JP6150156B2 - カロリー算出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、カロリー算出装置に関する。
特許文献１は、分析対象物の成分を測定する成分分析装置の一例を開示している。分析対象物の成分は、人体が使用するエネルギー源となる。このため、従来、分析対象物中に含まれる、たんぱく質、炭水化物、脂質、および水分を成分分析装置により測定し、この測定結果に基づいて分析対象物のカロリーを算出する方法が知られている。
上記カロリー算出方法は、たんぱく質、炭水化物、脂質、および水分をそれぞれ測定する。このため、カロリーの算出の手間が大きい。
本発明は、以上の背景をもとに創作されたものであり、簡便にカロリーを算出できるカロリー算出装置を提供することを目的とする。
本発明は、以上の背景をもとに創作されたものであり、簡便にカロリーを算出できるカロリー算出装置を提供することを目的とする。
本手段は、「分析対象物に含まれる水分、たんぱく質、炭水化物、および脂質のうちの１つ以上２つ以下を測定する測定部と、前記分析対象物の重量を測定する重量検出部および前記分析対象物の体積を測定する体積検出部のうちの一方と、前記測定部の測定結果と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果とを用いて前記分析対象物のカロリーを算出するカロリー算出部とを備える」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、少なくとも前記分析対象物に含まれる水分を測定する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分を測定し、前記分析対象物に含まれるたんぱく質、炭水化物、および脂質は測定しない」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分比率を測定し、前記カロリー算出部は、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記水分比率と重量カロリーとの関係式と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果とを用いて前記分析対象物のカロリーを算出する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分と、前記分析対象物に含まれるたんぱく質、炭水化物、および脂質のうちの１つとを測定する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分を測定し、前記分析対象物に含まれるたんぱく質、炭水化物、および脂質は測定しない」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分比率を測定し、前記カロリー算出部は、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記水分比率と重量カロリーとの関係式と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果とを用いて前記分析対象物のカロリーを算出する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分と、前記分析対象物に含まれるたんぱく質、炭水化物、および脂質のうちの１つとを測定する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分、および前記分析対象物に含まれる脂質を測定し、前記分析対象物に含まれるたんぱく質、および炭水化物は測定しない」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、分析対象物に含まれる水分比率および前記分析対象物に含まれる脂質比率を測定し、前記カロリー算出部は、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記分析対象物に含まれる脂質比率と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果により得られる前記分析対象物の総重量とを用いて水分重量および脂質重量を算出し、前記水分重量、前記脂質重量、および、前記分析対象物の総重量とカロリーとの関係式を用いて前記分析対象物のカロリーを算出する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、近赤外光を用いて得られたスペクトルデータに基づいて、前記分析対象物を測定する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、分析対象物に含まれる水分比率および前記分析対象物に含まれる脂質比率を測定し、前記カロリー算出部は、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記分析対象物に含まれる脂質比率と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果により得られる前記分析対象物の総重量とを用いて水分重量および脂質重量を算出し、前記水分重量、前記脂質重量、および、前記分析対象物の総重量とカロリーとの関係式を用いて前記分析対象物のカロリーを算出する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、近赤外光を用いて得られたスペクトルデータに基づいて、前記分析対象物を測定する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記測定部は、７００〜１１００ｎｍの近赤外光を用いて得られたスペクトルデータに基づいて前記分析対象物を測定する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記カロリー算出装置は、前記分析対象物の食品種類情報を入力する食品種類情報入力部、または前記分析対象物の食品種類情報を検出する食品種類情報検出部を有し、前記カロリー算出部は、前記分析対象物の食品種類情報を用いて、前記分析対象物のカロリーを補正する」を含む。
