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WO2014045509A1 - 分析装置 - Google Patents

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WO2014045509A1
WO2014045509A1 PCT/JP2013/004638 JP2013004638W WO2014045509A1 WO 2014045509 A1 WO2014045509 A1 WO 2014045509A1 JP 2013004638 W JP2013004638 W JP 2013004638W WO 2014045509 A1 WO2014045509 A1 WO 2014045509A1
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WO
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light
unit
analysis
analysis object
food
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PCT/JP2013/004638
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Inventor
達也 高橋
朋哉 日下部
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
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    • G01J2003/1217—Indexed discrete filters or choppers
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    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources

Definitions

  • the present invention relates to an analyzer for analyzing, for example, ingredients contained in food or calories of food.
  • an inspection method using light having a wavelength in the near infrared region or the like is known.
  • a method for measuring calorie using near-infrared light is known (for example, Patent Document 1).
  • the known calori obtained by chemical analysis of various types of food samples and the absorbance of each sample are assigned to the calories of the above various types of food samples. Find the wavelength of near infrared rays to be used. Then, the calorie of the food to be measured is estimated using the near infrared wavelength.
  • the near-infrared absorption spectrum in which the absorbance is plotted with respect to the wavelength is measured by the pre-spectral method, so that there is a problem that the measurement takes time.
  • a spectroscope such as a light chopper is required to split the light into a plurality of near-infrared single wavelengths belonging to food calories and nutritional components.
  • An object of the present invention is to provide an analyzer that can easily analyze components contained in an analysis object or calories of the analysis object in a short time without increasing the size of the apparatus.
  • An analyzer that solves the above problem is an analyzer that can analyze a component contained in an analysis object or a calorie of the analysis object, and a light-emitting unit that emits light, and light from the light-emitting unit is the analysis object
  • a light detection unit configured to detect light or the first transmitted light and generate first detection data, wherein the light detection unit includes a known component or a known calorie in which the light from the light emitting unit includes The second reflected light reflected from the analytical sample and dispersed by the spectroscopic unit or the second transmitted light dispersed by the spectroscopic unit and detected by the spectroscopic unit is detected.
  • the light detection unit that generates detection data
  • a storage unit that stores a regression equation calculated using the second detection data as a parameter, the first detection data, and the regression stored in the storage unit
  • an analysis unit that estimates a component contained in the analysis object or a calorie of the analysis object using an equation.
  • the apparatus further includes a temperature measurement unit capable of measuring the temperature of the analysis object, and the analysis unit is included in the analysis object based on the temperature of the analysis object measured by the temperature measurement unit. It is preferable to correct the components or the calories of the analyte.
  • the apparatus further includes a weight measurement unit capable of measuring the weight of the analysis object, and the regression equation stored in the storage unit includes the second detection data and the analysis measured by the weight measurement unit.
  • the weight of the sample is calculated as a parameter, and the analysis unit uses the first detection data, the weight of the analysis object measured by the weight measurement unit, and the regression equation to analyze the analysis. It is preferable to estimate the weight of the component contained in the object.
  • the light emitting unit, the spectroscopic unit, and the light detection unit are further provided below the plate, further including a light transmissive plate on which the analysis target is placed. Irradiating the analysis object placed on the plate with the light through the plate, the spectroscopic unit divides the first reflected light reflected from the analysis object through the plate, It is preferable that the light detection unit detects the first reflected light spectrally separated by the spectroscopic unit.
  • the analysis object is a food
  • the component is at least one of protein, lipid, and carbohydrate.
  • the spectroscopic unit includes a plurality of optical filters, and each of the plurality of optical filters allows transmission of light of a specific wavelength and regulates transmission of light of a wavelength other than the specific wavelength
  • the light detection unit preferably includes a plurality of light receiving elements, and each of the plurality of light receiving elements (18a) receives light transmitted through a corresponding optical filter.
  • the present invention it is possible to easily analyze the components contained in the analysis object or the calories of the analysis object in a short time without increasing the size of the apparatus.
  • the perspective view of the small plate in the analyzer of FIG. The schematic diagram which shows a state when analyzing reflected light in the analyzer of FIG.
  • the schematic diagram which shows the state when irradiating light from the upper side to the foodstuffs mounted in the small plate and spectroscopy the reflected light.
  • the analyzer 11 can analyze (estimates) proteins, lipids, and carbohydrates, which are the three major nutrients (components) contained in the food F as an example of the analysis object,
  • a flat base 12 having a through hole 12a is provided.
  • the analyzer 11 further includes a disc-shaped weight sensor 13 as an example of a weight measuring unit disposed on the pedestal 12 and having a through hole 13a at the center.
  • the through hole 12a of the pedestal part 12 and the through hole 13a of the weight sensor 13 have the same size, and are arranged at the same position when viewed from the direction perpendicular to the surface of the pedestal part 12.
  • the analyzer 11 further includes a plate that is disposed on the weight sensor 13 and on which the analysis object is placed.
  • the analysis object is, for example, a food F
  • the plate is, for example, a circular small plate 14, but is not limited thereto.
