JP7335006B1 - 噛み心地評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な食品の噛み心地を精度良く評価可能な噛み心地評価装置を提供する。【解決手段】本発明は、試料Ｓを支持する支持台２１と、先端部１２が試料Ｓに接触可能に支持台２１に対向して固定された接触部材１０と、試料Ｓと接触部材１０との接近離間方向に支持台２１を往復移動させる駆動手段３０と、接触部材１０にかかる荷重を測定する荷重測定手段６０と、支持台２１の往復移動の変位を測定する変位測定手段７０と、を備え、駆動手段３０は、モータ３２と、モータ３２の動力で回転する回転板３４と、回転板３４の中心より偏心した位置に設けられ、回転板３４に連動して回転する連動部材３７と、連動部材３７を接近離間方向に略直交する方向に案内するガイド部材４０と、ガイド部材４０と係合し、連動部材３７の駆動を伝達して支持台２１を接近離間方向へ摺動する駆動力伝達板５０と、を備える噛み心地評価装置１に関する。【選択図】図２

Description

本発明は、噛み心地評価装置に関する。

一般に、食品の美味しさは、風味、香り、食感の３つから構成されると言われている。これらの中で、食感は、食品の化学特性である風味や香りと異なり、食品の力学特性、すなわち、摂食過程における食品の力応答と形態変化に起因する感触であり、極めて繊細かつ複合的な情報から構成されている。例えば、舌触りや口どけ感等の複合的な要因によって決まる食感は、数値化が特に難しい。そのため、このような食感については、複数の評価者による官能評価により評価される。官能評価は、人の感覚がそのまま数値化されるというメリットを有する。しかし、再現性の高い評価を得るためには、訓練された評価者を数多く養成する必要があり、コストと時間がかかる。

そこで、近年では、力学的な試験装置を用いて食感を評価する手法が行われている。例えば、食品試料を一定速度で押圧し、押圧中の荷重および歪率を連続的に測定して、荷重および歪率の値に基づき、食品咀嚼時における食品の硬さを評価する手法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０２０－５１９９５号公報

しかしながら、上述の手法により得られる食感の指標は、単に食品の機械的特性である「かたさ」を表しているに過ぎない。例えば、人による咀嚼は、一定速度の押圧が連続的に繰り返されるものではなく、速度変化を伴う押圧動作である。よって、上述の手法では、人の感覚に近い食感、すなわち、「噛み心地」の評価および判定精度が十分でないという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、様々な食品の噛み心地を精度良く評価可能な噛み心地評価装置を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための一実施形態に係る噛み心地評価装置は、試料の噛み心地を評価するための噛み心地評価装置であって、前記試料を支持する支持台と、先端部が試料に接触可能であって、前記支持台に対向配置するよう固定された接触部材と、前記試料と前記接触部材とが接近および離間する接近離間方向に前記支持台を往復移動させる駆動手段と、前記接触部材に前記試料が押圧されることにより前記接触部材にかかる荷重を測定する荷重測定手段と、前記支持台の基準位置からの前記接近離間方向における往復移動による変位を測定する変位測定手段と、を備え、前記駆動手段は、モータと、前記モータから動力を得て回転駆動する回転板と、前記回転板の中心より偏心した位置に設けられ、前記回転板の回転駆動に連動して回転する連動部材と、前記連動部材を挿入可能な挿入溝若しくは挿入孔を有し、前記連動部材を前記接近離間方向に略直交する方向に案内するガイド部材と、前記ガイド部材と係合し、前記連動部材の駆動を前記支持台へ伝達して、前記支持台を前記接近離間方向へ摺動する駆動力伝達板と、を備える。
（２）別の実施形態に係る噛み心地評価装置において、前記連動部材は、カムフォロアであっても良い。
（３）別の実施形態に係る噛み心地評価装置において、前記ガイド部材は、前記接近離間方向に略直交する方向に沿って、前記駆動力伝達板に備えられるガイドレールと、前記挿入溝若しくは前記挿入孔を備え、前記ガイドレールに係合して前記接近離間方向に略直交する方向に沿って摺動可能なスライド部材と、を備え、前記連動部材は、前記回転板の回転駆動に伴って、前記スライド部材を介して前記ガイドレールを往復移動することにより、前記駆動力伝達板を前記接近離間方向に往復移動させても良い。
（４）別の実施形態に係る噛み心地評価装置において、前記回転板は、前記連動部材を取り付け可能な複数の連動部材取付部を備え、前記複数の連動部材取付部は、前記回転板の中心からの距離が互いに異なっていても良い。
（５）別の実施形態に係る噛み心地評価装置において、前記変位測定手段は、前記駆動力伝達板にレーザを照射して前記駆動力伝達板との変位を測定するレーザ変位計であっても良い。
（６）別の実施形態に係る噛み心地評価装置において、前記駆動力伝達板は、前記支持台を係合する支持台係合領域を除く領域の少なくとも一部に、前記試料と前記接触部材とが離間する方向に切り欠かれた切り欠き部を備える板状部材であり、前記変位測定手段は、前記駆動力伝達板の前記切り欠き部にレーザを照射して前記切り欠き部との変位を測定しても良い。
（７）別の実施形態に係る噛み心地評価装置において、前記荷重測定手段は、前記接触部材の鉛直方向の垂直荷重を測定して信号出力するロードセルであっても良い。

