(57)【要約】【課題】  対象食品に対して非接触な状態で、正確なカロリー量を取得するカロリー計測装置を提供する。【解決手段】  本発明のカロリー計測装置は、カロリー計算を行う対象食品の重量を測定する重量計と、対象食品の第１元素αに対する固有の特性データである第１食品データを、取得する第１データ取得手段と、ｎ種類（但し、ｎは１以上の整数）の栄養素毎の第１元素αに対する固有の特性データである第１栄養素データを、記憶している、第１データベースと、第１食品データと、ｎ種類の第１栄養素データとの類似度を示す第１相互相関値ｇαｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を求める第１相互相関値算出手段と、第１相互相関値ｇαｉに基づいて、ｎ種類の栄養素の対象食品に対する構成重量を特定する重量特定手段と、栄養素毎に特定された構成重量に基づいて、対象食品のカロリーを算出するカロリー算出手段とで構成されることを特徴とする。【選択図】図４
2006023126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カロリー計算を行う対象食品の重量を測定する重量計と、
対象食品の第１元素αに対する固有の特性データである第１食品データを、取得する第１データ取得手段と、
ｎ種類（但し、ｎは１以上の整数）の栄養素毎の第１元素αに対する固有の特性データである第１栄養素データを、記憶している、第１データベースと、
第１食品データと、ｎ種類の第１栄養素データとの類似度を示す第１相互相関値ｇαｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を求める第１相互相関値算出手段と、
第１相互相関値ｇαｉに基づいて、対象食品に対するｎ種類の栄養素の各構成重量を特定する重量特定手段と、
ｎ種類の栄養素の各構成重量に基づいて、対象食品のカロリーを算出するカロリー算出手段とで構成されていることを特徴とするカロリー計測装置。
【請求項２】
更に、対象食品の第２元素βに対する固有の特性データである第２食品データを、取得する第２データ取得手段と、
ｎ種類（但し、ｎは１以上の整数）の栄養素毎の第２元素βに対する固有の特性データである第２栄養素データを、記憶している、第２データベースと、
第２食品データと、ｎ種類の第２栄養素データとの類似度を示す第２相互相関値ｇβｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を求める第２相互相関値算出手段とを備え、
上記重量特定手段が、ｎ種類の栄養素の全部又は一部の内、第１相互相関値ｇαｉに含まれる誤差成分よりも第２相互相関値ｇβｉに含まれる誤差成分の方が小さな値の栄養素に関して、第１相互相関値ｇαｉの代わりに、第２相互相関値ｇβｉを用いて、対象食品に対するｎ種類の栄養素の各構成重量を特定するようになっている請求項１記載のカロリー計測装置。
【請求項３】
上記固有の特性データが核磁気共鳴現象を利用して得られた周波数スペクトラムデータである、請求項１又は請求項２記載のカロリー計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品のカロリー量を取得するカロリー計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品のカロリー計算を行う装置が種々提案されている。例えば、食品の種類と重さとを入力することで、食品のカロリー計算を行う装置が知られている。
【０００３】
以下の特許文献１には、食品のうち、食肉に限定されるが、肉の赤身と白身（脂身）を画像処理により認識し、これらの量を特定することにより、食肉に非接触でカロリー計算を行う装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２０８７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
食品の種類と重さとを入力してカロリー計算を行う装置では、予定している食品以外のカロリー計算を行うことができず、汎用性に欠けるだけでなく、正確さにも欠ける。
【０００５】
特許文献１に開示されている装置は、カロリー計算を行える食品が食肉に限定され、汎用性に欠ける。
【０００６】
本発明は、非接触な状態で、様々な食品の正確なカロリー量を取得できるカロリー計測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】
【０００７】
請求項１記載の発明は、カロリー計算を行う対象食品の重量を測定する重量計と、対象食品の第１元素αに対する固有の特性データである第１食品データを、取得する第１データ取得手段と、ｎ種類（但し、ｎは１以上の整数）の栄養素毎の第１元素αに対する固有の特性データである第１栄養素データを、記憶している、第１データベースと、第１食品データと、ｎ種類の第１栄養素データとの類似度を示す第１相互相関値ｇαｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を求める第１相互相関値算出手段と、第１相互相関値ｇαｉに基づいて、対象食品に対するｎ種類の栄養素の各構成重量を特定する重量特定手段と、ｎ種類の栄養素の各構成重量に基づいて、対象食品のカロリーを算出するカロリー算出手段とで構成されていることを特徴とするカロリー計測装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、更に、対象食品の第２元素βに対する固有の特性データである第２食品データを、取得する第２データ取得手段と、ｎ種類（但し、ｎは１以上の整数）の栄養素毎の第２元素βに対する固有の特性データである第２栄養素データを、記憶している、第２データベースと、第２食品データと、ｎ種類の第２栄養素データとの類似度を示す第２相互相関値ｇβｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を求める第２相互相関値算出手段とを備え、上記重量特定手段が、ｎ種類の栄養素の全部又は一部の内、第１相互相関値ｇαｉに含まれる誤差成分よりも第２相互相関値ｇβｉに含まれる誤差成分の方が小さな値の栄養素に関して、第１相互相関値ｇαｉの代わりに、第２相互相関値ｇβｉを用いて、対象食品に対するｎ種類の栄養素の各構成重量を特定するようになっているものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、固有の特性データが、核磁気共鳴現象を利用して得られた周波数スペクトラムデータ（以下、ＮＭＲスペクトルデータという）であることである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、様々な対象食品の正確なカロリー計算を行うことができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、実際には含まれていない栄養素について第１相互相関値が偶然に高くなった場合でも、当該実際には含まれていない栄養素の構成重量を実際よりも多く算出することなく、正確に特定することができる。従って、対象食品に対して非接触な状態であるにもかかわらず、誤判断の少ない、正確なカロリー計算を行うことができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、周知のＮＭＲ技術を利用すればよいので、容易に実施することができる。また、ＮＭＲスペクトルデータは、対象物に非接触な状態で取得できる。従って、非接触な状態で、対象食品の正確なカロリー計算を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しつつ実施の形態に係るカロリー計測装置の構成と動作とについて以下の順に説明する。
（１）全体構成
(1-1)カロリー計測装置の構成
(1-2)ＮＭＲスペクトルデータ
(1-3)各機能ブロック図の説明
（２）カロリー計算処理の説明
(2-1)カロリー計算の概要
(2-2)メインルーチンの説明
(2-3)サブルーチンの説明
(2-3-1)相互相関値ｇｈｉの特定
(2-3-2)相互相関値ｇｃｉの特定
（３）カロリー計算処理の実施例
(3-1)実施例１
(3-2)実施例２
（４）まとめ
（５）カロリー計測装置の変形例
【００１４】
（１）全体構成
(1-1)カロリー計測装置の構成
図１は、カロリー計測装置１の構成を示す図である。カロリー計測装置１は、大きく分けて、センサ部１００と、データ出力部２００と、コンピュータ３００とで構成されている。センサ部１００の構成の理解の容易のため、図１には、センサ部１００を正面から見た図（図中、矢印Ａで示す図）だけでなく、センサ部１００を上から見た図（図中、矢印Ｂで示す図）も示してある。
【００１５】
センサ部１００は、ＮＭＲスペクトルデータ取得用センサ１１０と、重量計１５０とで構成される。上記ＮＭＲスペクトルデータは、対象物の化学構造を解析するのに広く利用されているデータであり、核磁気共鳴現象を利用して得られた周波数スペクトラムデータのことをいう。対象物、例えば、対象食品の水素や炭素に対するＮＭＲスペクトルデータを取得するために用いる上記センサ１１０は、周知である。従って、カロリー計測装置１は、従来技術を利用して容易に実施することができる。
【００１６】
センサ１１０は、１対の磁極１０２，１０３と、コイル１５５とで構成されている。センサ１１０は、動作モードの設定内容に応じて、対象食品１６０の水素、又は、水素と炭素とに対するＮＭＲスペクトルデータを計算するための基になる信号（アナログデータ）を取得し、取得したデータをデータ出力部２００に出力する。
【００１７】
以下、センサ１１０により取得される、対象食品１６０の水素に対するＮＭＲスペクトルデータの基になるアナログデータを、第１食品データと表し、対象食品１６０の炭素に対するＮＭＲスペクトルデータの基になるアナログデータを、第２食品データと表す。
【００１８】
重量計１５０は、対象食品１６０を載置する台１５０ａを有している。重量計１５０は、台１５０ａの上に置かれた対象食品１６０の重量（単位はｇ、以下重量に関して同じ）を測定し、測定値をデータ出力部２００に出力する。なお、台１５０ａは、上に乗せた対象食品１６０を回転することができる構成を採用しても良い。
【００１９】
データ出力部２００は、センサ部１００のセンサ１１０から出力される第１又は第２食品データを、波長λ（予め定める基準周波数の波長に対する百万分率で表し、単位はｐｐｍ、以下波長に関して同じ）を変数とする関数式に変換し、当該関数式を表すデータをコンピュータ３００に出力する。また、データ出力部２００は、センサ部１００の重量計１５０から出力される対象食品の重量のデータを、そのままコンピュータ３００に出力する。
【００２０】
コンピュータ３００は、演算処理手段のコンピュータ本体３０１と、表示手段のディスプレイ３０２と、入力手段であるキーボード３０３と、ポインティングデバイスのマウス３０４とで構成される。カロリー計算処理の実行時、ユーザは、キーボード３０３を操作して、「簡易モード」又は「精密モード」の動作モードの設定を行う。コンピュータ３００は、データ出力部２００から出力される第１，第２食品データの関数式を表すデータと対象食品１６０の重量と、当該コンピュータ本体３０１に記録してあるデータベースのデータとに基づいて、ユーザにより設定された動作モードのカロリー計算処理を実行する。当該カロリー計算処理については、後にフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２１】
(1-2)ＮＭＲスペクトルデータ