上記手段の一形態は、「前記カロリー算出装置は、前記分析対象物の食品種類情報を入力する食品種類情報入力部、または前記分析対象物の食品種類情報を検出する食品種類情報検出部を有し、前記カロリー算出部は、前記分析対象物の食品種類情報を用いて、前記分析対象物のカロリーを補正する」を含む。
本カロリー算出装置は、簡便にカロリーを算出できる。
図１および図２を参照して、カロリー算出装置１の構成について説明する。カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓとしての食品のカロリーを算出する。なお、食品は、固形物および液体を含む。
図１に示されるように、カロリー算出装置１は、本体１０、測定部２０、重量検出部３０、位置センサー４０、制御部７０、操作部５０、および表示部６０を有する。なお、制御部７０は、「カロリー算出部」に相当する。
本体１０は、筐体１１および試料皿１２を有する。
筐体１１は、内部に試料皿１２および分析対象物Ｓを配置する。筐体１１は、図示しない扉を有し、扉を閉じることにより、内部が遮光される。
筐体１１は、内部に試料皿１２および分析対象物Ｓを配置する。筐体１１は、図示しない扉を有し、扉を閉じることにより、内部が遮光される。
図２に示されるように、試料皿１２は、透過部１３を有する。試料皿１２は、円盤形状を有する。透過部１３は、試料皿１２の円盤形状の中央部分に位置する。透過部１３は、近赤外光を透過する材料により形成される。透過部１３の材料としては、例えば赤外線領域の光の吸収が少ない石英ガラスが用いられる。
図１に示されるように、測定部２０は、発光部２１、および受光部２２を有する。
発光部２１は、試料皿１２よりも上方に配置される。発光部２１は、試料皿１２の上面に配置される分析対象物Ｓに光を照射する。発光部２１から照射される光は、近赤外光である７００〜１１００ｎｍの波長の少なくとも１部を含む。発光部２１の光源としては、例えばハロゲンランプが用いられる。
発光部２１は、試料皿１２よりも上方に配置される。発光部２１は、試料皿１２の上面に配置される分析対象物Ｓに光を照射する。発光部２１から照射される光は、近赤外光である７００〜１１００ｎｍの波長の少なくとも１部を含む。発光部２１の光源としては、例えばハロゲンランプが用いられる。
受光部２２は、第１受光素子２２Ａ、第２受光素子２２Ｂを有する。
第１受光素子２２Ａは、試料皿１２よりも下方に配置される。第１受光素子２２Ａは、発光部２１からの照射光のうち、分析対象物Ｓを透過した光を受光する。第１受光素子２２Ａは、受光した光に応じた信号を制御部７０に送信する。第１受光素子２２Ａとしては、例えばシリコン素子が用いられる。
第１受光素子２２Ａは、試料皿１２よりも下方に配置される。第１受光素子２２Ａは、発光部２１からの照射光のうち、分析対象物Ｓを透過した光を受光する。第１受光素子２２Ａは、受光した光に応じた信号を制御部７０に送信する。第１受光素子２２Ａとしては、例えばシリコン素子が用いられる。
第２受光素子２２Ｂは、試料皿１２よりも上方に配置される。第２受光素子２２Ｂは、発光部２１からの照射光のうち、分析対象物Ｓから反射した散乱反射光を受光する。第２受光素子２２Ｂは、受光した光に応じた信号を制御部７０に送信する。第２受光素子２２Ｂとしては、例えばシリコン素子が用いられる。
重量検出部３０は、圧電素子３１を有する。重量検出部３０は、試料皿１２よりも下方に位置する。重量検出部３０は、試料皿１２を上面で受け止める。このため、重量検出部３０は、試料皿１２および試料皿１２に乗せられる分析対象物Ｓの重量に応じた圧力がかかる。圧電素子３１は、試料皿１２および試料皿１２に乗せられる分析対象物Ｓの重量に起因する圧力に応じた信号を制御部７０に出力する。
位置センサー４０は、第１位置センサー４１および第２位置センサー４２を有する。
第１位置センサー４１は、筐体１１の内面に取り付けられる。第１位置センサー４１は、試料皿１２の横方向に配置される。第１位置センサー４１は、分析対象物Ｓとの距離に応じた信号を制御部７０に出力する。
第１位置センサー４１は、筐体１１の内面に取り付けられる。第１位置センサー４１は、試料皿１２の横方向に配置される。第１位置センサー４１は、分析対象物Ｓとの距離に応じた信号を制御部７０に出力する。
第２位置センサー４２は、筐体１１の内面に取り付けられる。第２位置センサー４２は、試料皿１２よりも上方に配置される。第２位置センサー４２は、分析対象物Ｓとの距離に応じた信号を制御部７０に出力する。
操作部５０は、測定開始ボタン（図示略）を有する。操作部５０は、使用者の操作により測定開始ボタンが押されたとき、測定開始する旨の信号を制御部７０に出力する。
表示部６０は、液晶画面を有する。表示部６０は、液晶画面に分析対象物Ｓのカロリーの測定結果を表示する。
表示部６０は、液晶画面を有する。表示部６０は、液晶画面に分析対象物Ｓのカロリーの測定結果を表示する。
制御部７０は、図示しないケーブルによって、測定部２０、重量検出部３０、位置センサー４０、操作部５０、および表示部６０と接続される。制御部７０は、受光素子２２Ａ，２２Ｂからの信号に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。制御部７０は、重量検出部３０の圧電素子３１からの信号に基づいて、分析対象物Ｓの重量を算出する。制御部７０は、第１位置センサー４１からの信号に基づいて分析対象物Ｓの横方向の位置を算出する。制御部７０は、第２位置センサー４２からの信号に基づいて分析対象物Ｓの高さ方法の位置を算出する。
制御部７０による分析対象物Ｓのカロリーの測定手順について説明する。制御部７０は、操作部５０の操作による測定開始の信号を受信したとき、（手順１）〜（手順５）の手順で分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
（手順１）制御部７０は、圧電素子３１からの信号と予め設定されている試料皿１２の重さに基づいて分析対象物Ｓの重量を算出する。
