KR101226782B1 - 물체의 칼로리 측정방법 및 물체의 칼로리 측정장치 - Google Patents

물체의 칼로리 측정방법 및 물체의 칼로리 측정장치 Download PDF

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히데오 오다기로
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Abstract

근적외선을 이용하여 칼로리를 측정할 수 있도록 하고, 물체의 칼로리 측정을 비파괴적 방법에 의하여 단시간에 또한 간단하게 실현한다.
피검대상 물체(M)가 재치되는 테이블(2)을 가진 물체유지부(1)와, 테이블(2) 상에 재치된 피검대상 물체(M)에 근적외 영역의 빛을 조사하는 광원부(20)와, 이 물체(M)로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하는 수광부(30)와, 수광부(30)가 수광한 빛의 흡광도에 의하여 물체(M)의 칼로리를 산출하는 제어부(40)를 구비하고, 제어부(40)에 있어서, 미리 칼로리를 알고 있는 샘플 물체(M)에 조사됨과 동시에 샘플물체(M)로부터 반사 또는 투과된 근적외선의 흡광도에 있어서의 2차 미분 스펙트럼의 중회귀 분석에 의하여 산출된 회귀식과, 수광부(30)가 수광한 빛의 흡광도로부터 물체(M)의 칼로리를 연산한다.
Figure R1020067017691
근적외선, 칼로리 측정, 비파괴적 방법

Description

물체의 칼로리 측정방법 및 물체의 칼로리 측정장치{Method of Measuring Calorie of Object and Device of Measuring Calorie of Object}
본 발명은, 식품 등의 물체의 칼로리 측정방법 및 물체의 칼로리 측정장치에 관한 것이며, 근적외선을 응용하여 비파괴적으로, 물체의 칼로리 측정을 단시간에 간이하게 할 수 있도록 한 물체의 칼로리 측정방법 및 물체의 칼로리 측정장치에 관한 것이다.
종래부터 물체, 특히 식품에 있어서는, 물체의 광학적 특성에 의거한 비파괴검사에 착안하여, 단시간에 많은 피검대상을 검사하여 식품의 품질관리 등에 제공할 수 있도록 한, 근적외 영역의 파장의 빛을 이용하는 검사방법이 개발되어 있다.
이 종류의 방법으로서는, 예를 들면, 일본국 특개2002-122538호 공보에 게재된 것이 알려져 있다. 이것은, 시험관 내의 액상시료에 외부로부터 700㎚~1100㎚의 파장의 근적외광을 조사하여, 액상시료로부터의 산란반사광, 산란투과광 또는 투과반사광을 광센서로 검출하여 액상시료의 근적외 흡수 스펙트럼을 측정하고, 이 측정치를, 같은 방법에 의하여 측정한 스펙트럼으로부터 미리 작성한 검량선에 대입함으로써 액상시료의 예를 들면 지방, 단백질, 전분(당질), 요오드가, 산가 등의 성분을 측정한다는 것이다.
발명의 개시
발명이 해결하려고 하는 과제
그런데, 최근에는 근적외영역의 파장의 빛을 이용하여, 지방, 단백질, 전분(당질), 요오드가, 산가 등의 성분을 측정하는 기술이 상기의 기술에 한하지 않고 다양하게 제안되고 있다. 예를 들면, 근적외선 영역을 이용한 분석기술은, 미국 곡물화학자 협회의 1997년 연례회에서 로버트·D·로젠설(Robert D. Rosenthal)에 의하여 제공된 「근적외 정량분석 개론」 등에 의해서도 일반적인 기술로서 잘 알려져 있다.
그러나 칼로리를 직접적으로 측정하는 기술은 지금까지 발견되지 않았다. 일반적으로 물체로서의 식품(소재 및 가공품을 포함)의 칼로리 계산은 예를 들면, 「고테이일본식품 표준성분표」 등의 기존 데이터 베이스를 응용하여, 산출하고 있다. 그러나 일반적으로 식품은 산지나 채취·판매시기 등에 따라 품질이 변화하는 것으로서 정확한 칼로리값을 나타내고 있지 않은 결점이 있다.
또한, 종래 칼로리량의 측정은 샘플을 분쇄하여 유동상태로 하여 지방, 단백질 및 당질의 각 성분량을 화학적 분석수법으로 측정하고, 그 성분량에 대하여 예를 들면, 단백질 및 당질은 계수 4.00, 지질은 9.00의 각각의 계수를 곱하여 산출하고 있다. 이 방법은 화학·물리적 수단을 조합한 추출기술이나 화학반응을 이용한 분석기술을 응용하여, 적정(滴定) 또는 시약의 조정 등의 번잡하고 복잡한 조작을 필요로 하는 동시에 원심기 또는 분광광도계 등의 다양한 분석기기를 이용하고, 나아가 이들의 추출·분석에는 전문적 기술을 필요로 하는 것이다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 근적외선을 이용하여 칼로리를 측정할 수 있도록 하고, 물체의 칼로리의 측정을 비파괴적인 수법에 의하여 단시간에 간이하게 실시할 수 있도록 한 물체의 칼로리 측정방법 및 물체의 칼로리 측정장치의 제공을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
이와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 칼로리 측정 방법은 피검대상 물체로부터의 빛을 수광하고 근적외영역의 파장에 대한 흡광도를 측정하여 이 측정치에 따라 물체의 칼로리를 측정하는 방법으로 하고 있다.
본 발명의 칼로리 측정방법은 피검대상 물체로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하여 근적외영역의 파장에 대한 흡광도를 측정하고, 이 측정치에 따라 물체의 칼로리를 측정하는 물체의 칼로리 측정방법으로써,
미리 칼로리를 알고 있는 샘플물체에 근적외선을 조사하여 상기 샘플물체로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하여 수광한 빛의 흡광도에 있어서의 2차 미분 스펙트럼의 중회귀분석에 의하여 회귀식을 산출하여 두고,
피검대상물체에 근적외선을 조사하여 피검대상물체로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하여 수광한 빛의 흡광도를 측정하여 이들의 흡광도와 상기 회귀식으로부터 물체의 칼로리를 산출하는 방법으로 하고 있다.
그리고 본 발명에서는 상기 회귀식을 서로 상관계수가 높은 제1 내지 n파장 의 흡광도를 변수로 하는 다음 일반식의 관계를 충족하는 식으로 구성하고 있다.
Figure 112006063202351-pct00001
일반식에 있어서, C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, … An(λn)은 제n파장(λn)의 흡광도, K0, K1, K2 … Kn은 충분히 많은 모집단(母集團)에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 사용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.)
본 발명에 의한 측정방법의 특징은 식품 등의 물체의 칼로리에 귀속하는 근적외선의 파장영역을 발견하여 그 파장영역을 이용하여 칼로리를 측정하는 점이다. 즉, 이미 화학분석에 의한 칼로리가 판명되어 있는 많은 피검체와의 중회귀 분석에 의하여 먼저 상관계수가 높은 제1 파장을 구하고 다음에 상관계수가 높은 제2 내지 n파장을 구한다. 각 파장은 시료의 흡광도와 화학분석에 의한 기지(旣知)의 칼로리값에 의한 중회귀 분석에 따라 예를 들면, 상관계수가 0.800 이상을 나타내는 영역으로서 결정한다. 이들 파장영역은 단일파장으로서 사용하여도 칼로리의 표준오차의 범위를 넓게 설정하면 칼로리의 측정이 가능하다고 추정된다. 그러나 상관계수가 높은 제2 내지 n파장을 구함으로써 정밀도를 향상시킬 수가 있다.
구체적으로는 상기 회귀식을 서로 상관계수가 높은 제1 파장의 흡광도 및 제 2파장의 흡광도를 변수로 하는, 다음의 수식 1의 관계를 충족하는 식으로 구성하고 있다.
Figure 112006063202351-pct00002
수식 1에서, C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, K0, K1, K2는 충분히 많은 모집단에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 사용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.
본 발명에 의한 측정방법의 특징은 상기한 바와 같이 식품 등의 물체의 칼로리에 귀속하는 근적외선의 파장영역을 발견하고 그 파장영역을 이용하여 칼로리를 측정하는 점이다. 즉, 이미 화학분석에 의한 칼로리가 판명되어 있는 많은 피검체와의 중회귀분석에 따라 먼저 상관계수가 높은 제1 파장을 구하였다. 그 제1 파장 (λ1)은 시료의 흡광도와 화학분석에 의한 기지(旣知)의 칼로리값에 의한 중회귀분석에 따라 예를 들면, 상관계수가 0.800 이상을 나타내는 영역으로서 결정한다. 이들 파장영역은 단일파장으로서 사용하여도 칼로리의 표준오차의 범위를 넓게 설정하면 칼로리의 측정이 가능하다고 추정된다. 그러나 더욱 정밀도를 높이기 위하여 다음에 상관계수가 높은 제 2파장을 구하였다. 제 2파장(λ2)의 결정은 먼저 선정한 제 1파장(λ1)의 영역과 소정의 범위를 중회귀분석에 따라 상관계수가 높은 값을 나타낸 파장을 가지고 실시하였다. 이로써, 제1 파장(λ1)과 제 2 파장 (λ2)의 조합으로 예를 들면, 0.960 이상의 높은 상관관계가 얻어지고 정밀도 높은 칼로리를 측정할 수 있다. 다음에 구체적 파장을 열거한다.
하나의 조합으로서 제1파장(λ1)을 1270nm 내지 1308nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)은 1188nm 내지 1222nm, 1660nm 내지 1666nm, 또는 1714nm 내지 1726nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)은 1306±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)은 1192±2nm의 범위에서 선택하였다.
다른 조합으로서 제1파장(λ1)은 1352nm 내지 1388nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)은 1210nm 내지 1222nm, 1232nm 내지 1246nm, 1642nm 내지 1684nm, 1708nm 내지 1732nm, 1746nm 내지 1752nm, 또는 1786nm 내지 1796nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)을 1360±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)은 1722±2nm의 범위에서 선택하였다.
또 다른 조합으로서 제1파장(λ1)을 1698nm 내지 1740nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)은 1146nm 내지 1158nm, 1398nm 내지 1416nm, 1814nm 내지 1836nm, 또는 1886nm 내지 1888nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)은 1726±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1404±2nm의 범위에서 선택하였다.
또 다른 조합으로서 제1파장(λ1)을 1806nm 내지 1848nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1210nm 내지 1222nm, 1234nm 내지 1242nm, 1336nm 내지 1352nm, 1634nm 내지 1690nm, 또는 1744nm 내지 1752nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)을 1818±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1346 ±2nm의 범위에서 선택하였다.
또한, 본 발명은 상기 회귀식을 서로 상관계수가 높은 제 1 파장의 흡광도, 제2 파장의 흡광도 및 제3 파장의 흡광도를 변수로 하는 하기 수식 2의 관계를 충족하는 식으로 구성하는 것도 가능하다.
Figure 112006063202351-pct00003
수식 2에서, C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, A3(λ3)는 제3파장(λ3)의 흡광도, K0, K1, K2, K3은 충분히 많은 모집단에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 사용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.
그리고 본 발명에 있어서는 더욱 정밀도를 높이기 위하여 상관계수가 높은 제 3파장을 구하였다. 제3 파장(λ3)의 결정은 먼저 선정한 제 1파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)의 영역과 소정의 범위를 중회귀 분석에 의하여 상관계수가 높은 값을 나타낸 파장으로 실시하였다. 이로써 제1파장(λ1) 제2파장(λ2) 및 제3파장(λ3)의 조합으로써 예를 들면, 0.980 이상의 높은 상관관계를 얻을 수 있으며, 보다 한층 정밀도 높게 칼로리를 측정할 수 있다. 다음에 구체적 파장을 열거한다.