図２は、第１食品データ、即ち、対象食品１６０の水素に対する固有の特性データであるＮＭＲスペクトルデータを示す図である。第１食品データは、波長λを変数とする関数で表される。後述する「簡易モード」によるカロリー計算処理では、上記第１食品データと、ｎ種類の栄養素の水素に対するＮＭＲスペクトルデータそれぞれとの類似度を求め、求めた各栄養素の類似度に基づいて各栄養素の対象食品１６０に対する構成重量を特定する。ｎ種類の栄養素の構成重量の合計は、対象食品１６０の重量になる。
【００２２】
以下、各栄養素の水素に対するＮＭＲスペクトルデータのことを、第１栄養素データと表し、ｎ種類の栄養素の水素に対するＮＭＲスペクトルデータのことを、ｎ種類の第１栄養素データと表す。
【００２３】
上記類似度は、第１食品データと、第１栄養素データとのいわゆる相互相関値により表される。当該相互相関値は、第１食品データを表す関数式に、第１栄養素データの関数式を掛け合わせて特定される式に関して、波長λを０〜∞の範囲で変化させることにより求められる積分値のことである（以下に説明する「数９」，「数１１」，「数１２」等を参照）。
【００２４】
以下、第１食品データと、第１栄養素データとの相互相関値のことを、第１相互相関値と表す。
【００２５】
なお、カロリー計測装置１は、後述する「精密モード」によるカロリー計算処理では、第１相互相関値だけでなく、対象食品１６０の炭素に対するＮＭＲスペクトルデータ（以下、第２食品データと表す）と、ｎ種類の栄養素の炭素についてのＮＭＲスペクトルデータ（以下、第２栄養素データと表す）との類似度である相互相関値（以下、第２相互相関値と表す）も使用することにより、各栄養素の構成重量を特定する。
【００２６】
なお、上述した「簡易モード」、「精密モード」によるカロリー計算処理の詳しい内容の説明については、「（２）カロリー計算処理の説明」の欄で行う。
【００２７】
(1-3)各機能ブロック図の説明
図３は、図１に示したカロリー計測装置１の機能ブロック図である。カロリー計測装置１は、センサ部１００と、データ出力部２００と、コンピュータ３００とで構成される。
【００２８】
センサ部１００が有する１対の磁極板１０２，１０３は、磁芯１０１に接続されている。当該磁芯１０１には、電線１０４がコイル状に巻き付けられている。当該電線１０４には、第１又は第２食品データ取得用に、磁場電源１０５から所定の電流が流される。コイル１５５は、対象食品１６０に対して高周波信号を射出すると共に、当該対象食品１６０から放射されてくる高周波信号を、第１又は第２食品データとして受信し、受信した第１又は第２食品データをデータ出力部２００に出力する。
【００２９】
重量計１５０は、台１５０ａに載せられた対象食品１６０の重量を測定し、測定値をデータ出力部２００に出力する。
【００３０】
データ出力部２００は、高周波発信器２０１と、高周波増幅器２０２と、Ａ/Ｄ変換器２０３と、ＦＦＴ回路２０４とで構成されている。高周波発信器２０１は、センサ部１００が有するコイル１５５から対象食品１６０に対して高周波信号を射出させる。高周波増幅器２０２は、コイル１５５が受信する信号、即ち、対象食品から放射されてくる高周波信号である第１又は第２食品データを増幅して次段のＡ／Ｄ変換器２０３に出力する。Ａ/Ｄ変換器２０３は、増幅された第１又は第２食品データをディジタル信号に変換し、ディジタル化された第１又は第２食品データを次段のＦＦＴ回路２０４に出力する。ＦＦＴ回路２０４は、ディジタル化された第１又は第２食品データをフーリエ変換して波長λを変数とするＮＭＲスペクトルデータの関数式（以下に説明するＧｈ（λ），Ｇｃ(λ)がこれに相当する）に変換し、当該第１又は第２食品データの関数式を表すデータを、コンピュータ３００に出力する。
【００３１】
なお、データ出力部２００は、センサ部１００の重量計１５０から受け取った対象食品１６０の重量のデータを、そのままコンピュータ３００に出力する。
【００３２】
上述するように、カロリー計測装置１では、ＦＦＴ回路２０４において、ＮＭＲスペクトルデータをフーリエ変換して波長λを変数とする関数式に変換する。しかし、ＮＭＲスペクトルデータを、例えば、波長λを変数とする関数式に変換する変換方法であって、得られる関数式を用いて算出できるＮＭＲスペクトルデータの相互相関値が類似度を表す情報として利用できるものであれば、フーリエ変換以外の変換方法を採用することも考えられる。
【００３３】
コンピュータ３００を構成する本体３０１は、ＣＰＵ３０１ａと、ＲＯＭ３０１ｂと、ＲＡＭ３０１ｃと、ハードディスク３０１ｄとで構成される。
【００３４】
ＣＰＵ３０１ａは、データ出力部２００から出力されるデータを用いて、カロリー算出処理を実行する。ＲＯＭ３０１ｂには、コンピュータ３００のオペレーション用の基本プログラムの他に、カロリー計算処理プログラムが記録されている。ＲＡＭ３０１ｃは、カロリー計算処理の実行時、データ処理用の作業領域として用いられる。ハードディスク３０１ｄは、ｎ種類の第１栄養素データで構成される第１データベースと、２種類の第２栄養素データで構成される第２データベースとで、ｎ種類の栄養素のそれぞれの構成重量に対するエネルギー変換係数Ｋｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）とを記録している。
【００３５】
ＣＰＵ３０１ａは、カロリー計測装置１の起動時、ＲＯＭ３０１ｂに格納しているオペレーションシステム用の基本プログラムの実行に引き続き、カロリー計算処理のプログラムをＲＡＭ３０１ｃに展開し、当該プログラムを実行する。上述したように、対象食品１６０のカロリー計算処理自体は、ユーザのキーボード３０３の操作による「精密モード」又は「簡易モード」の動作モードの設定に応じて実行する。
【００３６】
次に示す「表１」は、上記ハードディスク３０１ｄに記録してある第１，第２データベースにおいて、第１，第２栄養素データのレコードに割り当てられている番号ｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）と、対応する栄養素の名前を示す。
