JP4747371B2 - Food calorie measuring method and food calorie measuring device - Google Patents

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Description

本発明は食品のカロリー測定方法及び食品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食品のカロリーの測定を短時間に簡易に実現する食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置に関する。   The present invention relates to a calorie measuring method for food and a calorie measuring apparatus for food, and a method for measuring calorie of food and calorie measurement of food that realizes non-destructive measurement of food calories in a short time by applying near infrared rays. Relates to the device.

従来から、食品においては、食品の光学的特性に基づいた非破壊検査に着目し、短時間で多くの被検対象を検査して、食品の品質管理等の用に供することができるように、近赤外領域の波長の光を用いる検査方法が開発されている。   Conventionally, in food, focusing on non-destructive inspection based on the optical properties of food, so that many test objects can be inspected in a short time, and can be used for quality control of food, etc. An inspection method using light having a wavelength in the near infrared region has been developed.

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〜1100nmの波長の近赤外光を照射し、液状試料からの散乱反射光、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から予め作成した検量線に代入することによって、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。   As this type of method, for example, a method described in JP-A No. 2002-122538 is known. This is because the liquid sample in the test tube is irradiated with near-infrared light having a wavelength of 700 nm to 1100 nm from the outside, and the scattered reflected light, scattered transmitted light, or transmitted reflected light from the liquid sample is detected by an optical sensor. By measuring the near-infrared absorption spectrum and substituting this measured value into a calibration curve prepared in advance from the spectrum measured by the same method, for example, fat, protein, starch (carbohydrate), iodine value of the liquid sample In other words, components such as acid value are measured.

特開2002−122538号公報JP 2002-122538 A

ところで、従来においては、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は、上記の技術に限らず種々提案されており、枚挙に暇がない。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・D・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。   By the way, conventionally, various techniques for measuring components such as fat, protein, starch (carbohydrate), iodine value, and acid value using light having a wavelength in the near-infrared region are not limited to the above techniques. There is no time for enumeration. For example, the analysis technique using the near infrared region is also provided by the "Introduction to Near Infrared Quantitative Analysis" provided by Robert D. Rosenthal at the 1997 annual meeting of the American Grain Chemist Association. It is well known as a general technique.

しかしながら、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、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いない欠点がある。   However, there has been no technique for directly measuring calories. Generally, calorie calculation of food (including raw materials and processed products) is calculated by applying an existing database such as “Five Japanese Food Standard Composition Table”, for example. However, in general, foods have a defect that the quality varies depending on the production area, collection / sales time, etc., and does not show an accurate calorie value.

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化学反応を用いた分析技術を応用して、滴定や試薬の調整等の煩雑で複雑な操作等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。   Conventionally, the calorie content is measured by pulverizing a sample, putting it into a fluidized state, and measuring the amounts of fat, protein, and carbohydrate components by a chemical analysis technique. The quality is calculated by multiplying the coefficient of 4.00 and the lipid by 9.00. This method applies extraction technology combining chemical and physical means and analysis technology using chemical reaction, and requires complicated and complicated operations such as titration and reagent adjustment, as well as centrifuge and spectrophotometry. A variety of analytical instruments such as meters are used, and furthermore, extraction and analysis of these require specialized techniques.

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、食品のカロリーの測定を非破壊的で短時間に簡易に実現する食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and enables foods to be calorie-measured using near-infrared rays so that food calories can be easily measured non-destructively in a short time. An object of the present invention is to provide a calorie measuring method and a food calorie measuring apparatus.

このような課題を解決するための本発明の食品のカロリー測定方法は、被検対象の食品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食品のカロリーを測定する構成としている。   The food calorie measurement method of the present invention for solving such a problem is to receive the reflected light or transmitted light from the food to be examined, measure the absorbance with respect to the wavelength in the near infrared region, and measure this measured value. It is set as the structure which measures the calorie of food based on.

本発明の食品のカロリー測定方法は、予め、カロリー既知のサンプル食品に近赤外線を照射し、該サンプル食品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、
被検対象の食品に近赤外線を照射し、被検対象の食品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を測定し、これらの吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを算出する食品のカロリー測定方法において、
上記回帰式を、互いに相関係数の高い第1〜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いる。
The food calorie measurement method of the present invention is such that the sample food with known calories is irradiated with near infrared rays in advance, the reflected light or transmitted light from the sample food is received, and the second derivative spectrum in the absorbance of the received light is duplicated. Calculate the regression equation by regression analysis,
Irradiate the food to be examined with near infrared rays, receive reflected or transmitted light from the food to be examined, measure the absorbance of the received light, and calculate the calorie of the food from these absorbances and the above regression equation In the calorie measurement method of food to be calculated,
The regression equation is composed of an equation that satisfies the following general equation relationship with the absorbances of the first to n-th wavelengths having a high correlation coefficient as variables.

Figure 0004747371
Figure 0004747371

(一般式において、Cはカロリー(Kcal/100g)、λは波長、A1(λ1)は第1波長(λ1)の吸光度、A2(λ2)は第2波長(λ2)の吸光度、・・・An(λn)は第n波長(λn)の吸光度、K0,K1,K2・・・Kn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。) (In the general formula, C is calorie (Kcal / 100g), λ is wavelength, A1 (λ1) is absorbance at the first wavelength (λ1), A2 (λ2) is absorbance at the second wavelength (λ2), ... An (Λn) is the absorbance at the nth wavelength (λn), and K0, K1, K2,... Kn are coefficients determined by the least square method using the absorbance measured in a sufficiently large population and measured calories. .)

そして、上記一般式において、第1波長(λ1)乃至第n波長(λn)を選択するに当たり、
先ず、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する相関係数が0.800以上になる第1波長(λ1)の近赤外線の波長域を選択し、
次に、当該第1波長(λ1)の近赤外線の波長域と、1100nm〜2000nmの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し当該第1波長(λ1)の近赤外線の波長域の相関係数以上の高い相関係数となる第2波長(λ2)の波長域を選択し、
第3波長(λ3)以上の波長においては、第1波長(λ1)〜第(n−1)波長(λn−1)の近赤外線の波長域と、1100nm〜2000nmの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第1波長(λ1)の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第n波長(λn)の波長域を選択する。
In selecting the first wavelength (λ1) to the nth wavelength (λn) in the above general formula,
First, the correlation coefficient attributed to the calories of the above-mentioned many kinds of foods obtained by multiple regression analysis of known calorie values by chemical analysis of the specimens of many kinds of foods and the absorbances of the respective specimens is 0.800. Select the near-infrared wavelength region of the first wavelength (λ1) to be above,
Next, by multiple regression analysis of the near infrared wavelength range of the first wavelength (λ1) and the wavelength range of 1100 nm to 2000 nm, the first wavelength (λ1) is attributed to the calories of the various types of food. select the wavelength range of the second wavelength at which high correlation coefficient above the correlation coefficient in the wavelength range of near infrared (.lambda.2),
At wavelengths equal to or greater than the third wavelength (λ3) , the overlapping of the near-infrared wavelength range of the first wavelength (λ1) to the (n−1) th wavelength (λn−1) and the wavelength range of 1100 nm to 2000 nm. By the regression analysis, the wavelength range of the nth wavelength (λn) that is attributed to the calorie of the various types of food and becomes a correlation coefficient equal to or greater than the correlation coefficient of the near infrared wavelength range of the first wavelength (λ1) is selected. .

本発明による測定方法の特徴は、多種類の食品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〜n波長を求める。各波長は、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。しかしながら、相関係数の高い第2〜n波長を求めることで、精度が向上させられる。 The feature of the measurement method according to the present invention is that the wavelength range of near infrared rays belonging to the calories of many kinds of foods is found, and calories are measured using the wavelength ranges. That is, by multiple regression analysis with many subjects whose calories are already known by chemical analysis, first, the first wavelength having a high correlation coefficient is obtained, and then the second to n wavelengths having a high correlation coefficient are obtained. . Each wavelength is determined, for example, in a region where the correlation coefficient is 0.800 or more by multiple regression analysis using the absorbance of the sample and a known calorie value by chemical analysis. Even if these wavelength regions are used as a single wavelength, it is presumed that calorie can be measured if the standard error range of calories is set wide. However, by obtaining the high correlation coefficient first 2~n wavelength, the Ru was improved accuracy.

具体的には、例えば、第1波長(λ1)乃至第n波長(λn)を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定するとともに、1702nm〜1714nmの範囲から選択される波長、1398nm〜1414nmの範囲から選択される波長、1736nm〜1744nmの範囲から選択される波長、1180nm〜1212nmの範囲から選択される波長、1242nm〜1276nmの範囲から選択される波長、1574nm〜1606nmの範囲から選択される波長、1330nm〜1364nmの範囲から選択される波長の7つの波長のうち、2つ以上の波長にし、且つ、波長の組み合わせの相関係数が0.800以上になるようにした。
また、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。
Specifically, for example, the first wavelength (λ1) to the nth wavelength (λn) are obtained by multiple regression analysis of known calorie values by chemical analysis of various types of food samples and the absorbance of each sample. The wavelength determined in the near-infrared wavelength range attributable to the calories of the above-mentioned various kinds of foods obtained, a wavelength selected from the range of 1702 nm to 1714 nm, a wavelength selected from the range of 1398 nm to 1414 nm, and 1736 nm to 1744 nm Wavelength selected from the range, wavelength selected from the range of 1180 nm to 1212 nm, wavelength selected from the range of 1242 nm to 1276 nm, wavelength selected from the range of 1574 nm to 1606 nm, wavelength selected from the range of 1330 nm to 1364 nm Of these seven wavelengths, two or more wavelengths and combinations of wavelengths The correlation coefficient was set to 0.800 or more.
Specifically, the regression equation is configured as an equation that satisfies the relationship of the following Equation 1 with the absorbance at the first wavelength and the absorbance at the second wavelength having a high correlation coefficient as variables.

Figure 0004747371
Figure 0004747371

数式1において、Cはカロリー(Kcal/100g)、λは波長、A1(λ1)は第1波長(λ1)の吸光度、A2(λ2)は第2波長(λ2)の吸光度、K0,K1,K2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。上記数式1において、第1波長(λ1)及び第2波長(λ2)を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定する。   In Equation 1, C is calorie (Kcal / 100g), λ is wavelength, A1 (λ1) is absorbance at the first wavelength (λ1), A2 (λ2) is absorbance at the second wavelength (λ2), K0, K1, K2 Is a coefficient determined by the least-squares method using absorbance measured in a sufficiently large population and measured calories. In the above formula 1, the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2) are obtained by multiple regression analysis of known calorie values by chemical analysis of various types of food samples and the absorbance of each sample. It is determined by the near-infrared wavelength range attributed to the calories of the above-mentioned many kinds of foods.

本発明による測定方法の特徴は、上記もしたように、多種類の食品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(λ1)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。しかしながら、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(λ2)の決定は、先に選定した第1波長(λ1)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(λ1)と第2波長(λ2)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。   As described above, the measurement method according to the present invention is characterized by finding the near-infrared wavelength range attributed to the calories of many kinds of foods and measuring the calories using the wavelength range. That is, first, a first wavelength having a high correlation coefficient was obtained by multiple regression analysis with many subjects whose calories were already known by chemical analysis. The first wavelength (λ1) is determined, for example, in a region where the correlation coefficient is 0.800 or more by multiple regression analysis using the absorbance of the sample and a known calorie value by chemical analysis. Even if these wavelength regions are used as a single wavelength, it is presumed that calorie can be measured if the standard error range of calories is set wide. However, in order to increase the accuracy, the second wavelength having a high correlation coefficient was next obtained. The determination of the second wavelength (λ2) was performed with a wavelength having a high correlation coefficient by multiple regression analysis of the region of the first wavelength (λ1) selected above and a predetermined range. Thus, a high correlation of, for example, 0.960 or more can be obtained by combining the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2), and calories with high accuracy can be measured. Specific wavelengths are listed below.

1つの組み合わせとして、第1波長(λ1)を1270nm〜1308nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1188nm〜1222nm、1660nm〜1666nm、若しくは1714nm〜1726nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1)及び第2波長(λ2)の組み合わせの相関係数が0.970以上になるようにしている。
好ましくは、第1波長(λ1)を1306±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1192±2nmの範囲から選択した。
As one combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1270 nm to 1308 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1188 nm to 1222 nm, 1660 nm to 1666 nm, or 1714 nm to 1726 nm, and the first wavelength The correlation coefficient of the combination of (λ1) and the second wavelength (λ2) is set to 0.970 or more.
Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1306 ± 2 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1192 ± 2 nm.

別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1352nm〜1388nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1210nm〜1222nm、1232nm〜1246nm、1642nm〜1684nm、1708nm〜1732nm、1746nm〜1752nm、若しくは1786nm〜1796nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1)及び第2波長(λ2)の組み合わせの相関係数が0.970以上になるようにしている。好ましくは、第1波長(λ1)を1360±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1722±2nmの範囲から選択した。   As another combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1352 nm to 1388 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from 1210 nm to 1222 nm, 1232 nm to 1246 nm, 1642 nm to 1684 nm, 1708 nm to 1732 nm, 1746 nm to 1752 nm, or 1786 nm. While selecting from the range of ˜1796 nm, the correlation coefficient of the combination of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2) is set to 0.970 or more. Preferably, the first wavelength (λ1) was selected from the range of 1360 ± 2 nm, and the second wavelength (λ2) was selected from the range of 1722 ± 2 nm.

また別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1698nm〜1740nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1146nm〜1158nm、1398nm〜1416nm、1814nm〜1836nm、若しくは1886nm〜1888nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1)及び第2波長(λ2)の組み合わせの相関係数が0.970以上になるようにしている。好ましくは、第1波長(λ1)を1726±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1404±2nmの範囲から選択した。   As another combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1698 nm to 1740 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1146 nm to 1158 nm, 1398 nm to 1416 nm, 1814 nm to 1836 nm, or 1886 nm to 1888 nm. In addition, the correlation coefficient of the combination of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2) is set to 0.970 or more. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1726 ± 2 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1404 ± 2 nm.

