JP2014126560A - 食品分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便にカロリーまたは成分重量を算出できる食品分析装置を提供する。
【解決手段】食品分析装置１は、発光部２１、受光部２２、および制御部６０を有する。発光部２１は、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の少なくとも一部を含む光を分析対象物Ｓに照射する。受光部２２は、分析対象物Ｓから反射した光を受光する。制御部６０は、受光部２２が受光した光の吸光度を演算し、吸光度およびカロリーの相関関係と演算された吸光度とに基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、食品分析装置に関する。

特許文献１は、従来の食品のカロリーおよび成分重量の算出方法の一例を開示している。従来のカロリーおよび成分重量の算出方法は、食品を破砕する。次に、破砕した食品の各成分を化学的に分析する。次に、食品における各成分の成分重量を算出する。次に、成分重量を用いてカロリーを算出する。

特開２００７−２１５４３０号公報

上記カロリーおよび成分重量の算出方法は、化学的な分析を行う。このため、カロリーまたは成分重量の算出に手間がかかる。
本発明は、以上の背景をもとに創作されたものであり、簡便にカロリーまたは成分重量を算出できる食品分析装置を提供することを目的とする。

本手段は、「７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の少なくとも一部を含む光を分析対象物に照射する発光部と、前記分析対象物から反射した光および前記分析対象物を透過した光の少なくとも一方を受光する受光部と、前記受光部が受光した光の吸光量を演算する演算部と、吸光量およびカロリーの相関関係と前記演算部により演算された吸光量とに基づいて前記分析対象物のカロリーを算出する分析部、および前記吸光量および食品の成分量の相関関係と前記演算部により演算された吸光量とに基づいて前記分析対象物の成分量を算出する分析部の一方とを備える食品分析装置」を含む。

上記算出部は、分析対象物から反射した７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の少なくとも一部を含む光の吸光量、および分析対象物を透過した７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の少なくとも一部を含む光の吸光量の少なくとも一方を用いて、分析対象物のカロリーを算出する。このため、化学的な手法を用いてカロリーを算出する場合と比較して、簡便にカロリーを算出できる。

上記手段の一形態は、「前記演算部は、前記受光部が受光した光のうちの特定波長の吸光量を演算し、前記特定波長は、前記特定波長は、９４０〜１０２０ｎｍ、９１０〜９４０ｎｍ、８９０〜９３０ｎｍ、９７０〜１０００ｎｍ、１０００〜１０３０ｎｍ、１０３０〜１０６０ｎｍ、７４０〜７７０ｎｍ、１０１０〜１０６０ｎｍ、および８９０〜９５０ｎｍのうちの少なくとも１つの波長である食品分析装置」を含む。

上記手段の一形態は、「前記特定波長は、９４０〜１０２０ｎｍおよび９１０〜９４０ｎｍのうちの少なくとも１つの波長である食品分析装置」を含む。
上記手段の一形態は、「前記食品分析装置は、前記発光部から照射した光の波長の範囲を、前記特定波長を主成分とする特定範囲に制限する波長制限部を有する食品分析装置」を含む。

上記手段の一形態は、「前記波長制限部は、前記発光部から照射した光が前記分析対象物に到達する前に前記発光部から照射した光を前記特定範囲に制限する食品分析装置」を含む。

上記手段の一形態は、「前記波長制限部は、前記発光部から照射した光が前記分析対象物に到達した後に前記受光部が受光する光を前記特定範囲に制限する食品分析装置」を含む。

上記手段の一形態は、「前記発光部は、前記特定波長を主成分とする特定範囲の光のみを照射する食品分析装置」を含む。
上記手段の一形態は、「前記食品分析装置は、前記分析対象物の重量を測定する重量検出部および前記分析対象物の体積を測定する体積検出部のうちの一方を有し、前記分析部は、前記演算部の測定結果を用いて前記分析対象物のカロリーまたは前記分析対象物の成分量を算出する食品分析装置」を含む。

本食品分析装置は、簡便にカロリーまたは成分重量を算出できる。

第１実施形態の食品分析装置に関する模式図であり、食品分析装置の全体の構成を示す模式図。 第１実施形態の測定部に関する模式図であり、測定部の全体の構成を示す模式図。 水分の吸光度と波長との関係を示すグラフ。 炭水化物の吸光度と波長との関係を示すグラフ。 脂質の吸光度と波長との関係を示すグラフ。 たんぱく質の吸光度と波長との関係を示すグラフ。 第３実施形態の食品分析装置に関する模式図であり、食品分析装置の全体の構成を示す模式図。 第３実施形態の試料皿に関する斜視図であり、試料皿の全体の構造を示す斜視図。 その他の実施形態の測定部に関する模式図であり、測定部の全体の構成を示す模式図。 その他の実施形態の測定部に関する模式図であり、測定部の全体の構成を示す模式図。

図１および図２を参照して、食品分析装置１の構成について説明する。食品分析装置１は、分析対象物Ｓとしての食品のカロリーを算出する。なお、食品は、固形物および液体を含む。

図１に示されるように、食品分析装置１は、本体１０、測定部２０、位置センサー３０、制御部６０、操作部４０、および表示部５０を有する。なお、制御部６０は、「演算部」および「分析部」に相当する。

本体１０は、筐体１１および試料皿１２を有する。
筐体１１は、内部に試料皿１２および分析対象物Ｓを配置する。筐体１１は、図示しない扉を有し、扉を閉じることにより、内部が遮光される。

図２に示されるように、測定部２０は、発光部２１、受光部２２、および波長制限部２４を有する。
発光部２１は、光源２１Ａおよび筒部２１Ｂを有する。発光部２１は、試料皿１２よりも上方に配置される。発光部２１は、光源２１Ａの光を試料皿１２の上面に配置される分析対象物Ｓに照射する。

光源２１Ａは、近赤外光である７００〜１１００ｎｍの波長の少なくとも１部を含む光を照射する。光源２１Ａとしては、例えばハロゲンランプが用いられる。
筒部２１Ｂは、筒形状を有する。筒部２１Ｂは、上方の端部に光源２１Ａを収容する。筒部２１Ｂは、下方の端部が分析対象物Ｓに向けられている。筒部２１Ｂの下方の端部は開口部２１Ｃを有する。筒部２１Ｂは、内面が鏡面として形成されている。筒部２１Ｂは、光源２１Ａの光を遮光する。このため、筒部２１Ｂは光源２１Ａの光を開口部に導く。

受光部２２は、受光素子２２Ａおよび筒部２３を有する。
受光素子２２Ａは、試料皿１２よりも上方に配置される。受光素子２２Ａは、発光部２１からの照射光のうち、分析対象物Ｓから反射した散乱反射光を受光する。受光素子２２Ａは、受光した光に応じた信号を制御部６０に送信する。受光素子２２Ａとしては、例えばシリコン素子が用いられる。

筒部２３は、筒形状を有する。筒部２３は、上方の端部に受光素子２２Ａを収容する。筒部２３は、下方の端部が分析対象物Ｓに向けられている。筒部２１Ｂの下方の端部は開口部２３Ａを有する。分析対象物Ｓから散乱反射した光は、開口部２３Ａから受光素子２２Ａに入射する。

波長制限部２４は、複数のフィルター２５を有する。各フィルター２５は、光源２１Ａの光をそれぞれ特有の特定範囲に制限する。波長制限部２４は、各フィルター２５を開口部２１Ｃに配置することにより、配置したフィルター２５に特有の制限範囲に光源２１Ａの光の波長を制限する。フィルター２５を通過した光は、分析対象物Ｓの全体に照射される。このため、分析対象物Ｓから散乱反射して受光部２２により受光する光は、分析対象物Ｓの全体の成分を反映している。

特定範囲は、第１特定範囲、第２特定範囲、第３特定範囲、第４特定範囲、第５特定範囲、第６特定範囲、第７特定範囲、第８特定範囲、および第９特定範囲を有する。
第１特定範囲は、９４０〜１０２０ｎｍのうちの特定波長を主成分とする。第４特定範囲の特定波長は、９７０ｎｍが好ましい。

第２特定範囲は、９１０〜９４０ｎｍのうちの特定波長を主成分とする。第２特定範囲の特定波長は、９３０ｎｍが好ましい。
第３特定範囲は、８９０〜９３０ｎｍのうちの特定波長を主成分とする。第１特定範囲の特定波長は、９０５ｎｍが好ましい。

第４特定範囲は、９７０〜１０００ｎｍのうちの特定波長を主成分とする。第３特定範囲の特定波長は、９８０ｎｍが好ましい。
第５特定範囲は、１０００〜１０３０ｎｍのうちの特定波長を主成分とする。第５特定範囲の特定波長は、１０２０ｎｍが好ましい。

第６特定範囲は、１０３０〜１０６０ｎｍのうちの特定波長を主成分とする。第６特定範囲の特定波長は、１０４０ｎｍが好ましい。
第７特定範囲は、７４０〜７７０ｎｍのうちの特定波長を主成分とする。第７特定範囲の特定波長は、７６０ｎｍが好ましい。

第８特定範囲は、１０１０〜１０６０ｎｍのうちの特定波長を主成分とする。第８特定範囲の特定波長は、１０３０ｎｍが好ましい。
第９特定範囲は、８９０〜９５０ｎｍのうちの特定波長を主成分とする。第９特定範囲の特定波長は、９２０ｎｍが好ましい。

開口部２１Ｃに第１特定範囲と対応するフィルター２５が配置されているとき、第１特定範囲に制限された光が分析対象物Ｓに照射される。
開口部２１Ｃに第２特定範囲と対応するフィルター２５が配置されているとき、第２特定範囲に制限された光が分析対象物Ｓに照射される。

開口部２１Ｃに第３特定範囲と対応するフィルター２５が配置されているとき、第３特定範囲に制限された光が分析対象物Ｓに照射される。
開口部２１Ｃに第４特定範囲と対応するフィルター２５が配置されているとき、第４特定範囲に制限された光が分析対象物Ｓに照射される。

開口部２１Ｃに第５特定範囲と対応するフィルター２５が配置されているとき、第５特定範囲に制限された光が分析対象物Ｓに照射される。
開口部２１Ｃに第６特定範囲と対応するフィルター２５が配置されているとき、第６特定範囲に制限された光が分析対象物Ｓに照射される。

開口部２１Ｃに第７特定範囲と対応するフィルター２５が配置されているとき、第７特定範囲に制限された光が分析対象物Ｓに照射される。
開口部２１Ｃに第８特定範囲と対応するフィルター２５が配置されているとき、第８特定範囲に制限された光が分析対象物Ｓに照射される。

