(57)【要約】【課題】簡便な作業で、かつ短時間に検査対象物の成分の検出を行うことができる成分分析器、およびかかる成分分析器を用いた成分分析方法を提供すること。【解決手段】成分分析器１は、食品（検査対象物）１００を収納する凹部１１を備える容器１０と、凹部１１に着脱可能に蓋をする蓋部１３と、蓋部１３に設けられ、凹部１１の全域に検出光を照射して、食品１００の全域から反射する反射光を受光する分光分析器２０と、前記反射光に基づき、食品１００の成分を分析する成分分析部５０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を収納する凹部を備える容器と、
前記凹部に着脱可能に蓋をする蓋部と、
前記蓋部に設けられ、前記凹部の全域に検出光を照射して、前記検査対象物の全域から反射する反射光を受光する分光分析器と、
前記反射光に基づき、前記検査対象物の成分を分析する成分分析部とを有することを特徴とする成分分析器。
【請求項２】
前記分光分析器は、前記検出光を照射する照射部と、前記反射光を受光して検出する光検出部と、前記検査対象物の全域からの前記反射光を前記光検出部に導く光学部とを有する請求項１に記載の成分分析器。
【請求項３】
前記容器は、前記検査対象物の質量を検出する質量検出部を有する請求項１または２に記載の成分分析器。
【請求項４】
前記蓋部は、前記凹部に蓋をすることで、前記容器に電気的に接続される接続部を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成分分析器。
【請求項５】
前記検査対象物の測定者の情報を入力するデータ入力部を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の成分分析器。
【請求項６】
前記容器および前記蓋部のうちの少なくとも一方に、前記容器および前記蓋部で形成される閉空間内の水蒸気を排気する排気扇を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の成分分析器。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の成分分析器を用いて前記検査対象物の成分を分析する成分分析方法であって、
前記凹部に前記検査対象物を収納する第１の工程と、
前記蓋部で前記凹部に蓋をした後、前記検査対象物の成分を分析する第２の工程とを有することを特徴とする成分分析方法。
【請求項８】
前記検査対象物は、食品であり、
前記第２の工程の後に、前記食品は、前記容器から直接食事に供される請求項７に記載の成分分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物の成分を分析する成分分析器および成分分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、食品のような検査対象物のタンパク質、炭水化物、脂質のような成分やカロリーを、検査対象物に対して非接触で分析する成分分析器が知られている。
例えば、特許文献１では、以下のようにして、検査対象物（食品）のカロリーが測定される。
すなわち、まず、成分分析器が備える閉空間の底部に設けられた回転テーブルに検査対象物を載置した後、この閉空間の上側に設けられた光源部から検査対象物に光を照射し、検査対象物からの反射光または透過光のような受光された光を、閉空間の上側に設けられた受光部において受光する。そして、受光部で受光された光に基づいて、成分分析器が備える成分分析部において、成分分析を行い、この成分分析の分析結果および検査対象物の重量に基づいてカロリーを算出する。
【０００３】
ここで、この成分分析器において、光源部は、ハロゲンランプから照射される光をライトチョッパにより複数のパルス状の光に分割し、その後、分割された光を音響光学素子で２ｎｍの分解能で分光させ、分光された光を反射ミラーにより検査対象物に向かって照射している。
そして、分析結果および算出されるカロリーの検出精度を向上させるために、光源部および受光部を検査対象物に対して、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向のように３次元的に移動させることにより、検査対象物の複数箇所で成分分析を行っているが、このように３次元的に光源部および受光部を移動させる構成と、その移動および固定の作動時間とが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９２１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、測定者が実際に食した食品（検査対象物）の各成分量およびカロリーを検出量として求める場合、１度目の測定で測定した食品の全量を測定者が食した場合には１度の測定で前記検出量を求めることができるが、測定者が前記食品の一部を残した場合には、少なくとも残した食品の重量を測定する必要があり、測定者が実際に食した食品の前記検出量を得るには時間と手間を要する。
したがって、本発明の目的は、簡便な作業で、かつ短時間に検査対象物の成分の検出を行うことができる成分分析器、およびかかる成分分析器を用いた成分分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本適用例により達成される。
［適用例１］
本適用例の成分分析器は、検査対象物を収納する凹部を備える容器と、
前記凹部に着脱可能に蓋をする蓋部と、
前記蓋部に設けられ、前記凹部の全域に検出光を照射して、前記検査対象物の全域から反射する反射光を受光する分光分析器と、
前記反射光に基づき、前記検査対象物の成分を分析する成分分析部とを有することを特徴とする。
これにより、簡便な作業で、かつ短時間に検査対象物の成分の検出を行うことができる。
【０００７】
［適用例２］
本適用例の成分分析器では、前記分光分析器は、前記検出光を照射する照射部と、前記反射光を受光して検出する光検出部と、前記検査対象物の全域からの前記反射光を前記光検出部に導く光学部とを有することが好ましい。
かかる構成とすることで、凹部の全域に検出光を照射することができ、凹部に収納された検査対象物の表面からその全域において、反射光が拡散反射されることとなる。そして、この全域からの反射光を分光分析器で受光し撮像することができるため、検査対象物の全域からの反射光を一度の撮像により観察することができる。
【０００８】
［適用例３］
本適用例の成分分析器では、前記容器は、前記検査対象物の質量を検出する質量検出部を有することが好ましい。
これにより、凹部内に収納された検査対象物の質量を測定することができ、さらに、測定者が食事の後に、検査対象物の一部を残したとしても、食事前の検査対象物の質量から、食事後に残っている検査対象物の質量を減算することにより、測定者が摂取した検査対象物の質量を測定することができる。
【０００９】
［適用例４］
本適用例の成分分析器では、前記蓋部は、前記凹部に蓋をすることで、前記容器に電気的に接続される接続部を有することが好ましい。
これにより、蓋部が備える各部と、容器が有する各部とを電気的に接続することができる。
【００１０】
［適用例５］
本適用例の成分分析器では、前記検査対象物の測定者の情報を入力するデータ入力部を有することが好ましい。
これにより、記憶部に、この情報と、測定の日時、および摂取した検査対象物のカロリー等を記憶させることで、測定者が摂取した検査対象物のカロリーを経時的に管理することが可能となる。
【００１１】
［適用例６］
本適用例の成分分析器では、前記容器および前記蓋部のうちの少なくとも一方に、前記容器および前記蓋部で形成される閉空間内の水蒸気を排気する排気扇を有することが好ましい。
これにより、検査対象物と、分光分析器との間に滞在する水蒸気を確実に排気することができるため、この水蒸気が滞在してしまうことに起因する検査対象物の成分およびカロリーの測定精度の低下を的確に抑制または防止することができる。
【００１２】
［適用例７］
本適用例の成分分析方法は、前記適用例の成分分析器を用いて前記検査対象物の成分を分析する成分分析方法であって、
前記凹部に前記検査対象物を収納する第１の工程と、
前記蓋部で前記凹部に蓋をした後、前記検査対象物の成分を分析する第２の工程とを有することを特徴とする。
このような単純な動作で、検査対象物の成分を容易に知ることができる。