하나의 조합으로서, 제1파장(λ1)은 1270nm 내지 1308nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1188nm 내지 1222nm, 1660nm 내지 1666nm, 또는 1714nm 내지 1726nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1456nm 내지 1472nm, 1574nm 내지 1580nm, 또는 1816nm 내지 1826nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)을 1306±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1192±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1464±2nm의 범위에서 선택하였다.
다른 조합으로서, 제1파장(λ1)을 1352nm 내지 1388nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1210nm 내지 1222nm, 1232nm 내지 1246nm, 1642nm 내지 1684nm, 1708nm 내지 1732nm, 1746nm 내지 1752nm, 또는 1786nm 내지 1796nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1144nm 내지 1194nm, 1252nm 내지 1320nm, 1420nm 내지 1492nm, 1504nm 내지 1524nm, 1688nm 내지 1694nm, 또는 1828nm 내지 1934nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)을 1360±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1722±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1272±2nm의 범위에서 선택하였다.
또 다른 조합으로서 제1파장(λ1)을 1698nm 내지 1740nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1146nm 내지 1158nm, 1398nm 내지 1416nm, 1814nm 내지 1836nm, 또는 1886nm 내지 1888nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1146nm 내지 1176nm, 1256nm 내지 1304nm, 1350nm 내지 1390nm, 1406nm 내지 1426nm, 1548nm 내지 1578nm, 또는 1810nm 내지 1966nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)을 1726±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1404±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1832±2nm의 범위에서 선택하였다.
그리고 또 다른 조합으로서 제1파장(λ1)을 1806nm 내지 1848nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1210nm 내지 1222nm, 1234nm 내지 1242nm, 1336nm 내지 1352nm, 1634nm 내지 1690nm, 또는 1744nm 내지 1752nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1146nm 내지 1188nm, 1264nm 내지 1320nm, 1384nm 내지 1394nm, 또는 1708nm 내지 1752nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)을 1818±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1346±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1750±2nm의 범위에서 선택하였다.
그리고 또 다른 조합으로서 제1파장(λ1)을 1702nm 내지 1714nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1398nm 내지 1414nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1744nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)을 1704nm 내지 1710nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1400nm 내지 1404nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1740nm의 범위에서 선택하였다.
또한, 본 발명은 상기 회귀식을 서로 상관계수가 높은 제 1 파장 내지 제 7 파장의 흡광도를 변수로 하는 하기 수식 3의 관계를 충족하는 식으로 구성하는 것도 가능하다.
Figure 112006063202351-pct00004
수식 3에서, C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, A3(λ3)은 제3파장(λ3)의 흡광도, A4(λ4)는 제4파장(λ4)의 흡광도, A5(λ5)는 제5파장(λ5)의 흡광도, A6(λ6)은 제6파장(λ6)의 흡광도, A7(λ7)은 제7파장(λ7)의 흡광도, K0, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7은 충분히 많은 모집단에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 사용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.
하나의 조합으로서 제1파장(λ1)을 1702nm 내지 1714nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1398nm 내지 1414nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1744nm의 범위에서 선택하고, 제4파장(λ4)을 1180nm 내지 1212nm의 범위에서 선택하고, 제5파장(λ5)을 1242nm 내지 1276nm의 범위에서 선택하고, 제6파장(λ6)을 1574nm 내지 1606nm의 범위에서 선택하고, 제7파장(λ7)을 1330nm 내지 1364nm의 범위에서 선택하였다.
바람직하게는 제1파장(λ1)을 1704±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1400±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1738±2nm의 범위에서 선택하고, 제4파장(λ4)을 1196±2nm의 범위에서 선택하고, 제5파장(λ5)을 1260±2nm의 범위에서 선택하고, 제6파장(λ6)을 1590±2nm의 범위에서 선택하고, 제7파장(λ7)을 1348±2nm의 범위에서 선택하였다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 물체의 칼로리 측정장치는 피검 대상 물체가 재치(載置)되는 테이블을 가진 물체유지부와 테이블 상에 재치된 피검 대상 물체에 근적외선 영역의 빛을 조사하는 광원부와 이 물체로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하는 수광부와 상기 수광부가 수광한 빛의 흡광도에 따라 물체의 칼로리를 산출하는 제어부를 구비한 구성으로 되어 있다.
그리고 본 발명은 상기 제어부를 사전에 칼로리를 알고 있는 샘플 물체에 조사하는 것과 동시에 상기 샘플 물체로부터 반사 또는 투과된 근적외선 영역의 파장에 대한 흡광도에 있어서의 2차 미분 스펙트럼의 중회귀 분석에 의하여 산출된 회귀식을 기억하는 회귀식 기억기능과 상기 수광부가 수광한 빛의 흡광도와 상기 회귀식으로부터 물체의 칼로리를 연산하는 칼로리 연산기능을 구비한 구성으로 되어있다.
구체적으로는 상기 제어부에 있어서의 회귀식 기억기능이 기억하는 회귀식과 선택되는 근적외선의 파장의 조합은 상기 중 어딘가에 기재된 회귀식과 파장과의 조합이 이용된다. 이와 같이하면, 보다 정밀도 높게 칼로리가 측정된다.
또한, 본 발명은 상기 물체유지부를 광원부에 대하여 상대적으로 이동시켜서 상기 수광부에 상기 물체의 복수부위의 반사광 또는 투과광을 수광 가능하게 하고, 상기 제어부를 상기 수광부가 수광한 복수 부위의 빛의 흡광도에 따라 물체의 칼로리를 산출하는 기능을 구비하여 구성되어 있다.
이와 같이 하면, 복수 부위의 칼로리값을 평균할 수가 있으므로 보다 정밀도 높은 측정을 할 수 있다. 예를 들면, 가공식품과 같이 식재의 분포가 측정부위에 따라 다른 경우에는 측정부위에서 불균일이 있으나 이것이 평균화되므로 칼로리값의 정밀도가 형성된다.
또한, 본 발명은 상기 물체유지부에 물체의 중량을 계측하기 위한 중량계측기를 설치하고, 상기 제어부를 상기 중량계측기에 의하여 계측된 물체의 전중량에 대한 칼로리를 산출하는 기능을 구비하여 구성되어 있다. 이와 같이 하면, 물체의 중량을 자동계측할 수 있으므로 별도로 중량을 측정해 두지 않아도 즉석에서 물체 전체의 칼로리가 산출된다.
또한, 본 발명은 상기 광원부가 빛을 분광하는 음향광학소자를 구비한 구성으로 되어 있다. 이와 같이 하면, 분광을 확실하게 할 수 있으며 필요한 파장의 근적외선을 확실하게 조사시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 물체유지부를 물체로부터의 수증기를 제거하는 팬을 구비한 구성으로 하고 있다. 물체가 예를 들면, 식품인 경우에 갓 조리한 식품이면 거기서부터 수증기가 발생하여 조사되는 근적외선의 통과를 방해하지만 수증기는 팬에 의하여 날려지므로 조사되는 근적외선이 확실하게 물체에 다다르고 또한, 수광부에 의해서도 확실하게 수광되며, 수증기를 발생시키는 물체라도 측정을 확실하게 실시할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 상기 제어부가 상기 수광부가 수광한 빛의 흡광도에 따라 물체의 당질, 단백질 및 지방 등의 물체의 각 성분량을 산출하는 성분량 산출기능을 구비한 구성으로 하고 있다. 이와 같이 하면, 각 성분량도 인지할 수 있으므로 물체를 확실하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은 다음의 구성도 포함한다. 즉, 상기 제어부는 상기 수광부가 수광한 빛의 흡광도에 따라 물체의 당질, 단백질 및 지방 등의 물체의 각 성분량을 산출하는 성분량 산출기능과 상기 성분량 산출기능이 산출한 물체의 각 성분량에 따라 물체의 칼로리를 산출하는 칼로리연산기능을 구비한 구성으로 되어 있다. 이것에 의해서도 즉석에서 물체의 칼로리측정을 할 수 있게 된다.
또한, 상기 제어부는 칼로리 측정에 관한 하나의 물체에 대응한 사용자를 식별하는 사용자 식별기능과 상기 사용자 식별기능이 식별한 사용자마다의 칼로리 측정치를 기억하는 측정치 기억기능과 상기 측정치 기억기능이 기억하는 칼로리의 측정치를 사용자마다 적산하는 측정치 적산기능을 구비한 구성으로 되어있다. 이로써 물체가 식품인 경우에는 예를 들면, 한끼분의 총칼로리 등, 사용자가 섭취하는 여러가지 식품의 칼로리의 종합치를 파악할 수 있게 되어 건강관리 등에 응용할 수 있으며, 매우 유용하게 된다.
발명의 효과
본 발명의 물체의 칼로리 측정방법 및 물체의 칼로리 측정장치에 의하면, 피검대상물체로부터의 빛을 수광하여 근적외영역의 파장에 대한 흡광도를 측정하고 이 측정치에 따라 물체의 칼로리를 측정하므로 식품 등의 칼로리를 높은 정밀도로 비파괴로 측정할 수가 있으며, 매우 유용하게 된다.
특히, 물체로부터 직접적으로 칼로리를 측정할 수 있게 되므로, 종래와 같이 화학·물리적 수단을 조합한 추출 기술 또는 화학 반응을 이용한 분석기술을 응용하는 방법에 비하여, 적정 또는 시약을 조정 등의 번잡하고 복잡한 전문기술이나 조작 등이 불필요하게 되어 간편하고 즉석에서 더욱 정확한 칼로리값을 얻을 수가 있게 된다. 그러므로 일반개인이나 가정에서 식품의 칼로리를 측정하는 등에 이용할 수 있게 되어 매우 편리하게 된다.
도1은 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치에 있어서의 물체유지부를 도시한 요부 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치에 있어서의 광원부를 나타낸 요부 사시도이다.
도4는 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치에 있어서의 수광부를 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 저면도이다.
도5는 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치에 있어서의 제어부의 구성을 도시한 블록도이다.
도6은 제 1파장 선택시에 있어서의 근적외선 흡광도(2차 미분)의 상관계수를 도시한 그래프이다.
도7은 제 2파장 선택시에 있어서의 제 2파장의 제 1파장과 높은 상관관계를 도시한 파장영역을 도시한 도면이다.
도8은 제 2파장 선택시에 있어서의 제 2파장의 제 1파장과 높은 상관관계를 도시한 파장영역을 도시한 도면이다.
도9는 제 2파장 선택시에 있어서의 제 2파장의 제 1파장과 높은 상관관계를 도시한 파장영역을 도시한 도면이다.
도10은 제 2파장 선택시에 있어서의 제 2파장의 제 1파장과 높은 상관관계를 나타낸 파장영역을 도시한 도면이다.
도11은 제 3파장 선택시에 있어서의 제 3파장의 제 1파장 및 제 2파장과 높은 상관관계를 나타낸 파장영역을 도시한 도면이다.
도12는 제 3파장 선택시에 있어서의 제 3파장의 제 1파장 및 제 2파장과 높은 상관관계를 나타낸 파장영역을 나타낸 도면이다.
도13은 제 7파장 선택시에 있어서의 높은 상관관계를 나타낸 파장영역을 도시한 도면이다.
도14는 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치에 있어서의 제어플로를 도시한 흐름도이다.
도15는 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치에 있어서의 상세한 제어플로를 도시한 흐름도이다.
도16은 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치에 있어서의 또다른 상세한 제어플로를 도시한 흐름도이다.
