JP6652944B2 - 食品検査装置及び食品検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、食品の食品検査装置及び食品検査方法に関する。

食品については、その食品に含まれる水の状態、塩分の濃度、又は脂質の割合が、加工又は調理された食品の仕上がり状態に影響し得る。特に、冷凍食品の場合、食品に含まれる水の状態（氷であるか水であるか）、塩分の濃度、又は脂質の割合は、加工又は調理された食品の仕上がり状態（最終製品の状態）のみならず、その食品の品質にも影響し得る。また、その食品に含まれ得る水分の含有量、塩分濃度、又は脂質の割合などの様々な指標も、加工又は調理された食品の仕上がり状態、及びその食品の品質に関わってくる。そのため、生産者、物流に携わる者、及び需要者（消費者）にとって、食品の品質に影響を及ぼすそのような指標は、特に「食の安心・安全」が注目されている昨今の事情を踏まえれば、極めて重大な関心事であるといえる。

例えば、冷凍食品の場合、その食品に含まれる氷及び／又は水の状況によっては、想定している温度・品質が達成できない場合がある。具体的には、本来なら全解凍後に加熱すべき食品を、半解凍状態の段階で加熱してしまうことによって、十分にその食品を加熱することができないことがある。また、逆に、本来なら半解凍状態にした後に低温加工すべき食品を、全解凍してしまうことによって、その食品を一定時間、十分に低温に保つことができず、その食品の品質を保持することが困難な場合もある。また、冷凍食品か否かを問わず、塩分の濃度又は脂質の割合によっては、想定している品質が達成できない場合がある。

これまでに、食品の電気伝導率、又は静電容量に着目し、食品の温度及び冷凍・解凍状態、あるいは食品の品質劣化状態を調べる装置又は方法が幾つか開示されている（特許文献１〜４、及び非特許文献１）。

一例として、食品に含まれる水の状態は、その食品の温度によって変動するため、その温度及び／又は温度変化を監視することは、従来採用されてきた食品の品質管理のための主要な方法である。代表的には、その食品の温度及び／又は温度変化の監視として、温度計を用いた直接的な監視方法、又はサーモグラフィーを用いた非破壊的な監視方法、あるいは、場合によっては人間の触感という曖昧な指標も採用されている。

国際公開第ＷＯ００／１４５２２号 特開２００５−３３７９８６号公報 特開平８−７５８０６号公報 特開平４−７３５８２号公報

成宮、他１名、「非接触式静電容量センサーによる食品の品質評価」、日本冷凍空調学会論文集、１９９９、Ｖｏｌ．１６、Ｎｏ．１、ｐ２３−２５

しかしながら、温度計を用いた直接的な監視方法では、被測定対象である食品内に温度計を挿入して使用することになる。その結果、その食品を商品として販売することができなくなるため、該食品は廃棄処分にせざるを得ない。また、サーモグラフィーを用いた場合は、食品の表面（表層）を測定することができたとしても、その内部まで測定することが困難である。加えて、人間の触感という曖昧な指標は、属人的な指標であるため、汎用性及び永続性に欠ける。

また、仮に食品の温度及び／又は温度変化を監視することができたとしても、食品に含まれる水の状態を正しく把握していることにはならない。特に、冷凍食品を例に挙げれば、冷凍状態から解凍状態に至る過程、あるいはその逆の、解凍状態から冷凍状態に至る過程における食品内の水の状態は、通常、その食品の温度という指標には現れない場合が多い。というのも、解凍の際は水と氷が同時に存在する融点で温度が一定になってしまい、温度を測定しても水の状態を測定できない。また、冷凍の際は、水は一旦融点以下に過冷却された後に冷凍が行われるので、解凍と同様に、温度を測定しても水の状態を測定できない。従って、温度という指標によって食品に含まれる水の状態を把握することは非常に困難である。

例えば、冷凍食品を内部まで均一に加熱加工する場合、予め十分解凍しておくことが望ましい。また、食品の低温加工において、適切な硬さとなる半解凍状態が望ましい場合がある。従って、温度という指標を用いることなく、水の冷凍状態又は解凍状態を評価することは、食品の検査において重要な技術的課題の一つと言える。

一方、温度以外の指標に基づいて食品の品質を管理する幾つかの先行技術が開示されているが、上述の各特許文献、又は非特許文献を採用したとしても、食品に含まれる水の状態を確度高く把握する装置又は方法は、未だ実現されていない。

また、食品に含まれる塩分の濃度、又は脂質の割合を、非接触で確度高く測定する手段の開発も、未だ道半ばといえる。

本発明は、食品に関して、水分の状態、塩分濃度、又は脂質の割合に例示される食品の状態を、高い確度で、かつ非破壊に測定又は検査することができる検査装置及び検査方法の実現に大きく貢献するものである。

本発明者らは、誘電率と電気伝導率を含む複素誘電率が異なる、食品に含まれる水と氷との関係、塩分濃度、又は脂質の割合について着目し、上述の検査装置及び検査方法の実現に向けて鋭意研究及び分析に取り組んだ。例えば、水と氷では、誘電率は約２０倍異なり、電気伝導率は約１００倍異なる。これらの物理量を一時に測定できれば、食品に含まれる水の状態、塩分濃度、又は脂質の割合を多角的に評価することが可能になる。

ところで、一般に、電気伝導率（もしくは電気抵抗率）の測定では、測定対象物（本発明においては食品）に対して複数の金属電極を接触させた状態で、一定電圧を印加して電流を測定する、あるいは、一定電流を印加して電極間の電圧差を測定することによって電気伝導率（もしくは電気抵抗率）が導出される。しかしながら、食品を測定対象物とする場合、金属電極と該食品との接触抵抗が大きいため、該食品のみに起因した電気伝導率（もしくは電気抵抗率）を測定することが難しい。さらに、電極を非接触にした場合、食品の表面近くの電気伝導率（もしくは電気抵抗率）しか測定できない。

そこで、本発明者らは、そのような食品特有の課題を克服した上で、誘電率と電気伝導率の両者に基づく指標を一時に測定することが、食品に含まれる水及び／又は氷の状況、塩分濃度、又は脂質の割合についてのより正確な把握につながると考え、さらに研究を進めた。その結果、本発明者らは、誘電率と電気伝導率の両者の成分を含む複素誘電率に着目することにより、食品の状態を、多面的に、より確度高く検査することが可能となるとの知見を得た。本発明は、上述の各視点に基づいて創出された。

上述の知見の代表的な一例を、以下の式を用いて詳しく説明する。

一般に、インダクタンス（Ｌ）、電気容量（Ｃ）及び抵抗（Ｒ）によって構成される共振回路における共振スペクトルの中心周波数（ｆｒ）およびバンド幅（Δｆｒ）は、該共振回路が並列ＲＬＣ共振回路の場合、次式（１）および（２）によって表される。

ここで、本願における被測定対象である、食品を誘電体と見立てて一対の電極間に配置したとき、その一対の電極はコンデンサーと見なせる。このコンデンサーに並列にインダクタンス（Ｌ）をつなげた共振ＬＣ回路を考える。このとき、該電極間に配置される該食品は、電気的エネルギーの蓄積のみならず、そのエネルギーの損失をも同時に生じさせる。そこで、該食品の誘電率は、式（３）に示すように、虚数単位ｊを用いて複素誘電率εで表される。