開口部２１Ｃに第９特定範囲と対応するフィルター２５が配置されているとき、第９特定範囲に制限された光が分析対象物Ｓに照射される。
図１に示されるように、位置センサー３０は、第１位置センサー３１および第２位置センサー３２を有する。

第１位置センサー３１は、筐体１１の内面に取り付けられる。第１位置センサー３１は、試料皿１２の横方向に配置される。第１位置センサー３１は、分析対象物Ｓとの距離に応じた信号を制御部６０に出力する。

第２位置センサー３２は、筐体１１の内面に取り付けられる。第２位置センサー３２は、試料皿１２よりも上方に配置される。第２位置センサー３２は、分析対象物Ｓとの距離に応じた信号を制御部６０に出力する。

操作部４０は、測定開始ボタン（図示略）を有する。操作部４０は、使用者の操作により測定開始ボタンが押されたとき、測定開始する旨の信号を制御部６０に出力する。
表示部５０は、液晶画面を有する。表示部５０は、液晶画面に分析対象物Ｓのカロリーの算出結果を表示する。

制御部６０は、図示しないケーブルによって、測定部２０、位置センサー３０、操作部４０、および表示部５０と接続される。制御部６０は、受光素子２２Ａからの信号に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。制御部６０は、第１位置センサー３１からの信号に基づいて分析対象物Ｓの横方向の位置を算出する。制御部６０は、第２位置センサー３２からの信号に基づいて分析対象物Ｓの高さ方法の位置を算出する。制御部６０は、予め設定されているプログラムに基づいてフィルター２５を変更する。

制御部６０による分析対象物Ｓのカロリーの測定手順について説明する。制御部６０は、操作部４０の操作による測定開始の信号を受信したとき、（手順１）〜（手順１１）の手順で分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
（手順１）制御部６０は、位置センサー３０からの信号に基づいて分析対象物Ｓの位置を検出する。具体的には、制御部６０は、分析対象物Ｓから発光部２１までの距離、分析対象物Ｓからおよび受光素子２２Ａまでの距離を算出する。
（手順２）制御部６０は、分析対象物Ｓの位置に基づいて、発光部２１の位置および角度を設定する。このため、フィルター２５を通過した後の光は、分析対象物Ｓの全体に照射される。
（手順４）制御部６０は、第１特定範囲と対応するフィルター２５を開口部２１Ｃに配置する。
（手順５）制御部６０は、測定部２０の発光部２１から近赤外光を照射する。
（手順６）制御部６０は、受光部２２から受光量に基づいた信号を複数回検出する。
（手順７）制御部６０は、所定時間が経過したとき、第２特定範囲と対応するフィルター２５を開口部２１Ｃに配置する。
（手順８）制御部６０は、受光部２２から受光量に基づいた信号を複数回検出する。
（手順９）制御部６０は、第３特定範囲〜第９特定範囲と対応するフィルター２５の全てについて（手順７）および（手順８）の手順を繰り返す。
（手順１０）制御部６０は、受光部２２からの受光量に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。
（手順１１）制御部６０は、算出したカロリーを表示部５０に表示する。

図３〜図６を参照して、食品を構成する各成分と、吸光度の関係について説明する。
発明者は、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外光の波長において、食品を構成する各成分と吸光度について以下の関係を見出した。なお、図３〜図６における各成分と吸光度との関係は、常温環境下における関係を示している。

図３に示されるように、水分は、９７０ｎｍの波長に吸光度のピークを有する。また、水分は、９７０ｎｍをピークに、９４０〜１０２０ｎｍの波長の範囲において、他の波長よりも大きな吸光度を有する。

図４に示されるように、炭水化物は、７６０ｎｍ、９２０ｎｍ、および９８０ｎｍの波長に吸光度のピークを有する。また、炭水化物は、７６０ｎｍをピークに、７４０ｎｍ〜７７０ｎｍの波長の範囲において、他の波長よりも大きな吸光度を有する。炭水化物は、９２０ｎｍをピークに、８９０〜９５０ｎｍの波長の範囲において、他の波長よりも大きな吸光度を有する。炭水化物は、９８０ｎｍをピークに、９７０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の範囲において、他の波長よりも大きな吸光度を有する。

図５に示されるように、脂質は、９３０ｎｍ、および１０３０ｎｍの波長に吸光度のピークを有する。また、脂質は、９３０ｎｍをピークに、９１０〜９４０ｎｍの波長の範囲において、他の波長よりも大きな吸光度を有する。脂質は、１０３０ｎｍをピークに、１０１０〜１０６０ｎｍの波長の範囲において、他の波長よりも大きな吸光度を有する。

図６に示されるように、たんぱく質は、９０５ｎｍ、１０２０ｎｍ、および１０３０ｎｍの波長に吸光度のピークを有する。また、たんぱく質は、９０５ｎｍをピークに、８９０〜９３０ｎｍの波長の範囲において、他の波長よりも大きな吸光度を有する。たんぱく質は、１０２０ｎｍをピークに、１０００〜１０３０ｎｍの波長の範囲において、他の波長よりも大きな吸光度を有する。たんぱく質は、１０４０ｎｍをピークに、１０３０〜１０６０ｎｍの波長の範囲において、他の波長よりも大きな吸光度を有する。

