食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置
【課題】 近赤外線を利用して食品のカロリーを測定することができるようにし、食品のカロリーの測定を非破壊的で短時間に簡易に実現する。
【解決手段】 被検対象の食品Ｍが載置されるテーブル２を有した食品保持部１と、テーブル２上に載置された被検対象の食品Ｍに近赤外領域の光を照射する光源部２０と、この食品Ｍからの反射光あるいは透過光を受光する受光部３０と、受光部３０が受光した光の吸光度に基づいて食品Ｍのカロリーを算出する制御部４０とを備え、制御部４０において、予め、カロリー既知の多種類のサンプル食品Ｍに照射されるとともにこれらのサンプル食品Ｍから反射あるいは透過された近赤外線の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式と、受光部３０が受光した光の吸光度とから食品Ｍのカロリーを演算する。
【解決手段】 被検対象の食品Ｍが載置されるテーブル２を有した食品保持部１と、テーブル２上に載置された被検対象の食品Ｍに近赤外領域の光を照射する光源部２０と、この食品Ｍからの反射光あるいは透過光を受光する受光部３０と、受光部３０が受光した光の吸光度に基づいて食品Ｍのカロリーを算出する制御部４０とを備え、制御部４０において、予め、カロリー既知の多種類のサンプル食品Ｍに照射されるとともにこれらのサンプル食品Ｍから反射あるいは透過された近赤外線の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式と、受光部３０が受光した光の吸光度とから食品Ｍのカロリーを演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置に係り、近赤外線を応用して非破壊的に食品のカロリーの測定を短時間に簡易に実現する食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食品においては、食品の光学的特性に基づいた非破壊検査に着目し、短時間で多くの被検対象を検査して、食品の品質管理等の用に供することができるように、近赤外領域の波長の光を用いる検査方法が開発されている。
【０００３】
この種の方法としては、例えば、特開２００２−１２２５３８号公報に掲載されたものが知られている。これは、試験管内の液状試料に外部から７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の近赤外光を照射し、液状試料からの散乱反射光、散乱透過光あるいは透過反射光を光センサーで検出して液状試料の近赤外吸収スペクトルを測定し、この測定値を、同様の方法により測定したスペクトルから予め作成した検量線に代入することによって、液状試料の、例えば脂肪、タンパク質、デンプン（糖質）、ヨウ素価、酸価などの成分を測定するというものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来においては、近赤外領域の波長の光を用いて、脂肪、タンパク質、デンプン（糖質）、ヨウ素価、酸価などの成分を測定する技術は、上記の技術に限らず種々提案されており、枚挙に暇がない。例えば、近赤外線領域を用いた分析技術は、アメリカ穀物化学者協会の１９９７年例会にてロバート・Ｄ・ロゼンサル（Robert D．Rosenthal ）により提供された「近赤外定量分析概論」等によっても、一般的な技術として良く知られている。
【０００６】
しかしながら、カロリーを直接的に測定する技術は今まで見当たらない。一般に、食品（素材及び加工品を含む）のカロリー計算は、例えば、「五訂日本食品標準成分表」等の既存のデータベースを応用して、算出している。しかし、一般に食品においては、産地や採取・販売時期等によって、品質が変化するものであって、正確なカロリー値を示していない欠点がある。
【０００７】
また、従来、カロリー量の測定は、サンプルを粉砕し、流動状態にして脂肪、タンパク質及び糖質の各成分量を化学的分析手法を行なって測定し、その成分量に対して例えばタンパク質及び糖質は係数４．００、脂質は９．００のそれぞれの係数を乗じて算出している。この方法は化学・物理的手段を組み合わせた抽出技術や化学反応を用いた分析技術を応用して、滴定や試薬の調整等の煩雑で複雑な操作等を必要とすると共に、遠心機や分光光度計等の多種多様な分析機器を用い、更にはこれらの抽出・分析には専門的技術を必要とするものである。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、近赤外線を利用してカロリーを測定することができるようにし、食品のカロリーの測定を非破壊的で短時間に簡易に実現する食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するための本発明の食品のカロリー測定方法は、被検対象の食品からの反射光あるいは透過光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて食品のカロリーを測定する構成としている。
【００１０】
本発明の食品のカロリー測定方法は、予め、カロリー既知のサンプル食品に近赤外線を照射し、該サンプル食品からの反射光あるいは透過光を受光し、受光した光の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により回帰式を算出しておき、
被検対象の食品に近赤外線を照射し、被検対象の食品からの反射光あるいは透過光を受光し、受光した光の吸光度を測定し、これらの吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを算出する食品のカロリー測定方法において、
上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１〜ｎ波長の吸光度を変数とする下記の一般式の関係を満たす式で構成している。
【００１１】
【数２】
【００１２】
（一般式において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、・・・Ａｎ（λｎ）は第ｎ波長（λｎ）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋｎは、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。）
【００１３】
そして、上記一般式において、第１波長（λ１）乃至第ｎ波長（λｎ）を選択するに当たり、
先ず、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する相関係数が０．８００以上になる第１波長（λ１）の近赤外線の波長域を選択し、
次に、当該第１波長（λ１）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し当該第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の高い相関係数となる第２波長（λ２）の波長域を選択し、
次に、上記第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第３波長（λ３）の波長域を選択し、
このように、第１波長（λ１）〜第（ｎ−１）波長（λｎ−１）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第ｎ波長（λｎ）の波長域を選択する。
【００１４】
本発明による測定方法の特徴は、多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域を見出し、その波長域を用いてカロリーを測定する点である。即ち、既に化学分析によるカロリーが判っている多くの被検体との重回帰分析によって、先ず、相関係数の高い第１波長を求め、次に、相関係数の高い第２〜ｎ波長を求める。各波長は、試料の吸光度と化学分析による既知のカロリー値による重回帰分析によって、例えば相関係数が０．８００以上を示す領域でもって決定する。これらの波長領域は、単一波長として使用しても、カロリーの標準誤差の範囲を広く設定すれば、カロリーの測定が可能であると推定される。しかしながら、相関係数の高い第２〜ｎ波長を求めることで、精度が向上させられる。
また、この場合、１１００ｎｍに満たない波長については、当該波長（１１００ｎｍ〜２０００ｎｍ）領域と比較すると、一般に水分の影響を受けることが少ないと言われている。しかしながら、食品のカロリー測定に必要な情報量、すなわち水溶性の食品のカロリーの情報量も、鋭敏に反映させることを考慮したことから、当該波長（１１００ｎｍ〜２０００ｎｍ）領域で、食品のカロリー測定波長を選択することとした。また、上記多種類の食品のカロリーを測定する手順として、近赤外線領域全てについて波長掃引することが必要であるが、本カロリー測定方法では１１００ｎｍに満たない波長領域を波長掃引しなくても良いことから、波長掃引時間を短縮し迅速に食品のカロリーを測定でき、分析効率が向上させられる。すなわち、多種類の食品のカロリー測定の精度の向上と分析作業効率の向上が図られる。
【００１５】
具体的には、例えば、第１波長（λ１）乃至第ｎ波長（λｎ）を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定するとともに、１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択される波長、１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択される波長、１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択される波長、１１８０ｎｍ〜１２１２ｎｍの範囲から選択される波長、１２４２ｎｍ〜１２７６ｎｍの範囲から選択される波長、１５７４ｎｍ〜１６０６ｎｍの範囲から選択される波長、１３３０ｎｍ〜１３６４ｎｍの範囲から選択される波長の７つの波長のうち、２つ以上の波長にし、且つ、波長の組み合わせの相関係数が０．８００以上になるようにした。
また、具体的には、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１波長の吸光度及び第２波長の吸光度を変数とする下記の数式１の関係を満たす式で構成している。
【００１６】
【数３】
【００１７】
数式１において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。上記数式１において、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定する。
【００１８】
本発明による測定方法の特徴は、上記もしたように、多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域を見出し、その波長域を用いてカロリーを測定する点である。即ち、既に化学分析によるカロリーが判っている多くの被検体との重回帰分析によって、先ず、相関係数の高い第１波長を求めた。その第１波長（λ１）は、試料の吸光度と化学分析による既知のカロリー値による重回帰分析によって、例えば相関係数が０．８００以上を示す領域でもって決定する。これらの波長領域は、単一波長として使用しても、カロリーの標準誤差の範囲を広く設定すれば、カロリーの測定が可能であると推定される。しかしながら、より精度を上げるために、次に、相関係数の高い第２波長を求めた。第２波長（λ２）の決定は、先に選定した第１波長（λ１）の領域と所定の範囲を重回帰分析によって、相関係数が高い値を示した波長を以って行なった。これにより第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、例えば０．９６０以上の高い相関が得られ、精度の良いカロリーを測定し得る。以下に具体的波長を挙げる。
【００１９】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、若しくは１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の組み合わせの相関係数が０．９７０以上になるようにしている。
好ましくは、第１波長（λ１）を１３０６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１９２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２０】
別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、若しくは１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の組み合わせの相関係数が０．９７０以上になるようにしている。好ましくは、第１波長（λ１）を１３６０±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１７２２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２１】
また別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１８３６ｎｍ、若しくは１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の組み合わせの相関係数が０．９７０以上になるようにしている。好ましくは、第１波長（λ１）を１７２６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４０４±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２２】
更に異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、若しくは１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の組み合わせの相関係数が０．９７０以上になるようにしている。好ましくは、第１波長（λ１）を１８１８±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３４６±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２３】
そしてまた、必要に応じ、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１波長の吸光度，第２波長の吸光度及び第３波長の吸光度を変数とする下記の数式２の関係を満たす式で構成した。
【００２４】
【数４】
【００２５】
数式２において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ａ３（λ３）は第３波長（λ３）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。
【００２６】
そして、必要に応じ、本発明においては、より精度を上げるために、相関係数の高い第３波長を求めた。第３波長（λ３）の決定は、先に選定した第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の領域と所定の範囲を重回帰分析によって、相関係数が高い値を示した波長を以って行なった。これにより第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせで、例えば０．９８０以上の高い相関が得られ、より一層精度の良いカロリーを測定し得る。即ち、上記数式２において、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定する。以下に具体的波長を挙げる。
【００２７】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、若しくは１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１４５６ｎｍ〜１４７２ｎｍ、１５７４ｎｍ〜１５８０ｎｍ、１８１６ｎｍ〜１８２６ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９８０以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１３０６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１９２±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１４６４±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２８】
別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、若しくは１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４４ｎｍ〜１１９４ｎｍ、１２５２ｎｍ〜１３２０ｎｍ、１４２０ｎｍ〜１４９２ｎｍ、１５０４ｎｍ〜１５２４ｎｍ、１６８８ｎｍ〜１６９４ｎｍ、若しくは１８２８ｎｍ〜１９３４ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９８０以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１３６０±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１７２２±２ｎｍの範囲から選択し、、第３波長（λ３）を１２７２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２９】
また別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１８３６ｎｍ、若しくは１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４６ｎｍ〜１１７６ｎｍ、１２５６ｎｍ〜１３０４ｎｍ、１３５０ｎｍ〜１３９０ｎｍ、１４０６ｎｍ〜１４２６ｎｍ、１５４８ｎｍ〜１５７８ｎｍ、若しくは１８１０ｎｍ〜１９６６ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９８０以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１７２６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４０４±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１８３２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００３０】
更に異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、若しくは１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４６ｎｍ〜１１８８ｎｍ、１２６４ｎｍ〜１３２０ｎｍ、１３８４ｎｍ〜１３９４ｎｍ、若しくは１７０８ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９８０以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１８１８±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３４６±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７５０±２ｎｍの範囲から選択した。
【００３１】
更にまた異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９７７７以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１７０４ｎｍ〜１７１０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４００ｎｍ〜１４０４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択した。
【００３２】
また、必要に応じ、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１波長〜第７波長の吸光度を変数とする下記の数式３の関係を満たす式で構成した。
【００３３】
【数５】
【００３４】
数式３において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ａ３（λ３）は第３波長（λ３）の吸光度、Ａ４（λ４）は第４波長（λ４）の吸光度、Ａ５（λ５）は第５波長（λ５）の吸光度、Ａ６（λ６）は第６波長（λ６）の吸光度、Ａ７（λ７）は第７波長（λ７）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。上記数式３において、第１波長（λ１）乃至第７波長（λ７）を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定する。
【００３５】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択し、第４波長（λ４）を１１８０ｎｍ〜１２１２ｎｍの範囲から選択し、第５波長（λ５）を１２４２ｎｍ〜１２７６ｎｍの範囲から選択し、第６波長（λ６）を１５７４ｎｍ〜１６０６ｎｍの範囲から選択し、第７波長（λ７）を１３３０ｎｍ〜１３６４ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）乃至第７波長（λ７）の組み合わせの相関係数が０．８４１８以上になるようにした。
【００３６】
好ましくは、第１波長（λ１）を１７０４±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４００±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３８±２ｎｍから選択し、第４波長（λ４）を１１９６±２ｎｍの範囲から選択し、第５波長（λ５）を１２６０±２ｎｍの範囲から選択し、第６波長（λ６）を１５９０±２ｎｍから選択し、第７波長（λ７）を１３４８±２ｎｍの範囲から選択した。
【００３７】
また、上記課題を解決するため本発明の食品のカロリー測定装置は、被検対象の食品が載置されるテーブルを有した食品保持部と、テーブル上に載置された被検対象の食品に近赤外領域の光を照射する光源部と、この食品からの反射光あるいは透過光を受光する受光部と、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品のカロリーを算出する制御部とを備え、
上記制御部を、予め、カロリー既知の多種類のサンプル食品に照射されると共に該サンプル食品から反射あるいは透過された近赤外線領域の波長に対する吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式を記憶する回帰式記憶機能と、上記受光部が受光した光の吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを演算するカロリー演算機能とを備えて構成し、
上記制御部における回帰式記憶機能が記憶する回帰式と選択される近赤外線の波長の組み合わせは、上記の回帰式と波長との組み合わせが用いられる。より精度良くカロリーが測定される。
【００３８】
そして、必要に応じ、上記受光部を、食品からの反射光あるいは透過光を受光する複数の受光素子を備えて構成している。これにより、食品からの反射光あるいは透過光が拡散光となっても、その拡散光が各受光素子によって検出されるので、それだけ、検出精度が向上させられ、より精度良くカロリーが測定される。
【００３９】
この場合、必要に応じ、上記光源部からの光が通過する筒状の本体を設け、上記受光素子を上記本体の食品側の面に等角度関係で設けた構成としている。受光素子が等角度関係で配置されるので、拡散光の各受光素子による検出が確実になり、また、装置への組立ても容易になる。
【００４０】