【００３７】
【表１】
2006023126.tif 000003
【００３８】
（２）カロリー計算処理の説明
(2-1)カロリー計算の概要
カロリー計測装置１は、対象食品１６０のカロリーを算出する動作モードとして、簡単かつ高速にカロリー計算を実行する「簡易モード」、又は、より正確なカロリー計算を実行する「精密モード」の設定を行うことができる。
【００３９】
「簡易モード」の設定時、カロリー計測装置１は、第１食品データと、ｎ種類の第１栄養素データとのそれぞれの類似度を表す計ｎ個の第１相互相関値に基づいて、対象食品１６０の重量に対する上記多種類の栄養素の構成重量を特定し、特定した構成重量に基づいて対象食品１６０の総カロリー（単位はｋｃａｌ、以下カロリーについて同じ）を算出する。従って、カロリー計測装置１は、対象食品１６０に非接触な状態で、当該対象食品１６０のカロリーを正確かつ高速に算出することができる。
【００４０】
「精密モード」の設定時、カロリー計測装置１は、水素に加え、炭素に対するＮＭＲスペクトルデータ、即ち、第２食品データと、ｎ種類の第２栄養素データとのそれぞれの類似度を表す計ｎ個の第２相互相関値を求める。その後、カロリー計測装置１は、ｎ種類の栄養素の全部、又は、予め定めた一部の栄養素に関し、第１相互相関値に含まれる誤差成分よりも第２相互相関値に含まれる誤差成分の方が小さい場合に、当該栄養素について第１相互相関値の代わりに、第２相互相関値を用いて、即ち、当該栄養素については第２相互相関値に関する関係式を用いて、対象食品１６０の重量に対する各栄養素の構成重量を特定する。当該処理を実行することにより、カロリー計測装置１は、ある栄養素の第１栄養素データの一部分が、実際には含まれていない栄養素の第１栄養素データ（誤差成分）に類似しているため、当該実際には含まれていない栄養素の第１相互相関値が偶然に高くなった場合であっても、対象食品１６０に上記実際には含まれていない栄養素が含まれていると誤判断することを防止し、ｎ種類の栄養素のより正確な構成重量の特定、即ち、正確なカロリー計算を実現することができる。
【００４１】
(2-2)メインルーチンの説明
図４は、上記コンピュータ３００のＣＰＵ３０１ａが実行するカロリー計算処理のメインルーチンのフローチャートである。以下、当該フローチャートに従い、ＣＰＵ３０１ａの実行するカロリー計算処理の手順について説明する。以下の説明において、連立方程式の解法手順や、各栄養素のカロリーの合計を求める処理等、既に種々のコンピュータにより実現されている内容は、簡単に説明し、本発明のカロリー計算処理において実行する特徴的な処理の内容について詳しく説明する。なお、ステップＳ４とステップＳ５との処理はサブルーチンになっており、当該処理の詳しい内容については後述する。
【００４２】
まず、ユーザによるキーボード３０３の操作を受け付け、誤差成分を考慮して正確なカロリー計算を行う「精密モード」、又は、誤差成分を考慮せずに簡単なカロリー計算を行う「簡易モード」の選択を受け付ける（ステップＳ１）。ＣＰＵ３０１ａは、ユーザにより設定された動作モードに応じて、以下に説明するステップＳ２以降のカロリー計算処理を実行する。
【００４３】
次に、対象食品１６０の重量のデータを、センサ部１００が有する重量計１５０の出力から取得する（ステップＳ２）。
【００４４】
第１食品データを表す関数式Ｇｈ(λ)のデータを取得し、取得したデータをＲＡＭ３０１ｃに書き込むと共に、ハードディスク３０１ｄに記録する（ステップＳ３）。当該処理は、上述したセンサ部１００とデータ出力部２００とで行う。
【００４５】
上記ステップＳ３の処理を実行している間、センサ部１００は、第１食品データ、即ち、対象食品１６０について、水素（第１元素）に対する固有の特性データであるＮＭＲスペクトルデータを、取得する第１データ取得手段として機能する。
【００４６】
第１食品データを表す関数式Ｇｈ(λ)と、ｎ個の第１栄養素データを表す関数式Ｆｈｉ（λ）（但し、ｉは１〜ｎの整数）とから、これらＮＭＲスペクトルデータの類似度であるｎ個の第１相互相関値ｇｈｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を求める連立方程式（以下に示す「数１」）の特定を行う（ステップＳ４）。
【００４７】
【数１】
2006023126.tif 000004
【００４８】
上記「数１」において、ｈｉｊ（但し、ｉ，ｊはそれぞれ１〜ｎの整数）は、番号ｉの第１栄養素データと、番号ｊの第１栄養素データとの類似度である第１相互相関値を表すものである。ｍ１，ｍ２，…，ｍｎは、対象食品１６０の重量に対する各栄養素の構成重量を表し、その合計は、上記ステップＳ２において測定した対象食品１６０の重量になる。また、ｅｈ１，ｅｈ２，…，ｅｈｎは、誤差成分のＮＭＲスペクトルデータを表す関数式Ｅｈ（λ）と、ｎ種類の第１栄養素データを表す関数式Ｆｈｉ（λ）との類似度であるｎ個の第１相互相関値を表すものである。ここで、誤差成分のＮＭＲスペクトルデータとは、準備した第１データベースに含まれていないｎ＋１番目以降の第１栄養素データのことを意味する。
【００４９】
なお、上記「数１」を導出するまでの工程については、後述する「(2-3-1)相互相関値ｇｈｉの特定」の説明の欄で詳しく説明する。
【００５０】
ここで、上記ステップＳ１において、「精密モード」が設定されているか、又は、「簡易モード」が設定されているか否かの判断を行う（ステップＳ５）。ステップＳ１において「精密モード」が設定されていない場合、即ち、「簡易モード」が設定されている場合（ステップＳ５でＮＯ）、上記ステップＳ４において特定した連立方程式「数１」を修正して、誤差成分に関する第１相互相関値ｅｈ１，ｅｈ２，…，ｅｈｎの項を消去する（ステップＳ６）。修正後の連立方程式を解いて、各栄養素の構成重量を算出した後に（ステップＳ７）、ステップＳ１６に進む。