（手順２）制御部７０は、位置センサー４０からの信号に基づいて分析対象物Ｓの位置を検出する。具体的には、制御部７０は、分析対象物Ｓから発光部２１までの距離、分析対象物Ｓからおよび受光素子２２Ａ，２２Ｂまでの距離を算出する。
（手順３）制御部７０は、測定部２０の発光部２１から近赤外光を照射する。また、受光部２２から受光量に基づいた信号を検出する。
（手順４）制御部７０は、分析対象物Ｓの重量、分析対象物Ｓの位置、および受光部２２からの受光量に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
（手順５）制御部７０は、算出したカロリーを表示部６０に表示する。
（手順１）制御部７０は、圧電素子３１からの信号と予め設定されている試料皿１２の重さに基づいて分析対象物Ｓの重量を算出する。
（手順２）制御部７０は、位置センサー４０からの信号に基づいて分析対象物Ｓの位置を検出する。具体的には、制御部７０は、分析対象物Ｓから発光部２１までの距離、分析対象物Ｓからおよび受光素子２２Ａ，２２Ｂまでの距離を算出する。
（手順３）制御部７０は、測定部２０の発光部２１から近赤外光を照射する。また、受光部２２から受光量に基づいた信号を検出する。
（手順４）制御部７０は、分析対象物Ｓの重量、分析対象物Ｓの位置、および受光部２２からの受光量に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
（手順５）制御部７０は、算出したカロリーを表示部６０に表示する。
カロリーの算出方法について説明する。
従来の食品のカロリーの算出方法は、たんぱく質、炭水化物、脂質、および水分のそれぞれの重量を測定し、これら成分にそれぞれカロリー換算係数を乗算して総カロリーを算出する。
従来の食品のカロリーの算出方法は、たんぱく質、炭水化物、脂質、および水分のそれぞれの重量を測定し、これら成分にそれぞれカロリー換算係数を乗算して総カロリーを算出する。
例えば、近赤外光においてたんぱく質、炭水化物、脂質、および水分の重量を測定する構成においては、たんぱく質、炭水化物、脂質、および水分の特徴波長の吸光スペクトルの重なりから、各成分の含有比率を測定する。そして、各成分の含有比率および総重量から各成分の重量を求める。各成分は、吸光スペクトル上で互いに重なる。このため、高精度のセンサーを用いない場合、互いに分離が困難になる。さらに、アルゴリズムが複雑になるため、解析の時間が長くなる。また、各成分の含有比率をそれぞれ測定する構成においては、たんぱく質、炭水化物、脂質、および水分は、発光部および受光部において各成分に対応したフィルタを備えて測定を行う。このため、測定装置が大型化する。また、各成分の全てを測定するため、時間がかかる。
また、近赤外光領域のうち、特に短波長領域と言われる７００〜１１００ｎｍの領域においては、１１００ｎｍ以上の領域と比較して、近赤外光が分析対象物Ｓの内部に透過しやすい。一方、たんぱく質は、７００〜１１００ｎｍの領域において、たんぱく質は吸光スペクトルの明瞭なピークを有しない。このため、７００〜１１００ｎｍの近赤外光を用いて、たんぱく質の含有比率を算出することが難しい。
発明者は、従来の方法によって算出される各種食品の重量カロリーが、分析対象物Ｓの水分比率と相関することを見出した。
すなわち、一般的な食品は、水分、たんぱく質、炭水化物、および脂質により構成される。水分は、成分の所定の重量が分解されるときのカロリー生産量（以下、「カロリー寄与率」）が「０」である。一方、水分は、多くの食品において重量の半分程を占める。このため、食品中の水分比率は、食品全体のカロリーと相関する。
すなわち、一般的な食品は、水分、たんぱく質、炭水化物、および脂質により構成される。水分は、成分の所定の重量が分解されるときのカロリー生産量（以下、「カロリー寄与率」）が「０」である。一方、水分は、多くの食品において重量の半分程を占める。このため、食品中の水分比率は、食品全体のカロリーと相関する。
また、炭水化物は、脂質よりもカロリー寄与率が低い。炭水化物を多く含む、米、および麺類等の食品は、水分を含みやすく、水分比率が比較的高い。一方、カロリー寄与率の高い脂質を多く含む食品は、水分比率が比較的低い。このため、水分比率の小さい食品および水分比率の大きな食品において、水分比率は食品のカロリーとよく相関する。すなわち、水分比率は、食品全体のカロリーと高い相関を示す。
図３は、複数の食品における水分比率と重量カロリーとの関係を示している。なお、図３における水分比率および重量カロリーは、従来の方法により測定している。なお、水分比率は、食品全体の重量に対する水分の重量の割合を示す。重量カロリーは、食品の重量あたりのカロリーを示す。
図３に示されるように、食品における水分比率と重量カロリーとは相関する。具体的には、水分比率が高い食品ほど、重量カロリーが低い。
制御部７０は、受光部２２からの信号に基づいて近赤外光を分光し、７００〜１１００ｎｍの波長におけるスペクトルデータを作成する。制御部７０は、スペクトルデータおよび分析対象物Ｓの位置を用いて分析対象物Ｓの水分比率を算出する。具体的には、受光した光の吸光度は、分析対象物Ｓの位置に応じて変化するため、制御部７０は、スペクトルデータを分析対象物Ｓの位置に基づいて補正し、水分の算出に適した波長の吸光度に基づいて水分比率を算出する。具体的には、発光部２１から分析対象物Ｓまでの距離が大きくなるほど、受光素子２２Ａ，２２Ｂが受光する光は少なくなる。また、分析対象物Ｓから受光素子２２Ａ，２２Ｂまでの距離が大きくなるほど、受光素子２２Ａ，２２Ｂが受光する光は少なくなる。このため、例えば、分析対象物Ｓと発光部２１、および受光素子２２Ａ，２２Ｂとの距離が大きいときは、分析対象物Ｓと発光部２１、および受光素子２２Ａ，２２Ｂとの距離が小さいときよりも吸光度が大きくなるように補正する。