  • the weight sensor 13 measures the weight of the food F placed on the small plate 14.
  • the center portion of the small plate 14 is slightly recessed in a circular shape.
  • the central portion of the small plate 14 is a light-transmitting light transmitting portion 14a, and the portions other than the light transmitting portion 14a are non-light transmitting portions 14b that do not transmit light.
  • the light transmission part 14a is comprised with quartz glass, and the non-light transmission part 14b is comprised with the melamine resin.
  • the light transmission part 14a of the small plate 14 has the same size as each through-hole 12a, 13a, and when it sees from the direction perpendicular
  • a temperature sensor 15 as an example of a temperature measuring unit that measures the temperature of the food F placed on the small plate 14 in a non-contact manner is disposed above the small plate 14.
  • the spectroscopic unit 17 that splits the first reflected light H reflected from the food F through the light transmitting unit 14 a out of the light irradiated to the food F from the light emitting unit 16 is below the pedestal unit 12 and the light emitting unit 16. Are placed next to each other.
  • the first reflected light H includes light of various wavelengths.
  • the spectroscopic unit 17 includes a plurality of optical filters 17a that allow transmission of light having a specific wavelength and restrict transmission of light having a wavelength other than the specific wavelength.
  • the plurality of optical filters 17a are regularly arranged.
  • the wavelength of light that is allowed to pass through each optical filter 17a differs among the plurality of optical filters 17a. Accordingly, the first reflected light H is split into light of a specific wavelength by the plurality of optical filters 17a of the spectroscopic unit 17, respectively.
  • Each of the dispersed light includes information of a single wavelength or a wavelength region having a predetermined width.
  • a light detection unit 18 that detects the first reflected light H after being split by the spectroscopic unit 17 is disposed below the spectroscopic unit 17.
  • the light detection unit 18 includes a plurality of light receiving elements 18 a that receive the first reflected light H transmitted through the optical filters 17 a of the spectroscopic unit 17.
  • the plurality of light receiving elements 18a are regularly arranged so as to correspond to the plurality of optical filters 17a, respectively.
  • each light receiving element 18a receives the first reflected light H transmitted through the corresponding optical filter 17a.
  • each light receiving element 18a has good sensitivity to light including information on the wavelength that passes through the corresponding optical filter 17a.
  • the light detection unit 18 converts the light received by each light receiving element 18a into an electrical signal, and the electrical signal is described later as detection data represented by a voltage value corresponding to the amount of light received. Transmit to the control unit 20.
  • the analysis device 11 includes a control unit 20 as an example of an analysis unit that comprehensively controls the operating state of the analysis device 11, an operation unit 21 in which a user performs various operations, and a food F And a display unit 22 for displaying component analysis results.
  • the control unit 20 is electrically connected to each of the weight sensor 13, the temperature sensor 15, the light emitting unit 16, the light detection unit 18, the operation unit 21, and the display unit 22.
  • control unit 20 includes a calculation unit 23 that performs various calculations, and a storage unit 24 that stores various control programs, detection data generated by the light detection unit 18, a regression equation described later, and the like. .
  • control part 20 makes the light emission part 16 light-emit based on the signal transmitted from the operation part 21, the detection data transmitted from the light detection part 18, the signal transmitted from the weight sensor 13 and the temperature sensor 15, and Based on the regression equation, the components contained in the food F are analyzed (estimated). Thereafter, the control unit 20 causes the display unit 22 to display the analysis results (estimation results) of the components contained in the food F.
  • a food sample (analytical sample) containing components (protein, lipid, and sugar) having a known weight is placed on the small plate 14.
  • the light emission part 16 irradiates light (this embodiment near-infrared light) with respect to a food sample.
  • the second reflected light reflected from the food sample is spectrally separated into light of a specific wavelength by the plurality of optical filters 17 a of the spectroscopic unit 17.
  • the second reflected light transmitted through each optical filter 17a is received by each light receiving element 18a of the light detection unit 18 and converted into an electric signal, and the electric signal is represented by a voltage value corresponding to the amount of light received.
  • the detected data is stored in the storage unit 24 of the control unit 20.
  • the detection data for the food F (analysis object) is also called first detection data
  • the detection data for the food sample (analysis sample) is also called second detection data.
  • the spectroscopic unit 17 includes n optical filters 17a, the light detection unit 18 and comprises n light receiving elements 18a, wherein the determining the weight S 1 protein, the formula 1 below .
  • T is the temperature of the food sample
  • G is the weight of the food sample
  • a 1 to An are protein coefficients
  • B 1 to B n are lipid coefficients
  • C 1 to C n are carbohydrate coefficients
  • V 1 to V n represent voltage values (detection data).
  • the voltage value (detection data) includes information on a single wavelength or a wavelength region having a predetermined width, and from these and the design specification of the optical filter 17a, a near infrared absorption spectrum for each wavelength in the measurement wavelength range. Can also be calculated. However, calculation of the near-infrared absorption spectrum requires computation for reconstruction into the spectrum, so here the voltage value (detection data) is used directly without calculating the near-infrared absorption spectrum. Yes.
