JP4233499B2 - カロリー計測装置 - Google Patents
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Description
請求項4に記載のカロリー計測装置は、対象食品のカロリーを計算するカロリー計測装置であって、データ取得手段と、第1、2データベースと、コンピュータ読み取り可能なプログラムを実行することによって演算手段(301a)によって実現される相互相関値の連立方程式特定手段と、重量特定手段(ステップS15)と、カロリー算出手段(ステップS16)と、を含んでおり、上記データ取得手段が、対象食品の第1元素αに対するFTIRに関するデータを取得し、該データを、FTIRスペクトルデータを表す関数データに変換した第1食品データと、対象食品の第2元素βに対するFTIRに関するデータを取得し、該データを、FTIRスペクトルデータを表す関数データに変換した第2食品データと、を非接触の状態で取得するものであり、上記第1データベースが、n種類(但し、nは1以上の整数)の栄養素毎の第1元素αに対するFTIRスペクトルデータを表す関数データである第1栄養素データで構成されており、上記第2データベースが、n種類(但し、nは1以上の整数)の栄養素毎の第2元素βに対するFTIRスペクトルデータを表す関数データである第2栄養素データで構成されており、上記相互相関値の連立方程式特定手段が、第1相互相関値の連立方程式特定手段(ステップS4)と、第2相互相関値の連立方程式特定手段(ステップS9)と、最終連立方程式特定手段と、を含んでおり、上記第1相互相関値の連立方程式特定手段が、第1食品データと、n種類の第1栄養素データと、の類似度を示す第1相互相関値gαi=m1×αij+…+mn×αnn+eαn(但し、i、jは1〜nの整数、miは番号iの栄養素の構成重量、αijは番号iの第1栄養素データと、番号jの第1栄養素データとの類似度である第1相互相関値、eαnは第1データベースに含まれていないn+1番目以降の第1栄養素データの誤差成分)の連立一次方程式を特定するものであり、上記第2相互相関値の連立方程式特定手段が、第2食品データと、n種類の第2栄養素データと、の類似度を示す第2相互相関値gβi=m1×βij+…+mn×βnn+eβn(但し、i、jは1〜nの整数、miは番号iの栄養素の構成重量、βijは番号iの第2栄養素データと、番号jの第2栄養素データとの類似度である第2相互相関値、eβnは第2データベースに含まれていないn+1番目以降の第2栄養素データの誤差成分)の連立一次方程式を特定するものであり、上記最終連立方程式特定手段が、誤差成分eαi、eβiが0であるとして第1、第2相互相関値の連立一次方程式を解いて各栄養素の構成重量mαi、mβiを求める手段(ステップS10)と、各栄養素の小さな方の構成重量値を用いて、第1、第2相互相関値の誤差成分eαi、eβiを求める手段と、n種類の栄養素の全部又は一部の内、第1相互相関値の連立一次方程式に含まれる誤差成分よりも第2相互相関値の連立一次方程式に含まれる誤差成分の方が小さな値の栄養素に関して、第1相互相関値gαiの式の代わりに、第2相互相関値gβiの式を用いて、最終連立一次方程式を特定する手段(ステップS14)と、を含んでおり、上記重量特定手段が、特定された最終連立一次方程式を解いて対象食品に対するn種類の栄養素の各構成重量を特定するものであり、上記カロリー算出手段が、特定されたn種類の栄養素の各構成重量に基づいて、対象食品のカロリーを算出するものである、ことを特徴とする。
(1)全体構成
(1-1)カロリー計測装置の構成
(1-2)NMRスペクトルデータ
(1-3)各機能ブロック図の説明
(2)カロリー計算処理の説明
(2-1)カロリー計算の概要
(2-2)メインルーチンの説明
(2-3)サブルーチンの説明
(2-3-1)相互相関値ghiの特定
(2-3-2)相互相関値gciの特定
(3)カロリー計算処理の実施例
(3-1)実施例1
(3-2)実施例2
(4)まとめ
(5)カロリー計測装置の変形例
(1-1)カロリー計測装置の構成
図1は、カロリー計測装置1の構成を示す図である。カロリー計測装置1は、大きく分けて、センサ部100と、データ出力部200と、コンピュータ300とで構成されている。センサ部100の構成の理解の容易のため、図1には、センサ部100を正面から見た図(図中、矢印Aで示す図)だけでなく、センサ部100を上から見た図(図中、矢印Bで示す図)も示してある。