上式のうち、第一項の実数部分はエネルギーの蓄積に寄与し、第二項の虚数部分はエネルギー損失に寄与する。複素誘電率を考慮すると、コンデンサーの電気容量（Ｃ）は、以下の式（４）として表される。

また、その場合、アドミッタンスＹはそれぞれ、以下の式（５）として表される。

ここで、式（５）の右辺における第一項は、該食品の抵抗成分（Ｒ）に相当し、エネルギー損失（伝導損失）に寄与する成分である。第二項は、該食品における電気容量（Ｃ’）に相当し、エネルギー蓄積に寄与する成分である。また、ωは角振動数である。従って、食品が配置された一対の電極は、コンデンサーと抵抗が並列につながれた回路とみなすことができる。その結果、共振ＬＣ回路は、共振ＬＣ’Ｒ回路として捉えることができる。

上記を踏まえると、一般的な共振回路に対する式（２）における抵抗Ｒは、式（５）の右辺に現われる食品の抵抗Ｒに対応する。印加電圧一定の場合、該抵抗の値が減少すると伝導損失が増加し、式（２）よりバンド幅（Δｆｒ）が増加する。

一般的な共振回路に対する式（２）における電気容量Ｃは、式（５）の右辺に現われる食品の電気容量Ｃ’に対応する。従って、電気容量Ｃ’が増加すると、式（１）により、共振スペクトルにおける中心周波数（ｆｒ）が減少するとともに、バンド幅（Δｆｒ）も減少する。

従って、共振回路の共振スペクトルにおける中心周波数とバンド幅との両方を測定することにより、抵抗Ｒと電気容量Ｃ’が導出され、さらに式（５）から複素誘電率における実部と虚部を求めることが可能になる。

例えば、水と氷の状態について当て嵌めてみると、該中心周波数が１ＭＨｚの場合、水と氷の状態を比べたときに、水の状態の複素誘電率の実部ε’の方が、氷のそれよりも大きい。そのため、水の状態のＣ’が大きくなる。その結果、水の状態の方が氷の状態に比べて、中心周波数（ｆｒ）とバンド幅（Δｆｒ）とが小さくなる。一方、水の状態のε’’の方が、氷のそれよりも小さい。そのため、水の状態の抵抗Ｒが大きくなり、バンド幅（Δｆｒ）が小さくなる。

また、食品中の水の含有量により、食品全体における複素誘電率は変化する。さらに、食品に含まれる塩分の濃度、又は脂質の割合（代表的には、水と油の比率）によって、食品の複素誘電率が変わり得ることが、後述するように確認されている。従って、本発明は、水の状態のみならず、食品の品質に関わる検査又は評価も可能である。

上述の原理、又は後述する想定される修正点を考慮した理論に基づいて、本発明の食品検査装置及び食品検査方法は、食品の状態の検査を、非破壊、かつ高い確度で実現することができる。

上述の技術的効果を奏させるための本発明の１つの食品検査装置は、一対の電極とコイルとを含む共振部と、その共振部に対して第１交流信号を発生する発信部と、食品を該電極間に配置したときの、前述の共振部に反射する交流信号、その共振部を透過する交流信号、その共振部を流れる電流からなる交流信号、及びその共振部に発生する電圧からなる交流信号の群から選択される少なくとも１種の第２交流信号を受信する受信部と、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性のバンド幅、及びその第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度の群から選択される少なくとも１つを測定する測定部と、を備える。

この食品検査装置によれば、中心周波数を含む第１交流信号を上述の共振部に与えると、食品を共振部における一対の電極間に配置したときの上述に示す第２交流信号を受信部が受信する。加えて、この食品検査装置の測定部が、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性のバンド幅、及びその第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度の群から選択される少なくとも１つを測定することにより、該食品の誘電率の変化、及び／又は電気伝導率（又は抵抗率）を取得することが可能となる。その結果、水分の状態、食品に含まれる塩分の濃度、又は脂質の割合（代表的には、水と油の比率）に代表される食品の状態を、高い確度で、かつ非破壊に測定又は検査することができる。

なお、上述の測定部が、少なくとも、前記第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及びバンド幅を測定することは、該食品の誘電率の変化、及び電気伝導率（又は抵抗率）を取得することが可能となるため、好適な一態様である。

また、本発明の１つの食品検査方法は、一対の電極とコイルとを含む共振部の、該電極間に食品を配置する配置工程と、その共振部に対して第１交流信号を発生する発信工程と、その食品を該電極間に配置したときの、前述の共振部に反射する交流信号、その共振部を透過する交流信号、その共振部を流れる電流からなる交流信号、及びその共振部に発生する電圧からなる交流信号の群から選択される少なくとも１種の第２交流信号を受信する受信工程と、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性のバンド幅、及びその第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度の群から選択される少なくとも１つを測定する測定工程と、を含む。

この食品検査方法によれば、中心周波数を含む第１交流信号を上述の共振部に与えると、食品を共振部における一対の電極間に配置したときの上述に示す第２交流信号を受信することになる。さらに、この食品検査方法によれば、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性のバンド幅、及びその第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度の群から選択される少なくとも１つを測定する測定工程により、該食品の誘電率の変化、及び／又は電気伝導率（又は抵抗率）を取得することが可能となる。その結果、水分の状態、食品に含まれる塩分の濃度、又は脂質の割合（代表的には、水と油の比率）に代表される食品の状態を、高い確度で、かつ非破壊に測定又は検査することができる。

なお、上述の測定工程において、少なくとも、前記第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及びバンド幅を測定することは、該食品の誘電率の変化、及び電気伝導率（又は抵抗率）を取得することが可能となるため、好適な一態様である。

また、本願においては、「信号強度」とは、後述する実施形態における「規格化された強度」、「規格化されていない強度」、及び「反射強度」を含む概念である。

本発明の１つの食品検査装置及び本発明の１つの食品検査方法によれば、該食品の誘電率の変化、及び電気伝導率（又は抵抗率）を取得することが可能となる。その結果、水分の状態、食品に含まれる塩分の濃度、又は脂質の割合（代表的には、水と油の比率）に代表される食品の状態を、高い確度で、かつ非破壊に測定又は検査することができる。

第１の実施形態の食品検査装置の構成図である。 第１の実施形態における、共振スペクトルを示すグラフである。 図２Ａにおいて共振スペクトルの縦軸が規格化されていないグラフである。 第１の実施形態の食品検査装置を用いた、周波数１．９３ＭＨｚにおける、サケを冷凍状態から解凍状態へと時間的に変化させたときの（規格化されていない）強度の変化を調べたグラフである。 第１の実施形態における、中心周波数と温度の経過時間依存性を示すグラフである。 第１の実施形態における、バンド幅と温度の経過時間依存性を示すグラフである。 第１の実施形態の食品検査装置の共振部の等価回路である。 第１の実施形態の食品検査装置についての、食品の状態変化による共振部の等価回路の違いを説明する図である。 第２の実施形態の食品検査装置の構成図である。 第２の実施形態における、水の状態の変化のみに着目した共振スペクトルを示すグラフである。 水と脂質（油）が混在する場合の脂質の割合を変化させたときの共振スペクトルを示すグラフである。 水と脂質（油）が混在する場合の、混合比率による共振周波数（ＭＨｚ）の変化を示すグラフである。 水と脂質（油）が混在する場合の、脂質の割合を変化させたときのバンド幅（ｋＨｚ）の変化を示すグラフである。 第１又は第２の実施形態の変形例における、電極の構成を示す側面図である。 第１又は第２の実施形態の変形例における、食品の表面に存在する水滴を除去する除去手段の変形例を示す側面図である。 その他の実施形態における、食品検査装置の構成図である。 その他の実施形態における、食品検査装置の構成図である。 その他の実施形態における、食品検査装置の構成図である。 その他の実施形態における、食品検査装置の構成図である。