  • the parameters T, G, S 1 to S 3 , and V 1 to V n (second detection data) are already known. It is possible to calculate the protein coefficients A 1 to A n , the lipid coefficients B 1 to B n , and the carbohydrate coefficients C 1 to C n by a general technique.
  • known statistical techniques include chemometric techniques such as multiple regression analysis, principal component regression analysis, and PLS regression analysis.
  • the first regression equation for obtaining the weight S 1 protein in food F is obtained .
  • the second regression equation for obtaining the weight S 2 of the lipid contained in the food F can be obtained.
  • the saccharide coefficients C 1 to C n obtained as described above into the above equation 3 a third regression equation for obtaining the weight S 3 of the saccharide contained in the food F is obtained. It is done.
  • the first to third regression equations are stored in the storage unit 24 of the control unit 20.
  • the food F when analyzing the weight of the components (protein, lipid, and sugar) of the food F, the food F is first placed on the small plate 14 and the user operates the operation unit 21. Thereby, light (near-infrared light in this embodiment) is irradiated with respect to the food F from the light emission part 16. FIG. Then, the 1st reflected light reflected from the foodstuff F among this irradiated light is spectroscopically divided into the light of a specific wavelength by the some optical filter 17a of the spectroscopy part 17, respectively.
  • the plurality of dispersed light beams (first reflected light) transmitted through the plurality of optical filters 17a are received by the plurality of light receiving elements 18a of the light detection unit 18, respectively.
  • the light received by each light receiving element 18a is converted into an electrical signal, and first detection data represented by a voltage value corresponding to the amount of received light included in the electrical signal is stored in the control unit 20.
  • the calculation unit 23 of the control unit 20 adds the first detection data (voltage values; V 1 to V n ), the temperature (T) of the food F, and the weight of the food F to each of the first to third regression equations.
  • (G) the weight S 1 of the protein, the weight S 2 of the lipid, and the weight S 3 of the carbohydrate are calculated.
  • analysis (estimation) of the weight of the components of food F (protein, lipid, and carbohydrate) is performed. Thereafter, the control unit 20 displays the analysis (estimation) result of the weight of the components (protein, lipid, and sugar) of the food F on the display unit 22.
  • the analyzer 11 is a post-spectral method that does not require a spectroscope such as a light chopper, and the components (proteins, lipids, and carbohydrates) contained in the food F without measuring the near-infrared absorption spectrum.
  • the weight can be analyzed (estimated). Therefore, the weight of the components (protein, lipid, and sugar) contained in the food F can be easily analyzed in a short time without increasing the size of the apparatus.
  • the first to third regression equations for analyzing the components contained in the food F include T that is a parameter of the temperature of the food F measured by the temperature sensor 15. Therefore, since the component contained in the food F is correct
  • the first to third regression equations for analyzing the components contained in the food F include G, which is a parameter of the weight of the food F measured by the weight sensor 13. Therefore, the weight of the component contained in the food F can be analyzed (estimated) with high accuracy based on the weight of the food F measured by the weight sensor 13.
  • the analysis apparatus 11 performs component analysis of the food F by irradiating the food F placed on the small plate 14 having the light transmission part 14a with light from below the small plate 14. For this reason, even when water vapor or the like is generated by heating the food F, the light emitting unit 16 and the light detection unit 18 are less likely to be clouded with water vapor, thereby suppressing deterioration in the component analysis accuracy of the food F due to the generation of water vapor or the like. be able to. In addition, since the food F is placed on the small plate 14 during the component analysis of the food F, the component analysis can be easily performed even if the food F is a liquid food such as curry.
  • the analysis device 11 may include a light emitting unit 16, a spectroscopic unit 17, and a light detection unit 18 disposed above the food F placed on the small plate 14.
  • the entire small plate 14 may be made of a light shielding material.
  • the analyzer 11 includes a light emitting unit 16 disposed above the food F placed on the small plate 14, while the spectroscopic unit 17 disposed below the small plate 14 and The light detection unit 18 may be included.
  • the first transmitted light transmitted through the light transmitting part 14a of the food F and the small plate 14 out of the light irradiated to the food F from the light emitting part 16 is split by the spectroscopic part 17 and detected by the light detecting part 18. .
  • the light emitted from the light emitting unit 16 to the food sample containing a component having a known weight is included.
  • transmitted the light transmissive part 14a of the food sample and the small plate 14 is used.
  • ⁇ T may be omitted in the first to third regression equations. That is, when estimating the components (protein, lipid, and sugar) contained in the food F, it is not always necessary to correct the components with the temperature of the food F.
  • ⁇ G may be omitted in the first to third regression equations. That is, when estimating the components (protein, lipid, and sugar) contained in the food F, it is not always necessary to estimate the weight of the component.
  • both T and G may be omitted. That is, when estimating the components (protein, lipid, and sugar) contained in the food F, the component may not be corrected with the temperature of the food F and the weight of the component may not be estimated. In other words, only the components (proteins, lipids, and carbohydrates) contained in the food F may be estimated.
  • the analysis device 11 may be used as a device for analyzing (estimating) the calories of food F.