更に異なる別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1806nm〜1848nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1210nm〜1222nm、1234nm〜1242nm、1336nm〜1352nm、1634nm〜1690nm、若しくは1744nm〜1752nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1)及び第2波長(λ2)の組み合わせの相関係数が0.970以上になるようにしている。好ましくは、第1波長(λ1)を1818±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1346±2nmの範囲から選択した。   As another different combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1806 nm to 1848 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from 1210 nm to 1222 nm, 1234 nm to 1242 nm, 1336 nm to 1352 nm, 1634 nm to 1690 nm, or 1744 nm to 1752 nm. And the correlation coefficient of the combination of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2) is 0.970 or more. Preferably, the first wavelength (λ1) was selected from the range of 1818 ± 2 nm, and the second wavelength (λ2) was selected from the range of 1346 ± 2 nm.

そしてまた、必要に応じ、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。   If necessary, the regression equation is composed of equations satisfying the relationship of the following formula 2 with the absorbance of the first wavelength, the absorbance of the second wavelength, and the absorbance of the third wavelength having high correlation coefficients as variables. did.

Figure 0004747371
Figure 0004747371

数式2において、Cはカロリー(Kcal/100g)、λは波長、A1(λ1)は第1波長(λ1)の吸光度、A2(λ2)は第2波長(λ2)の吸光度、A3(λ3)は第3波長(λ3)の吸光度、K0,K1,K2,K3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。   In Equation 2, C is calorie (Kcal / 100g), λ is wavelength, A1 (λ1) is absorbance at the first wavelength (λ1), A2 (λ2) is absorbance at the second wavelength (λ2), and A3 (λ3) is The absorbance at the third wavelength (λ3), K 0, K 1, K 2, and K 3 are coefficients determined by the least square method using the absorbance measured in a sufficiently large population and measured calories.

そして、必要に応じ、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(λ3)の決定は、先に選定した第1波長(λ1)及び第2波長(λ2)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(λ1),第2波長(λ2)及び第3波長(λ3)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。即ち、上記数式2において、第1波長(λ1),第2波長(λ2)及び第3波長(λ3)を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定する。以下に具体的波長を挙げる。   And if necessary, in the present invention, a third wavelength having a high correlation coefficient was obtained in order to increase accuracy. The third wavelength (λ3) is determined by multiplying the previously selected region of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2) and a predetermined range by a multiple regression analysis and selecting a wavelength having a high correlation coefficient. This was done. Accordingly, a high correlation of, for example, 0.980 or more can be obtained by combining the first wavelength (λ1), the second wavelength (λ2), and the third wavelength (λ3), and calorie can be measured with higher accuracy. That is, in the above formula 2, the first wavelength (λ1), the second wavelength (λ2), and the third wavelength (λ3) are set to a known calorie value obtained by chemical analysis of various types of food samples and the respective samples. It is determined by the wavelength range of near infrared rays attributed to the calories of the above-mentioned many kinds of foods determined by multiple regression analysis with absorbance. Specific wavelengths are listed below.

1つの組み合わせとして、第1波長(λ1)を1270nm〜1308nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1188nm〜1222nm、1660nm〜1666nm、若しくは1714nm〜1726nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1456nm〜1472nm、1574nm〜1580nm、1816nm〜1826nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1),第2波長(λ2)及び第3波長(λ3)の組み合わせの相関係数が0.980以上になるようにした。好ましくは、第1波長(λ1)を1306±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1192±2nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1464±2nmの範囲から選択した。   As one combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1270 nm to 1308 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1188 nm to 1222 nm, 1660 nm to 1666 nm, or 1714 nm to 1726 nm, and the third wavelength ( λ3) is selected from the range of 1456 nm to 1472 nm, 1574 nm to 1580 nm, and 1816 nm to 1826 nm, and the correlation coefficient of the combination of the first wavelength (λ1), the second wavelength (λ2), and the third wavelength (λ3) is 0. 980 or more. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1306 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1192 ± 2 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1464 ± 2 nm. .

別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1352nm〜1388nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1210nm〜1222nm、1232nm〜1246nm、1642nm〜1684nm、1708nm〜1732nm、1746nm〜1752nm、若しくは1786nm〜1796nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1144nm〜1194nm、1252nm〜1320nm、1420nm〜1492nm、1504nm〜1524nm、1688nm〜1694nm、若しくは1828nm〜1934nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1),第2波長(λ2)及び第3波長(λ3)の組み合わせの相関係数が0.980以上になるようにした。好ましくは、第1波長(λ1)を1360±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1722±2nmの範囲から選択し、、第3波長(λ3)を1272±2nmの範囲から選択した。   As another combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1352 nm to 1388 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from 1210 nm to 1222 nm, 1232 nm to 1246 nm, 1642 nm to 1684 nm, 1708 nm to 1732 nm, 1746 nm to 1752 nm, or 1786 nm. The third wavelength (λ3) is selected from a range of 1144 nm to 1194 nm, 1252 nm to 1320 nm, 1420 nm to 1492 nm, 1504 nm to 1524 nm, 1688 nm to 1694 nm, or 1828 nm to 1934 nm, and the first wavelength ( The correlation coefficient of the combination of λ1), second wavelength (λ2), and third wavelength (λ3) was set to 0.980 or more. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from a range of 1360 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from a range of 1722 ± 2 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from a range of 1272 ± 2 nm did.

また別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1698nm〜1740nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1146nm〜1158nm、1398nm〜1416nm、1814nm〜1836nm、若しくは1886nm〜1888nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1146nm〜1176nm、1256nm〜1304nm、1350nm〜1390nm、1406nm〜1426nm、1548nm〜1578nm、若しくは1810nm〜1966nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1),第2波長(λ2)及び第3波長(λ3)の組み合わせの相関係数が0.980以上になるようにした。好ましくは、第1波長(λ1)を1726±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1404±2nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1832±2nmの範囲から選択した。   As another combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1698 nm to 1740 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1146 nm to 1158 nm, 1398 nm to 1416 nm, 1814 nm to 1836 nm, or 1886 nm to 1888 nm. The third wavelength (λ3) is selected from the range of 1146 nm to 1176 nm, 1256 nm to 1304 nm, 1350 nm to 1390 nm, 1406 nm to 1426 nm, 1548 nm to 1578 nm, or 1810 nm to 1966 nm, and the first wavelength (λ1) and the second wavelength ( The correlation coefficient of the combination of λ2) and the third wavelength (λ3) was set to 0.980 or more. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1726 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1404 ± 2 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1832 ± 2 nm. .

更に異なる別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1806nm〜1848nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1210nm〜1222nm、1234nm〜1242nm、1336nm〜1352nm、1634nm〜1690nm、若しくは1744nm〜1752nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1146nm〜1188nm、1264nm〜1320nm、1384nm〜1394nm、若しくは1708nm〜1752nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1),第2波長(λ2)及び第3波長(λ3)の組み合わせの相関係数が0.980以上になるようにした。好ましくは、第1波長(λ1)を1818±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1346±2nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1750±2nmの範囲から選択した。   As another different combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1806 nm to 1848 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from 1210 nm to 1222 nm, 1234 nm to 1242 nm, 1336 nm to 1352 nm, 1634 nm to 1690 nm, or 1744 nm to 1752 nm. The third wavelength (λ3) is selected from the range of 1146 nm to 1188 nm, 1264 nm to 1320 nm, 1384 nm to 1394 nm, or 1708 nm to 1752 nm, and the first wavelength (λ1), the second wavelength (λ2), and The correlation coefficient of the combination of the third wavelength (λ3) was set to 0.980 or more. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1818 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1346 ± 2 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1750 ± 2 nm. .

更にまた異なる別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1702nm〜1714nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1398nm〜1414nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1736nm〜1744nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1),第2波長(λ2)及び第3波長(λ3)の組み合わせの相関係数が0.9777以上になるようにした。好ましくは、第1波長(λ1)を1704nm〜1710nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1400nm〜1404nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1736nm〜1740nmの範囲から選択した。   As another different combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1702 nm to 1714 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1398 nm to 1414 nm, and the third wavelength (λ3) is set to 1736 nm to 1744 nm. In addition, the correlation coefficient of the combination of the first wavelength (λ1), the second wavelength (λ2), and the third wavelength (λ3) is set to 0.9777 or more. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1704 nm to 1710 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1400 nm to 1404 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1736 nm to 1740 nm. .

また、必要に応じ、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第1波長〜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。   In addition, the regression equation was configured as needed to satisfy the relationship of the following Equation 3 with the absorbances of the first to seventh wavelengths having a high correlation coefficient as variables.

Figure 0004747371
Figure 0004747371

数式3において、Cはカロリー(Kcal/100g)、λは波長、A1(λ1)は第1波長(λ1)の吸光度、A2(λ2)は第2波長(λ2)の吸光度、A3(λ3)は第3波長(λ3)の吸光度、A4(λ4)は第4波長(λ4)の吸光度、A5(λ5)は第5波長(λ5)の吸光度、A6(λ6)は第6波長(λ6)の吸光度、A7(λ7)は第7波長(λ7)の吸光度、K0,K1,K2,K3,K4,K5,K6,K7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。上記数式3において、第1波長(λ1)乃至第7波長(λ7)を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定する。   In Equation 3, C is calorie (Kcal / 100g), λ is wavelength, A1 (λ1) is absorbance at the first wavelength (λ1), A2 (λ2) is absorbance at the second wavelength (λ2), and A3 (λ3) is Absorbance at the third wavelength (λ3), A4 (λ4) is the absorbance at the fourth wavelength (λ4), A5 (λ5) is the absorbance at the fifth wavelength (λ5), and A6 (λ6) is the absorbance at the sixth wavelength (λ6). , A7 (λ7) is the absorbance at the seventh wavelength (λ7), and K0, K1, K2, K3, K4, K5, K6, and K7 are the minimum two using the measured absorbance and the measured calories in a sufficiently large population. This is a coefficient determined by multiplication. In Formula 3, the first wavelength (λ1) to the seventh wavelength (λ7) are obtained by multiple regression analysis of known calorie values obtained by chemical analysis of various food samples and the absorbance of each sample. It is determined by the near-infrared wavelength range attributed to the calories of the above-mentioned many kinds of foods.

1つの組み合わせとして、第1波長(λ1)を1702nm〜1714nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1398nm〜1414nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1736nm〜1744nmの範囲から選択し、第4波長(λ4)を1180nm〜1212nmの範囲から選択し、第5波長(λ5)を1242nm〜1276nmの範囲から選択し、第6波長(λ6)を1574nm〜1606nmの範囲から選択し、第7波長(λ7)を1330nm〜1364nmの範囲から選択するとともに、第1波長(λ1)乃至第7波長(λ7)の組み合わせの相関係数が0.8418以上になるようにした。   As one combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1702 nm to 1714 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1398 nm to 1414 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1736 nm to 1744 nm. Select the fourth wavelength (λ4) from the range of 1180 nm to 1212 nm, select the fifth wavelength (λ5) from the range of 1242 nm to 1276 nm, and select the sixth wavelength (λ6) from the range of 1574 nm to 1606 nm. The seventh wavelength (λ7) is selected from the range of 1330 nm to 1364 nm, and the correlation coefficient of the combination of the first wavelength (λ1) to the seventh wavelength (λ7) is 0.8418 or more.

好ましくは、第1波長(λ1)を1704±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1400±2nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1738±2nmから選択し、第4波長(λ4)を1196±2nmの範囲から選択し、第5波長(λ5)を1260±2nmの範囲から選択し、第6波長(λ6)を1590±2nmから選択し、第7波長(λ7)を1348±2nmの範囲から選択した。   Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from a range of 1704 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from a range of 1400 ± 2 nm, the third wavelength (λ3) is selected from 1738 ± 2 nm, Four wavelengths (λ4) are selected from a range of 1196 ± 2 nm, a fifth wavelength (λ5) is selected from a range of 1260 ± 2 nm, a sixth wavelength (λ6) is selected from 1590 ± 2 nm, and a seventh wavelength (λ7 ) Was selected from a range of 1348 ± 2 nm.

また、上記課題を解決するため本発明の食品のカロリー測定装置は、被検対象の食品が載置されるテーブルを有した食品保持部と、テーブル上に載置された被検対象の食品に近赤外領域の光を照射する光源部と、この食品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食品のカロリーを算出する制御部とを備え、
上記制御部を、予め、カロリー既知の多種類のサンプル食品に照射されると共に該サンプル食品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食品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、
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、上記の回帰式と波長との組み合わせが用いられる。より精度良くカロリーが測定される。
In addition, in order to solve the above problems, the food calorie measuring device of the present invention includes a food holding unit having a table on which a food to be examined is placed, and a food to be examined placed on the table. A light source unit that emits light in the near infrared region, a light receiving unit that receives reflected or transmitted light from the food, and a control unit that calculates the calories of the food based on the absorbance of the light received by the light receiving unit; With
Regression calculated by the multiple regression analysis of the second derivative spectrum in the absorbance with respect to the wavelength of the near infrared region reflected on or transmitted from many kinds of sample foods with known calories and reflected from the sample foods in advance. A regression equation storage function for storing an equation, and a calorie calculation function for calculating the calorie of food from the absorbance of the light received by the light receiving unit and the regression equation,
The combination of the regression equation and the wavelength is used as the combination of the regression equation stored by the regression equation storage function in the control unit and the selected near infrared wavelength. Calories are measured with higher accuracy.

そして、必要に応じ、上記受光部を、食品からの反射光あるいは透過光を受光する複数の受光素子を備えて構成している。 Then, if necessary, the light receiving portion, that make up a plurality of light receiving elements for receiving reflected light or transmitted light from the food.

この場合、必要に応じ、上記光源部からの光が通過する筒状の本体を設け、上記受光素子を上記本体の食品側の面に等角度関係で設けた構成としている。 In this case, if necessary, the tubular body through which light passes from the light source unit is provided, the light-receiving element that has a structure provided at equal angular relationship to the surface of the food side of the body.