発明者は、上記の発見から他の波長よりも大きな吸光度を示す波長の吸光度を用いることにより、分析対象物Ｓのカロリーを算出する方法を見出した。すなわち、発明者は、化学的な方法により算出された食品のカロリーと、同一の食品の７００ｎｍ〜１１００ｎｍのうちの特定波長における吸光度とを比較した。そして、発明者は、化学的な方法により算出された食品のカロリーと、同一の食品の７００ｎｍ〜１１００ｎｍのうちの特定波長における吸光度とが相関することを見出した。そこで、複数種類の食品の化学的な方法により算出された食品のカロリーと、同一の食品の７００ｎｍ〜１１００ｎｍのうちの特定波長における吸光度との関係式を求めた。関係式は、ＰＬＳ法、重回帰分析、または要因分析等の統計処理を用いて決定される。なお、関係式は、「相関関係」に相当する。

制御部６０は、予め記憶した上記関係式を用いてカロリーを算出する。
カロリーの具体的な算出手順について説明する。
制御部６０は、受光量に基づいて各特定範囲と対応する吸光量および吸光度を演算する。制御部６０は、複数回の検出結果のそれぞれについて吸光度を演算し、平均値を演算する。制御部６０は、各特定範囲と対応する吸光度の平均値を演算する。制御部６０は、吸光度の平均値と関係式と用いて、分析対象物Ｓのカロリーを算出する。具体的には、吸光度の平均値を、関係式に代入し、分析対象物Ｓのカロリーを算出する。

食品分析装置１の作用について説明する。
従来のカロリーの算出方法は、分析対象物Ｓを粉砕する。次に、化学的な手法により、分析対象物Ｓ中の、水分、炭水化物、脂質、およびたんぱく質の重量を算出する。次に、水分、炭水化物、脂質、およびたんぱく質の重量に基づいてカロリーを算出する。

しかし、従来の化学的な手法を用いたカロリーの算出方法は、薬品および遠心分離機等の装置を用いる。このため、カロリーの算出が煩雑なものになる。また、分析対象物Ｓを粉砕する必要がある。

食品分析装置１は、近赤外光を用いて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。このため、薬品および遠心分離機等の装置を用いずに分析対象物Ｓのカロリーを算出することができる。また、分析対象物Ｓのカロリーを非破壊的に算出することができる。

１１００ｎｍ以上の波長の光は、水分によりよく吸収される。このため、１１００ｎｍ以上の波長の光は、分析対象物Ｓの内部まで浸透し難い。
食品分析装置１は、７００〜１１００ｎｍのうちの特定波長の光を用いてカロリーを算出する。このため、１１００ｎｍ以上の波長の光を用いてカロリーを算出する場合と比較して、光が分析対象物Ｓの内部まで浸透しやすい。このため、分析対象物Ｓの内部までを反映したカロリーを算出することができる。

また、受光素子２２Ａとして用いられるシリコン素子は、１１００ｎｍ以上の波長の光に対する感度が低い。食品分析装置１は、７００〜１１００ｎｍのうちの特定波長の光を用いてカロリーを算出する。このため、食品分析装置１は、シリコン素子を受光素子２２Ａとして用いることができる。シリコン素子は、比較的安価なため、食品分析装置１のコストを低減できる。

食品分析装置１は、波長制限部２４を有する。波長制限部２４は、発光部２１から照射した光の波長の範囲を、特定波長を主成分とする特定範囲に制限する。このため、カロリーの算出に用いない波長の光は、受光素子２２Ａに到達しない。このため、波長を制限せず、受光部２２で分光を行う構成と比較して、食品分析装置１を簡便な構成とすることができる。

また、各特定範囲は、カロリーに大きな影響を与える水分、脂質、たんぱく質、炭水化物のピーク波長を主成分としている。このため、広範囲の波長を用いてカロリーを算出する構成と比較して、より少ない変数でカロリーを算出することができる。

食品分析装置１は、以下の効果を奏する。
（１）制御部６０は、分析対象物Ｓから反射した７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の少なくとも一部を含む光の吸光量を用いて、分析対象物Ｓのカロリーを算出する。このため、化学的な手法を用いてカロリーを算出する場合と比較して、簡便にカロリーを算出できる。

（２）食品分析装置１は、近赤外光により分析対象物Ｓのカロリーを算出する。このため、食品分析装置１は、分析対象物Ｓを粉砕せずに、非破壊的にカロリーを算出できる。
（３）制御部６０は、第１特定範囲〜第９特定範囲の波長の吸光度を用いてカロリーを算出する。

９４０ｎｍ〜１０２０ｎｍの波長は、常温環境下において水分をよく反映する。９１０ｎｍ〜９４０ｎｍの波長は、常温環境下において脂質をよく反映する。８９０ｎｍ〜９３０ｎｍの波長は、常温環境下においてたんぱく質をよく反映する。９７０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長は、常温環境下において炭水化物をよく反映する。１０００ｎｍ〜１０３０ｎｍの波長は、常温環境下においてたんぱく質をよく反映する。１０３０ｎｍ〜１０６０ｎｍの波長は、常温環境下においてたんぱく質をよく反映する。７４０〜７７０ｎｍの波長は、常温環境下において炭水化物をよく反映する。１０１０〜１０６０の波長は、常温環境下において脂質をよく反映する。８９０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長は、常温環境下において炭水化物をよく反映する。なお、各成分をよく反映する波長は、温度等の条件により中心ピークが１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度シフトする。このため、実際に測定を行う条件下において各成分をよく反映する波長を用いることもできる。この場合、カロリーの算出精度はより向上する。

