(57)【要約】【課題】容易かつ確実に自然食物の障害部位を非破壊的かつ非接触的に検出する。【解決手段】食物検査装置１０は、レーザー光照射部１７と蛍光検出部１８とを有する一対の蛍光測定装置１１ａ、１１ｂと、蛍光検出部１８により検出された蛍光に基づいて自然食物１の表面画像１５を得る画像生成部１２と、表面画像１５を表示する表示部１３とを備えている。表示部１３に表示された表面画像１５に基づいて、障害部位１Ｂを検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然食物の障害部位を検出する食物検査装置において、
自然食物に対してレーザー光を照射するレーザー光照射部と、自然食品の障害部位の表面から発する蛍光を検出する蛍光検出部とを有する蛍光測定装置と、
蛍光測定装置の蛍光検出部からの信号に基づいて自然食物の表面画像を得る画像生成部とを備え、
画像生成部により生成された表面画像に基づいて、障害部位を検出することを特徴とする食物検査装置。
【請求項２】
画像生成部により生成された表面画像を表示する表示部を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の食物検査装置。
【請求項３】
レーザー光照射部は５３２ｎｍの波長のレーザー光を照射するとともに、蛍光検出部はラマン散乱光に対応した蛍光強度を検出することを特徴とする請求項１または２記載の食物検査装置。
【請求項４】
２以上の蛍光測定装置を有し、各蛍光測定装置は同一の自然食物に対してレーザー光を照射しかつ自然食品の障害部位の表面から発する蛍光を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の食物検査装置。
【請求項５】
自然食物を搬送する自然食物搬送ラインと、
自然食物搬送ラインに設置され、自然食物搬送ラインにより搬送される自然食物の障害部位を検出する請求項１記載の食物検査装置とを備えたことを特徴とする食物検査示システム。
【請求項６】
自然食物搬送ラインのうち蛍光測定装置の下流側に、食物検査装置により障害部位が検出された自然食物を排出する排出手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の食物検査システム。
【請求項７】
自然食物を回転自在に載置する回転台と、
回転台に載置された自然食物の障害部位を検出する請求項１記載の食品検査装置とを備えたことを特徴とする食物検査システム。
【請求項８】
食物検査装置は２以上の蛍光測定装置を有し、各蛍光測定装置は同一の自然食物に対してレーザー光を照射しかつ自然食品の表面から発する蛍光を検出することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか記載の食物検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果物または野菜等の自然食物の障害部位を検出する食物検査装置及び食物検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品衛生の徹底のために、腐敗など微生物による障害のある果物または野菜等の自然食物を非接触で選別する技術が必要とされている。現在、加工ラインに検査要員を配置して、肉眼で判定して検品するのが一般的である。従って、検査要員の疲労や注意力低下の問題があり、品質の均一性に関して、また検査の信頼性や人件費の点で解決されるべきであったが、解決されていない。
【０００３】
特にカット野菜では肉眼でも障害部位の判別は容易でない。カット野菜の消費は単身生活者や高齢者の増加に伴って今後急増することが明らかである。従ってカット野菜の微生物的安全性の更なる確立は急務である。
【０００４】
一般的に製造ラインの場合、画像判定により障害部位を検出することが能率的であるが、通常の可視光線による解析では正常部分と障害部分の色調の差が少なく識別が困難であった。
【０００５】
一方、蛍光画像を用いることにより明瞭に障害部位を検出できる場合がある。紫外線照射により蛍光を発する微生物生産物が存在する場合、例えば鶏卵の微生物汚染の検出に提案されている。
【０００６】