制御部７０は、受光部２２からの信号に基づいて近赤外光を分光し、７００〜１１００ｎｍの波長におけるスペクトルデータを作成する。制御部７０は、スペクトルデータおよび分析対象物Ｓの位置を用いて分析対象物Ｓの水分比率を算出する。具体的には、受光した光の吸光度は、分析対象物Ｓの位置に応じて変化するため、制御部７０は、スペクトルデータを分析対象物Ｓの位置に基づいて補正し、水分の算出に適した波長の吸光度に基づいて水分比率を算出する。具体的には、発光部２１から分析対象物Ｓまでの距離が大きくなるほど、受光素子２２Ａ，２２Ｂが受光する光は少なくなる。また、分析対象物Ｓから受光素子２２Ａ，２２Ｂまでの距離が大きくなるほど、受光素子２２Ａ，２２Ｂが受光する光は少なくなる。このため、例えば、分析対象物Ｓと発光部２１、および受光素子２２Ａ，２２Ｂとの距離が大きいときは、分析対象物Ｓと発光部２１、および受光素子２２Ａ，２２Ｂとの距離が小さいときよりも吸光度が大きくなるように補正する。
次に、制御部７０は、図３に示される複数の食品における水分比率と重量カロリーとの関係から求められる近似線の関係式と、カロリー算出装置１によって算出される分析対象物Ｓの水分比率とを用いて、分析対象物Ｓの重量カロリーを算出する。次に、制御部７０は、分析対象物Ｓの重量カロリーおよび分析対象物Ｓの重量を用いて、分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
カロリー算出装置１は、以下の効果を奏する。
（１）カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓ中の水分比率に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。このため、分析対象物Ｓ中のたんぱく質、炭水化物、脂質、および水分の全てを測定し、カロリーを算出する構成と比較して、簡便にカロリーを算出できる。
（１）カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓ中の水分比率に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。このため、分析対象物Ｓ中のたんぱく質、炭水化物、脂質、および水分の全てを測定し、カロリーを算出する構成と比較して、簡便にカロリーを算出できる。
（２）従来の分析対象物Ｓのカロリーの算出方法として、分析対象物Ｓを粉砕し、化学的分析手法により、分析対象物Ｓの成分を分析する方法がある。この分析方法においては、分析対象物Ｓを粉砕し、成分を測定する。カロリー算出装置１は、近赤外光により分析対象物Ｓのカロリーを算出する。このため、カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓを粉砕せずに、非破壊的にカロリーを算出できる。
また、従来の化学的分析手法においては、試薬および遠心機等を用いる必要がある。カロリー算出装置１は、試薬および遠心機等を用いずに分析対象物Ｓのカロリーを分析する。このため、カロリー算出装置１は、簡便にカロリーの算出を行うことができる。
（３）たんぱく質は、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの領域においては、明瞭な吸光スペクトルを有しないため、測定精度が低い。カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓ中のたんぱく質の含有比率を算出せずに、分析対象物Ｓのカロリーを算出する。すなわち、測定精度の低いたんぱく質を用いずにカロリーを算出することができる。
（４）カロリー算出装置１は、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの領域のスペクトルデータに基づいてカロリーを算出する。７００ｎｍ〜１１００ｎｍの領域の近赤外光は、１１００ｎｍ以上の近赤外光と比較して、分析対象物Ｓの内部に浸透しやすい。このため、１１００ｎｍ以上の近赤外光を用いる場合と比較して、分析対象物Ｓの内部まで反映したカロリーを算出することができる。
（５）カロリー算出装置１は、内部を遮光できる筐体１１を有する。このため、外部からの近赤外光の影響を低減できる。このため、カロリーの算出精度が低下することを抑制できる。
（第２実施形態）
本実施形態のカロリー算出装置１は、第１実施形態のカロリー算出装置１と比較して次の部分において異なる構成を有し、その他の部分において同一の構成を有する。すなわち、カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓの水分に加えて脂質を測定する。
本実施形態のカロリー算出装置１は、第１実施形態のカロリー算出装置１と比較して次の部分において異なる構成を有し、その他の部分において同一の構成を有する。すなわち、カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓの水分に加えて脂質を測定する。
カロリーの算出方法について説明する。
制御部７０は、受光部２２からの信号に基づいて近赤外光を分光し、スペクトルデータを作成する。制御部７０は、スペクトルデータおよび分析対象物Ｓの位置に基づいて分析対象物Ｓの水分比率を算出する。制御部７０は、算出された水分比率と、分析対象物Ｓの重量（以下、「総重量Ｘ」）とに基づいて、水分の重量（以下、「水分量Ｗ」）を算出する。また、制御部７０は、スペクトルデータに基づいて分析対象物Ｓの脂質比率を算出する。制御部７０は、算出された脂質比率と、分析対象物Ｓの総重量Ｘとに基づいて、脂質の重量（以下、「脂質量Ｆ」）を算出する。
制御部７０は、受光部２２からの信号に基づいて近赤外光を分光し、スペクトルデータを作成する。制御部７０は、スペクトルデータおよび分析対象物Ｓの位置に基づいて分析対象物Ｓの水分比率を算出する。制御部７０は、算出された水分比率と、分析対象物Ｓの重量（以下、「総重量Ｘ」）とに基づいて、水分の重量（以下、「水分量Ｗ」）を算出する。また、制御部７０は、スペクトルデータに基づいて分析対象物Ｓの脂質比率を算出する。制御部７０は、算出された脂質比率と、分析対象物Ｓの総重量Ｘとに基づいて、脂質の重量（以下、「脂質量Ｆ」）を算出する。