図2は、第1食品データ、即ち、対象食品160の水素に対する固有の特性データであるNMRスペクトルデータを示す図である。第1食品データは、波長λを変数とする関数で表される。後述する「簡易モード」によるカロリー計算処理では、上記第1食品データと、n種類の栄養素の水素に対するNMRスペクトルデータそれぞれとの類似度を求め、求めた各栄養素の類似度に基づいて各栄養素の対象食品160に対する構成重量を特定する。n種類の栄養素の構成重量の合計は、対象食品160の重量になる。
図3は、図1に示したカロリー計測装置1の機能ブロック図である。カロリー計測装置1は、センサ部100と、データ出力部200と、コンピュータ300とで構成される。
(2-1)カロリー計算の概要
カロリー計測装置1は、対象食品160のカロリーを算出する動作モードとして、簡単かつ高速にカロリー計算を実行する「簡易モード」、又は、より正確なカロリー計算を実行する「精密モード」の設定を行うことができる。
図4は、上記コンピュータ300のCPU301aが実行するカロリー計算処理のメインルーチンのフローチャートである。以下、当該フローチャートに従い、CPU301aの実行するカロリー計算処理の手順について説明する。以下の説明において、連立方程式の解法手順や、各栄養素のカロリーの合計を求める処理等、既に種々のコンピュータにより実現されている内容は、簡単に説明し、本発明のカロリー計算処理において実行する特徴的な処理の内容について詳しく説明する。なお、ステップS4とステップS9との処理はサブルーチンになっており、当該処理の詳しい内容については後述する。
(2-3-1)相互相関値ghiの特定
以下、図4のステップS4のサブルーチンで実行する処理内容を、アルゴリズムの説明と共に詳しく説明する。
以下、図4のステップS9において実行する実際の演算処理内容を、アルゴリズムの説明と共に詳しく説明する。図6は、ステップS9において実行する処理の内容を順に説明するフローチャートである。まず、n種類の第2食品データの関数式Fci(λ)を正規化する(ステップS30:「数8」を参照)。ここで正規化とは、関数式Fci(λ)同士を掛け合わせて求められる相関値が1になるように当該関数式Fci(λ)を設定することである。
(3-1)実施例1
上述した構成のカロリー計測装置1を用いて、実際に100gの牛肉のカロリー計算を行った。次の「表2」は、CPU301aが上述したフローチャートに従い「精密モード」でカロリー計算処理を行った結果、図4のステップS15において特定された各栄養素の構成重量mi(但し、iは1〜nの整数)を示す。
図7(a)は、アスパルテーム水溶液の水素に対するNMRスペクトルデータを示し、図7(b)は、ショ糖の水素に対するNMRスペクトルデータを示し、図7(c)は、アスパルテームの炭素に対するNMRスペクトルデータを示し、図7(d)は、ショ糖の炭素に対するNMRスペクトルデータを示す。アスパルテームは、ダイエット飲料などに用いられている人工甘味料の一種であり、甘味度が砂糖の200倍、カロリーは略ゼロである。通常の人の味覚では、アスパルテームの水溶液と砂糖水との区別をすることはできない。
以上、説明したように、「簡易モード」の設定時、カロリー計測装置1は、第1食品データと、n種類の第1栄養素データについて求める第1相互相関値に基づいて、対象食品160に非接触な状態で、正確かつ迅速に、当該対象食品160のカロリーを算出することができる。
カロリー計測装置1では、対象食品160の固有の特性データと、n種類の栄養素の水素及び炭素に対する固有の特性データとして、NMR技術により取得されるNMRスペクトルデータを用いたが、これ以外に、赤外線を用いて取得したFTIRスペクトルデータを利用することも考えられる。この場合、対象食品160の水素又は炭素に対するNMRスペクトルデータを取得する機器(センサ部100、データ出力部200)の代わりに、以下の機器を用意すればよい。即ち、対象食品160の水素又は炭素に対するFTIRスペクトルデータを取得し、取得したデータを、例えば、波長λを変数とする関数式に変換し、当該関数式のデータをコンピュータ300に出力する機器を用意する。そして、カロリー算出処理として、図4〜図6に示すフローチャートに示す処理アルゴリズムに従い、NMRスペクトルデータの関数式の代わりに、FTIRスペクトルデータの関数式を用いて相互相関値を求める処理を実行すればよい。この場合、コンピュータ300が備えるハードディスク301dには、n種類の栄養素の水素と炭素とに対するFTIRスペクトルデータの第1データベースと第2データベースとを用意しておく。
Claims (4)
- 対象食品のカロリーを計算するカロリー計測装置であって、
第1データ取得手段と、第1データベースと、コンピュータ読み取り可能なプログラムを実行することによって演算手段(301a)によって実現される第1相互相関値の連立方程式特定手段と、重量特定手段(ステップS7)と、カロリー算出手段(ステップS16)と、を含んでおり、