また、必要に応じ、上記食品保持部を光源部に対して相対的に移動させて上記受光部に該食品の複数箇所の反射光あるいは透過光を受光可能にし、上記制御部を、上記受光部が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて食品のカロリーを算出する機能を備えて構成している。複数箇所のカロリー値を平均することができるので、より精度の良い測定ができる。例えば、加工食品のように、食材の分布が測定箇所によって異なっている場合には、測定箇所でバラツキがあるが、これが平均化されるので、カロリー値の精度が向上する。
【００４１】
更に、必要に応じ、上記食品保持部に、食品の重量を計測するための重量計測器を設け、上記制御部を、上記重量計測器により計測された食品の全重量についてのカロリーを算出する機能を備えて構成している。食品の重量を自動計測できるので、別途重量を測っておかなくても即座に食品全体のカロリーが算出される。
【００４２】
更にまた、必要に応じ、上記光源部は、光を分光する音響光学素子を備えた構成としている。分光を確実にすることができ、所要の波長の近赤外線を確実に照射させることができる。
【００４３】
また、必要に応じ、上記食品保持部は、食品からの水蒸気を除くファンを備えた構成としている。食品が例えば食品である場合に、調理したての食品であるとそこから蒸気が発生し、照射される近赤外線の通過を妨げるが、蒸気はファンにより飛ばされるので、照射される近赤外線が確実に食品に至りまた、受光部によっても確実に受光されるようになり、蒸気の出る条件の食品でも測定を確実に行なうことができるようになる。
【００４４】
そしてまた、上記制御部は、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品の各成分量を算出する成分量算出機能を備えた構成としている。各成分量も認知できるので、食品の把握を確実にすることができる。
【００４５】
尚、上記制御部は、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品の各成分量を算出する成分量算出機能と、該成分量算出機能が算出した食品の各成分量に基づいて食品のカロリーを算出するカロリー演算機能とを備えた構成にすることもできる。この場合でも即座に食品のカロリー測定ができるようになる。
【００４６】
更に、必要に応じ、上記制御部は、カロリー測定に係る１つの食品に対応した使用者を識別する使用者識別機能と、該使用者識別機能が識別した使用者毎のカロリーの測定値を記憶する測定値記憶機能と、該測定値記憶機能が記憶するカロリーの測定値を使用者毎に積算する測定値積算機能とを備えた構成としている。これにより、例えば、食品が食品の場合には、例えば１食分の総カロリー等、使用者が摂取する種々の食品のカロリーの総合値を把握できるようになり、健康管理などに応用でき、極めて有用になる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置によれば、被検対象の食品からの光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて食品のカロリーを測定するので、食品のカロリーを良好な精度で非破壊で測定することができ、極めて有用になる。
特に、食品から直接的にカロリーを測定できるようになるので、従来のように化学・物理的手段を組合わせた抽出技術や化学反応を用いた分析技術を応用する方法に比較して、滴定や試薬の調整等の煩雑で複雑な専門技術や操作等が不要になり、簡易で即座にしかも正確なカロリー値を得ることができるようになる。そのため、一般の個人や家庭で食品のカロリーを測定することなどに利用できるようになり、極めて便利になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置について説明する。本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定方法は本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置を用いて実施されるので、この食品のカロリー測定装置の作用と共に説明する。
【００４９】
本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置が測定する食品とは、食品素材そのもの，加工食品，調理品等食用に供されるものであればどのようなものも含む。
【００５０】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置は、被検対象の食品Ｍが載置される回転テーブル２を有した食品保持部１と、回転テーブル２上に載置された被検対象の食品Ｍに近赤外領域の波長の光を照射する光源部２０と、この食品Ｍからの反射光あるいは透過光を受光する受光部３０と、受光部３０が受光した光の吸光度に基づいて食品Ｍのカロリーを算出する総合制御演算処理部４３を備えた制御部４０とを備えて構成されている。また、食品Ｍには光源部２０からの近赤外線以外の光が照射されないように、主要部分は暗室（図示せず）内に収納されている。
【００５１】
詳しくは、食品保持部１は、図１及び図２に示すように、扉（図示せず）で開閉可能な閉空間に設けられ食品Ｍが載置される回転テーブル２と、回転テーブル２をＴ方向に回転駆動する回転モータ３と、回転モータ３を溝４を介して一方向のＸ方向に移動可能に支持し支柱５に上下動可能に設けられる昇降テーブル６と、回転モータ３及び回転テーブル２をラック及びピニオンなどの機構によりＸ方向に移動させるＸ方向移動モータ７と、昇降テーブル６を昇降させる昇降駆動部８とを備えて構成されている。昇降駆動部８は昇降テーブル６が上下動可能に螺合するボールネジ８ａとボールネジ８ａをタイミングベルト８ｂを介して回転させて昇降テーブル６をＺ方向に上下動させるＺ方向駆動モータ９とを備えて構成されている。
【００５２】
また、食品保持部１の回転モータ３には食品Ｍの重量を計測するための重量計測器１０が付帯されている。食品Ｍが皿１１に入れられる場合には、皿１１の重量を予め計測しておき、その分を差し引いて補正する。この補正は、重量計測器１０そのもので行なってもよく、後述の制御部４０において行なっても良い。そのため、食品Ｍの正味の重量計算が正確になることから、そのカロリー測定（計算）の精度が高くなる。
この重量計測器１０は昇降テーブル６と連結されており、Ｚ方向駆動モータ９によりタイミングベルト８ｂを介してボールネジ８ａを回転させることで、昇降テーブル６は矢印Ｚ方向に動作可能で、支柱５のガイドを設けることで安定した動作が可能になる。
更に、食品保持部１には、食品Ｍからの水蒸気を除く吸引ファン１２が備えられている。ファン１２には、食品Ｍからの水蒸気をファン１２に導くダクト１３が設けられている。
【００５３】
光源部２０は、図１及び図３に示すように、支柱５上に設けられた支持板２１に設置された光源としてのハロゲンランプ２２と、ハロゲンランプ２２からの光を支持板２１上の連通口２３に向けて導く絞り付鏡筒２４と、絞り付鏡筒２４の開口に設けられ駆動モータ２５で回転させられるライトチョッパ２６と、ライトチョッパ２６の後位に設けられハロゲンランプ２２からの光を単波長の光に分光する音響光学素子２７と、連通口２３に設けられ音響光学素子２７からの近赤外線を連通口２３を通して回転テーブル２上の食品Ｍに照射する赤外線反射ミラー２８とを備えて構成されている。２９はハロゲンランプ２２を冷却する冷却ファンである。
【００５４】
このため、光源部２０においては、図３に示すように、ハロゲンランプ２２より発せられた光が絞り付鏡筒２４の内部を通り、駆動モータ２５によりライトチョッパ２６が回転することでパルス状の光となり、音響光学素子２７を通過することで破線矢印に示す単波長の光に分光され、赤外線反射ミラー２８により破線矢印に示す単波長の分光光のみが光軸と垂直下方に曲げられ、食品Ｍ上で焦点を結ぶ。実線矢印の分光されない光は直進し、食品Ｍには照射されることはない。
尚、ライトチョッパ２６の形はどのようなものでも良いが、受光素子３２の応答性や信号処理回路４２に合わせて１．０ｍｓｅｃ〜１．６ｍｓｅｃのパルスに変える機構を備えているものが良い。
【００５５】
受光部３０は、図１及び図４に示すように、連通口２３に設けられた筒状の本体３１と、本体３１の食品Ｍ側の面に等角度関係で設けられ食品Ｍからの反射光を受光する複数の受光素子３２（ディテクター）とを備えて構成されている。このため、光源部２０から単波長に分光された光が食品Ｍに照射されると、食品Ｍ内部で散乱し破線に示す拡散反射光となる。その拡散反射光が各受光素子３２によって検出される。
【００５６】
受光素子３２は直列又は並列に制御部４０内の電気回路に接続され信号処理を行なう。全体の信号処理は以下のようにして行なわれる。各受光素子３２によって拡散反射光が検出されその光の強さによる電気信号に変換される。
図５に示すように、受光素子３２からの電気信号は、制御部４０に伝達され制御部４０に設けられた信号増幅回路４１で信号を増幅し信号処理回路４２で増幅された信号よりノイズ除去や増幅等の処理を行ない回帰式記憶機能やカロリー演算機能等を備えた総合制御演算処理部４３にてカロリーを算出する。
【００５７】
制御部４０において、図５に示すように、総合制御演算処理部４３は、ＣＰＵ等の機能によって実現され、予め、カロリー既知のサンプル食品Ｍに照射されると共に該サンプル食品Ｍから反射あるいは透過された近赤外線領域の波長に対する吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式を記憶する回帰式記憶機能と、受光部３０が受光した光の吸光度と回帰式記憶機能により記憶した所定の回帰式とにより食品Ｍのカロリーを演算するカロリー演算機能とを備えて構成されている。
図１中、４４は制御部４０に設けられたＣＲＴ等からなる表示部である。データは表示部４４に表示される。表示部４４の表示は画面操作部（図示せず）で操作され、入力画面、結果表示画面など、適宜に切り替わって表示可能になっている。計測中にアニメ等を表示しても良い。尚、測定結果をＬＣＤパネルに表示してもよい。また、測定結果を音声出力するようにしても良い。更に、外部へのデータ出力インターフェースを設けてもよい。
また、制御部４０は、図５に示すように、食品保持部１の各種モータや光源部２０の駆動モータ２５などを制御するモータ制御回路４５、音響光学素子２７を制御する分光制御回路４６を備えている。
【００５８】
制御部４０の総合制御演算処理部４３は、受光部３０が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて食品Ｍのカロリーを算出する機能を備えて構成されている。ここでは、複数箇所において、単位重量あたりのカロリーを算出し、これを平均した数値を算出する。
また、制御部４０の総合制御演算処理部４３は、重量計測器１０により計測された食品Ｍの全重量についてのカロリーを算出する機能を備えて構成されている。ここでは、単位重量あたりのカロリーに全重量を乗じた値を算出する。
【００５９】
更に、制御部４０の総合制御演算処理部４３は、図５に示すように、受光部３０が受光した光の吸光度に基づいて食品Ｍの糖質、タンパク質及び脂肪などの食品Ｍの各成分量を算出する成分量算出機能を備えている。成分量算出機能は、上記従来と同様の手段により実現されている。即ち、これは、食品Ｍに近赤外光を照射し、食品Ｍからの反射光を受光部３０で検出して食品Ｍの近赤外吸収スペクトルを測定し、この測定値を、同様の方法により測定したスペクトルから予め作成した検量線に代入することによって、食品Ｍの、例えば脂肪、タンパク質、デンプン（糖質）、ヨウ素価、酸価などの成分を測定するというものである。
具体的には、例えば、糖質、タンパク質及び脂肪についての波長選択方法は、吸光度を二次微分したスペクトル波形で負の方向への吸収が現れているポイントを絞り込み、そのときの相関関係がより高い波長範囲を選択し、また、第２波長についても同様にし、そして、第３，第４波長についてはその中で全体の相関係数が高くなるような波長を重回帰分析で変数増加法を用いて選択する。
【００６０】
また、総合制御演算処理部４３は、カロリー測定に係る１つの食品Ｍに対応した使用者を識別する使用者識別機能と、使用者識別機能が識別した使用者毎のカロリーの測定値を記憶する測定値記憶機能と、測定値記憶機能が記憶するカロリーの測定値を使用者毎に積算する測定値積算機能とを備えて構成されている。使用者識別機能は、キーボード等のデータ入力機能によって構成される指令手段４７からの使用者指定指令によって機能させられる。また、測定値記憶機能は、指令手段４７からの測定値加算指令によって機能させられる。
【００６１】
制御部４０の総合制御演算処理部４３における回帰式記憶機能が記憶する回帰式と選択される近赤外線の波長の組み合わせは、以下のように決定される。
【００６２】
詳しくは、上記の装置を用いて、予め、カロリー既知のサンプル食品Ｍに近赤外線を照射し、サンプル食品Ｍからの反射光あるいは透過光を受光し、近赤外領域の波長の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により回帰式を算出しておく。
回帰式は、互いに相関係数の高い第１波長の吸光度及び第２波長の吸光度を変数とする下記の数式１で構成されている。
【００６３】
【数６】
【００６４】
数式１において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。
【００６５】
具体的には、近赤外線による２波長を用いるカロリー測定波長に関して、既に化学分析によるカロリーが判っている８５被検体との重回帰分析によって求めた。すなわち、その第１波長（λ１）は、試料の吸光度と化学分析による既知のカロリー値による重回帰分析によって、負の相関を示し、かつ相関係数が０．８００以上を示す領域でもって決定した。二次微分処理によって単相関を求めた結果を、図６に示す。
第１波長（λ１）は１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍ（最大１２８４ｎｍ 、重相関係数−０．８９１）、１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍ（最大１３７０ｎｍ、重相関係数−０．９２８）、１５６２ｎｍ〜１６１４ｎｍ（最大１５７８ｎｍ、重相関係数−０．９０１）、１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍ（最大１７００ｎｍ、重相関係数−０．８１８）、１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍ（最大１８１８ｎｍ、重相関係数−０．９５３）が選択できる。
これらの波長領域を単一波長として使用しても、カロリーの標準誤差の範囲を広く設定すれば、カロリーの測定が可能であると推定される。次に、第２波長（λ２）の決定は、上述で選定した第１波長（λ１）領域と１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲を重回帰分析によって、相関係数が高い値を示した波長を以って行なった。それらの第１波長（λ１）と高い相関を示した波長域を図７，図８，図９，図１０によって示した。以下に詳しく説明する。
【００６６】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、若しくは１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１３０６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１９２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００６７】
図７に示すように、第１波長（λ１）の１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍとの０．９６０以上の相関係数を示した第２波長（λ２）の波長域は、１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、及び１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍであった。相関係数０．９４０以下の範囲と０．９５００〜０．９５９９、０．９６００〜０．９６９９及び０．９７００〜０．９７９９を区分して、比較検討したところ、０．９７０以上の相関が認められた第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、カロリーを測定し得る。これら第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、最も高い相関係数０．９７７５は第１波長（λ１）を１３０６ｎｍで、第２波長（λ２）を１１９２ｎｍにした場合に認められた。この第１波長（λ１）（１３０６ｎｍ）と第２波長（λ２）（１１９２ｎｍ）を用いて、本発明の方法及び装置による化学分析のカロリー値との回帰式としてはＣ＝（３８３．５９４）＋（−７９７９．３２２）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−５１７８．８４５）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 の計算式が得られた。
【００６８】
次に、別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、若しくは１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１３６０±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１７２２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００６９】
図８に示すように、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍとの０．９７０以上の相関係数を示した第２波長（λ２）の波長域は、１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、及び１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍであった。相関係数０．９４０以下の範囲と０．９５００〜０．９５９９、０．９６００〜０．９６９９及び０．９７００〜０．９７９９を区分して、比較検討したところ、０．９７０以上の相関が認められた第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、カロリーを測定し得る。これら第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、最も高い相関係数０．９７９７は第１波長（λ１）を１３６０ｎｍで、第２波長（λ２）を１７２２ｎｍにした場合に認められた。この第１波長（λ１）（１３６０ｎｍ）と第２波長（λ２）（１７２２ｎｍ）を用い、本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との回帰式としてはＣ＝（３６６．４６７）＋（−２１０３．５５７）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−１２４３．９０５）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 の計算式が得られた。
【００７０】
次に、また別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１８３６ｎｍ、若しくは１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１７２６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４０４±２ｎｍの範囲から選択した。
【００７１】
図９に示すように、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍとの０．９７０以上の相関係数を示した第２波長（λ２）の波長域は、１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１７３６ｎｍ、及び１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍであった。相関係数０．９４０以下の範囲と０．９５００〜０．９５９９、０．９６００〜０．９６９９及び０．９７００〜０．９７９９を区分して、比較検討したところ、０．９７０以上の相関が認められた第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、カロリーを測定し得ると考察される。これら第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、最も高い相関係数０．９７７９は第１波長（λ１）を１７２６ｎｍで、第２波長（λ２）を１４０４ｎｍにした場合に認められた。この第１波長（λ１）（１７２６ｎｍ）と第２波長（λ２）（１４０４ｎｍ）を用い、本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との回帰式としてはＣ＝（３１２．７７９）＋（−１２５４．１１３）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（９９３．４９２）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 の計算式が得られた。
【００７２】
更に異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、若しくは１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１８１８±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３４６±２ｎｍの範囲から選択した。
【００７３】
図１０に示すように、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍとの０．９７０以上の相関係数を示した第２波長（λ２）の波長域は、１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、及び１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍであった。相関係数０．９４０以下の範囲と０．９５００〜０．９５９９、０．９６００〜０．９６９９及び０．９７００〜０．９７９９を区分して、比較検討したところ、０．９７０以上の相関が認められた第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、カロリーを測定し得ると考察される。これら第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、最も高い相関係数０．９７５６は第１波長（λ１）を１８１８ｎｍで、第２波長（λ２）を１７４８ｎｍにした場合に認められた。この第１波長（λ１）（１８１８ｎｍ）と第２波長（λ２）（１７４８ｎｍ）を用い、本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との回帰式としてはＣ＝（３２９．５９７）＋（−８３１１．６６９）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（４２２０．２０４）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 が得られた。
【００７４】
そしてまた、別の回帰式として、互いに相関係数の高い第１波長の吸光度，第２波長の吸光度及び第３波長の吸光度を変数とする下記の数式２を用いた。
【００７５】
【数７】
【００７６】
数式２において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ａ３（λ３）は第３波長（λ３）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。
【００７７】
そして、第１波長，第２波長及び第３波長は以下のようにして求めた。１つの組み合わせとして、第３波長（λ３）を重回帰分析によって相関係数の高い波長を求めた成績を図１１に示す。上記のより好ましい第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の条件の時、相関係数が０．９８００以上となる波長を重回帰分析によって調べた結果、図１１に示す第３波長（λ３）の波長が得られた。以下に具体的波長を挙げる。