本発明によれば、様々な食品の噛み心地を精度良く評価可能な噛み心地評価装置を提供できる。

図１は、本発明の実施形態に係る噛み心地評価装置の正面図を示す。 図２は、本発明の実施形態に係る噛み心地評価装置の右側面図を示す。 図３は、本発明の実施形態に係る噛み心地評価装置の平面図を示す。 図４は、図１の噛み心地評価装置が備える駆動ユニットの正面図を示す。 図５は、図４に示す駆動ユニットを矢印Ａ方向から見た側面図を示す。 図６は、図４に示す駆動ユニットの平面図を示す。 図７は、図４に示す駆動ユニットの一部である駆動手段の一部分解正面図を示す。 図８は、図７に示す駆動手段の一部を矢印Ｂ方向から見た図を示す。 図９は、回転板における連結部材取付部の配置を説明するための図を示す。 図１０は、駆動力伝達板およびガイドレールの正面図、側面図および平面図をそれぞれ示す。 図１１は、スライド部材の正面図、側面図および平面図をそれぞれ示す。 図１２は、駆動手段の動作を説明するための図を示す。 図１３は、本発明の実施形態に係る噛み心地評価装置による測定結果の一例を示す。 図１４は、本発明の実施形態に係る噛み心地評価装置による測定結果の一例を示す。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る噛み心地評価装置の正面図を示す。図２は、本発明の実施形態に係る噛み心地評価装置の右側面図を示す。図３は、本発明の実施形態に係る噛み心地評価装置の平面図を示す。

（１）概略構成
この実施形態に係る噛み心地評価装置１は、食品等の試料Ｓの噛み心地を評価するための装置である。試料Ｓは、噛み心地の評価の対象となるサンプルである。試料Ｓは、特に制約されないが、例えば、クッキー、ビスケット、せんべい、パン、パイ生地、ケーキ、ドーナツ、ワッフル、スコーン、バウムクーヘン、カステラ、ういろう、饅頭、餅、ガム、ゼリー、とんかつ、から揚げ、天ぷら等が挙げられる。本明細書において、「噛み心地」とは、人間が試料Ｓを口の中で咀嚼したときに知覚する感覚のうち、パリパリ、サクサク、バリバリ、カリカリ、ホロホロ、もちもち、ベタベタ、ネバネバ等の硬さ・脆さ・軽さ・粘り等の表現に置き換えて表すことができるものである。特に、本明細書において、「噛み心地」は、試料Ｓの機械的な硬さ・脆さ・軽さ・粘り等の特性である「食感」ではなく、人間が咀嚼により感じる硬さ・脆さ・軽さ・粘り等の特性をいう。噛み心地は、「噛みごたえ」、「歯ごたえ」若しくは「口当たり」等と言い換えることもできる。

この実施形態における噛み心地評価装置１は、試料Ｓを支持する支持台２１と、先端部１２が試料Ｓに接触可能であって、支持台２１に対向配置するよう固定された接触部材１０と、試料Ｓと接触部材１０とが接近および離間する接近離間方向（図１および図２における上下方向）に支持台２１を往復移動させる駆動手段３０と、接触部材１０に試料Ｓが押圧されることにより接触部材１０にかかる荷重を測定する荷重測定手段６０と、支持台２１の基準位置からの接近離間方向における往復移動による変位を測定する変位測定手段７０（図４を参照）と、を備える。この実施形態において、噛み心地評価装置１は、好ましくは、筐体８０の内部に、少なくとも駆動手段３０、荷重測定手段６０および変位測定手段７０を備える。また、噛み心地評価装置１は、好ましくは、筐体８０の前方（図２の左方向）に接触部材１０および支持台２１を備える。噛み心地評価装置１において、少なくとも接触部材１０、駆動手段３０、荷重測定手段６０および変位測定手段７０は、筐体８０内部に備えられるフレーム部材８２に固定されていることが好ましい。また、この実施形態において、噛み心地評価装置１は、好ましくは、駆動手段３０の駆動に伴って接近離間方向へ往復移動する昇降板２５を備える。以後、駆動手段３０と昇降板２５とからなる構成要素を駆動ユニット５とも称する。筐体８０は、特に制約されないが、好ましくは、ポリカーボネート、ポリプロプレン、ポリアミドアロイ、ポリフェニレンエーテル等の樹脂を含有する材料から構成される部材である。ただし、筐体８０は、樹脂に制約されず、ステンレス等の金属から構成されていても良いし、板金塗装が施されていても良い。なお、筐体８０は、その内部に少なくとも接触部材１０、支持台２１、駆動手段３０、荷重測定手段６０および変位測定手段７０を備えていれば、その形態に特に制約されず、種々の形態を採用できる。また、フレーム部材８２は、少なくとも接触部材１０、駆動手段３０、荷重測定手段６０および変位測定手段７０を固定可能な部材であれば、その形態に特に制約されず、種々の形態を採用できる。また、噛み心地評価装置１は、好ましくは、緊急停止ボタン９０を備える。緊急停止ボタン９０は、ボタン部分が筐体８０から突出して設けられ、ボタン部分が押圧されることにより、後述のモータ３２の駆動を停止させる。なお、噛み心地評価装置１は、緊急停止ボタン９０を備えていなくとも良い。