あるいは、腐敗部位で生成されるフラボノイド類が紫外線で励起されて発生する蛍光を画像処理して検知する原理の装置がある。この場合、励起用の光源としては高圧水銀ランプや高圧キセノンランプなどの短波長の放射の強力な光源が用いるものが普通である。しかし、強度の紫外線照射は食品素材に香味的悪影響を及ぼす場合がある。また、検知するに足る量の腐敗産物が食材上に産出されていないと検知できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、果物または野菜等の自然食物に障害部位が発生した場合、このような障害部位を容易かつ確実に検出することができ、これによって障害部位が検出された自然食物を搬送ラインから容易に排出することができる食物検査装置及び食物検査システム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】
【０００８】
本発明は、自然食物の障害部位を検出する食物検査装置において、自然食物に対してレーザー光を照射するレーザー光照射部と、自然食品の障害部位の表面から発する蛍光を検出する蛍光検出部とを有する蛍光測定装置と、蛍光測定装置の蛍光検出部からの信号に基づいて自然食物の表面画像を得る画像生成部とを備え、画像生成部により生成された表面画像に基づいて、障害部位を検出することを特徴とする食物検査装置である。
【０００９】
本発明は、画像生成部により生成された表面画像を表示する表示部を更に備えたことを特徴とする食物検査装置である。
【００１０】
本発明は、レーザー光照射部は５３２ｎｍの波長のレーザー光を照射するとともに、蛍光検出部はラマン散乱光に対応した蛍光強度を検出することを特徴とする食物検査装置である。
【００１１】
本発明は、２以上の蛍光測定装置を有し、各蛍光測定装置は同一の自然食物に対してレーザー光を照射しかつ自然食品の障害部位の表面から発する蛍光を検出することを特徴とする食物検査装置である。
【００１２】
本発明は、自然食物を搬送する自然食物搬送ラインと、自然食物搬送ラインに設置され、自然食物搬送ラインにより搬送される自然食物の障害部位を検出する上記記載の食物検査装置とを備えたことを特徴とする食物検査示システムである。
【００１３】
本発明は、自然食物搬送ラインのうち蛍光測定装置の下流側に、食物検査装置により障害部位が検出された自然食物を排出する排出手段を設けたことを特徴とする食物検査システムである。
【００１４】
本発明は、自然食物を回転自在に載置する回転台と、回転台に載置された自然食物の障害部位を検出する上記記載の食品検査装置とを備えたことを特徴とする食物検査システムである。
【００１５】
本発明は、食物検査装置は２以上の蛍光測定装置を有し、各蛍光測定装置は同一の自然食物に対してレーザー光を照射しかつ自然食品の障害部位の表面から発する蛍光を検出することを特徴とする食物検査システムである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば画像形成部により生成された自然食物の表面画像に基づいて、自然食物の傷害部位を容易に特定することができる。このため自然食物の傷害部位を非接触及び非破壊で容易かつ確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明による食物検査システムを示す概略図。
【図２】図２は画像表示部に表示された表面画像を示す図。
【図３】図３は蛍光検出部で検出された蛍光強度を示す図。
【図４】図４は微生物により内部汚染されたタマネギの断面を示す図。
【図５】図５は本発明による食物検査システムの変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の基本原理
まず本発明の基本原理について説明する。本発明はラマン分光法を応用し、レーザー光を照射して発する蛍光の有無で正常部位と微生物が侵食した部位（即ち、腐った部位）を識別できることを利用したものである。
【００１９】
すなわち、微生物で侵食された青果物、例えばタマネギの場合は汚染されて変色した鱗片にレーザー光、例えば波長５３２ｎｍ、あるいは７８５ｎｍのレーザー光を照射すると、タマネギから蛍光が発生する。タマネギの正常部位からは蛍光は観察されないが、微生物に侵されたタマネギ鱗片（障害部位）から強い蛍光が観察される。この場合、特定の波長の蛍光スペクトルが観察されなくても、蛍光は増加する。
【００２０】
本発明はこのような原理を用いてなされたものである。
【００２１】