すなわち、上記範囲の波長における吸光度は、たんぱく質、脂質、炭水化物、および水分と相関する。このため、上記範囲の波長を用いることにより、分析対象物Ｓのカロリーを精度よく算出できる。

（４）食品分析装置１は、波長制限部２４を有する。このため、波長を制限せず、受光部２２で分光を行う構成と比較して、食品分析装置１を簡便な構成とすることができる。
（５）光量が大きいほど算出精度は向上する。一方、光量が大きいほど、分析対象物Ｓへの影響が大きくなる。例えば、光の照射により分析対象物Ｓの温度は高くなる。このため、分析対象物Ｓが肉または魚等の場合、鮮度の低下に繋がる。また、分析対象物Ｓがバター等の油脂類の場合、性質の変化が生じるおそれがある。また、一般に、食品などに多く含まれている水分は、温度変化によって吸収波長中心が変化しやすい。このため、カロリーの算出精度が低下するおそれがある。

波長制限部２４は、分析対象物Ｓに到達する前の光の波長を制限する。このため、同じ光量であっても、吸光度の演算に用いない波長は分析対象物Ｓに到達しない。このため、光の照射による分析対象物Ｓへの影響を小さくすることができる。

（６）食品分析装置１は、内部を遮光できる筐体１１を有する。このため、外部からの近赤外光の影響を低減できる。このため、カロリーの算出精度が低下することを抑制できる。

（第２実施形態）
本実施形態の食品分析装置１は、第１実施形態の食品分析装置１と比較して次の部分において異なる構成を有し、その他の部分において同一の構成を有する。すなわち、食品分析装置１は、分析対象物Ｓの水分の重量および脂質の重量に基づいて分析対象物Ｓのカロリーを算出する。

波長制限部２４は、特定範囲として第１特定範囲と対応するフィルター２５、および第２特定範囲と対応するフィルター２５を有する。第１特定範囲は、水分をよく反映する。第２特定範囲は、脂質をよく反映する。

制御部６０は、第１特定範囲における吸光度、および第２特定範囲における吸光度を用いて、分析対象物Ｓのカロリーを算出する。制御部６０は、複数種類の食品の化学的な分析に基づいて第１特定範囲における吸光度と水分の重量との関係式を予め記憶している。また、制御部６０は、複数種類の食品の化学的な分析に基づいて第２特定範囲における吸光度と脂質の重量との関係式を予め記憶している。

分析対象物Ｓのカロリーの算出方法について説明する。
制御部６０は、第１特定範囲における吸光度および水分の重量との関係式に基づいて分析対象物Ｓの水分の重量（以下、「水分量Ｗ」）を算出する。また、制御部６０は、第２特定範囲における吸光度および水分の重量との関係式に基づいて分析対象物Ｓの脂質の重量（以下、「脂質量Ｆ」）を算出する。

脂質のカロリー係数は「９」である。たんぱく質のカロリー係数は「４」である。炭水化物のカロリー係数は「４」である。脂質のカロリー係数は、たんぱく質および炭水化物のカロリー係数よりも高い。また、たんぱく質および炭水化物のカロリー係数は等しい。このため、たんぱく質の量および炭水化物の量をそれぞれ測定しなくとも、たんぱく質の量および炭水化物の量の和が推定できれば、たんぱく質および炭水化物に由来するカロリーを算出できる。ここで、一般的な食品においては、その重量のほとんどはたんぱく質、炭水化物、脂質、および水分が占める。このため、分析対象物Ｓの総重量Ｘから水分量Ｗおよび脂質量Ｆを引いた値は、たんぱく質の量および炭水化物の量に略等しくなる。このため、制御部６０は、水分量Ｗおよび脂質量Ｆに基づいて下記（１）式により分析対象物ＳのカロリーＣを算出する。なお、総重量Ｘは、操作部４０を介して使用者により登録される。

Ｃ＝（Ｘ−Ｗ−Ｆ）×４＋Ｆ×９ …（１）

第２実施形態の食品分析装置１は第１実施形態の（１）〜（６）の効果に加えて、以下の効果を奏する。

（７）食品分析装置１は、第１特定範囲の特定波長の吸光度、および第２特定範囲の特定波長の吸光度を用いてカロリーを算出する。
一般的な食品の水分比率は大きい。また、脂質のカロリー係数は、たんぱく質および炭水化物と比較してカロリー係数が高い。このため、水分および脂質の重量をよく反映する第１特定範囲および第２特定範囲の特定波長の吸光度により、分析対象物Ｓのカロリーを算出できる。

食品分析装置１は、特定範囲として２つの特定範囲のみを用いてカロリーを算出する。このため、３つ以上の特定範囲を用いてカロリーを算出する構成と比較して、カロリーの算出のための演算式を簡単にすることができる。また、１つの特定範囲のみを用いてカロリーを算出する構成と比較して、カロリーの算出精度を向上できる。

（第３実施形態）
本実施形態の食品分析装置１は、第１実施形態の食品分析装置１と比較して次の部分において異なる構成を有し、その他の部分において同一の構成を有する。すなわち、食品分析装置１は、散乱光に加えて透過光を用いてカロリーを算出する。

図７に示されるように、受光部２２は、受光素子２２Ａおよび第２受光素子２２Ｂを有する。
第２受光素子２２Ｂは、試料皿１２よりも下方に配置される。第２受光素子２２Ｂは、発光部２１からの照射光のうち、分析対象物Ｓを透過した光を受光する。第２受光素子２２Ｂは、受光した光に応じた信号を制御部６０に送信する。