【００７８】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、若しくは１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１４５６ｎｍ〜１４７２ｎｍ、１５７４ｎｍ〜１５８０ｎｍ、１８１６ｎｍ〜１８２６ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１３０６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１９２±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１４６４±２ｎｍの範囲から選択した。
【００７９】
別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、若しくは１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４４ｎｍ〜１１９４ｎｍ、１２５２ｎｍ〜１３２０ｎｍ、１４２０ｎｍ〜１４９２ｎｍ、１５０４ｎｍ〜１５２４ｎｍ、１６８８ｎｍ〜１６９４ｎｍ、若しくは１８２８ｎｍ〜１９３４ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１３６０±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１７２２±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１２７２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００８０】
また別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１８３６ｎｍ、若しくは１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４６ｎｍ〜１１７６ｎｍ、１２５６ｎｍ〜１３０４ｎｍ、１３５０ｎｍ〜１３９０ｎｍ、１４０６ｎｍ〜１４２６ｎｍ、１５４８ｎｍ〜１５７８ｎｍ、若しくは１８１０ｎｍ〜１９６６ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１７２６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４０４±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１８３２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００８１】
更に異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、若しくは１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４６ｎｍ〜１１８８ｎｍ、１２６４ｎｍ〜１３２０ｎｍ、１３８４ｎｍ〜１３９４ｎｍ、若しくは１７０８ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１８１８±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３４６±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７５０±２ｎｍの範囲から選択した。
【００８２】
更にまた、図１２に示す結果に基づいて、異なる別の組み合わせを選択した。これは、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１７０４ｎｍ〜１７１０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４００ｎｍ〜１４０４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択した。
【００８３】
この場合、図１２に示すように、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍ、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍ、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍでは、相関係数が０．９７７７〜０．９８２６で、本発明の装置でカロリーが測定可能で、好ましくは第１波長（λ１）を１７０４ｎｍ〜１７１０ｎｍ、第２波長（λ２）を１４００ｎｍ〜１４０４ｎｍ、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４０ｎｍで使用すれば相関係数が０．９８２６付近を示した。よって、この３波長で測定すれば、よりカロリー測定精度を高めることが可能である。
【００８４】
また、更に別の回帰式として、互いに相関係数の高い第１波長〜第７波長の吸光度を変数とする下記の数式３の関係を満たす式で構成した。
【００８５】
【数８】
【００８６】
数式３において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ａ３（λ３）は第３波長（λ３）の吸光度、Ａ４（λ４）は第４波長（λ４）の吸光度、Ａ５（λ５）は第５波長（λ５）の吸光度、Ａ６（λ６）は第６波長（λ６）の吸光度、Ａ７（λ７）は第７波長（λ７）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。
【００８７】
そして、第１波長〜第７波長は以下のようにして求めた。図１３に示す結果に基づいて、１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択し、第４波長（λ４）を１１８０ｎｍ〜１２１２ｎｍの範囲から選択し、第５波長（λ５）を１２４２ｎｍ〜１２７６ｎｍの範囲から選択し、第６波長（λ６）を１５７４ｎｍ〜１６０６ｎｍの範囲から選択し、第７波長（λ７）を１３３０ｎｍ〜１３６４ｎｍの範囲から選択した。
【００８８】
好ましくは、第１波長（λ１）を１７０４±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４００±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３８±２ｎｍから選択し、第４波長（λ４）を１１９６±２ｎｍの範囲から選択し、第５波長（λ５）を１２６０±２ｎｍの範囲から選択し、第６波長（λ６）を１５９０±２ｎｍから選択し、第７波長（λ７）を１３４８±２ｎｍの範囲から選択した。
【００８９】
この際の波長の選び方としては、食品における糖質、タンパク質、脂質及び水分に関する帰属波長と吸光度の特徴を比較し、波長間隔を３０ｎｍ以上として、カロリー値を満足するように選択した。係数については各々の選択波長の測定値がある一定のベクトルを満足させ、また、そのときの全体の相関係数が最大値になるような値を決定した。最後に補正式を算出し、検量式より得られた値を補正する。
【００９０】
また、上記選択される第１波長〜第７波長の波長の７つの波長のうち、２つ以上の波長を選択して、上記の一般式の関係を満たす式で構成してよい。その理由は、この７つの波長の選択においては、本願発明が、先ず、予め相関係数の高い第１波長（λ１）の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域（以下所定範囲の波長域という）との重回帰分析によって、第１波長以上の高い相関係数となる第２波長（λ２）の波長域を選択し、次に、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長以上の相関係数となる第３波長（λ３）の波長域を選択し、次にまた、第１波長（λ１）〜第３波長（λ３）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長（λ１）以上の相関係数となる第４波長（λ４）の波長域を選択し、それから、第１波長（λ１）〜第４波長（λ４）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長（λ１）以上の相関係数となる第５波長（λ５）の波長域を選択し、それからまた、第１波長（λ１）〜第５波長（λ５）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長（λ１）以上の相関係数となる第６波長（λ６）の波長域を選択し、最後に、第１波長（λ１）〜第６波長（λ６）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長（λ１）以上の相関係数となる第７波長（λ７）の波長域を選択する手順をとるので、その選択過程においては、２つ以上の波長の組み合わせにおいては、どの組み合わせにおいても相関係数が高くなるからである。
【００９１】
従って、実施の形態に係る食品Ｍのカロリー測定装置を用いて、食品Ｍのカロリーを測定するときは、以下のようになる。
制御部４０の総合制御演算処理部４３においては、回帰式記憶機能が記憶する回帰式と、選択される近赤外線の波長の組み合わせが設定されている。図１４乃至図１６に示すフローチャートを用いて説明する。
カロリーを測定する被検対象の食品である食品Ｍを、扉を開けて予め重量の分かった皿１１に載置し、回転テーブル２に置く（１−１）。扉を閉めて指令手段から測定開始指令を発すると、識別ルーチンに入り、使用者の識別が行なわれる（１−２）。
識別ルーチンでは、図１５に示すように、先ず、指令手段から、例えば名前などを入力する（２−１）。これにより、使用者が登録され記憶されるとともに、すでに登録があれば、該当する使用者のデータが呼び出され（２−２）、後述もする累積データが表示される（２−３）。データを消去すれば（２−４ＹＥＳ）、累積データを消去し（２−５）、ゼロ表示を行ない（２−６）、識別ルーチンを終了する。データを消去しなければ（２−４ＮＯ）、そのまま識別ルーチンを終了する。
【００９２】
図１４に戻り、識別ルーチン終了後は、扉が閉じるか否かを確認し（１−３，１−４）、閉じていれば（１−３ＹＥＳ）、測定ルーチンに入る（１−５）。
測定ルーチンでは、まず、重量計測器１０により食品の重量が計測される。この場合、皿１１の重量を予め計測しておき、その分を差し引いて補正する。この補正は、重量計測器１０そのもので行なってもよく、後述の制御部４０において行なっても良い。制御部４０で行なう場合には、皿１１を含む全重量を重量計測器１０で計測し、制御部４０において、全重量から皿１１の重量を差し引く。これにより、食品Ｍの正味の重量が計測される。
【００９３】
そして、図１６に示すように、昇降テーブル６をＺ方向駆動モータ９とボールネジ８ａによって所定の位置まで上昇させる（３−１）。食品Ｍの高さ（大きさ）に合わせて調節する。上下の高さ方向へ可動しなくても測定は可能である。しかし、食品Ｍが例えば目玉焼き等の平板状のものであれば良いが、食品Ｍが例えば切ったスイカや果物等、高さ方向が異なる場合には、高さ方向への調整を行なうことができるので、測定精度の著しい向上が図られる。
【００９４】
この状態で、回転テーブル２をＴ方向に回転駆動し（３−２）、走査する（３−３）。この走査では、波長を所定のタイミングで切換え（３−４）、受光線センサで受光する（３−５）。即ち、光源部２０であるハロゲンランプ２２から波長１３００ｎｍ付近にピークを持つ光を照射すると、ライトチョッパ２６が駆動モータ２５により回転することでパルス状の光になって、音響光学素子２７に入射する。音響光学素子２７は、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの近赤外線領域の波長を２ｎｍの分解能で分光し、分光された光のみが赤外線反射ミラー２８にて食品Ｍに照射される。
【００９５】
また、この測定においては、食品Ｍの多点測定が行なわれる。この場合、Ｘ方向移動モータ７と回転モータ３の駆動の組み合わせにより、食品Ｍを移動させて多点の測定を行なう。
例えば、食品Ｍがカレーライス等の種々な材料で構成された食品の場合には、食品Ｍの一部にだけ、近赤外線を照射する方法だと一箇所のカロリー情報だけしか得られなくて、例えばカレーライスの場合だとニンジン、ジャガイモや肉類等が混在しており、その食品の真のカロリー情報が得られないこともあり、全面をスキャンするとすべての情報が得られ平均化することが可能である。そのため、食品の素材が単一な場合はスキャンが必ずしも必要ないが、混在している場合には極めて有用になる。
【００９６】
この際、食品である食品Ｍから蒸気が出ているような場合には、ファン１２を駆動して食品Ｍからの水蒸気を除く。そのため、照射される近赤外線の通過が蒸気によって妨げられることが防止され、照射される近赤外線が確実に食品Ｍに至り、また、受光部３０によっても確実に受光されるようになり、蒸気の出る条件の食品Ｍでも測定を確実に行なうことができるようになる。
【００９７】
そして、図４に示すように、食品Ｍからの拡散反射光は、受光素子３２で検出され、制御用配線を経て制御部４０内に伝達される（３−６）。このように（３−３〜３−６）を使用波長範囲、食品全体を走査するまで繰り返す。伝達された信号は制御部４０でノイズが除去され、総合制御演算処理部４３により、回帰式での演算処理が行なわれる（３−７，３−８）。即ち、食品Ｍの吸光度が求められ、得られた吸光度が二次微分され、所定のカロリー帰属波長による回帰式によりカロリーが算出される。また、重量計測器１０との結果によって、食品Ｍの全重量についてのカロリー値が算出される。算出結果は、表示部４４に表示される（図１４，１−６）。
【００９８】
この場合、受光部３０が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて食品Ｍのカロリーを算出するので、複数箇所のカロリー値を平均化することができ、より精度の良い測定ができる。例えば、加工食品のように、食材の分布が測定箇所によって異なっている場合には、測定箇所でバラツキがあるが、これが平均化されるので、カロリー値の精度が向上する。更に、重量計測器１０が測定した食品Ｍの全重量についてのカロリーを算出するので、食品Ｍの重量を別途測っておかなくても即座に食品Ｍ全体のカロリーが算出される。
【００９９】
また、制御部４０においては、総合制御演算処理部４３の成分量算出機能により、受光部３０が受光した光の吸光度に基づいて食品Ｍの糖質、タンパク質及び脂肪などの食品Ｍの各成分量が算出される。この場合には、食品Ｍに成分量用の近赤外光を照射し、食品Ｍの近赤外吸収スペクトルを測定し、この測定値を予め作成した検量線に代入することによって算出する。
そして、図１６に示すように、回転テーブル２の回転を停止し（３−９）、昇降テーブル６を下降させ（３−１０）、測定ルーチンを終了する。
【０１００】
測定ルーチンが終了すると、図１４に戻り、算出結果は表示部４４に表示される（１−６）。各成分量も認知できるので、食品Ｍの把握を確実にすることができる。カロリー計算のみならず、その他の摂取栄養計算をするときに便利になる。例えば調理の途中で、脂肪分を熱湯などで除去すればどのくらい脂肪分が除去できたかが判ることから、得ようとする目的のカロリーの調整を調理や配合の割合によって算出することができるなど、有用な機能となる。
【０１０１】
そして、次の食品があれば（１−７ＹＥＳ）、上記の算出結果を記憶させて（１−８）、上記と同様に繰り返しの作業を行なう（１−１〜１−７）。一方、次の食品がなければ、指令手段から測定値加算指令を送る（１−９ＹＥＳ）。これにより、測定値が加算され、結果が表示されるとともに（１−１０）、一食分として記憶され（１−１１，１−１２）、終了する。また、測定値加算指令を送出しない場合（１−９ＮＯ）も、結果を記録して終了する。この場合、１食分の総カロリー等、使用者が摂取する種々の食品のカロリーの総合値を把握できるようになり、健康管理などに応用でき、極めて有用になる。
【０１０２】
次に実験例について説明する。
（実験例１）
先ず、上述したカロリー測定波長が食品Ｍのカロリーに特異的であることを確認した。上記の波長で測定したカロリー値と化学分析による糖，脂肪，タンパクの各含有量及びカロリーの分析値との相関係数を算出した。結果を、図１７（糖質の相関）、図１８（脂質の相関）、図１９（たんぱく質の相関）、図２０（カロリーの相関）に示す。これらの結果から以下のことが言える。本発明による帰属波長を用いたカロリー測定値は、化学分析によるカロリー値とは、相関係数０．９７９であり（図２０）、糖とは０．８３０（図１７）、脂肪とは０．７８０（図１８）、タンパクとは０．０２９（図１９）であった。すなわち、化学分析によるカロリー値と最も高い相関を示した。一般に食品や食品素材のカロリーは、糖、脂肪及びタンパクの各成分量と各々の換算係数を乗じて算出している。本発明による測定波長及び方法が、特定の成分を計測して、カロリーに換算しているのであれば、糖、脂肪及びタンパクの各成分の含有量に最も高い相関を示すものであるが、それらの含有量に対する相関よりもカロリー値に高い相関を示している。このことは本発明による測定波長は、一般に食品や食材のカロリーを算定する際の必要な糖や脂肪及びタンパクの各含有量を示すものでなく、カロリーを反映し得る官能基を検出しているものと判断される。
【０１０３】
（実験例２）
次に、上記の波長が、カロリーを測定するために優位な帰属波長であること、また、本装置によりカロリーを簡易で迅速に、精度高く測定できることを証明する実験（実験例２−１，実験例２−２）を行なった。本実験に用いたサンプルは、化学分析によってカロリー値が既知の食品である。そのサンプルと化学分析によるカロリー値を図２１に示す。
【０１０４】
（実験例２−１）
この実験では、２波長を選択した。すなわち、第１波長（λ１）を１３６０ｎｍ、第２波長（λ２）を１７２２ｎｍの２波長を用いてカロリーを測定した。本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との相関を図２２に示した。回帰式としてはＣ＝（３６６．４６７）＋（−２１０３．５５７）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−１２４３．９０５）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 の条件で行なった。既知のカロリー測定値のとの相関係数は０．９７６、標準誤差３４．７であった。
【０１０５】
（実験例２−２）
この実験では、３波長を選択した。すなわち、第１波長（λ１）を１７０６ｎｍ、第２波長（λ２）を１４０２ｎｍ、第３波長（λ３）を１７３８ｎｍの３波長を用いてカロリーを測定した。本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との相関を図２３に示した。回帰式としてはＣ＝（３００．３９４）＋（−１６９７．００２）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（７９６．２１０）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（−３３７９．７２０）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2 の条件で行なった。既知のカロリー測定値との相関係数は０．９８３、標準誤差２７．３であった。
【０１０６】
上記の実験から、第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の２波長、及び、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の３波長を用いた場合、化学分析によるカロリー値との相関が高いことから、これらの波長がカロリー測定する場合の帰属波長と判断される。このように、本発明者はこのカロリーを測定するための波長域とカロリー値を得るための回帰式に関する研究を鋭意重ねて、カロリーを測定できる近赤外線の波長域とカロリー換算係数を得たものである。
【０１０７】
（実験例３）
次に、上記の７波長を選択した場合、食品などの食品のカロリーを測定するために優位な帰属波長であること、また、本装置によりカロリーを簡易で迅速に、精度高く測定できることを証明する実験を行なった。
【０１０８】
この実験に用いたサンプルは、一般に常食されている市販の菓子類、野菜類及び食品類である。それら食品のカロリー値を五訂日本食品標準成分表によって算出し、その算出したカロリー値と本装置を用い、上記記載の７波長を用いて測定した。結果を図２４乃至図２６示す。
【０１０９】
図２４は上記記載の使用したサンプルの種類と、本発明による方法及び装置を用いて測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値を示す。
【０１１０】
図２５は、図２４に示した本発明の方法及び装置により測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関図である。また、サンプル数、回帰式、標準誤差、相関係数、決定係数及びダーヴィンワトソン比を記載した。すなわち、このときの回帰式はＹ(C)＝（−０．０００４）・Ｃ2＋（１．２８７３）・Ｃ＋（−３４．５７４）、Ｃ＝（−４９４５８．７１９）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（９５６．９５２）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（−９２５９．５７４）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2＋（−４０４５７．５３１）・ｄ2 Ａ４（λ４）／ｄλ2＋（２５４４３．７４８）・ｄ2 Ａ５（λ５）／ｄλ2＋（−３２８５４．０７１）・ｄ2 Ａ６（λ６）／ｄλ2＋（２７１８０．４１７）・ｄ2 Ａ７（λ７）／ｄλ2の条件で行った。本発明の方法及び装置により測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関係数０．９８６４、標準誤差３２．９２３、回帰式の決定係数０．９７３０、ダーヴィンワトソン比１．７８２８であった。
【０１１１】
また、図２６は本発明の方法及び装置により測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の残差を示す。
【０１１２】
図２４乃至図２６に示めされた結果から、すなわち、本装置の方法及び装置で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関係数０．９８６４、標準誤差３２．９２３、決定係数０．９７３０、ダーヴィンワトソン比１．７８２８及び残差図の成績を考察すると、本発明による７波長を用いた方法及び装置でのカロリー値は、既存のカロリー算定方法（五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値）と比較して、その対応も良好で、且つ低濃度（０Ｋｃａｌ）から高濃度（９４０Ｋｃａｌ）の食品においてカロリー値を簡易で迅速に、精度高く測定できるということが判断できる。このように、本発明者はこのカロリーを測定するための波長域とカロリー値を得るための回帰式及び装置に関する研究を鋭意重ねて、一般食品のカロリーを測定できる近赤外線の波長域と回帰式を得たものである。
【０１１３】
（実験例４）
次に、化学分析によって食品のカロリーを算出する場合には、糖質とタンパク質と脂質の各成分量を得る必要がある。本実験例は、本装置により食品の糖質量を算出した場合、精度高く測定できることを証明するものである。
【０１１４】
図２７には、この実験で使用したサンプルと五訂日本食品標準成分表による糖質量と、本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量を示す。
【０１１５】
また、図２８には、五訂日本食品標準成分表による糖質量と本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量との相関図及び、この実験で使用した波長及び、回帰式（省略形）を図に示す。
【０１１６】