【００１３】
［適用例８］
本適用例の成分分析方法では、前記検査対象物は、食品であり、
前記第２の工程の後に、前記食品は、前記容器内から直接食事に供されることが好ましい。
これにより、検査対象物の各成分やカロリーを測定する際に、測定用の容器等に盛り付ける必要がないため、時間や手間の低減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の成分分析器の好適実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した成分分析器が備える蓋部をその裏面側から見た平面図である。
【図３】図１に示した成分分析器が備える蓋部をその表面側から見た平面図である。
【図４】図１に示した成分分析器が備える光学部を示す部分縦断面図である。
【図５】図４に示した光学部が備える照射部から射出される照明光の分光スペクトルである。
【図６】図４に示した光学部が備える分光部が有する波長可変フィルターをファブリーペローエタロンフィルターに適用した一例を示す平面図である。
【図７】図６のＶＩ−ＶＩ線を断面した際のファブリーペローエタロンフィルターの断面図である。
【図８】図１に示した成分分析器の回路構成を示すブロック図である。
【図９】図１に示した成分分析器によるカロリー算出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の成分分析器および成分分析方法を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
なお、以下では、検査対象物として食品の成分またはカロリーを本発明の成分分析器および成分分析方法を用いて測定する場合を説明する。
また、本明細書中では、「食品」とは、食品素材、加工食品、調理食品等いずれのものであってもよく、食事（食用）に供されるもののことを言う。
さらに、図１中に示す食品１００に記載した想像線（二点鎖線）は、調理食品等における異なる具材同士の境界線を示しており、例えば、食品１００として食品素材等を選択した場合には、省略される。
【００１６】
＜成分分析器＞
まず、本発明の成分分析器の好適実施施形態について説明する。
図１は、本発明の成分分析器の好適実施形態を示す縦断面図、図２は、図１に示した成分分析器が備える蓋部をその裏面側から見た平面図、図３は、図１に示した成分分析器が備える蓋部をその表面側から見た平面図、図４は、図１に示した成分分析器が備える光学部を示す部分縦断面図、図５は、図４に示した光学部が備える照射部から射出される照明光の分光スペクトル、図６は、図４に示した光学部が備える分光部が有する波長可変フィルターをファブリーペローエタロンフィルターに適用した一例を示す平面図、図７は、図６のＶＩ−ＶＩ線を断面した際のファブリーペローエタロンフィルターの断面図、図８は、図１に示した成分分析器の回路構成を示すブロック図、図９は、図１に示した成分分析器によるカロリー算出方法を示すフローチャートである。
なお、以下の説明では、説明の便宜上、図１、４中の上側を「上」、下側を「下」、図２中の紙面奥側を「上」、紙面手前側を「下」、図３中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言うこととする。
【００１７】
成分分析器１は、食品１００を収納する凹部１１を備える容器１０と、凹部１１に着脱可能に蓋をする蓋部１３と、この蓋部１３に設けられ、凹部１１の全域に検出光を照射して、食品１００の全域から反射する反射光を受光する分光分析器２０と、食品１００の成分を表示する成分表示部１５と、食品１００の質量を検出する質量検出部４０と、入力等の各操作を行う操作部１２と、受光した反射光に基づき、食品１００の成分を分析する成分分析部５０を備える制御部６０とを有している。
【００１８】
なお、本実施形態では、制御部６０は、容器１０内に設けられているが、図１中では、説明の便宜上、容器１０の外部に記載している。
蓋部１３は、図１に示すように、容器１０（凹部１１）に着脱可能に蓋をするためのものであり、本実施形態では、図２、３に示すように、その下側の面（裏面）側に、分光分析器２０を有し、その上側の面（上面）側に、成分表示部１５と、操作部１２とを有している。
【００１９】
かかる構成とすることで、蓋部１３で容器１０に蓋をした状態で、測定者（操作者）は、操作部１２による入力等の各操作、および成分表示部１５による食品１００の成分等の視認を行うことができ、かつ、分光分析器２０は、凹部１１の全域に検出光を照射して、食品１００の全域から反射する反射光を受光することができる。
分光分析器（分光器）２０は、凹部１１の全域に検出光を照射して、食品１００の全域から反射する反射光を受光する機能を有するものである。
【００２０】
このように、凹部１１の全域に検出光を照射することにより、凹部１１に収納された食品１００の表面からその全域において、反射光が拡散反射されることとなる。そして、この全域からの反射光を分光分析器２０で受光し撮像する構成とすることで、食品１００の全域からの反射光を一度の撮像により観察することができる。そして、この撮像結果（撮像画像）をもって、成分分析部５０において、食品１００に含まれる各成分の含有量、および食品１００のカロリー等が算出される。かかる方法により算出を行うことで、食品１００における所定の一点に対する各成分の分析に加え、撮像画像（分光画像）として取得された範囲全体に対して成分の分析を実施することができる。すなわち、１つの分光画像から、複数の点に対する各成分の分析を実施することができる。これにより、食品１００における各成分の分布の解析や、食品１００の全体での成分含有率の算出等も容易に行うことができ、食品１００に対するより詳細な各成分の分析を実施することができる。
【００２１】
また、光源部および受光部を検査対象物に対して、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向のように３次元的に移動させることにより、食品の複数箇所で成分分析を行う従来の成分分析器では、光源部および受光部の検査対象物に対する位置を変更し、複数箇所における光強度を再度測定する必要があり、時間と手間を要する。これに対して、成分分析器１では、分光画像内の食品１００の複数点に対する各成分の分析を１つの分光画像から、容易に実施することができるため、食品１００における各成分の含有量を算出するまでの時間が短縮される。
【００２２】
さらに、食品１００の撮像画像（分光画像）に基づいて、成分分析部５０において成分の含有量等を分析するため、食品１００に対して非接触でこの分析を実施でき、食品１００に対する衛生面における問題がないうえ、接触による食品１００の破損等の恐れもない。
このような分光分析器２０は、本実施形態では、図２、４に示すように、検出光を食品１００の全域に照射する照射部２１と、反射光のうち特定の波長の反射光を分光する分光部２２と、反射光を受光して検出する光検出部２３と、食品１００の全域からの反射光を光検出部２３に導く光学部２５と、制御基板２４とを有している。
【００２３】
照射部２１は、蓋部１３の裏面に設けられ、凹部１１に蓋をした際に、凹部１１に収納された食品１００を臨む位置に配置されており、これにより、食品１００の全域に対して、検出光を照射する。
この照射部２１は、図２、４に示すように、光学部２５の外周部に沿って、円環状に配列して配置される複数の光源２７を備えている。
【００２４】
光源２７としては、特に限定されず、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）、レーザー光源およびタングステンハロゲンランプ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合せて用いることができる。これにより、所望の波長を有する検出光を食品１００に対して照射することができるとともに、照射部２１の小型化、省電力化が図られる。
【００２５】
図５は、本実施形態における照射部（光源部）２１から射出される照明光の分光スペクトルの一例を示す。
照射部２１は、図５に示すように、発光波長が異なる複数種類の光源２７を備える。具体的には、可視光（図５における実線の光）を射出する可視光源と、発光波長帯域が異なる近赤外光（図５における一点鎖線の光）を射出する複数種の近赤外光源とを備える。
【００２６】