本発明の実施形態として、食品検査装置及び食品検査方法を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。なお、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしも互いの縮尺を保って記載されるものではない。さらに、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。

＜第１の実施形態＞
本実施形態の食品検査装置１００について説明する。図１は、本実施形態の食品の食品検査装置１００の構成図である。なお、本実施形態においては、食品検査装置１００及び食品検査装置１００を用いた食品の検査方法の態様及び効果を、被測定対象である食品（例えば、水産食品、より具体的な例で言えば、魚）１０を用いて説明する。

本実施形態の食品検査装置１００は、図１に示すように、一対の電極７とコイル６とを含む共振部４０と、ネットワークアナライザ５と、ネットワークアナライザ５によって受信された交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はバンド幅を測定する測定部８と、を備える。なお、以下、食品１０を「検査又は測定する」ことを、総称して「検査する」と表現し、食品１０の「測定又は検査」を、総称して「検査」と表現する場合がある。

本実施形態のネットワークアナライザ５についてより具体的に説明すると、ネットワークアナライザ５は、共振部４０に対して中心周波数を含む第１交流信号を発生する発信部５ａと、食品１０を電極７間に配置したときの、共振部４０に反射する交流信号、共振部４０を透過する交流信号、共振部４０を流れる電流からなる交流信号、及び共振部４０に発生する電圧からなる交流信号の群から選択される少なくとも１種の第２交流信号を受信する受信部５ｂとを有している。

ここで、本実施形態においては、発信機能及び受信機能を備えたネットワークアナライザ５を採用しているが、本実施形態はそのような態様に限定されない。例えば、発信部５ａと受信部５ｂとが異なる構成機器として設けられている場合であっても、本実施形態の効果と同様の効果が奏され得る。後述する共振スペクトルを取得することができる限り、その他の公知の発信機器（例えば、ファンクション・ジェネレータ）又は受信機器（オシロスコープ、ロックインアンプ、スペクトラム・アナライザ）も、採用し得る他の一態様である。

次に、本実施形態の共振部４０についてより具体的に説明すると、共振部４０は、上述のとおり、少なくとも一対の電極７とコイル６とを含む。本実施形態においては、共振部４０は、市販のフェライトコアを有するコイル（Ｂｏｕｒｍ社製、型番ＲＬＢ０９１２−１０１ＫＬ，１００μＨ）６と、一対の電極７を含むコンデンサーとを直列につなぐことによって形成される直列共振回路である。なお、食品検査装置１００の検査時においては、食品１０が一対の電極７間に配置された状態となるため、その状態をコンデンサーと捉えることになる。

また、本実施形態においては、一対の電極７間に、絶縁層又は絶縁体（本実施形態においては、アクリル板）９を設けている。この絶縁体９上に、被測定対象１０である魚（例えば、サケ）が配置されている。従って、本実施形態においては、一対の電極７間に、アクリル板と被測定対象である食品１０（例えば、サケ）とが配置される。なお、被測定対象の食品１０がサケの場合、共振部（特に、電極７）の外部に水（水滴を含む）が流れ出さないように、サケを薄手の袋内に収容しておくことも好適な一例である。また、本実施形態においては、食品１０を介さないで対向する部分の電極７間の距離が、食品１０を介して対向する部分の電極７間の距離よりも短くなるように、電極７の一部が屈曲することによって、電極の側面７ｓが形成されている。

なお、食品検査装置１００は、必ずしも絶縁層又は絶縁体（以下、総称して、「絶縁体」という）９を備えることを要しない。但し、例えば、本実施形態の検査中に、食品１０に付着することによって存在する水（水滴を含む）、食品１０が含む水分がその外周又は表面上に現れることによって存在する水（水滴を含む）、及び／又は食品１０の外周又は表面上に初めから存在する水（水滴を含む）が、電極７に直接接触する、又は電極７と食品１０の間に介在することを確度高く防止するために絶縁体９を備えることは、検査精度の向上の観点から好適な一態様である。その外周に水が存在し得る食品１０の例は、外気に触れることによって水分が周囲又は表面上に現れることになる食品１０、あるいは、該検査の前に水に接触した（又は水中に存在した）食品を、その水を除去することなく、又は不十分な水の除去しか行わない食品である。

また、本実施形態の食品検査装置１００においては、ネットワークアナライザ５と、食品１０の温度を備える熱電対１１の情報を取得する公知の温度測定器１２（本実施形態では、ＫＥＹＥＮＣＥ社製、型式ＮＲ−１０００）とに接続されているコンピュータ８を備えている。本実施形態のコンピュータ８は、食品１０の状態を検査するための各工程（以下、「検査工程」ともいう）を制御する。また、コンピュータ８は、ネットワークアナライザ５又は温度測定器１２から得られる情報（例えば、温度、共振スペクトル特性、該共振スペクトル特性の中心周波数（ｆｒ）、及び共振スペクトル特性のバンド幅（Δｆｒ））を保存する、該情報を表示する、及び／又は該情報を分析するためにも用いられ得る。

なお、本実施形態のコンピュータ８は、例えば、上述の食品１０の状態を検査するための検査プログラムにより、上述の処理を監視し、又は統合的に制御することができる。例えば、本実施形態では、該検査プログラムがコンピュータ８内のハードディスクドライブ、又はコンピュータ８に設けられた光ディスクドライブ等に挿入される光ディスク等の公知の記録媒体に保存されているが、該検査プログラムの保存先はこれに限定されない。また、該検査プログラムは、例えば、ローカルエリアネットワークやインターネット回線等の公知の技術を介して上述の処理を監視し、又は制御することもできる。

上述の構成を備える食品検査装置１００を用いれば、共振部４０の中心周波数とバンド幅を測定することによって、一対の電極７間に配置された食品１０の状態（例えば、冷凍／解凍の状態）を調べることが可能となる。

より詳細には、まず、本実施形態の食品検査方法においては、一対の電極７とコイル６とを含む共振部４０の、電極７間に食品１０を配置する配置工程が行われる。食品１０が配置された後、食品検査装置１００は、発信部５ａを用いて、共振部４０に対して中心周波数を含む第１交流信号を発生する発信工程が行われる。

受信部５ｂが、食品１０の状態を反映した第２交流信号を受信する。具体的には、食品１０を電極７間に配置したときの、共振部４０に反射する交流信号、共振部４０を透過する交流信号、共振部４０を流れる電流からなる交流信号、及び共振部４０に発生する電圧からなる交流信号の群から選択される少なくとも１種の第２交流信号を受信する受信工程が行われる。その後、測定部８において、受信された第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はバンド幅を測定する測定工程が行われる。

なお、共振部４０の中心周波数の範囲は、特に限定されない。但し、後述する理由により、共振部４０の中心周波数の範囲は、１０ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ未満であることが好ましい。