【００５１】
ＣＰＵ３０１ａは、上記ステップＳ７において、第１相互相関値に基づいて、対象食品１６０に対するｎ種類の栄養素の各構成重量を特定する「簡易モード」用の重量特定手段として機能する。
【００５２】
上記ステップＳ７において算出したｎ種類の栄養素の構成重量ｍｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）に、それぞれ対応するエネルギー換算係数Ｋｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を掛け合わせ、対象食品１６０の総カロリーを算出する（ステップＳ１６）。ディスプレイ３０２に算出した総カロリーを表示し（ステップＳ１７）、処理を終了する。
【００５３】
一方、正確なカロリー計算を行う「精密モード」が設定されている場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、第２食品データを表す関数式Ｇｃ(λ)のデータを取得し、取得したデータをＲＡＭ３０１ｃに書き込むと共に、ハードディスク３０１ｄに記録する（ステップＳ９）。当該処理は、上記ステップＳ３における処理と同様に、センサ部１００とデータ出力部２００とで行う。
【００５４】
第２食品データの関数式Ｇｃ(λ)と、ｎ種類の第２栄養素データの関数式Ｆｃｉ（λ）（但し、ｉは１〜ｎの整数）とから、これらデータの類似度である第２相互相関値ｇｃｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を求める連立方程式（以下に示す「数２」）の特定を行う（ステップＳ９）。
【００５５】
【数２】
2006023126.tif 000005
【００５６】
上記「数２」において、ｃｉｊ（ｉ，ｊは、それぞれ１〜ｎの整数）は、番号ｉの第２栄養素データと、番号ｊの第２栄養素データとの第２相互相関値を表すものである。ｍ１，ｍ２，…，ｍｎは、対象食品１６０の重量に対する各栄養素の構成重量を表し、その合計は、上記ステップＳ２において測定した対象食品１６０の重量になる。また、ｅｃ１，ｅｃ２，…，ｅｃｎは、誤差成分のＮＭＲスペクトルデータを表す関数式Ｅｃ（λ）と、ｎ種類の第２栄養素データを表す関数式Ｆｃｉ（λ）との類似度であるｎ個の第２相互相関値を表すものである。ここで、誤差成分のＮＭＲスペクトルデータとは、準備した第２データベースに含まれていないｎ＋１番目以降の第２栄養素データのことを意味する。
【００５７】
なお、上記「数２」を導出するまでの工程については、後述する「(2-3-2)相互相関値ｇｃｉの特定」の説明の欄で詳しく説明する。
【００５８】
上記ステップＳ９の処理を実行している間、センサ部１００は、第２食品データ、即ち、対象食品１６０について、炭素（第２元素）に対する固有の特性データであるＮＭＲスペクトルデータを、取得する第２データ取得手段として機能する。
【００５９】
ステップＳ４とステップＳ９とで特定される「数１」と「数２」の連立方程式は、Ｅｈ（λ），Ｅｃ（λ）で表す誤差成分のＮＭＲスペクトルデータと、ｎ種類の第１，第２栄養素データとの各ｎ個の第１，第２相互相関値ｅｈｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数），ｅｃｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を含むため、方程式の数よりも未知数の方が多く、このままの状態で解くことはできない。カロリー計測装置１は、以下の手順（アルゴリズム）により、「数１」，「数２」に表した連立方程式を解く。
【００６０】
まず、誤差成分Ｅｈ（λ），Ｅｃ（λ）について、第１相互相関値ｅｈｉ，第２相互相関値ｅｃｉの値を、ゼロと仮定して、「数１」と「数２」との連立方程式を解き、合計ｎ種類の各栄養素の構成重量ｍｈｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）と、ｍｃｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）とを求める（ステップＳ１０）。
【００６１】
ステップＳ１０の処理により求めた各栄養素の構成重量ｍｈｉ，ｍｃｉを、「数１」と「数２」との連立方程式に代入すると、次の「数３」と「数４」とが求まる。
【００６２】
【数３】
2006023126.tif 000006
【００６３】
【数４】
2006023126.tif 000007
【００６４】
通常、誤差成分、即ち、準備した第１，第２データベースに含まれていないｎ＋１番目以降の構成物質の水素，炭素についてのＮＭＲスペクトルデータと、ｎ種類の第１，第２栄養素データとの相互相関値ｅｈｉ、ｅｃｉは、小さな値であることが予測される。準備した第１，第２データベースに含まれていないｎ＋１番目以降の構成物質に対する第１相互相関値ｅｈｉが、偶然に比較的大きな値となっても、第２相互相関値ｅｃｉは小さな値となることが予測される。
【００６５】
上記ステップＳ１０の処理、誤差成分をゼロであると仮定して、「数１」と「数２」との連立方程式を解いた場合、誤差成分の値が大きい方が、真の構成重量よりも大きな値の構成重量が求められる。そこで、ｎ種類の栄養素の全部又は一部について、上記ステップＳ１０において求めた構成重量ｍｈｉとｍｃｉとを比較し、小さい方の値が、元々誤差成分の少ない方程式を解いて求められた解、即ち、より正確な値であると判断して、これを選択し、各栄養素の構成重量ｍｓｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）と定義する（ステップＳ１１）。
【００６６】