また、必要に応じ、上記食品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食品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食品のカロリーを算出する機能を備えて構成している。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、加工食品のように、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。   If necessary, the food holding unit is moved relative to the light source unit so that the light receiving unit can receive reflected light or transmitted light at a plurality of locations of the food, and the control unit is configured to receive the light receiving unit. Is provided with a function of calculating the calorie of the food based on the absorbance of the light at a plurality of locations received by. Since calorie values at a plurality of locations can be averaged, more accurate measurement can be performed. For example, when the distribution of ingredients differs depending on the measurement location as in processed foods, there is variation at the measurement location, but since this is averaged, the accuracy of the calorie value is improved.

更に、必要に応じ、上記食品保持部に、食品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食品の全重量についてのカロリーを算出する機能を備えて構成している。食品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食品全体のカロリーが算出される。   Furthermore, if necessary, the food holding unit is provided with a weight measuring device for measuring the weight of the food, and the control unit calculates the calories for the total weight of the food measured by the weight measuring device. It is configured with. Since the weight of the food can be automatically measured, the calories of the whole food can be calculated immediately even if the weight is not separately measured.

更にまた、必要に応じ、上記光源部は、光を分光する音響光学素子を備えた構成としている。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。   Furthermore, the light source unit is configured to include an acousto-optic element that splits light as required. Spectroscopy can be ensured, and near infrared rays having a required wavelength can be reliably irradiated.

また、必要に応じ、上記食品保持部は、食品からの水蒸気を除くファンを備えた構成としている。食品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から蒸気が発生し、照射される近赤外線の通過を妨げるが、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食品に至りまた、受光部によっても確実に受光されるようになり、蒸気の出る条件の食品でも測定を確実に行なうことができるようになる。   Moreover, the said food holding part is set as the structure provided with the fan except the water vapor | steam from food as needed. If the food is a food, for example, if it is a freshly cooked food, steam is generated from the food and obstructs the passage of irradiated near infrared rays, but the steam is blown by the fan, so the irradiated near infrared rays are surely Therefore, the light receiving unit can reliably receive the light, and the food can be reliably measured even when the steam is generated.

そしてまた、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食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品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。各成分量も認知できるので、食品の把握を確実にすることができる。   In addition, the control unit is configured to have a component amount calculation function that calculates the amount of each component of food such as sugar, protein, and fat of food based on the absorbance of light received by the light receiving unit. Since the amount of each component can also be recognized, food can be ascertained.

尚、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食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品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食品の各成分量に基づいて食品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にすることもできる。この場合でも即座に食品のカロリー測定ができるようになる。   The control unit calculates a component amount calculation function for calculating the amount of each component of food such as sugar, protein and fat of food based on the absorbance of light received by the light receiving unit, and the component amount calculation function calculates It can also be set as the structure provided with the calorie calculation function which calculates the calorie of food based on each component amount of the prepared food. Even in this case, the calorie of the food can be measured immediately.

更に、必要に応じ、上記制御部は、カロリー測定に係る1つの食品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、例えば、食品が食品の場合には、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。   Furthermore, if necessary, the control unit stores a user identification function for identifying a user corresponding to one food for calorie measurement, and a measured value of calories for each user identified by the user identification function. And a measurement value integration function for integrating the measurement values of calories stored by the measurement value storage function for each user. As a result, for example, when the food is a food, it becomes possible to grasp the total value of calories of various foods consumed by the user, such as the total calories of one meal, and it can be applied to health management and is extremely useful. become.

本発明の食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置によれば、被検対象の食品からの光を受光し、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食品のカロリーを測定するので、食品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、食品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、滴定や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、簡易で即座にしか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。
According to the food calorie measuring method and the food calorie measuring apparatus of the present invention, the light from the food to be examined is received, the absorbance with respect to the wavelength in the near infrared region is measured, and the food Since the calorie is measured, the calorie of the food can be measured with good accuracy in a nondestructive manner, which is extremely useful.
In particular, calories can be measured directly from food, so titration and titration can be performed compared to conventional methods using extraction techniques that combine chemical and physical means and analytical techniques that use chemical reactions. Complicated and complicated specialized techniques and operations such as reagent adjustment are not necessary, and an accurate calorie value can be obtained easily and immediately. For this reason, it can be used for measuring the calorie of food in general individuals and homes, which is extremely convenient.

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置について説明する。本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定方法は本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置を用いて実施されるので、この食品のカロリー測定装置の作用と共に説明する。   Hereinafter, a food calorie measurement method and a food calorie measurement apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Since the food calorie measuring method according to the embodiment of the present invention is carried out using the food calorie measuring device according to the embodiment of the present invention, it will be described together with the operation of the food calorie measuring device.

本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置が測定する食品とは、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。   The food to be measured by the food calorie measuring apparatus according to the embodiment of the present invention includes any food material itself, processed food, cooked food, etc. provided for food.

図1に示すように、本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置は、被検対象の食品Mが載置される回転テーブル2を有した食品保持部1と、回転テーブル2上に載置された被検対象の食品Mに近赤外領域の波長の光を照射する光源部20と、この食品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食品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、食品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。   As shown in FIG. 1, the food calorie measuring apparatus according to the embodiment of the present invention includes a food holding unit 1 having a turntable 2 on which a food M to be tested is placed, and the turntable 2. The light source 20 that irradiates the placed food M to be examined with light having a wavelength in the near-infrared region, the light receiving unit 30 that receives the reflected or transmitted light from the food M, and the light receiving unit 30 receives the light. And a control unit 40 that includes a total control calculation processing unit 43 that calculates the calories of the food M based on the light absorbance of the light. Moreover, the main part is accommodated in the dark room (not shown) so that light other than the near infrared rays from the light source part 20 may not be irradiated to the foodstuff M.

詳しくは、食品保持部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食品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とを備えて構成されている。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とを備えて構成されている。   Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the food holding unit 1 includes a turntable 2 provided in a closed space that can be opened and closed by a door (not shown) on which the food M is placed, and the turntable 2. A rotary motor 3 that is rotationally driven in the T direction, a lifting table 6 that is supported so as to be movable in the X direction in one direction via a groove 4, and that can be moved up and down on a column 5, the rotary motor 3 and the rotation An X-direction moving motor 7 that moves the table 2 in the X-direction by a mechanism such as a rack and a pinion, and an elevating drive unit 8 that elevates the elevating table 6 are configured. The elevating drive unit 8 includes a ball screw 8a to which the elevating table 6 is screwed so as to be movable up and down, and a Z direction driving motor 9 for rotating the elevating table 6 in the Z direction by rotating the ball screw 8a via the timing belt 8b. It is configured.

また、食品保持部1の回転モータ3には食品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。食品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く、後述の制御部40において行なっても良い。そのため、食品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、食品保持部1には、食品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、食品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。
In addition, a weight measuring device 10 for measuring the weight of the food M is attached to the rotary motor 3 of the food holding unit 1. When the food M is put into the dish 11, the weight of the dish 11 is measured in advance, and the amount is subtracted and corrected. This correction may be performed by the weight measuring instrument 10 itself or may be performed by the control unit 40 described later. Therefore, since the net weight calculation of the food M becomes accurate, the accuracy of the calorie measurement (calculation) increases.
The weight measuring instrument 10 is connected to the lifting table 6, and the lifting table 6 can be moved in the arrow Z direction by rotating the ball screw 8 a via the timing belt 8 b by the Z direction driving motor 9. Providing a guide enables stable operation.
Further, the food holding unit 1 is provided with a suction fan 12 that removes water vapor from the food M. The fan 12 is provided with a duct 13 that guides water vapor from the food M to the fan 12.

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ョッパ26と、ライトチョッパ26の後位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上の食品Mに照射する赤外線反射ミラー28とを備えて構成されている。29はハロゲンランプ22を冷却する冷却ファンである。   As shown in FIGS. 1 and 3, the light source unit 20 communicates a halogen lamp 22 as a light source installed on a support plate 21 provided on the column 5 and light from the halogen lamp 22 on the support plate 21. A lens barrel 24 with an aperture leading toward the mouth 23, a light chopper 26 provided at the opening of the lens barrel 24 with an aperture and rotated by a drive motor 25, and a light from a halogen lamp 22 provided at the rear of the light chopper 26 And an infrared reflection mirror 28 that irradiates the food M on the rotary table 2 through the communication port 23 with near-infrared rays provided at the communication port 23. Configured. A cooling fan 29 cools the halogen lamp 22.

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によりライトチョッパ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を通過することで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、食品M上で焦点を結ぶ。実線矢印の分光されない光は直進し、食品Mには照射されることはない。
尚、ライトチョッパ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1.0msec〜1.6msecのパルスに変える機構を備えているものが良い。
For this reason, in the light source unit 20, as shown in FIG. 3, the light emitted from the halogen lamp 22 passes through the inside of the apertured lens barrel 24, and the light chopper 26 is rotated by the drive motor 25 to generate a pulse-like shape. The light is split into light having a single wavelength indicated by a broken arrow by passing through the acousto-optic element 27, and only the single wavelength spectral light indicated by the broken arrow is bent by the infrared reflection mirror 28 vertically downward with respect to the optical axis. Focus on M. The light that is not separated by the solid arrow goes straight and the food M is not irradiated.
The light chopper 26 may have any shape, but preferably has a mechanism for changing the pulse to 1.0 msec to 1.6 msec in accordance with the response of the light receiving element 32 and the signal processing circuit 42.

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の食品M側の面に等角度関係で設けられ食品Mからの反射光を受光する複数の受光素子32(ディテクター)とを備えて構成されている。このため、光源部20から単波長に分光された光が食品Mに照射されると、食品M内部で散乱し破線に示す拡散反射光となる。その拡散反射光が各受光素子32によって検出される。   As shown in FIGS. 1 and 4, the light receiving unit 30 is provided with an equiangular relationship between the cylindrical main body 31 provided in the communication port 23 and the food M side surface of the main body 31, and the reflected light from the food M And a plurality of light receiving elements 32 (detectors) for receiving light. For this reason, when the light M having a single wavelength separated from the light source unit 20 is irradiated onto the food M, it is scattered inside the food M and becomes diffusely reflected light indicated by a broken line. The diffuse reflected light is detected by each light receiving element 32.

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その光の強さによる電気信号に変換される。
図5に示すように、受光素子32からの電気信号は、制御部40に伝達され制御部40に設けられた信号増幅回路41で信号を増幅し信号処理回路42で増幅された信号よりノイズ除去や増幅等の処理を行ない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。
The light receiving element 32 is connected to an electric circuit in the control unit 40 in series or in parallel to perform signal processing. The entire signal processing is performed as follows. Each light receiving element 32 detects diffuse reflection light and converts it into an electrical signal based on the intensity of the light.
As shown in FIG. 5, the electrical signal from the light receiving element 32 is transmitted to the control unit 40, amplified by a signal amplification circuit 41 provided in the control unit 40, and noise-removed from the signal amplified by the signal processing circuit 42. The total control calculation processing unit 43 having a regression equation storage function, a calorie calculation function, etc. calculates the calories.

制御部40において、図5に示すように、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食品Mに照射されると共に該サンプル食品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、受光部30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食品M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されている。
図1中、44は制御部40に設けられたCRT等からなる表示部である。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。尚、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、食品保持部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。
In the control unit 40, as shown in FIG. 5, the total control calculation processing unit 43 is realized by a function of a CPU or the like, and is previously irradiated to the sample food M with known calories and reflected or transmitted from the sample food M. A regression equation storage function for storing a regression equation calculated by multiple regression analysis of the second derivative spectrum in the absorbance with respect to the wavelength in the near infrared region, and a predetermined value stored by the absorbance of the light received by the light receiving unit 30 and the regression equation storage function. And a calorie calculation function for calculating the calorie of the food M based on the regression equation.
In FIG. 1, reference numeral 44 denotes a display unit comprising a CRT or the like provided in the control unit 40. The data is displayed on the display unit 44. The display of the display unit 44 is operated by a screen operation unit (not shown), and can be switched and displayed as appropriate, such as an input screen and a result display screen. An animation or the like may be displayed during measurement. The measurement result may be displayed on the LCD panel. Further, the measurement result may be output as a sound. Further, an external data output interface may be provided.
Further, as shown in FIG. 5, the control unit 40 includes a motor control circuit 45 that controls various motors of the food holding unit 1, a drive motor 25 of the light source unit 20, and the like, and a spectral control circuit 46 that controls the acoustooptic device 27. I have.

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食品Mのカロリーを算出する機能を備えて構成されている。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、制御部40の総合制御演算処理部43は、重量計測器10により計測された食品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構成されている。ここでは、単位重量あたりのカロリーに全重量を乗じた値を算出する。
The total control calculation processing unit 43 of the control unit 40 is configured to have a function of calculating the calories of the food M based on the light absorbance of a plurality of places received by the light receiving unit 30. Here, calories per unit weight are calculated at a plurality of locations, and a numerical value obtained by averaging these calories is calculated.
In addition, the comprehensive control calculation processing unit 43 of the control unit 40 is configured to have a function of calculating calories for the total weight of the food M measured by the weight measuring device 10. Here, a value obtained by multiplying the calorie per unit weight by the total weight is calculated.