ここで、複数種の近赤外光源は、それぞれ、５０〜１００ｎｍ帯域幅を有し、これらの近赤外光源の光を組み合わせることで、近赤外域の各波長に対してほぼ一様な光量を有する光（図５における破線の光）を射出することが可能となる。また、本実施形態の成分分析器１では、成分分析の対象となる成分の吸光スペクトルに対応した分光画像に基づいて、成分分析を実施する。ここで、本実施形態では、制御基板２４は、光源２７のうち、分析対象となる成分の吸光スペクトルに対応した波長の光源２７を点灯させ、その他の光源２７を消灯させる。これにより、より省電力化を促進でき、効率的な成分分析を実施できる。
【００２７】
なお、可視光源は、発光波長帯域が異なる複数種の光源により構成されていてもよい。
光学部２５は、図２、４に示すように、蓋部１３の裏面に設けられ、凹部１１に蓋をした際に、凹部１１に収納された食品１００を臨む位置に配置されている。この光学部２５は、複数のレンズにより構成されており、成分分析器１の入射光学系を構成し、食品１００の全域からの反射光を光検出部２３に導く機能を有する。
【００２８】
このような光学部２５は、これらの複数のレンズにより、視野角が所定角度以下に制限されており、視野角内の食品１００の虚像を、分光部２２を介して光検出部２３に結像する。
また、これらの複数のレンズの内の一部は、例えば、測定者（測定者）により操作部１２が操作されることで、レンズ間隔を調整することが可能となり、これにより、取得する画像の拡大縮小が可能となる。
【００２９】
また、本実施形態では、光学部２５を構成するこれらのレンズとして、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。このようなテレセントリックレンズでは、入射光の光軸を主光線に対して平行な方向に揃えることができ、分光部（波長可変フィルター）２２が備える固定反射膜や可動反射膜に対して垂直に入射させることが可能となる。また、光学部２５を構成するレンズとしてテレセントリックレンズを用いる場合、テレセントリックレンズの焦点位置に絞りが設けられる。この絞りは、制御部６０により絞り径が制御されることで、視野角を制御することが可能となる。
なお、レンズ群や絞り等によって制限する入射光の入射角度は、レンズ設計等により異なるが、光学軸から２０度以下に制限されることが好ましい。
【００３０】
また、分光部２２は、食品１００に対して検出光を照射することにより反射された反射光のうち特定の波長の反射光を分光する機能を有するものである。
この分光部２２は、波長可変（干渉）フィルターを備え、この波長可変フィルターに反射光を透過させることで、特定の波長の反射光を分光することができ、さらに、波長可変フィルターの条件を適宜設定することにより、所望の波長の反射光を選択的に分光することができる。
【００３１】
波長可変フィルターとしては、特に限定されず、例えば、圧電素子により２つのフィルター（ミラー）間のギャップの大きさを調整することで透過する反射光の波長を制御するファブリーペローエタロンフィルター、音響光学チューナブルフィルター（ＡＯＴＦ）、フィルターの場所によって透過波長が変化する薄膜フィルターを移動あるいは回転させるメカニカルフィルター、液晶チューナブルフィルター（ＬＣＴＦ）等が挙げられるが、中でも、ファブリーペローエタロンフィルターであるのが好ましい。
【００３２】
ここで、ファブリーペローエタロンフィルターは、２つのフィルターによる多重干渉を利用して所望波長の反射光を取り出すものであるため、厚み寸法を極めて小さくすることができ、具体的には、取り出す反射光の波長を近赤外域とする場合、フィルター間のギャップを例えば２μｍ以下に設定することができ、これらフィルターを備える基板の厚み寸法は、基板剛性を考慮しても、例えば１ｍｍ以下に設定することが可能となるため、分光部２２ひいては分光分析器２０をより小型なものとすることができる。
したがって、波長可変フィルターとして、ファブリーペローエタロンフィルターを用いることにより、成分分析器１のさらなる小型化を実現することができる。
【００３３】
以下、このファブリーペローエタロンフィルターの一例について説明する。
図６、７に示すファブリーペローエタロンフィルターは、例えば、矩形板状の光学部材であり、厚み寸法が例えば５００μｍ程度に形成される固定基板５１０と、厚み寸法が例えば２００μｍ程度に形成される可動基板５２０を備えている。
これらの固定基板５１０および可動基板５２０は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。
【００３４】
そして、これらの固定基板５１０および可動基板５２０は、固定基板５１０の第１接合部５１３および可動基板の第２接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜５３（第１接合膜５３１および第２接合膜５３２）により接合されることで、一体的に構成されている。
固定基板５１０には、固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２０には、可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４および可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。
【００３５】
そして、ファブリーペローエタロンフィルターには、この反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を調整（変更）するのに用いられる静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、固定基板５１０に設けられた固定電極５６１と、可動基板５２０に設けられた可動電極５６２とにより構成されている。
これらの固定電極５６１、可動電極５６２は、電極間ギャップＧ２を介して対向する。ここで、これらの固定電極５６１、可動電極５６２は、それぞれ固定基板５１０および可動基板５２０の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。ここで、電極間ギャップＧ２のギャップ量は、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量より大きい。
【００３６】
また、ファブリーペローエタロンフィルターを固定基板５１０（可動基板５２０）の基板厚み方向から見た図６に示すようなフィルター平面視において、固定基板５１０および可動基板５２０の平面中心点Ｏは、固定反射膜５４および可動反射膜５５の中心点と一致し、かつ後述する可動部５２１の中心点と一致する。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１０または可動基板５２０の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１０、接合膜５３、および可動基板５２０の積層方向からファブリーペローエタロンフィルターを見た平面視を、フィルター平面視と称する。
【００３７】
固定基板５１０には、エッチングにより電極配置溝５１１および反射膜設置部５１２が形成されている。この固定基板５１０は、可動基板５２０に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極５６１および可動電極５６２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５６１の内部応力による固定基板５１０の撓みはない。
また、固定基板５１０の頂点Ｃ１には、切欠部５１４が形成されており、ファブリーペローエタロンフィルターの固定基板５１０側に、後述する可動電極パッド５６４Ｐが露出する。
【００３８】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１０の平面中心点Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２０側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
また、固定基板５１０には、電極配置溝５１１から、固定基板５１０の外周縁の頂点Ｃ１、頂点Ｃ２に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。