次に、噛み心地評価装置１の各構成要素について説明する。

（２）接触部材
接触部材１０は、支持台２１に載置された試料Ｓに対向配置される部材であって、試料Ｓに接触可能な先端部１２と、先端部１２に連結される棒状の柄部１１と、を備える。柄部１１は、先端部１２が支持台２１に対向配置されるように、先端部１２と反対側の端部が筐体８０に固定される部材である。先端部１２は、駆動手段３０による支持台２１の往復移動により、試料Ｓに接触しさらに押圧する部材である。先端部１２の形状は、試料Ｓの実際の咀嚼態様を考慮して選択されることが好ましい。例えば、試料Ｓが主として前歯で噛む食品の場合、先端部１２はくさび形状であることが好ましい。また、例えば、試料Ｓが主として奥歯で噛む食品の場合、先端部は円柱形状であることが好ましい。そのため、先端部１２は、柄部１１に対して取り外し自在に構成されることが好ましい。この実施形態では、接触部材１０は、一例として、円錐形状の先端部１２が柄部１１に取り付けられている（図１および図２を参照）。接触部材１０は、試料Ｓよりも強度があればその構成材料は特に制約されないが、例えば、樹脂、木材、ステンレス等の金属、セラミックス、高分子材料等から選ばれ１種以上の材料から構成されることが好ましい。接触部材１０の構成材料は、噛み心地評価装置１の使用環境および試料Ｓの種類等に応じて、適宜選択されることが好ましい。例えば、接触部材１０は、試料Ｓや他の構成要素との接触により発生する音（共鳴音等）を抑制することを考慮すると、樹脂、木材、ステンレスおよび／またはセラミックスにより形成されることが好ましい。一方、接触部材１０は、腐食性や吸湿性を考慮すると、樹脂、ステンレスおよび／またはセラミックスにより形成されることが好ましい。なお、接触部材１０は、柄部１１と先端部１２とが同一材料から形成されていても良いし、互いに異なる材料から形成されていても良い。

（３）支持台
支持台２１は、試料Ｓを載置する台である。この実施形態において、支持台２１は、平面視矩形状の板状部材である。ただし、支持台２１の形態は、少なくとも試料Ｓを載置可能な形態であれば特に制約されず、例えば、平面視楕円形状、平面視円形状、平面視多角形状等であっても良い。支持台２１は、好ましくは、連結板２３上に固定されている（図２を参照）。連結板２３は、支持台２１と昇降板２５とを連結する部材であって、昇降板２５の表面に対して略垂直に立設する部材である。支持台２１は、昇降板２５の往復移動に伴って連結板２３が接近離間方向（図２の上下方向）へ往復移動することにより、当該接近離間方向へ往復移動することができる。この往復移動に基づいて、試料Ｓが接触部材１０の先端部１２に接近する方向（図２の上方向）へ支持台２１が移動することにより試料Ｓが先端部１２に接触し、さらに当該接近する方向へ支持台２１が移動することにより試料Ｓが先端部１２に押圧される。そして、試料Ｓが接触部材１０の先端部１２から離間する方向（図２の下方向）へ支持台２１が移動することにより、先端部１２による押圧が解除され、試料Ｓが先端部１２から離間する。なお、試料Ｓは、支持台２１に直接載置されても良いし、例えば、薄いシート状の下敷きを介して支持台２１に載置されても良い。また、試料Ｓは、例えば、水等の液体若しくは油が入ったバット等の容器内に入れられた状態で支持台２１に載置されても良い。また、試料Ｓは、ヒータ等により加熱された状態で支持台２１に載置されても良いし、ペルチェ等により冷却された状態で支持台２１に載置されても良い。

（４）駆動ユニット
図４は、図１の噛み心地評価装置が備える駆動ユニットの正面図を示す。図５は、図４に示す駆動ユニットを矢印Ａ方向から見た側面図を示す。図６は、図４に示す駆動ユニットの平面図を示す。図７は、図４に示す駆動ユニットの一部である駆動手段の一部分解正面図を示す。図８は、図７に示す駆動手段の一部を矢印Ｂ方向から見た図を示す。なお、本実施形態では、駆動ユニット５および駆動手段３０は、噛み心地評価装置１に備えられた状態において噛み心地評価装置１の正面側（支持台２１側）となる方向を駆動ユニット５および駆動手段３０の正面側とする。

駆動ユニット５は、好ましくは、駆動手段３０と、昇降板２５と、を備える。駆動手段３０は、好ましくは、モータ３２と、ギアヘッド３３と、モータ３２から動力を得て回転駆動する回転板３４と、回転板３４の中心より偏心した位置に設けられ、回転板３４の回転駆動に連動して回転する連動部材３７と、連動部材３７を挿入可能な挿入溝若しくは挿入孔を有し、連動部材３７を接近離間方向に略直交する方向（図８の左右方向）に案内するガイド部材４０と、ガイド部材４０と係合し、連動部材３７の駆動を支持台２１へ伝達して、支持台２１を接近離間方向（図８の上下方向）へ摺動する駆動力伝達板５０と、を備える。以下、駆動ユニット５の各構成要素について説明する。