該周波数が１００ＭＨｚ以上であると装置の浮遊容量が問題となり、適切な共振回路の作製が困難になる。また、検査装置のコストが上昇するという問題がある。さらに共振部４０の中心周波数として、１ｋＨｚ又は１０ＭＨｚを採用すると、氷と水の電気伝導率がほぼ等しくなるという問題が生じる。従って、共振部４０の中心周波数の範囲として、１０ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ未満が採用されることは好適な一態様である。

また、第２交流信号は、共振部４０に反射する交流信号、共振部４０を透過する交流信号、共振部４０を流れる電流からなる交流信号、及び共振部４０に発生する電圧からなる交流信号の群から選択される少なくとも１種である。また、本実施形態の食品検査装置１００の測定部としての役割も果たし得るネットワークアナライザ５は、前述の第２交流信号に基づく共振スペクトル特性を取得し、該共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はバンド幅を測定する。

＜食品検査装置１００による検査結果＞
上述の構成を備える食品検査装置１００によって検査した結果の一例について、以下に図２Ａ乃至図４を示しつつ、説明する。この例においては、食品検査装置１００の測定部は、食品１０の時間変化に伴う食品１０の水分の状態変化に基づいた共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はバンド幅を測定する。ここで、参照のため食品１０の内部に熱電対を挿入して温度を測定している。

図２Ａは、本実施形態における、冷凍状態のサケと全解凍状態のサケの共振スペクトルであり、明記されている数値はバンド幅を表している。また、図２Ａにおいては、図を見やすくするために、食品１０の解凍の前後における共振スペクトルの縦軸を規格化している。一方、図２Ｂは、図２Ａにおいて共振スペクトルの縦軸が規格化されていないグラフである。図２Ａ及び図２Ｂにおいては、縦軸においては、共振の強さの度合いを反射強度（単位は、arbitrary unit，略して「a.u.」）として表している。また、図２Ｃは、食品検査装置１００を用いた、周波数１．９３ＭＨｚにおける、サケを冷凍状態から解凍状態へと時間的に変化させたときの（規格化されていない）強度の変化を調べたグラフである。

また、図３は、本実施形態における、中心周波数（図３の実線）と温度（図３の点線）の経過時間依存性を示すグラフである。加えて、図４は、本実施形態における、バンド幅（図４の実線）と温度（図４の点線）の経過時間依存性を示すグラフである。なお、図３及び図４においては、縦軸は、共振の強さの度合い（以下、便宜上、「共振強度」ともいう）である。また、本願の各グラフにおいては、「共振強度」は、「強度」と表記され得る。

また、この例における食品１０は、検査開始前の段階では、冷凍された魚（具体的には、冷凍されたサケ）である。この例においては、検査中、時間の経過に伴って観察される食品１０の外周又は表面上に存在する水を除去する工程（除去工程）は、行われていない。

図３及び図４に示すように、食品１０の温度については、当初は温度上昇が、見られるが、約１００分〜約２８０分が経過する間は、あまり変動していない。これは、その時間帯において、食品１０に与えられる外気からの熱が、食品１０の解凍に伴って潜熱として消費されているためと考えられる。

一方、大変興味深いことに、温度変化があまり見られない時間帯（約１００分〜約２８０分）において、中心周波数に顕著な変化が確認されるとともに、バンド幅（ｋＨｚ）にも顕著な変化が確認された。なお、この例におけるバンド幅は、共振回路に対する反射波のスペクトルをパワー表示したときの半値全幅である。

上述を踏まえ、本発明者らは、中心周波数及び／又はバンド幅は、いずれも、温度変化があまり見られない時間帯（約１００分〜約２８０分）において、変動の状況を確認しやすい指標であるとの知見を得た。従って、食品１０の状態（この例においては、氷の解凍状況）を、中心周波数及び／又はバンド幅に基づいて検査し得ることが明らかとなった。

ここで、食品を電極７間に配置した共振部４０は、図５Ａに示す等価回路を用いて表すことができる。なお、空気層の電気容量（Ｃａ）とは、上面の電極７と被測定対象である食品１０との間に生じる電気容量である。また、絶縁層の電気容量（Ｃｉ）とは、底面の電極７と被測定対象である食品１０との間（つまり、本実施形態では絶縁体９）に生じる電気容量のことである。いずれも、食品の解凍／冷凍の状況に依存しない成分である。従って、この共振回路の共振スペクトルにおける中心周波数とバンド幅との少なくとも一方（より好ましくは、それらの両方）を測定することにより、被測定対象である食品１０の抵抗Ｒと電気容量Ｃ、つまり複素誘電率における実部と虚部を求めることが可能になる。このことから、中心周波数及び／又はバンド幅を調べることにより、食品に含まれる水の状態（例えば、氷の解凍状況）、塩分濃度、又は脂質の割合を評価出来、解凍／冷凍の状況を把握することが可能となる。

より分かり易くするために、食品の状態変化によって共振部の等価回路が実質的に異なる状態となる様子を、図５Ｂ（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。但し、図５Ｂ（ａ）〜（ｃ）は、抵抗Ｒと電気容量Ｃのインピーダンスのバランスが大きく変わる場合を説明するために便宜的に採用した等価回路図であるため、特に「冷凍・解凍状態」を説明するためのものではない。

図５Ｂ（ａ）に示す等価回路は、図５Ａの内容と同じである。この等価回路のように、被測定対象である食品１０の抵抗Ｒ、及び電気容量Ｃのいずれにも電流が流れる状態であるということは、抵抗Ｒ又は電気容量Ｃのいずれかのインピーダンスが極端に大きくない（又は小さくない）状態を示している。一方、被測定対象である食品１０の抵抗Ｒが、食品１０の電気容量Ｃのインピーダンスに対して極端に大きい場合は、図５Ｂ（ｂ）に示す等価回路になる。他方、被測定対象である食品１０の抵抗Ｒが、食品１０の電気容量Ｃのインピーダンスに対して極端に小さい場合は、図５Ｂ（ｃ）に示す等価回路になる。

すなわち、被測定対象である食品１０の抵抗Ｒ及び電気容量Ｃについての、いわば、食品１０の状態に応じた電気的エネルギーの蓄積とそのエネルギーの損失との関係性の変化（電気的エネルギーの蓄積とそのエネルギーの損失との生じ方の違い）に着目することによって、食品１０の状態を非破壊にて検査することを、本実施形態では実現している。

上述のとおり、本実施形態の食品検査装置１００及び食品検査方法を用いることにより、食品１０の状態を非破壊にて検査することが可能となるため、「食の安心・安全」に大きく貢献する。

また、この例においては、被測定対象である食品１０の冷凍状態から解凍状態への変化の過程において中心周波数及び／又はバンド幅が調べられることにより、温度の変化によっては見極めにくかった水産食品（例えば、魚）の好ましい切断のタイミングをより確度高く把握することが可能となる。その結果、特に水産加工製品の製造における、一次加工として水産食品（例えば、魚）を切断する際の歩留まりを高めることにつながる。

また、この例においては、冷凍状態から解凍状態への変化の過程が調べられたが、その逆、すなわち、解凍状態から冷凍状態への変化の過程についても食品検査装置１００によって中心周波数及び／又はバンド幅を調べることにより、食品１０を検査することが可能である。