  • a food having a known calorie is used as an analysis sample to estimate the calorie of the food F.
  • a regression equation is calculated and stored in the storage unit 24.
  • requires calorie K of the food F is represented by the following formula 4.
  • D 1 ⁇ D n is the calories coefficient obtained by protein factors A 1 ⁇ A n such a manner analogous to that of the above embodiment. Therefore, by substituting the calorie coefficients D 1 to D n obtained as described above with respect to (Equation 4), the fourth regression equation for obtaining the calorie K of the food F can be obtained. Then, the detection data (first detection data) (voltage values; V 1 to V n ) of the food F, the temperature (T) of the food F, and the weight (G) of the food F are substituted into the fourth regression equation.
  • the calculation unit 23 calculates the calorie K of the food F. Thereby, the analysis (estimation) of the calories of the food F is performed. Therefore, the calorie of the food F can be easily estimated in a short time without increasing the size of the apparatus.
  • the calorie K of the food F may be calculated by adding the respective components multiplied by the calorie coefficient. .
  • the food F When the food F has components that are remarkably different between the inner side and the outer side (for example, tempura or roll cabbage), the food F may be minced for component analysis. In this way, component analysis can be performed with high accuracy even for food F having components that are significantly different between the inside and the outside.
  • the light emission unit 16 irradiates the analysis object with light in a wavelength region other than near-infrared light. You may do it.
  • the analysis device 11 may analyze these components using soil or chemicals as analysis objects.

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Description

分析装置
　本発明は、例えば食品に含まれる成分または食品のカロリを分析する分析装置に関する。
　一般に、分析対象物の光学的特性に基づいた非破壊検査においては、近赤外領域等の波長の光を用いる検査方法が知られている。特に食品については、近赤外光を用いてカロリを測定する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
　こうしたカロリの測定方法では、多種類の食品の被検体の化学分析により得られた既知のカロリと、当該各被検体の吸光度との重回帰分析によって上記多種類の食品の被検体のカロリに帰属する近赤外線の波長を求める。そして、その近赤外線の波長を用いて、測定対象の食品のカロリが推定される。
特開２００５－２９２１２８号公報
　ところで、上述のようなカロリの測定方法では、前分光方式により、波長に対して吸光度をプロットした近赤外吸収スペクトルが測定されるため、測定に時間がかかってしまうという問題がある。加えて、最初に、食品のカロリや各栄養成分に帰属する近赤外線の複数の単波長に分光するべくライトチョッパなどの分光器が必要となるので、装置が大型化してしまうという問題がある。