（４－１）モータ
モータ３２は、例えば、サーボモータやステッピングモータ等の回転駆動可能なモータである。モータ３２は、好ましくは、サーボモータである。モータ３２は、ギアヘッド３３が一体化されたいわゆるギアードモータであっても良い。モータ３２は、好ましくは、制御回路（不図示）から入力される電流やパルスにより回転駆動する。モータ３２の回転駆動力は、ギアヘッド３３を介して回転板３４に連動される。モータ３２を回転させることにより、駆動力伝達板５０を正弦波関数的に往復移動させることができる。駆動力伝達板５０の往復移動については、詳細を後述する。

（４－２）回転板
図９は、回転板における連結部材取付部の配置を説明するための図を示す。

回転板３４は、ギアヘッド３３を介してモータ３２からの回転駆動力を連動して回転駆動する円板状の部材である。回転板３４は、好ましくは、その中心より偏心した複数の位置各々に、連動部材３７を取り付け可能な連動部材取付部３５を備える。複数の連動部材取付部３５は、好ましくは、回転板３４の中心からの距離が互いに異なるように配置される。この実施形態では、回転板３４は、５つの連動部材取付部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅを備える。本願では、連動部材取付部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅを総称して、「連動部材取付部３５」と称する。この実施形態において、連動部材取付部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅと回転板３４の中心との距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５は、互いに異なる距離であって、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ５の大小関係を有している。なお、連動部材取付部３５は、回転板３４の中心より偏心した位置に少なくとも１つ設けられていれば、その数および配置は特に制約されない。例えば、連動部材取付部３５は、回転板３４の中心より偏心した位置に１つ設けられていても良いし、回転板３４の中心から同じ距離の異なる位置にそれぞれ備えられていても良い。連動部材取付部３５は、好ましくは、連動部材３７を嵌合可能であって、その厚さ方向に貫通する孔である。連動部材取付部３５は、より好ましくは、連動部材３７を螺合可能な雌螺子である。ただし、連動部材取付部３５は、連動部材３７を取り付け可能な形態であれば特に制約されず、例えば、ギアヘッド３３と反対側から厚さ方向に窪む凹部であっても良い。

（４－３）連動部材
連動部材３７は、回転板３４の連動部材取付部３５に取り付けられ、回転板３４の回転駆動に連動して回転する部材である。連動部材３７は、好ましくは、連動部材取付部３５に嵌合可能な部材であり、より好ましくは、連動部材取付部３５に螺合可能なカムフォロアである。連動部材３７は、好ましくは、回転板３４の中心からの距離が互いに異なる複数の連動部材取付部３５の間で、取り付けおよび取り外し自在に構成される。連動部材３７を取り付ける連動部材取付部３５を変えることにより、連動部材３７の回転駆動の径の大きさが変わるため、支持台２１の接近離間方向の往復移動量を変更することができる。よって、連動部材３７は、試料Ｓの種類や評価方法等に応じて、複数の連動部材取付部３５のうちの１つを適宜選択して取り付けられることが好ましい。連動部材３７は、好ましくは、連動部材取付部３５と反対側の端部が、後述のスライド部材４２の挿入孔４３に嵌合する（図７を参照）。なお、連動部材３７は、少なくとも連動部材取付部３５に取り付け可能かつ挿入孔４３に嵌合可能な部材であれば、カムフォロアに制約されない。連動部材３７は、例えば、楕円柱形状、多角柱形状等であっても良い。この場合、連動部材取付部３５および挿入孔４３は、その平面視形状が連動部材３７の端部の平面視形状と同等の形状であることが好ましい。

（４－４）ガイド部材
図１０は、駆動力伝達板およびガイドレールの正面図、側面図および平面図をそれぞれ示す。図１１は、スライド部材の正面図、側面図および平面図をそれぞれ示す。なお、本実施形態では、駆動力伝達板５０、ガイドレール４４およびスライド部材４２は、図７の矢印Ｂ方向から見た側を正面側とする。