도17은 본 발명의 칼로리 귀속파장에서 측정한 칼로리값과 화학분석에 의한 당과의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도18은 본 발명의 칼로리 귀속파장에서 측정한 칼로리값과 화학분석에 의한 지질과의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도19는 본 발명의 칼로리 귀속파장에서 측정한 칼로리값과 화학분석에 의한 단백질과의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도20은 본 발명의 칼로리 귀속파장에서 측정한 칼로리값과 화학분석에 의한 칼로리값과의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도21은 본 발명이 대상으로 하는 물체로서의 다양한 식품의 화학분석에 의한 칼로리값을 도시한 도면이다.
도22는 본 발명의 칼로리 귀속의 2파장에서 측정한 칼로리값과 화학분석에 의한 칼로리값과의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도23은 본 발명의 칼로리 귀속의 3파장에서 측정한 칼로리값과 화학분석에 의한 칼로리값과의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도24는 본 발명의 칼로리 귀속의 7파장에서 측정한 칼로리값과 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 대응을 도시한 도면이다.
도25는 본 발명의 칼로리 귀속의 7파장에서 측정한 칼로리값과 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도26은 본 발명의 칼로리 귀속의 7파장에서 측정한 칼로리값과 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 잔여차이를 도시한 그래프이다.
도27은 본 발명의 장치에 의한 당질의 측정치와 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 당질량의 대응을 도시한 도면이다.
도28은 본 발명의 장치에 의한 당질의 측정치와 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 당질량의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도29는 본 발명의 장치에 의한 단백질의 측정치와 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 단백질량의 대응을 도시한 도면이다.
도30은 본 발명의 장치에 의한 단백질의 측정치와 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 단백질량의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도31은 본 발명의 장치에 의한 지방의 측정치와 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 지방량의 대응을 도시한 도면이다.
도32는 본 발명의 장치에 의한 지방의 측정치와 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 지방량의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도33은 본 발명의 칼로리 귀속의 7파장에서 측정한 칼로리값과 당질, 단백질, 지방을 개별적으로 측정한 값에 칼로리 환산계수를 곱한 칼로리값을 산출한 것과 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 대응을 도시한 도면이다.
도34는 본 발명의 칼로리 귀속의 7파장에서 측정한 칼로리값과 당질, 단백질, 지방을 개별적으로 측정한 값에 칼로리 환산계수를 곱하여 산출한 칼로리값과의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도35는 본 발명의 장치로 당질, 단백질, 지방을 개별적으로 측정한 값에 칼로리 환산계수를 곱하여 칼로리값을 산출한 것과 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도36은 본 발명의 칼로리 귀속의 7파장에서 측정한 칼로리값과 당질, 단백질, 지방을 개별적으로 측정한 값에 칼로리 환산계수를 곱하여 칼로리값을 산출한 것과 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 상관계수를 도시한 도면이다.
도37은 본 발명의 칼로리 귀속의 7파장에서 측정한 칼로리값과 당질, 단백질, 지방을 개별적으로 측정한 값에 칼로리 환산계수를 곱하여 칼로리값을 산출한 것과 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 다빈와트슨비(Durbin-Watson ratio)를 도시한 도면이다.
부호의 설명
M 물체 1 물체유지부
2 회전테이블 3 회전모터
4 홈 5 지주
6 승강테이블 7 X 방향이동모터
8 승강구동부 9 Z방향구동모터
10 중량계측기 11 접시
12 흡인팬 13 닥트(duct)
20 광원부 21 지지판
22 할로겐 램프 23 연통구
24 조리개부설경통 25 구동모터
26 라이트초퍼 27 음향광학소자
28 적외선 반사경 29 냉각팬
30 수광부 31 본체
32 수광소자 40 제어부
41 신호증폭회로 42 신호처리회로
43 종합제어연산처리부 44 표시부
45 모터제어회로 46 분광제어회로
이하, 첨부도면에 따라 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정방법 및 물체의 칼로리 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정방법은 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치를 이용하여 실시되므로 이 물체의 칼로리 측정장치의 작용과 함께 설명한다.
본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치는 물체로서 식품의 칼로리를 측정하는 것이다. 여기에서 식품이란 식품소재 그 자체, 가공식품, 조리품 등 식용으로 제공되는 것이라면 모든 것을 포함한다.
도1에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시형태에 관한 물체의 칼로리 측정장치는 피검대상 물체(M)가 재치되는 회전테이블(2)을 가진 물체유지부(1)와 회전테이블(2) 위에 재치된 피검대상 물체(M)에 근적외영역의 파장의 빛을 조사하는 광원부(20)와 이 물체(M)로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하는 수광부(30)와 수광부(30)가 수광한 빛의 흡광도에 따라 물체(M)의 칼로리를 산출하는 종합제어연산처리부(43)를 구비한 제어부(40)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 물체(M)에는 광원부(20)로부터의 근적외선 이외의 빛이 조사되지 않도록 주요부분은 암실(도시하지 않음) 내에 수납되어 있다.
상세하게는 물체유지부(1)는 도1 및 도2에 도시한 바와 같이 도어(도시하지 않음)로 개폐가능한 폐공간에 설치되어 물체(M)가 재치되는 설치 회전테이블(2)과 회전테이블(2)을 T방향으로 회전구동하는 회전모터(3)와, 회전모터(3)를 홈(4)을 통하여 한 방향의 X방향으로 이동가능하게 지지하고, 지주(5)에 상하로 이동가능하게 설치되는 승강테이블(6)과, 회전모터(3) 및 회전테이블(2)을 래크(rack) 및 피니언(pinion) 등의 기구에 의하여 X방향으로 이동시키는 X방향 이동모터(7)와 승강테이블(6)을 승강시키는 승강구동부(8)를 구비하고 있다. 승강구동부(8)는 승강테이블(6)이 상하이동가능하게 나사맞춤하는 볼나사(8a)와 이 볼나사(8a)를 타이밍벨트(8b)를 통하여 회전시켜서 승강테이블(6)을 Z방향으로 상하이동시키는 Z방향 구동모터(9)를 구비하고 있다.
또한, 물체유지부(1)의 회전모터(3)에는 물체(M)의 중량을 계측하기 위한 중량계측기(10)가 부설되어있다. 물체(M)를 접시(11)에 넣는 경우에는 접시(11)의 중량을 미리 계측해 두고 그만큼 빼서 보정한다. 이 보정은 중량계측기(10) 그 자체로 실시해도 되고 후술하는 제어부(40)에서 실시해도 된다. 그러므로 물체(M)의 실질 중량계산이 정확해지므로 그 칼로리 측정(계산)의 정밀도가 높아진다.
이 중량계측기(10)는 승강테이블(6)과 연결되어 있으며, Z방향 구동모터(9)에 의하여 타이밍밸트(8b)를 통하여 볼나사(8a)를 회전시킴으로써 승강테이블(6)은 화살표 Z방향으로 동작가능하며 지주(5)의 가이드를 설치함으로써 안정된 동작이 가능해진다.
또한, 물체유지부(1)에는 물체(M)로부터의 수증기를 제거하는 흡인팬(12)이 구비되어 있다. 팬(12)에는 물체(M)로부터의 수증기를 팬(12)으로 유도하는 닥트(13)가 설치되어 있다.
광원부(20)는 도1 및 도3에 도시한 바와 같이 지주(5) 상에 설치된 지지판(21)에 설치된 광원으로서의 할로겐램프(22)와 할로겐램프(22)로부터의 빛을 지지판(21) 상의 연통구(23)로 향하여 유도하는 조리개부설경통(24)과 조리개부설경통(24)의 개구에 설치된 구동모터(25)로 회전되는 라이트 초퍼(26)와 라이트 초퍼(26)의 뒤에 설치되어 할로겐램프(22)로부터의 빛을 단파장의 빛으로 분광하는 음향광학소자(27)와 연통구(23)에 설치된 음향광학소자(27)로부터의 근적외선을 연통구(23)를 통하여 회전테이블(2) 상의 물체(M)에 조사하는 적외선 반사경(28)을 구비하고 있다. (29)는 할로겐램프(22)를 냉각하는 냉각팬이다.
그러므로 광원부(20)에 있어서는 도3에 도시한 바와 같이 할로겐램프(22)로부터 발광된 빛이 조리개부설경통(24)의 내부를 통과하여 구동모터(25)에 의하여 라이트초퍼(26)가 회전함으로써 펄스형상의 빛으로 되어 음향광학소자(27)를 통과한다. 음향광학소자(27)에서는 빛이 파선 화살표로 표시한 단파장의 빛으로 분광되어 적외선반사경(28)에 의하여 파선 화살표로 표시한 단파장의 분광 빛만이 광축과 수직 아래쪽으로 구부러져서 물체(M) 상에서 초점을 맺는다. 실선 화살표의 분광되지 않은 빛은 직진하여 물체(M)에는 조사되지 않는다.
그리고 라이트초퍼(22)의 형상은 어떠한 것이라도 좋으나 수광소자(32)의 응답성이나 신호처리회로(42)에 맞추어서 1.0msec ~ 1.6msec의 펄스로 바꾸는 기구를 구비하고 있는 것이 좋다.
수광부(30)는 도1 및 도4에 도시한 바와 같이 연통구(23)에 설치된 통형상의 본체(31)와 본체(31)의 물체(M)측의 면에 둘레방향으로 등간격으로 설치된 복수의 수광소자(32) (디텍터)를 구비하고 있다. 복수의 수광소자(32)는 광원부(20)로부터 단파장으로 분광된 빛이 본체(31)의 중공부를 통과하여 물체(M)에 조사되고 물체(M)내부에서 산란된 파선으로 도시한 확산반사광을 반사광으로서 수광한다.
수광소자(32)는 직렬 또는 병렬로 제어부(40) 내의 전기회로에 접속되어 신호처리를 한다. 전체의 신호처리는 다음과 같이 실시된다. 각 수광소자(32)에 의하여 확산반사광이 검출되면 검출된 빛의 강도에 따라 전기신호로 변환된다.
수광소자(32)로부터의 전기신호는 도5에 도시한 제어부(40)에 전달된다. 제어부(40)에서는 신호증폭회로(41)에서 신호를 증폭하여 신호처리회로(42)에서 증폭된 신호에 대하여 잡음제거나 증폭 등의 처리를 하여 회귀식 기억기능이나 칼로리연산기능 등을 구비한 종합제어연산처리부(43)에서 칼로리를 산출한다.
제어부(40)에 있어서의 종합제어연산처리부(43)는 CPU 등의 기능에 따라 실현되며, 미리 칼로리를 알고 있는 샘플물체(M)에 조사되는 동시에 상기 샘플물체(M)로부터 반사 또는 투과된 근적외선 영역의 파장에 대한 흡광도에 있어서의 2차 미분 스펙트럼의 중회귀 분석에 의하여 산출된 회귀식을 기억하는 회귀식 기억기능과 수광부(30)가 수광한 빛의 흡광도와 회귀식 기억기능에 의하여 기억한 소정의 회귀식에 의하여 물체(M)의 칼로리를 연산하는 칼로리 연산기능을 구비하고 있다.
도1 중 44는 제어부(40)에 설치된 CRT 등으로 이루어진 표시부이다. 데이터는 표시부(44)에 표시된다. 표시부(44)의 표시는 화면조작부(도시하지 않음)에서 조작되며, 입력화면, 결과표시화면 등 적절하게 전환되어 표시가능하게 되어있다. 계측 중에 애니메이션 등을 표시해도 된다. 또한, 측정결과를 LCD패널에 표시해도 된다. 또한, 측정결과를 음성출력하도록 하여도 된다. 그리고 외부로의 데이터 출력 인터페이스를 설치해도 된다.
또한, 제어부(40)는 도5에 도시한 바와 같이 물체유지부(1)의 각종모터나 광원부(20)의 구동모터(25) 등을 제어하는 모터제어회로(45), 음향광학소자(27)를 제어하는 분광제어회로(46)를 구비하고 있다.
