber 3 that guides light from one light source 1 may be used.
When a plurality of light sources are used, the number of light sources need not be five, but can be any number of two or more. If the number of light sources is set to an odd number of three, five, and seven, the capturing optical axis A2 is set at a position between adjacent light sources 1 as in the above-described embodiment, or elements of the optical system are arranged. It is convenient because it can be done. However, it is possible to set the optical axis for capture by shifting (up or down) from the plane where the plurality of light sources are arranged, or to arrange the elements of the optical system. There is no inconvenience.

上記実施形態の説明において、照射光軸A1とは光源1の光軸のことであるが、光源1の発光分布において最も指向性の高い方向性を言うと定義できる。より厳密には、光源1の発光部の中心から最も高い指向性で光が発せられる方向に延びる仮想的な線が照射光軸A1ということになる。光ファイバ3の出射端から光が放出される場合には、出射端の中心から出射端に対して垂直に延びる仮想線が照射光軸A1ということになる。尚、光ファイバ3は多数の素線が束ねられている場合が多いが、この場合は、多数の素線で形成された出射端全体の中心から垂直に延びる仮想線が照射光軸A1ということになる。   In the description of the above embodiment, the irradiation optical axis A1 is the optical axis of the light source 1, but can be defined as the directionality having the highest directivity in the light emission distribution of the light source 1. More precisely, a virtual line extending from the center of the light emitting portion of the light source 1 in the direction in which light is emitted with the highest directivity is the irradiation optical axis A1. When light is emitted from the exit end of the optical fiber 3, the imaginary line extending perpendicularly to the exit end from the center of the exit end is the irradiation optical axis A1. The optical fiber 3 is often bundled with a large number of strands. In this case, a virtual line extending perpendicularly from the center of the entire emission end formed by the numerous strands is the irradiation optical axis A1. become.

上記実施形態では、700〜1000nmの波長域の光の吸収率から含有脂肪酸量を算出したが、発明者らは、1100nm程度までの波長域において、光吸収率と含有脂肪酸量とが精度良く相関することを確認しており、700〜1100nmまでの光の吸収率に従って含有脂肪酸量を算出しても良い。
尚、上記説明では、豚肉試料の含有脂肪酸量を測定したが、豚肉以外の各種食肉についても同様に実施できる。
また、本実施形態におけるプローブ9は、試料表面に当接させるだけで測定を行うものであったが、先の鋭利な形状のプローブを用い、試料中に刺し込んで測定するタイプのものであっても良い。
In the above embodiment, the amount of fatty acid contained was calculated from the light absorptance in the wavelength range of 700 to 1000 nm, but the inventors correlated the light absorptivity and the amount of fatty acid with high accuracy in the wavelength region up to about 1100 nm. It is confirmed that the amount of fatty acid contained may be calculated according to the light absorption rate of 700 to 1100 nm.
In the above description, the amount of fatty acid contained in the pork sample was measured, but the same can be applied to various meats other than pork.
In addition, the probe 9 in the present embodiment performs the measurement only by contacting the surface of the sample. However, the probe 9 is of a type that is inserted into the sample and measured using a sharp-shaped probe. May be.

豚肉試料からの反射光のスペクトルに従って光吸収の分光分布を調べた結果の図である。It is a figure of the result of having investigated the spectral distribution of light absorption according to the spectrum of the reflected light from a pork sample. 図1に示すデータからノイズ量と推定誤差との関係を求めた結果の図である。It is a figure of the result of having calculated | required the relationship between noise amount and an estimation error from the data shown in FIG. 製作された本願発明の実施形態に係る食肉含有脂肪酸量測定装置の斜視概略図である。It is a perspective schematic diagram of a meat content fatty acid amount measuring device concerning an embodiment of the invention of this application manufactured. 図3に示す装置の概略構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed schematic structure of the apparatus shown in FIG. 図3に示すプローブ9の正面断面概略図である。FIG. 4 is a schematic front sectional view of the probe 9 shown in FIG. 3. 図3に示すプローブ9の平面断面概略図である。It is a plane cross-sectional schematic diagram of the probe 9 shown in FIG. 光源1を保持するホルダー2の斜視概略図である。2 is a schematic perspective view of a holder 2 that holds a light source 1. FIG. 実施形態の装置を使用して豚肉試料の含有脂肪酸量を測定した結果の図である。It is a figure of the result of having measured the amount of fatty acid of a pork sample using the device of an embodiment. 照射光軸A1の角度が測定に与える影響について調べた結果を示した図である。It is the figure which showed the result of having investigated about the influence which the angle of irradiation optical axis A1 has on a measurement. 実施形態の装置におけるプローブ9の作用について示した図である。It is the figure shown about the effect | action of the probe 9 in the apparatus of embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 ホルダー
3 光ファイバ
4 分光器
5 検出器
6 コンピュータ
7 出力部
8 装置本体
9 プローブ
92 筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Holder 3 Optical fiber 4 Spectrometer 5 Detector 6 Computer 7 Output part 8 Main body 9 Probe 92 Case