上記第1データ取得手段が、対象食品の第1元素αに対するNMRに関するデータを取得し、該データを、NMRスペクトルデータを表す関数データに変換した第1食品データを、非接触の状態で取得するものであり、
上記第1データベースが、n種類(但し、nは1以上の整数)の栄養素毎の第1元素αに対するNMRスペクトルデータを表す関数データである第1栄養素データで構成されており、
第1相互相関値の連立方程式特定手段が、第1食品データと、n種類の第1栄養素データとの類似度を示す第1相互相関値gαi=m1×αij+…+mn×αnn(但し、i、jは1〜nの整数、miは番号iの栄養素の構成重量、αijは番号iの第1栄養素データと番号jの第1栄養素データとの類似度である第1相互相関値を表す)の連立一次方程式を特定するものであり、
上記重量特定手段が、特定された第1相互相関値gαiの連立一次方程式を解いて、対象食品に対するn種類の栄養素の各構成重量を特定するものであり、
上記カロリー算出手段が、n種類の栄養素の各構成重量に基づいて、対象食品のカロリーを算出するものである、
ことを特徴とするカロリー計測装置。 - 対象食品のカロリーを計算するカロリー計測装置であって、
データ取得手段と、第1、2データベースと、コンピュータ読み取り可能なプログラムを実行することによって演算手段(301a)によって実現される相互相関値の連立方程式特定手段と、重量特定手段(ステップS15)と、カロリー算出手段(ステップS16)と、を含んでおり、
上記データ取得手段が、対象食品の第1元素αに対するNMRに関するデータを取得し、該データを、NMRスペクトルデータを表す関数データに変換した第1食品データと、対象食品の第2元素βに対するNMRに関するデータを取得し、該データを、NMRスペクトルデータを表す関数データに変換した第2食品データと、を非接触の状態で取得するものであり、
上記第1データベースが、n種類(但し、nは1以上の整数)の栄養素毎の第1元素αに対するNMRスペクトルデータを表す関数データである第1栄養素データで構成されており、
上記第2データベースが、n種類(但し、nは1以上の整数)の栄養素毎の第2元素βに対するNMRスペクトルデータを表す関数データである第2栄養素データで構成されており、
上記相互相関値の連立方程式特定手段が、第1相互相関値の連立方程式特定手段(ステップS4)と、第2相互相関値の連立方程式特定手段(ステップS9)と、最終連立方程式特定手段と、を含んでおり、
上記第1相互相関値の連立方程式特定手段が、第1食品データと、n種類の第1栄養素データと、の類似度を示す第1相互相関値gαi=m1×αij+…+mn×αnn+eαn(但し、i、jは1〜nの整数、miは番号iの栄養素の構成重量であり、αijは番号iの第1栄養素データと、番号jの第1栄養素データとの類似度である第1相互相関値、eαnは第1データベースに含まれていないn+1番目以降の第1栄養素データの誤差成分)の連立一次方程式を特定するものであり、
上記第2相互相関値の連立方程式特定手段が、第2食品データと、n種類の第2栄養素データと、の類似度を示す第2相互相関値gβi=m1×βij+…+mn×βnn+eβn(但し、i、jは1〜nの整数、miは番号iの栄養素の構成重量であり、n個の構成重量の合計が上記対象食品の重量であり、βijは番号iの第2栄養素データと、番号jの第2栄養素データとの類似度である第2相互相関値、eβnは第2データベースに含まれていないn+1番目以降の第2栄養素データの誤差成分)の連立一次方程式を特定するものであり、
上記最終連立方程式特定手段が、誤差成分eαi、eβiが0であるとして第1、第2相互相関値の連立一次方程式を解いて各栄養素の構成重量mαi、mβiを求める手段(ステップS10)と、各栄養素の小さな方の構成重量値を用いて、第1、第2相互相関値の誤差成分eαi、eβiを求める手段と、n種類の栄養素の全部又は一部の内、第1相互相関値の連立一次方程式に含まれる誤差成分よりも第2相互相関値の連立一次方程式に含まれる誤差成分の方が小さな値の栄養素に関して、第1相互相関値gαiの式の代わりに、第2相互相関値gβiの式を用いて、最終連立一次方程式を特定する手段(ステップS14)と、を含んでおり、
上記重量特定手段が、特定された最終連立一次方程式を解いて対象食品に対するn種類の栄養素の各構成重量を特定するものであり、
上記カロリー算出手段が、特定されたn種類の栄養素の各構成重量に基づいて、対象食品のカロリーを算出するものである、
ことを特徴とするカロリー計測装置。 - 対象食品のカロリーを計算するカロリー計測装置であって、
第1データ取得手段と、第1データベースと、コンピュータ読み取り可能なプログラムを実行することによって演算手段(301a)によって実現される第1相互相関値の連立方程式特定手段と、重量特定手段(ステップS7)と、カロリー算出手段(ステップS16)と、を含んでおり、