제어부(40)의 종합제어연산처리부(43)는 수광부(30)가 수광한 복수의 부위의 빛의 흡광도에 따라 물체(M)의 칼로리를 산출하는 기능을 구비하고 있다. 여기에서는 복수부위에 있어서 단위중량 당 칼로리를 산출하여 이것을 평균한 수치를 산출한다.
또한, 종합제어연산처리부(43)는 중량계측기(10)에 의하여 계측된 물체(M)의 전 중량에 대한 칼로리를 산출하는 기능을 구비하고 있다. 여기에서는 단위중량당 칼로리에 전중량을 곱한 값을 산출한다.
또한, 종합제어연산처리부(43)는 수광부(30)가 수광한 빛의 흡광도에 의하여 물체(M)의 당질, 단백질 및 지방 등의 물체(M)의 각 성분량을 산출하는 성분량 산출기능을 가지고 있다. 성분량 산출기능은 상기 종래와 동일한 수단에 의하여 실현되고 있다. 즉, 이것은 물체(M)의 근적외광을 조사하고, 물체(M)로부터의 반사광을 수광부(30)에서 검출하여 물체(M)의 근적외 흡수 스펙트럼을 측정하고, 이 측정치를 동일한 방법에 의하여 측정한 스펙트럼으로부터 미리 작성한 검량선에 대입함으로써 물체(M)의 예를 들면 지방, 단백질, 전분(당질), 요오드가, 산가 등의 성분을 측정한다. 구체적으로는, 예를 들면 당질, 단백질 및 지방에 대한 파장 선택방법은 흡광도를 2차 미분한 스펙트럼 파형으로 마이너스의 방향으로의 흡수가 나타나 있는 포인트를 맞추어, 그 때의 상관관계가 보다 높은 파장범위를 선택하고, 또한 제2파장에 대하여도 동일하게 하고, 그리고, 제3, 제4파장에 대하여는 그 중에서 전체의 상관계수가 높아지는 것 같은 파장을 중회귀 분석으로 변수증가법을 이용하여 선택한다.
또한, 종합제어연산처리부(43)는 칼로리 측정에 관한 한 개의 물체(M)에 대응한 사용자를 식별하는 사용자 식별기능과, 사용자 식별기능이 식별한 사용자별 칼로리 측정치를 기억하는 측정치 기억기능과, 측정치 기억기능이 기억하는 칼로리의 측정치를 사용자마다 적산하는 측정치 적산기능을 구비하고 있다. 사용자 식별기능은 키보드 등의 데이터 입력기능에 의하여 구성되는 명령수단(47)으로부터의 사용자 지정명령에 의하여 기능이 부여된다. 또한 측정치 기억기능은 명령수단(47)으로부터의 측정치 가산명령에 의하여 기능이 부여된다.
종합제어연산처리부(43)에 있어서의 회귀식 기억기능이 기억하는 회귀식과, 선택되는 근적외선 파장의 조합은 아래와 같이 결정된다.
먼저 상기 장치를 이용하여 미리 칼로리를 알고 있는 샘플 물체(M)에 근적외선을 조사하고, 샘플 물체(M)로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하고, 근적외 영역 파장의 흡광도에 있어서의 2차 미분 스펙트럼의 중회귀 분석에 의하여 회귀식을 산출하여 둔다.
회귀식은 서로 상관계수가 높은 제1파장의 흡광도 및 제2파장의 흡광도를 변수로 하는 하기 수식 1로 구성되어 있다.
Figure 112006063202351-pct00005
수식1에 있어서 C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1 파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2 파장(λ2)의 흡광도, K0, K1, K2는 충분하게 많은 모집단에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 이용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.
구체적으로는 근적외선에 의한 2파장을 이용한 칼로리 측정파장에 관하여 이미 화학분석으로 칼로리가 판명된 85피검체와의 중회귀분석에 의하여 구하였다. 즉, 그 제1 파장(λ1)은 시료의 흡광도와 화학분석에 의한 기지의 칼로리값에 의한 중회귀 분석에 의하여 마이너스의 상관관계를 나타내고, 또한 상관계수가 0.800 이상을 나타내는 영역으로서 결정하였다. 2차 미분처리에 의하여 단상관관계를 구한 결과를 도6에 도시하였다.
제1파장(λ1)은 1270nm 내지 1308nm(최대 1284nm, 중상관계수 -0.891), 1352nm 내지 1388nm(최대 1370nm, 중상관계수 -0.928), 1562nm 내지 1614nm(최대 1578nm, 중상관계수 -0.901), 1698nm 내지 1740nm(최대 1700nm, 중상관계수 -0.818), 1806nm 내지 1848nm(최대 1818nm, 중상관계수 -0.953)을 선택할 수 있다.
이들의 파장영역을 단일파장으로서 사용하여도 칼로리의 표준오차의 범위를 넓게 설정하면, 칼로리의 측정이 가능하다고 추정된다. 다음으로 제2 파장(λ2)의 결정은, 선정한 제1 파장(λ1) 영역과 1100㎚ 내지 2000㎚의 범위를 중회귀분석에 의하여, 상관계수가 높은 값을 나타낸 파장으로써 실시하였다. 그들의 제1 파장(λ1)과 높은 상관관계를 나타낸 파장영역을 도7, 도8, 도9, 도10에 도시하였다. 이하에 상세하게 설명한다.
하나의 조합으로서 제1 파장(λ1)을 1270㎚ 내지 1308㎚의 범위에서 선택하고, 제2 파장(λ2)을 1188㎚ 내지 1222㎚, 1660㎚ 내지 1666㎚, 또는 1714㎚ 내지 1726㎚의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1 파장(λ1)을 1306±2㎚의 범위에서 선택하고, 제2 파장(λ2)을 1192±2㎚의 범위에서 선택하였다.
도7에 도시한 바와 같이 제1 파장(λ1)의 1270㎚ 내지 1308㎚와 0.960 이상의 상관계수를 나타낸 제2 파장(λ2)의 파장영역은 1188㎚ 내지 1222nm, 1660nm 내지 1666nm, 및 1714nm 내지 1726nm였다. 상관계수 0.940 이하의 범위와 0.9500 내지 0.9599, 0.9600 내지 0.9699 및 0.9700 내지 0.9799를 구분하여, 비교검토한 바 0.960 이상의 상관관계가 인정된 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)의 조합에서 칼로리를 측정할 수 있었다. 이들 제1파장(λ1)과 제2(λ2)파장의 조합에서 가장 높은 상관계수 0.9775는 제1 파장(λ1)을 1306㎚, 제2파장(λ2)을 1192㎚로 한 경우에 인정되었다. 이 제1 파장(λ1)(1306㎚)과 제2파장(λ2)(1192㎚)을 이용한, 본 발명의 방법 및 장치에 의한 화학분석의 칼로리값과의 회귀식으로서 C=(383.594)+(-7979.322)·d²A1(λ1)/dλ²+(-5178.845)·d²A2(λ2)/dλ²의 계산식이 얻어졌다.
다음으로, 다른 조합으로서, 제1 파장(λ1)을 1352㎚ 내지 1388㎚의 범위에서 선택하고, 제2 파장(λ2)을 1210㎚ 내지 1222㎚, 1232㎚ 내지 1246㎚, 1642nm 내지 1684nm, 1708nm 내지 1732nm, 1746nm 내지 1752nm, 또는 1786nm 내지 1796nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는, 제1 파장(λ1)을 1360±2㎚의 범위에서 선택하고, 제2 파장(λ2)을 1722±2㎚의 범위에서 선택하였다.
도8에 도시한 바와 같이 제1파장(λ1)을 1352nm 내지 1388nm와의 0.970 이상의 상관계수를 도시한 제2 파장(λ2)의 파장영역은 1210㎚ 내지 1222nm, 1232nm 내지 1246nm, 1642nm 내지 1684nm, 1708nm 내지 1732nm, 1746nm 내지 1752nm, 및 1786nm 내지 1796nm였다. 상관계수 0.940 이하의 범위와 0.9500 내지 0.9599, 0.9600 내지 0.9699 및 0.9700 내지 0.9799를 구분하여, 비교검토한 바 0.970 이상의 상관관계가 인정된 제1파장(λ1)과 제2파장(λ2)의 조합에서, 칼로리를 측정할 수 있었다. 이들 제1파장(λ1)과 제2파장(λ2)의 조합에서 가장 높은 상관계수 0.9797은 제1파장(λ1)을 1360㎚, 제2파장(λ2)을 1722㎚로 한 경우에 인정되었다. 이 제1파장(λ1)(1360nm)과 제2파장(λ2)(1722nm)을 이용한, 본 발명의 방법 및 장치에 의한 칼로리값과 화학분석의 칼로리값과의 회귀식으로서 C=(366.467)+(-2103.557)·d²A1(λ1)/dλ²+(-1243.905)·d²A2(λ2)/dλ²의 계산식이 얻어졌다.
다음으로, 또 다른 조합으로서, 제1파장(λ1)을 1698nm 내지 1740nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1146nm 내지 1158nm, 1398nm 내지 1416nm, 1814nm 내지 1836nm, 또는 1886nm 내지 1888nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는 제1파장(λ1)을 1726±2nm의 범위에서 선택하고, 제2 파장(λ2)을 1404±2㎚의 범위에서 선택하였다.
도9에 나타낸 바와 같이, 제1파장(λ1)을 1698nm 내지 1740nm와의 0.970 이상의 상관계수를 나타낸 제2파장(λ2)의 파장영역은 1146nm 내지 1158nm, 1398nm 내지 1416nm, 1814nm 내지 1736nm, 및 1886nm 내지 1888nm였다. 상관계수 0.940 이하의 범위와 0.9500 내지 0.9599, 0.9600 내지 0.9699 및 0.9700 내지 0.9799를 구분하고, 비교검토한 바 0.970 이상의 상관관계가 인정된 제1파장(λ1)과 제2파장(λ2)의 조합에서 칼로리를 측정할 수 있다고 고찰된다. 이들 제1파장(λ1)과 제2파장(λ2)의 조합에서 가장 높은 상관계수 0.9779는 제1파장(λ1)을 1726㎚, 제2파장(λ2)을 1404㎚로 한 경우에 인정되었다. 이 제1파장(λ1)(1726㎚)과 제2파장(λ2)(1404㎚)를 이용한, 본 발명의 방법 및 장치에 의한 칼로리값과 화학분석의 칼로리값과의 회귀식으로서 C=(312.779)+(-1254.113)·d²A1(λ1)/dλ²+(993.492)·d²A2(λ2)/dλ²의 계산식이 얻어졌다.
그리고 또 다른 조합으로서, 제1파장(λ1)을 1806nm 내지 1848nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)은 1210nm 내지 1222nm, 1234nm 내지 1242nm, 1336nm 내지 1352nm, 1634nm 내지 1690nm, 또는 1744nm 내지 1752nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는, 제1파장(λ1)을 1818±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1346±2nm의 범위에서 선택하였다.