本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量をＹｄとしたとき次の回帰式、Ｙｄ＝（５２．５３１）＋（−７７１．１６０）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−７９７．８９９）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（−６０７．２４５）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2＋（−１６５．８４９）・ｄ2 Ａ４（λ４）／ｄλ2で実験を行った結果、相関係数０．９７８０、標準誤差５．５６３９、決定係数０．９５６５、ダーヴィンワトソン比１．８５２０であった。
【０１１７】
上記の実験結果から、本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量と五訂日本食品標準成分表による糖質量とは密接に対応があることが判断できる。従って、本発明は糖質量を正確に、精度高く簡易に測定することが可能であることが言える。
【０１１８】
（実験例５）
次にまた、本実験例は、本装置により食品のタンパク質量を算出した場合、精度高く測定できることを証明する実験である。
【０１１９】
図２９には、この実験で使用したサンプルと五訂日本食品標準成分表によるタンパク質量と、本発明によるタンパク質の測定値を示す。
【０１２０】
また、図３０には、五訂日本食品標準成分表によるタンパク質量と本発明によるタンパク質の測定値の相関図と、この実験で使用した波長及び、回帰式（省略形）を図に示す。
【０１２１】
本発明によるタンパク質を測定する方法と装置を用いて測定したタンパク質量をＹｐとしたとき次の回帰式、Ｙｐ＝（１０．３９７）＋（６３．２２７）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（７７４．０６７）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（６９８．７１１）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2＋（１９８．０８８）・ｄ2 Ａ４（λ４）／ｄλ2で実験を行った結果、相関係数０．９６２２、標準誤差１．６４３３、決定係数０．９２５９、ダーヴィンワトソン比１．８７８２であった。
【０１２２】
上記の実験結果から、本発明によるタンパク質を測定する方法と装置を用いて測定したタンパク質量と五訂日本食品標準成分表によるタンパク質量とは密接に対応があることが判断できる。従って、本発明はタンパク質量を正確に、精度高く簡易に測定することが可能であることが言える。
【０１２３】
（実験例６）
次にまた、本装置により食品の脂肪量を算出した場合、精度高く測定できることを証明する実験を行なった。
【０１２４】
図３１には、この実験で使用したサンプルと五訂日本食品標準成分表による脂質量と、本発明による脂質の測定値を示す。
【０１２５】
また、図３２は、五訂日本食品標準成分表による脂質量と本発明による脂質の測定値との相関図と、この実験で使用した波長及び、回帰式（省略形）を図に示す。
【０１２６】
本発明による脂質の測定値をＹｆとしたとき次の回帰式、Ｙｆ＝（１０．０９５）＋（−１６４．７１０）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−１４０．４５７）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（−１２２．５５５）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2＋（１２２．３９３）・ｄ2 Ａ４（λ４）／ｄλ2で実験を行った結果、相関係数０．９４５２、標準誤差４．０１３５、決定係数０．８９３４、ダーヴィンワトソン比２．４５０８であった。
【０１２７】
上記の実験結果から、本発明による脂質を測定する方法と装置を用いて測定した脂質量と五訂日本食品標準成分表による脂質量とは密接に対応があることが判断できる。従って、本発明は脂質量を正確に、精度高く簡易に測定することが可能であることが言える。
【０１２８】
（実験例７）
次にまた、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定して、一般的なカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と、本装置の方法及び装置で測定したカロリー値及び五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との対応を比較した。
【０１２９】
この実験は、４波長を使用して測定した糖質、タンパク質、脂肪の３成分にカロリー換算係数を乗じて算出したカロリー値と、７波長を使用したときのカロリー値及び五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との比較を行った結果である。その結果を図３３乃至図３７に示す。
【０１３０】
図３３は、本実験に使用したサンプルと、糖質、タンパク質及び脂肪の各成分量を測定して、カロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と７波長を使用したときのカロリー値及び、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の対応を示す。
【０１３１】
図３４は、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定して、カロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と７波長を使用したときのカロリー値の相関図である。このとき相関係数０．９９０２、標準誤差２３．８４６８、決定係数２３．８４６８、ダーヴィンワトソン比１．８２７７であった。このことから本装置に糖質、タンパク質、脂肪の各成分を測定しカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と前述した本発明による カロリー測定値の対応は極めて良好であるということが言える。
【０１３２】
また、図３５は、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定してカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関図である。このとき相関係数０．９７８０、標準誤差３５．５６８３、決定係数０．９５６５、ダーヴィンワトソン比１．６３８１であった。このことから本装置に糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定しカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の対応は極めて良好であるということが言える。
【０１３３】
また、図３６及び図３７には、本実験で得られた結果、即ち４波長を使用して測定した糖質、タンパク質、脂肪の各成分量にカロリー換算係数を乗じて算出したカロリー値と、７波長を使用したときのカロリー値、及び五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相対する相関係数及びダーヴィンワトソン比を示した。この結果から、各カロリー値の相関も良く、ダーヴィンワトソン比も程好くて、糖質、タンパク質及び脂質の各成分量を測定してカロリーを算出が可能なことを本実験例で示したものである。
【０１３４】
尚、上記実施の形態に係るカロリー測定装置において、光源部２０の光源はハロゲンランプ２２に限定されるものではなく、近赤外線波長を発するものであれば白色光源やレーザ光あるいはＬＥＤ光でも良い。また、光の分光は、音響光学素子２７でなくても、回折格子または近赤外線の特定波長を選択できるものであれば何でも良い。更に、Ｘ方向のみならずＹ方向にスキャンする機構（例えばミラー）があればより一層食品Ｍのカロリーを高い精度で測定ができる。この場合、回転機構はなくても良いが、回転機構があったほうがカロリーを高い精度で測定ができる。
【０１３５】
また、上記実施の形態に係るカロリー測定装置において、回転モータ３，Ｘ方向移動モータ７及びＺ方向駆動モータ９は、食品Ｍの測定を常に平面で実施できるように連動して駆動できるようにすることが望ましい。それによって著しい測定精度の向上が図られる。例えばミクロン又は数センチ単位で、ワンスポットずつ上下に移動できるように制御できれば、測定は常に平面で実施する機構になり、それによって著しい測定精度の向上が図られる。
【０１３６】
また、上記実施の形態に係るカロリー測定装置において、重量計測器１０を備えていなくても良いが、最終的にカロリーを算定するためには重量計算をしなければならないので、あった方が望ましい。また、受光部３０の受光素子３２は１個でも可能であるが、３個以上あれば、より高い精度でカロリーを測定できる。受光素子３２は近赤外線波長領域に感度があるものを使用する。この場合、受光素子３２は直列又は並列に制御部４０内の信号増幅回路４１に接続され信号処理をする。
【０１３７】
更に、上記実施の形態に係るカロリー測定においては食品からの反射光を測定しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、食品の性質によって、例えば食品が液体の場合などは、透過光を受光して測定してもよく適宜変更して差し支えない。個体の場合でも、透過光を受光して測定してもよいことは勿論である。
更にまた、上記実施の形態に係る回帰式において、カロリーＣの単位はＫｃａｌ／１００ｇとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、要するに、提示した数式の関係を満たす式であれば、カロリーＣの単位をどのように設定しても良い。
【０１３８】
更にまた、本発明にあっては、制御部において、受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品の各成分量を算出する成分量算出機能を備え、成分量算出機能が算出した食品の各成分量に基づいて食品のカロリーを算出するカロリー算出機能を備えて構成してもよく適宜変更して差支えない。
【０１３９】
また、何点かの食品を計測する場合、ある特定のスイッチを押すことで測定結果を加算し、トータルの食品の測定値を計算表示させる。このことにより。１日あるいは１週間などの期間毎の摂取量も計測可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、食品のカロリーを測定するために、極めて重要な要素技術である近赤外線のカロリー帰属波長とカロリー算出係数を提供すると共に、これら帰属波長を用い、米、麦等の穀物類、菓子類、野菜類、魚貝類、肉類及び調理食品等の種々の食品におけるカロリーを精度高く、簡易にかつ迅速に測定する装置を提供するものである。
そして、食品に伴う肥満等のカロリー過多やカロリー不足に伴う健康管理分野、糖尿病などのカロリー依存に起因する疾病予防や疾病管理等、食品のカロリー成分検査、またはカロリー表示義務に伴う食品等のカロリー量を測定する分野等に利用ができる。
更には、食品に限らず、例えば、木材などの資材や、燃料などのカロリー計算にも適用でき、利用分野は多岐にわたり、産業上極めて有用になる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における食品保持部を示す要部斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における光源部を示す要部斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における受光部を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は底面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】第１波長選択時における近赤外線吸光度（二次微分）の相関係数を示すグラフ図である。
【図７】第２波長選択時における第２波長の第１波長と高い相関を示した波長域を示す図である。
【図８】第２波長選択時における第２波長の第１波長と高い相関を示した波長域を示す図である。
【図９】第２波長選択時における第２波長の第１波長と高い相関を示した波長域を示す図である。
【図１０】第２波長選択時における第２波長の第１波長と高い相関を示した波長域を示す図である。
【図１１】第３波長選択時における第３波長の第１波長及び第２波長と高い相関を示した波長域を示す表図である。
【図１２】第３波長選択時における第３波長の第１波長及び第２波長と高い相関を示した波長域を示す表図である。
【図１３】第７波長選択時における高い相関を示した波長域を示す表図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における制御フローを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における詳細な制御フローを示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における別の詳細な制御フローを示すフローチャートである。
【図１７】本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析による糖との相関を示すグラフ図である。
【図１８】本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析による脂質との相関を示すグラフ図である。
【図１９】本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析によるたんぱく質との相関を示すグラフ図である。
【図２０】本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析によるカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図２１】本発明が対象とする食品としての種々の食品の化学分析によるカロリー値を示す表図である。
【図２２】本発明のカロリー帰属の２波長で測定したカロリー値と化学分析によるカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図２３】本発明のカロリー帰属の３波長で測定したカロリー値と化学分析によるカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図２４】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との対応を示す表図である。
【図２５】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図２６】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との残差を示すグラフ図である。
【図２７】本発明の装置による糖質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した糖質量の対応を示す表図である。
【図２８】本発明の装置による糖質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した糖質量の相関を示すグラフ図である。
【図２９】本発明の装置によるタンパク質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出したタンパク質量の対応を示す表図である。
【図３０】本発明の装置によるタンパク質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出したタンパク質量の相関を示すグラフ図である。
【図３１】本発明の装置による脂肪の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した脂肪量の対応を示す表図である。
【図３２】本発明の装置による脂肪の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した脂肪量の相関を示すグラフ図である。
【図３３】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との対応を示す表図である。
【図３４】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じて算出したカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図３５】本発明の装置で糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の相関を示すグラフ図である。
【図３６】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関係数を示す表図である。
【図３７】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値とのダーヴィンワトソン比を示す表図である。
【符号の説明】
【０１４２】
Ｍ 食品
１ 食品保持部
２ 回転テーブル
３ 回転モータ
４ 溝
５ 支柱
６ 昇降テーブル
７ Ｘ方向移動モータ
８ 昇降駆動部
９ Ｚ方向駆動モータ
１０ 重量計測器
１１ 皿
１２ 吸引ファン
１３ ダクト
２０ 光源部
２１ 支持板
２２ ハロゲンランプ
２３ 連通口
２４ 絞り付鏡筒
２５ 駆動モータ
２６ ライトチョッパ
２７ 音響光学素子
２８ 赤外線反射ミラー
２９ 冷却ファン
３０ 受光部
３１ 本体
３２ 受光素子
４０ 制御部
４１ 信号増幅回路
４２ 信号処理回路
４３ 総合制御演算処理部
４４ 表示部
４５ モータ制御回路
４６ 分光制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置に係り、近赤外線を応用して非破壊的に食品のカロリーの測定を短時間に簡易に実現する食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食品においては、食品の光学的特性に基づいた非破壊検査に着目し、短時間で多くの被検対象を検査して、食品の品質管理等の用に供することができるように、近赤外領域の波長の光を用いる検査方法が開発されている。
【０００３】
この種の方法としては、例えば、特開２００２−１２２５３８号公報に掲載されたものが知られている。これは、試験管内の液状試料に外部から７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の近赤外光を照射し、液状試料からの散乱反射光、散乱透過光あるいは透過反射光を光センサーで検出して液状試料の近赤外吸収スペクトルを測定し、この測定値を、同様の方法により測定したスペクトルから予め作成した検量線に代入することによって、液状試料の、例えば脂肪、タンパク質、デンプン（糖質）、ヨウ素価、酸価などの成分を測定するというものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来においては、近赤外領域の波長の光を用いて、脂肪、タンパク質、デンプン（糖質）、ヨウ素価、酸価などの成分を測定する技術は、上記の技術に限らず種々提案されており、枚挙に暇がない。例えば、近赤外線領域を用いた分析技術は、アメリカ穀物化学者協会の１９９７年例会にてロバート・Ｄ・ロゼンサル（Robert D．Rosenthal ）により提供された「近赤外定量分析概論」等によっても、一般的な技術として良く知られている。
【０００６】
しかしながら、カロリーを直接的に測定する技術は今まで見当たらない。一般に、食品（素材及び加工品を含む）のカロリー計算は、例えば、「五訂日本食品標準成分表」等の既存のデータベースを応用して、算出している。しかし、一般に食品においては、産地や採取・販売時期等によって、品質が変化するものであって、正確なカロリー値を示していない欠点がある。
【０００７】
また、従来、カロリー量の測定は、サンプルを粉砕し、流動状態にして脂肪、タンパク質及び糖質の各成分量を化学的分析手法を行なって測定し、その成分量に対して例えばタンパク質及び糖質は係数４．００、脂質は９．００のそれぞれの係数を乗じて算出している。この方法は化学・物理的手段を組み合わせた抽出技術や化学反応を用いた分析技術を応用して、滴定や試薬の調整等の煩雑で複雑な操作等を必要とすると共に、遠心機や分光光度計等の多種多様な分析機器を用い、更にはこれらの抽出・分析には専門的技術を必要とするものである。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、近赤外線を利用してカロリーを測定することができるようにし、食品のカロリーの測定を非破壊的で短時間に簡易に実現する食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するための本発明の食品のカロリー測定方法は、被検対象の食品からの反射光あるいは透過光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて食品のカロリーを測定する構成としている。
【００１０】
本発明の食品のカロリー測定方法は、予め、カロリー既知のサンプル食品に近赤外線を照射し、該サンプル食品からの反射光あるいは透過光を受光し、受光した光の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により回帰式を算出しておき、
被検対象の食品に近赤外線を照射し、被検対象の食品からの反射光あるいは透過光を受光し、受光した光の吸光度を測定し、これらの吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを算出する食品のカロリー測定方法において、
上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１〜ｎ波長の吸光度を変数とする下記の一般式の関係を満たす式で構成している。
【００１１】
【数２】
【００１２】
（一般式において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、・・・Ａｎ（λｎ）は第ｎ波長（λｎ）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋｎは、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。）
【００１３】
そして、上記一般式において、第１波長（λ１）乃至第ｎ波長（λｎ）を選択するに当たり、
先ず、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する相関係数が０．８００以上になる第１波長（λ１）の近赤外線の波長域を選択し、
次に、当該第１波長（λ１）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し当該第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の高い相関係数となる第２波長（λ２）の波長域を選択し、
次に、上記第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第３波長（λ３）の波長域を選択し、
このように、第１波長（λ１）〜第（ｎ−１）波長（λｎ−１）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第ｎ波長（λｎ）の波長域を選択する。
【００１４】
本発明による測定方法の特徴は、多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域を見出し、その波長域を用いてカロリーを測定する点である。即ち、既に化学分析によるカロリーが判っている多くの被検体との重回帰分析によって、先ず、相関係数の高い第１波長を求め、次に、相関係数の高い第２〜ｎ波長を求める。各波長は、試料の吸光度と化学分析による既知のカロリー値による重回帰分析によって、例えば相関係数が０．８００以上を示す領域でもって決定する。これらの波長領域は、単一波長として使用しても、カロリーの標準誤差の範囲を広く設定すれば、カロリーの測定が可能であると推定される。しかしながら、相関係数の高い第２〜ｎ波長を求めることで、精度が向上させられる。