【００３９】
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、固定電極５６１が設けられている。より具体的には、固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１および可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
【００４０】
そして、固定基板５１０には、固定電極５６１の外周縁から、頂点Ｃ２方向に延出する固定引出電極５６３が設けられている。この固定引出電極５６３の延出先端部（固定基板５１０の頂点Ｃ２に位置する部分）は、制御基板２４に接続される固定電極パッド５６３Ｐを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面５１１Ａに１つの固定電極５６１が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Ｏを中心とした同心円となる２つの電極が設けられる構成（二重電極構成）などとしてもよい。
【００４１】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２０に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図７に示すように、固定反射膜５４が設置されている。この固定反射膜５４としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をＴｉＯ２、低屈折層をＳｉＯ２とした誘電体多層膜を用いてもよい。
【００４２】
さらに、誘電体多層膜上に金属膜（または合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（または合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ２やＳｉＯ２等）と金属膜（または合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
また、固定基板５１０の光入射面（固定反射膜５４が設けられない面）には、固定反射膜５４に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板５１０の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００４３】
そして、固定基板５１０の可動基板５２０に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、および電極引出溝５１１Ｂが形成されない面は、第１接合部５１３を構成する。この第１接合部５１３には、第１接合膜５３１が設けられ、この第１接合膜５３１が、可動基板５２０に設けられた第２接合膜５３２に接合されることで、上述したように、固定基板５１０および可動基板５２０が接合される。
【００４４】
可動基板５２０は、図６に示すようなフィルター平面視において、平面中心点Ｏを中心とした円形状の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、保持部５２２の外側に設けられた基板外周部５２５と、を備えている。
また、可動基板５２０には、図６に示すように、頂点Ｃ２に対応して、切欠部５２４が形成されており、ファブリーペローエタロンフィルターを可動基板５２０側から見た際に、固定電極パッド５６３Ｐが露出する。
【００４５】
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板５２０の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面５１２Ａの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、可動電極５６２および可動反射膜５５が設けられている。
なお、固定基板５１０と同様に、可動部５２１の固定基板５１０とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板５２０の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
【００４６】
可動電極５６２は、電極間ギャップＧ２を介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。また、可動基板５２０には、可動電極５６２の外周縁から可動基板５２０の頂点Ｃ１に向かって延出する可動引出電極５６４を備えている。この可動引出電極５６４の延出先端部（可動基板５２０の頂点Ｃ１に位置する部分）は、制御基板２４に接続される可動電極パッド５６４Ｐを構成する。
【００４７】
可動反射膜５５は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４と反射膜間ギャップＧ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５５としては、上述した固定反射膜５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、本実施形態では、上述したように、電極間ギャップＧ２のギャップ量が反射膜間ギャップＧ１のギャップ量よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が、電極間ギャップＧ２のギャップ量よりも大きくなる構成としてもよい。
【００４８】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１０側に変位させることが可能となる。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１０側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４および可動反射膜５５を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、平面中心点Ｏを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
【００４９】
基板外周部５２５は、上述したように、フィルター平面視において保持部５２２の外側に設けられている。この基板外周部５２５の固定基板５１０に対向する面は、第１接合部５１３に対向する第２接合部５２３を備えている。そして、この第２接合部５２３には、第２接合膜５３２が設けられ、上述したように、第２接合膜５３２が第１接合膜５３１に接合されることで、固定基板５１０および可動基板５２０が接合されている。
【００５０】
ここで、分光部２２すなわちファブリーペローエタロンフィルターで分光する反射光の波長は、７５０〜２５００ｎｍ程度のように近赤外光の範囲内であるのが好ましい。近赤外光は、食品１００の種類によっても若干異なるが、２〜１０ｍｍ程度のように食品１００の表面から比較的深部に到達してその反射光を反射することとなるため、食品１００の内部の状態を分光分析器２０で測定することができる点から、分光部２２で分光する反射光の波長として好ましく選択される。なお、分光する反射光の波長は、近赤外光の範囲のみに限らず、可視光の波長を含めて例えば６００〜２５００ｎｍ程度としてもよい。
【００５１】