図８に示されるように、試料皿１２は、透過部１３を有する。試料皿１２は、円盤形状を有する。透過部１３は、試料皿１２の円盤形状の中央部分に位置する。透過部１３は、近赤外光を透過する材料により形成される。透過部１３の材料としては、例えば赤外線領域の光の吸収が少ない石英ガラスが用いられる。

制御部６０（図１参照）は、受光素子２２Ａからの出力信号、および第２受光素子２２Ｂからの出力信号に基づいて、分析対象物Ｓのカロリーを算出する。カロリーは、受光素子２２Ａからの出力信号、および第２受光素子２２Ｂからの出力信号の両方により得られる受光量と、関係式とにより算出される。

第３実施形態の食品分析装置１は第１実施形態の（１）〜（６）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（８）受光部２２は、受光素子２２Ａに加えて第２受光素子２２Ｂを有する。このため、受光素子２２Ａのみでカロリーを算出する構成と比較して、カロリーの算出の精度を向上できる。

（その他の実施形態）
本食品分析装置は、第１実施形態、第２実施形態、および第３実施形態以外の実施形態を含む。以下、本食品分析装置のその他の実施形態としての各実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

・第２実施形態の食品分析装置１は、第１特定範囲の特定波長の吸光度、および第２特定範囲の特定波長の吸光度を用いてカロリーを算出する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、第１特定範囲の特定波長の吸光度、および第２特定範囲の特定波長の吸光度の一方のみを用いてカロリーを算出する。また、第１特定範囲の特定波長の吸光度、および第２特定範囲の特定波長の吸光度に代えて、第１特定範囲〜第６特定範囲の特定波長の吸光度のうちの少なくとも１つを用いてカロリーを算出することもできる。また、第１特定範囲〜第６特定範囲の特定波長のうちの炭水化物をよく反映する波長を用いて炭水化物の重量を算出することもできる。また、第１特定範囲〜第６特定範囲の特定波長のうちのたんぱく質をよく反映する波長を用いてたんぱく質の重量を算出することもできる。

・第２実施形態の制御部６０は、水分量Ｗおよび脂質量Ｆを用いてカロリーを算出する。ただし、制御部６０の構成はこれに限られない。例えば、変形例の制御部６０は、水分量Ｗおよび脂質量Ｆに加えて、食品種類情報を用いてカロリーを算出する。食品種類情報としては、例えば、サラダ、ご飯、パン、およびハンバーグ等の料理名が設定される。

制御部６０は、予め複数の食品種類情報を記憶している。測定者は、操作部４０を介して複数の食品種類情報から、分析対象物Ｓの種類と対応する食品種類を選択する。制御部６０は、選択された食品種類情報に基づいて、カロリーを算出する。カロリーの算出式としては、例えば下記（２）式が用いられる。この変形例の食品分析装置１は、成分の測定のみでカロリーを算出する構成と比較して、カロリーの算出の精度が向上する。なお、「Ｔ」は、食品種類毎に設定される補正値を示す。この変形例を変形例Ｘとする。

Ｃ＝（Ｓ−Ｗ−Ｆ−Ｔ）×４＋Ｆ×９ …（２）

・変形例Ｘをさらに以下のように変更することもできる。この変形例の食品分析装置１は、カメラを有する。制御部６０は、カメラの画像を処理することにより、分析対象物Ｓの食品種類情報を検出する。例えば、制御部６０は、画像内において緑色が所定の面積以上を占める場合、予め記憶されている複数の食品種類情報の中からサラダを選択する。

・第２実施形態の食品分析装置１は、（１）式において総重量Ｘから水分量Ｗおよび脂質量Ｆを引いた値をたんぱく質の重量および炭水化物の重量の和としてカロリーを算出する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、水分量Ｗおよび脂質量Ｆに加えて塩分等の微小な値を総重量Ｘから引いた値をたんぱく質の重量および炭水化物の重量の和としてカロリーを算出する。なお、塩分のカロリー係数は「０」であるため、総重量Ｘから塩分の量を引いた値を用いてカロリーを算出することにより、カロリーの算出精度を向上できる。なお、塩分の重量は、測定部２０を用いて算出するようにしてもよいし、食品の平均的な塩分量として予め制御部６０に記憶しておくこともできる。

・第２実施形態の食品分析装置１は、カロリーを表示する。ただし、食品分析装置の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、水分、脂質、炭水化物、およびたんぱく質の重量を表示する。この場合、制御部６０は、カロリーの算出を省略することもできる。

・第１実施形態および第３実施形態の食品分析装置１は、第１特定範囲〜第９特定範囲の吸光度を用いてカロリーを算出する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、第１特定範囲〜第９特定範囲のうちの少なくとも１つの特定範囲の吸光度を用いてカロリーを算出する。

・第１実施形態および第３実施形態の食品分析装置１は、特定範囲の吸光度を用いてカロリーを算出する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、７００〜１１００ｎｍの一定間隔毎の波長における吸光度を用いてカロリーを算出する。