更に、制御部40の総合制御演算処理部43は、図5に示すように、受光部30が受光した光の吸光度に基づいて食品Mの糖質、タンパク質及び脂肪などの食品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。即ち、これは、食品Mに近赤外光を照射し、食品Mからの反射光を受光部30で検出して食品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から予め作成した検量線に代入することによって、食品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というものである。
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。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the total control calculation processing unit 43 of the control unit 40 is configured based on the absorbance of light received by the light receiving unit 30, and the amount of each component of the food M such as sugar, protein, and fat of the food M. It has a component amount calculation function for calculating. The component amount calculation function is realized by the same means as in the prior art. That is, this irradiates the food M with near-infrared light, detects the reflected light from the food M with the light receiving unit 30 and measures the near-infrared absorption spectrum of the food M. By substituting into a calibration curve prepared in advance from the spectrum measured by the above, the components of the food M such as fat, protein, starch (sugar), iodine value, acid value and the like are measured.
Specifically, for example, the wavelength selection method for carbohydrates, proteins and fats narrows down the points where absorption in the negative direction appears in the spectral waveform obtained by second-order differentiation of absorbance, and the correlation at that time is more Select a high wavelength range, do the same for the 2nd wavelength, and for the 3rd and 4th wavelengths, use the variable increase method in the multiple regression analysis to select the wavelengths that have a high overall correlation coefficient. Use to select.

また、総合制御演算処理部43は、カロリー測定に係る1つの食品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構成されている。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。   Moreover, the comprehensive control arithmetic processing unit 43 stores a user identification function for identifying a user corresponding to one food M related to calorie measurement, and a measured value of calories for each user identified by the user identification function. A measurement value storage function and a measurement value integration function for integrating the measurement values of calories stored by the measurement value storage function for each user are configured. The user identification function is caused to function by a user designation command from the command means 47 configured by a data input function such as a keyboard. The measured value storage function is caused to function by a measured value addition command from the command means 47.

制御部40の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。   The combination of the regression equation stored in the regression equation storage function in the overall control calculation processing unit 43 of the control unit 40 and the wavelength of the selected near infrared ray is determined as follows.

詳しくは、上記の装置を用いて、予め、カロリー既知のサンプル食品Mに近赤外線を照射し、サンプル食品M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で構成されている。
Specifically, using the above-described apparatus, the sample food M with known calories is irradiated with near infrared rays in advance, the reflected light or transmitted light from the sample food M is received, and the secondary in the absorbance at wavelengths in the near infrared region. A regression equation is calculated by multiple regression analysis of the differential spectrum.
The regression equation is composed of the following formula 1 with the absorbance at the first wavelength and the absorbance at the second wavelength having high correlation coefficients as variables.

Figure 0004747371
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数式1において、Cはカロリー(Kcal/100g)、λは波長、A1(λ1)は第1波長(λ1)の吸光度、A2(λ2)は第2波長(λ2)の吸光度、K0,K1,K2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。   In Equation 1, C is calorie (Kcal / 100g), λ is wavelength, A1 (λ1) is absorbance at the first wavelength (λ1), A2 (λ2) is absorbance at the second wavelength (λ2), K0, K1, K2 Is a coefficient determined by the least-squares method using absorbance measured in a sufficiently large population and measured calories.

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いる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(λ1)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、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って決定した。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(λ1)は1270nm〜1308nm(最大1284nm 、重相関係数−0.891)、1352nm〜1388nm(最大1370nm、重相関係数−0.928)、1562nm〜1614nm(最大1578nm、重相関係数−0.901)、1698nm〜1740nm(最大1700nm、重相関係数−0.818)、1806nm〜1848nm(最大1818nm、重相関係数−0.953)が選択できる。
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(λ2)の決定は、上述で選定した第1波長(λ1)領域と1100nm〜2000nm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。それらの第1波長(λ1)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。
Specifically, the calorie measurement wavelength using two wavelengths by near-infrared was obtained by multiple regression analysis with 85 subjects whose calories were already known by chemical analysis. That is, the first wavelength (λ1) was determined in a region showing a negative correlation and a correlation coefficient of 0.800 or more by multiple regression analysis using the absorbance of the sample and a known calorie value by chemical analysis. . The result of obtaining a single correlation by the secondary differentiation process is shown in FIG.
The first wavelength (λ1) is 1270 nm to 1308 nm (maximum 1284 nm, multiple correlation coefficient −0.891), 1352 nm to 1388 nm (maximum 1370 nm, multiple correlation coefficient −0.928), 1562 nm to 1614 nm (maximum 1578 nm, heavy phase) (Relation number -0.901), 1698 nm to 1740 nm (maximum 1700 nm, multiple correlation coefficient -0.818), 1806 nm to 1848 nm (maximum 1818 nm, multiple correlation coefficient -0.953).
Even if these wavelength regions are used as a single wavelength, it is presumed that calorie can be measured if the standard error range of calories is set wide. Next, the determination of the second wavelength (λ2) is performed with the wavelength having a high correlation coefficient by multiple regression analysis of the first wavelength (λ1) region selected above and the range of 1100 nm to 2000 nm. I did it. The wavelength regions showing a high correlation with the first wavelength (λ1) are shown in FIGS. 7, 8, 9, and 10. FIG. This will be described in detail below.

1つの組み合わせとして、第1波長(λ1)を1270nm〜1308nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1188nm〜1222nm、1660nm〜1666nm、若しくは1714nm〜1726nmの範囲から選択した。好ましくは、第1波長(λ1)を1306±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1192±2nmの範囲から選択した。   As one combination, the first wavelength (λ1) was selected from the range of 1270 nm to 1308 nm, and the second wavelength (λ2) was selected from the range of 1188 nm to 1222 nm, 1660 nm to 1666 nm, or 1714 nm to 1726 nm. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1306 ± 2 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1192 ± 2 nm.

図7に示すように、第1波長(λ1)の1270nm〜1308nmとの0.960以上の相関係数を示した第2波長(λ2)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、0.970以上の相関が認められた第1波長(λ1)と第2波長(λ2)の組み合わせで、カロリーを測定し得る。これら第1波長(λ1)と第2波長(λ2)の組み合わせで、最も高い相関係数0.9775は第1波長(λ1)を1306nmで、第2波長(λ2)を1192nmにした場合に認められた。この第1波長(λ1)(1306nm)と第2波長(λ2)(1192nm)を用いて、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はC=(383.594)+(−7979.322)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(−5178.845)・d2 A2(λ2)/dλ2 の計算式が得られた。 As shown in FIG. 7, the wavelength range of the second wavelength (λ2) showing a correlation coefficient of 0.960 or more with 1270 nm to 1308 nm of the first wavelength (λ1) is 1188 nm to 1222 nm, 1660 nm to 1666 nm, and It was 1714 nm to 1726 nm. When the correlation coefficient of 0.940 or less and 0.9500 to 0.9599, 0.9600 to 0.9699, and 0.9700 to 0.9799 were divided and compared, a correlation of 0.970 or more was found. Calories can be measured with the recognized combination of first wavelength (λ1) and second wavelength (λ2). With the combination of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2), the highest correlation coefficient of 0.9775 is recognized when the first wavelength (λ1) is 1306 nm and the second wavelength (λ2) is 1192 nm. It was. Using the first wavelength (λ1) (1306 nm) and the second wavelength (λ2) (1192 nm), C = (383.594) + A calculation formula of (−7979.322) · d 2 A1 (λ1) / dλ 2 + (− 5178.845) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 was obtained.

次に、別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1352nm〜1388nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1210nm〜1222nm、1232nm〜1246nm、1642nm〜1684nm、1708nm〜1732nm、1746nm〜1752nm、若しくは1786nm〜1796nmの範囲から選択した。好ましくは、第1波長(λ1)を1360±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1722±2nmの範囲から選択した。   Next, as another combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1352 nm to 1388 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from 1210 nm to 1222 nm, 1232 nm to 1246 nm, 1642 nm to 1684 nm, 1708 nm to 1732 nm, 1746 nm to 1752 nm. Or in the range of 1786 nm to 1796 nm. Preferably, the first wavelength (λ1) was selected from the range of 1360 ± 2 nm, and the second wavelength (λ2) was selected from the range of 1722 ± 2 nm.

図8に示すように、第1波長(λ1)を1352nm〜1388nmとの0.970以上の相関係数を示した第2波長(λ2)の波長域は、1210nm〜1222nm、1232nm〜1246nm、1642nm〜1684nm、1708nm〜1732nm、1746nm〜1752nm、及び1786nm〜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(λ1)と第2波長(λ2)の組み合わせで、カロリーを測定し得る。これら第1波長(λ1)と第2波長(λ2)の組み合わせで、最も高い相関係数0.9797は第1波長(λ1)を1360nmで、第2波長(λ2)を1722nmにした場合に認められた。この第1波長(λ1)(1360nm)と第2波長(λ2)(1722nm)を用い、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はC=(366.467)+(−2103.557)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(−1243.905)・d2 A2(λ2)/dλ2 の計算式が得られた。 As shown in FIG. 8, the wavelength range of the second wavelength (λ2) showing a correlation coefficient of 0.970 or more with the first wavelength (λ1) of 1352 nm to 1388 nm is 1210 nm to 1222 nm, 1232 nm to 1246 nm, and 1642 nm. -1684 nm, 1708 nm-1732 nm, 1746 nm-1752 nm, and 1786 nm-1796 nm. When the correlation coefficient of 0.940 or less and 0.9500 to 0.9599, 0.9600 to 0.9699, and 0.9700 to 0.9799 were divided and compared, a correlation of 0.970 or more was found. Calories can be measured with the recognized combination of first wavelength (λ1) and second wavelength (λ2). With the combination of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2), the highest correlation coefficient 0.9797 is recognized when the first wavelength (λ1) is 1360 nm and the second wavelength (λ2) is 1722 nm. It was. Using the first wavelength (λ1) (1360 nm) and the second wavelength (λ2) (1722 nm), the regression equation between the calorie value by the method and apparatus of the present invention and the calorie value of chemical analysis is C = (366.467). ) + (− 2103.557) · d 2 A1 (λ1) / dλ 2 + (− 1243.905) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 was obtained.

次に、また別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1698nm〜1740nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1146nm〜1158nm、1398nm〜1416nm、1814nm〜1836nm、若しくは1886nm〜1888nmの範囲から選択した。好ましくは、第1波長(λ1)を1726±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1404±2nmの範囲から選択した。   Next, as another combination, the first wavelength (λ1) is selected from a range of 1698 nm to 1740 nm, and the second wavelength (λ2) is a range of 1146 nm to 1158 nm, 1398 nm to 1416 nm, 1814 nm to 1836 nm, or 1886 nm to 1888 nm. Selected from. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1726 ± 2 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1404 ± 2 nm.

図9に示すように、第1波長(λ1)を1698nm〜1740nmとの0.970以上の相関係数を示した第2波長(λ2)の波長域は、1146nm〜1158nm、1398nm〜1416nm、1814nm〜1736nm、及び1886nm〜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(λ1)と第2波長(λ2)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(λ1)と第2波長(λ2)の組み合わせで、最も高い相関係数0.9779は第1波長(λ1)を1726nmで、第2波長(λ2)を1404nmにした場合に認められた。この第1波長(λ1)(1726nm)と第2波長(λ2)(1404nm)を用い、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はC=(312.779)+(−1254.113)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(993.492)・d2 A2(λ2)/dλ2 の計算式が得られた。 As shown in FIG. 9, the wavelength range of the second wavelength (λ2) showing a correlation coefficient of 0.970 or more between the first wavelength (λ1) and 1698 nm to 1740 nm is 1146 nm to 1158 nm, 1398 nm to 1416 nm, 1814 nm. 1736 nm and 1886 nm to 1888 nm. When the correlation coefficient of 0.940 or less and 0.9500 to 0.9599, 0.9600 to 0.9699, and 0.9700 to 0.9799 were divided and compared, a correlation of 0.970 or more was found. It is considered that calories can be measured with the recognized combination of first wavelength (λ1) and second wavelength (λ2). With the combination of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2), the highest correlation coefficient 0.9779 is recognized when the first wavelength (λ1) is 1726 nm and the second wavelength (λ2) is 1404 nm. It was. Using the first wavelength (λ1) (1726 nm) and the second wavelength (λ2) (1404 nm), the regression equation between the calorie value by the method and apparatus of the present invention and the calorie value of chemical analysis is C = (312.779). ) + (− 1254.113) · d 2 A1 (λ1) / dλ 2 + (993.492) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 .

更に異なる別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1806nm〜1848nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1210nm〜1222nm、1234nm〜1242nm、1336nm〜1352nm、1634nm〜1690nm、若しくは1744nm〜1752nmの範囲から選択した。好ましくは、第1波長(λ1)を1818±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1346±2nmの範囲から選択した。   As another different combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1806 nm to 1848 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from 1210 nm to 1222 nm, 1234 nm to 1242 nm, 1336 nm to 1352 nm, 1634 nm to 1690 nm, or 1744 nm to 1752 nm. Selected from a range of Preferably, the first wavelength (λ1) was selected from the range of 1818 ± 2 nm, and the second wavelength (λ2) was selected from the range of 1346 ± 2 nm.

図10に示すように、第1波長(λ1)を1806nm〜1848nmとの0.970以上の相関係数を示した第2波長(λ2)の波長域は、1210nm〜1222nm、1234nm〜1242nm、1336nm〜1352nm、1634nm〜1690nm、及び1744nm〜1752nm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(λ1)と第2波長(λ2)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(λ1)と第2波長(λ2)の組み合わせで、最も高い相関係数0.9756は第1波長(λ1)を1818nmで、第2波長(λ2)を1748nmにした場合に認められた。この第1波長(λ1)(1818nm)と第2波長(λ2)(1748nm)を用い、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はC=(329.597)+(−8311.669)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(4220.204)・d2 A2(λ2)/dλ2 が得られた。 As shown in FIG. 10, the wavelength range of the second wavelength (λ2) showing a correlation coefficient of 0.970 or more with the first wavelength (λ1) of 1806 nm to 1848 nm is 1210 nm to 1222 nm, 1234 nm to 1242 nm, and 1336 nm. ˜1352 nm, 1634 nm to 1690 nm, and 1744 nm to 1752 nm. When the correlation coefficient of 0.940 or less and 0.9500 to 0.9599, 0.9600 to 0.9699, and 0.9700 to 0.9799 were divided and compared, a correlation of 0.970 or more was found. It is considered that calories can be measured with the recognized combination of first wavelength (λ1) and second wavelength (λ2). With the combination of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2), the highest correlation coefficient 0.9756 is recognized when the first wavelength (λ1) is 1818 nm and the second wavelength (λ2) is 1748 nm. It was. Using the first wavelength (λ1) (1818 nm) and the second wavelength (λ2) (1748 nm), the regression equation between the calorie value by the method and apparatus of the present invention and the calorie value of chemical analysis is C = (329.597). ) + (− 8311.669) · d 2 A1 (λ1) / dλ 2 + (4220.204) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 .