また、この場合、１１００ｎｍに満たない波長については、当該波長（１１００ｎｍ〜２０００ｎｍ）領域と比較すると、一般に水分の影響を受けることが少ないと言われている。しかしながら、食品のカロリー測定に必要な情報量、すなわち水溶性の食品のカロリーの情報量も、鋭敏に反映させることを考慮したことから、当該波長（１１００ｎｍ〜２０００ｎｍ）領域で、食品のカロリー測定波長を選択することとした。また、上記多種類の食品のカロリーを測定する手順として、近赤外線領域全てについて波長掃引することが必要であるが、本カロリー測定方法では１１００ｎｍに満たない波長領域を波長掃引しなくても良いことから、波長掃引時間を短縮し迅速に食品のカロリーを測定でき、分析効率が向上させられる。すなわち、多種類の食品のカロリー測定の精度の向上と分析作業効率の向上が図られる。
【００１５】
具体的には、例えば、第１波長（λ１）乃至第ｎ波長（λｎ）を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定するとともに、１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択される波長、１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択される波長、１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択される波長、１１８０ｎｍ〜１２１２ｎｍの範囲から選択される波長、１２４２ｎｍ〜１２７６ｎｍの範囲から選択される波長、１５７４ｎｍ〜１６０６ｎｍの範囲から選択される波長、１３３０ｎｍ〜１３６４ｎｍの範囲から選択される波長の７つの波長のうち、２つ以上の波長にし、且つ、波長の組み合わせの相関係数が０．８００以上になるようにした。
また、具体的には、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１波長の吸光度及び第２波長の吸光度を変数とする下記の数式１の関係を満たす式で構成している。
【００１６】
【数３】
【００１７】
数式１において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。上記数式１において、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定する。
【００１８】
本発明による測定方法の特徴は、上記もしたように、多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域を見出し、その波長域を用いてカロリーを測定する点である。即ち、既に化学分析によるカロリーが判っている多くの被検体との重回帰分析によって、先ず、相関係数の高い第１波長を求めた。その第１波長（λ１）は、試料の吸光度と化学分析による既知のカロリー値による重回帰分析によって、例えば相関係数が０．８００以上を示す領域でもって決定する。これらの波長領域は、単一波長として使用しても、カロリーの標準誤差の範囲を広く設定すれば、カロリーの測定が可能であると推定される。しかしながら、より精度を上げるために、次に、相関係数の高い第２波長を求めた。第２波長（λ２）の決定は、先に選定した第１波長（λ１）の領域と所定の範囲を重回帰分析によって、相関係数が高い値を示した波長を以って行なった。これにより第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、例えば０．９６０以上の高い相関が得られ、精度の良いカロリーを測定し得る。以下に具体的波長を挙げる。
【００１９】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、若しくは１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の組み合わせの相関係数が０．９７０以上になるようにしている。
好ましくは、第１波長（λ１）を１３０６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１９２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２０】
別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、若しくは１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の組み合わせの相関係数が０．９７０以上になるようにしている。好ましくは、第１波長（λ１）を１３６０±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１７２２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２１】
また別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１８３６ｎｍ、若しくは１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の組み合わせの相関係数が０．９７０以上になるようにしている。好ましくは、第１波長（λ１）を１７２６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４０４±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２２】
更に異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、若しくは１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の組み合わせの相関係数が０．９７０以上になるようにしている。好ましくは、第１波長（λ１）を１８１８±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３４６±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２３】
そしてまた、必要に応じ、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１波長の吸光度，第２波長の吸光度及び第３波長の吸光度を変数とする下記の数式２の関係を満たす式で構成した。
【００２４】
【数４】
【００２５】
数式２において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ａ３（λ３）は第３波長（λ３）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。
【００２６】
そして、必要に応じ、本発明においては、より精度を上げるために、相関係数の高い第３波長を求めた。第３波長（λ３）の決定は、先に選定した第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の領域と所定の範囲を重回帰分析によって、相関係数が高い値を示した波長を以って行なった。これにより第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせで、例えば０．９８０以上の高い相関が得られ、より一層精度の良いカロリーを測定し得る。即ち、上記数式２において、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定する。以下に具体的波長を挙げる。
【００２７】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、若しくは１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１４５６ｎｍ〜１４７２ｎｍ、１５７４ｎｍ〜１５８０ｎｍ、１８１６ｎｍ〜１８２６ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９８０以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１３０６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１９２±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１４６４±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２８】
別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、若しくは１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４４ｎｍ〜１１９４ｎｍ、１２５２ｎｍ〜１３２０ｎｍ、１４２０ｎｍ〜１４９２ｎｍ、１５０４ｎｍ〜１５２４ｎｍ、１６８８ｎｍ〜１６９４ｎｍ、若しくは１８２８ｎｍ〜１９３４ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９８０以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１３６０±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１７２２±２ｎｍの範囲から選択し、、第３波長（λ３）を１２７２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００２９】
また別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１８３６ｎｍ、若しくは１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４６ｎｍ〜１１７６ｎｍ、１２５６ｎｍ〜１３０４ｎｍ、１３５０ｎｍ〜１３９０ｎｍ、１４０６ｎｍ〜１４２６ｎｍ、１５４８ｎｍ〜１５７８ｎｍ、若しくは１８１０ｎｍ〜１９６６ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９８０以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１７２６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４０４±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１８３２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００３０】
更に異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、若しくは１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４６ｎｍ〜１１８８ｎｍ、１２６４ｎｍ〜１３２０ｎｍ、１３８４ｎｍ〜１３９４ｎｍ、若しくは１７０８ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９８０以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１８１８±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３４６±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７５０±２ｎｍの範囲から選択した。
【００３１】
更にまた異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の組み合わせの相関係数が０．９７７７以上になるようにした。好ましくは、第１波長（λ１）を１７０４ｎｍ〜１７１０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４００ｎｍ〜１４０４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択した。
【００３２】
また、必要に応じ、上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１波長〜第７波長の吸光度を変数とする下記の数式３の関係を満たす式で構成した。
【００３３】
【数５】
【００３４】
数式３において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ａ３（λ３）は第３波長（λ３）の吸光度、Ａ４（λ４）は第４波長（λ４）の吸光度、Ａ５（λ５）は第５波長（λ５）の吸光度、Ａ６（λ６）は第６波長（λ６）の吸光度、Ａ７（λ７）は第７波長（λ７）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。上記数式３において、第１波長（λ１）乃至第７波長（λ７）を、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する近赤外線の波長域でもって決定する。
【００３５】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択し、第４波長（λ４）を１１８０ｎｍ〜１２１２ｎｍの範囲から選択し、第５波長（λ５）を１２４２ｎｍ〜１２７６ｎｍの範囲から選択し、第６波長（λ６）を１５７４ｎｍ〜１６０６ｎｍの範囲から選択し、第７波長（λ７）を１３３０ｎｍ〜１３６４ｎｍの範囲から選択するとともに、第１波長（λ１）乃至第７波長（λ７）の組み合わせの相関係数が０．８４１８以上になるようにした。
【００３６】
好ましくは、第１波長（λ１）を１７０４±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４００±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３８±２ｎｍから選択し、第４波長（λ４）を１１９６±２ｎｍの範囲から選択し、第５波長（λ５）を１２６０±２ｎｍの範囲から選択し、第６波長（λ６）を１５９０±２ｎｍから選択し、第７波長（λ７）を１３４８±２ｎｍの範囲から選択した。
【００３７】
また、上記課題を解決するため本発明の食品のカロリー測定装置は、被検対象の食品が載置されるテーブルを有した食品保持部と、テーブル上に載置された被検対象の食品に近赤外領域の光を照射する光源部と、この食品からの反射光あるいは透過光を受光する受光部と、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品のカロリーを算出する制御部とを備え、
上記制御部を、予め、カロリー既知の多種類のサンプル食品に照射されると共に該サンプル食品から反射あるいは透過された近赤外線領域の波長に対する吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式を記憶する回帰式記憶機能と、上記受光部が受光した光の吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを演算するカロリー演算機能とを備えて構成し、
上記制御部における回帰式記憶機能が記憶する回帰式と選択される近赤外線の波長の組み合わせは、上記の回帰式と波長との組み合わせが用いられる。より精度良くカロリーが測定される。
【００３８】
そして、必要に応じ、上記受光部を、食品からの反射光あるいは透過光を受光する複数の受光素子を備えて構成している。これにより、食品からの反射光あるいは透過光が拡散光となっても、その拡散光が各受光素子によって検出されるので、それだけ、検出精度が向上させられ、より精度良くカロリーが測定される。
【００３９】
この場合、必要に応じ、上記光源部からの光が通過する筒状の本体を設け、上記受光素子を上記本体の食品側の面に等角度関係で設けた構成としている。受光素子が等角度関係で配置されるので、拡散光の各受光素子による検出が確実になり、また、装置への組立ても容易になる。
【００４０】
また、必要に応じ、上記食品保持部を光源部に対して相対的に移動させて上記受光部に該食品の複数箇所の反射光あるいは透過光を受光可能にし、上記制御部を、上記受光部が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて食品のカロリーを算出する機能を備えて構成している。複数箇所のカロリー値を平均することができるので、より精度の良い測定ができる。例えば、加工食品のように、食材の分布が測定箇所によって異なっている場合には、測定箇所でバラツキがあるが、これが平均化されるので、カロリー値の精度が向上する。
【００４１】
更に、必要に応じ、上記食品保持部に、食品の重量を計測するための重量計測器を設け、上記制御部を、上記重量計測器により計測された食品の全重量についてのカロリーを算出する機能を備えて構成している。食品の重量を自動計測できるので、別途重量を測っておかなくても即座に食品全体のカロリーが算出される。
【００４２】
更にまた、必要に応じ、上記光源部は、光を分光する音響光学素子を備えた構成としている。分光を確実にすることができ、所要の波長の近赤外線を確実に照射させることができる。
【００４３】
また、必要に応じ、上記食品保持部は、食品からの水蒸気を除くファンを備えた構成としている。食品が例えば食品である場合に、調理したての食品であるとそこから蒸気が発生し、照射される近赤外線の通過を妨げるが、蒸気はファンにより飛ばされるので、照射される近赤外線が確実に食品に至りまた、受光部によっても確実に受光されるようになり、蒸気の出る条件の食品でも測定を確実に行なうことができるようになる。
【００４４】
そしてまた、上記制御部は、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品の各成分量を算出する成分量算出機能を備えた構成としている。各成分量も認知できるので、食品の把握を確実にすることができる。
【００４５】
尚、上記制御部は、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品の各成分量を算出する成分量算出機能と、該成分量算出機能が算出した食品の各成分量に基づいて食品のカロリーを算出するカロリー演算機能とを備えた構成にすることもできる。この場合でも即座に食品のカロリー測定ができるようになる。
【００４６】
更に、必要に応じ、上記制御部は、カロリー測定に係る１つの食品に対応した使用者を識別する使用者識別機能と、該使用者識別機能が識別した使用者毎のカロリーの測定値を記憶する測定値記憶機能と、該測定値記憶機能が記憶するカロリーの測定値を使用者毎に積算する測定値積算機能とを備えた構成としている。これにより、例えば、食品が食品の場合には、例えば１食分の総カロリー等、使用者が摂取する種々の食品のカロリーの総合値を把握できるようになり、健康管理などに応用でき、極めて有用になる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置によれば、被検対象の食品からの光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて食品のカロリーを測定するので、食品のカロリーを良好な精度で非破壊で測定することができ、極めて有用になる。
特に、食品から直接的にカロリーを測定できるようになるので、従来のように化学・物理的手段を組合わせた抽出技術や化学反応を用いた分析技術を応用する方法に比較して、滴定や試薬の調整等の煩雑で複雑な専門技術や操作等が不要になり、簡易で即座にしかも正確なカロリー値を得ることができるようになる。そのため、一般の個人や家庭で食品のカロリーを測定することなどに利用できるようになり、極めて便利になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定方法及び食品のカロリー測定装置について説明する。本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定方法は本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置を用いて実施されるので、この食品のカロリー測定装置の作用と共に説明する。
【００４９】
本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置が測定する食品とは、食品素材そのもの，加工食品，調理品等食用に供されるものであればどのようなものも含む。
【００５０】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置は、被検対象の食品Ｍが載置される回転テーブル２を有した食品保持部１と、回転テーブル２上に載置された被検対象の食品Ｍに近赤外領域の波長の光を照射する光源部２０と、この食品Ｍからの反射光あるいは透過光を受光する受光部３０と、受光部３０が受光した光の吸光度に基づいて食品Ｍのカロリーを算出する総合制御演算処理部４３を備えた制御部４０とを備えて構成されている。また、食品Ｍには光源部２０からの近赤外線以外の光が照射されないように、主要部分は暗室（図示せず）内に収納されている。
【００５１】
詳しくは、食品保持部１は、図１及び図２に示すように、扉（図示せず）で開閉可能な閉空間に設けられ食品Ｍが載置される回転テーブル２と、回転テーブル２をＴ方向に回転駆動する回転モータ３と、回転モータ３を溝４を介して一方向のＸ方向に移動可能に支持し支柱５に上下動可能に設けられる昇降テーブル６と、回転モータ３及び回転テーブル２をラック及びピニオンなどの機構によりＸ方向に移動させるＸ方向移動モータ７と、昇降テーブル６を昇降させる昇降駆動部８とを備えて構成されている。昇降駆動部８は昇降テーブル６が上下動可能に螺合するボールネジ８ａとボールネジ８ａをタイミングベルト８ｂを介して回転させて昇降テーブル６をＺ方向に上下動させるＺ方向駆動モータ９とを備えて構成されている。
【００５２】
また、食品保持部１の回転モータ３には食品Ｍの重量を計測するための重量計測器１０が付帯されている。食品Ｍが皿１１に入れられる場合には、皿１１の重量を予め計測しておき、その分を差し引いて補正する。この補正は、重量計測器１０そのもので行なってもよく、後述の制御部４０において行なっても良い。そのため、食品Ｍの正味の重量計算が正確になることから、そのカロリー測定（計算）の精度が高くなる。
この重量計測器１０は昇降テーブル６と連結されており、Ｚ方向駆動モータ９によりタイミングベルト８ｂを介してボールネジ８ａを回転させることで、昇降テーブル６は矢印Ｚ方向に動作可能で、支柱５のガイドを設けることで安定した動作が可能になる。
更に、食品保持部１には、食品Ｍからの水蒸気を除く吸引ファン１２が備えられている。ファン１２には、食品Ｍからの水蒸気をファン１２に導くダクト１３が設けられている。
【００５３】
光源部２０は、図１及び図３に示すように、支柱５上に設けられた支持板２１に設置された光源としてのハロゲンランプ２２と、ハロゲンランプ２２からの光を支持板２１上の連通口２３に向けて導く絞り付鏡筒２４と、絞り付鏡筒２４の開口に設けられ駆動モータ２５で回転させられるライトチョッパ２６と、ライトチョッパ２６の後位に設けられハロゲンランプ２２からの光を単波長の光に分光する音響光学素子２７と、連通口２３に設けられ音響光学素子２７からの近赤外線を連通口２３を通して回転テーブル２上の食品Ｍに照射する赤外線反射ミラー２８とを備えて構成されている。２９はハロゲンランプ２２を冷却する冷却ファンである。
【００５４】
このため、光源部２０においては、図３に示すように、ハロゲンランプ２２より発せられた光が絞り付鏡筒２４の内部を通り、駆動モータ２５によりライトチョッパ２６が回転することでパルス状の光となり、音響光学素子２７を通過することで破線矢印に示す単波長の光に分光され、赤外線反射ミラー２８により破線矢印に示す単波長の分光光のみが光軸と垂直下方に曲げられ、食品Ｍ上で焦点を結ぶ。実線矢印の分光されない光は直進し、食品Ｍには照射されることはない。
尚、ライトチョッパ２６の形はどのようなものでも良いが、受光素子３２の応答性や信号処理回路４２に合わせて１．０ｍｓｅｃ〜１．６ｍｓｅｃのパルスに変える機構を備えているものが良い。
【００５５】