したがって、ファブリーペローエタロンフィルターは、近赤外域の光を透過可能な寸法に形成されているのが好ましい。よって、反射膜間ギャップＧ１としては、例えば１μｍ以下に設定することで、１次ピーク波長または２次ピーク波長として近赤外光を取り出すことが可能となる。また、上述したように、固定基板５１０の厚み寸法は、例えば５００μｍ程度であり、可動基板５２０の厚み寸法は例えば２００μｍ程度に形成されている。したがって、ファブリーペローエタロンフィルターの全体厚み寸法としては、１ｍｍ以下の厚み寸法に抑えることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、ファブリーペローエタロンフィルターの可動基板５２０の固定基板５１０とは反対側の面（光射出面）は、基板外周部５２５が制御基板２４に固定されている。この制御基板２４は、固定電極パッド５６３Ｐや可動電極パッド５６４Ｐが接続される端子部を有し、例えば、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）等により各パッド５６３Ｐ、５６４Ｐが端子部に接続されている。また、制御基板２４のファブリーペローエタロンフィルターが設けられる面とは反対側の面には、光検出部２３が固定されている。そして、固定反射膜５４および可動反射膜５５による多重干渉により取り出された光は、制御基板２４に設けられた光通過孔１３４Ａを通過して光検出部２３に受光されることで、光検出部２３により分光画像が撮像される。すわなち、本実施形態では、制御基板２４の一方の面にファブリーペローエタロンフィルターが取り付けられ、制御基板２４の他方の面に光検出部２３が取り付けられる構成となり、ファブリーペローエタロンフィルターおよび光検出部２３が近接配置されることになる。これにより、分光分析器（近赤外撮像モジュール）２０の更なる薄型化を図れ、成分分析器１の小型化、薄型化を図ることができる。
【００５３】
なお、図４では、分光部２２が制御基板２４に固定される構成を示したが、これに限定されず、例えば、分光部２２がパッケージに格納されており、このパッケージを制御基板２４に固定する構成などとしてもよい。さらには、分光部２２が、制御基板２４以外の基板や蓋部１３内に設けられた固定部に固定されており、分光部２２と制御基板２４との距離が近接して設けられる構成などとしてもよい。
【００５４】
また、分光分析器２０においては、近赤外域における分光画像が撮像されるのが好ましいことから、分光部２２を透過する光のうち、例えば、２次以降のピーク波長として透過される可視光（および紫外光）を遮光するために、近赤外域の波長の光のみを透過させる近赤外ハイパスフィルターが設けられているのが好ましい。このような近赤外ハイパスフィルターとしては、分光分析器２０における入射光の光路上であれば、いかなる位置に設けられていてもよく、例えば、光検出部２３および分光部２２の間や、光学部２５および分光部２２の間、光学部２５のレンズ群の間等が例示できる。
【００５５】
光検出部（撮像部）２３は、受光した反射光を撮像画像として検出するものである。
この光検出部２３は、分光部２２を透過した拡散反射光を受光する複数の撮像素子を備えている。
このような光検出部２３としては、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサ等を用いることができる。
【００５６】
また、前述のとおり、分光部２２として近赤外域の光を選択的に透過するものが好ましく用いられることから、光検出部２３についても、近赤外域の所定波長のモノクロ画像が撮像されるものが好ましく、この場合、モノクロ画像撮像用の撮像素子が用いられ、１画素に対して１つの撮像素子が設けられる。かかる構成の光検出部２３では、例えば、１画素にＲ、Ｇ、Ｂに対応した撮像素子を配置する必要があるカラー画像撮像用の撮像部に比べ、１画素辺りの受光面を大きくでき、その結果、測定対象波長の光量をより効率よく受光することができる。これにより、成分分析に必要な十分な受光量を確保でき、分析精度を向上させることができる。
【００５７】
なお、上述のように、光路内に近赤外ハイパスフィルターが設けられる構成では、光検出部２３として、近赤外域から可視光域（又は紫外域）の広範囲に対して感度特性を有するイメージセンサを用いることができる。一方、近赤外ハイパスフィルターが設けられない構成では、分光部２２から２次ピークや３次ピークとして透過される可視光域または紫外域の光を受光させないために、紫外から可視光域に対して感度特性が低く、近赤外域に対して感度特性が高、例えばGaAsフォトセンサー等の撮像素子を用いることができる。
【００５８】
かかる構成の光検出部２３は、各撮像素子で受光された光に基づいた分光画像の画像信号（分光画像信号）を、制御基板２４を介して成分分析部５０に出力する。
制御基板２４は、分光分析器２０の動作を制御する回路基板であり、光学部２５、照射部２１、分光部２２、光検出部２３に接続されている。
そして、制御基板２４は、制御部６０から入力される制御信号に基づいて、各構成の動作を制御する。例えば、測定者によりズーム操作が行われると、光学部２５の所定のレンズを移動させたり、絞りの絞り径を変化させたりする。
また、各成分の分析のために食品１００の撮像が実施する操作が行われると、制御部６０からの制御信号に基づいて、照射部２１の各光源２７の点灯および消灯を制御し、制御信号に基づいた所定電圧を分光部２２に印加する。そして、光検出部２３で撮像された分光画像（分光画像信号）を制御部６０に出力する。
【００５９】
以上のような分光分析器２０では、光学部２５は、図４に示すように、複数のレンズによりテレセントリック光学系が構成され、テレセントリックレンズの焦点位置に光入射角調整手段である絞りが設けられ、入射角が規定されている。
このため、入射光の光軸を主光線に対して平行にでき、分光部２２に対して垂直に光を入射させることができる。このため、分光部２２により、所定の測定対象波長の光を透過させることができ、所望波長に対する高精度な分光画像を取得することができる。したがって、分光画像の所定の一点に対して、正確な成分分析を実施でき、これらの分析結果から、食品１００の正確な成分分析を実施することができる。
【００６０】
成分表示部１５は、成分分析部５０で算出された食品１００の成分や、カロリー等を表示するためのものである。
この成分表示部１５は、本実施形態では、図３に示すように、蓋部１３の上側の面に設けられ、食品１００の成分やカロリー等を表示するディスプレイと、ディスプレイを視認可能とする表示窓とを備えている。かかる構成の成分表示部１５では、凹部１１内に食品１００が盛られた状態の容器１０への蓋部１３による蓋の後に、分析された食品１００の成分や、カロリー等の分析結果が成分表示部１５に表示され、その内容を、測定者が直接視認することができる。
【００６１】
操作部（データ入力部）１２は、入力等の各操作を行い、成分分析器１で分析する成分の種類（タンパク質、炭水化物、脂質等）や、カロリー等の測定項目の選択、成分分析器１による測定の開始・中止等の指示、および測定者を特定する氏名やＩＤ（測定者の情報）等を入力するために用いられる。
なお、この操作部１２は、図３に示すように、操作ボタンで構成されるものであってもよいし、成分表示部１５が備える表示窓にタッチすることで操作し得るタッチパネル等で構成されるものであってもよい。
【００６２】
また、操作部１２の操作時には、成分表示部１５は、操作部１２を操作することで入力された各種情報を表示（報知）する機能も兼ねる。
なお、測定者を特定する氏名やＩＤを入力する場合、後述する記憶部６１に、この情報と、測定の日時、および摂取した食品１００のカロリー等を記憶させることにより、測定者が摂取した食品１００のカロリーを経時的に管理することが可能となる。
【００６３】
容器１０は、図１に示すように、凹部１１を備え、この凹部１１に食品１００が収納される成分分析器１の本体部を構成しており、本実施形態では、その内部に、質量検出部４０と、成分分析部５０と、制御部６０とを有している。
凹部１１は、容器１０のほぼ中心部に、その上側で開口するように設けられており、食品１００は、この凹部１１に収納されることで凹部１１の底部に盛り付けられる。
【００６４】
このような容器１０を蓋部１３で蓋をすると、凹部１１と蓋部１３とで、外光を遮断（遮蔽）する閉空間が形成されるとともに、容器１０と蓋部１３とが電気的に接続され、その結果、容器１０が備える制御部６０、成分分析部５０および質量検出部４０と、蓋部１３が備える分光分析器２０、成分表示部１５および操作部１２との間における電気的な導通がなされる。
【００６５】
すなわち、蓋部１３は、容器１０（凹部１１）に蓋をすることで、蓋部１３が容器１０に電気的に接続される接続部（図示せず）を有し、これにより、蓋部１３が備える各部と、容器１０が備える各部とが電気的に接続され、制御部６０により各部の作動を制御することが可能となる。
この状態で、制御部６０は、分光分析器２０、質量検出部４０および成分分析部５０を作動させることで、食品１００の成分分析およびカロリー測定等を行い、その結果が成分表示部１５で表示されるが、その詳細については後に説明する。