そしてまた、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。   Further, as another regression equation, the following formula 2 is used, in which the absorbance at the first wavelength, the absorbance at the second wavelength, and the absorbance at the third wavelength, which have high correlation coefficients, are used as variables.

Figure 0004747371
Figure 0004747371

数式2において、Cはカロリー(Kcal/100g)、λは波長、A1(λ1)は第1波長(λ1)の吸光度、A2(λ2)は第2波長(λ2)の吸光度、A3(λ3)は第3波長(λ3)の吸光度、K0,K1,K2,K3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。   In Equation 2, C is calorie (Kcal / 100g), λ is wavelength, A1 (λ1) is absorbance at the first wavelength (λ1), A2 (λ2) is absorbance at the second wavelength (λ2), and A3 (λ3) is The absorbance at the third wavelength (λ3), K 0, K 1, K 2, and K 3 are coefficients determined by the least square method using the absorbance measured in a sufficiently large population and measured calories.

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。1つの組み合わせとして、第3波長(λ3)を重回帰分析によって相関係数の高い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(λ1)と第2波長(λ2)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(λ3)の波長が得られた。以下に具体的波長を挙げる。   And the 1st wavelength, the 2nd wavelength, and the 3rd wavelength were calculated | required as follows. FIG. 11 shows the result of obtaining a wavelength having a high correlation coefficient by multiple regression analysis of the third wavelength (λ3) as one combination. When the above-described more preferable conditions of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2) are satisfied, the wavelength at which the correlation coefficient is 0.9800 or more was examined by multiple regression analysis. As a result, the third wavelength ( A wavelength of λ3) was obtained. Specific wavelengths are listed below.

1つの組み合わせとして、第1波長(λ1)を1270nm〜1308nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1188nm〜1222nm、1660nm〜1666nm、若しくは1714nm〜1726nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1456nm〜1472nm、1574nm〜1580nm、1816nm〜1826nmの範囲から選択した。好ましくは、第1波長(λ1)を1306±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1192±2nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1464±2nmの範囲から選択した。   As one combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1270 nm to 1308 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1188 nm to 1222 nm, 1660 nm to 1666 nm, or 1714 nm to 1726 nm, and the third wavelength ( λ3) was selected from the range of 1456 nm to 1472 nm, 1574 nm to 1580 nm, 1816 nm to 1826 nm. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1306 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1192 ± 2 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1464 ± 2 nm. .

別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1352nm〜1388nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1210nm〜1222nm、1232nm〜1246nm、1642nm〜1684nm、1708nm〜1732nm、1746nm〜1752nm、若しくは1786nm〜1796nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1144nm〜1194nm、1252nm〜1320nm、1420nm〜1492nm、1504nm〜1524nm、1688nm〜1694nm、若しくは1828nm〜1934nmの範囲から選択した。好ましくは、第1波長(λ1)を1360±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1722±2nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1272±2nmの範囲から選択した。   As another combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1352 nm to 1388 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from 1210 nm to 1222 nm, 1232 nm to 1246 nm, 1642 nm to 1684 nm, 1708 nm to 1732 nm, 1746 nm to 1752 nm, or 1786 nm. The third wavelength (λ3) was selected from the range of 1144 nm to 1194 nm, 1252 nm to 1320 nm, 1420 nm to 1492 nm, 1504 nm to 1524 nm, 1688 nm to 1694 nm, or 1828 nm to 1934 nm. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1360 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1722 ± 2 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1272 ± 2 nm. .

また別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1698nm〜1740nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1146nm〜1158nm、1398nm〜1416nm、1814nm〜1836nm、若しくは1886nm〜1888nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1146nm〜1176nm、1256nm〜1304nm、1350nm〜1390nm、1406nm〜1426nm、1548nm〜1578nm、若しくは1810nm〜1966nmの範囲から選択した。好ましくは、第1波長(λ1)を1726±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1404±2nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1832±2nmの範囲から選択した。   As another combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1698 nm to 1740 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1146 nm to 1158 nm, 1398 nm to 1416 nm, 1814 nm to 1836 nm, or 1886 nm to 1888 nm. The third wavelength (λ3) was selected from the range of 1146 nm to 1176 nm, 1256 nm to 1304 nm, 1350 nm to 1390 nm, 1406 nm to 1426 nm, 1548 nm to 1578 nm, or 1810 nm to 1966 nm. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1726 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1404 ± 2 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1832 ± 2 nm. .

更に異なる別の組み合わせとして、第1波長(λ1)を1806nm〜1848nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1210nm〜1222nm、1234nm〜1242nm、1336nm〜1352nm、1634nm〜1690nm、若しくは1744nm〜1752nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1146nm〜1188nm、1264nm〜1320nm、1384nm〜1394nm、若しくは1708nm〜1752nmの範囲から選択した。好ましくは、第1波長(λ1)を1818±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1346±2nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1750±2nmの範囲から選択した。   As another different combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1806 nm to 1848 nm, and the second wavelength (λ2) is selected from 1210 nm to 1222 nm, 1234 nm to 1242 nm, 1336 nm to 1352 nm, 1634 nm to 1690 nm, or 1744 nm to 1752 nm. The third wavelength (λ3) was selected from the range of 1146 nm to 1188 nm, 1264 nm to 1320 nm, 1384 nm to 1394 nm, or 1708 nm to 1752 nm. Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1818 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1346 ± 2 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1750 ± 2 nm. .

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(λ1)を1702nm〜1714nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1398nm〜1414nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1736nm〜1744nmの範囲から選択した。好ましくは、第1波長(λ1)を1704nm〜1710nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1400nm〜1404nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1736nm〜1744nmの範囲から選択した。   Furthermore, different combinations were selected based on the results shown in FIG. The first wavelength (λ1) is selected from the range of 1702 nm to 1714 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1398 nm to 1414 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1736 nm to 1744 nm. . Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1704 nm to 1710 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1400 nm to 1404 nm, and the third wavelength (λ3) is selected from the range of 1736 nm to 1744 nm. .

この場合、図12に示すように、第1波長(λ1)を1702nm〜1714nm、第2波長(λ2)を1398nm〜1414nm、第3波長(λ3)を1736nm〜1744nmでは、相関係数が0.9777〜0.9826で、本発明の装置でカロリーが測定可能で、好ましくは第1波長(λ1)を1704nm〜1710nm、第2波長(λ2)を1400nm〜1404nm、第3波長(λ3)を1736nm〜1740nmで使用すれば相関係数が0.9826付近を示した。よって、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。   In this case, as shown in FIG. 12, when the first wavelength (λ1) is 1702 nm to 1714 nm, the second wavelength (λ2) is 1398 nm to 1414 nm, and the third wavelength (λ3) is 1736 nm to 1744 nm, the correlation coefficient is 0. The calorie can be measured with the apparatus of the present invention from 9777 to 0.9826, preferably the first wavelength (λ1) is 1704 nm to 1710 nm, the second wavelength (λ2) is 1400 nm to 1404 nm, and the third wavelength (λ3) is 1736 nm. When used at ˜1740 nm, the correlation coefficient was around 0.9826. Therefore, if measurement is performed with these three wavelengths, the calorie measurement accuracy can be further increased.

また、更に別の回帰式として、互いに相関係数の高い第1波長〜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。   Further, as another regression equation, an equation satisfying the relationship of the following Equation 3 with the absorbances of the first to seventh wavelengths having a high correlation coefficient as variables is used.

Figure 0004747371
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数式3において、Cはカロリー(Kcal/100g)、λは波長、A1(λ1)は第1波長(λ1)の吸光度、A2(λ2)は第2波長(λ2)の吸光度、A3(λ3)は第3波長(λ3)の吸光度、A4(λ4)は第4波長(λ4)の吸光度、A5(λ5)は第5波長(λ5)の吸光度、A6(λ6)は第6波長(λ6)の吸光度、A7(λ7)は第7波長(λ7)の吸光度、K0,K1,K2,K3,K4,K5,K6,K7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。   In Equation 3, C is calorie (Kcal / 100g), λ is wavelength, A1 (λ1) is absorbance at the first wavelength (λ1), A2 (λ2) is absorbance at the second wavelength (λ2), and A3 (λ3) is Absorbance at the third wavelength (λ3), A4 (λ4) is the absorbance at the fourth wavelength (λ4), A5 (λ5) is the absorbance at the fifth wavelength (λ5), and A6 (λ6) is the absorbance at the sixth wavelength (λ6). , A7 (λ7) is the absorbance at the seventh wavelength (λ7), and K0, K1, K2, K3, K4, K5, K6, and K7 are the minimum two using the measured absorbance and the measured calories in a sufficiently large population. This is a coefficient determined by multiplication.

そして、第1波長〜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、1つの組み合わせとして、第1波長(λ1)を1702nm〜1714nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1398nm〜1414nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1736nm〜1744nmの範囲から選択し、第4波長(λ4)を1180nm〜1212nmの範囲から選択し、第5波長(λ5)を1242nm〜1276nmの範囲から選択し、第6波長(λ6)を1574nm〜1606nmの範囲から選択し、第7波長(λ7)を1330nm〜1364nmの範囲から選択した。   And 1st wavelength-7th wavelength was calculated | required as follows. Based on the result shown in FIG. 13, as one combination, the first wavelength (λ1) is selected from the range of 1702 nm to 1714 nm, the second wavelength (λ2) is selected from the range of 1398 nm to 1414 nm, and the third wavelength ( λ3) is selected from the range of 1736 nm to 1744 nm, the fourth wavelength (λ4) is selected from the range of 1180 nm to 1212 nm, the fifth wavelength (λ5) is selected from the range of 1242 nm to 1276 nm, and the sixth wavelength (λ6) Was selected from the range of 1574 nm to 1606 nm, and the seventh wavelength (λ7) was selected from the range of 1330 nm to 1364 nm.

好ましくは、第1波長(λ1)を1704±2nmの範囲から選択し、第2波長(λ2)を1400±2nmの範囲から選択し、第3波長(λ3)を1738±2nmから選択し、第4波長(λ4)を1196±2nmの範囲から選択し、第5波長(λ5)を1260±2nmの範囲から選択し、第6波長(λ6)を1590±2nmから選択し、第7波長(λ7)を1348±2nmの範囲から選択した。   Preferably, the first wavelength (λ1) is selected from a range of 1704 ± 2 nm, the second wavelength (λ2) is selected from a range of 1400 ± 2 nm, the third wavelength (λ3) is selected from 1738 ± 2 nm, Four wavelengths (λ4) are selected from a range of 1196 ± 2 nm, a fifth wavelength (λ5) is selected from a range of 1260 ± 2 nm, a sixth wavelength (λ6) is selected from 1590 ± 2 nm, and a seventh wavelength (λ7 ) Was selected from a range of 1348 ± 2 nm.

この際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。係数につい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。   As a method of selecting the wavelength at this time, the characteristics of the attributed wavelength and absorbance relating to carbohydrates, proteins, lipids and moisture in foods were compared, and the wavelength interval was set to 30 nm or more so as to satisfy the calorie value. The coefficient was determined so that the measured value of each selected wavelength satisfies a certain vector, and the entire correlation coefficient at that time is maximized. Finally, a correction formula is calculated, and the value obtained from the calibration formula is corrected.

従って、実施の形態に係る食品Mのカロリー測定装置を用いて、食品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においては、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16に示すフローチャートを用いて説明する。
カロリーを測定する被検対象の食品である食品Mを、扉を開けて予め重量の分かった皿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)、後述も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。
Therefore, when the calorie of the food M is measured using the calorie measuring apparatus for the food M according to the embodiment, it is as follows.
In the overall control calculation processing unit 43 of the control unit 40, a combination of the regression equation stored by the regression equation storage function and the wavelength of the selected near infrared ray is set. This will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
The food M, which is the food to be examined for measuring calories, is placed on the rotating table 2 by opening the door and placing it on the plate 11 whose weight is known in advance (1-1). When the door is closed and a measurement start command is issued from the command means, an identification routine is entered to identify the user (1-2).
In the identification routine, as shown in FIG. 15, first, for example, a name or the like is input from the command means (2-1). As a result, the user is registered and stored, and if the user has already been registered, the data of the corresponding user is called (2-2), and accumulated data to be described later is displayed (2-3). If the data is erased (2-4 YES), the accumulated data is erased (2-5), zero display is performed (2-6), and the identification routine is terminated. If the data is not erased (2-4 NO), the identification routine is terminated as it is.

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により食品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く、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40において、全重量から皿11の重量を差し引く。これにより、食品Mの正味の重量が計測される。
Returning to FIG. 14, after completion of the identification routine, it is confirmed whether or not the door is closed (1-3, 1-4). If it is closed (1-3 YES), the measurement routine is entered (1-5).
In the measurement routine, first, the weight of the food is measured by the weight measuring device 10. In this case, the weight of the pan 11 is measured in advance, and the amount is subtracted and corrected. This correction may be performed by the weight measuring instrument 10 itself or may be performed by the control unit 40 described later. When it is performed by the control unit 40, the total weight including the pan 11 is measured by the weight measuring device 10, and the weight of the pan 11 is subtracted from the total weight in the control unit 40. Thereby, the net weight of the food M is measured.

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)。食品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、食品Mが例えば目玉焼き等の平板状のものであれば良いが、食品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。   And as shown in FIG. 16, the raising / lowering table 6 is raised to a predetermined position with the Z direction drive motor 9 and the ball screw 8a (3-1). Adjust to the height (size) of food M. Measurement is possible without moving in the vertical direction. However, the food M may be a flat plate such as a fried egg, but if the food M has a different height direction, such as a cut watermelon or fruit, the adjustment in the height direction can be performed. Therefore, the measurement accuracy can be significantly improved.