脂質のカロリー係数は「９」である。たんぱく質のカロリー係数は「４」である。炭水化物のカロリー係数は「４」である。脂質のカロリー係数は、たんぱく質および炭水化物のカロリー係数よりも高い。また、たんぱく質および炭水化物のカロリー係数は等しい。このため、たんぱく質の量および炭水化物の量をそれぞれ測定しなくとも、たんぱく質の量および炭水化物の量の和が推定できれば、たんぱく質および炭水化物に由来するカロリーを算出できる。ここで、一般的な食品においては、その重量のほとんどはたんぱく質、炭水化物、脂質、および水分が占める。このため、総重量Ｘから水分量Ｗおよび脂質量Ｆを引いた値は、たんぱく質の量および炭水化物の量に略等しくなる。このため、制御部７０は、水分量Ｗおよび脂質量Ｆに基づいて下記（１）式によりカロリーを算出する。
Ｃ＝（Ｘ−Ｗ−Ｆ）×４＋Ｆ×９ …（１）
「Ｃ」は、分析対象物Ｓのカロリーを示す。
第２実施形態のカロリー算出装置１は第１実施形態の（２）〜（５）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（６）カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓ中の水分量Ｗおよび脂質量Ｆに基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。このため、分析対象物Ｓ中のたんぱく質、炭水化物、脂質、および水分の全てを測定し、カロリーを算出する構成と比較して、簡便にカロリーを算出できる。
（６）カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓ中の水分量Ｗおよび脂質量Ｆに基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。このため、分析対象物Ｓ中のたんぱく質、炭水化物、脂質、および水分の全てを測定し、カロリーを算出する構成と比較して、簡便にカロリーを算出できる。
（７）たんぱく質、炭水化物、および脂質のうち、脂質のカロリー係数は最も高い。カロリー算出装置１は、水分に加えて脂質を測定する。このため、水分のみでカロリーを算出する構成と比較して、カロリーの算出の精度が向上する。
（その他の実施形態）
本カロリー算出装置は、第１実施形態および第２実施形態以外の実施形態を含む。以下、本カロリー算出装置のその他の実施形態としての第１実施形態および第２実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
本カロリー算出装置は、第１実施形態および第２実施形態以外の実施形態を含む。以下、本カロリー算出装置のその他の実施形態としての第１実施形態および第２実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
・第１実施形態のカロリー算出装置１は、水分比率を用いて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、分析対象物Ｓの、水分比率、たんぱく質比率、炭水化物比率、および脂質比率のうちの、１、２、または３つを用いて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
１つのパラメーターを用いて分析対象物Ｓのカロリーを算出する場合、制御部７０には、予めこのパラメーターと重量カロリーとの関係式が保存される。制御部７０は、パラメーターと重量カロリーとの関係式を用いて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
・第１実施形態の制御部７０は、水分比率に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。ただし、制御部７０の構成はこれに限られない。例えば、変形例の制御部７０は、分析対象物Ｓの重量から水分量を除いた除水分量を算出する。制御部７０は、算出した除水分量と予め実験等により決定した重量カロリーとの関係から分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
・第２実施形態の制御部７０は、水分量Ｗおよび脂質量Ｆを用いてカロリーを算出する。ただし、制御部７０の構成はこれに限られない。例えば、変形例の制御部７０は、水分量Ｗおよび脂質量Ｆに加えて、食品種類情報を用いてカロリーを算出する。食品種類情報としては、例えば、サラダ、ご飯、パン、およびハンバーグ等の料理名が設定される。
制御部７０は、予め複数の食品種類情報を記憶している。測定者は、操作部５０を介して複数の食品種類情報から、分析対象物Ｓの種類と対応する食品種類を選択する。制御部７０は、選択された食品種類情報に基づいて、カロリーを算出する。カロリーの算出式としては、例えば下記（２）式が用いられる。この変形例のカロリー算出装置１は、成分の測定のみでカロリーを算出する構成と比較して、カロリーの算出の精度が向上する。なお、「Ｔ」は、食品種類毎に設定される補正値を示す。なお、この変形例において、操作部５０は、「食品種類情報入力部」に相当する。この変形例を変形例Ｘとする。
Ｃ＝（Ｘ−Ｗ−Ｆ−Ｔ）×４＋Ｆ×９ …（２）
・変形例Ｘをさらに以下のように変更することもできる。この変形例のカロリー算出装置１は、カメラを有する。制御部７０は、カメラの画像を処理することにより、分析対象物Ｓの食品種類情報を検出する。例えば、制御部７０は、画像内において緑色が所定の面積以上を占める場合、予め記憶されている複数の食品種類情報の中からサラダを選択する。なお、この変形例において制御部７０は、「食品種類情報検出部」に相当する。
・第２実施形態のカロリー算出装置１は、（１）式において総重量Ｘから水分量Ｗおよび脂質量Ｆを引いた値をたんぱく質の重量および炭水化物の重量の和としてカロリーを算出する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、水分量Ｗおよび脂質量Ｆに加えて塩分等の微小な値を総重量Ｘから引いた値をたんぱく質の重量および炭水化物の重量の和としてカロリーを算出する。なお、塩分のカロリー係数は「０」であるため、総重量Ｘから塩分の量を引いた値を用いてカロリーを算出することにより、カロリーの算出精度を向上できる。なお、塩分の重量は、測定部２０を用いて算出するようにしてもよいし、食品の平均的な塩分量として予め制御部７０に記憶しておくこともできる。