なお、例えば、被測定対象である食品１０の内部に空洞がある場合、本実施形態の食品検査装置１００及び食品検査方法を用いれば、静電容量値の変化を検出することができる。その結果、食品１０の内部の欠損の有無を識別し得る。これは、食品１０の品質管理の容易化又は確かさに貢献し得る。また、食品１０の内部に異物が混入された場合であっても、静電容量値の変化を検出することができる。これは、食品１０の品質管理の容易化又は確かさに加えて、衛生管理の容易化又は確かさにも貢献し得る。

また、本実施形態によれば、水や氷と誘電率や抵抗率が大きく異なる物質を含む場合、水及び／又は氷と、その異なる物質との割合を検査又は評価することにも適用することができる。

＜第２の実施形態＞
以下に、図６に示す本実施形態の食品検査装置２００、及び食品検査装置２００を用いた検査方法について説明する。

本実施形態においては、まず、発信部５ａによってパルスを発生させ、共振部に入射する。次に、オシロスコープ１４を用いて共振器で発生している電圧の実時間波形を測定する。そして、フーリエ変換処理によって演算する演算手段により、その実時間波形にフーリエ変換処理を施して、共振スペクトルを得る。なお、本実施形態におけるコイル６、電極７、及び絶縁体９は、第１の実施形態の食品検査装置１００のそれらと同じである。また、発信部５ａによって共振部に入射したパルスの周波数は５ｋＨｚであり、パルス幅は２００ｎｓｅｃ（ナノ秒）である。なお、演算手段は公知の演算手段を採用し得る。

＜食品検査装置２００による検査結果（１）＞
図７Ａは、本実施形態の検査結果である、水の状態の変化のみに着目した共振スペクトルを示すグラフである。解凍前後の中心周波数及び／又はバンド幅の振る舞いが第１の実施形態と同様の結果が得られている。この第２の実施例では、１発のパルスで共振スペクトルを取得できるため、高速に測定が可能である。また、比較的安価な装置で測定可能となる。

＜食品検査装置２００による検査結果（２）＞
また、本発明者らは、水と脂質（油）が混在する場合の脂質の割合を変化させたときの共振スペクトル及びバンド幅の変化について調査したところ、以下の興味深い結果が得られた。なお、図７Ｂ〜図７Ｄの測定試料は、いずれも、各調査のために作製されたＰＥＴ（polyethylene terephthalate）製の容器中の混合液体（以下、本実施形態において「混合液」という）であって、実際の食品１０内の混合液の比率を変化させたものではない。従って、該ＰＥＴ製の容器が、図６における一対の電極７間に設けられた絶縁体９としての役割を果たしている。加えて、発信部５ａによって共振部に入射したパルスの周波数は９１０Ｈｚであり、パルス幅は２００ｎｓｅｃである。

具体的には、比重の異なる水と脂質（油）を混合することから、共通の容器中における測定対象の混合液の体積が同じになるように、水と脂質（油）の混合比率を変えた測定試料をそれぞれ作製した。なお、水と油を混合するために、乳化剤及び消泡剤を利用したが、いずれも重量比率で１％未満であるため、誘電率に与える影響は極めて小さい。また、乳化剤及び消泡剤はいずれも電離し難いため、電導度又は抵抗に与える影響も小さい。従って、中心周波数又はバンド幅には実質的に影響しない。なお、この混合液において採用された脂質（油）は、キャノーラ油である。

図７Ｂは、水と脂質（油）が混在する場合の脂質の割合を変化させたときの共振スペクトルを示すグラフである。また、図７Ｃは、水と脂質（油）が混在する場合の、混合比率による共振周波数（ＭＨｚ）の変化を示すグラフである。さらに、図７Ｄは、水と脂質（油）が混在する場合の、脂質の割合を変化させたときのバンド幅（ｋＨｚ）の変化を示すグラフである。

図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、脂質（油）の比率が増加すると、中心周波数は増加することが確認された。これは、脂質（油）の誘電率が、水の誘電率に比較して、より多く減少するためと考えられる。一方、興味深いことに、図７Ｄに示すように、脂質（油）の比率が８０％に至るまでは脂質（油）の比率が増加するとバンド幅が増加するが、脂質（油）の比率が１００％になるとバンド幅の値が大きく低下した。従って、水と脂質（油）との混合比率が異なることによって、中心周波数及び／又はバンド幅が変動することが明らかとなったため、食品１０中における水と脂質（油）との混合比率の変化を、本実施形態の食品検査装置１００及び食品検査方法を用いることにより、非破壊にて検査することが可能となることが分かった。

また、本発明者らは、水中の塩分濃度を変化させたときの共振スペクトル及びバンド幅の変化について調査したところ、水中の塩分濃度が異なることによって、中心周波数及び／又はバンド幅が変動することが明らかとなった。従って、食品１０中における塩分濃度の変化を、本実施形態の食品検査装置１００及び食品検査方法を用いることにより、非破壊にて検査することが可能となることが分かった。なお、「塩分濃度」とは、塩化ナトリウムの濃度を意味する。

＜第１又は第２の実施形態の変形例（１）＞
ところで、上述の各実施形態においては、発信部５ａが中心周波数を含む第１交流信号を発生させているが、上述の各実施形態はそのような態様に限定されない。例えば、発信部５ａが、中心周波数を含まない第１交流信号を発生させることも、採用し得る他の一態様である。加えて、上述の各実施形態においては、測定部８が受信された第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はバンド幅を測定しているが、上述の各実施形態はそのような態様に限定されない。例えば、測定部８が、第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はバンド幅を測定せずに、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度を測定することも、採用し得る他の一態様である。以下に、中心周波数を含まない第１交流信号の発生と、第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度の測定による、食品検査装置及び食品検査方法について説明する。

図２Ｂは、上述のとおり、第１の実施形態の食品検査装置１００を用いた、冷凍状態のサケと全解凍状態のサケの共振スペクトルであり、該共振スペクトルの縦軸が規格化されていないグラフである。

ここで、図２Ｂにおける、周波数１．９３ＭＨｚにおける冷凍状態のサケと全解凍状態のサケとの違いによる強度（縦軸）の差に着目すると、解凍の前後、すなわち、冷凍状態（実線）と解凍状態（点線）との差（図２ＢのＰ）が明確に現れていることがわかる。

従って、中心周波数を含まない第１交流信号を発生させるとともに、第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数（例えば、図２Ｂにおける周波数１．９３ＭＨｚ）の信号強度を測定することによって、食品１０中における冷凍状態（実線）と解凍状態（点線）との差を、非破壊にて検査することが可能となることが分かる。

また、図２Ｃは、既に述べたとおり、第１の実施形態の食品検査装置１００を用いた、周波数１．９３ＭＨｚにおける、サケを冷凍状態から解凍状態へと時間的に変化させた（つまり、サケの温度が時間的に変化する）ときの（規格化されていない）強度の変化を調べたグラフである。

図２Ｃに示すように、強度の変化の幅が０．０４３から０．４１５へと、９倍以上の変化となり、また、温度がほぼ一定である１００分〜２００分の間においても、強度が０．４１５から０．３７２への変化が確認されたことから、温度の変化では確認しづらかった冷凍から解凍までの状態変化を、第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度を以って評価し得ることが確認された。