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)。即ち、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、ライトチョッパ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、1100nm〜2000nm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にて食品Mに照射される。   In this state, the rotary table 2 is rotationally driven in the T direction (3-2) and scanned (3-3). In this scanning, the wavelength is switched at a predetermined timing (3-4), and light is received by the light receiving line sensor (3-5). That is, when light having a peak in the vicinity of a wavelength of 1300 nm is irradiated from the halogen lamp 22 that is the light source unit 20, the light chopper 26 is rotated by the drive motor 25 to become pulsed light and is incident on the acoustooptic device 27. . The acoustooptic device 27 splits the wavelength of the near-infrared region of 1100 nm to 2000 nm with a resolution of 2 nm, and only the dispersed light is irradiated to the food M by the infrared reflecting mirror 28.

また、この測定においては、食品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、食品Mを移動させて多点の測定を行なう。
例えば、食品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、食品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か得られなくて、例えばカレーライスの場合だとニンジン、ジャガイモや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り、全面をスキャンするとすべての情報が得られ平均化することが可能である。そのため、食品の素材が単一な場合はスキャンが必ずしも必要ないが、混在している場合には極めて有用になる。
In this measurement, multipoint measurement of the food M is performed. In this case, the food M is moved by a combination of driving of the X-direction moving motor 7 and the rotary motor 3, and multipoint measurement is performed.
For example, in the case where the food M is a food made of various materials such as curry and rice, if only a part of the food M is irradiated with near-infrared light, only one calorie information can be obtained. For example, in the case of curry and rice, carrots, potatoes, meat, etc. are mixed, and true calorie information of the food may not be obtained, and all information can be obtained and averaged by scanning the entire surface It is. For this reason, scanning is not always necessary when the food material is a single material, but it is extremely useful when mixed.

この際、食品である食品Mから蒸気が出ているような場合には、ファン12を駆動して食品Mからの水蒸気を除く。そのため、照射される近赤外線の通過が蒸気によって妨げられることが防止され、照射される近赤外線が確実に食品Mに至り、また、受光部30によっても確実に受光されるようになり、蒸気の出る条件の食品Mでも測定を確実に行なうことができるようになる。   At this time, if steam is emitted from the food M, which is a food, the fan 12 is driven to remove water vapor from the food M. For this reason, the passage of the irradiated near-infrared light is prevented from being hindered by the steam, and the irradiated near-infrared light reliably reaches the food M, and is also reliably received by the light receiving unit 30, The measurement can be reliably performed even with the food M having the exiting condition.

そして、図4に示すように、食品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)。このように(3−3〜3−6)を使用波長範囲、食品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)。即ち、食品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、食品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)。   And as shown in FIG. 4, the diffuse reflected light from the foodstuff M is detected by the light receiving element 32, and is transmitted in the control part 40 through the wiring for control (3-6). In this way, (3-3 to 3-6) is repeated until the entire wavelength range is scanned. The transmitted signal is denoised by the control unit 40, and the total control arithmetic processing unit 43 performs arithmetic processing using a regression equation (3-7, 3-8). That is, the absorbance of the food M is obtained, the obtained absorbance is second-order differentiated, and calories are calculated by a regression equation with a predetermined calorie attribution wavelength. Moreover, the calorie value about the total weight of the food M is calculated by the result with the weight measuring instrument 10. The calculation result is displayed on the display unit 44 (FIGS. 14 and 1-6).

この場合、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食品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。更に、重量計測器10が測定した食品Mの全重量についてのカロリーを算出するので、食品Mの重量を別途測っておかなくても即座に食品M全体のカロリーが算出される。   In this case, since the calorie of the food M is calculated based on the light absorbance of the plurality of places received by the light receiving unit 30, the calorie values at the plurality of places can be averaged, and more accurate measurement can be performed. For example, when the distribution of ingredients differs depending on the measurement location as in processed foods, there is variation at the measurement location, but since this is averaged, the accuracy of the calorie value is improved. Furthermore, since the calorie about the total weight of the food M measured by the weight measuring device 10 is calculated, even if the weight of the food M is not separately measured, the calorie of the whole food M is calculated immediately.

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食品Mの糖質、タンパク質及び脂肪などの食品Mの各成分量が算出される。この場合には、食品Mに成分量用の近赤外光を照射し、食品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。
In addition, in the control unit 40, the component amount calculation function of the comprehensive control calculation processing unit 43 causes the amount of each component of the food M such as sugar, protein, and fat of the food M based on the absorbance of the light received by the light receiving unit 30. Is calculated. In this case, calculation is performed by irradiating the food M with near-infrared light for the amount of ingredients, measuring the near-infrared absorption spectrum of the food M, and substituting this measurement value into a calibration curve prepared in advance.
And as shown in FIG. 16, rotation of the rotary table 2 is stopped (3-9), the raising / lowering table 6 is lowered | hung (3-10), and a measurement routine is complete | finished.

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、食品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すればどのくらい脂肪分が除去できたかが判ることから、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って算出することができるなど、有用な機能となる。   When the measurement routine ends, the process returns to FIG. 14, and the calculation result is displayed on the display unit 44 (1-6). Since the amount of each component can also be recognized, the grasp of the food M can be ensured. This is useful not only for calorie calculations, but also for other nutrition calculations. For example, during cooking, it is possible to know how much fat can be removed by removing the fat with boiling water, etc., so that the adjustment of the target calorie to be obtained can be calculated by the ratio of cooking and blending, etc. Function.

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(1−1〜1−7)。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、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。   If there is a next food (1-7 YES), the above calculation result is stored (1-8), and the same operation as above is performed (1-1 to 1-7). On the other hand, if there is no next food, a measured value addition command is sent from the command means (1-9 YES). As a result, the measured values are added, and the result is displayed (1-10), stored as a single meal (1-11, 1-12), and the process ends. Also, when the measurement value addition command is not sent (1-9 NO), the result is recorded and the process ends. In this case, the total value of calories of various foods consumed by the user, such as the total calories for one meal, can be grasped, which can be applied to health management and the like, and is extremely useful.

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食品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言える。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が、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く、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。
Next, experimental examples will be described.
(Experimental example 1)
First, it was confirmed that the calorie measurement wavelength described above was specific to the calories of food M. Correlation coefficients were calculated between the calorie value measured at the above wavelength and the chemical, sugar, fat, protein content and calorie analysis value. The results are shown in FIG. 17 (carbohydrate correlation), FIG. 18 (lipid correlation), FIG. 19 (protein correlation), and FIG. 20 (calorie correlation). From these results, the following can be said. The calorie measurement value using the attribution wavelength according to the present invention is 0.979 (FIG. 17) with a correlation coefficient of 0.979 with the calorie value by chemical analysis, 0.830 (FIG. 17) with sugar, and 0.8 with fat. 780 (FIG. 18) and protein were 0.029 (FIG. 19). That is, it showed the highest correlation with the calorie value by chemical analysis. In general, the calories of foods and food materials are calculated by multiplying the amount of each component of sugar, fat and protein and the respective conversion factors. If the measurement wavelength and method according to the present invention measure specific components and convert them into calories, they show the highest correlation with the content of each component of sugar, fat and protein. The correlation with the calorie value is higher than the correlation with the content of. This indicates that the measurement wavelength according to the present invention does not indicate the contents of sugar, fat and protein, which are generally required for calculating the calories of foods and foodstuffs, but detects functional groups that can reflect the calories. Judged to be.

(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、化学分析によってカロ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。
(Experimental example 2)
Next, an experiment (Experimental Example 2-1, Experiment) demonstrating that the above-mentioned wavelength is the dominant attribute wavelength for measuring calories, and that the apparatus can measure calories simply, quickly, and with high accuracy. Example 2-2) was carried out. The sample used in this experiment is a food whose calorie value is known by chemical analysis. The sample and the calorie value by chemical analysis are shown in FIG.

(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(λ1)を1360nm、第2波長(λ2)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。回帰式としてはC=(366.467)+(−2103.557)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(−1243.905)・d2 A2(λ2)/dλ2 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。
(Experimental example 2-1)
In this experiment, two wavelengths were selected. That is, calories were measured using two wavelengths of 1360 nm for the first wavelength (λ1) and 1722 nm for the second wavelength (λ2). The correlation between the calorie value by the method and apparatus of the present invention and the calorie value of chemical analysis is shown in FIG. The regression equation was C = (366.467) + (-2103.557) · d 2 A1 (λ1) / dλ 2 + (− 1243.905) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 . . The correlation coefficient with known calorie measurements was 0.976 with a standard error of 34.7.

(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(λ1)を1706nm、第2波長(λ2)を1402nm、第3波長(λ3)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。回帰式としてはC=(300.394)+(−1697.002)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(796.210)・d2 A2(λ2)/dλ2 +(−3379.720)・d2 A3(λ3)/dλ2 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。
(Experimental example 2-2)
In this experiment, three wavelengths were selected. That is, calories were measured using three wavelengths of 1706 for the first wavelength (λ1), 1402 nm for the second wavelength (λ2), and 1738 nm for the third wavelength (λ3). The correlation between the calorie value by the method and apparatus of the present invention and the calorie value of chemical analysis is shown in FIG. As a regression equation, C = (300.394) + (− 1697.002) · d 2 A1 (λ1) / dλ 2 + (796.210) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 + (− 3379.720) ) · D 2 A3 (λ3) / dλ 2 The correlation coefficient with known calorie measurements was 0.983 with a standard error of 27.3.

上記の実験から、第1波長(λ1)と第2波長(λ2)の2波長、及び、第1波長(λ1),第2波長(λ2)及び第3波長(λ3)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を鋭意重ねて、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。   From the above experiment, two wavelengths of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2) and three wavelengths of the first wavelength (λ1), the second wavelength (λ2), and the third wavelength (λ3) were used. In this case, since the correlation with the calorie value by chemical analysis is high, it is determined that these wavelengths are assigned wavelengths when calorie measurement is performed. Thus, the inventor has earnestly conducted research on the regression equation for obtaining the wavelength range and calorie value for measuring this calorie, and obtained the near-infrared wavelength range and calorie conversion coefficient capable of measuring calories. It is.

(実験例3)
次に、上記の7波長を選択した場合、食品などの食品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。
(Experimental example 3)
Next, when the above 7 wavelengths are selected, it is proved that the wavelength is dominant for measuring the calories of foods such as food, and that the calorie can be measured easily, quickly and with high accuracy by this device. The experiment was conducted.

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。   Samples used in this experiment are commercially available confectionery, vegetables, and foods that are commonly consumed. The caloric values of these foods were calculated according to the 5th edition Japanese food standard composition table, and the caloric values calculated and the apparatus were used and measured using the 7 wavelengths described above. The results are shown in FIGS.

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。   FIG. 24 shows the types of samples used as described above, calorie values measured using the method and apparatus according to the present invention, and calorie values calculated according to the 5th Japan Food Standard Composition Table.

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ィ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(C)=(−0.0004)・C2+(1.2873)・C+(−34.574)、C=(−49458.719)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(956.952)・d2 A2(λ2)/dλ2 +(−9259.574)・d2 A3(λ3)/dλ2+(−40457.531)・d2 A4(λ4)/dλ2+(25443.748)・d2 A5(λ5)/dλ2+(−32854.071)・d2 A6(λ6)/dλ2+(27180.417)・d2 A7(λ7)/dλ2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0.9730、ダーヴィンワトソン比1.7828であった。 FIG. 25 is a correlation diagram between the calorie value measured by the method and apparatus of the present invention shown in FIG. 24 and the calorie value calculated by the 5th Japan Food Standard Composition Table. In addition, the number of samples, regression equation, standard error, correlation coefficient, determination coefficient, and Darvin Watson ratio are described. That is, the regression equation at this time is Y (C) = (− 0.0004) · C 2 + (1.2873) · C + (− 34.574), C = (− 49458.719) · d 2 A1 ( λ1) / dλ 2 + (956.9952) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 + (− 92259.574) · d 2 A3 (λ3) / dλ 2 + (− 40457.531) · d 2 A4 ( λ4) / dλ 2 + (25443.748) · d 2 A5 (λ5) / dλ 2 + (− 328544.071) · d 2 A6 (λ6) / dλ 2 + (27180.417) · d 2 A7 (λ7 ) / Dλ 2 . Correlation coefficient 0.9864, standard error 32.923, regression coefficient determination coefficient 0.9730, Darvin between calorie value measured by the method and apparatus of the present invention and calorie value calculated by the five-standard Japanese food standard ingredient table The Watson ratio was 1.7828.

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。   Moreover, FIG. 26 shows the difference between the calorie value measured by the method and apparatus of the present invention and the calorie value calculated by the 5th Japan Food Standard Composition Table.

図24乃至図26に示めされた結果から、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、ダーヴィンワトソン比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ー値は、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(0Kcal)から高濃度(940Kcal)の食品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。   From the results shown in FIG. 24 to FIG. 26, that is, the correlation coefficient of 0.9864, standard error between the calorie value measured by the method and apparatus of this device and the calorie value calculated by the 5th Japan Food Standard Composition Table. 32.923, coefficient of determination 0.9730, Darvin Watson ratio 1.7828, and residual figure, the calorie value in the method and apparatus using 7 wavelengths according to the present invention is the same as the existing calorie calculation method (5 The caloric value can be measured easily, quickly and with high accuracy in foods with a low concentration (0 Kcal) to a high concentration (940 Kcal). It can be judged. Thus, the present inventor has earnestly conducted research on a regression equation and apparatus for obtaining a calorie value and a wavelength region for measuring this calorie, and a near infrared wavelength region and a regression equation capable of measuring the calories of general foods. Is obtained.

(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、本装置により食品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。
(Experimental example 4)
Next, when calculating the calories of food by chemical analysis, it is necessary to obtain the amounts of carbohydrate, protein and lipid components. This experimental example proves that when the sugar mass of food is calculated by this apparatus, it can be measured with high accuracy.