ガイド部材４０は、好ましくは、支持台２１の接近離間方向に略直交する方向（図８の左右方向）に沿って、駆動力伝達板５０に備えられるガイドレール４４と、挿入孔４３を有していてガイドレール４４に係合して接近離間方向に略直交する方向に沿って摺動可能なスライド部材４２と、を備える。ガイドレール４４は、好ましくは、駆動力伝達板５０の下端に備えられるレールである。ガイドレール４４は、接近離間方向に略直交する方向に沿ってスライド部材４２が摺動可能であれば、その形態および配置は特に制約されない。また、ガイドレール４４は、複数の連動部材取付部３５のうち回転板３４の中心からの距離が最も長い連動部材取付部３５ｅに取り付けられた連動部材３７の回転駆動に伴い摺動するスライド部材４２の摺動量より長いレールであれば、その長さは制約されない。この実施形態において、スライド部材４２は、その中央に、厚さ方向に貫通する挿入孔４３を備える（図１１を参照）。この実施形態では、スライド部材４２は、平面視円形状の貫通孔である。ただし、スライド部材４２は、連動部材３７の一端が嵌合可能な形態であれば特に制約されず、連動部材３７の一端の平面視形状と同等の平面視形状を有する貫通孔であることが好ましい。また、スライド部材４２は、挿入孔４３に代えて、厚さ方向に窪む挿入溝であっても良い。駆動手段３０は、ガイド部材４０（スライド部材４２およびガイドレール４４）により連動部材３７を接近離間方向に略直交する方向に摺動させるため、例えば、スコッチ・ヨーク機構のようなクランクピンが長穴を摺動する形態に比べ、摺動によるがたつきの発生や摩耗を抑制することができ、グリスの定期的な供給やメンテナンスの必要性を低減することができる。

（４－５）駆動力伝達板
駆動力伝達板５０は、好ましくは、下端にてガイド部材４０と係合し、かつ上方にて昇降板２５と係合する板状部材である（図４を参照）。駆動力伝達板５０は、好ましくは、連結板２３および昇降板２５を介して支持台２１を係合する支持台係合領域５１を除く領域の少なくとも一部に、試料Ｓと接触部材１０とが離間する離間方向（図１０の下方向）に切り欠かれた切り欠き部５２を備える板状部材である（図１０を参照）。この実施形態において、切り欠き部５２は、駆動力伝達板５０の一方の側面が当該離間方向へ二段階に湾曲して切り欠かれた波形状の領域である。また、この実施形態において、支持台係合領域５１は、駆動力伝達板５０における切り欠き部５２と反対側上方の領域であって、ビス等により駆動力伝達板５０の背面側（図１０の紙面裏側）へ略垂直に昇降板２５を立設可能な領域である。このように駆動力伝達板５０に昇降板２５を立設することにより、駆動力伝達板５０は、連動部材３７の回転駆動による接近離間方向への往復移動を、昇降板２５を介して支持台２１へ伝達し、支持台２１を接近離間方向へ摺動させることができる。切り欠き部５２は、後述の変位測定手段７０により駆動力伝達板５０の変位の測定に用いられる領域である。より具体的には、変位測定手段７０は、駆動力伝達板５０の変位として、変位測定手段７０と切り欠き部５２との変位Ｌ１を測定する（図５を参照）。噛み心地評価装置１は、駆動力伝達板５０が切り欠き部５２を備え、かつ変位測定手段７０により当該切り欠き部５２との変位が測定されるため、変位測定手段７０を支持台係合領域５１よりも離間方向に配置することができる（図５を参照）。よって、噛み心地評価装置１の小型化を実現することができる。変位測定手段７０による測定方法については、詳細を後述する。なお、切り欠き部５２は、少なくとも支持台係合領域５１に比べて離間方向へ切り欠かれた領域を備えていれば、上述の波形状に制約されず、例えば、略Ｌ字形状、略Ｕ字形状であっても良い。また、駆動力伝達板５０は、切り欠き部５２を備えていなくとも良い。

（４－６）昇降板
昇降板２５は、好ましくは、駆動力伝達板５０の支持台係合領域５１において、略垂直に立設する板状部材である（図５および図６を参照）。また、昇降板２５は、好ましくは、その表面に連結板２３を略垂直に立設する（図２を参照）。昇降板２５は、好ましくは、支持台２１を載置する面が接触部材１０側（図２の上方向）を向くように、連結板２３を立設する。よって、昇降板２５は、駆動力伝達板５０の往復移動に伴って接近離間方向へ往復移動することにより、連接板２３および支持台２１を接近離間方向へ往復移動させることができる。昇降板２５は、好ましくは、連結板２３と反対側に昇降スライド部材２７を備える（図６を参照）。昇降スライド部材２７は、接近離間方向（図６の紙面垂直方向）に沿ってフレーム部材８２に設けられた昇降ガイドレール２８に係合して、接近離間方向に摺動可能な部材である（図６を参照）。昇降板２５は、駆動力伝達板５０の往復移動に伴って、昇降スライド部材２７が昇降ガイドレール２８に沿って摺動することにより、より安定して接近離間方向へ往復移動することができる。よって、昇降板２５は、連接板２３および支持台２１をより安定して接近離間方向へ往復移動させることができる。なお、昇降スライド部材２７および昇降ガイドレール２８は、備えていなくとも良いし、昇降板２５を接近離間方向へ摺動可能な他の形態であっても良い。

次に、駆動手段３０の動作について、説明する。

図１２は、駆動手段の動作を説明するための図を示す。図１２（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図１２（ａ）の状態からモータ３２が９０°ずつ時計回りに回転した状態を示す図である。