受光部３０は、図１及び図４に示すように、連通口２３に設けられた筒状の本体３１と、本体３１の食品Ｍ側の面に等角度関係で設けられ食品Ｍからの反射光を受光する複数の受光素子３２（ディテクター）とを備えて構成されている。このため、光源部２０から単波長に分光された光が食品Ｍに照射されると、食品Ｍ内部で散乱し破線に示す拡散反射光となる。その拡散反射光が各受光素子３２によって検出される。
【００５６】
受光素子３２は直列又は並列に制御部４０内の電気回路に接続され信号処理を行なう。全体の信号処理は以下のようにして行なわれる。各受光素子３２によって拡散反射光が検出されその光の強さによる電気信号に変換される。
図５に示すように、受光素子３２からの電気信号は、制御部４０に伝達され制御部４０に設けられた信号増幅回路４１で信号を増幅し信号処理回路４２で増幅された信号よりノイズ除去や増幅等の処理を行ない回帰式記憶機能やカロリー演算機能等を備えた総合制御演算処理部４３にてカロリーを算出する。
【００５７】
制御部４０において、図５に示すように、総合制御演算処理部４３は、ＣＰＵ等の機能によって実現され、予め、カロリー既知のサンプル食品Ｍに照射されると共に該サンプル食品Ｍから反射あるいは透過された近赤外線領域の波長に対する吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式を記憶する回帰式記憶機能と、受光部３０が受光した光の吸光度と回帰式記憶機能により記憶した所定の回帰式とにより食品Ｍのカロリーを演算するカロリー演算機能とを備えて構成されている。
図１中、４４は制御部４０に設けられたＣＲＴ等からなる表示部である。データは表示部４４に表示される。表示部４４の表示は画面操作部（図示せず）で操作され、入力画面、結果表示画面など、適宜に切り替わって表示可能になっている。計測中にアニメ等を表示しても良い。尚、測定結果をＬＣＤパネルに表示してもよい。また、測定結果を音声出力するようにしても良い。更に、外部へのデータ出力インターフェースを設けてもよい。
また、制御部４０は、図５に示すように、食品保持部１の各種モータや光源部２０の駆動モータ２５などを制御するモータ制御回路４５、音響光学素子２７を制御する分光制御回路４６を備えている。
【００５８】
制御部４０の総合制御演算処理部４３は、受光部３０が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて食品Ｍのカロリーを算出する機能を備えて構成されている。ここでは、複数箇所において、単位重量あたりのカロリーを算出し、これを平均した数値を算出する。
また、制御部４０の総合制御演算処理部４３は、重量計測器１０により計測された食品Ｍの全重量についてのカロリーを算出する機能を備えて構成されている。ここでは、単位重量あたりのカロリーに全重量を乗じた値を算出する。
【００５９】
更に、制御部４０の総合制御演算処理部４３は、図５に示すように、受光部３０が受光した光の吸光度に基づいて食品Ｍの糖質、タンパク質及び脂肪などの食品Ｍの各成分量を算出する成分量算出機能を備えている。成分量算出機能は、上記従来と同様の手段により実現されている。即ち、これは、食品Ｍに近赤外光を照射し、食品Ｍからの反射光を受光部３０で検出して食品Ｍの近赤外吸収スペクトルを測定し、この測定値を、同様の方法により測定したスペクトルから予め作成した検量線に代入することによって、食品Ｍの、例えば脂肪、タンパク質、デンプン（糖質）、ヨウ素価、酸価などの成分を測定するというものである。
具体的には、例えば、糖質、タンパク質及び脂肪についての波長選択方法は、吸光度を二次微分したスペクトル波形で負の方向への吸収が現れているポイントを絞り込み、そのときの相関関係がより高い波長範囲を選択し、また、第２波長についても同様にし、そして、第３，第４波長についてはその中で全体の相関係数が高くなるような波長を重回帰分析で変数増加法を用いて選択する。
【００６０】
また、総合制御演算処理部４３は、カロリー測定に係る１つの食品Ｍに対応した使用者を識別する使用者識別機能と、使用者識別機能が識別した使用者毎のカロリーの測定値を記憶する測定値記憶機能と、測定値記憶機能が記憶するカロリーの測定値を使用者毎に積算する測定値積算機能とを備えて構成されている。使用者識別機能は、キーボード等のデータ入力機能によって構成される指令手段４７からの使用者指定指令によって機能させられる。また、測定値記憶機能は、指令手段４７からの測定値加算指令によって機能させられる。
【００６１】
制御部４０の総合制御演算処理部４３における回帰式記憶機能が記憶する回帰式と選択される近赤外線の波長の組み合わせは、以下のように決定される。
【００６２】
詳しくは、上記の装置を用いて、予め、カロリー既知のサンプル食品Ｍに近赤外線を照射し、サンプル食品Ｍからの反射光あるいは透過光を受光し、近赤外領域の波長の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により回帰式を算出しておく。
回帰式は、互いに相関係数の高い第１波長の吸光度及び第２波長の吸光度を変数とする下記の数式１で構成されている。
【００６３】
【数６】
【００６４】
数式１において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。
【００６５】
具体的には、近赤外線による２波長を用いるカロリー測定波長に関して、既に化学分析によるカロリーが判っている８５被検体との重回帰分析によって求めた。すなわち、その第１波長（λ１）は、試料の吸光度と化学分析による既知のカロリー値による重回帰分析によって、負の相関を示し、かつ相関係数が０．８００以上を示す領域でもって決定した。二次微分処理によって単相関を求めた結果を、図６に示す。
第１波長（λ１）は１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍ（最大１２８４ｎｍ 、重相関係数−０．８９１）、１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍ（最大１３７０ｎｍ、重相関係数−０．９２８）、１５６２ｎｍ〜１６１４ｎｍ（最大１５７８ｎｍ、重相関係数−０．９０１）、１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍ（最大１７００ｎｍ、重相関係数−０．８１８）、１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍ（最大１８１８ｎｍ、重相関係数−０．９５３）が選択できる。
これらの波長領域を単一波長として使用しても、カロリーの標準誤差の範囲を広く設定すれば、カロリーの測定が可能であると推定される。次に、第２波長（λ２）の決定は、上述で選定した第１波長（λ１）領域と１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲を重回帰分析によって、相関係数が高い値を示した波長を以って行なった。それらの第１波長（λ１）と高い相関を示した波長域を図７，図８，図９，図１０によって示した。以下に詳しく説明する。
【００６６】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、若しくは１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１３０６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１９２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００６７】
図７に示すように、第１波長（λ１）の１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍとの０．９６０以上の相関係数を示した第２波長（λ２）の波長域は、１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、及び１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍであった。相関係数０．９４０以下の範囲と０．９５００〜０．９５９９、０．９６００〜０．９６９９及び０．９７００〜０．９７９９を区分して、比較検討したところ、０．９７０以上の相関が認められた第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、カロリーを測定し得る。これら第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、最も高い相関係数０．９７７５は第１波長（λ１）を１３０６ｎｍで、第２波長（λ２）を１１９２ｎｍにした場合に認められた。この第１波長（λ１）（１３０６ｎｍ）と第２波長（λ２）（１１９２ｎｍ）を用いて、本発明の方法及び装置による化学分析のカロリー値との回帰式としてはＣ＝（３８３．５９４）＋（−７９７９．３２２）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−５１７８．８４５）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 の計算式が得られた。
【００６８】
次に、別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、若しくは１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１３６０±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１７２２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００６９】
図８に示すように、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍとの０．９７０以上の相関係数を示した第２波長（λ２）の波長域は、１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、及び１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍであった。相関係数０．９４０以下の範囲と０．９５００〜０．９５９９、０．９６００〜０．９６９９及び０．９７００〜０．９７９９を区分して、比較検討したところ、０．９７０以上の相関が認められた第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、カロリーを測定し得る。これら第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、最も高い相関係数０．９７９７は第１波長（λ１）を１３６０ｎｍで、第２波長（λ２）を１７２２ｎｍにした場合に認められた。この第１波長（λ１）（１３６０ｎｍ）と第２波長（λ２）（１７２２ｎｍ）を用い、本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との回帰式としてはＣ＝（３６６．４６７）＋（−２１０３．５５７）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−１２４３．９０５）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 の計算式が得られた。
【００７０】
次に、また別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１８３６ｎｍ、若しくは１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１７２６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４０４±２ｎｍの範囲から選択した。
【００７１】
図９に示すように、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍとの０．９７０以上の相関係数を示した第２波長（λ２）の波長域は、１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１７３６ｎｍ、及び１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍであった。相関係数０．９４０以下の範囲と０．９５００〜０．９５９９、０．９６００〜０．９６９９及び０．９７００〜０．９７９９を区分して、比較検討したところ、０．９７０以上の相関が認められた第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、カロリーを測定し得ると考察される。これら第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、最も高い相関係数０．９７７９は第１波長（λ１）を１７２６ｎｍで、第２波長（λ２）を１４０４ｎｍにした場合に認められた。この第１波長（λ１）（１７２６ｎｍ）と第２波長（λ２）（１４０４ｎｍ）を用い、本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との回帰式としてはＣ＝（３１２．７７９）＋（−１２５４．１１３）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（９９３．４９２）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 の計算式が得られた。
【００７２】
更に異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、若しくは１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１８１８±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３４６±２ｎｍの範囲から選択した。
【００７３】
図１０に示すように、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍとの０．９７０以上の相関係数を示した第２波長（λ２）の波長域は、１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、及び１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍであった。相関係数０．９４０以下の範囲と０．９５００〜０．９５９９、０．９６００〜０．９６９９及び０．９７００〜０．９７９９を区分して、比較検討したところ、０．９７０以上の相関が認められた第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、カロリーを測定し得ると考察される。これら第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の組み合わせで、最も高い相関係数０．９７５６は第１波長（λ１）を１８１８ｎｍで、第２波長（λ２）を１７４８ｎｍにした場合に認められた。この第１波長（λ１）（１８１８ｎｍ）と第２波長（λ２）（１７４８ｎｍ）を用い、本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との回帰式としてはＣ＝（３２９．５９７）＋（−８３１１．６６９）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（４２２０．２０４）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 が得られた。
【００７４】
そしてまた、別の回帰式として、互いに相関係数の高い第１波長の吸光度，第２波長の吸光度及び第３波長の吸光度を変数とする下記の数式２を用いた。
【００７５】
【数７】
【００７６】
数式２において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ａ３（λ３）は第３波長（λ３）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。
【００７７】
そして、第１波長，第２波長及び第３波長は以下のようにして求めた。１つの組み合わせとして、第３波長（λ３）を重回帰分析によって相関係数の高い波長を求めた成績を図１１に示す。上記のより好ましい第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の条件の時、相関係数が０．９８００以上となる波長を重回帰分析によって調べた結果、図１１に示す第３波長（λ３）の波長が得られた。以下に具体的波長を挙げる。
【００７８】
１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１２７０ｎｍ〜１３０８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１８８ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１６６０ｎｍ〜１６６６ｎｍ、若しくは１７１４ｎｍ〜１７２６ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１４５６ｎｍ〜１４７２ｎｍ、１５７４ｎｍ〜１５８０ｎｍ、１８１６ｎｍ〜１８２６ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１３０６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１９２±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１４６４±２ｎｍの範囲から選択した。
【００７９】
別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１３５２ｎｍ〜１３８８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３２ｎｍ〜１２４６ｎｍ、１６４２ｎｍ〜１６８４ｎｍ、１７０８ｎｍ〜１７３２ｎｍ、１７４６ｎｍ〜１７５２ｎｍ、若しくは１７８６ｎｍ〜１７９６ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４４ｎｍ〜１１９４ｎｍ、１２５２ｎｍ〜１３２０ｎｍ、１４２０ｎｍ〜１４９２ｎｍ、１５０４ｎｍ〜１５２４ｎｍ、１６８８ｎｍ〜１６９４ｎｍ、若しくは１８２８ｎｍ〜１９３４ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１３６０±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１７２２±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１２７２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００８０】
また別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１６９８ｎｍ〜１７４０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１１４６ｎｍ〜１１５８ｎｍ、１３９８ｎｍ〜１４１６ｎｍ、１８１４ｎｍ〜１８３６ｎｍ、若しくは１８８６ｎｍ〜１８８８ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４６ｎｍ〜１１７６ｎｍ、１２５６ｎｍ〜１３０４ｎｍ、１３５０ｎｍ〜１３９０ｎｍ、１４０６ｎｍ〜１４２６ｎｍ、１５４８ｎｍ〜１５７８ｎｍ、若しくは１８１０ｎｍ〜１９６６ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１７２６±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４０４±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１８３２±２ｎｍの範囲から選択した。
【００８１】
更に異なる別の組み合わせとして、第１波長（λ１）を１８０６ｎｍ〜１８４８ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１２１０ｎｍ〜１２２２ｎｍ、１２３４ｎｍ〜１２４２ｎｍ、１３３６ｎｍ〜１３５２ｎｍ、１６３４ｎｍ〜１６９０ｎｍ、若しくは１７４４ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１１４６ｎｍ〜１１８８ｎｍ、１２６４ｎｍ〜１３２０ｎｍ、１３８４ｎｍ〜１３９４ｎｍ、若しくは１７０８ｎｍ〜１７５２ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１８１８±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３４６±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７５０±２ｎｍの範囲から選択した。
【００８２】
更にまた、図１２に示す結果に基づいて、異なる別の組み合わせを選択した。これは、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択した。好ましくは、第１波長（λ１）を１７０４ｎｍ〜１７１０ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４００ｎｍ〜１４０４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択した。
【００８３】
この場合、図１２に示すように、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍ、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍ、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍでは、相関係数が０．９７７７〜０．９８２６で、本発明の装置でカロリーが測定可能で、好ましくは第１波長（λ１）を１７０４ｎｍ〜１７１０ｎｍ、第２波長（λ２）を１４００ｎｍ〜１４０４ｎｍ、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４０ｎｍで使用すれば相関係数が０．９８２６付近を示した。よって、この３波長で測定すれば、よりカロリー測定精度を高めることが可能である。
【００８４】
また、更に別の回帰式として、互いに相関係数の高い第１波長〜第７波長の吸光度を変数とする下記の数式３の関係を満たす式で構成した。
【００８５】
【数８】
【００８６】
数式３において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、Ａ３（λ３）は第３波長（λ３）の吸光度、Ａ４（λ４）は第４波長（λ４）の吸光度、Ａ５（λ５）は第５波長（λ５）の吸光度、Ａ６（λ６）は第６波長（λ６）の吸光度、Ａ７（λ７）は第７波長（λ７）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７は、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。
【００８７】
そして、第１波長〜第７波長は以下のようにして求めた。図１３に示す結果に基づいて、１つの組み合わせとして、第１波長（λ１）を１７０２ｎｍ〜１７１４ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１３９８ｎｍ〜１４１４ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３６ｎｍ〜１７４４ｎｍの範囲から選択し、第４波長（λ４）を１１８０ｎｍ〜１２１２ｎｍの範囲から選択し、第５波長（λ５）を１２４２ｎｍ〜１２７６ｎｍの範囲から選択し、第６波長（λ６）を１５７４ｎｍ〜１６０６ｎｍの範囲から選択し、第７波長（λ７）を１３３０ｎｍ〜１３６４ｎｍの範囲から選択した。
【００８８】
好ましくは、第１波長（λ１）を１７０４±２ｎｍの範囲から選択し、第２波長（λ２）を１４００±２ｎｍの範囲から選択し、第３波長（λ３）を１７３８±２ｎｍから選択し、第４波長（λ４）を１１９６±２ｎｍの範囲から選択し、第５波長（λ５）を１２６０±２ｎｍの範囲から選択し、第６波長（λ６）を１５９０±２ｎｍから選択し、第７波長（λ７）を１３４８±２ｎｍの範囲から選択した。