도10에 나타낸 바와 같이, 제1파장(λ1)을 1806nm 내지 1848nm와의 0.970 이상의 상관계수를 나타낸 제2파장(λ2)의 파장영역은, 1210nm 내지 1222nm, 1234nm 내지 1242nm, 1336nm 내지 1352nm, 1634nm 내지 1690nm, 및 1744nm 내지 1752nm였다. 상관계수 0.940 이하의 범위와 0.9500~0.9599, 09600~0.9699 및 0.9700~0.9799를 구분하고, 비교검토한 바, 0.970 이상의 상관이 인정된 제1파장(λ1)과 제2파장(λ2)의 조합에서, 칼로리를 측정할 수 있다고 고찰된다. 이들 제1파장(λ1)과 제2파장(λ2)의 조합에서, 가장 높은 상관계수 0.9756은 제1파장(λ1)을 1818㎚, 제2파장(λ2)을 1748㎚로 한 경우에 인정되었다. 이 제1파장(λ1)(1818㎚)과 제2파장(λ2)(1748㎚)을 이용한, 본 발명의 방법 및 장치에 의한 칼로리값과 화학분석의 칼로리값과의 회귀식으로서 C=(329.597)+(-8311.669)·d²A1(λ1)/dλ²+(4220.204)·d²A2(λ2)/dλ²를 얻을 수 있었다.
또한, 다른 회귀식으로서 서로 상관계수가 높은 제1파장의 흡광도, 제2파장의 흡광도 및 제3파장의 흡광도를 변수로 하는 하기 수식2를 이용하였다.
Figure 112006063202351-pct00006
수식 2에 있어서, C는 칼로리 (Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, A3(λ3)은 제3파장(λ3)의 흡광도, K0, K1, K2, K3은 충분히 많은 모집단에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 사용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.
그리고, 제1파장, 제2파장 및 제3파장은 이하와 같이 하여 구하였다. 하나의 조합으로써, 제3파장(λ3)을 중회귀 분석에 의하여 상관계수가 높은 파장을 구한 성적을 도11에 도시한다. 상기의 보다 바람직한 제1파장(λ1)과 제2파장(λ2)의 조건시, 상관계수가 0.9800 이상이 되는 파장을 중회귀 분석에 의하여 조사한 결과, 도11에 나타낸 제3파장(λ3)의 파장이 얻어졌다. 이하에 구체적 파장을 열거한다.
하나의 조합으로서, 제1파장(λ1)을 1270nm 내지 1308nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1188nm 내지 1222nm, 1660nm 내지 1666nm, 또는 1714nm 내지 1726nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1456nm 내지 1472nm, 1574nm 내지 1580nm, 또는 1816nm 내지 1826nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는, 제1파장(λ1)을 1306±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1192±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1464±2nm의 범위에서 선택하였다.
다른 조합으로서, 제1 파장(λ1)을 1352㎚ 내지 1388㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1210㎚ 내지 1222㎚, 1232㎚ 내지 1246㎚, 1642nm 내지 1684nm, 1708nm 내지 1732nm, 1746nm 내지 1752nm, 또는 1786nm 내지 1796nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1144nm 내지 1194nm, 1252nm 내지 1320nm, 1420nm 내지 1492nm, 1504nm 내지 1524nm, 1688nm 내지 1694nm, 또는 1828nm 내지 1934nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는, 제1 파장(λ1)을 1360±2㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1722±2㎚의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1272±2㎚의 범위에서 선택하였다.
또 다른 조합으로서, 제1 파장(λ1)을 1698㎚ 내지 1740㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1146㎚ 내지 1158㎚, 1398㎚ 내지 1416㎚, 1814nm 내지 1836nm, 또는 1886nm 내지 1888nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1146nm 내지 1176nm, 1256nm 내지 1304nm, 1350nm 내지 1390nm, 1406nm 내지 1426nm, 1548nm 내지 1578nm, 또는 1810nm 내지 1966nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는, 제1 파장(λ1)을 1726±2㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1404±2㎚의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1832±2㎚의 범위에서 선택하였다.
그리고 또 다른 조합으로서, 제1 파장(λ1)을 1806㎚ 내지 1848㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1210㎚ 내지 1222㎚, 1234㎚ 내지 1242㎚, 1336nm 내지 1352nm, 또는 1634nm 내지 1690nm, 또는 1744㎚ 내지 1752㎚의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1146nm 내지 1188nm, 1264nm 내지 1320nm, 1384nm 내지 1394nm, 또는 1708nm 내지 1752nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는, 제1파장(λ1)을 1818±2㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1346±2㎚의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1750±2㎚의 범위에서 선택하였다.
또한 도12에 도시한 결과에 의하여 상이한 다른 조합을 선택하였다. 이것은,
제1파장(λ1)을 1702㎚ 내지 1714㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1398㎚ 내지 1414㎚의 범위로부터 선택하고, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1744nm의 범위에서 선택하였다. 바람직하게는, 제1파장(λ1)을 1704nm 내지 1710㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1400nm 내지 1404㎚의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1744㎚의 범위에서 선택하였다.
이 경우, 도12에 도시한 바와 같이 제1파장(λ1)을 1702㎚ 내지 1714㎚, 제2파장(λ2)을 1398㎚ 내지 1714㎚, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1744nm로 하였을 때, 상관계수가 0.9788 내지 0.9826이 되고, 본 발명장치에서의 칼로리가 측정가능하였다. 특히, 제1파장(λ1)을 1704nm 내지 1710㎚, 제2파장(λ2)을 1400nm 내지 1404㎚, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1740㎚로 하였을 때, 상관계수가 0.9826 부근을 나타내었다. 따라서, 이 3파장에서 측정하면, 보다 칼로리 측정 정밀도를 높이는 것이 가능하다.
또한, 다른 회귀식을 서로 상관계수가 높은 제1파장 내지 제7파장의 흡광도를 변수로 하는 하기의 수식3의 관계를 충족시키는 식으로 구성하였다.
Figure 112006063202351-pct00007
수식 3에 있어서, C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, A3(λ3)은 제3파장(λ3)의 흡광도, A4(λ4)는 제4파장(λ4)의 흡광도, A5(λ5)는 제5파장(λ5)의 흡광도, A6(λ6)은 제6파장(λ6)의 흡광도, A7(λ7)은 제7파장(λ7)의 흡광도, KO, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7은 충분하게 많은 모집단에서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 이용하여 최소2승법으로 결정된 계수이다.
그리고, 제1파장 내지 제7파장은 다음과 같이 하여 구하였다. 도13에 도시한 결과에 의하여, 하나의 조합으로서 제1파장(λ1)을 1702㎚ 내지 1714㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1398㎚ 내지 1414㎚의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1744nm의 범위에서 선택하고, 제4파장(λ4)을 1180㎚ 내지 1212㎚의 범위에서 선택하고, 제5파장(λ5)을 1242㎚ 내지 1276㎚의 범위에서 선택하고, 제6파장(λ6)을 1574㎚ 내지 1606㎚의 범위에서 선택하고, 제7파장(λ7)을 1330㎚ 내지 1364㎚의 범위에서 선택하였다.
바람직하게는 제1파장(λ1)을 1704±2㎚의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1400±2㎚의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1738±2㎚의 범위에서 선택하고, 제4파장(λ4)을 1196±2㎚의 범위에서 선택하고, 제5파장(λ5)을 1260±2㎚의 범위에서 선택하고, 제6파장(λ6)을 1590±2㎚의 범위에서 선택하고, 제7파장(λ7)을 1348±2㎚의 범위에서 선택하였다.
이 때의 파장의 선택방법으로서는, 식품에서의 당질, 단백질, 지질 및 수분에 관한 귀속파장과 흡광도의 특징을 비교하고, 파장간격을 30㎚ 이상으로 하여 칼로리값을 만족하도록 선택하였다. 계수에 대하여는 각각의 선택파장의 측정치가 어느 일정한 벡터를 만족시키고, 또한 그 때의 전체의 상관계수가 최대치가 되는 값을 결정하였다. 마지막으로 보정식을 산출하고, 검량식으로부터 얻어진 값을 보정한다.
따라서, 실시형태에 관한 물체(M)의 칼로리 측정장치를 이용하여, 물체(M)의 칼로리를 측정할 때는 다음과 같이 된다.
제어부(40)의 종합제어연산처리부(43)에 있어서는, 회귀식 기억기능이 기억하는 회귀식과, 선택되는 근적외선의 파장의 조합이 설정되어 있다. 도14 내지 도16에 도시한 흐름도를 이용하여 설명한다.
칼로리를 측정하는 피검대상의 식품인 물체(M)를, 도어를 열고 미리 중량을 알고 있는 접시(11)에 재치하고, 회전 테이블(2)에 놓는다(1-1). 도어를 닫고 명령수단으로부터 측정개시명령을 발하면, 식별 루틴에 들어가, 사용자의 식별이 이루어진다(1-2).
식별 루틴에서는 도15에 도시한 바와 같이 먼저 명령수단으로부터 예를 들면 이름 등을 입력한다(2-1). 이로서 사용자가 등록되어 기억됨과 동시에 이미 등록되어 있으면, 해당하는 사용자의 데이터가 호출되고(2-2), 후술하는 누적 데이터가 표시된다(2-3). 데이터를 소거하면(2-4YES), 누적 데이터를 소거하고(2-5), 제로 표시를 하고(2-6), 식별루틴을 종료한다. 데이터를 소거하지 않으면(2-4), 그대로 식별 루틴을 종료한다.
도14로 돌아가 식별루틴 종료 후는 도어가 닫히는지 아닌지를 확인하고(1-3, 1-4), 닫혀 있으면(1-3YES), 측정 루틴에 들어간다(1-5).
측정 루틴에서는 먼저 중량계측기(10)에 의하여 물체의 중량이 계측된다. 이 경우, 접시(11)의 중량을 미리 계측하여 두고, 그 만큼을 빼고 보정한다. 이 보정은 중량계측기(10) 그 자체로 하여도 좋으며, 후술하는 제어부(40)에서 하여도 좋다. 제어부(40)에서 하는 경우에는 접시(11)를 포함한 전중량을 중량계측기(10)로 계측하고, 제어부(40)에 있어서 전중량으로부터 접시(11)의 중량을 뺀다. 이로서 물체(M)의 실질중량이 측정된다.
그리고, 도16에 도시한 바와 같이 승강 테이블(6)을 Z방향 구동 모터(9)와 볼나사(8a)에 의하여 소정의 위치까지 상승시킨다(3-1). 물체(M)의 높이(크기)에 맞추어서 조절한다. 상하의 높이 방향으로 가동하지 않아도 측정은 가능하다. 그러나, 물체(M)가 예를 들면 계란 후라이 등의 평판상의 것이라면 좋으나, 물체(M)가 예를 들면 수박조각이나 과일 등, 높이 방향이 다른 경우에는 높이 방향에의 조정을 할 수 있으므로, 측정 정밀도의 현저한 향상이 도모된다.
이 상태에서 회전 테이블(2)을 T방향으로 회전구동하고(3-2), 주사한다(3-3). 이 주사에서는 파장을 소정의 타이밍으로 전환(3-4)하고, 수광선 센서로 수광한다(3-5). 즉, 광원부(20)인 할로겐 램프(22)로부터 파장 1300㎚ 부근에 정점을 가진 빛을 조사하면 라이트 초파(26)가 구동 모터(25)에 의하여 회전함으로써 펄스 상태의 빛이 되고, 음향광학소자(27)에 입사한다. 음향광학소자(27)는 1100㎚~2000㎚의 근적외선 영역의 파장을 2㎚의 분해능으로 분광하고 분광된 빛만이 적외선 반사경(28)으로 물체(M)에 조사된다.
또한 이 측정에 있어서는 물체(M)의 다점측정이 이루어진다. 이 경우, X방향 이동 모터(7)와 회전모터(3)의 구동의 조합에 의하여 물체(M)를 이동시켜서 다점의 측정을 한다.