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。   FIG. 27 shows the sugar mass measured using the sample used in this experiment, the sugar mass according to the 5th Japan Food Standard Composition Table, and the method and apparatus for measuring carbohydrates according to the present invention.

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。   In addition, in FIG. 28, the correlation diagram between the sugar mass measured using the method and apparatus for measuring the sugar mass according to the 5th edition Japanese food standard ingredient table and the sugar according to the present invention, the wavelength used in this experiment, and The regression equation (abbreviation) is shown in the figure.

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としたとき次の回帰式、Yd=(52.531)+(−771.160)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(−797.899)・d2 A2(λ2)/dλ2 +(−607.245)・d2 A3(λ3)/dλ2+(−165.849)・d2 A4(λ4)/dλ2で実験を行った結果、相関係数0.9780、標準誤差5.5639、決定係数0.9565、ダーヴィンワトソン比1.8520であった。 When the sugar mass measured using the method and apparatus for measuring carbohydrates according to the present invention is defined as Yd, the following regression equation, Yd = (52.531) + (− 771.160) · d 2 A1 (λ1) / dλ 2 + (− 797.899) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 + (− 607.245) · d 2 A3 (λ3) / dλ 2 + (− 165.849) · d 2 A4 (λ4) As a result of conducting an experiment at / dλ 2 , the correlation coefficient was 0.9780, the standard error 5.55639, the determination coefficient 0.9565, and the Darvin Watson ratio 1.8520.

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があることが判断できる。従って、本発明は糖質量を正確に、精度高く簡易に測定することが可能であることが言える。   From the above experimental results, it can be determined that there is a close correspondence between the sugar mass measured using the method and apparatus for measuring carbohydrates according to the present invention and the sugar mass according to the 5th Japan Food Standard Component Table. Therefore, it can be said that the present invention enables simple and accurate measurement of sugar mass.

(実験例5)
次にまた、本実験例は、本装置により食品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。
(Experimental example 5)
Next, this experimental example is an experiment that proves that when the protein amount of food is calculated by this apparatus, it can be measured with high accuracy.

図29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。   FIG. 29 shows the amount of protein according to the sample used in this experiment, the 5th Japanese food standard ingredient table, and the measured value of the protein according to the present invention.

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。   FIG. 30 shows a correlation diagram between the amount of protein according to the 5th edition Japanese food standard ingredient table and the measured value of the protein according to the present invention, the wavelength used in this experiment, and the regression equation (abbreviated form).

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としたとき次の回帰式、Yp=(10.397)+(63.227)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(774.067)・d2 A2(λ2)/dλ2 +(698.711)・d2 A3(λ3)/dλ2+(198.088)・d2 A4(λ4)/dλ2で実験を行った結果、相関係数0.9622、標準誤差1.6433、決定係数0.9259、ダーヴィンワトソン比1.8782であった。 When the amount of protein measured using the method and apparatus for measuring protein according to the present invention is defined as Yp, the following regression equation, Yp = (10.397) + (63.227) · d 2 A1 (λ1) / dλ 2 + (774.067) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 + (698.711) · d 2 A3 (λ3) / dλ 2 + (198.088) · d 2 A4 (λ4) / dλ 2 As a result, the correlation coefficient was 0.9622, the standard error was 1.6433, the determination coefficient was 0.9259, and the Darvin Watson ratio was 1.8782.

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があることが判断できる。従って、本発明はタンパク質量を正確に、精度高く簡易に測定することが可能であることが言える。   From the above experimental results, it can be determined that there is a close correspondence between the amount of protein measured using the method and apparatus for measuring protein according to the present invention and the amount of protein according to the 5th Japan Food Standard Component Table. Therefore, it can be said that the present invention can easily and accurately measure the amount of protein.

(実験例6)
次にまた、本装置により食品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。
(Experimental example 6)
Next, an experiment was conducted to prove that when the fat amount of food was calculated by this apparatus, it could be measured with high accuracy.

図31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脂質量と、本発明による脂質の測定値を示す。   FIG. 31 shows the amount of lipid according to the sample used in this experiment, the 5th Japan Food Standard Composition Table, and the measured value of lipid according to the present invention.

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。   FIG. 32 shows a correlation diagram between the amount of lipid according to the 5th edition Japanese food standard ingredient table and the measured value of lipid according to the present invention, the wavelength used in this experiment, and the regression equation (abbreviated form).

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)+(−164.710)・d2 A1(λ1)/dλ2 +(−140.457)・d2 A2(λ2)/dλ2 +(−122.555)・d2 A3(λ3)/dλ2+(122.393)・d2 A4(λ4)/dλ2で実験を行った結果、相関係数0.9452、標準誤差4.0135、決定係数0.8934、ダーヴィンワトソン比2.4508であった。 When the measured value of the lipid according to the present invention is Yf, the following regression equation, Yf = (10.095) + (− 164.710) · d 2 A1 (λ1) / dλ 2 + (− 140.457) · d 2 A2 (λ2) / dλ 2 + (− 122.555) · d 2 A3 (λ3) / dλ 2 + (122.393) · d 2 A4 (λ4) / dλ 2 The numerical value was 0.9452, the standard error was 4.0135, the coefficient of determination was 0.8934, and the Darvin Watson ratio was 2.4508.

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は密接に対応があることが判断できる。従って、本発明は脂質量を正確に、精度高く簡易に測定することが可能であることが言える。   From the above experimental results, it can be determined that there is a close correspondence between the amount of lipid measured using the method and apparatus for measuring lipid according to the present invention and the amount of lipid according to the 5th Japan Food Standard Component Table. Therefore, it can be said that the present invention can easily and accurately measure the amount of lipid.

(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。
(Experimental example 7)
Next, the calorie value calculated by measuring the amount of each component of carbohydrate, protein and fat with this device and multiplying by the general calorie conversion count, the calorie value measured with the method and device of this device, and five The correspondence with the calorie value calculated by the revised Japanese food standard composition table was compared.

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。   In this experiment, calorie value calculated by multiplying 3 components of carbohydrate, protein and fat measured using 4 wavelengths by calorie conversion factor, calorie value when using 7 wavelengths, and 5 standard Japanese food standard components It is the result of having compared with the calorie value computed with the table | surface. The results are shown in FIGS.

図33は、本実験に使用したサンプルと、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の対応を示す。   FIG. 33 shows the calorie value calculated using the sample used in this experiment, the calorie value calculated by multiplying the calorie conversion count by measuring the amount of each component of sugar, protein and fat, and the calorie value when five wavelengths are used. The correspondence of the calorie value calculated by the revised Japanese food standard composition table is shown.

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、ダーヴィンワトソン比1.8277であった。このことから本装置に糖質、タンパク質、脂肪の各成分を測定し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は極めて良好であるということが言える。   FIG. 34 is a correlation diagram between calorie values calculated by measuring the amount of each component of carbohydrate, protein, and fat using this apparatus and multiplying by the calorie conversion count and the calorie value when using 7 wavelengths. At this time, the correlation coefficient was 0.9902, the standard error was 23.8468, the determination coefficient was 23.8468, and the Darvin Watson ratio was 1.8277. From this, it can be said that the correspondence between the calorie value calculated by measuring the carbohydrate, protein, and fat components on the apparatus and multiplying by the calorie conversion count is excellent.

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、ダーヴィンワトソン比1.6381であった。このことから本装置に糖質、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対応は極めて良好であるということが言える。   FIG. 35 is a correlation diagram between the calorie value calculated by measuring the amount of each component of sugar, protein, and fat using this device and multiplying by the calorie conversion count and the calorie value calculated by the 5th Japan Food Standard Ingredient Table. It is. At this time, the correlation coefficient was 0.9780, the standard error was 35.5683, the determination coefficient was 0.9565, and the Darvin Watson ratio was 1.6381. From this, it is said that the correspondence between the calorie value calculated by measuring the amount of each component of carbohydrate, protein and fat on this device and multiplying by the calorie conversion count and the calorie value calculated by the 5th Japan Food Standard Composition Table is very good. I can say that.

また、図36及び図37には、本実験で得られた結果、即ち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っ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ィ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く、ダーヴィンワトソン比も程好くて、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。   Moreover, in FIG.36 and FIG.37, the result obtained in this experiment, that is, the calorie value calculated by multiplying the amount of each component of carbohydrate, protein and fat measured using four wavelengths by the calorie conversion coefficient, The relative correlation coefficient and the Darwin Watson ratio with the calorie value when using 7 wavelengths and the calorie value calculated by the 5th Japanese Food Standard Composition Table are shown. From this result, the correlation between each calorie value is good, the Darvin Watson ratio is also good, and this experiment example shows that calories can be calculated by measuring the amount of each component of carbohydrate, protein and lipid It is.

尚、上記実施の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く、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い。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)があればより一層食品Mのカロリーを高い精度で測定ができる。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。   In the calorie measuring apparatus according to the above embodiment, the light source of the light source unit 20 is not limited to the halogen lamp 22, and may be a white light source, laser light, or LED light as long as it emits near infrared wavelengths. The light spectrum may be anything other than the acoustooptic element 27 as long as it can select a specific wavelength of the diffraction grating or near infrared ray. Furthermore, if there is a mechanism (for example, a mirror) that scans not only in the X direction but also in the Y direction, the calorie of the food M can be measured with higher accuracy. In this case, the rotation mechanism may not be provided, but the calorie can be measured with higher accuracy if the rotation mechanism is provided.

また、上記実施の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、食品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。それによっ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、それによって著しい測定精度の向上が図られる。   Moreover, in the calorie measuring apparatus according to the above embodiment, the rotary motor 3, the X direction moving motor 7 and the Z direction driving motor 9 can be driven in conjunction so that the measurement of the food M can always be carried out on a plane. It is desirable. Thereby, the measurement accuracy is remarkably improved. For example, if it can be controlled so that it can be moved up and down by one spot in units of microns or several centimeters, the measurement is always performed on a flat surface, thereby significantly improving the measurement accuracy.

また、上記実施の形態に係るカロリー測定装置において、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個でも可能であるが、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。   In the calorie measuring apparatus according to the above embodiment, the weight measuring device 10 may not be provided. However, in order to finally calculate the calorie, it is necessary to perform weight calculation. . In addition, although one light receiving element 32 of the light receiving unit 30 is possible, calories can be measured with higher accuracy if there are three or more. As the light receiving element 32, one having sensitivity in the near infrared wavelength region is used. In this case, the light receiving element 32 is connected to the signal amplification circuit 41 in the control unit 40 in series or in parallel to perform signal processing.

更に、上記実施の形態に係るカロリー測定においては食品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く、食品の性質によって、例えば食品が液体の場合などは、透過光を受光して測定してもよく適宜変更して差し支えない。個体の場合でも、透過光を受光して測定してもよいことは勿論である。
更にまた、上記実施の形態に係る回帰式において、カロリーCの単位はKcal/100gとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、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い。
Furthermore, in the calorie measurement according to the above embodiment, the reflected light from the food is measured. However, the present invention is not necessarily limited to this. Depending on the nature of the food, for example, when the food is liquid, the transmitted light is measured. The light may be received and measured, and may be changed as appropriate. Of course, even in the case of an individual, it may be measured by receiving transmitted light.
Furthermore, in the regression equation according to the above embodiment, the unit of calorie C is Kcal / 100 g, but it is not necessarily limited to this. The unit of C may be set in any way.

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食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品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食品の各成分量に基づいて食品のカロリーを算出するカロリー算出機能を備えて構成してもよく適宜変更して差支えない。   Furthermore, in the present invention, the control unit has a component amount calculation function for calculating the amount of each component of food such as sugar, protein and fat of food based on the absorbance of light received by the light receiving unit, A calorie calculation function for calculating the calorie of the food based on each component amount of the food calculated by the component amount calculation function may be provided and may be appropriately changed.

また、何点かの食品を計測する場合、ある特定のスイ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。このことにより。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。   In addition, when measuring several foods, the measurement results are added by pressing a specific switch, and the measurement value of the total food is calculated and displayed. By this. It is also possible to measure the intake every period such as one day or one week.

本発明は、食品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く、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に伴う健康管理分野、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、食品に限らず、例えば、木材などの資材や、燃料などのカロリー計算にも適用でき、利用分野は多岐にわたり、産業上極めて有用になる。
The present invention provides a near-infrared calorie attribution wavelength and a calorie calculation coefficient, which are extremely important elemental techniques for measuring the calorie of food, and uses these attribution wavelengths to produce grains such as rice and wheat, and confectionery. The present invention provides a device for measuring calories in various foods such as vegetables, vegetables, fish and shellfish, meat and cooked foods with high accuracy, simply and quickly.
And calorie such as foods accompanying the calorie component inspection of foods, or calorie labeling obligations, such as health management field due to excess calories such as obesity associated with foods, health management field due to calorie deficiency, disease prevention and disease management due to calorie dependence such as diabetes It can be used in the field of measuring quantities.
Furthermore, the present invention is not limited to foods, but can be applied to calories such as materials such as wood and fuels.