なお、本願発明者らの分析によれば、例えば、図２Ａ又は図２Ｂにおける、強度を周波数で微分した数値、あるいは、その微分した数値を利用して導出した中心周波数（例えば、微分値が０（ゼロ）となる周波数を中心周波数と認定する等）及び／又はバンド幅（例えば、微分値の絶対値が最大となる周波数幅等）を基準とすることにより、より顕著に冷凍から解凍までの状態変化を評価することが可能であるとの知見がある。

なお、発明者らの別の分析によれば、水と脂質（油）との混合比率の変化についても、第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度を測定することによって、非破壊にて検査することが可能となることの知見を得ている。

加えて、中心周波数を含む第１交流信号を発生させた上で、第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はバンド幅を測定せずに、その第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度を測定することも、採用し得る他の一態様である。

＜第１又は第２の実施形態の変形例（２）＞
ところで、例えば、魚を代表とする水産物のように、複雑な形状を有する食品１０を測定対象物とする場合は、食品１０内部の平均的な電気伝導率又は電気抵抗を測定することは極めて困難である。また、複雑な形状を有するために、確度のより高い測定を実現するためには、電極７の形状の工夫が施されることが好ましい。図８（ａ）〜（ｃ）は、そのような複雑な形状を持つ食品１０に対応した電極７の形状の例を示している。

図８に示す例に限らないが、例えば図８に示すように、食品１０を介さないで対向する部分の電極７間の距離（例えば、図８（ａ）の「ｄ１」）が、食品１０を介して対向する部分の電極７間の距離（図８（ａ）の「Ｄ」）よりも短くなるように、電極７の一部が湾曲又は屈曲する、あるいは、電極７の一部が曲面を有することは、前記電極によって形成される電場の漏出を防止又は抑制すること、あるいは、周囲の影響を受けにくくすることを実現し得る。従って、そのような構成を採用することは、好適な一態様である。上述のとおり、一対の電極７によって形成される電場の漏出を防止又は抑制するシールド手段を、第１又は第２の実施形態において説明した食品検査装置１００，２００がさらに備えることは、確度のより高い測定を実現する観点から好ましい。

従って、図８に示すような一対の側面（図１における、７ｓ）のみについて食品１０を覆うのではなく、該一対の側面（７ｓ）と同様に、他の一対の側面も加えて食品１０を覆うことがより好ましいこと、あるいは、周囲の影響を受けにくくすることを実現し得る。また、シールド手段の他の例は、電極を金属の箱（または金属の網）の内部に設置することである。また、例えば、図８（ａ）に比べて、図８（ｂ）又は図８（ｃ）は、被測定対象である食品１０の外形にほぼ沿った曲面を備えているため、検査中の食品１０の位置を確度高く安定させることが可能となる。検査中における食品１０の位置の安定性を高めること、換言すれば、食品１０の検査中の動きないし移動を抑えることは、より精度の高い検査に貢献する。

＜第１又は第２の実施形態の変形例（３）＞
第１又は第２の実施形態において説明した食品検査装置１００，２００において、被測定対象である食品１０と一対の電極７とが相対的に移動し得る移動機構を採用することも、採用し得る好適な一態様である。例えば、一対の電極７間に、ベルトコンベアを用いて被測定対象である食品１０を送り込む構成を採用すれば、数多くの食品を連続的に検査し得るため、非常に効率的な検査を実現し得る。

＜第１又は第２の実施形態の変形例（４）＞
また、外周又は表面上に水が存在する食品１０、あるいは、含有する水分が時間の経過とともに外周又は表面上に現れるような食品１０を被測定対象とする場合、確度高くその水を除去した後、あるいは測定中にその水を除去する状況下において、食品１０の検査を行うことが好ましい。第１又は第２の実施形態において説明した食品検査装置１００，２００が、食品１０に損傷を可能な限り与えることなく、食品１０の外周又は表面上に存在する水（水滴を含む）を除去するための手段の例として、以下の（Ａ）〜（Ｃ）に示す構成が採用され得る。
（Ａ）食品１０を垂下させるための公知の部材（例えば、吊り下げるためのフック、又は垂下させるように挟持する部材）を採用することにより、重力を利用して、食品１０の外周又は表面上の水を垂れ落とす構成
（Ｂ）図１に示す一対の電極７（少なくとも、食品１０が配置又は載置されている配置部（食品配置部）又は載置部の例としての絶縁体９側の電極７）を傾けることによって、重力を利用して、食品１０の外周又は表面上の水を流し落とす構成
（Ｃ）一対の電極７間に配置される前、又は配置された後に、ほぼ均一なシート状の空気を食品１０に向けて強く送り込むことにより、外周又は表面上に存在する水を吹き飛ばす構成（代表的には、エアナイフ装置）

なお、図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、上述の（Ａ）〜（Ｃ）に示す手段（食品１０の表面に存在する水滴を除去する除去手段）及び構成の一例を示している。図９（ａ）〜（ｃ）の例においては、第１の実施形態の変形例（３）において説明した、食品１０と一対の電極７とが相対的に移動し得る移動機構を用いた例が示されている。各図中のＸは、移動方向（食品１０の進行方向）が示されている。

例えば、図９（ａ）においては、フック２１を移動させるためのレール２２から、食品１０を吊り下げるためのフック２１が垂れ下がっている。このフック２１によって吊り下げられた食品１０の外周又は表面上の水を、重力を利用して垂れ落とす構成が示されている。また、図９（ｂ）においては、水平面から角度θ（例えば、約１５°）傾いたベルトコンベア２５を利用して、重力を利用して、食品１０の外周又は表面上の水を流し落とす（除去する）構成が示されている。加えて、図９（ｃ）においては、ベルトコンベアを用いて、ほぼ水平面に沿って移動する食品１０に対して、空気（１）及び／又は空気（２）として示されたシート状の空気が、食品１０に向けて強く送り込まれることより、外周又は表面上に存在する水を吹き飛ばす構成が示されている。なお、図９（ａ）においては、食品１０が配置される配置部（食品配置部）は、一対の電極７間に位置させるためのレール２２が該当する。また、図９（ｂ）及び図９（ｃ）においては、食品１０が配置又は載置される配置部（食品配置部）又は載置部は、ベルトコンベア２５である。なお、図９（ｂ）及び図９（ｃ）において、配置部又は載置部はベルトコンベア２５のみに限定されない。例えば、食品１０がトレイ等の上に載せられている場合は、ベルトコンベア２５上のトレイ等が配置部又は載置部となる。

なお、上述の（Ａ）〜（Ｃ）に示す手段及び構成は、図９（ａ）〜（ｃ）に示された手段及び構成に限定されない。当業者であれば、上述の（Ａ）〜（Ｃ）に示す手段及び構成を知ることにより、その他の公知の手段を適用することができる。

上述の（Ａ）〜（Ｃ）の例に示す手段及び構成を採用する除去工程を行うことにより、食品１０の外周又は表面上の水を確度高く除去し得るため、食品１０の状態を検査する際の検査精度を格段に高めることが可能となる。

＜その他の実施形態（１）＞
ところで、第１又は第２の実施形態において説明した食品検査装置１００，２００と同様の効果を奏し得る構成として、図１０乃至図１３に、それぞれ第１又は第２の実施形態の変形例（実施形態）を示す。