예를 들면, 물체(M)가 카레라이스 등의 여러 재로로 구성된 식품의 경우에는 물체(M)의 일부에만, 근적외선을 조사하는 방법이면 한 곳의 칼로리 정보 밖에 얻을 수 없다. 이 때문에 상기 카레라이스의 경우라면 당근, 감자나 육류 등이 혼재되어 있고, 그 식품의 진정한 칼로리 정보를 얻을 수 없는 경우도 있다. 따라서 전체면을 스캔함으로써 모든 재료에 대한 정보를 얻을 수 있고, 평균화하는 것이 가능하다. 따라서 식품의 소재가 단일한 경우는 스캔은 반드시 필요하지는 않으나, 혼재되어 있는 경우에는 매우 유용하여진다.
또한, 식품인 물체(M)로부터 수증기가 나오고 있는 경우에는, 팬(12)을 구동하여 물체(M)로부터의 수증기를 제거한다. 이로써 조사되는 근적외선의 통과가 수증기에 의하여 방해되는 일이 없어지고, 조사되는 근적외선이 확실하게 물체(M)에 도달한다. 또한, 물체(M)로부터 반사된 확산광도 수광부(30)에 의하여 확실하게 수광되고, 수증기가 나오는 조건의 물체(M)에서도 측정을 확실하게 할 수 있다.
그리고, 도4에 나타낸 바와 같이, 물체(M)로부터의 확산반사광은 수광소자(32)로 검출되고, 제어용 배선을 거쳐서 제어부(40) 내에 전달된다(3-6). 이와 같이(3-3~3-6)를 사용파장범위, 물체 전체를 주사하기까지 반복한다. 전달된 신호는 제어부(40)에서 노이즈가 제거되고, 종합제어연산처리부(43)에 의하여 회귀식에서의 연산처리가 이루어진다(3-7, 3-8). 즉, 물체(M)의 흡광도가 구해지고, 얻어진 흡광도가 2차 미분되고, 소정의 칼로리 귀속파장에 의한 회귀식에 의하여 칼로리가 산출된다. 또한, 중량계측기(10)와의 결과에 따라 물체(M)의 전중량에 대한 칼로리값이 산출된다. 산출결과는 표시부(44)에 표시된다(도 14, 1-6).
이 경우, 수광부(30)가 수광한 복수부위로부터의 빛의 흡광도에 따라 물체(M)의 칼로리를 산출하므로, 복수부위의 칼로리값을 평균화할 수 있고, 보다 정밀도가 높은 측정을 할 수 있다. 예를 들면, 가공식품과 같이 식재의 분포가 측정부위에 따라 다른 경우에는 측정부위에서 불균일이 있으나, 이것이 평균화되므로, 칼로리값의 정밀도가 향상된다. 또한, 중량계측기(10)가 측정한 물체(M)의 전중량에 대한 칼로리를 산출하므로, 물체(M)의 중량을 별도 측정해 두지 않아도 즉석에서 물체(M) 전체의 칼로리가 산출된다.
또한, 제어부(40)에 있어서는, 종합제어연산처리부(43)의 성분량 산출기능에 의하여, 수광부(30)가 수광한 빛의 흡광도에 따라 물체(M)의 당질, 단백질 및 지방 등의 물체(M)의 각 성분량이 산출된다. 이 경우에는 물체(M)에 성분량용 근적외광을 조사하여, 물체(M)의 근적외 흡수 스펙트럼을 측정하고, 이 측정치를 미리 작성한 검량선에 대입함으로써 산출한다. 그리고, 도16에 나타낸 바와 같이, 회전 테이블(2)의 회전을 정지하고(3-9), 승강 테이블(6)을 하강시키고(3-10), 측정 루틴을 종료한다.
측정 루틴이 종료하면, 도14로 돌아가서 산출결과는 표시부(44)에 표시된다(1-6). 각 성분량도 인지할 수 있으므로, 물체(M)의 파악을 확실하게 할 수 있다. 칼로리 계산뿐만 아니라 기타 섭취영양 계산을 할 때에 편리하게 된다. 예를 들면, 조리 도중에 지방분을 열탕 등으로 제거한 경우, 얼마만큼 지방분을 제거할 수 있었는가를 알게 되므로, 얻고자 하는 목적의 칼로리 조정을 조리나 배합의 비율에 따라 산출할 수 있는 등 유용한 기능이 된다.
그리고 다음 식품이 있으면(1-7YES), 상기의 산출결과를 기억시키고(1-8), 상기와 같은 반복작업을 한다(1-1~1-7). 한편, 다음 식품이 없으면, 명령수단으로부터 측정치 가산명령을 보낸다(1-9YES). 이로써 측정치가 가산되고, 결과가 표시되는 동시에(1-10), 한끼분으로서 기억되고(1-11, 1-12), 종료된다. 또한, 측정치 가산명령을 송출하지 않는 경우(1-9NO)도, 결과를 기록하여 종료한다. 이 경우, 한끼분의 총칼로리 등, 사용자가 섭취하는 여러 종류의 식품의 칼로리의 종합치를 파악할 수 있게 되어, 건강관리 등에 응용할 수 있고, 매우 유용하게 된다.
다음으로, 실험예에 대하여 설명한다.
<실험예1>
먼저 상술한 칼로리 측정파장이 물체(M)의 칼로리에 특이적인 것을 확인하였다. 상기 파장에서 측정한 칼로리값과 화학분석에 의한 당, 지방, 단백의 각 함유량 및 칼로리 분석치와의 상관계수를 산출하였다. 결과를 도17(당질의 상관관계), 도18(지질의 상관관계), 도19(단백질의 상관관계), 도20(칼로리의 상관관계)에 도시하였다. 이들 결과로부터 이하의 것을 알 수 있다.
본 발명에 의한 귀속파장을 이용한 칼로리 측정치는 화학분석에 의한 칼로리값과는 상관계수 0.979이며(도20), 당과는 0.830(도17), 지방과는 0.780(도18), 단백질과는 0.029(도19)였다. 즉, 화학분석에 의한 칼로리값과 가장 높은 상관관계를 나타냈다. 일반적으로 식품이나 식품소재의 칼로리는 당, 지방 및 단백의 각 성분량과 각각의 환산계수를 곱하여 산출하고 있다. 본 발명에 의한 측정파장 및 방법이 특정성분을 계측하여, 칼로리로 환산하고 있는 것이라면, 당, 지질 및 단백의 각 성분의 함유량에 가장 높은 상관관계를 나타내는 것이지만, 그들의 함유량에 대한 상관관계보다도 칼로리값에 높은 상관관계를 나타내고 있다. 이것은 본 발명에 의한 측정파장은 일반적으로 식품이나 식재의 칼로리를 산정할 때의 필요한 당이나 지방 및 단백의 각 함유량을 나타내는 것이 아니라, 칼로리를 반영할 수 있는 관능기를 검출하고 있는 것으로 판단된다.
<실험예2>
다음으로, 상기 파장이, 칼로리를 측정하기 위하여 우위에 있는 귀속파장인 것, 또한, 본 장치에 의하여 칼로리를 간이하고 신속하게 정밀도 높게 측정할 수 있는 것을 증명하는 실험(실험예2-1, 실험예2-2)을 하였다. 본 실험에 사용한 샘플은, 화학분석에 의하여 칼로리값을 알고 있는 식품이다. 그 샘플과 화학분석에 의한 칼로리값을 도21에 나타낸다.
<실험예2-1>
이 실험에서는 2파장을 선택하였다. 즉, 제1파장(λ1)을 1360㎚, 제2파장(λ2)을 1722㎚의 2파장을 이용하여 칼로리를 측정하였다. 본 발명의 방법 및 장치에 의한 칼로리값과 화학분석의 칼로리값과의 상관관계를 도22에 나타내었다. 회귀식은 C=(366.467)+(-2103.557)·d²A1(λ1)/dλ²+(-1243.905)·d²A2(λ2)/dλ²의 조건으로 실시하였다. 알고 있는 칼로리 측정값과의 상관계수는 0.976, 표준오차 34.7이었다.
<실험예2-2>
이 실험에서는, 3파장을 선택하였다. 즉, 제1파장(λ1)을 1706㎚, 제2파장(λ2)을 1402㎚, 제3파장(λ3)을 1738㎚의 3파장을 사용하여 칼로리를 측정하였다. 본 발명의 방법 및 장치에 의한 칼로리값과 화학분석의 칼로리값과의 상관관계를 도23에 나타내었다. 회귀식은 C=(300.394)+(-1697.002)·d²A1(λ1)/dλ²+(796.210)·d²A2(λ2)/dλ²+(-3379.720)·d²A3(λ3)/dλ²의 조건으로 실시하였다. 기지(旣知)의 칼로리 측정치와의 상관계수는 0.983, 표준오차 27.3이었다.
상기 실험으로부터 제1파장(λ1)과 제2파장(λ2)의 2파장, 및, 제1파장(λ1), 제2파장(λ2) 및 제3파장(λ3)의 3파장을 사용한 경우, 화학분석에 의한 칼로리값과의 상관관계가 높으므로 이들의 파장이 칼로리 측정할 경우의 귀속파장으로 판단된다. 이와 같이 본 발명자는 이 칼로리를 측정하기 위한 파장영역과 칼로리값을 얻기 위한 회귀식에 관한 연구를 예의 거듭하여 칼로리를 측정할 수 있는 근적외선의 파장영역과 칼로리 환산계수를 얻은 것이다.
<실험예3>
다음으로, 상기 7파장을 선택한 경우, 식품 등의 물체의 칼로리를 측정하기 위하여 우위에 있는 귀속파장인 것, 또한, 본 장치에 의하여 칼로리를 간이하고 신속하게 정밀도 높게 측정할 수 있는 것을 증명하는 실험을 하였다.
이 실험에 사용한 샘플은, 일반적으로 상식(常食)되고 있는 시판되는 과자류, 야채류 및 식품류이다. 그들 식품의 칼로리값을 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출하고, 그 산출한 칼로리값과 본 장치를 사용하여 상기 기재한 7파장을 사용하여 측정하였다. 결과를 도24 내지 도26에 나타낸다.
도24는 상기 기재의 사용한 샘플의 종류와, 본 발명에 의한 방법 및 장치를 사용하여 측정한 칼로리값과 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값을 나타낸다.
도25는 도24에 도시한 본 발명의 방법 및 장치에 의하여 측정한 칼로리값과, 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 상관관계도이다. 또한, 샘플수, 회귀식, 표준오차, 상관계수, 결정계수 및 다빈와트슨비를 기재하였다. 즉, 이 때의 회귀식은 Y(C)=(-0.0004)·C²+(1.2873)·C+(-34.574),C=(-49458.719)·d²A1(λ1)/dλ²+(956.952)·d²A2(λ2)/dλ²+(-9259.574)·d²A3(λ3)/dλ²+(-40457.531)·d²A4(λ4)/dλ²+(25443.748)·d²A5(λ5)/dλ²+(-32854.071)·d²A6(λ6)/dλ²+(27180.417)·d²A7(λ7)/dλ²의 조건으로 실시하였다. 본 발명의 방법 및 장치에 의하여 측정한 칼로리값과, 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 상관계수 0.9864, 표준오차 32.923, 회귀식의 결정계수 0.9730, 다빈와트슨비 1.7828이었다.
또한, 도26은 본 발명의 방법 및 장치에 의하여 측정한 칼로리값과, 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값의 잔여차이를 나타낸다.
도24 내지 도26에 도시된 결과, 즉 본 장치의 방법 및 장치로 측정한 칼로리값과 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 상관계수 0.9864, 표준오차 32.923, 결정계수 0.9730, 다빈와트슨비 1.7828 및 잔여차이도면의 성적을 고찰하면 본 발명에 의한 7파장을 사용한 방법 및 장치에서의 칼로리 측정치는 기존의 칼로리 산정방법(고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값)와 비교하여 그 대응도 양호하고, 또한 저농도(OKcal)부터 고농도(940Kcal)의 물체에 있어서 칼로리값을 간이하고 신속하게 정밀도 높게 측정할 수 있다는 것을 판단할 수 있다. 이와 같이 본 발명자는 이 칼로리를 측정하기 위한 파장영역과 칼로리값을 얻기 위한 회귀식 및 장치에 관한 연구를 예의 거듭하여, 일반식품의 칼로리를 측정할 수 있는 근적외선의 파장영역과 회귀식을 얻은 것이다.