・各実施形態の重量検出部３０は、圧電素子３１により分析対象物Ｓの重量を測定する。ただし、重量検出部３０の構成はこれに限られない。例えば、変形例の重量検出部３０は、カメラとして構成される。重量検出部３０は、検出した画像を制御部７０に出力する。制御部７０は、入力された画像を解析することにより、分析対象物Ｓの体積を算出する。制御部７０は、分析対象物Ｓの体積に基づいて分析対象物Ｓの重量を算出する。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、分析対象物Ｓの重量を測定する重量検出部３０を備える。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、重量検出部３０に代えて分析対象物Ｓの体積を測定する体積検出部を有する。体積検出部としては、例えば、位置センサー４０を用いることもできる。位置センサー４０を体積検出部として用いる場合、カロリー算出装置１は、試料皿１２から位置センサー４２までの距離を予め制御部７０に記憶する。そして、制御部７０は、試料皿１２から位置センサー４２までの距離と、位置センサー４２の検出値とに基づいて、分析対象物Ｓの厚さを推定する。また、位置センサー４１の検出値に基づいて、分析対象物Ｓの横方向の大きさを推定する。そして、制御部７０は、分析対象物Ｓの厚さの推定値と、分析対象物Ｓの横方向の大きさの推定値とに基づいて、分析対象物Ｓの体積を算出する。制御部７０は、分析対象物Ｓの体積から、分析対象物Ｓの重量を推定する。この場合、カロリー算出装置１は、複数の種類の食品から求められた体積あたりの平均重量値を制御部７０に記憶している。制御部７０は、平均重量値を体積に乗算することにより、分析対象物Ｓの重量を推定する。この変形例を変形例Ｙとする。
・上記変形例Ｙのカロリー算出装置１は、分析対象物Ｓの体積から分析対象物Ｓの重量を推定し、推定した重量および水分比率に基づいてカロリーを算出する。しかし、変形例Ｙのカロリー算出装置１の構成をさらに次のように変更することもできる。すなわち、カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓの体積および水分比率に基づいてカロリーを算出する。この場合、カロリー算出装置１は、体積の異なる複数の種類の食品を用いて求められた水分比率と体積あたりのカロリー（以下、「サイズカロリー」）との関係式を有する。制御部７０は、水分比率とサイズカロリーとの関係式を用いて、分析対象物Ｓのサイズカロリーを算出する。制御部７０は、分析対象物Ｓのサイズカロリーおよび分析対象物Ｓの体積に基づいて、分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、位置センサー４１，４２により測定される分析対象物Ｓの位置に基づいて水分比率を補正する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、図４に示される変形例のカロリー算出装置１は、第１移動機構８１および第２移動機構８２を有する。第１移動機構８１は、試料皿１２を上方および下方に移動させる。第２移動機構８２は、試料皿１２を右方および左方に移動させる。制御部７０は、移動機構８１，８２を用いて試料皿１２の位置を変更する。制御部７０は、位置センサー４０の検出値に基づいて、分析対象物Ｓの位置を変更する。この場合、分析対象物Ｓと発光部２１および受光部２２との距離を常に一定の距離に維持することができるため、位置センサー４１，４２により測定される分析対象物Ｓの位置に基づいて水分比率を補正することを省略できる。なお、移動機構８１，８２は、手動により駆動する構成とすることもできる。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、位置センサー４０を有する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、位置センサー４０を省略している。この場合、制御部７０は、分析対象物Ｓの位置によるカロリーの補正を省略する。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、表示部６０に分析対象物Ｓのカロリーを表示する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、カロリーの算出結果を外部媒体に出力するポートを有する。ポートとしては、例えば、ＵＳＢおよび無線通信のポートが挙げられる。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外光のスペクトルデータを用いてカロリーを算出する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、１１００ｎｍ以上の近赤外光のスペクトルデータを用いてカロリーを算出する。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、近赤外光を用いる測定部２０を有する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、図５に示される変形例のカロリー算出装置１は、核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」）を用いる測定部１２０を有する。測定部１２０は、磁場発生部１２１および電磁波検出部１２２を有する。電磁波検出部１２２は、第１検出部１２２Ａ、第２検出部１２２Ｂを有する。第１検出部１２２Ａは、分析対象物Ｓの下方から電磁波を検出する。第２検出部１２２Ｂは、分析対象物Ｓの上方から電磁波を検出する。制御部７０は、各検出部１２２Ａ，１２２Ｂからの信号に基づいて、ＮＭＲスペクトルデータを作成する。制御部７０は、水分の化学構造に対応したスペクトルデータに基づいて、分析対象物Ｓの水分を測定する。なお、磁場発生部１２１としては、例えばコイル、および磁石が用いられる。要するに、分析対象物Ｓの水分を測定できる測定部２０であれば、いずれの測定部２０を採用することもできる。