【００８９】
この際の波長の選び方としては、食品における糖質、タンパク質、脂質及び水分に関する帰属波長と吸光度の特徴を比較し、波長間隔を３０ｎｍ以上として、カロリー値を満足するように選択した。係数については各々の選択波長の測定値がある一定のベクトルを満足させ、また、そのときの全体の相関係数が最大値になるような値を決定した。最後に補正式を算出し、検量式より得られた値を補正する。
【００９０】
また、上記選択される第１波長〜第７波長の波長の７つの波長のうち、２つ以上の波長を選択して、上記の一般式の関係を満たす式で構成してよい。その理由は、この７つの波長の選択においては、本願発明が、先ず、予め相関係数の高い第１波長（λ１）の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域（以下所定範囲の波長域という）との重回帰分析によって、第１波長以上の高い相関係数となる第２波長（λ２）の波長域を選択し、次に、第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長以上の相関係数となる第３波長（λ３）の波長域を選択し、次にまた、第１波長（λ１）〜第３波長（λ３）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長（λ１）以上の相関係数となる第４波長（λ４）の波長域を選択し、それから、第１波長（λ１）〜第４波長（λ４）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長（λ１）以上の相関係数となる第５波長（λ５）の波長域を選択し、それからまた、第１波長（λ１）〜第５波長（λ５）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長（λ１）以上の相関係数となる第６波長（λ６）の波長域を選択し、最後に、第１波長（λ１）〜第６波長（λ６）の近赤外線の波長域と、所定範囲の波長域との重回帰分析によって、第１波長（λ１）以上の相関係数となる第７波長（λ７）の波長域を選択する手順をとるので、その選択過程においては、２つ以上の波長の組み合わせにおいては、どの組み合わせにおいても相関係数が高くなるからである。
【００９１】
従って、実施の形態に係る食品Ｍのカロリー測定装置を用いて、食品Ｍのカロリーを測定するときは、以下のようになる。
制御部４０の総合制御演算処理部４３においては、回帰式記憶機能が記憶する回帰式と、選択される近赤外線の波長の組み合わせが設定されている。図１４乃至図１６に示すフローチャートを用いて説明する。
カロリーを測定する被検対象の食品である食品Ｍを、扉を開けて予め重量の分かった皿１１に載置し、回転テーブル２に置く（１−１）。扉を閉めて指令手段から測定開始指令を発すると、識別ルーチンに入り、使用者の識別が行なわれる（１−２）。
識別ルーチンでは、図１５に示すように、先ず、指令手段から、例えば名前などを入力する（２−１）。これにより、使用者が登録され記憶されるとともに、すでに登録があれば、該当する使用者のデータが呼び出され（２−２）、後述もする累積データが表示される（２−３）。データを消去すれば（２−４ＹＥＳ）、累積データを消去し（２−５）、ゼロ表示を行ない（２−６）、識別ルーチンを終了する。データを消去しなければ（２−４ＮＯ）、そのまま識別ルーチンを終了する。
【００９２】
図１４に戻り、識別ルーチン終了後は、扉が閉じるか否かを確認し（１−３，１−４）、閉じていれば（１−３ＹＥＳ）、測定ルーチンに入る（１−５）。
測定ルーチンでは、まず、重量計測器１０により食品の重量が計測される。この場合、皿１１の重量を予め計測しておき、その分を差し引いて補正する。この補正は、重量計測器１０そのもので行なってもよく、後述の制御部４０において行なっても良い。制御部４０で行なう場合には、皿１１を含む全重量を重量計測器１０で計測し、制御部４０において、全重量から皿１１の重量を差し引く。これにより、食品Ｍの正味の重量が計測される。
【００９３】
そして、図１６に示すように、昇降テーブル６をＺ方向駆動モータ９とボールネジ８ａによって所定の位置まで上昇させる（３−１）。食品Ｍの高さ（大きさ）に合わせて調節する。上下の高さ方向へ可動しなくても測定は可能である。しかし、食品Ｍが例えば目玉焼き等の平板状のものであれば良いが、食品Ｍが例えば切ったスイカや果物等、高さ方向が異なる場合には、高さ方向への調整を行なうことができるので、測定精度の著しい向上が図られる。
【００９４】
この状態で、回転テーブル２をＴ方向に回転駆動し（３−２）、走査する（３−３）。この走査では、波長を所定のタイミングで切換え（３−４）、受光線センサで受光する（３−５）。即ち、光源部２０であるハロゲンランプ２２から波長１３００ｎｍ付近にピークを持つ光を照射すると、ライトチョッパ２６が駆動モータ２５により回転することでパルス状の光になって、音響光学素子２７に入射する。音響光学素子２７は、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの近赤外線領域の波長を２ｎｍの分解能で分光し、分光された光のみが赤外線反射ミラー２８にて食品Ｍに照射される。
【００９５】
また、この測定においては、食品Ｍの多点測定が行なわれる。この場合、Ｘ方向移動モータ７と回転モータ３の駆動の組み合わせにより、食品Ｍを移動させて多点の測定を行なう。
例えば、食品Ｍがカレーライス等の種々な材料で構成された食品の場合には、食品Ｍの一部にだけ、近赤外線を照射する方法だと一箇所のカロリー情報だけしか得られなくて、例えばカレーライスの場合だとニンジン、ジャガイモや肉類等が混在しており、その食品の真のカロリー情報が得られないこともあり、全面をスキャンするとすべての情報が得られ平均化することが可能である。そのため、食品の素材が単一な場合はスキャンが必ずしも必要ないが、混在している場合には極めて有用になる。
【００９６】
この際、食品である食品Ｍから蒸気が出ているような場合には、ファン１２を駆動して食品Ｍからの水蒸気を除く。そのため、照射される近赤外線の通過が蒸気によって妨げられることが防止され、照射される近赤外線が確実に食品Ｍに至り、また、受光部３０によっても確実に受光されるようになり、蒸気の出る条件の食品Ｍでも測定を確実に行なうことができるようになる。
【００９７】
そして、図４に示すように、食品Ｍからの拡散反射光は、受光素子３２で検出され、制御用配線を経て制御部４０内に伝達される（３−６）。このように（３−３〜３−６）を使用波長範囲、食品全体を走査するまで繰り返す。伝達された信号は制御部４０でノイズが除去され、総合制御演算処理部４３により、回帰式での演算処理が行なわれる（３−７，３−８）。即ち、食品Ｍの吸光度が求められ、得られた吸光度が二次微分され、所定のカロリー帰属波長による回帰式によりカロリーが算出される。また、重量計測器１０との結果によって、食品Ｍの全重量についてのカロリー値が算出される。算出結果は、表示部４４に表示される（図１４，１−６）。
【００９８】
この場合、受光部３０が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて食品Ｍのカロリーを算出するので、複数箇所のカロリー値を平均化することができ、より精度の良い測定ができる。例えば、加工食品のように、食材の分布が測定箇所によって異なっている場合には、測定箇所でバラツキがあるが、これが平均化されるので、カロリー値の精度が向上する。更に、重量計測器１０が測定した食品Ｍの全重量についてのカロリーを算出するので、食品Ｍの重量を別途測っておかなくても即座に食品Ｍ全体のカロリーが算出される。
【００９９】
また、制御部４０においては、総合制御演算処理部４３の成分量算出機能により、受光部３０が受光した光の吸光度に基づいて食品Ｍの糖質、タンパク質及び脂肪などの食品Ｍの各成分量が算出される。この場合には、食品Ｍに成分量用の近赤外光を照射し、食品Ｍの近赤外吸収スペクトルを測定し、この測定値を予め作成した検量線に代入することによって算出する。
そして、図１６に示すように、回転テーブル２の回転を停止し（３−９）、昇降テーブル６を下降させ（３−１０）、測定ルーチンを終了する。
【０１００】
測定ルーチンが終了すると、図１４に戻り、算出結果は表示部４４に表示される（１−６）。各成分量も認知できるので、食品Ｍの把握を確実にすることができる。カロリー計算のみならず、その他の摂取栄養計算をするときに便利になる。例えば調理の途中で、脂肪分を熱湯などで除去すればどのくらい脂肪分が除去できたかが判ることから、得ようとする目的のカロリーの調整を調理や配合の割合によって算出することができるなど、有用な機能となる。
【０１０１】
そして、次の食品があれば（１−７ＹＥＳ）、上記の算出結果を記憶させて（１−８）、上記と同様に繰り返しの作業を行なう（１−１〜１−７）。一方、次の食品がなければ、指令手段から測定値加算指令を送る（１−９ＹＥＳ）。これにより、測定値が加算され、結果が表示されるとともに（１−１０）、一食分として記憶され（１−１１，１−１２）、終了する。また、測定値加算指令を送出しない場合（１−９ＮＯ）も、結果を記録して終了する。この場合、１食分の総カロリー等、使用者が摂取する種々の食品のカロリーの総合値を把握できるようになり、健康管理などに応用でき、極めて有用になる。
【０１０２】
次に実験例について説明する。
（実験例１）
先ず、上述したカロリー測定波長が食品Ｍのカロリーに特異的であることを確認した。上記の波長で測定したカロリー値と化学分析による糖，脂肪，タンパクの各含有量及びカロリーの分析値との相関係数を算出した。結果を、図１７（糖質の相関）、図１８（脂質の相関）、図１９（たんぱく質の相関）、図２０（カロリーの相関）に示す。これらの結果から以下のことが言える。本発明による帰属波長を用いたカロリー測定値は、化学分析によるカロリー値とは、相関係数０．９７９であり（図２０）、糖とは０．８３０（図１７）、脂肪とは０．７８０（図１８）、タンパクとは０．０２９（図１９）であった。すなわち、化学分析によるカロリー値と最も高い相関を示した。一般に食品や食品素材のカロリーは、糖、脂肪及びタンパクの各成分量と各々の換算係数を乗じて算出している。本発明による測定波長及び方法が、特定の成分を計測して、カロリーに換算しているのであれば、糖、脂肪及びタンパクの各成分の含有量に最も高い相関を示すものであるが、それらの含有量に対する相関よりもカロリー値に高い相関を示している。このことは本発明による測定波長は、一般に食品や食材のカロリーを算定する際の必要な糖や脂肪及びタンパクの各含有量を示すものでなく、カロリーを反映し得る官能基を検出しているものと判断される。
【０１０３】
（実験例２）
次に、上記の波長が、カロリーを測定するために優位な帰属波長であること、また、本装置によりカロリーを簡易で迅速に、精度高く測定できることを証明する実験（実験例２−１，実験例２−２）を行なった。本実験に用いたサンプルは、化学分析によってカロリー値が既知の食品である。そのサンプルと化学分析によるカロリー値を図２１に示す。
【０１０４】
（実験例２−１）
この実験では、２波長を選択した。すなわち、第１波長（λ１）を１３６０ｎｍ、第２波長（λ２）を１７２２ｎｍの２波長を用いてカロリーを測定した。本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との相関を図２２に示した。回帰式としてはＣ＝（３６６．４６７）＋（−２１０３．５５７）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−１２４３．９０５）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 の条件で行なった。既知のカロリー測定値のとの相関係数は０．９７６、標準誤差３４．７であった。
【０１０５】
（実験例２−２）
この実験では、３波長を選択した。すなわち、第１波長（λ１）を１７０６ｎｍ、第２波長（λ２）を１４０２ｎｍ、第３波長（λ３）を１７３８ｎｍの３波長を用いてカロリーを測定した。本発明の方法及び装置によるカロリー値と化学分析のカロリー値との相関を図２３に示した。回帰式としてはＣ＝（３００．３９４）＋（−１６９７．００２）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（７９６．２１０）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（−３３７９．７２０）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2 の条件で行なった。既知のカロリー測定値との相関係数は０．９８３、標準誤差２７．３であった。
【０１０６】
上記の実験から、第１波長（λ１）と第２波長（λ２）の２波長、及び、第１波長（λ１），第２波長（λ２）及び第３波長（λ３）の３波長を用いた場合、化学分析によるカロリー値との相関が高いことから、これらの波長がカロリー測定する場合の帰属波長と判断される。このように、本発明者はこのカロリーを測定するための波長域とカロリー値を得るための回帰式に関する研究を鋭意重ねて、カロリーを測定できる近赤外線の波長域とカロリー換算係数を得たものである。
【０１０７】
（実験例３）
次に、上記の７波長を選択した場合、食品などの食品のカロリーを測定するために優位な帰属波長であること、また、本装置によりカロリーを簡易で迅速に、精度高く測定できることを証明する実験を行なった。
【０１０８】
この実験に用いたサンプルは、一般に常食されている市販の菓子類、野菜類及び食品類である。それら食品のカロリー値を五訂日本食品標準成分表によって算出し、その算出したカロリー値と本装置を用い、上記記載の７波長を用いて測定した。結果を図２４乃至図２６示す。
【０１０９】
図２４は上記記載の使用したサンプルの種類と、本発明による方法及び装置を用いて測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値を示す。
【０１１０】
図２５は、図２４に示した本発明の方法及び装置により測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関図である。また、サンプル数、回帰式、標準誤差、相関係数、決定係数及びダーヴィンワトソン比を記載した。すなわち、このときの回帰式はＹ(C)＝（−０．０００４）・Ｃ2＋（１．２８７３）・Ｃ＋（−３４．５７４）、Ｃ＝（−４９４５８．７１９）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（９５６．９５２）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（−９２５９．５７４）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2＋（−４０４５７．５３１）・ｄ2 Ａ４（λ４）／ｄλ2＋（２５４４３．７４８）・ｄ2 Ａ５（λ５）／ｄλ2＋（−３２８５４．０７１）・ｄ2 Ａ６（λ６）／ｄλ2＋（２７１８０．４１７）・ｄ2 Ａ７（λ７）／ｄλ2の条件で行った。本発明の方法及び装置により測定したカロリー値と、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関係数０．９８６４、標準誤差３２．９２３、回帰式の決定係数０．９７３０、ダーヴィンワトソン比１．７８２８であった。
【０１１１】
また、図２６は本発明の方法及び装置により測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の残差を示す。
【０１１２】
図２４乃至図２６に示めされた結果から、すなわち、本装置の方法及び装置で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関係数０．９８６４、標準誤差３２．９２３、決定係数０．９７３０、ダーヴィンワトソン比１．７８２８及び残差図の成績を考察すると、本発明による７波長を用いた方法及び装置でのカロリー値は、既存のカロリー算定方法（五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値）と比較して、その対応も良好で、且つ低濃度（０Ｋｃａｌ）から高濃度（９４０Ｋｃａｌ）の食品においてカロリー値を簡易で迅速に、精度高く測定できるということが判断できる。このように、本発明者はこのカロリーを測定するための波長域とカロリー値を得るための回帰式及び装置に関する研究を鋭意重ねて、一般食品のカロリーを測定できる近赤外線の波長域と回帰式を得たものである。
【０１１３】
（実験例４）
次に、化学分析によって食品のカロリーを算出する場合には、糖質とタンパク質と脂質の各成分量を得る必要がある。本実験例は、本装置により食品の糖質量を算出した場合、精度高く測定できることを証明するものである。
【０１１４】
図２７には、この実験で使用したサンプルと五訂日本食品標準成分表による糖質量と、本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量を示す。
【０１１５】
また、図２８には、五訂日本食品標準成分表による糖質量と本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量との相関図及び、この実験で使用した波長及び、回帰式（省略形）を図に示す。
【０１１６】
本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量をＹｄとしたとき次の回帰式、Ｙｄ＝（５２．５３１）＋（−７７１．１６０）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−７９７．８９９）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（−６０７．２４５）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2＋（−１６５．８４９）・ｄ2 Ａ４（λ４）／ｄλ2で実験を行った結果、相関係数０．９７８０、標準誤差５．５６３９、決定係数０．９５６５、ダーヴィンワトソン比１．８５２０であった。
【０１１７】
上記の実験結果から、本発明による糖質を測定する方法と装置を用いて測定した糖質量と五訂日本食品標準成分表による糖質量とは密接に対応があることが判断できる。従って、本発明は糖質量を正確に、精度高く簡易に測定することが可能であることが言える。
【０１１８】
（実験例５）
次にまた、本実験例は、本装置により食品のタンパク質量を算出した場合、精度高く測定できることを証明する実験である。
【０１１９】
図２９には、この実験で使用したサンプルと五訂日本食品標準成分表によるタンパク質量と、本発明によるタンパク質の測定値を示す。
【０１２０】
また、図３０には、五訂日本食品標準成分表によるタンパク質量と本発明によるタンパク質の測定値の相関図と、この実験で使用した波長及び、回帰式（省略形）を図に示す。
【０１２１】
本発明によるタンパク質を測定する方法と装置を用いて測定したタンパク質量をＹｐとしたとき次の回帰式、Ｙｐ＝（１０．３９７）＋（６３．２２７）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（７７４．０６７）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（６９８．７１１）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2＋（１９８．０８８）・ｄ2 Ａ４（λ４）／ｄλ2で実験を行った結果、相関係数０．９６２２、標準誤差１．６４３３、決定係数０．９２５９、ダーヴィンワトソン比１．８７８２であった。
【０１２２】
上記の実験結果から、本発明によるタンパク質を測定する方法と装置を用いて測定したタンパク質量と五訂日本食品標準成分表によるタンパク質量とは密接に対応があることが判断できる。従って、本発明はタンパク質量を正確に、精度高く簡易に測定することが可能であることが言える。
【０１２３】
（実験例６）
次にまた、本装置により食品の脂肪量を算出した場合、精度高く測定できることを証明する実験を行なった。
【０１２４】
図３１には、この実験で使用したサンプルと五訂日本食品標準成分表による脂質量と、本発明による脂質の測定値を示す。
【０１２５】
また、図３２は、五訂日本食品標準成分表による脂質量と本発明による脂質の測定値との相関図と、この実験で使用した波長及び、回帰式（省略形）を図に示す。
【０１２６】
本発明による脂質の測定値をＹｆとしたとき次の回帰式、Ｙｆ＝（１０．０９５）＋（−１６４．７１０）・ｄ2 Ａ１（λ１）／ｄλ2 ＋（−１４０．４５７）・ｄ2 Ａ２（λ２）／ｄλ2 ＋（−１２２．５５５）・ｄ2 Ａ３（λ３）／ｄλ2＋（１２２．３９３）・ｄ2 Ａ４（λ４）／ｄλ2で実験を行った結果、相関係数０．９４５２、標準誤差４．０１３５、決定係数０．８９３４、ダーヴィンワトソン比２．４５０８であった。
【０１２７】
上記の実験結果から、本発明による脂質を測定する方法と装置を用いて測定した脂質量と五訂日本食品標準成分表による脂質量とは密接に対応があることが判断できる。従って、本発明は脂質量を正確に、精度高く簡易に測定することが可能であることが言える。
【０１２８】
（実験例７）
次にまた、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定して、一般的なカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と、本装置の方法及び装置で測定したカロリー値及び五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との対応を比較した。
【０１２９】
この実験は、４波長を使用して測定した糖質、タンパク質、脂肪の３成分にカロリー換算係数を乗じて算出したカロリー値と、７波長を使用したときのカロリー値及び五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との比較を行った結果である。その結果を図３３乃至図３７に示す。
【０１３０】
図３３は、本実験に使用したサンプルと、糖質、タンパク質及び脂肪の各成分量を測定して、カロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と７波長を使用したときのカロリー値及び、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の対応を示す。
【０１３１】
図３４は、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定して、カロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と７波長を使用したときのカロリー値の相関図である。このとき相関係数０．９９０２、標準誤差２３．８４６８、決定係数２３．８４６８、ダーヴィンワトソン比１．８２７７であった。このことから本装置に糖質、タンパク質、脂肪の各成分を測定しカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と前述した本発明による カロリー測定値の対応は極めて良好であるということが言える。
【０１３２】
また、図３５は、本装置により糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定してカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関図である。このとき相関係数０．９７８０、標準誤差３５．５６８３、決定係数０．９５６５、ダーヴィンワトソン比１．６３８１であった。このことから本装置に糖質、タンパク質、脂肪の各成分量を測定しカロリー換算計数を乗じて算出したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の対応は極めて良好であるということが言える。
【０１３３】
また、図３６及び図３７には、本実験で得られた結果、即ち４波長を使用して測定した糖質、タンパク質、脂肪の各成分量にカロリー換算係数を乗じて算出したカロリー値と、７波長を使用したときのカロリー値、及び五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相対する相関係数及びダーヴィンワトソン比を示した。この結果から、各カロリー値の相関も良く、ダーヴィンワトソン比も程好くて、糖質、タンパク質及び脂質の各成分量を測定してカロリーを算出が可能なことを本実験例で示したものである。