<실험예4>
다음으로, 화학분석에 의하여 식품의 칼로리를 산출할 경우에는 당질과 단백질과 지질의 각 성분량을 얻을 필요가 있다. 본 실험예는 본 장치에 의하여 물체의 당질량을 산출한 경우, 정밀도 높게 측정할 수 있는 것을 증명하는 것이다.
도27에는 이 실험에서 사용한 샘플과 고테이 일본식품 표준성분표에 의한 당질량과, 본 발명에 의한 당질을 측정하는 방법과 장치를 사용하여 측정한 당질량을 나타낸다.
또한, 도28에는 고테이 일본식품 표준성분표에 의한 당질량과 본 발명에 의한 당질을 측정하는 방법과 장치를 사용하여 측정한 당질량과의 상관도 및 이 실험에서 사용한 파장 및 회귀식(생략형)을 도시하였다.
본 발명에 의한 당질을 측정하는 방법과 장치를 사용하여 측정한 당질량을 Yd로 하였을 경우, 다음의 회귀식, Yd=(52.531)+(-771.160)·d²A1(λ1)/dλ²+(-797.899)·d²A2(λ2)/dλ²+(-607.245)·d²A3(λ3)/dλ²+(-165.849)·d²A4(λ4)/dλ²로 실험을 하였다. 그 결과, 상관계수 0.9780, 표준오차 5.5639, 결정계수 0.9565, 다빈와트슨비 1.8520이었다.
상기의 실험결과로부터 본 발명에 의한 당질을 측정하는 방법과 장치를 사용하여 측정한 당질량과, 고테이 일본식품 표준성분표에 의한 당질량과는 밀접하게 대응하고 있는 것을 판단할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 당질량을 정확하게 정밀도 높게 간이하게 측정할 수 있는 것을 알 수 있다.
<실험예5>
다음으로 또한 본 실험예는, 본 장치에 의하여 물체의 단백질량을 산출한 경우, 정밀도 높게 측정할 수 있는 것을 증명하는 실험이다.
도29는 이 실험에서 사용한 샘플명과 고테이 일본식품 표준성분표에 의한 단백질량과 본 발명에 의한 단백질의 측정치를 도시한다.
또한, 도30에는 고테이 일본식품 표준성분표에 의한 단백질량과, 본 발명에 의한 단백질 측정치의 상관도와, 이 실험에서 사용한 파장 및 회귀식(생략형)을 도면에 나타내었다.
본 발명에 의한 단백질을 측정하는 방법과 장치를 사용하여 측정한 단백질량을 Yp로 하였을 때, 다음의 회귀식 Yp=(10.397)+(63.227)·d²A1(λ1)/dλ²+(774.067)·d²A2(λ2)/dλ²+(698.711)·d²A3(λ3)/dλ²+(198.088)·d²A4(λ4)/dλ²로 실험을 하였다. 그 결과 상관계수 0.9622, 표준오차 1.6433, 결정계수 0.9259, 다빈와트슨비 1.8782였다.
상기의 실험결과로부터 본 발명에 의한 단백질을 측정하는 방법과 장치를 사용하여 측정한 단백질량과, 고테이 일본식품 표준성분표에 의한 단백질량과는 밀접하게 대응하고 있는 것을 판단할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면 단백질량을 정확하게 정밀도 높게 간이하게 측정할 수 있는 것을 알 수 있다.
<실험예6>
다음으로 또한, 본 장치에 의하여 물체의 지방량을 산출한 경우, 정밀도 높게 측정할 수 있는 것을 증명하는 실험을 하였다.
도31에는 이 실험에서 사용한 샘플명과, 고테이 일본식품 표준성분표에 의한 지질량과, 본 발명에 의한 지질의 측정치를 나타낸다.
또한, 도32는 고테이 일본식품 표준성분표에 의한 지질량과, 본 발명에 의한 지질의 측정치와의 상관도와, 이 실험에서 사용한 파장 및 회귀식(생략형)을 도시하였다.
본 발명에 의한 지질의 측정치를 Yf로 하였을 때의 회귀식Yf=(10.095)+(-164.710)·d²A1(λ1)/dλ²+(-140.457)·d²A2(λ2)/dλ²+(-122.555)·d²A3(λ3)/dλ²+(122.393)·d²A4(λ4)/dλ²로 실험을 하였다. 그 결과, 상관계수 0.9452, 표준오차 4.0135, 결정계수 0.8934, 다빈와트슨비 2.4508이었다.
상기의 실험결과로부터 본 발명에 의한 지질을 측정하는 방법과 장치를 사용하여 측정한 지질량과, 고테이 일본식품 표준성분표에 의한 지질량이 밀접하게 대응하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 지질량을 정확하게 정밀도 높게 간이하게 측정할 수 있는 것을 알 수 있다.
<실험예7>
다음으로 또한, 본 장치에 의하여 당질, 단백질, 지방의 각 성분량을 측정하여, 일반적인 칼로리 환산계수를 곱하여 산출한 칼로리값과, 본 장치의 방법 및 장치에서 측정한 칼로리값 및 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 대응을 비교하였다.
이 실험은, 4파장을 사용하여 측정한 당질, 단백질 및 지방의 3성분에 칼로리 환산계수를 곱하여 산출한 칼로리값과, 7파장을 사용했을 때의 칼로리값 및 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값와의 비교를 실시한 결과이다. 그 결과를 도33 내지 도37에 나타낸다.
도33은 본 실험에 사용한 샘플명과 당질, 단백질 및 지방의 각 성분량을 측정하여 칼로리 환산계수를 곱하여 산출한 칼로리값과, 7파장을 사용했을 때의 칼로리값 및, 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값의 대응을 나타낸다.
도34는 본 장치에 의하여 당질, 단백질, 지방의 각 성분량을 측정하여 칼로리 환산계수를 곱하여 산출한 칼로리값과 7파장을 사용한 때의 칼로리값의 상관관계도이다. 이 때 상관계수 0.9902, 표준오차 23.8468, 결정계수 23.8468, 다빈와트슨비 1.8277이었다. 이것으로부터 본 장치에 의하여 당질, 단백질, 지방의 각 성분을 측정하여, 칼로리 환산계수를 곱하여 산출한 칼로리값과 전술한 본 발명에 의한 칼로리 측정치의 대응이 매우 양호한 것을 알 수 있다.
또한, 도35는 본 장치에 의하여 당질, 단백질, 지방의 각 성분량을 측정하여 칼로리 환산계수를 곱하여 산출한 칼로리값과, 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 상관관계도이다. 이 때 상관계수 0.9780, 표준오차 35.5683, 결정계수 0.9565, 다빈와트슨비 1.6381이었다. 이것으로부터 본 장치에 당질, 단백질, 지방의 각 성분량을 측정하고, 칼로리 환산계수를 곱하여 산출한 칼로리값과, 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값의 대응이 매우 양호한 것을 알 수 있다.
또한, 도36 및 도37에는 본 실험에서 얻어진 결과, 즉, 4파장을 사용하여 측정한 당질, 단백질, 지방의 각 성분량에 칼로리 환산계수를 곱하여 산출한 칼로리값과, 7파장을 사용한 때의 칼로리값, 및 고테이 일본식품 표준성분표에 의하여 산출한 칼로리값과의 대응하는 상관계수 및 다빈와트슨비를 나타내었다. 이 결과로부터 각 칼로리값의 상관관계도 양호하고, 다빈와트슨비도 양호하며, 당질, 단백질 및 지질의 각 성분량을 측정하여 칼로리 산출이 가능한 것을 본 실험예에서 나타낸 것이다.
또한, 상기 실시형태에 관한 칼로리 측정장치에 있어서, 광원부(20)의 광원은 할로겐 램프(22)에 한정되는 것이 아니라, 근적외선 파장을 발하는 것이라면 백색광원이나 레이저광 또는 LED광이라도 좋다. 또한, 빛의 분광은 음향광학소자(27)가 아니라도 회절격자 또는 근적외선의 특정파장을 선택할 수 있는 것이면 무엇이든 좋다. 또한, X방향 뿐만 아니라 Y방향으로 스캔하는 기구(예를 들면 거울)가 있으면 보다 한층 물체(M)의 칼로리를 높은 정밀도로 측정할 수가 있다. 이 경우, 회전기구는 없어도 좋으나, 회전기구가 있는 편이 칼로리를 높은 정밀도로 측정할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 관한 칼로리 측정장치에 있어서, 회전모터(3), X방향 이동모터(7) 및 Z방향 구동모터(9)는 물체(M)의 측정을 항상 평면으로 실시할 수 있도록 연동하여 구동될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그에 따라 현저한 측정정밀도의 향상을 도모할 수 있다. 예를 들면, 마이크론 또는 수 센티미터 단위로 한 점씩 상하로 이동할 수 있도록 제어할 수 있으면 측정은 항상 평면에서 실시하는 기구가 되고, 그에 따라 현저한 측정정밀도의 향상이 도모된다.
또한, 상기 실시형태에 관한 칼로리 측정장치에 있어서는, 중량계측기(10)를 구비하고 있지 않아도 좋으나, 최종적으로 칼로리를 산정하기 위하여는 중량계산을 해야 하므로, 있는 편이 바람직하다. 또한, 수광부(30)의 수광소자(32)는 1개라도 가능하지만, 3개 이상이면 보다 높은 정밀도로 칼로리를 측정할 수 있다.수광소자(32)는 근적외선 파장영역에 감도가 있는 것을 사용한다. 이 경우, 수광소자(32)는 직렬 또는 병렬로 제어부(40) 내의 신호증폭회로(41)에 접속되고 신호처리를 한다.
또한, 상기 실시형태에 관한 칼로리 측정에 있어서는 물체로부터의 반사광을 측정하고 있으나, 반드시 이것에 한정되는 것이 아니며, 물체의 성질에 따라 예를 들면 물체가 액체의 경우 등은 투과광을 수광하여 측정하여도 된다. 고체의 경우라도 투과광을 수광하여 측정하여도 좋은 것은 물론이다.
또한, 상기 실시형태에 관한 회귀식에 있어서, 칼로리(C)의 단위는 Kcal/100g으로 하였으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 요컨대 제시한 수식의 관계를 만족시키는 식이면 칼로리(C)의 단위를 어떤 식으로 설정하여도 좋다.
또한, 본 발명에 있어서는, 제어부에 있어서 수광부가 수광한 빛의 흡광도에 따라 물체의 당질, 단백질 및 지방 등의 물체의 각 성분량을 산출하는 성분량 산출기능을 구비하고, 성분량 산출기능이 산출한 물체의 각 성분량에 따라 물체의 칼로리를 산출하는 칼로리 산출기능을 구비한 구성으로 하여도 된다.
또한, 몇 개의 식품을 계측할 경우, 어느 특정한 스위치를 누름으로서 측정결과를 가산하고, 토탈 식품의 측정치를 계산표시시킨다. 이로써 1일 또는 1주간 등의 기간별 섭취량도 계측가능해진다.
본 발명은 식품 등의 칼로리를 측정하기 위하여 매우 중요한 요소기술인 근적외선의 칼로리 귀속파장과 칼로리 산출계수를 제공하는 동시에 이들 귀속파장을 사용하여, 쌀, 보리 등의 곡물류, 과자류, 야채류, 어패류, 육류 및 조리식품 등의 여러 종류의 식품에 있어서의 칼로리를 정밀도 높게 간편하고 또한 신속하게 측정하는 장치를 제공하는 것이다.