ステップＳ１１において求めた各栄養素の構成重量ｍｓｉの値を用いて、誤差成分に対する第１相互相関値の予測値ｅｈｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を特定する関係式を、以下の「数５」に示す通り特定する。当該関係式を用いて、誤差成分に対する第１相互相関値の予測値ｅｈｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）の値を求める（ステップＳ１２）。
【００６７】
【数５】
2006023126.tif 000008
【００６８】
ステップＳ１１において求めた各栄養素の構成重量ｍｓｉ（但し、ｉ＝１…ｎ）の値を用いて誤差成分に対する第２相互相関値の予測値ｅｃｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を特定する関係式を、以下の「数６」に示す通り特定する。当該関係式を解いて、誤差成分に対する第２相互相関値の予測値ｅｃｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）の値を求める（ステップＳ１３）。
【００６９】
【数６】
2006023126.tif 000009
【００７０】
ＣＰＵ３０１ａは、上記ステップＳ１０乃至ステップＳ１３までの処理を実行している間、第１食品データと、ｎ種類の第１栄養素データとの類似度を表すｎ個の第１相互相関値を求める第１相互相関値算出手段として機能すると共に、第２食品データと、ｎ種類の第２栄養素データとの類似度を表す第２相互相関値を求めるｎ個の第２相互相関値算出手段として機能する。
【００７１】
誤差成分に対する第１相互相関値の予測値ｅｈｉ，第２相互相関値の予測値ｅｃｉの内、値の小さい方がｎ種類の栄養素について正確な構成重量を特定することができる。そこで、ｎ種類全て、又は、一部の栄養素について、第１相互相関値の予測値ｅｈｉ，第２相互相関値の予測値ｅｃｉの内、小さな値が求められた関係式を「数５」又は「数６」から逐次選択して、各栄養素の構成重量ｍｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を求めるための最終の連立方程式を特定する（ステップＳ１４）。
【００７２】
例えば、上記ステップＳ１２，ステップＳ１３により求めた誤差成分に対する第１相互相関値の予測値ｅｈｉと第２相互相関値の予測値ｅｃｉとの比較を行った結果、ｅｈ１＞ｅｃ１，ｃｈ２＜ｅｃ２，…，ｅｈｎ＜ｅｃｎであった場合、各栄養素の構成重量ｍｉを求めるための最終の連立方程式は、以下の「数７」のように特定される。
【００７３】
【数７】
2006023126.tif 000010
【００７４】
上記ステップＳ１４において特定された最終の連立方程式「数７」を解き、対象食品１６０に含まれている各栄養素の構成重量ｍｉの特定を行う（ステップＳ１５）。
【００７５】
ＣＰＵ３０１ａは、上記ステップＳ１４とステップＳ１５との処理を実行している間、ｎ種類の栄養素の全部、又は、予め、例えば、優先順位又は誤認識し易い順に従い定めた一部の栄養素（上記の例では、準備した第１，第２データベースに含まれていないｎ＋１番目以降の構成物質）について、第１相互相関値ｇｈｉに含まれる誤差成分よりも第２相互相関値ｇｃｉに含まれる誤差成分の方が小さな値の場合に、当該栄養素について、第１相互相関値ｇｈｉの代わりに第２相互相関値ｇｃｉを用いて、即ち、第２相互相関値ｇｃｉを特定する関係式を用いて（上記ステップＳ１４における処理）、ｎ種類の栄養素の対象食品に対する構成重量を特定する（上記ステップＳ１５における処理）「精密モード」用の重量特定手段として機能する。
【００７６】
ハードディスク３０１ｄに格納している各栄養素についてのエネルギー変換係数Ｋｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を読み出し、ステップＳ１５において求めた重量ｍｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）に掛け合わせた値の合計（累計値）を求めることにより、対象食品１６０の総カロリーを特定する（ステップＳ１６）。
【００７７】
ＣＰＵ３０１ａは、上記ステップＳ１６の処理を実行している間、上記重量特定手段により特定された対象食品１６０に含まれる各栄養素の構成重量ｍｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）にエネルギー換算係数を掛け合わせて総カロリーを算出するカロリー算出手段として機能する。
【００７８】
上記ステップＳ１６において求めた対象食品１６０の総カロリーの値を、ディスプレイ３０２に表示し（ステップＳ１７）、処理を終了する。
【００７９】
(2-3)サブルーチンの説明
(2-3-1)相互相関値ｇｈｉの特定
以下、図４のステップＳ４のサブルーチンで実行する処理内容を、アルゴリズムの説明と共に詳しく説明する。
【００８０】
図５は、図４に示すフローチャートのステップＳ４において実行する処理の内容を順に説明するフローチャートである。まず、上記ｎ種類の第１栄養素データを表す関数式Ｆｈｉ（λ）を、次の「数８」を満足するように正規化する（ステップＳ２０）。ここで正規化とは、関数式Ｆｈｉ（λ）同士を掛け合わせて求められる相関値が１になるように、当該関数式Ｆｈｉ(λ)を設定することである。
【００８１】
【数８】
2006023126.tif 000011
【００８２】
ｎ種類の栄養素から選ぶ、２個の同一又は異なる栄養素の組み合わせ全てについて、次の「数９」に示す相互相関値ｈｉｊ（但し、ｉ，ｊは１〜ｎの整数）を求める（ステップＳ２１）。
【００８３】
【数９】
2006023126.tif 000012
【００８４】
第１食品データの関数式Ｇｈ(λ)を、誤差成分Ｅｈ(λ)を考慮して表すと、次の「数１０」で表される（ステップＳ２２）。
【００８５】
【数１０】
2006023126.tif 000013
【００８６】