・第１実施形態および第２実施形態の波長制限部２４は、分析対象物Ｓに到達する前の光の波長を制限する。ただし、波長制限部２４の構成はこれに限られない。例えば、図９に示される変形例の波長制限部１２４は、発光部２１から照射した光が分析対象物Ｓに到達した後に受光部２２が受光する光を特定範囲に制限する。具体的には、筒部２３の内部において互いに異なる特定範囲と対応する複数のフィルター１２５を有する。受光素子１２２Ａは、各フィルター１２５を介した波長が制限された光を受光する。なお、この場合、各フィルター１２５に受光素子１２２Ａを備えることもできる。また、１つの受光素子１２２Ａを備え、各フィルター１２５を順次切り替えることもできる。この変形例においては、受光素子１２２Ａが太陽光等の外乱光による影響を受けにくくなる。このため、この変形例の食品分析装置１は、室外でも使いやすい。また、この変形例の食品分析装置１は、外乱光の影響を受け難いため、筐体１１を省略した場合も精度よくカロリーを算出できる。この変形例を変形例Ｙとする。

・上記変形例Ｙの波長制限部１２４は、特定範囲の波長のみを通過するフィルター２５を有する。ただし、波長制限部１２４の構成はこれに限られない。例えば、さらなる変形例の波長制限部１２４は、フィルター１２５に代えてプリズムを有する。波長制限部１２４は、プリズムの位置と受光素子１２２Ａの位置を調整することにより受光素子１２２Ａに到達する光の波長を変更する。

・各実施形態の食品分析装置１は、波長制限部２４を有する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、図１０に示される変形例の食品分析装置１は、特定波長を主成分とする特定範囲の光のみを照射する。具体的には、光源２２１Ａとして複数のＬＥＤを有する。ＬＥＤとしては、特定範囲の波長の光を照射するものを用いる。制御部６０は、照射するＬＥＤを順次切り替える。なお、この場合、光源２２１Ａとして、ＬＥＤに代えてレーザ光を用いることもできる。この変形例においては、他の波長による受光素子２２Ａの影響が小さいため、吸光度を精度良く演算することができる。

・各実施形態の食品分析装置１に次の構成を加えることもできる。すなわち、食品分析装置１は、重量検出部を有する。重量検出部は、圧電素子を有する。重量検出部は、試料皿１２よりも下方に位置する。重量検出部は、試料皿１２を上面で受け止める。このため、重量検出部は、試料皿１２および試料皿１２に乗せられる分析対象物Ｓの重量に応じた圧力がかかる。圧電素子は、試料皿１２および試料皿１２に乗せられる分析対象物Ｓの重量に起因する圧力に応じた信号を制御部６０に出力する。制御部６０は、重量検出部の圧電素子からの信号に基づいて、分析対象物Ｓの重量を算出する。制御部６０は、分析対象物Ｓの重量を用いてカロリーを算出する。具体的には、吸光度により算出されたカロリーを重量に基づいて補正する。これにより、より精度よくカロリーを算出できる。この変形例を変形例Ｚとする。

・変形例Ｚにおいて、重量検出部に代えて、分析対象物の体積を測定する体積検出部を用いることもできる。この場合、制御部６０は、分析対象物Ｓの体積を用いてカロリーを算出する。

・各実施形態の食品分析装置１は、位置センサー３１，３２により測定される分析対象物Ｓの位置に基づいて発光部２１の位置および照射角度を調整する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、試料皿１２を上方、下方、右方、および左方に移動させる移動機構を有する。制御部６０は、移動機構を用いて試料皿１２の位置を変更する。制御部６０は、位置センサー３０の検出値に基づいて、分析対象物Ｓの位置を変更する。なお、移動機構は、手動により駆動する構成とすることもできる。

・各実施形態の食品分析装置１は、位置センサー３０が筐体１１の内部に取り付けられる。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、位置センサー３０が発光部２１および受光部２２の少なくとも一方に取り付けられる。

・各実施形態の食品分析装置１は、位置センサー３１，３２を有する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、位置センサー３１，３２の少なくとも一方を省略している。位置センサー３１，３２の両方が省略される場合、発光部２１の位置および角度は、常に試料皿１２全体を照射する状態に設定することもできる。この場合、食品分析装置１は、発光部２１の位置および角度の調整を省略することができる。

・各実施形態の食品分析装置１は、以下の構成を追加した変形例とすることもできる。すなわち、この変形例の食品分析装置１は、参照試料を用いてカロリーを算出する。具体的には、使用者は、温度および湿度等の環境によって分析対象物Ｓと同様にスペクトルデータが変化する参照試料を準備する。使用者は、分析対象物Ｓの測定の前に、参照試料のカロリーを測定する。例えば、分析対象物Ｓを液体とする場合、参照試料として水を用いる。制御部６０は、算出した参照試料のカロリーと予め記憶されている参照試料の基準カロリーとを比較し、補正係数を決定する。制御部６０は、分析対象物Ｓのカロリー算出のとき、参照試料によって決定された補正係数を用いて、算出されるカロリーを補正する。これにより、温度および湿度等の環境によりカロリーの算出精度が低下することを抑制できる。この変形例を変形例Ｖとする。

・上記変形例Ｖの食品分析装置１は、参照試料のカロリーを用いて補正係数を決定する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、さらなる変形例の食品分析装置１は、参照試料のカロリーを用いて、発光部の位置および発光強度を変更する。具体的には、参照試料のカロリーが、予め記憶されている参照試料の基準カロリーと一致するように、発光部の位置および発光強度を変更する。これにより、温度および湿度等の環境によりカロリーの測定精度が低下することを抑制できる。

・各実施形態の食品分析装置１は、発光部２１を１つ有する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、発光部２１を複数有する。