図１０は、本実施形態における、１つの食品検査装置３００の構成図である。この構成においては、交流信号源である発信部５ａによって共振部４０に第１交流信号を与え、オシロスコープ及び電圧計１４並びにコンピュータ８が担う測定部によって共振部４０に印加された電圧を測定する。共振時においては、共振部４０のインピーダンス（電気抵抗）が小さくなり、共振部４０に印加される電圧が減少するため、共振部４０の特性を測定することが可能になる。なお、測定可能な周波数帯域は測定機器の性能によるが、市販のオシロスコープを採用した場合、その周波帯は、数ＧＨｚ以下である。

＜その他の実施形態（２）＞
図１１は、本実施形態における１つの食品検査装置３１０の構成図である。この構成においては、交流信号源である発信部５ａによって共振部４０に第１交流信号を与え、ロックインアンプ１６及びコンピュータ８が担う測定部を用いて共振部４０に印加された電圧を測定する。共振時においては、共振部４０のインピーダンス（電気抵抗）が小さくなるため、共振部４０に印加される電圧が減少し、共振部４０の特性を測定することが可能になる。なお、測定可能な周波数帯域は測定機器の性能によるが、市販のロックインアンプを採用した場合、その周波帯は一般的に１ＭＨｚ以下である。

＜その他の実施形態（３）＞
図１２は、本実施形態における１つの食品検査装置４００の構成図である。この構成においては、交流信号源である発信部５ａによって共振部４０に第１交流信号を与え、共振部４０のコイル６に流れた電流によって発生した磁場を別のコイル６ｘと相互インダクタンスにより結合させる。これによって、コイル６ｘに電圧が生じ、その電圧を、オシロスコープ及び電圧計１４並びにコンピュータ８が担う測定部を用いて測定する。なお、図１２に示す例においては、電極７（９）とコイル６とが並列回路を構成しているが、本実施形態はそのような回路構成に限定されない。例えば、電極７（９）とコイル６とが直列回路を構成することも採用し得る他の一態様である。

＜その他の実施形態（４）＞
図１３は、本実施形態における１つの食品検査装置４１０の構成図である。この構成においては、交流信号源である発信部５ａによって共振部４０に第１交流信号を与え、共振部４０のコイル６に流れた電流によって発生した磁場を別のコイル６ｘと相互インダクタンスにより結合させる。これによって、コイル６ｘに電圧が生じ、その電圧を、ロックインアンプ１６及びコンピュータ８が担う測定部を用いて測定する。
なお、図１３に示す例においては、電極７（９）とコイル６とが並列回路を構成しているが、本実施形態はそのような回路構成に限定されない。例えば、電極７（９）とコイル６とが直列回路を構成することも採用し得る他の一態様である。

＜その他の実施形態（５）＞
ところで、例えば、上述の図１０及び図１２においては、交流信号源から第１交流信号としてパルス等の広帯域の周波数成分を含む交流信号を用いることができる。また、第２交流信号を、例えば、オシロスコープを用いて受信し、フーリエ変換処理によって演算する演算手段によりフーリエ変換処理を用いて各周波数別に強度を分解することにより、共振スペクトルを得ることができる。さらに、その共振スペクトルを解析することによって、共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はバンド幅、あるいは第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度を測定することができる。

＜その他の実施形態（６）＞
また、上述のいずれの実施形態の食品検査装置においても、予め測定された共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はそのバンド幅を記録する記録部をさらに備えることは、採用し得る他の一態様である。具体的には、該食品検査装置が、予め参照用として、様々な大きさや重さの食品の試料（例えば、魚）の、共振スペクトル特性における中心周波数及び／又はバンド幅を測定し、その測定結果を登録した記録部又はデータベースを備えることは好適な一態様である。そのような記録部又はデータベースを備えることにより、様々な大きさや重さの試料に関する結果を既知の情報としておくことができる。加えて、新たに測定する、未知の試料を測定したときに、該記録部又は該データベースに登録されたデータ（測定結果のサンプル）のうち、同程度の大きさ・重さの測定結果と比較することによって、その新たな測定対象である未知の試料（食品）の検査を容易にすることができる。なお、上述の記録部又は上述のデータベースは、例えば、公知の通信ネットワークを介して該食品検査装置に接続することも、採用し得る一態様である。

従って、一つの態様においては、上述の各実施形態の食品検査装置が記録部又はデータベースをさらに備え、その測定部が、以下の（ｘ１）〜（ｘ３）のいずれかを比較及び判定する。
（ｘ１）該記録部又は該データベースに記録された該中心周波数（つまり、該記録部又は該データベースに登録された参照用の中心周波数）と、新たに受信部が受信した第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数
（ｘ２）該記録部又は該データベースに記録された該バンド幅（つまり、該記録部又は該データベースに登録された参照用のバンド幅）と、新たに受信部が受信した第２交流信号に基づく共振スペクトル特性のバンド幅
（ｘ３）該記録部又は該データベースに記録された該中心周波数及び該バンド幅と新たに受信部が受信した第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及びバンド幅

また、他の一態様においては、上述の記録部又はデータベースの代わりに、上述の各実施形態の食品検査装置が少なくとも複数の共振部を備え、その測定部が、以下の（ｙ１）〜（ｙ３）のいずれかの比較判定工程を行うことも採用し得る。
（ｙ１）１つの共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数と、他の共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数との比較判定工程
（ｙ２）１つの共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性のバンド幅と、他の共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性のバンド幅との比較判定工程
（ｙ３）１つの共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及びバンド幅と、他の共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の中心周波数及びバンド幅との比較判定工程
なお、上述の各例においては、上述の１つの共振部と他の共振部との共振条件を互いに異ならせるために、測定対象となる食品を配置するための一対の電極及び／又はコイルの条件を変更することができる。

また、例えば、食品の冷凍と解凍の過程においては、共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はバンド幅が時間変化し得る。従って、一度、測定対象の食品を測定し、ある程度時間の間隔を空けた後に、再度、該中心周波数及び／又は該バンド幅を測定し、それらの値を比較することも、採用し得る一態様である。このような方法によって測定することにより、より確度高く、冷凍又は解凍の進捗状況を知ることが出来る。なお、この解凍の際、食品が例えば魚であれば、その魚を水に漬けたり、風を当てたりすることによって解凍を促進させることは、より短い時間で複数回の測定を実現し得る。

一方、上述と同様に、予め測定された共振スペクトル特性の中心周波数及び／又はそのバンド幅を記録する記録部又はデータベースの代わりに、予め測定された共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度を記録する記録部又はデータベースを備えることも、採用し得る他の一態様である。

従って、一つの態様においては、上述の各実施形態の食品検査装置が記録部又はデータベースをさらに備え、その測定部が、該記録部又は該データベースに記録された、第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度（つまり、該記録部又は該データベースに登録された参照用の信号強度）と、新たに受信部が受信した第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度とを比較及び判定する。

また、他の一態様においては、上述のデータベースの代わりに、上述の各実施形態の食品検査装置が少なくとも複数の共振部を備え、その測定部が、１つの共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度と、他の共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度とを比較及び判定する比較判定工程を行うことも、採用し得る。なお、この例においては、前述の１つの共振部と他の共振部との共振条件を互いに異ならせるために、測定対象となる食品を配置するための一対の電極及び／又はコイルの条件を変更することができる。