発明の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１乃至図４は本発明の実施の形態を示す図である。
【００２３】
図１乃至図３に示すように、自然食物の障害部位を検出する食物検査システム２０は、タマネギ、サツマイモ、ジャガイモ等の野菜、あるいはイチゴ、リンゴ等の果物のような自然食物の障害部位を検出するものである。
【００２４】
ここで自然食物の障害部位とは、例えばカットされたタマネギにおいて、微生物の浸食や打撃により生じた障害をもつ表面損傷部位のことをいい、このような障害部位の領域が大きくなると、例えば、サラダは商品価値が下り自然食物は使用に適さなくなる。従って流通・小売の業者にとってカットされたタマネギに障害部位を有する商品の排除が重要な課題である。
【００２５】
このような自然食物の障害部位を検出する食物検査システム２０は、例えばカットタマネギ１のような自然食物を搬送するベルトコンベアからなる自然食物搬送ライン２と、自然食物搬送ライン２に設置され、自然食物搬送ライン２上のカットタマネギ１の障害部位１Ｂ（図４参照）を検出する食物検査装置１０とを備えている。また自然食物搬送ライン２のうち、後述する蛍光測定装置１１ａ、１１ｂの下流側には、食物検査装置１０により障害部位１Ａが検出されたカットタマネギ１を排出する排出手段４が設けられている。
【００２６】
このうち、自然食物搬送ライン２は、上述のようにベルトコンベアからなるが、水を用いた水流によってタマネギ１を搬送するようにしてもよい。
【００２７】
また食物検査装置１０は、各々がカットタマネギ１の表面に対してレーザー光を照射するレーザー光照射部１７と、カットタマネギ１の表面から発する蛍光を検出する蛍光検出部１８とを有する一対の蛍光測定装置１１ａ、１１ｂと、各蛍光測定装置１１ａ、１１ｂの蛍光検出部１８により検出された蛍光の強度に基づいてカットタマネギ１の表面画像１５を得る画像生成部１２と、画像生成部１２により生成された表面画像１５を表示する表示部１３とを備えている。
【００２８】
このうち、表示部１３にはカットタマネギ１の表面画像１５が表示されるが、表示部１３に表示された表面画像１５はカットタマネギ１のカット面に存在する複数の鱗片（うろこ片）１５ａを有し、各鱗片１５ａは半月状をなしている。
【００２９】
ここで図２は、表示部１３に表示されたカットタマネギ１の表面画像１５を示し、図２において、表面画像１５は複数の鱗片１５ａを有し、また各鱗片１５ａは半月状をなして規則的に並んでいる。このときタマネギ１に微生物が侵入し増殖すると障害部位１Ｂが発生し、この障害部位１Ｂは正常部位１Ａ中に存在する。
【００３０】
また図４は、図2のモデル実験で用いた実際のカットタマネギ１の断面を示す。図４において、タマネギ１は複数の鱗片を有し、各鱗片は半月状をなしているが、正常部位１Ａ中に障害部位１Ｂが現れている。
【００３１】
このような構成からなる食物検査装置１０は、上述のようにカットタマネギ（自然食物）１の障害部位１Ｂを検出するものであるが、自然食物としては、上述した野菜または果物の他、ダイコン、ハクサイ、キャベツのような野菜、あるいはカキ、キウィ、アボガドのような果物を挙げることができる。
【００３２】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち食物検査方法について述べる。
【００３３】
図１に示すように、ベルトコンベアからなる自然食物搬送ライン２により、例えばカットタマネギ（自然食物）１が搬送される。
【００３４】
自然食物搬送ライン２により搬送されたカットタマネギ１が一対の蛍光測定装置１１ａ、１１ｂに達すると、各蛍光測定装置１１ａ、１１ｂのレーザー光照射部１７から５３２ｎｍの波長をもつレーザー光がカットタマネギ１の表面に対して照射される。このとき、カットタマネギ１の内部乃至表面に、微生物の増殖による障害が生じる場合があるが、これにレーザー光が照射されると、微生物の増殖の程度により障害部位から蛍光を発する。そしてカットタマネギ１の表面から発する蛍光は、蛍光検出部１８により検出される。ここで一対の蛍光測定装置１１ａ、１１ｂを設けた例を示したが、これに限らず蛍光測定装置の数は１つまたは３以上であってもよい。
【００３５】