なお、このような容器１０と蓋部１３との接続部を介した電気的な接続は、例えば、容器１０および蓋部１３の縁部の全周またはその一部に導電性材料で構成される電極を形成し、容器１０を蓋部１３で蓋をした際に、これら電極同士が接触するように設定することにより行うことができる。
【００６６】
質量検出部４０は、容器１０内に設けられ、食品１００の質量を検出する。
この質量検出部４０は、凹部１１に食品１００が盛られた状態で凹部１１に蓋部１３で蓋をした後に蓋部１３と食品１００との合計の質量を測定し、さらに、予め蓋部１３の質量を成分分析部５０が有する記憶部６１に記憶させておくことで、蓋部１３と食品１００との合計の質量から蓋部１３の質量を減算することにより、食品１００の質量を検出することができる。
【００６７】
また、測定者が食事の後に、食品１００の一部を残したとしても、質量検出部４０を備えることで、食事前の食品１００の質量から、食事後に残っている食品１００の質量を減算することにより、測定者が摂取した食品１００の質量を測定することができる。
このように、食品１００の質量を検出することで、成分分析部５０において、この食品１００の質量と、成分分析部５０で求められた食品１００の各成分に基づいて、食品１００のカロリーを算出することができる。
【００６８】
なお、この質量検出部４０は、食品１００の質量を凹部１１への載置により測定することなく、例えば、操作部１２により、測定者により手入力で直接、記憶部６１に記憶させる場合、および食品１００のカロリーを算出することなく食品１００の各成分を検出する場合には、その容器１０内への配置を省略することができる。
制御部６０は、容器１０内に設けられ、例えば、ＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光分析器２０、成分表示部１５および質量検出部４０等の各部の作動、すなわち、成分分析器１の全体の作動を制御する。
【００６９】
この制御部６０は、図８に示すように、記憶部６１（記憶手段）および演算部６２を備える。
記憶部６１は、成分分析器１の全体動作を制御するためのＯＳや、各種機能を実現するためのプログラムや、各種データが記憶される。また、記憶部６１には、取得した分光画像や、成分分析結果等を一時記憶する一時記憶領域を備える。
【００７０】
そして、記憶部６１には、各種データとしては、分光部２２の静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧に対する、当該分光部２２を透過する光の波長の関係を示すＶ−λデータが記憶される。
また、記憶部６１には、分析対象の各成分に対する吸光スペクトルから抽出された特徴量（特定波長における吸光度）と、成分含有率との相関を示す相関データ（例えば検量線）が記憶される。
【００７１】
演算部６２は、記憶部６１に記憶されたプログラムを読み込むことで各種処理を実行され、分析対象設定部１９１、光源駆動部１９３、分光部駆動部１９４、画像取得部１９５、成分分析部５０、およびデータ表示指示部１９９を備える。
分析対象設定部１９１は、例えば、測定者による操作部１２の操作により、分析する対象となる成分を設定する。また、測定者により分析対象の成分が指定されない場合、初期設定として、脂質、糖質、タンパク質、および水分が分析対象として設定される。なお、測定者の操作により、初期設定に設定される成分が適宜変更可能な構成としてもよい。
【００７２】
光源駆動部１９３は、分光分析器２０の制御基板２４に照射部２１を駆動させるための制御信号を出力する。
ここで、本実施形態では、照射部２１は、発光波長が異なる複数の光源２７を備える。そして、光源駆動部１９３は、分光画像の取得時において、光源２７を順次駆動させることができる。すなわち、光源駆動部１９３は、分析対象の成分の特徴量を取得するために必要な測定対象波長に対応した光源２７を点灯駆動させる。
【００７３】
このような構成では、必要な光源２７を駆動させるので、例えば、光源２７を全点灯させる場合に比べて、省電力化を図れる。
分光部駆動部１９４は、記憶部６１に記憶されたＶ−λデータに基づいて、分光部２２により取り出す光の波長を設定するための駆動電圧を設定し、制御基板２４に制御信号を出力する。
【００７４】
画像取得部１９５は、測定者により操作部１２で食品１００の成分等を測定するモードとされたタイミングから、分光分析器２０の光検出部２３により撮像される分光画像を順次取得する。
また、成分分析部５０は、分光分析器２０が受光した反射光の分光画像（撮像画像）に基づいて、食品１００の成分を分析するためのものである。また、必要に応じて、得られた食品１００の成分と、質量検出部４０で測定された食品１００の質量とに基づいて、食品１００のカロリーを算出するためのものである。
【００７５】
この成分分析部５０は、図８に示すように、含有率分析部１９６Ａ、含有量算出部１９６Ｂ、およびカロリー算出部１９６Ｃを備える。
含有率分析部１９６Ａは、取得された分光画像の各画素の光量から吸光度を算出し、記憶部６１に記憶された相関データを用いて各成分に対する食品１００中の含有率（重量％）を分析する。
【００７６】
また、含有量算出部１９６Ｂは、含有率分析部１９６Ａにより算出された各成分の含有率と、質量検出部４０により測定された食品１００の質量とに基づいて、各成分の含有量を算出する。
さらに、カロリー算出部１９６Ｃは、各成分の含有量に基づいて、食品１００のカロリーを計算する。
【００７７】
データ表示指示部１９９は、画像取得部１９５により取得された分光画像や、成分分析部５０により分析された分析結果や、質量検出部４０により測定された食品１００の質量等を、成分表示部１５に表示させる。
なお、本実施形態では、制御部６０が容器１０に設けられ、成分表示部１５および操作部１２が蓋部１３に設けられる場合について説明したが、これらを設ける部材は特に限定されず、制御部６０、成分表示部１５および操作部１２は、それぞれ、容器１０および蓋部１３のいずれに設けられていてもよい。
【００７８】
＜成分分析方法＞
次に、演算部６２、すなわち成分分析器１を用いた、特定成分の含有率の算出方法（本発明の成分分析方法）、および食品１００のカロリーの算出方法を、図８、９等を用いて、以下で詳述する。
なお、以下では、食品１００に対する成分分析として、食品１００のカロリーを算出する場合を一例に説明する。
【００７９】
＜１＞  まず、測定者（ユーザー）は、操作部１２で操作することにより、初期設定モードとし、その後、食品１００を盛り付けない凹部１１に蓋部１３で蓋をすることで、吸光度を算出するための基準受光量を取得する初期処理を行う。
この初期処理では、食品１００を盛り付けない凹部１１の基準校正面に対して撮像が行われることで実施され、各波長における受光量Ｉ０が測定される（Ｓ１）。
【００８０】
具体的には、演算部６２は、分光部駆動部１９４により静電アクチュエーター５６に印加する電圧を順次切り替え、所定の近赤外波長域（例えば７００ｎｍ〜１５００ｎｍ）に対して、例えば１０ｎｍ間隔で透過波長を切り替えさせる。そして、各波長に対する受光量を光検出部２３で検出し、記憶部６１に記憶する。ここで、演算部６２は、基準校正板の１点のみの受光量を基準受光量としてもよく、各分光画像のうち、基準校正板の画素範囲を特定し、特定した画素範囲内の所定個数の画素又は全画素における受光量の平均値を算出してもよい。
【００８１】
＜２＞  次に、測定者は、凹部１１に食品１００を盛り付けた後（第１の工程）に、操作部１２で操作することにより、質量を測定するモードとし、その後、食品１００が盛られた凹部１１に蓋部１３で蓋をすることで、蓋部１３と食品１００との合計の質量を測定する。
このとき、制御部６０は、質量検出部４０の作動を制御することにより、蓋部１３と食品１００との合計の質量を測定するとともに、成分分析部５０の作動を制御することにより、記憶部６１から予め記憶させておいた蓋部１３の質量を読み取り、演算部６２において、蓋部１３と食品１００との合計の質量から蓋部１３の質量を減算することにより食品１００の質量を求め、この測定結果を、記憶部６１に記憶させる（Ｓ２）。
このように、蓋部１３の質量が予め知られていることから、凹部１１内に盛り付けられた食品１００の質量を直接的に測定することができる。
【００８２】
＜３＞  次に、食品１００が盛られた容器１０（凹部１１）に蓋部１３で蓋をした状態で、操作部１２で操作することにより、食品１００のカロリーを測定するモードとすることで、食品１００のカロリーを算出する（第２の工程）。