制御回路（不図示）から入力される電流やパルスによりモータ３２がＲ方向へ回転駆動すると、モータ３２の回転駆動に伴って、回転板３４および連動部材３７がＲ方向へ回転する。そして、回転板３４および連動部材３７がＲ方向へ回転することにより、スライド部材４２がガイドレール４４を接近離間方向に直交する方向（図１２の左右方向）へ摺動するとともに、ガイド部材４０および駆動力伝達板５０が接近離間方向（図１２の上下方向）へ摺動する。この実施形態では、まず、モータ３２の回転駆動に伴って、図１２（ａ）に示す初期状態から連動部材３７がＲ方向へ９０度回転することにより、スライド部材４２がガイドレール４４の一端部（図１２では左端）から中央部へ摺動し、駆動力伝達板５０が接触部材１０へ接近する接近方向（図１２では上方向）へ距離Ｌ２だけ移動する（図１２（ｂ）を参照）。そして、モータ３２の回転駆動に伴ってさらに連動部材３７がＲ方向へ９０度回転することにより、スライド部材４２がガイドレール４４の中央部から他端部（図１２では右端）へ摺動し、駆動力伝達板５０が接触部材１０から離間する離間方向（図１２では下方向）へ距離Ｌ２だけ移動する（図１２（ｃ）を参照）。このとき、駆動力伝達板５０は、上述の初期状態（図１２（ａ）を参照）と同じ位置となる。そして、モータ３２の回転駆動に伴ってさらに連動部材３７がＲ方向へ９０度回転することにより、スライド部材４２がガイドレール４４の他端部（図１２では右端）から中央部へ摺動し、駆動力伝達板５０が離間方向へ距離Ｌ２だけ移動する（図１２（ｄ）を参照）。そして、モータ３２の回転駆動に伴ってさらに連動部材３７がＲ方向へ９０度回転することにより、スライド部材４２がガイドレール４４の中央部から一端部（図１２では左端）へ摺動し、駆動力伝達板５０が接近方向へ距離Ｌ２だけ移動し、上述の初期状態に戻る（図１２（ａ）を参照）。駆動手段３０がこのような動作を繰り返すことにより、駆動力伝達板５０は、接近離間方向に２×Ｌ２の振幅で繰り返し往復移動する。よって、噛み心地評価装置１は、この駆動力伝達板５０の往復移動を昇降板２５、連結板２３および支持台２１へ伝達し、支持台２１を接近離間方向に２×Ｌ２の振幅で繰り返し往復移動させることができる。スライド部材４２とガイドレール４４は、駆動力伝達板５０を上下動のみとする機能を有する。また、噛み心地評価装置１は、モータ３２を一定速度でＲ方向へ回転駆動させる。モータ３２を一定速度でＲ方向へ回転駆動させることにより、駆動力伝達板５０は、速度変化を伴って正弦波関数的に接近離間方向に往復移動することができる。よって、噛み心地評価装置１は、駆動力伝達板５０の正弦波関数的な往復移動を昇降板２５および連結板２３を介して支持台２１へ伝達することにより、支持台２１を、速度変化を伴って正弦波関数的に接近離間方向に往復移動させることができる。一般に、正弦波関数的な往復移動（正弦波運動）は、人間の咀嚼動作をモデル化した動作であるといわれている。よって、噛み心地評価装置１は、一定速度の押圧動作ではなく、人による咀嚼のような速度変化を伴う押圧動作を試料Ｓに繰り返し行うことができる。なお、距離Ｌ２は、特に制約されないが、５～２０ｍｍが好ましく、１０～１５ｍｍがより好ましい。また、駆動手段３０の往復移動は、接近離間方向に２×Ｌ２の振幅での往復移動であれば、図１２（ａ）に示す状態を初期状態として往復移動を開始することに制約されず、例えば、図１２（ｂ）に示す状態若しくは図１２（ｄ）に示す状態を初期状態として往復移動を開始しても良い。また、モータ３２は一定速度で回転するモータ以外のものでも良い。

（５）荷重測定手段
荷重測定手段６０は、好ましくは、接触部材１０の鉛直方向の垂直荷重を測定して信号出力するロードセルである。荷重測定手段６０は、支持台２１の接近離間方向への移動に伴い、接触部材１０の先端部１２の試料Ｓへの押圧荷重を測定する。

（６）変位測定手段
変位測定手段７０は、好ましくは、駆動力伝達板５０にレーザを照射して駆動力伝達板５０との変位を測定するレーザ変位計である。変位測定手段７０は、より好ましくは、駆動力伝達板５０の切り欠き部５２にレーザを照射して切り欠き部５２との変位Ｌ１（図５を参照）を測定するレーザ変位計である。変位測定手段７０は、好ましくは、切り欠き部５２の上方（試料Ｓと接触部材１０とが接近する接近方向）に配置されることが好ましい。なお、変位測定手段７０は、支持台係合領域５１よりも接近方向に配置されていても良いし、支持台係合領域５１よりも試料Ｓと接触部材１０とが離間する離間方向（図５の下方）に配置されていても良い。ただし、変位測定手段７０は、支持台係合領域５１よりも離間方向に配置されている方が、噛み心地評価装置１を小型化できる。なお、変位測定手段７０は、レーザ変位計に制約されず、例えば、渦電流式変位計やリニアスケール等であっても良い。