本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the calorie measuring apparatus of the foodstuff which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における食品保持部を示す要部斜視図である。It is a principal part perspective view which shows the food holding part in the calorie measuring apparatus of the food which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る食品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。It is a principal part perspective view which shows the light source part in the calorie measuring apparatus of the foodstuff which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る食品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。It is a figure which shows the light-receiving part in the calorie measuring apparatus of the foodstuff which concerns on embodiment of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a bottom view. 本発明の実施の形態に係る食品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。It is a block diagram which shows the structure of the control part in the calorie measuring apparatus of the foodstuff which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a graph which shows the correlation coefficient of the near-infrared light absorbency (2nd derivative) at the time of 1st wavelength selection. 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。It is a figure which shows the wavelength range which showed the high correlation with the 1st wavelength of the 2nd wavelength at the time of 2nd wavelength selection. 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。It is a figure which shows the wavelength range which showed the high correlation with the 1st wavelength of the 2nd wavelength at the time of 2nd wavelength selection. 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。It is a figure which shows the wavelength range which showed the high correlation with the 1st wavelength of the 2nd wavelength at the time of 2nd wavelength selection. 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。It is a figure which shows the wavelength range which showed the high correlation with the 1st wavelength of the 2nd wavelength at the time of 2nd wavelength selection. 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。It is a table | surface figure which shows the wavelength range which showed the high correlation with the 1st wavelength of the 3rd wavelength at the time of 3rd wavelength selection, and a 2nd wavelength. 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。It is a table | surface figure which shows the wavelength range which showed the high correlation with the 1st wavelength of the 3rd wavelength at the time of 3rd wavelength selection, and a 2nd wavelength. 第7波長選択時における高い相関を示した波長域を示す表図である。It is a table | surface figure which shows the wavelength range which showed the high correlation at the time of the 7th wavelength selection. 本発明の実施の形態に係る食品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。It is a flowchart which shows the control flow in the calorie measuring apparatus of the foodstuff which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における詳細な制御フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detailed control flow in the calorie measuring apparatus of the foodstuff which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る食品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。It is a flowchart which shows another detailed control flow in the calorie measuring apparatus of the foodstuff which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a graph which shows the correlation with the calorie value measured with the calorie attribution wavelength of this invention, and the sugar by chemical analysis. 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。It is a graph which shows the correlation with the calorie value measured with the calorie attribution wavelength of this invention, and the lipid by a chemical analysis. 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。It is a graph which shows the correlation with the calorie value measured with the calorie attribution wavelength of this invention, and the protein by a chemical analysis. 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。It is a graph which shows the correlation with the calorie value measured by the calorie attribution wavelength of this invention, and the calorie value by chemical analysis. 本発明が対象とする食品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。It is a table | surface figure which shows the calorie value by the chemical analysis of the various foodstuffs as the foodstuff which this invention makes object. 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。It is a graph which shows the correlation with the calorie value measured by 2 wavelengths of the calorie attribution of this invention, and the calorie value by chemical analysis. 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。It is a graph which shows the correlation with the calorie value measured by 3 wavelengths of the calorie attribution of this invention, and the calorie value by chemical analysis. 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。It is a table | surface figure which shows a response | compatibility with the calorie value measured with the 7 wavelength of the calorie attribution of this invention, and the calorie value computed by the five revision Japanese food standard component table | surface. 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。It is a graph which shows the correlation with the calorie value measured by the 7 wavelength of the calorie attribution of this invention, and the calorie value computed by the five Japanese food standard component table | surface. 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。It is a graph which shows the residual of the calorie value measured by the 7 wavelength of the calorie attribution of this invention, and the calorie value computed by the 5th Japanese food standard component table | surface. 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。It is a table | surface figure which shows the response | compatibility of the measured value of the saccharide | sugar by the apparatus of this invention, and the saccharide | sugar mass computed by the 5th Japanese food standard component table | surface. 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。It is a graph which shows the correlation of the measured value of the saccharide | sugar by the apparatus of this invention, and the saccharide | sugar mass computed by the 5th Japanese food standard component table | surface. 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。It is a table | surface figure which shows the response | compatibility of the measured value of the protein by the apparatus of this invention, and the protein amount computed by the 5th Japanese food standard component table | surface. 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。It is a graph which shows the correlation of the protein amount computed by the measured value of the protein by the apparatus of this invention, and the five revision Japanese food standard component table | surface. 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。It is a table | surface figure which shows the response | compatibility of the measured value of the fat by the apparatus of this invention, and the fat amount computed by the 5th Japanese food standard component table | surface. 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。It is a graph which shows the correlation of the measured value of the fat by the apparatus of this invention, and the fat mass computed by the 5th Japanese food standard component table | surface. 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。The calorie value calculated by multiplying the calorie value measured at 7 wavelengths of the caloric attribution of the present invention and the sugar, protein, and fat individually by the calorie conversion factor, and calculated by the 5th Japan Food Standard Composition Table It is a table | surface figure which shows a response | compatibility with the calorie value. 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。It is a graph which shows the correlation with the calorie value calculated by multiplying the calorie value measured in 7 wavelengths of the caloric attribution of this invention, and the value which measured each carbohydrate, protein, and fat by the calorie conversion coefficient. 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カロリー値の相関を示すグラフ図である。In the graph which shows the correlation of the calorie value which calculated the calorie value by multiplying the calorie conversion coefficient by the value which measured carbohydrate, protein, and fat individually with the device of the present invention, and the 5th Japanese food standard ingredient table is there. 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。The calorie value calculated by multiplying the calorie value measured at 7 wavelengths of the caloric attribution of the present invention and the sugar, protein, and fat individually by the calorie conversion factor, and calculated by the 5th Japan Food Standard Composition Table It is a table | surface figure which shows the correlation coefficient with a calorie value. 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ィンワトソン比を示す表図である。The calorie value calculated by multiplying the calorie value measured at 7 wavelengths of the caloric attribution of the present invention and the sugar, protein, and fat individually by the calorie conversion factor, and calculated by the 5th Japan Food Standard Composition Table It is a table | surface figure which shows Darvin Watson ratio with the calorie value which was made.

符号の説明Explanation of symbols

M 食品
1 食品保持部
2 回転テーブル
3 回転モータ
4 溝
5 支柱
6 昇降テーブル
7 X方向移動モータ
8 昇降駆動部
9 Z方向駆動モータ
10 重量計測器
11 皿
12 吸引ファン
13 ダクト
20 光源部
21 支持板
22 ハロゲンランプ
23 連通口
24 絞り付鏡筒
25 駆動モータ
26 ライトチョッパ
27 音響光学素子
28 赤外線反射ミラー
29 冷却ファン
30 受光部
31 本体
32 受光素子
40 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
DESCRIPTION OF SYMBOLS M Food 1 Food holding part 2 Rotary table 3 Rotary motor 4 Groove 5 Post 6 Lifting table 7 X direction moving motor 8 Lifting drive part 9 Z direction drive motor 10 Weight measuring instrument 11 Dish 12 Suction fan 13 Duct 20 Light source part 21 Support plate 22 Halogen lamp 23 Communication port 24 Lens barrel with aperture 25 Drive motor 26 Light chopper 27 Acousto-optic element 28 Infrared reflecting mirror 29 Cooling fan 30 Light-receiving part 31 Main body 32 Light-receiving element 40 Control part 41 Signal amplification circuit 42 Signal processing circuit 43 Total control Arithmetic processing unit 44 Display unit 45 Motor control circuit 46 Spectral control circuit

Claims (10)

被検対象の食品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食品のカロリーを測定する食品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食品に近赤外線を照射し、該サンプル食品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、
被検対象の食品に近赤外線を照射し、被検対象の食品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を測定し、これらの吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを算出する食品のカロリー測定方法において、
上記回帰式を、互いに相関係数の高い第1〜n波長の吸光度を変数とする下記の一般式
Figure 0004747371
(一般式において、Cはカロリー(Kcal/100g)、λは波長、A1(λ1)は第1波長(λ1)の吸光度、A2(λ2)は第2波長(λ2)の吸光度、・・・An(λn)は第n波長(λn)の吸光度、K0,K1,K2・・・Kn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。)の関係を満たす式で構成し、
上記一般式において、第1波長(λ1)乃至第n波長(λn)を選択するに当たり、
先ず、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する相関係数が0.800以上になる第1波長(λ1)の近赤外線の波長域を選択し、
次に、当該第1波長(λ1)の近赤外線の波長域と、1100nm〜2000nmの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し当該第1波長(λ1)の近赤外線の波長域の相関係数以上の高い相関係数となる第2波長(λ2)の波長域を選択し、
第3波長(λ3)以上の波長においては、第1波長(λ1)〜第(n−1)波長(λn−1)の近赤外線の波長域と、1100nm〜2000nmの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第1波長(λ1)の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第n波長(λn)の波長域を選択することを特徴とする食品のカロリー測定方法。
A method for measuring the calorie of a food that receives reflected light or transmitted light from the food to be examined, measures the absorbance with respect to the wavelength in the near infrared region, and measures the calorie of the food based on this measurement value,
Pre-caloric sample food is irradiated with near-infrared light, reflected or transmitted light from the sample food is received, and a regression equation is calculated by multiple regression analysis of the second derivative spectrum in the absorbance of the received light. ,
Irradiate the food to be examined with near infrared rays, receive reflected or transmitted light from the food to be examined, measure the absorbance of the received light, and calculate the calorie of the food from these absorbances and the above regression equation In the calorie measurement method of food to be calculated,
The regression equation is expressed by the following general formula using the absorbances of the first to n wavelengths having a high correlation coefficient as variables.
Figure 0004747371
(In the general formula, C is calorie (Kcal / 100g), λ is wavelength, A1 (λ1) is absorbance at the first wavelength (λ1), A2 (λ2) is absorbance at the second wavelength (λ2), ... An (Λn) is the absorbance at the nth wavelength (λn), and K0, K1, K2,... Kn are coefficients determined by the least square method using the absorbance measured in a sufficiently large population and measured calories. .)) To satisfy the relationship
In selecting the first wavelength (λ1) to the nth wavelength (λn) in the above general formula,
First, the correlation coefficient attributed to the calories of the above-mentioned many kinds of foods obtained by multiple regression analysis of known calorie values by chemical analysis of the specimens of many kinds of foods and the absorbances of the respective specimens is 0.800. Select the near-infrared wavelength region of the first wavelength (λ1) to be above,
Next, by multiple regression analysis of the near infrared wavelength range of the first wavelength (λ1) and the wavelength range of 1100 nm to 2000 nm, the first wavelength (λ1) is attributed to the calories of the various types of food. select the wavelength range of the second wavelength at which high correlation coefficient above the correlation coefficient in the wavelength range of near infrared (.lambda.2),
At wavelengths equal to or greater than the third wavelength (λ3) , the overlapping of the near-infrared wavelength range of the first wavelength (λ1) to the (n−1) th wavelength (λn−1) and the wavelength range of 1100 nm to 2000 nm. By the regression analysis, the wavelength range of the nth wavelength (λn) that is attributed to the calorie of the various types of food and becomes a correlation coefficient equal to or greater than the correlation coefficient of the near infrared wavelength range of the first wavelength (λ1) is selected. A method for measuring calories in foods.
被検対象の食品が載置されるテーブルを有した食品保持部と、テーブル上に載置された被検対象の食品に近赤外領域の光を照射する光源部と、この食品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食品のカロリーを算出する制御部とを備え、
上記制御部を、予め、カロリー既知の多種類のサンプル食品に照射されると共に該サンプル食品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食品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、
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1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食品のカロリー測定装置。
A food holding unit having a table on which the food to be tested is placed, a light source unit that irradiates near-infrared light on the food to be examined placed on the table, and reflection from the food A light receiving unit that receives light or transmitted light, and a control unit that calculates calories of food based on the absorbance of the light received by the light receiving unit,
Regression calculated by the multiple regression analysis of the second derivative spectrum in the absorbance with respect to the wavelength of the near infrared region reflected on or transmitted from many kinds of sample foods with known calories and reflected from the sample foods in advance. A regression equation storage function for storing an equation, and a calorie calculation function for calculating the calorie of food from the absorbance of the light received by the light receiving unit and the regression equation,
The combination of the regression equation stored in the regression equation storage function in the control unit and the selected near infrared wavelength is a combination of the regression equation and the wavelength according to claim 1, .
上記受光部を、食品からの反射光あるいは透過光を受光する複数の受光素子を備えて構成したことを特徴とする請求項2記載の食品のカロリー測定装置。   3. The food calorie measuring apparatus according to claim 2, wherein the light receiving unit includes a plurality of light receiving elements for receiving reflected light or transmitted light from the food. 上記光源部からの光が通過する筒状の本体を設け、上記受光素子を上記本体の食品側の面に等角度関係で設けたことを特徴とする請求項3記載の食品のカロリー測定装置。   4. The food calorie measuring apparatus according to claim 3, wherein a cylindrical main body through which light from the light source section passes is provided, and the light receiving element is provided on the food side surface of the main body at an equiangular relationship. 上記食品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食品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食品のカロリーを算出する機能を備えて構成したことを特徴とする請求項3または4記載の食品のカロリー測定装置。   The food holding unit is moved relative to the light source unit so that the light receiving unit can receive reflected light or transmitted light at a plurality of locations of the food, and the control unit is configured to receive the light receiving units at a plurality of locations. 5. The food calorie measuring apparatus according to claim 3, further comprising a function for calculating the calorie of the food based on the absorbance of the light. 上記食品保持部に、食品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食品の全重量についてのカロリーを算出する機能を備えて構成したことを特徴とする請求項3乃至5いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。   The food holding unit is provided with a weight measuring device for measuring the weight of food, and the control unit is configured to have a function of calculating calories for the total weight of food measured by the weight measuring device. The food calorie measuring apparatus according to any one of claims 3 to 5. 上記光源部は、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3乃至6いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。   7. The food calorie measuring apparatus according to claim 3, wherein the light source unit includes an acousto-optic element that splits light. 上記食品保持部は、食品から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3乃至7いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。   The food calorie measuring apparatus according to any one of claims 3 to 7, wherein the food holding unit includes a fan for removing water vapor from the food. 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食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品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3乃至8いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。   The said control part is provided with the component amount calculation function which calculates each component amount of foodstuffs, such as carbohydrate of a foodstuff, protein, and fat, based on the light absorbency of the light which this light-receiving part received. The food calorie measuring apparatus according to any one of 8 to 8. 上記制御部は、カロリー測定に係る1つの食品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3乃至9いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。   The control unit includes a user identification function for identifying a user corresponding to one food related to calorie measurement, and a measured value storage function for storing a measured value of calories for each user identified by the user identification function; The food calorie measuring apparatus according to any one of claims 3 to 9, further comprising a measurement value integration function for integrating the measurement values of calories stored by the measurement value storage function for each user.
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