【０１３４】
尚、上記実施の形態に係るカロリー測定装置において、光源部２０の光源はハロゲンランプ２２に限定されるものではなく、近赤外線波長を発するものであれば白色光源やレーザ光あるいはＬＥＤ光でも良い。また、光の分光は、音響光学素子２７でなくても、回折格子または近赤外線の特定波長を選択できるものであれば何でも良い。更に、Ｘ方向のみならずＹ方向にスキャンする機構（例えばミラー）があればより一層食品Ｍのカロリーを高い精度で測定ができる。この場合、回転機構はなくても良いが、回転機構があったほうがカロリーを高い精度で測定ができる。
【０１３５】
また、上記実施の形態に係るカロリー測定装置において、回転モータ３，Ｘ方向移動モータ７及びＺ方向駆動モータ９は、食品Ｍの測定を常に平面で実施できるように連動して駆動できるようにすることが望ましい。それによって著しい測定精度の向上が図られる。例えばミクロン又は数センチ単位で、ワンスポットずつ上下に移動できるように制御できれば、測定は常に平面で実施する機構になり、それによって著しい測定精度の向上が図られる。
【０１３６】
また、上記実施の形態に係るカロリー測定装置において、重量計測器１０を備えていなくても良いが、最終的にカロリーを算定するためには重量計算をしなければならないので、あった方が望ましい。また、受光部３０の受光素子３２は１個でも可能であるが、３個以上あれば、より高い精度でカロリーを測定できる。受光素子３２は近赤外線波長領域に感度があるものを使用する。この場合、受光素子３２は直列又は並列に制御部４０内の信号増幅回路４１に接続され信号処理をする。
【０１３７】
更に、上記実施の形態に係るカロリー測定においては食品からの反射光を測定しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、食品の性質によって、例えば食品が液体の場合などは、透過光を受光して測定してもよく適宜変更して差し支えない。個体の場合でも、透過光を受光して測定してもよいことは勿論である。
更にまた、上記実施の形態に係る回帰式において、カロリーＣの単位はＫｃａｌ／１００ｇとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、要するに、提示した数式の関係を満たす式であれば、カロリーＣの単位をどのように設定しても良い。
【０１３８】
更にまた、本発明にあっては、制御部において、受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品の各成分量を算出する成分量算出機能を備え、成分量算出機能が算出した食品の各成分量に基づいて食品のカロリーを算出するカロリー算出機能を備えて構成してもよく適宜変更して差支えない。
【０１３９】
また、何点かの食品を計測する場合、ある特定のスイッチを押すことで測定結果を加算し、トータルの食品の測定値を計算表示させる。このことにより。１日あるいは１週間などの期間毎の摂取量も計測可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、食品のカロリーを測定するために、極めて重要な要素技術である近赤外線のカロリー帰属波長とカロリー算出係数を提供すると共に、これら帰属波長を用い、米、麦等の穀物類、菓子類、野菜類、魚貝類、肉類及び調理食品等の種々の食品におけるカロリーを精度高く、簡易にかつ迅速に測定する装置を提供するものである。
そして、食品に伴う肥満等のカロリー過多やカロリー不足に伴う健康管理分野、糖尿病などのカロリー依存に起因する疾病予防や疾病管理等、食品のカロリー成分検査、またはカロリー表示義務に伴う食品等のカロリー量を測定する分野等に利用ができる。
更には、食品に限らず、例えば、木材などの資材や、燃料などのカロリー計算にも適用でき、利用分野は多岐にわたり、産業上極めて有用になる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における食品保持部を示す要部斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における光源部を示す要部斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における受光部を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は底面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】第１波長選択時における近赤外線吸光度（二次微分）の相関係数を示すグラフ図である。
【図７】第２波長選択時における第２波長の第１波長と高い相関を示した波長域を示す図である。
【図８】第２波長選択時における第２波長の第１波長と高い相関を示した波長域を示す図である。
【図９】第２波長選択時における第２波長の第１波長と高い相関を示した波長域を示す図である。
【図１０】第２波長選択時における第２波長の第１波長と高い相関を示した波長域を示す図である。
【図１１】第３波長選択時における第３波長の第１波長及び第２波長と高い相関を示した波長域を示す表図である。
【図１２】第３波長選択時における第３波長の第１波長及び第２波長と高い相関を示した波長域を示す表図である。
【図１３】第７波長選択時における高い相関を示した波長域を示す表図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における制御フローを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における詳細な制御フローを示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態に係る食品のカロリー測定装置における別の詳細な制御フローを示すフローチャートである。
【図１７】本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析による糖との相関を示すグラフ図である。
【図１８】本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析による脂質との相関を示すグラフ図である。
【図１９】本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析によるたんぱく質との相関を示すグラフ図である。
【図２０】本発明のカロリー帰属波長で測定したカロリー値と化学分析によるカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図２１】本発明が対象とする食品としての種々の食品の化学分析によるカロリー値を示す表図である。
【図２２】本発明のカロリー帰属の２波長で測定したカロリー値と化学分析によるカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図２３】本発明のカロリー帰属の３波長で測定したカロリー値と化学分析によるカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図２４】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との対応を示す表図である。
【図２５】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図２６】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との残差を示すグラフ図である。
【図２７】本発明の装置による糖質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した糖質量の対応を示す表図である。
【図２８】本発明の装置による糖質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した糖質量の相関を示すグラフ図である。
【図２９】本発明の装置によるタンパク質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出したタンパク質量の対応を示す表図である。
【図３０】本発明の装置によるタンパク質の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出したタンパク質量の相関を示すグラフ図である。
【図３１】本発明の装置による脂肪の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した脂肪量の対応を示す表図である。
【図３２】本発明の装置による脂肪の測定値と五訂日本食品標準成分表によって算出した脂肪量の相関を示すグラフ図である。
【図３３】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との対応を示す表図である。
【図３４】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じて算出したカロリー値との相関を示すグラフ図である。
【図３５】本発明の装置で糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値の相関を示すグラフ図である。
【図３６】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値との相関係数を示す表図である。
【図３７】本発明のカロリー帰属の７波長で測定したカロリー値と糖質、タンパク質、脂肪を個々に測定した値にカロリー換算係数を乗じてカロリー値を算出したものと、五訂日本食品標準成分表によって算出したカロリー値とのダーヴィンワトソン比を示す表図である。
【符号の説明】
【０１４２】
Ｍ 食品
１ 食品保持部
２ 回転テーブル
３ 回転モータ
４ 溝
５ 支柱
６ 昇降テーブル
７ Ｘ方向移動モータ
８ 昇降駆動部
９ Ｚ方向駆動モータ
１０ 重量計測器
１１ 皿
１２ 吸引ファン
１３ ダクト
２０ 光源部
２１ 支持板
２２ ハロゲンランプ
２３ 連通口
２４ 絞り付鏡筒
２５ 駆動モータ
２６ ライトチョッパ
２７ 音響光学素子
２８ 赤外線反射ミラー
２９ 冷却ファン
３０ 受光部
３１ 本体
３２ 受光素子
４０ 制御部
４１ 信号増幅回路
４２ 信号処理回路
４３ 総合制御演算処理部
４４ 表示部
４５ モータ制御回路
４６ 分光制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検対象の食品からの反射光あるいは透過光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて食品のカロリーを測定する食品のカロリー測定方法であって、
予め、カロリー既知のサンプル食品に近赤外線を照射し、該サンプル食品からの反射光あるいは透過光を受光し、受光した光の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により回帰式を算出しておき、
被検対象の食品に近赤外線を照射し、被検対象の食品からの反射光あるいは透過光を受光し、受光した光の吸光度を測定し、これらの吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを算出する食品のカロリー測定方法において、
上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１〜ｎ波長の吸光度を変数とする下記の一般式
【数１】
（一般式において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、・・・Ａｎ（λｎ）は第ｎ波長（λｎ）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋｎは、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。）の関係を満たす式で構成し、
上記一般式において、第１波長（λ１）乃至第ｎ波長（λｎ）を選択するに当たり、
先ず、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する相関係数が０．８００以上になる第１波長（λ１）の近赤外線の波長域を選択し、
次に、当該第１波長（λ１）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し当該第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の高い相関係数となる第２波長（λ２）の波長域を選択し、
次に、上記第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第３波長（λ３）の波長域を選択し、
このように、第１波長（λ１）〜第（ｎ−１）波長（λｎ−１）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第ｎ波長（λｎ）の波長域を選択することを特徴とする食品のカロリー測定方法。
【請求項２】
被検対象の食品が載置されるテーブルを有した食品保持部と、テーブル上に載置された被検対象の食品に近赤外領域の光を照射する光源部と、この食品からの反射光あるいは透過光を受光する受光部と、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品のカロリーを算出する制御部とを備え、
上記制御部を、予め、カロリー既知の多種類のサンプル食品に照射されると共に該サンプル食品から反射あるいは透過された近赤外線領域の波長に対する吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式を記憶する回帰式記憶機能と、上記受光部が受光した光の吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを演算するカロリー演算機能とを備えて構成し、
上記制御部における回帰式記憶機能が記憶する回帰式と選択される近赤外線の波長の組み合わせは、上記請求項１記載の回帰式と波長との組み合わせであることを特徴とする食品のカロリー測定装置。
【請求項３】
上記受光部を、食品からの反射光あるいは透過光を受光する複数の受光素子を備えて構成したことを特徴とする請求項２記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項４】
上記光源部からの光が通過する筒状の本体を設け、上記受光素子を上記本体の食品側の面に等角度関係で設けたことを特徴とする請求項３記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項５】
上記食品保持部を光源部に対して相対的に移動させて上記受光部に該食品の複数箇所の反射光あるいは透過光を受光可能にし、上記制御部を、上記受光部が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて食品のカロリーを算出する機能を備えて構成したことを特徴とする請求項３または４記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項６】
上記食品保持部に、食品の重量を計測するための重量計測器を設け、上記制御部を、上記重量計測器により計測された食品の全重量についてのカロリーを算出する機能を備えて構成したことを特徴とする請求項３乃至５いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項７】
上記光源部は、光を分光する音響光学素子を備えたことを特徴とする請求項３乃至６いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項８】
上記食品保持部は、食品からの水蒸気を除くファンを備えたことを特徴とする請求項３乃至７いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項９】
上記制御部は、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品の各成分量を算出する成分量算出機能を備えたことを特徴とする請求項３乃至８いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項１０】
上記制御部は、カロリー測定に係る１つの食品に対応した使用者を識別する使用者識別機能と、該使用者識別機能が識別した使用者毎のカロリーの測定値を記憶する測定値記憶機能と、該測定値記憶機能が記憶するカロリーの測定値を使用者毎に積算する測定値積算機能とを備えたことを特徴とする請求項３乃至９いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項１】
被検対象の食品からの反射光あるいは透過光を受光し、近赤外領域の波長に対する吸光度を測定し、この測定値に基づいて食品のカロリーを測定する食品のカロリー測定方法であって、
予め、カロリー既知のサンプル食品に近赤外線を照射し、該サンプル食品からの反射光あるいは透過光を受光し、受光した光の吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により回帰式を算出しておき、
被検対象の食品に近赤外線を照射し、被検対象の食品からの反射光あるいは透過光を受光し、受光した光の吸光度を測定し、これらの吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを算出する食品のカロリー測定方法において、
上記回帰式を、互いに相関係数の高い第１〜ｎ波長の吸光度を変数とする下記の一般式
【数１】
（一般式において、Ｃはカロリー（Ｋｃａｌ／１００ｇ）、λは波長、Ａ１（λ１）は第１波長（λ１）の吸光度、Ａ２（λ２）は第２波長（λ２）の吸光度、・・・Ａｎ（λｎ）は第ｎ波長（λｎ）の吸光度、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２・・・Ｋｎは、充分に多い母集団において測定された吸光度及び実測カロリーを用いて最小二乗法で決定された係数である。）の関係を満たす式で構成し、
上記一般式において、第１波長（λ１）乃至第ｎ波長（λｎ）を選択するに当たり、
先ず、多種類の食品の被検体の化学分析による既知のカロリー値と当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって求められた上記多種類の食品のカロリーに帰属する相関係数が０．８００以上になる第１波長（λ１）の近赤外線の波長域を選択し、
次に、当該第１波長（λ１）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し当該第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の高い相関係数となる第２波長（λ２）の波長域を選択し、
次に、上記第１波長（λ１）及び第２波長（λ２）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第３波長（λ３）の波長域を選択し、
このように、第１波長（λ１）〜第（ｎ−１）波長（λｎ−１）の近赤外線の波長域と、１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長域との重回帰分析によって、上記多種類の食品のカロリーに帰属し上記第１波長（λ１）の近赤外線の波長域の相関係数以上の相関係数となる第ｎ波長（λｎ）の波長域を選択することを特徴とする食品のカロリー測定方法。
【請求項２】
被検対象の食品が載置されるテーブルを有した食品保持部と、テーブル上に載置された被検対象の食品に近赤外領域の光を照射する光源部と、この食品からの反射光あるいは透過光を受光する受光部と、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品のカロリーを算出する制御部とを備え、
上記制御部を、予め、カロリー既知の多種類のサンプル食品に照射されると共に該サンプル食品から反射あるいは透過された近赤外線領域の波長に対する吸光度における二次微分スペクトルの重回帰分析により算出された回帰式を記憶する回帰式記憶機能と、上記受光部が受光した光の吸光度と上記回帰式とから食品のカロリーを演算するカロリー演算機能とを備えて構成し、
上記制御部における回帰式記憶機能が記憶する回帰式と選択される近赤外線の波長の組み合わせは、上記請求項１記載の回帰式と波長との組み合わせであることを特徴とする食品のカロリー測定装置。
【請求項３】
上記受光部を、食品からの反射光あるいは透過光を受光する複数の受光素子を備えて構成したことを特徴とする請求項２記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項４】
上記光源部からの光が通過する筒状の本体を設け、上記受光素子を上記本体の食品側の面に等角度関係で設けたことを特徴とする請求項３記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項５】
上記食品保持部を光源部に対して相対的に移動させて上記受光部に該食品の複数箇所の反射光あるいは透過光を受光可能にし、上記制御部を、上記受光部が受光した複数の箇所の光の吸光度に基づいて食品のカロリーを算出する機能を備えて構成したことを特徴とする請求項３または４記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項６】
上記食品保持部に、食品の重量を計測するための重量計測器を設け、上記制御部を、上記重量計測器により計測された食品の全重量についてのカロリーを算出する機能を備えて構成したことを特徴とする請求項３乃至５いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項７】
上記光源部は、光を分光する音響光学素子を備えたことを特徴とする請求項３乃至６いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項８】
上記食品保持部は、食品からの水蒸気を除くファンを備えたことを特徴とする請求項３乃至７いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項９】
上記制御部は、該受光部が受光した光の吸光度に基づいて食品の糖質、タンパク質及び脂肪などの食品の各成分量を算出する成分量算出機能を備えたことを特徴とする請求項３乃至８いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【請求項１０】
上記制御部は、カロリー測定に係る１つの食品に対応した使用者を識別する使用者識別機能と、該使用者識別機能が識別した使用者毎のカロリーの測定値を記憶する測定値記憶機能と、該測定値記憶機能が記憶するカロリーの測定値を使用者毎に積算する測定値積算機能とを備えたことを特徴とする請求項３乃至９いずれかに記載の食品のカロリー測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【公開番号】特開２００８−１２２４１２（Ｐ２００８−１２２４１２Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４１５１６（Ｐ２００７−３４１５１６）
【出願日】平成１９年１２月２９日（２００７．１２．２９）
【分割の表示】特願２００５−６７７３８（Ｐ２００５−６７７３８）の分割
【原出願日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（５９１００５４５３）青森県 (52)
【出願人】（３９７０３０３８５）株式会社ジョイ・ワールド・パシフィック (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２９日（２００７．１２．２９）
【分割の表示】特願２００５−６７７３８（Ｐ２００５−６７７３８）の分割
【原出願日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（５９１００５４５３）青森県 (52)
【出願人】（３９７０３０３８５）株式会社ジョイ・ワールド・パシフィック (6)
【Ｆターム（参考）】
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