次に、噛み心地評価装置１による噛み心地の評価方法について説明する。

噛み心地評価装置１を用いて試料Ｓの噛み心地を測定・評価する場合、まず、噛み心地評価装置１の電源スイッチ（不図示）をオンにし、支持台２１の位置を調整して、試料Ｓを支持台２１上に載置する。そして、操作部（不図示）からの指示を受けて、モータ３２の駆動を開始する。これにより、噛み心地評価装置１は、駆動手段３０の駆動が開始され、支持台２１が速度変化を伴って正弦波関数的に接近離間方向へ往復移動を繰り返す。噛み心地評価装置１は、変位測定手段７０により、この連続的な往復移動による支持台２１の基準位置からの変位を連続的に測定する。また、噛み心地評価装置１は、荷重測定手段６０により、この連続的な往復移動により接触部材１０にかかる荷重を連続的に測定する。なお、支持台２１の基準位置は、特に制約されず適宜設定可能であるが、この実施形態では、往復移動において支持台２１が最も接触部材１０と離間する位置を基準位置とする。すなわち、この実施形態において、支持台２１の基準位置は、駆動手段３０が最も離間方向に移動した状態（図１２（ｄ）を参照）における支持台２１の位置である。また、操作部からの指示としては、噛み心地評価装置１に設けられる操作パネル等の部材からの指示でも良いし、例えば、ＰＣ等の噛み心地評価装置１とは別の装置からの指示であっても良い。

図１３および図１４は、本発明の実施形態に係る噛み心地評価装置による測定結果の一例を示す。図１３および図１４において、実線は、支持台２１の基準位置からの変位を示すものであり、破線は、接触部材１０にかかる荷重（抵抗力）を示すものである。

噛み心地評価装置１による測定結果において、荷重を示す波形（図１３および図１４の破線グラフ）のピーク値は、試料Ｓの硬さを示すものである。また、荷重を示す波形の振幅は、試料Ｓを圧縮中の振動に対応するものである。この荷重を示す波形の振幅に基づいて、パリパリ、サクサク、バリバリ、カリカリ等の人が咀嚼により感じる噛み心地を評価することができる。また、負の値の荷重（図１４を参照）は、測定した試料Ｓの粘りを示すものである。この負の値の荷重に基づいて、ベタベタ、ネバネバ等の噛み心地を評価することができる。また、この荷重を示す波形を構成する荷重データ（抵抗力データ）は、高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＦＦＴ）や標準偏差を用いて、例えば、圧縮中の振動等、周期的に評価することができる。

図１３に示す測定結果は、試料Ｓとしてビスケットを用いた際の噛み心地評価装置１による測定結果の一例である。図１３に示す測定結果において、支持台２１は、基準位置から２０ｍｍの振幅で正弦波関数的に接近離間方向へ往復移動している。この往復移動により接触部材１０にかかる荷重は、往復移動を繰り返すにつれて減少している。これは、接触部材１０をビスケットに接触および押圧させることにより、ビスケットが破壊され、接触部材１０に接触する接触面積が変化するため、荷重が減少する。よって、ビスケットを咀嚼した場合には、咀嚼を繰り返すことにより、バリバリ、カリカリ等の硬さを感じる噛み心地は減少していくことがわかる。また、図１３に示す測定結果では、荷重が負の値をとっていないため、ビスケットは咀嚼によりベタベタ、ネバネバ等の粘りを感じる噛み心地は得られないことがわかる。

図１４に示す測定結果は、試料Ｓとしてガムを用いた際の噛み心地評価装置１による測定結果の一例である。図１４に示す測定結果において、支持台２１は、基準位置から２０ｍｍの振幅で正弦波関数的に接近離間方向へ往復移動している。この往復移動により接触部材１０にかかる荷重は、往復移動を繰り返すにつれて減少しているが、図１３に示す測定結果に比べて荷重の変化が小さい。これは、ガムはビスケットに比べて接触部材１０の押圧により破壊されにくいと考えられる。よって、ガムを咀嚼した場合には、ビスケットに比べて、咀嚼を繰り返すことによる硬さを感じる噛み心地の変化は小さいことがわかる。また、図１４に示す測定結果では、各振幅において荷重が負の値となる部分が生じている。よって、ガムを咀嚼することにより、ベタベタ、ネバネバ等の粘りを感じる噛み心地を得るこがわかる。

このような噛み心地評価装置１によれば、モータ３２を一定速度でＲ方向へ回転駆動させ、当該回転駆動に連動して、回転板３４の中心より偏心した位置に設けられた連動部材３７が回転することにより、駆動力伝達板５０は、速度変化を伴って正弦波関数的に接近離間方向に往復移動することができる。よって、噛み心地評価装置１は、駆動力伝達板５０の正弦波関数的な往復移動を昇降板２５および連結板２３を介して支持台２１へ伝達させることにより、支持台２１を、速度変化を伴って正弦波関数的に接近離間方向に往復移動させることができる。よって、噛み心地評価装置１は、一定速度の押圧動作ではなく、人による咀嚼のような速度変化を伴う押圧動作を試料Ｓに繰り返し行うことができ、様々な食品の噛み心地を精度良く評価することができる。

（その他の実施形態）
上述のように、本発明の好適な各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、種々変形して実施可能である。