このとき、まず、演算部６２は、分析対象設定部１９１により、分析対象の成分を設定する。
【００８３】
具体的には、分析対象設定部１９１は、測定者による操作部１２の操作により、食品１００のカロリーを測定するモードとされたことから、脂質、糖質、タンパク質、および水分を、分析対象の成分とする。
また、この成分の設定では、食品１００のカロリー以外を検出する場合には、その設定に応じて、食品１００の各成分の成分含有率のみを分析するか、成分含有量まで分析するかを選択することが可能である。
【００８４】
なお、ここで設定した分析対象の成分の種類に応じて、（Ｓ３）において撮像すべき食品１００の撮像画像の測定対象波長が決定される。
次いで、演算部６２は、その光源駆動部１９３，分光部駆動部１９４，画像取得部１９５の作動を制御することにより撮像処理を実施して食品１００の撮像画像を得る（Ｓ３）。
【００８５】
この撮像処理では、光源駆動部１９３は、分光分析器２０の制御基板２４に照射部２１を駆動させるための制御信号を出力する。この時、光源駆動部１９３は、光源２７を全点灯させるのではなく、（Ｓ２）により設定された分析対象の成分に固有の測定対象波長に対応した光源２７を順次切り替えて点灯させる。
例えば、成分Ａ、Ｂの含有率によって、測定対象波長λＡ,λＢの吸光度が変化する場合、測定対象波長λＡ,λＢの分光画像、または、測定対象波長λＡ,λＢを中心とした所定範囲の波長域の分光画像が取得されればよい。この場合、光源駆動部１９３は、例えば測定対象波長λＡの光源２７を点灯させ、分光画像が取得された後に、測定対象波長λＢの光源２７を点灯させる。
【００８６】
なお、波長λＡ,λＢの光源２７を同時に点灯させる処理をしてもよい。この場合でも、全ての光源２７を全点灯させる場合に比べて、省電力化を図ることができる。
また、本実施形態では、成分分析に必要な特徴量を得るために必要な波長に対してのみ、分光画像を取得する例を示すが、これに限定されない。例えば、近赤外域において、１０ｎｍ間隔毎の分光画像を順次取得する構成としてもよい。この場合でも、取得する分光画像の波長に応じて、順次光源２７を切り替えることで、省電力化を図れる。
【００８７】
さらに、（Ｓ３）では、分光部駆動部１９４は、記憶部６１に記憶されたＶ−λデータに基づいて、分光部２２により取り出す光の波長を設定するための駆動電圧を設定し、制御基板２４に制御信号を出力する。これにより、制御基板２４は、分光部２２の静電アクチュエーター５６に設定された駆動電圧を印加し、分光部２２から設定電圧に応じた波長の光が取り出される。
【００８８】
ここで、分光部駆動部１９４は、光源駆動部１９３と同様に、測定対象波長に対応した駆動電圧を順次切り替えて静電アクチュエーター５６に印加させる。
なお、上述したように、近赤外域において、１０ｎｍ間隔毎の分光画像を順次取得する構成としてもよく、この場合、分光部駆動部１９４は、分光部２２を透過する光の波長が１０ｎｍピッチで順次切り替わるように、静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧を一定間隔で切り替えさせる。
【００８９】
そして、（Ｓ３）では、画像取得部１９５は、分光分析器２０の光検出部２３により撮像される分光画像を順次取得する。具体的には、光源駆動部１９３により発光させる光源２７が切り替えられ、分光部駆動部１９４により、分光部２２に印加される電圧が切り替えられたタイミングから、所定時間経過後（例えば、１ｍｓｅｃ）に光検出部２３で撮像された分光画像を取得する。
【００９０】
そして、画像取得部１９５は、取得した分光画像（撮像画像）を記憶部６１の一時記憶領域に記憶する。
次いで、成分分析部５０は、得られた複数の分光画像に基づいて、各成分に対する含有率を分析する。すなわち、食品１００中の各成分を算出する（Ｓ４）。
この成分分析処理では、まず、含有率分析部１９６Ａは、初期処理（Ｓ１）において取得しておいた基準受光量Ｉ０と、撮像された波長λの分光画像の各画素における受光量Ｉλとに基づいて、下記式（１）により、各画素における波長λの吸光度Ａλを算出する。
Ａλ＝−ｌｏｇ（Ｉλ／Ｉ０）      …（１）
【００９１】
そして、含有率分析部１９６Ａは、取得された各波長の分光画像の各画素に対して吸光度を算出し、吸光スペクトルを取得する。
この後、含有率分析部１９６Ａは、算出された吸光度Ａλと、記憶部６１に記憶された相関データとに基づいて、各成分の含有率を分析する。この成分含有率の分析方法としては、従来用いられているケモメトリックス法により行うことができる。ケモメトリックス法としては、例えば、重回帰分析、主成分回帰分析、部分最小二乗法等の方法を用いることができる。
【００９２】
また、含有率分析部１９６Ａは、取得した分光画像から、食品１００が映し出されている画素範囲を特定し、食品１００全体における各成分の含有率を算出する。
食品１００の特定は、光検出部２３により得られる分光画像に基づいて特定することができる。この食品１００の特定方法としては、従来の画像処理技術を用いることができ、例えば、画像内のエッジ検出等により、食品１００が映し出されている画素範囲を特定する。なお、記憶部６１に食品１００の形状特徴値が記憶されている場合、形状特徴値に基づいて画像を分析して食品１００を特定してもよく、その他、いかなる画像処理を用いて食品１００を特定してもよい。そして、含有率分析部１９６Ａは、各成分に対して、特定された食品１００の各画素における含有率の平均値を算出し、食品１００全体における成分含有率とする。なお、食品１００全体の成分含有率としては、特定された食品１００の画素範囲から、複数個の画素をピックアップし、これらの画素に対して分析された成分含有率を平均してもよい。
【００９３】
次いで、含有量算出部１９６Ｂは、（Ｓ２）において算出した食品１００の質量と、（Ｓ４）により分析された食品１００中の各成分の含有率とに基づいて、各成分の含有量を算出し、さらに、カロリー算出部１９６Ｃは、算出された各成分（脂質、糖質、タンパク質）の含有量から、下記式（２）に基づいて、食品１００のカロリーを算出する（Ｓ５）。
カロリー（kcal）≒脂質量(g)×９＋タンパク質量(g)×４＋糖質量(g)×４  …（２）
【００９４】
以上のように、成分分析器１によれば、蓋部１３の開け閉めおよび操作部１２の操作という単純な動作で、食品１００の重量（摂取量）、成分およびカロリー等を容易に知ることができる。
また、分光画像を撮像する際に、容器１０と蓋部１３とにより外光を遮断する閉空間が形成され、その内部で分光画像が撮像される。そのため、外光が入り込むことによるノイズの発生が確実に防止され、その結果、算出される食品１００の成分およびカロリー等の算出精度が向上する。
【００９５】
さらに、成分分析器１では、容器１０の凹部１１に食品１００を盛り付け、この食品１００の分光画像の取得を、凹部１１に蓋をする蓋部１３の裏面に取り付けられた分光分析器２０を用いて実施するという構成となっている。そのため、凹部１１の底部と分光分析器２０との左右方向および上下方向の位置関係が一定に保たれる。その結果、撮像される食品１００の分光画像の画像精度が向上する。
【００９６】
＜４＞  次に、算出された食品１００のカロリーを、成分表示部１５において表示する。
このとき、データ表示指示部１９９は、得られた成分分析結果、すなわち食品１００のカロリーを、成分表示部１５に表示させる（Ｓ６）。
なお、必要に応じて、データ表示指示部１９９は、（Ｓ４）により分析された各成分の含有率および含有量を表示させる。
【００９７】
なお、一般に、調理した料理のカロリーや栄養素含有量を求める場合、代表的な料理のカロリーや栄養素含有量が示された食品成分表から摂取する料理を探す必要があり、食品成分表に示される料理としても、代表的なものに限定された。また、例えば、創作料理等に対するカロリーや栄養素含有量は、栄養士などの専門知識を有するものが算出する必要があった。これに対して、本実施形態では、分光画像に基づいて各成分の吸光度に基づいて成分分析を実施するため、食品成分表や専門の知識等が不要であり、調理した料理の種類に関わらず、容易にカロリーや含有栄養素量を確認することが可能となる。
【００９８】
＜５＞  次に、容器１０（凹部１１）から蓋部１３を取り外した後、この容器１０から直接、測定者の食事に供される。