・各実施形態の測定部２０は、散乱反射光を受光する受光素子２２Ａを１つ有する。ただし、測定部２０の構成はこれに限られない。例えば、変形例の測定部２０は、散乱反射光を受光する受光素子２２Ａを２つ以上有する。

・各実施形態の測定部２０は、１つの筒部２３を有する。ただし、測定部２０の構成はこれに限られない。例えば、変形例の測定部２０は、散乱反射光を受光する複数の筒部２３および光ファイバーを有する。光ファイバーは、一端が複数に分岐する。各筒部２３は、それぞれ光ファイバーの分岐した端部が接続される。光ファイバーの他端は、受光素子２２Ａに接続される。散乱反射光は、各受光部２２および光ファイバーを介して受光素子２２Ａに集光される。この測定部２０は、複数の部位に到達した散乱反射光を集光するため、受光素子２２Ａに到達する光の強度を高めることができる。

・各実施形態の制御部６０は、吸光度を用いてカロリーを算出する。ただし、制御部６０の構成はこれに限られない。例えば、変形例の制御部６０は、吸光度に代えて吸光量を用いてカロリーを算出する。

・各実施形態の波長制限部２４は、特定範囲の波長のみを通過するフィルター２５を有する。ただし、波長制限部２４の構成はこれに限られない。例えば、変形例の波長制限部２４は、圧電素子を用いたフィルターを１つ有する。フィルター２５を通過する波長は、圧電素子に電気的な刺激を付加することにより変更される。

・各実施形態の食品分析装置１は、液晶画面を有する表示部５０を備える。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、ＬＥＤを有する表示部５０を備える。要するに、算出したカロリーを表示できる表示部５０であれば、いずれの構成に変更することもできる。

・各実施形態の食品分析装置１は、表示部５０に分析対象物Ｓのカロリーを表示する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、カロリーの算出結果を外部媒体に出力するポートを有する。ポートとしては、例えば、ＵＳＢおよび無線通信のポートが挙げられる。

・各実施形態の食品分析装置１は、試料皿１２を有する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、試料皿１２を省略している。この場合、分析対象物Ｓを、石英ガラスの容器に入れて測定を行うこともできる。また、分析対象物Ｓを挟む保持部を筐体１１に固定することもできる。

・各実施形態の筐体１１は、扉を有する。ただし、筐体１１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の筐体１１は、扉を省略している。この場合、食品分析装置１は、分析対象物Ｓを筐体１１内に配置しない状態における吸光度を測定し、分析対象物Ｓを測定したときの吸光度の対照値とすることもできる。具体的には、食品分析装置１は、分析対象物Ｓを測定したときの測定値から、分析対象物Ｓを筐体１１内に配置しない状態における測定値を引いた値に基づいて吸光度を算出する。

・各実施形態の食品分析装置１は、筐体１１を有する。ただし、食品分析装置１の構成はこれに限られない。例えば、変形例の食品分析装置１は、筐体１１を省略している。

１…食品分析装置、２１…発光部、２２…受光部、２４…波長制限部、６０…制御部（演算部、分析部）。

Claims (8)

1. ７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の少なくとも一部を含む光を分析対象物に照射する発光部と、
   前記分析対象物から反射した光および前記分析対象物を透過した光の少なくとも一方を受光する受光部と、
   前記受光部が受光した光の吸光量を演算する演算部と、
   吸光量およびカロリーの相関関係と前記演算部により演算された吸光量とに基づいて前記分析対象物のカロリーを算出する分析部、および前記吸光量および食品の成分量の相関関係と前記演算部により演算された吸光量とに基づいて前記分析対象物の成分量を算出する分析部の一方と
   を備える食品分析装置。
2. 前記演算部は、前記受光部が受光した光のうちの特定波長の吸光量を演算し、
   前記特定波長は、９４０〜１０２０ｎｍ、９１０〜９４０ｎｍ、８９０〜９３０ｎｍ、９７０〜１０００ｎｍ、１０００〜１０３０ｎｍ、１０３０〜１０６０ｎｍ、７４０〜７７０ｎｍ、１０１０〜１０６０ｎｍ、および８９０〜９５０ｎｍのうちの少なくとも１つの波長である
   請求項１に記載の食品分析装置。
3. 前記特定波長は、９４０〜１０２０ｎｍおよび９１０〜９４０ｎｍのうちの少なくとも１つの波長である
   請求項２に記載の食品分析装置。
4. 前記食品分析装置は、前記発光部から照射した光の波長の範囲を、前記特定波長を主成分とする特定範囲に制限する波長制限部を有する
   請求項２または３のいずれか一項に記載の食品分析装置。
5. 前記波長制限部は、前記発光部から照射した光が前記分析対象物に到達する前に前記発光部から照射した光を前記特定範囲に制限する
   請求項４に記載の食品分析装置。
6. 前記波長制限部は、前記発光部から照射した光が前記分析対象物に到達した後に前記受光部が受光する光を前記特定範囲に制限する
   請求項４または５に記載の食品分析装置。
7. 前記発光部は、前記特定波長を主成分とする特定範囲の光のみを照射する
   請求項２〜６のいずれか一項に記載の食品分析装置。
8. 前記食品分析装置は、前記分析対象物の重量を測定する重量検出部および前記分析対象物の体積を測定する体積検出部のうちの一方を有し、
   前記分析部は、前記演算部の測定結果を用いて前記分析対象物のカロリーまたは前記分析対象物の成分量を算出する
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の食品分析装置。