誤差成分Ｅｈ(λ)のｎ種類の栄養素のそれぞれに対する第１相互相関値ｅｈｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を、「数１１」に示す通り特定する（ステップＳ２３）。Ｅｈ(λ)は未知数であるため、ｅｈｉも未知数になる。
【００８７】
【数１１】
2006023126.tif 000014
【００８８】
第１食品データの関数式Ｇｈ(λ）と、ｎ種類の第１栄養素データの関数式Ｆｈｉ（λ）（但し、ｉは１〜ｎの整数）のそれぞれについて計ｎ個求められる第１相互相関値ｇｈｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を、「数１２」に示す通り特定する（ステップＳ２４）。
【００８９】
【数１２】
2006023126.tif 000015
【００９０】
ｎ種類全ての栄養素に対する第１相互相関値ｇｈｉを特定することにより、図４のステップＳ４の説明の欄で示した連立方程式「数１」を特定することができる（ステップＳ２５）。
【００９１】
以上の処理により、ステップＳ４のサブルーチンの処理が終了する。この後、図４に示すメインルーチンにリターンする（ステップＳ２６）。
【００９２】
(2-3-2)相互相関値ｇｃｉの特定
以下、図４のステップＳ９において実行する実際の演算処理内容を、アルゴリズムの説明と共に詳しく説明する。図６は、ステップＳ９において実行する処理の内容を順に説明するフローチャートである。まず、ｎ種類の第２食品データの関数式Ｆｃｉ（λ）を正規化する（ステップＳ３０：「数８」を参照）。ここで正規化とは、関数式Ｆｃｉ（λ）同士を掛け合わせて求められる相関値が１になるように当該関数式Ｆｃｉ(λ)を設定することである。
【００９３】
ｎ種類の栄養素から選ぶ、２個の同一又は異なる栄養素の組み合わせ全てについての相互相関値ｃｉｊ（但し、ｉ，ｊは、それぞれ１〜ｎの整数）を求める（ステップＳ３１：「数９」を参照）。
【００９４】
第２食品データの関数式Ｇｃ(λ)は、誤差成分Ｅｃ(λ)を考慮して表すと、次の「数１３」で表される（ステップＳ３２）。
【数１３】
2006023126.tif 000016
【００９５】
誤差成分Ｅｃ(λ)のｎ種類の栄養素に対する第２相互相関値ｅｃｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を、「数１４」により示す通り特定する。Ｅｃ(λ)は未知数であるため、ｅｃｉも未知数になる。
【００９６】
【数１４】
2006023126.tif 000017
【００９７】
水素の場合と同様に、第２食品データの関数式Ｇｃ(λ)と、ｎ個の第２栄養素データの関数式Ｆｃｉ(λ) （但し、ｉは１〜ｎの整数）との相互相関値ｇｃｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を、「数１５」に示す通り特定する（ステップＳ３４）。
【００９８】
【数１５】
2006023126.tif 000018
【００９９】
即ち、ｎ種類の栄養素全てに対する第２相互相関値ｇｃｉを特定することにより、上記図４のステップＳ９の説明の欄で示した連立方程式「数２」を特定することができる（ステップＳ３５）。
【０１００】
以上の処理により、ステップＳ９のサブルーチンの処理が終了する。この後、図４に示すメインルーチンにリターンする（ステップＳ３６）。
【０１０１】
（３）カロリー計算処理の実施例
(3-1)実施例１
上述した構成のカロリー計測装置１を用いて、実際に１００ｇの牛肉のカロリー計算を行った。次の「表２」は、ＣＰＵ３０１ａが上述したフローチャートに従い「精密モード」でカロリー計算処理を行った結果、図４のステップＳ１５において特定された各栄養素の構成重量ｍｉ（但し、ｉは１〜ｎの整数）を示す。
【０１０２】
【表２】
2006023126.tif 000019
【０１０３】
図４に示すステップＳ１６では、上記特定された各栄養素の構成重量ｍｉ（但し、ｉはｉ〜ｎの整数）に、アトウォータのエネルギー換算係数を用いてエネルギー量を計算する。蛋白質（栄養素の番号ｉ＝１〜２０）のエネルギー換算係数として４ｋｃａｌ／ｇを使用し、脂質（栄養素の番号ｉ＝２１〜３８）のエネルギー換算係数として９ｋｃａｌ／ｇを使用し、炭水化物（栄養素の番号ｉ＝３９〜４６）のエネルギー換算係数として４ｋｃａｌ／ｇを使用する。この場合、図４のステップＳ１６では、１００ｇの牛肉の総カロリー（単位はｋｃａｌ）として、（１６．０８＋４．０２）×４＋（０．５７＋５．１３）×９＋０．３×４＝１３２．９が算出される。図４に示すステップＳ１７の処理により、上記算出した１００ｇの牛肉の総カロリーの値（＝１３２．９ｋｃａｌ）がディスプレイ３０２に表示される。
【０１０４】
(3-2)実施例２
図７（ａ）は、アスパルテーム水溶液の水素に対するＮＭＲスペクトルデータを示し、図７（ｂ）は、ショ糖の水素に対するＮＭＲスペクトルデータを示し、図７（ｃ）は、アスパルテームの炭素に対するＮＭＲスペクトルデータを示し、図７（ｄ）は、ショ糖の炭素に対するＮＭＲスペクトルデータを示す。アスパルテームは、ダイエット飲料などに用いられている人工甘味料の一種であり、甘味度が砂糖の２００倍、カロリーは略ゼロである。通常の人の味覚では、アスパルテームの水溶液と砂糖水との区別をすることはできない。
【０１０５】
図７（ａ）と図７（ｂ）に示すように、アスパルテームとショ糖の水素に対するＮＭＲスペクトルデータは、Ｐ１,Ｐ２点で類似する。従って、アスパルテームの水素に対するＮＭＲスペクトルデータと、ショ糖の水素に対するＮＭＲスペクトルデータとの第１相互相関値は比較的大きな値になる。この場合、アスパルテームの水溶液に対して、「簡易モード」によるカロリー計算を行うと、カロリー計測装置１は、実際には含まれていないショ糖が含まれていると誤判断し、実際よりも高い値のカロリーが算出されることになる。
【０１０６】