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、近赤外光を用いて分析対象物Ｓのカロリーを非破壊的に算出する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、化学的分析手法によって粉砕された分析対象物Ｓのカロリーを算出する。具体的には、制御部７０は、化学分析手法により測定された水分と分析対象物Ｓの重量に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを測定する。この場合においても、カロリー算出装置１は、水分のみで分析対象物Ｓのカロリーを算出できる。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、以下の構成を追加した変形例とすることもできる。すなわち、この変形例のカロリー算出装置１は、参照試料を用いてカロリーを算出する。具体的には、使用者は、温度および湿度等の環境によって分析対象物Ｓと同様にスペクトルデータが変化する参照試料を準備する。使用者は、分析対象物Ｓの測定の前に、参照試料のカロリーを測定する。例えば、分析対象物Ｓを液体とする場合、参照試料として水を用いる。制御部７０は、算出した参照試料のカロリーと予め記憶されている参照試料の基準カロリーとを比較し、補正係数を決定する。制御部７０は、分析対象物Ｓのカロリー算出のとき、参照試料によって決定された補正係数を用いて、算出されるカロリーを補正する。これにより、温度および湿度等の環境によりカロリーの測定精度が低下することを抑制できる。この変形例を変形例Ｚとする。
・上記変形例Ｚのカロリー算出装置１は、参照試料のカロリーを用いて補正係数を決定するが、これに代えて、参照試料のカロリーを用いて、発光部の位置および発光強度を変更することもできる。具体的には、参照試料のカロリーが、予め記憶されている参照試料の基準カロリーと一致するように、発光部の位置および発光強度を変更する。これにより、温度および湿度等の環境によりカロリーの測定精度が低下することを抑制できる。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、液晶画面を有する表示部６０を備える。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、ＬＥＤを有する表示部６０を備える。要するに、算出したカロリーを表示できる表示部６０であれば、いずれの構成に変更することもできる。
・各実施形態のカロリー算出装置１に以下の構成を追加することもできる。すなわち、分析対象物Ｓの重量とカロリーとの関係を表示部６０に表示する。この構成において、使用者は、分析対象物Ｓの重量をさらに追加したとき、最終的なカロリーの大きさを簡単に把握できる。また、使用者は、目標とするカロリー摂取量と表示された分析対象物Ｓの重量あたりのカロリーとを比較することにより、目標とするカロリー摂取量と分析対象物Ｓの摂取量とを簡単に比較することができる。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、試料皿１２を有する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、試料皿１２を省略している。この場合、分析対象物Ｓを、石英ガラスの容器に入れて測定を行うこともできる。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、位置センサー４０が筐体１１の内部に取り付けられる。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、位置センサー４０が発光部２１および受光部２２の少なくとも一方に取り付けられる。この変形例を変形例Ｖとする。
・上記変形例Ｖのカロリー算出装置１は、位置センサー４０の測定値が、分析対象物Ｓと測定部２０との距離に対応している。このため、カロリー算出装置１に、発光部２１および受光部２２の移動機構をさらに備えることにより、位置センサー４０の測定値を用いて、分析対象物Ｓと発光部２１および受光部２２との距離を常に一定の距離に維持することができる。
・各実施形態の測定部２０は、２つの受光部２２を有する。ただし、測定部２０の構成はこれに限られない。例えば、変形例の測定部２０は、受光部２２の一方を省略している。さらに別の変形例の測定部２０は、３つ以上の受光部２２を有する。この場合、受光素子は、分析対象物Ｓを透過した光、および分析対象物Ｓから反射した散乱反射光のいずれを受光する構成としてもよい。また、受光部２２の位置も、目的および本体１０の形状等に応じて変更できる。
また、受光素子を複数有する構成においては、測定に利用する主たる受光素子を定め、他の受光素子をこの近傍に配置する構成とすることもできる。そして、他の受光素子の検出値により主たる受光素子の検出値を補正することもできる。
・各実施形態の測定部２０は、散乱反射光を受光する受光素子２２Ｂを有する受光部２２を１つ備える。ただし、測定部２０の構成はこれに限られない。例えば、変形例の測定部２０は、散乱反射光を受光する複数の受光部２２および光ファイバーを有する。光ファイバーは、一端が複数に分岐する。各受光部２２は、それぞれ光ファイバーの分岐した端部が接続される。光ファイバーの他端は、受光素子２２Ｂに接続される。散乱反射光は、各受光部２２および光ファイバーを介して受光素子２２Ｂに集光される。この測定部２０は、複数の部位に到達した散乱反射光を集光するため、受光素子２２Ｂに到達する光の強度を高めることができる。
・各実施形態の筐体１１は、扉を有する。ただし、筐体１１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の筐体１１は、扉を省略している。この場合、カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓを筐体１１内に配置しない状態における吸光度を測定し、分析対象物Ｓを測定したときの吸光度の対照値とすることもできる。具体的には、カロリー算出装置１は、分析対象物Ｓを測定したときの測定値から、分析対象物Ｓを筐体１１内に配置しない状態における測定値を引いた値に基づいて吸光度を算出する。