　本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、装置が大型化することなく、短時間で容易に分析対象物に含まれる成分または分析対象物のカロリを分析することが可能な分析装置を提供することにある。
　上記課題を解決する分析装置は、分析対象物に含まれる成分または前記分析対象物のカロリを分析可能な分析装置であって、光を発する発光部と、前記発光部からの光が前記分析対象物に照射された場合に、前記分析対象物から反射された第１反射光または前記分析対象物を透過する第１透過光を分光する分光部と、前記分光部によって分光された前記第１反射光または前記第１透過光を検出して、第１検出データを生成する光検出部であって、該光検出部は、前記発光部からの光が、既知の成分を含むかまたは既知のカロリを有する分析サンプルに照射された場合に、前記分析サンプルから反射されて前記分光部によって分光された第２反射光または前記分析サンプルを透過して前記分光部によって分光された第２透過光を検出して、第２検出データを生成する、前記光検出部と、前記第２検出データをパラメータとして用いて算出された回帰式を格納する記憶部と、前記第１検出データと、前記記憶部に格納された前記回帰式とを用いて、前記分析対象物に含まれる成分または前記分析対象物のカロリを推定する分析部とを備えたことを特徴とする。
　上記構成において、前記分析対象物の温度を測定可能な温度測定部をさらに備え、前記分析部は、前記温度測定部で測定された前記分析対象物の温度に基づいて、前記分析対象物に含まれる成分または前記分析対象物のカロリを補正することが好ましい。
　上記構成において、前記分析対象物の重量を測定可能な重量測定部をさらに備え、前記記憶部に格納された前記回帰式は、前記第２検出データと、前記重量測定部で測定された前記分析サンプルの重量とをパラメータとして用いて算出され、前記分析部は、前記第１検出データと、前記重量測定部で測定された前記分析対象物の重量と、前記回帰式とを用いて、前記分析対象物に含まれる成分の重量を推定することが好ましい。
　上記構成において、前記分析対象物が載置された光透過性のプレートをさらに備え、前記発光部、前記分光部、及び前記光検出部は、前記プレートの下方に配置され、前記発光部は、前記プレート上に載置された前記分析対象物に対して前記プレート越しに前記光を照射し、前記分光部は、前記分析対象物から前記プレート越しに反射される第１反射光を分光し、前記光検出部は、前記分光部によって分光された前記第１反射光を検出することが好ましい。
　上記構成において、前記分析対象物は、食品であり、前記成分は、蛋白質、脂質、糖質のうち少なくとも１つであることが好ましい。
　上記構成において、前記分光部は、複数の光学フィルタを含み、前記複数の光学フィルタの各々は、特定の波長の光の透過を許容し、特定の波長以外の波長の光の透過を規制し、前記光検出部は、複数の受光素子を含み、前記複数の受光素子（１８ａ）の各々は、対応する光学フィルタを透過した光を受光することが好ましい。
　本発明によれば、装置が大型化することなく、短時間で容易に分析対象物に含まれる成分または分析対象物のカロリを分析することができる。
本発明の一実施形態の分析装置の概略構成を示す模式図。 図１の分析装置における小皿の斜視図。 図１の分析装置において反射光を分析するときの状態を示す模式図。 変更例において、小皿に載置された食品に上側から光を照射して、その反射光を分光するときの状態を示す模式図。 変更例において、小皿に載置された食品に上側から光を照射して、その透過光を分光するときの状態を示す模式図。
　以下、本発明の一実施形態の分析装置を図面に従って説明する。
　図１に示すように、分析装置１１は、分析対象物の一例としての食品Ｆに含まれる三大栄養素（成分）である蛋白質、脂質、及び糖質を分析可能（推定可能）であって、貫通孔１２ａを有する平板状の台座部１２を備えている。分析装置１１は、さらに、台座部１２上に配置された、中央部に貫通孔１３ａを有する重量測定部の一例としての円板状の重量センサ１３を備えている。
　台座部１２の貫通孔１２ａと、重量センサ１３の貫通孔１３ａとは、同じ大きさを有し、台座部１２の面に垂直な方向から見ると、一致した位置に配置されている。分析装置１１は、さらに、重量センサ１３上に配置された、分析対象物が載置されるプレートを備えている。分析対象物は、一例としては、食品Ｆであり、プレートは、一例としては、円形の小皿１４であるが、これに限られない。そして、重量センサ１３は、小皿１４上に載置された食品Ｆの重量を測定する。
　図１及び図２に示すように、小皿１４の中心部は、若干円形状に窪んでいる。小皿１４の中心部は、光透過性の光透過部１４ａであり、光透過部１４ａ以外の部分は、光を透過させない非光透過部１４ｂである。本実施形態では、光透過部１４ａが石英ガラスで構成され、非光透過部１４ｂがメラミン樹脂で構成されている。
　そして、小皿１４の光透過部１４ａは、各貫通孔１２ａ，１３ａと同じ大きさを有し、台座部１２の面に垂直な方向から見ると、一致した位置に配置されている。なお、小皿１４の上方には、小皿１４上に載置された食品Ｆの温度を非接触で測定する温度測定部の一例としての温度センサ１５が配置されている。
