(57)【要約】【課題】優れた食感測定装置及び食感測定方法を提供する。【解決手段】試料台２０にサンプルＳを固定する。プローブ４２を有し、ガイド機構３０にスライド自在に支持された検出器４０をセットする。検出器４０を試料台２０に向けて自由滑走させ、所定の速度でプローブ４２をサンプルＳに突入させる。突入後にプローブ４２に生じる振動を検出し、その振動と検出器４０の質量ｍとに基づいて、第１の食感指標ＥＴＩとしての振動エネルギーを算出する。【選択図】    図３
2013190235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料台にサンプルを固定する第１工程と、
プローブを有し、前記試料台から直線状に延びるガイド機構にスライド自在に支持された検出器を、前記試料台から所定距離離れた位置にセットする第２工程と、
前記検出器を前記試料台に向けて自由滑走させ、所定の速度で前記プローブを前記サンプルに突入させる第３工程と、
突入後に前記プローブに生じる振動を検出し、その振動と前記検出器の質量とに基づいて、第１の食感指標としての振動エネルギーを算出する第４工程と、
を備えた食感測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の食感測定方法において、更に、
突入後に前記サンプルと前記プローブとの間に生じる摩擦抵抗に基づいて、第２の食感指標としての食品摩擦係数を算出する第５工程を含む食感測定方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の食感測定方法において、更に、
前記第１の食感指標と、前記プローブと前記サンプルとの間で失われる力学的エネルギーとに基づいて、第３の食感指標としての振動エネルギーの比率を算出する第６工程を含む食感測定方法。
【請求項４】
請求項１に記載の食感測定方法において、
前記ガイド機構は、前記試料台側から上向きに傾斜した状態に設置され、
前記第３工程において、前記検出器が自重の作用で前記サンプルに突入する食感測定方法。
【請求項５】
請求項１に記載の食感測定方法において、
前記第３工程において、前記検出器が、推進装置から得る動力の作用で前記サンプルに突入する食感測定方法。
【請求項６】
サンプルを固定可能な試料台と、
前記試料台から直線状に延びるガイド機構と、
前記ガイド機構にスライド自在に支持された検出器と、
前記検出器と電気的に接続された処理装置と、
を備え、
前記検出器は、
前記サンプルに挿入されるプローブと、
前記プローブで発生する振動を検出する第１センサと、
前記プローブ及び前記第１センサを搭載し、前記ガイド機構に沿って自由滑走する走行体と、
を有し、
前記処理装置は、
前記検出器が前記試料台に向かって自由滑走し、前記プローブが前記サンプルに突入した後に、前記第１センサが検出する振動と、前記検出器の質量とに基づいて、第１の食感指標としての振動エネルギーを算出する第１の演算手段を有している食感測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の食感測定装置において、
前記検出器の滑走速度が変更可能である食感測定装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の食感測定装置において、
前記検出器の質量が変更可能である食感測定装置。
【請求項９】
請求項６に記載の食感測定装置において、
更に、前記検出器の位置検出が可能な第２センサを有し、
前記処理装置は、
前記第１センサから入力される振動信号と、前記第２センサから入力される位置信号と、前記検出器の質量とに基づいて、第２の食感指標としての食品摩擦係数を算出する第２の演算手段を有している食感測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の食感測定装置において、
前記処理装置は、前記第１の食感指標と、前記プローブと前記サンプルとの間で失われる力学的エネルギーとに基づいて、第３の食感指標としての振動エネルギーの比率を算出する第３の演算手段を有している食感測定装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の食感測定装置において、
前記ガイド機構は、前記試料台側の端部を基点に上向きに揺動し、所定の傾斜角度に設定可能である食感測定装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の食感測定装置において、
前記検出器に動力を与える推進装置を備える食感測定装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の食感測定装置において、
前記推進装置にリニアモータが用いられている食感測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食感測定装置及び食感測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食感は、味覚などとともに、食品のおいしさを決める重要な要素の１つである。従って、食品の開発や改良等を行う上で、食感が客観的に評価できれば有利になる。そのため、これまでも食感の測定に関して様々な研究が行われている。
【０００３】
例えば、パスタなど、弾性が食感に大きく影響する食品では、その弾性を比較することによって食感が評価できる。従って、応力測定装置で応力変化を測定し、食感の違いを客観的に評価する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、食品は多種多様である。しかも、食感は、弾性や固さ、脆さなど、複数の力学的特性が影響し合って構成されているのが普通である。従って、食感を客観的に評価するのは容易ではない。例えば、「パリパリ感（Crispness)」は、主に音や振動として知覚されるため、従来の応力測定装置で評価するのは難しい。