・各実施形態のカロリー算出装置１は、筐体１１を有する。ただし、カロリー算出装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例のカロリー算出装置１は、筐体１１を省略している。
（実施形態の記載に基づく付記事項）
上記実施形態に記載の事項を上位概念化した事項を以下に記載する。
（付記１）
分析対象物に含まれる水分比率を測定する測定部と、前記分析対象物の重量を測定する重量検出部および前記分析対象物の体積を測定する体積検出部のうちの一方と、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果とを用いて前記分析対象物のカロリーを算出するカロリー算出部とを備えるカロリー算出装置。
（付記２）
分析対象物に含まれる水分比率および前記分析対象物に含まれる脂質比率を測定する測定部と、前記分析対象物の重量を測定する重量検出部および前記分析対象物の体積を測定する体積検出部のうちの一方と、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記分析対象物に含まれる脂質比率と、と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果とを用いて前記分析対象物のカロリーを算出するカロリー算出部とを備えるカロリー算出装置。
上記実施形態に記載の事項を上位概念化した事項を以下に記載する。
（付記１）
分析対象物に含まれる水分比率を測定する測定部と、前記分析対象物の重量を測定する重量検出部および前記分析対象物の体積を測定する体積検出部のうちの一方と、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果とを用いて前記分析対象物のカロリーを算出するカロリー算出部とを備えるカロリー算出装置。
（付記２）
分析対象物に含まれる水分比率および前記分析対象物に含まれる脂質比率を測定する測定部と、前記分析対象物の重量を測定する重量検出部および前記分析対象物の体積を測定する体積検出部のうちの一方と、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記分析対象物に含まれる脂質比率と、と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果とを用いて前記分析対象物のカロリーを算出するカロリー算出部とを備えるカロリー算出装置。
１…カロリー算出装置、２０…測定部、３０…重量検出部、７０…制御部（カロリー算出部）。
Claims (10)
- 分析対象物に含まれる水分、たんぱく質、炭水化物、および脂質のうちの１つ以上２つ以下を測定する測定部と、
前記分析対象物の重量を測定する重量検出部および前記分析対象物の体積を測定する体積検出部のうちの一方と、
前記測定部の測定結果と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果とを用いて前記分析対象物のカロリーを算出するカロリー算出部とを備える
カロリー算出装置。 - 前記測定部は、少なくとも前記分析対象物に含まれる水分を測定する
請求項１に記載のカロリー算出装置。 - 前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分を測定し、前記分析対象物に含まれるたんぱく質、炭水化物、および脂質は測定しない
請求項２に記載のカロリー算出装置。 - 前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分比率を測定し、
前記カロリー算出部は、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記水分比率と重量カロリーとの関係式と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果とを用いて前記分析対象物のカロリーを算出する
請求項３に記載のカロリー算出装置。 - 前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分と、前記分析対象物に含まれるたんぱく質、炭水化物、および脂質のうちの１つとを測定する
請求項２に記載のカロリー算出装置。 - 前記測定部は、前記分析対象物に含まれる水分、および前記分析対象物に含まれる脂質を測定し、前記分析対象物に含まれるたんぱく質、および炭水化物は測定しない
請求項５に記載のカロリー算出装置。 - 前記測定部は、分析対象物に含まれる水分比率および前記分析対象物に含まれる脂質比率を測定し、
前記カロリー算出部は、前記分析対象物に含まれる水分比率と、前記分析対象物に含まれる脂質比率と、前記重量検出部の測定結果または前記体積検出部の測定結果により得られる前記分析対象物の総重量とを用いて水分重量および脂質重量を算出し、前記水分重量、前記脂質重量、および、前記分析対象物の総重量とカロリーとの関係式を用いて前記分析対象物のカロリーを算出する
請求項６に記載のカロリー算出装置。 - 前記測定部は、近赤外光を用いて得られたスペクトルデータに基づいて、前記分析対象物を測定する
請求項１〜７のいずれか一項に記載のカロリー算出装置。 - 前記測定部は、７００〜１１００ｎｍの近赤外光を用いて得られたスペクトルデータに基づいて、前記分析対象物を測定する
請求項８に記載のカロリー算出装置。 - 前記カロリー算出装置は、前記分析対象物の食品種類情報を入力する食品種類情報入力部、または前記分析対象物の食品種類情報を検出する食品種類情報検出部を有し、
前記カロリー算出部は、前記分析対象物の食品種類情報を用いて、前記分析対象物のカロリーを補正する
請求項１〜９のいずれか一項に記載のカロリー算出装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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