　図１に示すように、台座部１２の下方には、貫通孔１２ａ、貫通孔１３ａ及び光透過部１４ａを通して小皿１４上の食品Ｆに光（本実施形態では近赤外光）を照射する発光部１６が配置されている。すなわち、発光部１６は、小皿１４上に載置された食品Ｆに対して光透過部１４ａ越しに光を照射する。
　さらに、発光部１６から食品Ｆに照射された光のうち食品Ｆから光透過部１４ａ越しに反射される第１反射光Ｈを分光する分光部１７が、台座部１２の下方において、発光部１６と隣り合って配置されている。この第１反射光Ｈは、様々な波長の光を含む。
　図３に示すように、分光部１７は、特定の波長の光の透過を許容し、特定の波長以外の波長の光の透過を規制する複数の光学フィルタ１７ａを含む。複数の光学フィルタ１７ａは、規則的に配列されている。そして、各光学フィルタ１７ａにおいて透過が許容される光の波長が複数の光学フィルタ１７ａの間で異なっている。したがって、第１反射光Ｈは、分光部１７の複数の光学フィルタ１７ａによって、それぞれ特定の波長の光に分光される。分光された光の各々は、単波長、或いは所定の幅をもった波長域の情報を含んでいる。
　図１及び図３に示すように、分光部１７の下方には、分光部１７で分光された後の第１反射光Ｈを検出する光検出部１８が配置されている。光検出部１８は、分光部１７の各光学フィルタ１７ａをそれぞれ透過した第１反射光Ｈを受光する複数の受光素子１８ａを備えている。複数の受光素子１８ａは、複数の光学フィルタ１７ａとそれぞれ対応するように規則的に配列されている。
　すなわち、各受光素子１８ａは、対応する光学フィルタ１７ａを透過した第１反射光Ｈを受光する。この場合、各受光素子１８ａは、対応する光学フィルタ１７ａを透過する波長の情報を含む光に対して感度が良好であることが好ましい。そして、光検出部１８は、各受光素子１８ａで受光された光を電気信号に変換し、該電気信号を、受光された光の光量に応じた電圧値で表される検出データとして、後述する制御部２０に送信する。
　図１に示すように、分析装置１１は、分析装置１１の稼動状態を統括的に制御する分析部の一例としての制御部２０と、ユーザが各種の操作を行う操作部２１と、食品Ｆの成分の分析結果などを表示する表示部２２とを備えている。制御部２０は、重量センサ１３、温度センサ１５、発光部１６、光検出部１８、操作部２１、及び表示部２２の各々と電気的に接続されている。
　また、制御部２０は、各種の演算を行う演算部２３と、各種の制御プログラム、光検出部１８によって生成される検出データ、及び後述する回帰式などを格納する記憶部２４とを備えている。そして、制御部２０は、操作部２１から送信される信号に基づいて発光部１６を発光させ、光検出部１８から送信される検出データ、重量センサ１３及び温度センサ１５から送信される信号、及び回帰式に基づいて、食品Ｆに含まれる成分を分析（推定）する。その後、制御部２０は、この食品Ｆに含まれる成分の分析結果（推定結果）を表示部２２に表示させる。
　次に、食品Ｆに含まれる成分（蛋白質、脂質、及び糖質）を分析（推定）するために用いる上記回帰式の算出方法について説明する。
　図１及び図３に示すように、上記回帰式を算出する場合には、既知の重量を有する成分（蛋白質、脂質、及び糖質）を含む食品サンプル（分析サンプル）が小皿１４上に載置され、発光部１６が、食品サンプルに対して光（本実施形態では近赤外光）を照射する。すると、食品サンプルから反射された第２反射光は、分光部１７の複数の光学フィルタ１７ａによってそれぞれ特定の波長の光に分光される。
　各光学フィルタ１７ａを透過した第２反射光は、光検出部１８の各受光素子１８ａに受光されて電気信号に変換され、該電気信号は、受光された光の光量に応じた電圧値で表される検出データとして制御部２０の記憶部２４に格納される。なお、食品Ｆ（分析対象物）についての検出データは、第１検出データとも呼ばれ、食品サンプル（分析サンプル）についての検出データは、第２検出データとも呼ばれる。
　ここで、分光部１７がｎ個の光学フィルタ１７ａを含み、光検出部１８がｎ個の受光素子１８ａを含むとすると、蛋白質の重量Ｓ１を求める式は、下記の式１で表される。
　Ｓ１＝Ｔ・Ｇ・（Ａ１Ｖ１＋Ａ２Ｖ２＋Ａ３Ｖ３＋・・・＋ＡｎＶｎ）　・・・・（式１）
　同様に、脂質の重量Ｓ２を求める式は、下記の式２で表される。
　Ｓ２＝Ｔ・Ｇ・（Ｂ１Ｖ１＋Ｂ２Ｖ２＋Ｂ３Ｖ３＋・・・＋ＢｎＶｎ）　・・・・（式２）
　同様に、糖質の重量Ｓ３を求める式は、下記の式３で表される。
　Ｓ３＝Ｔ・Ｇ・（Ｃ１Ｖ１＋Ｃ２Ｖ２＋Ｃ３Ｖ３＋・・・＋ＣｎＶｎ）　・・・・（式３）
　上記式１～式３において、Ｔは食品サンプルの温度、Ｇは食品サンプルの重量、Ａ１～Ａｎは蛋白質係数、Ｂ１～Ｂｎは脂質係数、Ｃ１～Ｃｎは糖質係数、Ｖ１～Ｖｎは電圧値（検出データ）を示す。電圧値（検出データ）は、単波長、或いは所定の幅をもった波長域の情報を含んでおり、これらと光学フィルタ１７ａの設計仕様とから、測定波長範囲における波長毎の近赤外吸収スペクトルを算出することもできる。しかし、近赤外吸収スペクトルの算出にはスペクトルへの再構築のための演算が必要となるため、ここでは近赤外吸収スペクトルを算出することなく、直接電圧値（検出データ）が用いられている。
　そして、食品サンプルの測定では、パラメータであるＴ、Ｇ、Ｓ１～Ｓ３、及びＶ１～Ｖｎ（第２検出データ）は既知であるため、上記式１～式３に従って、既知の統計的手法により、蛋白質係数Ａ１～Ａｎ、脂質係数Ｂ１～Ｂｎ、及び糖質係数Ｃ１～Ｃｎを演算することが可能である。この場合、既知の統計的手法としては、重回帰分析法、主成分回帰分析法、ＰＬＳ回帰分析法などのケモメトリックス手法が挙げられる。