このように、容器１０（成分分析器１）を、食事の際の皿や丼のような食器として用いることにより、食品の各成分やカロリーを測定する際に、測定用の容器等に盛り付ける必要がないため、時間や手間の低減が図られる。なお、当然、この容器１０から直接食事に供することなく、必要に応じて、食品１００を他の皿等に盛り付けた後、食事に供するようにしてもよい。
＜６＞  次に、食事の後に、測定者は、食品１００の食べ残しの有無を判定する（Ｓ７）。
この判定（Ｓ７）において、食べ残しがない場合には、成分分析器１による成分およびカロリーの検出を終了する。
【００９９】
＜７＞  一方、食べ残しが認められた場合には、測定者は、操作部１２で操作することにより、食事後の食品１００のカロリーを測定するモードとし、その後、食べ残された食品１００が盛られた凹部１１に蓋部１３で蓋をすることで、蓋部１３と食べ残された食品１００との合計の質量を測定し、これに基づいて摂取した食品１００のカロリーを算出する。
【０１００】
このとき、制御部６０は、質量検出部４０の作動を制御することにより、蓋部１３と食べ残された食品１００との合計の質量を測定するとともに、成分分析部５０の作動を制御することにより、記憶部６１から予め記憶させておいた蓋部１３の質量を読み取り、演算部６２において、蓋部１３と食べ残された食品１００との合計の質量から蓋部１３の質量を減算することにより食べ残された食品１００の質量を求める。そして、制御部６０は、記憶部６１から記憶させておいた食事前の食品１００の質量（総量）を読み取り、演算部６２において、食事前の食品１００の質量から食べ残された食品１００の質量を減算することにより摂取した食品１００の質量を求める（Ｓ８）。
【０１０１】
次いで、制御部６０は、記憶部６１から予め記憶させておいた、食品１００のカロリーを算出する演算式と、食品１００中におけるタンパク質、炭水化物（糖分）、脂質、水分および灰分等の重量％とを読み取り、演算部６２において、この演算式を用いて、摂取した食品１００中におけるタンパク質、炭水化物（糖分）および脂質の重量％と、摂取した食品１００の質量とに基づいて、摂取した食品１００のカロリーを算出する（Ｓ９）。
【０１０２】
＜８＞  次に、算出された摂取した食品１００のカロリーを、成分表示部１５において表示する。
このとき、データ表示指示部１９９は、成分表示部１５の作動を制御することにより、成分分析部５０で算出された摂取した食品１００のカロリーを表示する（Ｓ１０）。なお、この際、必要に応じて、摂取した食品１００の質量、および摂取した食品１００中における各成分の重量％も併せて表示する。
【０１０３】
前記工程＜４＞〜＜７＞で示したように、成分分析器１によれば、成分分析器１が備える容器１０を食事の際に用いられる食器として直接用いることができ、さらに、測定者がたとえ食品１００の一部を食べ残したとしても、蓋部１３の開け閉めおよび操作部１２の操作という単純な動作で、摂取した食品１００の重量（摂取量）およびカロリー等を容易に知ることができる。
【０１０４】
以上のような工程を経ることにより、成分分析器１を用いて、測定者が実際に摂取した食品１００のカロリーを算出することができる。
なお、測定者が摂取した食品１００のカロリーを経時的に測定する場合には、前記工程＜３＞または＜７＞の後に、摂取した食品１００のカロリーとともに、測定者および測定日時等を、記憶部６１に記憶しておいてもよい。これにより、測定者の摂取カロリーを経時的に管理することが可能となる。
【０１０５】
また、食品１００のカロリーを算出することなく、食品１００中における各成分の重量％のみを算出する場合には、前述した（Ｓ５、Ｓ９）を省略することができる。
さらに、複数人の測定者が、成分分析器１に盛り付けられた食品１００を食する場合には、前記工程＜６＞〜＜８＞を、測定者毎に繰り返して実施することにより、各測定者が実際に摂取した食品１００の重量およびカロリー等を管理することができる。
【０１０６】
以上、本発明の成分分析器および成分分析方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の成分分析器において、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。
また、本発明の成分分析方法では、前記実施形態で説明した構成に限定されず、工程の順序が前後してもよい。また、任意の目的の工程が１または２以上追加されていてもよく、不要な工程を削除してもよい。
【０１０７】
また、前記実施形態の成分分析器１が備える容器１０および蓋部１３の少なくとも一方に、容器１０および蓋部１３で形成される閉空間内の水蒸気を排気する排気扇を設けるようにしてもよい。これにより、食品１００と、分光分析器２０との間に滞在する水蒸気を確実に排気することができるため、この水蒸気が滞在してしまうことに起因する食品１００の成分およびカロリーの測定精度の低下を的確に抑制または防止することができる。
【０１０８】
さらに、前記実施形態では、容器１０と蓋部１３とを電気的に接続することで、制御部６０により、分光分析器２０、質量検出部４０等の作動を制御する場合について説明したが、この場合に限定されず、例えば、容器１０および蓋部１３の双方に内部無線通信部を設け、この内部無線通信部を介して両者の連携を取ることで、制御部６０により、分光分析器２０、質量検出部４０等の作動を制御するようにしてもよい。
【０１０９】
また、前記実施形態では、測定者が操作部１２を操作することによって食品１００の質量やカロリーの測定を操作したが、容器１０と蓋部１３とを電気的に接続したことを制御部６０が検知することによって自動的に質量およびカロリーを測定するようにしてもよい。
また、前記実施形態の成分分析器１が備える容器１０および蓋部１３の少なくとも一方に、外部のパソコンやスマートフォンにデータを送信可能な外部無線通信部を設け、これにより、パソコンやスマートフォンを用いて、測定者が摂取した食品１００のカロリーを経時的に管理するようにしてもよい。
【０１１０】
さらに、前記実施形態では、食品１００をその原型を維持した状態で、その成分およびカロリーを算出した後、食事に供する場合について説明したが、これに限定されず、例えば、細かく砕いて均一化された食品１００の成分およびカロリーを算出するようにしてもよい。均一化された食品１００を測定することで、算出される成分およびカロリーの検出精度をより向上させることができる。
また、前記実施形態では、検査対象物として、食品１００を挙げ、この食品１００の成分およびカロリーを算出する場合について説明したが、検査対象物は、食品１００に限定されず、例えば、血液、尿、唾液、間質液のような体液や、細胞、血球、リンパ球および組織等であってもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１……成分分析器  １０……容器  １１……凹部  １２……操作部  １３……蓋部  １５……成分表示部  ２０……分光分析器  ２１……照射部  ２２……分光部  ２３……光検出部  ２４……制御基板  ２５……光学部  ２７……光源  ４０……質量検出部  ５０……成分分析部  ５３……接合膜  ５４……固定反射膜  ５５……可動反射膜  ５６……静電アクチュエーター  ６０……制御部  ６１……記憶部  ６２……演算部  １００……食品  １３４Ａ……光通過孔  １９１……分析対象設定部  １９３……光源駆動部  １９４……分光部駆動部  １９５……画像取得部  １９６Ａ……含有率分析部  １９６Ｂ……含有量算出部  １９６Ｃ……カロリー算出部  １９９……データ表示指示部  ５１０……固定基板  ５１１……電極配置溝  ５１１Ａ……電極設置面  ５１１Ｂ……電極引出溝  ５１２……反射膜設置部  ５１２Ａ……反射膜設置面  ５１３……第１接合部  ５１４……切欠部  ５２０……可動基板  ５２１……可動部  ５２１Ａ……可動面  ５２２……保持部  ５２３……第２接合部  ５２４……切欠部  ５２５……基板外周部  ５３１……第１接合膜  ５３２……第２接合膜  ５６１……固定電極  ５６２……可動電極  ５６３……固定引出電極  ５６３Ｐ……固定電極パッド  ５６４……可動引出電極  ５６４Ｐ……可動電極パッド    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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