各蛍光測定装置１１ａ、１１ｂの蛍光検出部１８により検出された蛍光の強度の信号は、画像生成部１２に送られ、この画像生成部１２においてタマネギ１の表面画像１５が生成される。
【００３６】
次に画像生成部１２において生成された表面画像１５は、表示部１３に送られ、この表示部１３に表示された表面画像１５に基づいてカットタマネギ１の障害部位１Ｂを検出する。
【００３７】
次に蛍光測定装置１１ａ、１１ｂの作用について以下述べる。
【００３８】
上述のように蛍光測定装置１１ａ、１１ｂのレーザー光照射部１７からカットタマネギ１の表面にレーザー光が照射されると、カットタマネギ１の表面が蛍光を発する。このときの蛍光強度は、障害の程度、すなわち増殖した微生物による障害の程度に応じて決まる。例えばレーザー光照射部１７から５３２ｎｍの波長をもつレーザー光がカットタマネギ１の表面に照射された場合、蛍光検出部１８はカットタマネギ１の表面に生じる蛍光をラマン散乱に対応する蛍光強度として検出する（図３参照）。ここで図３は具体的なタマネギ１の鱗片表面に生じる蛍光の強度を検出した結果を示すものであり、横軸にラーマンシフトされた波長差をとり、縦軸に蛍光強度をとっている。
【００３９】
図４に示すように、タマネギ１の鱗片に微生物増殖による障害部位１Ｂが発生すると、障害部位１Ｂにおける蛍光強度は強くなり、一方正常部位１Ａからはレーザー光を照射しても蛍光は発生しない。
【００４０】
そして蛍光検出部１８により検出された蛍光の強度の信号が画像生成部１２に送られ、この画像生成部１２において画像が生成され、生成された画像が表示部１３に表示される。
【００４１】
次に作業者が表示部１３に表示された表面画像１５をみながら、正常なカットタマネギ１と障害部位１Ｂを有する不良のカットタマネギ１とを区別する。
【００４２】
ここで表示部１３に表示される表面画像１５について説明する。カットタマネギ１が正常な場合、表面画像１５には蛍光強度の強いタマネギ鱗片は含まれない。
【００４３】
他方、カットタマネギ１に障害部位１Ｂを有する場合、この障害部位１Ｂは侵食した微生物により破壊され、かつ代謝により組成が変化している。このためラマン散乱光を生じるので、蛍光画像を撮ると障害部位１Ｂが現われてくる（図２参照）。
【００４４】
作業者は表示部１３に表示された表面画像１５に基づいて、排出手段４を作動させて障害部位１Ｂを有する不良のカットタマネギ１と特定されたものを排出手段４から外方へ排出する。
【００４５】
以上のように本実施の形態によれば、表示部１３に表示されたカットタマネギ１の表面画像１５に基づいてカットタマネギ１の損害部位１Ｂを特定することができ、容易かつ確実に損害部位１Ｂを有するタマネギ１を検出することができる。
【００４６】
さらにまた、一対の蛍光測定装置１１ａ、１１ｂにより同一のカットタマネギ１に対してレーザー光を照射し、カットタマネギ１から生成された蛍光を検出することにより、同一のカットタマネギ１に生じる蛍光を少なくとも２方向から測定して障害部位１Ｂが存在するか否か精度よく検出することができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態において、画像生成部１２により生成されたカットタマネギ１の表面画像１５を表示部１３に表示し、作業者が排出手段４を作動させて不良のカットタマネギ１を外方へ排出する例を示した。しかしながら、これに限らず画像生成部１２により生成された表面画像１５に対し、制御部１２Ａにより画像処理を行ない、この画像処理の結果に基づいて制御部１２Ａが排出手段４を作動させて、不良のカットタマネギ１を外方へ排出してもよい。
【００４８】
変形例
次に図５により本発明の変形例について説明する。図５に示す変形例は自然食物搬送ライン２の代わりに、自然食物（タマネギ１）をカット表面を上に向けて回転自在に載置する回転台５を設けた点が異なるのみであり、他の構成は図１乃至図４に示す実施の形態と略同一である。
【００４９】
図５に示す変形例において、図１乃至図４に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
図５に示すように、カットタマネギ１は回転台５上に載置され、この回転台５は回転駆動部５ａにより回転する。
【００５１】
図５において、回転台５上にカットタマネギ１が載置される。次に各蛍光測定装置１１ａ、１１ｂのレーザー光照射部１７からレーザー光がカットタマネギ１の表面に対して照射される。このとき微生物障害がある場合、カットタマネギ１の表面から蛍光が発生し、発生した蛍光は蛍光検出部１８により検出される。