　したがって、上記式１に対して、上述のように求められた蛋白質係数Ａ１～Ａｎを代入することにより、食品Ｆに含まれる蛋白質の重量Ｓ１を求めるための第１回帰式が得られる。また、上記式２に対して、上述のように求められた脂質係数Ｂ１～Ｂｎを代入することにより、食品Ｆに含まれる脂質の重量Ｓ２を求めるための第２回帰式が得られる。さらに上記式３に対して、上述のように求められた糖質係数Ｃ１～Ｃｎを代入することにより、食品Ｆに含まれる糖質の重量Ｓ３を求めるための第３回帰式が得られる。そして、第１～第３回帰式は、制御部２０の記憶部２４に格納されている。
　次に、食品Ｆに含まれる成分（蛋白質、脂質、及び糖質）の重量を分析（推定）する場合の分析装置１１の作用について説明する。
　さて、食品Ｆの成分（蛋白質、脂質、及び糖質）の重量を分析する場合には、まず、食品Ｆが小皿１４上に載置され、ユーザが操作部２１を操作する。これにより、発光部１６から食品Ｆに対して光（本実施形態では近赤外光）が照射される。すると、この照射された光のうち食品Ｆから反射された第１反射光は、分光部１７の複数の光学フィルタ１７ａによってそれぞれ特定の波長の光に分光される。
　複数の光学フィルタ１７ａを透過した複数の分光された光（第１反射光）は、光検出部１８の複数の受光素子１８ａにそれぞれ受光される。各受光素子１８ａで受光された光は、電気信号に変換され、該電気信号に含まれる、受光された光の光量に応じた電圧値で表される第１検出データが、制御部２０の記憶部２４に格納される。すると、制御部２０の演算部２３は、第１～第３回帰式の各々に、第１検出データ（電圧値；Ｖ１～Ｖｎ）、食品Ｆの温度（Ｔ）、及び食品Ｆの重量（Ｇ）を代入することにより、蛋白質の重量Ｓ１、脂質の重量Ｓ２、及び糖質の重量Ｓ３をそれぞれ算出する。
　これにより、食品Ｆの成分（蛋白質、脂質、及び糖質）の重量の分析（推定）がなされる。その後、制御部２０は、この食品Ｆの成分（蛋白質、脂質、及び糖質）の重量の分析（推定）結果を表示部２２に表示する。
　以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
　（１）分析装置１１は、ライトチョッパなどの分光器が不要な後分光方式であり、且つ近赤外吸収スペクトルを測定することなく食品Ｆに含まれる成分（蛋白質、脂質、及び糖質）の重量を分析（推定）することができる。したがって、装置が大型化することなく、短時間で容易に食品Ｆに含まれる成分（蛋白質、脂質、及び糖質）の重量の分析を行うことができる。
　（２）食品Ｆに含まれる成分を分析するための第１～第３回帰式は、温度センサ１５によって測定された食品Ｆの温度のパラメータであるＴを含んでいる。したがって、温度センサ１５によって測定された食品Ｆの温度に基づいて食品Ｆに含まれる成分が補正されるので、食品Ｆに含まれる成分の分析精度を高めることができる。
　（３）食品Ｆに含まれる成分を分析するための第１～第３回帰式は、重量センサ１３によって測定された食品Ｆの重量のパラメータであるＧを含んでいる。したがって、重量センサ１３によって測定された食品Ｆの重量に基づいて食品Ｆに含まれる成分の重量を精度よく分析（推定）することができる。
　（４）分析装置１１は、光透過部１４ａを有する小皿１４上に載置された食品Ｆに対し、小皿１４の下方から光を照射して、食品Ｆの成分分析を行っている。このため、食品Ｆの加熱により水蒸気などが発生した場合でも、発光部１６や光検出部１８が水蒸気で曇りにくくなるので、水蒸気などの発生によって食品Ｆの成分分析精度が低下することを抑制することができる。加えて、食品Ｆの成分分析中、食品Ｆは小皿１４上に載置されているので、食品Ｆがカレーなどの液状の食品であっても容易に成分分析を行うことができる。
　（変更例）
　なお、上記実施形態は、次のように変更することも可能である。
　・図４に示すように、分析装置１１は、小皿１４上に載置された食品Ｆよりも上方に配置された発光部１６、分光部１７、及び光検出部１８を含んでもよい。この場合、小皿１４全体が、遮光性の材料で構成されてもよい。
　・図５に示すように、分析装置１１は、小皿１４上に載置された食品Ｆよりも上方に配置された発光部１６を含む一方、小皿１４の下側に配置された分光部１７及び光検出部１８を含んでもよい。この場合、発光部１６から食品Ｆに照射された光のうち食品Ｆ及び小皿１４の光透過部１４ａを透過した第１透過光が、分光部１７で分光されて光検出部１８で検出される。さらにこの場合、上記第１～第３回帰式を算出するときにも、上記第２反射光の代わりに、既知の重量を有する成分を含む食品サンプルに対して発光部１６から照射した光のうち食品サンプル及び小皿１４の光透過部１４ａを透過した第２透過光が用いられる。
　・上記第１～第３回帰式においてＴを省略してもよい。すなわち、食品Ｆに含まれる成分（蛋白質、脂質、及び糖質）を推定する際に、当該成分を必ずしも食品Ｆの温度で補正する必要はない。
　・上記第１～第３回帰式においてＧを省略してもよい。すなわち、食品Ｆに含まれる成分（蛋白質、脂質、及び糖質）を推定する際に、必ずしも当該成分の重量を推定する必要はない。
　・上記第１～第３回帰式においてＴ及びＧの両方を省略してもよい。すなわち、食品Ｆに含まれる成分（蛋白質、脂質、及び糖質）を推定する際に、当該成分を食品Ｆの温度で補正せず、且つ当該成分の重量を推定しないようにしてもよい。換言すれば、食品Ｆに含まれる成分（蛋白質、脂質、及び糖質）を推定するだけであってもよい。