그리고, 식품에 수반되는 비만 등의 칼로리 과다나 칼로리 부족을 체크하는 건강관리, 당뇨병 등의 칼로리 의존으로 인한 질병예방이나 질병관리 등, 식품의 칼로리 성분검사, 또는 칼로리 표시의무에 수반되는 식품 등의 칼로리량을 측정하는 분야 등에 이용할 수 있다.
또한, 물체로서는 식품에 한하지 않고, 예를 들면 목재 등의 자재나 연료 등의 칼로리 계산에도 적용할 수 있으며, 이용분야는 여러 갈래에 걸쳐서 산업상 매우 유용하게 된다.

Claims (36)

  1. 미리 칼로리를 알고 있는 샘플 식품에 근적외선을 조사하고, 해당 샘플 식품으로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하고, 수광한 빛의 흡광도에 있어서의 2차 미분 스펙트럼의 중회귀 분석에 의하여 회귀식을 산출하여 두고,
    피검 대상 식품에 근적외선을 조사하고, 피검대상의 식품으로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하고, 수광한 빛의 흡광도를 측정하고, 이들 흡광도와 상기 회귀식으로부터 식품의 칼로리를 산출하며,
    상기 회귀식을 서로 상관계수가 높은 제 1 내지 n 파장의 흡광도를 변수로 하는 하기 일반식의 관계를 충족하는 식으로 구성한 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
    Figure 112012065172626-pct00049
    (일반식에 있어서, C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, … An(λn)은 제n파장(λn)의 흡광도, K0, K1, K2 … Kn은 충분히 많은 모집단에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 사용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.)
  2. 미리 칼로리를 알고 있는 샘플 식품에 근적외선을 조사하고, 해당 샘플 식품으로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하고, 수광한 빛의 흡광도에 있어서의 2차 미분 스펙트럼의 중회귀 분석에 의하여 회귀식을 산출하여 두고,
    피검 대상 식품에 근적외선을 조사하고, 피검대상의 식품으로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하고, 수광한 빛의 흡광도를 측정하고, 이들 흡광도와 상기 회귀식으로부터 식품의 칼로리를 산출하며,
    상기 회귀식을 서로 상관계수가 높은 제1 파장의 흡광도 및 제2 파장의 흡광도를 변수로 하는 하기 수식 1의 관계를 충족하는 식으로 구성한 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정방법.
    Figure 112012065172626-pct00050
    (상기 수식 1에서, C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, K0, K1, K2는 충분히 많은 모집단에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 사용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.)
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1270nm 내지 1308nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1188nm 내지 1222nm, 1660nm 내지 1666nm, 또는 1714nm 내지 1726nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1306±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1192±2nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1352nm 내지 1388nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1210nm 내지 1222nm, 1232nm 내지 1246nm, 1642nm 내지 1684nm, 1708nm 내지 1732nm, 1746nm 내지 1752nm, 또는 1786nm 내지 1796nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1360±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1722±2nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1698nm 내지 1740nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)은 1146nm 내지 1158nm, 1398nm 내지 1416nm, 1814nm 내지 1836nm, 또는 1886nm 내지 1888nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1726±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1404±2nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1806nm 내지 1848nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1210nm 내지 1222nm, 1234nm 내지 1242nm, 1336nm 내지 1352nm, 1634nm 내지 1690nm, 또는 1744nm 내지 1752nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1818±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1346±2nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  11. 미리 칼로리를 알고 있는 샘플 식품에 근적외선을 조사하고, 해당 샘플 식품으로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하고, 수광한 빛의 흡광도에 있어서의 2차 미분 스펙트럼의 중회귀 분석에 의하여 회귀식을 산출하여 두고,
    피검 대상 식품에 근적외선을 조사하고, 피검대상의 식품으로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하고, 수광한 빛의 흡광도를 측정하고, 이들 흡광도와 상기 회귀식으로부터 식품의 칼로리를 산출하며,
    상기 회귀식을 서로 상관계수가 높은 제 1 파장의 흡광도, 제2 파장의 흡광도 및 제3 파장의 흡광도를 변수로 하는 하기 수식 2의 관계를 충족하는 식으로 구성한 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
    Figure 112012065172626-pct00051
    (상기 수식 2에서, C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, A3(λ3)은 제3파장(λ3)의 흡광도, K0, K1, K2, K3은 충분히 많은 모집단에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 사용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.)
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1270nm 내지 1308nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1188nm 내지 1222nm, 1660nm 내지 1666nm, 또는 1714nm 내지 1726nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1456nm 내지 1472nm, 1574nm 내지 1580nm, 또는 1816nm 내지 1826nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1306±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1192±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1464±2nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1352nm 내지 1388nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1210nm 내지 1222nm, 1232nm 내지 1246nm, 1642nm 내지 1684nm, 1708nm 내지 1732nm, 1746nm 내지 1752nm, 또는 1786nm 내지 1796nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1144nm 내지 1194nm, 1252nm 내지 1320nm, 1420nm 내지 1492nm, 1504nm 내지 1524nm, 1688nm 내지 1694nm, 또는 1828nm 내지 1934nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1360±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1722±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1272±2nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1698nm 내지 1740nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1146nm 내지 1158nm, 1398nm 내지 1416nm, 1814nm 내지 1836nm, 또는 1886nm 내지 1888nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1146nm 내지 1176nm, 1256nm 내지 1304nm, 1350nm 내지 1390nm, 1406nm 내지 1426nm, 1548nm 내지 1578nm, 또는 1810nm 내지 1966nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1726±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1404±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1832±2nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1806nm 내지 1848nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1210nm 내지 1222nm, 1234nm 내지 1242nm, 1336nm 내지 1352nm, 1634nm 내지 1690nm, 또는 1744nm 내지 1752nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1146nm 내지 1188nm, 1264nm 내지 1320nm, 1384nm 내지 1394nm, 또는 1708nm 내지 1752nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1818±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1346±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1750±2nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1702nm 내지 1714nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1398nm 내지 1414nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1744nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1704nm 내지 1710nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1400nm 내지 1404nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1740nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  22. 미리 칼로리를 알고 있는 샘플 식품에 근적외선을 조사하고, 해당 샘플 식품으로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하고, 수광한 빛의 흡광도에 있어서의 2차 미분 스펙트럼의 중회귀 분석에 의하여 회귀식을 산출하여 두고,
    피검 대상 식품에 근적외선을 조사하고, 피검대상의 식품으로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하고, 수광한 빛의 흡광도를 측정하고, 이들 흡광도와 상기 회귀식으로부터 식품의 칼로리를 산출하며,
    상기 회귀식을 서로 상관계수가 높은 제 1 파장 내지 제 7 파장의 흡광도를 변수로 하는 하기 수식 3의 관계를 충족하는 식으로 구성한 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
    Figure 112012065172626-pct00052
    (상기 수식 3에서, C는 칼로리(Kcal/100g), λ는 파장, A1(λ1)은 제1파장(λ1)의 흡광도, A2(λ2)는 제2파장(λ2)의 흡광도, A3(λ3)는 제3파장(λ3)의 흡광도, A4(λ4)는 제4파장(λ4)의 흡광도, A5(λ5)는 제5파장(λ5)의 흡광도, A6(λ6)는 제6파장(λ6)의 흡광도, A7(λ7)은 제7파장(λ7)의 흡광도, K0, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7은 충분히 많은 모집단에 있어서 측정된 흡광도 및 실측 칼로리를 사용하여 최소 2승법으로 결정된 계수이다.)
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1702nm 내지 1714nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)은 1398nm 내지 1414nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1736nm 내지 1744nm의 범위에서 선택하고, 제4파장(λ4)을 1180nm 내지 1212nm의 범위에서 선택하고, 제5파장(λ5)을 1242nm 내지 1276nm의 범위에서 선택하고, 제6파장(λ6)을 1574nm 내지 1606nm의 범위에서 선택하고, 제7파장(λ7)을 1330nm 내지 1364nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1파장(λ1)을 1704±2nm의 범위에서 선택하고, 제2파장(λ2)을 1400±2nm의 범위에서 선택하고, 제3파장(λ3)을 1738±2nm의 범위에서 선택하고, 제4파장(λ4)을 1196±2nm의 범위에서 선택하고, 제5파장(λ5)을 1260±2nm의 범위에서 선택하고, 제6파장(λ6)을 1590±2nm의 범위에서 선택하고, 제7파장(λ7)을 1348±2nm의 범위에서 선택하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 방법.
  25. 피검 대상 식품이 재치(裁置)되는 테이블(2)을 가진 식품유지부(1), 상기 테이블 상에 재치된 피검 대상 식품의 중량을 계측하는 중량계측기(10), 테이블 위에 재치된 피검 대상 식품에 근적외영역의 광을 조사하는 광원부(20), 이 식품으로부터의 반사광 또는 투과광을 수광하는 수광부(30)와 상기 수광부가 수광한 빛의 흡광도에 따라 식품의 칼로리를 산출하는 제어부(40)을 구비하고,
    상기 제어부는 미리 칼로리를 알고 있는 샘플 식품에 조사되는 동시에 상기 샘플 식품으로부터 반사 또는 투과된 근적외영역의 파장에 대한 흡광도에 있어서 2차 미분 스펙트럼의 중회귀분석에 의하여 산출된 회귀식을 기억하는 회귀식 기억기능과 상기 수광부가 수광한 빛의 흡광도와 상기 회귀식으로부터 식품의 칼로리를 연산하는 칼로리 연산기능을 구비하여 구성되고,
    상기 제어부에 있어서의 회귀식 기억기능이 기억하는 회귀식과, 선택된 근적외선의 파장의 조합은 상기 청구항 1 내지 21중 어느 한 항에 기재된 회귀식과 파장과의 조합인 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 식품유지부를 광원부에 대하여 상대적으로 이동시켜 상기 수광부에 해당 식품의 복수부위의 반사광 또는 투과광을 수광가능하게 하고, 상기 제어부는 상기 수광부가 수광한 복수부위의 빛의 흡광도에 따라 식품의 칼로리를 산출하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 장치.
  27. 제25항에 있어서, 상기 제어부는 중량측정기에 의해 계측된 식품의 전중량에 대한 칼로리를 산출하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 장치.
  28. 제25항에 있어서, 상기 광원부가 빛을 분광하는 음향광학소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 장치.
  29. 제25항에 있어서, 상기 식품유지부가 식품으로부터의 수증기를 제거하는 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 장치.
  30. 제25항에 있어서, 상기 제어부는 해당 수광부가 수광한 빛의 흡광도에 따라 식품의 당질, 단백질 및 지방 등의 식품의 각 성분량을 산출하는 성분량 산출기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 장치.
  31. 제25항에 있어서, 상기 제어부가 해당 수광부가 수광한 빛의 흡광도에 따라 식품의 당질, 단백질 및 지방 등의 식품의 각 성분량을 산출하는 성분량 산출기능과 해당 성분량 산출기능이 산출한 식품의 각 성분량에 따라 식품의 칼로리를 산출하는 칼로리 연산기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 장치.
  32. 제25항에 있어서, 상기 제어부가 칼로리 측정에 관한 하나의 식품에 대응하는 사용자를 식별하는 사용자 식별기능과 해당 사용자 식별기능이 식별한 사용자 각각의 칼로리 측정치를 기억하는 측정치 기억기능과 해당 측정치 기억기능이 기억하는 칼로리 측정치를 사용자 각각에 적산(積算)하는 측정치 적산기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 식품의 칼로리 측정 장치.
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