一方、「精密モード」によるカロリー計算を行う場合、アスパルテームの炭素に対するＮＭＲスペクトルデータと、ショ糖の炭素に対するＮＭＲスペクトルデータとの第２相互相関値を求める（図４のステップＳ８，Ｓ９における処理）。図７（ｃ）と図７（ｄ）に示すように、アスパルテームとショ糖の炭素に対するＮＭＲスペクトルデータには、類似する箇所が無く、第２相互相関値は第１相互相関値よりも小さな値（略ゼロ）に成る。上述した通り、「精密モード」の設定時、カロリー計測装置１は、アスパルテームについては、第２相互相関値を用いて、各栄養素の構成重量の特定と（図４のステップＳ１０〜Ｓ１５における処理）、カロリー計算を行う（図４のステップＳ１６)。従って、カロリー計測装置１では、「精密モード」によるカロリー計算を行うことにより、アスパルテームの水溶液に、ショ糖が含まれていると誤判断することなく、正確なカロリー計算を行うことができる。
【０１０７】
（４）まとめ
以上、説明したように、「簡易モード」の設定時、カロリー計測装置１は、第１食品データと、ｎ種類の第１栄養素データについて求める第１相互相関値に基づいて、対象食品１６０に非接触な状態で、正確かつ迅速に、当該対象食品１６０のカロリーを算出することができる。
【０１０８】
更に、「精密モード」の設定時、カロリー計測装置１は、誤差成分、即ち、実際には含まれていない栄養素について第１相互相関値が偶然に高くなった場合でも、当該実際には含まれていない栄養素の構成重量を実際よりも多く算出することなく、各栄養素の構成重量を正確に特定することができる。これにより、対象食品１６０に非接触な状態で、より正確かつ迅速に、当該対象食品１６０のカロリーを算出することができる。
【０１０９】
（５）カロリー計測装置の変形例
カロリー計測装置１では、対象食品１６０の固有の特性データと、ｎ種類の栄養素の水素及び炭素に対する固有の特性データとして、ＮＭＲ技術により取得されるＮＭＲスペクトルデータを用いたが、これ以外に、赤外線を用いて取得したＦＴＩＲスペクトルデータを利用することも考えられる。この場合、対象食品１６０の水素又は炭素に対するＮＭＲスペクトルデータを取得する機器（センサ部１００、データ出力部２００）の代わりに、以下の機器を用意すればよい。即ち、対象食品１６０の水素又は炭素に対するＦＴＩＲスペクトルデータを取得し、取得したデータを、例えば、波長λを変数とする関数式に変換し、当該関数式のデータをコンピュータ３００に出力する機器を用意する。そして、カロリー算出処理として、図４〜図６に示すフローチャートに示す処理アルゴリズムに従い、ＮＭＲスペクトルデータの関数式の代わりに、ＦＴＩＲスペクトルデータの関数式を用いて相互相関値を求める処理を実行すればよい。この場合、コンピュータ３００が備えるハードディスク３０１ｄには、ｎ種類の栄養素の水素と炭素とに対するＦＴＩＲスペクトルデータの第１データベースと第２データベースとを用意しておく。
【０１１０】
例えば、蛋白質には、水素や炭素以外に、窒素も含まれている。従って、対象食品１６０の窒素に対するＮＭＲスペクトルデータと、ｎ種類の栄養素の窒素に対するＮＭＲスペクトルデータとを、第１，第２食品データと第１，第２栄養素データとの代わりに使用すること、又は、第１食品データと第１栄養素データ、若しくは、第２食品データと第２栄養素データとの代わりに用いることも考えられる。さらに、第１，第２食品データと第１，第２栄養素データに、第３の食品データと、第３の栄養素データとして追加すること共に、計算アルゴリズムを３種類用に変換することでより正確なカロリー計算を行うこともできる。
【０１１１】
センサ部１００により第１，第２食品データを取得する際に生じる微妙な測定誤差を修正する目的で、取得した第１，第２食品データを表す関数式Ｇｈ(λ），Ｇｃ(λ）と、ｎ種類の第１，第２栄養素データを表す関数式Ｆｈｉ（λ），Ｆｃｉ（λ）との相互相関値ｇｈｉ，ｇｃｉを求める際、Ｇｈ(λ），Ｇｃ(λ）の波長λをわずかに変化させ、即ち、（λ±Δλ）の範囲で変化して得られる最大値を、それぞれの相互相関値ｇｈｉ，ｇｃｉとして使用することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】実施の形態にかかるカロリー計測装置の構成を示す図である。
【図２】ある対象食品について求めたＮＭＲスペクトルデータの一例を示す図である。
【図３】カロリー計測装置の機能ブロックを示す図である。
【図４】カロリー計算処理のフローチャートである。
【図５】カロリー計算処理のサブルーチンを示す図である。
【図６】カロリー計算処理のサブルーチンを示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、アスパルテームとショ糖の水素及び炭素に対するＮＭＲスペクトルデータを示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  カロリー計測装置、１００  センサ部、１０４  線、１０５  磁場電源、１５１  重量計、１５５  コイル、１６０  対象食品、２００  データ出力部、２０１  高周波発信器、２０２  高周波増幅器、２０３  Ａ/Ｄ変換器、２０４  ＦＦＴ、３００  コンピュータ、３０１ａ  ＣＰＵ、３０１  本体、３０２  ディスプレイ、３０３  キーボード、３０４  マウス。
【図１】
2006023126.tif 000020
【図２】
2006023126.tif 000021
【図３】
2006023126.tif 000022
【図４】
2006023126.tif 000023
【図５】
2006023126.tif 000024
【図６】
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【図７】
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