　・分析装置１１は、食品Ｆのカロリを分析（推定）する装置として用いてもよい。この場合、上記実施形態における食品Ｆの成分（蛋白質、脂質、糖質）を分析（推定）する場合と同様に、既知のカロリを有する食品を分析サンプルとして、食品Ｆのカロリを推定するための回帰式を算出して、記憶部２４に格納しておく。そして、食品ＦのカロリＫを求める式は、下記の式４で表される。
　Ｋ＝Ｔ・Ｇ・（Ｄ１Ｖ１＋Ｄ２Ｖ２＋Ｄ３Ｖ３＋・・・＋ＤｎＶｎ）　・・・・（式４）
　この場合、Ｄ１～Ｄｎは、上記実施形態の蛋白質係数Ａ１～Ａｎなどと同様の方法で求められるカロリ係数である。したがって、上記（式４）に対して上述のように求められたカロリ係数Ｄ１～Ｄｎを代入することにより、食品ＦのカロリＫを求めるための第４回帰式が得られる。そして、この第４回帰式に、食品Ｆの検出データ（第１検出データ）（電圧値；Ｖ１～Ｖｎ）、食品Ｆの温度（Ｔ）、及び食品Ｆの重量（Ｇ）を代入することにより、演算部２３が食品ＦのカロリＫを算出する。これにより、食品Ｆのカロリの分析（推定）がなされる。したがって、装置が大型化することなく、短時間で容易に食品Ｆのカロリを推定することができる。或いは食品Ｆに含まれる成分（蛋白質、脂質、及び糖質）を推定した後、それぞれの成分に対してカロリの係数を乗じたものを足し合わせることで食品ＦのカロリＫを算出してもよい。
　・食品Ｆが内側と外側とで著しく異なる成分を有する（例えば、天ぷらやロールキャベツなど）場合には、食品Ｆをミンチ状にしてその成分分析を行うようにしてもよい。このようにすれば、内側と外側とで著しく異なる成分を有する食品Ｆであっても、精度よく成分分析を行うことができる。
　・光検出部１８により得られた検出データと、分析対象物に含まれる成分とが精度よく相関するならば、発光部１６から分析対象物に近赤外光以外の波長領域の光を照射するようにしてもよい。
　・分析装置１１は、土壌や薬品などを分析対象物としてこれらの成分を分析するようにしてもよい。

Claims (6)

  1. 　分析対象物に含まれる成分または前記分析対象物のカロリを分析可能な分析装置であって、
    　光を発する発光部と、
    　前記発光部からの光が前記分析対象物に照射された場合に、前記分析対象物から反射された第１反射光または前記分析対象物を透過する第１透過光を分光する分光部と、
    　前記分光部によって分光された前記第１反射光または前記第１透過光を検出して、第１検出データを生成する光検出部であって、該光検出部は、前記発光部からの光が、既知の成分を含むかまたは既知のカロリを有する分析サンプルに照射された場合に、前記分析サンプルから反射されて前記分光部によって分光された第２反射光または前記分析サンプルを透過して前記分光部によって分光された第２透過光を検出して、第２検出データを生成する、前記光検出部と、
    　前記第２検出データをパラメータとして用いて算出された回帰式を格納する記憶部と、
    　前記第１検出データと、前記記憶部に格納された前記回帰式とを用いて、前記分析対象物に含まれる成分または前記分析対象物のカロリを推定する分析部と
    を備える、分析装置。
  2. 　前記分析対象物の温度を測定可能な温度測定部をさらに備え、
    　前記分析部は、前記温度測定部で測定された前記分析対象物の温度に基づいて、前記分析対象物に含まれる成分または前記分析対象物のカロリを補正する、請求項１に記載の分析装置。
  3. 　前記分析対象物の重量を測定可能な重量測定部をさらに備え、
    　前記記憶部に格納された前記回帰式は、前記第２検出データと、前記重量測定部で測定された前記分析サンプルの重量とをパラメータとして用いて算出され、
    　前記分析部は、前記第１検出データと、前記重量測定部で測定された前記分析対象物の重量と、前記回帰式とを用いて、前記分析対象物に含まれる成分の重量を推定する、請求項１または請求項２に記載の分析装置。
  4. 　前記分析対象物が載置された光透過性のプレートをさらに備え、
    　前記発光部、前記分光部、及び前記光検出部は、前記プレートの下方に配置され、
    　前記発光部は、前記プレート上に載置された前記分析対象物に対して前記プレート越しに前記光を照射し、
    　前記分光部は、前記分析対象物から前記プレート越しに反射される第１反射光を分光し、
    　前記光検出部は、前記分光部によって分光された前記第１反射光を検出する、請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の分析装置。
  5. 　前記分析対象物は、食品であり、
    　前記成分は、蛋白質、脂質、糖質のうち少なくとも１つである、請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の分析装置。
  6. 　前記分光部は、複数の光学フィルタを含み、前記複数の光学フィルタの各々は、特定の波長の光の透過を許容し、特定の波長以外の波長の光の透過を規制し、
    　前記光検出部は、複数の受光素子を含み、前記複数の受光素子の各々は、対応する光学フィルタを透過した光を受光する、請求項１～請求項５のうちいずれか一項に記載の分析装置。
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