【０００５】
それに対し、本発明者は、所定形状のプローブを食品に挿入し、その際に発生する振動を利用して食感を評価する測定方法を先に提案している（例えば、特許文献２、３）。
【０００６】
図１に、これらの測定に用いられる装置の概要を示す。その装置１００には、プローブ１０１や圧電素子１０２、シリンダ１０３ａ及びピストン１０３ｂを有する注射器１０３、液体ポンプ１０４、コンピュータ１０５などが備えられている。この装置１００では、サンプルＳが置かれる載置台１０６の上にプローブ１０１が配置されている。プローブ１０１の基端は、圧電素子１０２を介してシリンダ１０３ａ内を上下するピストン１０３ｂに接続されている。
【０００７】
注射器１０３はチューブ１０７を介して液体ポンプ１０４と接続されており、注射器１０３の内部には液体が満たされている。ピストン１０３ｂやプローブ１０１は、液体ポンプ１０４の液体の出し入れに連動して上下動する。
【０００８】
測定時には、ピストン１０３ｂは降下され、プローブ１０１がサンプルＳに挿入される。そして、その際に発生する振動が圧電素子１０２によって検出され、その検出信号がコンピュータ１０５に入力される。コンピュータ１０５では、入力された検出信号に対してフィルタリングやフーリエ変換等の処理が行われ、複数の周波数帯域別に、食感の評価を可能にする食感指標が演算される。
【０００９】
この装置１００では、プローブ１０１は歯に、圧電素子１０２は知覚神経に、ピストン１０３ｂはあごの骨に、それぞれ相当している。また、この装置１００では、プローブ１０１の駆動に液体ポンプ１０４を用いているので、従来の応力測定装置のように、モーターやギア等の機械的な駆動系で生じる振動ノイズの影響が排除できる。
【００１０】
従って、この装置１００によれば、個人差を排除してヒトの咀嚼が再現でき、歯が食品を破壊する際に発生するのと同様の振動を検出できる。その結果、「パリパリ感」についても高い再現性で評価できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−１９０６８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２８７５２４号公報
【特許文献３】特開２００７−５７４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述した装置や方法では、次の問題が認められた。
【００１３】
（１）速度や荷重の問題
ヒトが食品を咀嚼する時、噛む速度や噛む力は、ヒトの年齢や食品の種類によってまちまちである。一般に、チーズや羊羹のような軟らかい食品は、ゆっくりと力強く噛まれる傾向があり、クッキーやポテトチップスのような脆い食品は、弱い力で速く噛まれる傾向がある。
【００１４】
例えば、噛む速度については、チーズで２０〜４０ｍｍ／ｓ、ガムで約１１０ｍｍ／ｓ、ピーナッツで約５０ｍｍ／ｓといった報告例がある。噛む速度や噛む力が異なれば、食品の壊れ方が変化するため、食感にも違いが生じる。
【００１５】
それに対し、上述した装置を含め、この種の装置で実現できるプローブの最大速度は、せいぜい２０ｍｍ／ｓ前後である。すなわち、ゆっくりと噛む程度の速度しか実現できないため、食品によっては、食感を適切に評価できない場合も考えられる。特に上述した装置では、液体ポンプを用いたことで、プローブの挿入速度の高速化や速度設定の自由度において不利がある。
【００１６】
（２）食感指標の単位の問題
上述した装置では、食感指標をエネルギーそのものではなく、エネルギーに準じた値で表現している。すなわち、上述した装置では、エネルギーに比例した値を食感指標として定義している。
【００１７】
例えば、プローブの質量をｍとし、食品の振動によって生じるプローブの速度をｖとする。その場合、振動によるエネルギーは１／２・ｍ・ｖ２で表され、エネルギーは速度の２乗に比例する。上述した装置では、プローブから得られる振動信号を所定の数式を用いて演算することで、この速度の２乗に相当する数値を算出し、食感指標として定義している。
【００１８】
しかしながら、この食感指標は、エネルギーそのものを表した値ではないため、一般的な力学的エネルギーの単位（Ｊ）が使用できない。そのため、他の測定方法や測定装置で得られた食感指標との間で比較ができない。その結果、物性値として一般化を図るうえで妨げになっている。
【００１９】
食感指標を力学的エネルギーの単位系の下で表現するためには、プローブの質量を演算過程に導入する必要がある。ところが、上述した装置では、プローブがピストンに接続されているうえに、測定時には液体ポンプからの押し圧力がプローブに作用する。従って、上述した装置では、構造上、プローブの質量は導入できない。
【００２０】
（３）摩擦抵抗
上述した装置では、咀嚼時に歯に作用する振動に基づいて食感指標を規定している。しかし、咀嚼時の歯には、振動だけでなく、食品に食い込む際に生じる摩擦抵抗も作用する。ところが、そのような食品との間の摩擦抵抗を表現する食感指標はこれまで知られていない。
【００２１】
本発明の目的は、これらの問題を踏まえ、食感の客観的な評価が効果的に実現できる、優れた食感測定装置及び食感測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る食感測定方法は、次の第１〜第４の工程を備える。試料台にサンプルを固定する（第１工程）。プローブを有し、前記試料台から直線状に延びるガイド機構にスライド自在に支持された検出器を、前記試料台から所定距離離れた位置にセットする（第２工程）。前記検出器を前記試料台に向けて自由滑走させ、所定の速度で前記プローブを前記サンプルに突入させる（第３工程）。突入後に前記プローブに生じる振動を検出し、その振動と前記検出器の質量とに基づいて、第１の食感指標としての振動エネルギーを算出する（第４工程）。