先述の実施形態において、ガイド部材４０は、スライド部材４２とガイドレール４４とから構成されていたが、連動部材３７を挿入可能な挿入溝若しくは挿入孔を有し、連動部材３７を接近離間方向に略直交する方向に案内可能な部材であれば、特に制約されない。例えば、ガイド部材４０は、連動部材３７の一端部を挿入可能であって、当該接近離間方向に略直交する方向に沿う長穴であっても良い。この場合、連動部材３７は、回転板３４と反対側の一端部が当該長穴を摺動することにより、駆動力伝達板５０を接近離間方向へ往復移動させることができる。

また、先述の実施形態において、試料Ｓと接触部材１０とは、接近離間方向として、水平面に直交する上下方向に沿って接近および離間していた。しかしながら、接近離間方向は上下方向に制約されず、例えば、水平面に対して４５°以上９０°未満の角度を有する斜め方向であっても良い。

また、噛み心地評価装置１は、接触センサ１０および／または支持台２１に、振動を検出可能な振動センサを備えていても良い。振動センサとしては、特に制約されないが、例えば、加速度センサ、アコースティックエミッション（ＡＥ）センサ等が挙げられる。このように、噛み心地評価装置１は、振動センサを備えることにより、より高度な振動計測を行うことができる。

また、噛み心地評価装置１による測定結果を用いて、人が指で押す動作により感じる押し心地や指で感じる所作を評価しても良い。ここで、「押し心地や指で感じる所作」とは、試料Ｓを押圧した際の機械的な物性ではなく、人間が指で押す動作を行った際に知覚する硬さ・脆さ・軽さ・粘り等の特性をいう。

本発明に係る噛み心地評価装置は、人による様々な食品の噛み心地の評価に利用可能である。

１・・・噛み心地評価装置、１０・・・接触部材、１２・・・先端部、２１・・・支持台、３０・・・駆動手段、３２・・・モータ、３４・・・回転板、３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ）・・・連動部材取付部、３７・・・連動部材、４０・・・ガイド部材、４２・・・スライド部材、４３・・・挿入孔、４４・・・ガイドレール、５０・・・駆動力伝達板、５１・・・支持台係合領域、５２・・・切り欠き部、６０・・・荷重測定手段、７０・・・変位測定手段、Ｓ・・・試料。

Claims (7)

1. 試料の噛み心地を評価するための噛み心地評価装置であって、
   前記試料を支持する支持台と、
   先端部が試料に接触可能であって、前記支持台に対向配置するよう固定された接触部材と、
   前記試料と前記接触部材とが接近および離間する接近離間方向に前記支持台を往復移動させる駆動手段と、
   前記接触部材に前記試料が押圧されることにより前記接触部材にかかる荷重を測定する荷重測定手段と、
   前記支持台の基準位置からの前記接近離間方向における往復移動による変位を測定する変位測定手段と、
   を備え、
   前記駆動手段は、
   モータと、
   前記モータから動力を得て回転駆動する回転板と、
   前記回転板の中心より偏心した位置に設けられ、前記回転板の回転駆動に連動して回転する連動部材と、
   前記連動部材を挿入可能な挿入溝若しくは挿入孔を有し、前記連動部材を前記接近離間方向に略直交する方向に案内するガイド部材と、
   前記ガイド部材と係合し、前記連動部材の駆動を前記支持台へ伝達して、前記支持台を前記接近離間方向へ摺動する駆動力伝達板と、
   を備えることを特徴とする噛み心地評価装置。
2. 前記連動部材は、カムフォロアであることを特徴とする請求項１に記載の噛み心地評価装置。
3. 前記ガイド部材は、
   前記接近離間方向に略直交する方向に沿って、前記駆動力伝達板に備えられるガイドレールと、
   前記挿入溝若しくは前記挿入孔を備え、前記ガイドレールに係合して前記接近離間方向に略直交する方向に沿って摺動可能なスライド部材と、
   を備え、
   前記連動部材は、前記回転板の回転駆動に伴って、前記スライド部材を介して前記ガイドレールを往復移動することにより、前記駆動力伝達板を前記接近離間方向に往復移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の噛み心地評価装置。
4. 前記回転板は、前記連動部材を取り付け可能な複数の連動部材取付部を備え、
   前記複数の連動部材取付部は、前記回転板の中心からの距離が互いに異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の噛み心地評価装置。
5. 前記変位測定手段は、前記駆動力伝達板にレーザを照射して前記駆動力伝達板との変位を測定するレーザ変位計であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の噛み心地評価装置。
6. 前記駆動力伝達板は、前記支持台を係合する支持台係合領域を除く領域の少なくとも一部に、前記試料と前記接触部材とが離間する方向に切り欠かれた切り欠き部を備える板状部材であり、
   前記変位測定手段は、前記駆動力伝達板の前記切り欠き部にレーザを照射して前記切り欠き部との変位を測定することを特徴とする請求項５に記載の噛み心地評価装置。
7. 前記荷重測定手段は、前記接触部材の鉛直方向の垂直荷重を測定して信号出力するロードセルであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の噛み心地評価装置。