【００５２】
各蛍光測定装置１１ａ、１１ｂの蛍光検出部１８で検出された蛍光は、画像生成部１２に送られ、この画像生成部１２においてタマネギ１の表面画像１５が生成される。
【００５３】
次に画像生成部１２において生成された表面画像１５は、表示部１３に送られ、この表示部１３に表示された表面画像１５に基づいてタマネギ１の障害部位１Ｂを検出する。
【００５４】
具体的には作業者が表示部１３に表示された表面画像１５をみながら、正常なカットタマネギ１と障害部位１Ｂを有する不良のカットタマネギ１とを区別する。
【００５５】
カットタマネギ１が正常な場合、表面画像１５はタマネギ１の表面の積層構造に対応する複数の鱗片１５ａを有し、各鱗片１５ａは半月状をなして規則的に並ぶ。
【００５６】
他方、タマネギ１が不良であって表面に障害部位１Ｂを有する場合、この障害部位１Ｂは侵食した微生物により破壊され組成が変化している。このためタマネギ１の積層構造に対応する複数の鱗片１５ａの構造と組成に変化が生じ、ラマン散乱効果によりいくつかの鱗片１５ａのうち正常部位１Ａの間に蛍光を発する障害部位１Ｂが現われてくる（図２参照）。
【００５７】
次に作業者は表示部１３に表示された蛍光による表面画像１５に基づいて、障害部位１Ｂを有するカットタマネギ１を不良のカットタマネギ１と特定して排出して、正常なカットタマネギ１のみを選別することができる。
【実施例】
【００５８】
次に本発明の具体的実施例について説明する。本発明は、図１乃至図４に示す実施の形態に対応している。
【００５９】
実施例の実験条件は以下の通りである。
【００６０】
実験条件
レーザー光照射部１７と蛍光検出部１８とを有する蛍光測定装置１１ａ、１１ｂとして、レニショー社製ＲＡ１００（光ファイバープローブ）ラマン分光器を用いた。
レーザー光：５３２ｎｍ／１００ｍＷ／１００％（３０ｍｗ  ａｔ  Ｓａｍｐｌｅ  ｐｏｉｎｔ）
対物レンズ：×５（スポット径  約φ２０ｕｍ）  露光時間：１ｓｅｃ×１
１）測定サンプルはカットタマネギとし、内部鱗片に微生物による部分的腐敗内部障害を生じたものを選んで、供試した。障害の程度は、肉眼的に部位（１）、部位（２）、部位（３）、部位（５）−２、部位（５）−１、部位（４）の順で徐々に悪化している（図４参照）。この場合、部位（１）,部位（２）は肉眼的、香味的に正常であった。
２）このサンプルに対してレーザー光照射部１７からレーザー光を照射し、サンプルで生じる蛍光を蛍光検出部１８で検出した。この場合、ラマンシフトに対応した蛍光強度を求めた。この結果を図３に示す。
【００６１】
図３に示すように、蛍光強度は部位（１）、部位（２）、部位（３）、部位（５）−２、部位（５）−１、部位（４）の順で大きくなっている。
【００６２】
図３に示すように、蛍光測定装置１１ａ、１１ｂの蛍光検出部１８により検出された蛍光強度は、肉眼的に観察した障害の程度に良く対応している。
【００６３】
この場合、部位（１）（２）はラマンシフトを大きくしても、蛍光強度は変化しないため、部位（１）（２）ではほとんど障害は発生していないと考えることができる。他方部位（５）では、部位（１）（２）に対して１０倍程度の蛍光強度を示しており、障害の程度は大きい。
【００６４】
次に蛍光測定装置１１ａ、１１ｂの蛍光検出部１８からの信号に基づいて画像生成部１２において画像を生成することができ、画像生成部１２で生成された画像は表示部１３に表示される。
【符号の説明】
【００６５】
１  自然食物
１Ａ  正常部位
１Ｂ  障害部位
２  自然食物搬送ライン
４  排出手段
５  回転台
８  搬送ベルト
１０  食物検査装置
１１ａ、１１ｂ  蛍光測定装置
１２  画像生成部
１３  表示部
１５  表面画像
１５ａ  鱗片
１７  レーザー光照射部
１８  蛍光検出部
２０  食物検査システム
【図１】
2015102438.tif 000003
【図２】
2015102438.tif 000004
【図４】
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【図５】
2015102438.tif 000006
【図３】
2015102438.tif 000007