＜その他の実施形態（７）＞
一方、上述のいずれの実施形態の食品検査装置においても、予め測定された共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度を記録する記録部をさらに備えることは、採用し得る他の一態様である。具体的には、該食品検査装置が、予め参照用として、様々な大きさや重さの食品の試料（例えば、魚）の、共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度を測定し、その測定結果を登録した記録部又はデータベースを備えることは好適な一態様である。そのような記録部又はデータベースを備えることにより、様々な大きさや重さの試料に関する結果を既知の情報としておくことができる。加えて、新たに測定する、未知の試料を測定したときに、該記録部又は該データベースに登録されたデータ（測定結果のサンプル）のうち、同程度の大きさ・重さの測定結果と比較することによって、その新たな測定対象である未知の試料（食品）の検査を容易にすることができる。なお、上述の記録部又は上述のデータベースは、例えば、公知の通信ネットワークを介して該食品検査装置に接続することも、採用し得る一態様である。

従って、一つの態様においては、上述の各実施形態の食品検査装置が記録部又はデータベースをさらに備え、その測定部が、その記録部に記録された該信号強度（つまり、該記録部又は該データベースに登録された参照用の信号強度）と、新たに受信部が受信した第２交流信号に基づく共振スペクトル特性におけるある特定の周波数の信号強度とを比較及び判定する。

また、他の一態様においては、上述のデータベースの代わりに、上述の各実施形態の食品検査装置が少なくとも複数の共振部を備え、その測定部が、１つの共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の信号強度と、他の共振部を用いたときの第２交流信号に基づく共振スペクトル特性の信号強度とを比較及び判定する比較判定工程を行うことも、採用し得る。なお、この例においては、前述の１つの共振部と他の共振部との共振条件を互いに異ならせるために、測定対象となる食品を配置するための一対の電極及び／又はコイルの条件を変更することができる。

また、例えば、食品の冷凍と解凍の過程においては、共振スペクトル特性の信号強度が時間変化し得る。従って、一度、測定対象の食品を測定し、ある程度時間の間隔を空けた後に、再度、該信号強度を測定し、それらの値を比較することも、採用し得る一態様である。このような方法によって測定することにより、より確度高く、冷凍又は解凍の進捗状況を知ることが出来る。なお、この解凍の際、食品が例えば魚であれば、その魚を水に漬けたり、風を当てたりすることによって解凍を促進させることは、より短い時間で複数回の測定を実現し得る。

以上述べたとおり、上述の各実施形態の開示は、それらの実施形態の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、各実施形態の他の組み合わせを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。

本発明の１つの食品検査装置及び１つの食品検査方法は、現在及び将来の、食品を取扱う各産業、又は食品の検査を行う各産業において極めて有用である。

５ ネットワークアナライザー
５ａ 発信部
５ｂ 受信部
６ コイル
７，７ａ，７ｂ 電極
７ｓ 電極の側面
８ コンピュータ
９ 絶縁層又は絶縁体（アクリル板）
１０ 食品
１１ 熱電対
１２ 温度測定器
１４ オシロスコープ及び電圧計
１６ ロックインアンプ
２１ レール
２２ フック
２５ ベルトコンベア
４０ 共振部
１００，２００，３００，３１０，４００，４１０ 食品検査装置

Claims (13)

1. 一対の電極とコイルとを含む共振部と、
   前記共振部に対して第１交流信号を発生する発信部と、
   食品を該電極間に配置したときの、前記共振部に反射する交流信号、前記共振部を透過する交流信号、前記共振部を流れる電流からなる交流信号、及び前記共振部に発生する電圧からなる交流信号の群から選択される少なくとも１種の第２交流信号を受信する受信部と、
   次の（１）又は（２）を測定する測定部と、を備える、食品検査装置。
   （１）前記第２交流信号に基づく共振スペクトル特性のバンド幅
   （２）前記共振スペクトル特性の中心周波数及び前記バンド幅
2. 前記測定部が、前記食品の脂質の割合、前記食品の塩分の濃度、又は前記食品の時間変化に伴う水分の状態変化に基づいた次の（１）若しくは（２）を測定する、請求項１に記載の食品検査装置。
   （１）前記バンド幅
   （２）前記中心周波数及び前記バンド幅
3. 前記第１交流信号は、広帯域の交流信号であり、
   次の（１）又は（２）を、フーリエ変換処理によって演算する演算手段を、さらに備える、請求項１又は請求項２に記載の食品検査装置。
   （１）前記バンド幅
   （２）前記中心周波数及び前記バンド幅
4. 予め測定された前記バンド幅、又は、前記中心周波数及び前記バンド幅を記録する記録部をさらに備え、
   前記測定部は、次の（１）又は（２）を比較及び判定する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の食品検査装置。
   （１）前記記録部に記録された該バンド幅と、新たに前記受信部が受信した前記第２交流信号に基づく前記共振スペクトル特性の前記バンド幅
   （２）前記記録部に記録された該中心周波数及び該バンド幅と、新たに前記受信部が受信した前記第２交流信号に基づく前記共振スペクトル特性の前記中心周波数及び前記バンド幅
5. 前記電極間に配置される前記食品の表面に存在する水を除去する除去手段を、さらに備える、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の食品検査装置。
6. 前記共振部は、前記電極間に絶縁体を備え、
   前記受信部は、前記絶縁体と前記食品とを該電極間に配置したときの、前記第２交流信号を受信する、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の食品検査装置。
7. 前記電極によって形成される電場の漏出を防止又は抑制するシールド手段を、さらに備える、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の食品検査装置。
8. 前記食品を介さないで対向する部分の前記電極間の距離が、前記食品を介して対向する部分の前記電極間の距離よりも短くなるように、該電極の一部が湾曲又は屈曲する、あるいは、該電極の一部が曲面を有する、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の食品検査装置。
9. 前記食品を配置するための配置部と、
   前記配置部が前記電極間に配置されるとともに、前記配置部と前記電極とを相対的に移動させる移動機構をさらに備える、
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の食品検査装置。
10. 一対の電極とコイルとを含む共振部の、該電極間に食品を配置する配置工程と、
    前記共振部に対して第１交流信号を発生する発信工程と、
    前記食品を該電極間に配置したときの、前記共振部に反射する交流信号、前記共振部を透過する交流信号、前記共振部を流れる電流からなる交流信号、及び前記共振部に発生する電圧からなる交流信号の群から選択される少なくとも１種の第２交流信号を受信する受信工程と、
    次の（１）又は（２）を測定する測定工程と、を含む、食品検査方法。
    （１）前記第２交流信号に基づく共振スペクトル特性のバンド幅
    （２）前記共振スペクトル特性の中心周波数及び前記バンド幅
11. 前記測定工程において、前記食品の脂質の割合、前記食品の塩分の濃度、又は前記食品の時間変化に伴う水分の状態変化に基づいた次の（１）若しくは（２）を測定する、請求項１０に記載の食品検査方法。
    （１）前記バンド幅
    （２）前記中心周波数及び前記バンド幅
12. 次の（１）又は（２）を比較及び判定する比較判定工程と、をさらに含む、請求項１０又は請求項１１に記載の食品検査方法。
    （１）測定された１つの前記バンド幅と、測定された他の前記バンド幅
    （２）測定された１つの前記中心周波数及び前記バンド幅と、測定された他の前記中心周波数及び前記バンド幅
13. 前記電極間に配置される前記食品の表面に存在する水を除去する除去工程を、前記受信工程の前に行う、
    請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の食品検査方法。