Claims (2)

食肉の含有脂肪酸量を測定する装置であって、
少なくとも700nm以上1000nm以下の波長の光を発する光源と、
試料である食肉の表面に光が照射されるように光源を保持するホルダーと、
光源からの光が照射された食肉の内部での反射光及び又は散乱光が入射する位置に入射端が配置された光ファイバと、
反射光及び又は散乱光を光ファイバの入射端に入射させるための取り込み用の光学系と、
光ファイバの出射端から出射される光が入射する位置に配置された分光器と、
分光器で分光された光の強度を検出する検出器と、
検出器で検出された光の強度から脂肪酸量を算出する算出プログラムがインストールされたコンピュータと、
コンピュータによる算出結果を出力する出力部と
を備えており、
前記取り込み用の光学系の光軸である取り込み用光軸は、前記食肉の表面に垂直に交差しており、
前記ホルダーは、前記光源の光軸が前記食肉の表面の法線に対して30度以上35度以下となるよう前記光源を保持するものであることを特徴とする食肉含有脂肪酸量測定装置。
An apparatus for measuring the amount of fatty acid contained in meat,
A light source that emits light having a wavelength of at least 700 nm to 1000 nm;
A holder for holding a light source so that light is irradiated on the surface of the meat sample,
An optical fiber in which an incident end is arranged at a position where reflected light and / or scattered light in the meat irradiated with light from the light source is incident;
An optical system for taking in the reflected light and / or scattered light to enter the incident end of the optical fiber;
A spectroscope disposed at a position where light emitted from the exit end of the optical fiber is incident;
A detector for detecting the intensity of light dispersed by the spectrometer;
A computer installed with a calculation program for calculating the amount of fatty acid from the intensity of light detected by the detector;
An output unit for outputting the calculation result by the computer,
The optical axis for capturing, which is the optical axis of the optical system for capturing, intersects the surface of the meat perpendicularly,
The meat-containing fatty acid content measuring apparatus, wherein the holder holds the light source so that an optical axis of the light source is 30 degrees or more and 35 degrees or less with respect to a normal line of the surface of the meat.
前記光源は複数設けられており、
各光源は、前記食肉の表面に垂直に交差する取り込み用光軸と同軸の円周上に設けられていて、各光源の光軸は、取り込み用光軸上の同一の点で交差しており、
各光源及び前記光ファイバの入射端を内部に収納した筐体が設けられており、
この筐体には、各光源からの光が通過し、前記食肉の内部での反射光及び又は散乱光が通過する測定用開口が設けられており、
前記各光源の光軸が交差する取り込み用光軸上の点が、筐体外であって、測定の際に食肉の内部に位置するよう前記各光源の光軸が設定されていることを特徴とする請求項1記載の食肉含有脂肪酸測定装置。
A plurality of the light sources are provided,
Each light source is provided on a circumference coaxial with the optical axis for capturing perpendicularly intersecting the surface of the meat, and the optical axis of each light source intersects at the same point on the optical axis for capturing ,
Each light source and a housing housing the incident end of the optical fiber are provided,
The housing is provided with a measurement opening through which light from each light source passes, and reflected light and / or scattered light inside the meat passes.
The optical axis of each light source is set so that the point on the optical axis for capturing at which the optical axis of each light source intersects is outside the housing and is located in the meat during measurement. The apparatus for measuring meat-containing fatty acids according to claim 1.
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