上記第1データ取得手段が、対象食品の第1元素αに対するFTIRに関するデータを取得し、該データを、FTIRスペクトルデータを表す関数データに変換した第1食品データを、非接触の状態で取得するものであり、
上記第1データベースが、n種類(但し、nは1以上の整数)の栄養素毎の第1元素αに対するFTIRスペクトルデータを表す関数データである第1栄養素データで構成されており、
第1相互相関値の連立方程式特定手段が、第1食品データと、n種類の第1栄養素データとの類似度を示す第1相互相関値gαi=m1×αij+…+mn×αnn(但し、i、jは1〜nの整数、miは番号iの栄養素の構成重量、αijは番号iの第1栄養素データと、番号jの第1栄養素データとの類似度である第1相互相関値を表す)の連立一次方程式を特定するものであり、
上記重量特定手段が、特定された第1相互相関値gαiの連立一次方程式を解いて対象食品に対するn種類の栄養素の各構成重量を特定するものであり、
上記カロリー算出手段が、n種類の栄養素の各構成重量に基づいて、対象食品のカロリーを算出するものである、
ことを特徴とするカロリー計測装置。 - 対象食品のカロリーを計算するカロリー計測装置であって、
データ取得手段と、第1、2データベースと、コンピュータ読み取り可能なプログラムを実行することによって演算手段(301a)によって実現される相互相関値の連立方程式特定手段と、重量特定手段(ステップS15)と、カロリー算出手段(ステップS16)と、を含んでおり、
上記データ取得手段が、対象食品の第1元素αに対するFTIRに関するデータを取得し、該データを、FTIRスペクトルデータを表す関数データに変換した第1食品データと、対象食品の第2元素βに対するFTIRに関するデータを取得し、該データをFTIRスペクトルデータを表す関数データに変換した第2食品データと、を非接触の状態で取得するものであり、
上記第1データベースが、n種類(但し、nは1以上の整数)の栄養素毎の第1元素αに対するFTIRスペクトルデータを表す関数データである第1栄養素データで構成されており、
上記第2データベースが、n種類(但し、nは1以上の整数)の栄養素毎の第2元素βに対するFTIRスペクトルデータを表す関数データである第2栄養素データで構成されており、
上記相互相関値の連立方程式特定手段が、第1相互相関値の連立方程式特定手段(ステップS4)と、第2相互相関値の連立方程式特定手段(ステップS9)と、最終連立方程式特定手段と、を含んでおり、
上記第1相互相関値の連立方程式特定手段が、第1食品データと、n種類の第1栄養素データと、の類似度を示す第1相互相関値gαi=m1×αij+…+mn×αnn+eαn(但し、i、jは1〜nの整数、miは番号iの栄養素の構成重量、αijは番号iの第1栄養素データと、番号jの第1栄養素データとの類似度である第1相互相関値、eαnは第1データベースに含まれていないn+1番目以降の第1栄養素データの誤差成分)の連立一次方程式を特定するものであり、
上記第2相互相関値の連立方程式特定手段が、第2食品データと、n種類の第2栄養素データと、の類似度を示す第2相互相関値gβi=m1×βij+…+mn×βnn+eβn(但し、i、jは1〜nの整数、miは番号iの栄養素の構成重量、βijは番号iの第2栄養素データと、番号jの第2栄養素データとの類似度である第2相互相関値、eβnは第2データベースに含まれていないn+1番目以降の第2栄養素データの誤差成分)の連立一次方程式を特定するものであり、
上記最終連立方程式特定手段が、誤差成分eαi、eβiが0であるとして第1、第2相互相関値の連立一次方程式を解いて各栄養素の構成重量mαi、mβiを求める手段(ステップS10)と、各栄養素の小さな方の構成重量値を用いて、第1、第2相互相関値の誤差成分eαi、eβiを求める手段と、n種類の栄養素の全部又は一部の内、第1相互相関値の連立一次方程式に含まれる誤差成分よりも第2相互相関値の連立一次方程式に含まれる誤差成分の方が小さな値の栄養素に関して、第1相互相関値gαiの式の代わりに、第2相互相関値gβiの式を用いて、最終連立一次方程式を特定する手段(ステップS14)と、を含んでおり、
上記重量特定手段が、特定された最終連立一次方程式を解いて対象食品に対するn種類の栄養素の各構成重量を特定するものであり、
上記カロリー算出手段が、特定されたn種類の栄養素の各構成重量に基づいて、対象食品のカロリーを算出するものである、
ことを特徴とするカロリー計測装置。
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