【００２３】
この方法によれば、検出器の質量が演算に導入できるため、第１の食感指標を振動エネルギーそれ自体として表現できる。すなわち、この方法によれば、これまでエネルギーに準じた値でしか表現できなかった食感指標が、力学的エネルギーの単位（Ｊ）を用いて表現できる。
【００２４】
更に、突入後に前記サンプルと前記プローブとの間に生じる摩擦抵抗に基づいて、第２の食感指標としての食品摩擦係数を算出する第５工程を含めてもよい。
【００２５】
また更に、前記第１の食感指標と、前記プローブと前記サンプルとの間で失われる力学的エネルギーとに基づいて、第３の食感指標としての振動エネルギーの比率を算出する第６工程を含めてもよい。
【００２６】
例えば、前記ガイド機構は、前記試料台側から上向きに傾斜した状態に設置し、前記第３工程において、前記検出器が自重の作用で前記サンプルに突入するようにできる。また、前記第３工程において、前記検出器が、推進装置から得る動力の作用で前記サンプルに突入するようにもできる。
【００２７】
本発明に係る食感測定装置は、サンプルを固定可能な試料台と、前記試料台から直線状に延びるガイド機構と、前記ガイド機構にスライド自在に支持された検出器と、前記検出器と電気的に接続された処理装置と、を備える。前記検出器は、前記サンプルに挿入されるプローブと、前記プローブで発生する振動を検出する第１センサと、前記プローブ及び前記第１センサを搭載し、前記ガイド機構に沿って自由滑走する走行体と、を有している。前記処理装置は、前記検出器が前記試料台に向かって自由滑走し、前記プローブが前記サンプルに突入した後に、前記第１センサが検出する振動と、前記検出器の質量とに基づいて、第１の食感指標としての振動エネルギーを算出する第１の演算手段を有している。
【００２８】
前記検出器の滑走速度は変更可能であるのが好ましい。また、前記検出器の質量も変更可能であるのが好ましい。
【００２９】
そうすれば、例えば、成人や子供、老人などの年齢差が食感に与える影響が評価できる。
【００３０】
更に、前記検出器の位置検出が可能な第２センサを有し、前記処理装置は、前記第１センサから入力される振動信号と、前記第２センサから入力される位置信号と、前記検出器の質量とに基づいて、第２の食感指標としての食品摩擦係数を算出する第２の演算手段を有しているようにできる。
【００３１】
そうすれば、歯と食品との間の摩擦抵抗に基づく新たな第２の食感指標を提供できる。
【００３２】
更に、前記処理装置は、前記第１の食感指標と、前記プローブと前記サンプルとの間で失われる力学的エネルギーとに基づいて、第３の食感指標としての振動エネルギーの比率を算出する第３の演算手段を有しているようにしてもよい。
【００３３】
そうすれば、更に新しい第３の食感指標が提供できる。
【００３４】
具体的には、前記ガイド機構は、前記試料台側の端部を基点に上向きに揺動し、所定の傾斜角度に設定可能にしてもよい。
【００３５】
そうすれば、簡易な構造でありながら、様々な検出器の突入速度を安定して再現できる。
【００３６】
また、リニアモータ等、前記検出器に動力を与える推進装置を備えてもよい。
【００３７】
そうすれば、検出器の突入速度の制御を自動化でき、測定が容易になる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、優れた食感測定装置及び食感測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の食感測定装置の一例を示した概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態の食感測定装置の概要を説明するための図である。
【図３】具体例の食感測定装置を表した概略図である。
【図４】スタート位置や突入位置を説明するための図である。
【図５】処理装置の構成を表したブロック図である。
【図６】第１の演算手段が区分する周波数帯域の一例を示した図である。
【図７】振動信号の概略を表したグラフである。
【図８】検出器が停止した時の状態を表した概略図である。
【図９】応用例の食感測定装置を表した概略図である。
【図１０】振動信号の一例を表したグラフである。
【図１１】Ｔ１〜Ｔ３のＥＴＩを表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００４１】
＜食感測定装置、食感測定方法の概要＞
図２に、食感測定装置等の概要を示す。図２のＳは、測定対象のサンプル（食品）であり、１は検出器である。検出器１にはプローブ２が備えられている。検出器１は、滑走軸３に沿って、外力（摩擦抵抗等）を無視できる状態で滑走できるように構成されている（自由滑走）。検出器１の質量は、予め所定の値に設定される。
【００４２】
測定では、図２の（ａ）に示すように、検出器１をサンプルＳに向けて自由滑走させ、速度ｖ０でプローブ２をサンプルＳに突入させる。そうして、図２の（ｂ）に示すように、プローブ２がサンプルＳに衝突してその内部に入り込むと、サンプルＳは破壊される。その際、プローブ２には振動が発生する。
【００４３】
そのプローブ２で発生する振動を検出する。そして、その振動と検出器１の質量とに基づいて演算を行い、振動エネルギーを算出する。その振動エネルギーを、第１の食感指標（'Energy Texture Index'，「ＥＴＩ」と称する）として規定する。
【００４４】
この方法では、検出器１の質量が演算に導入できるため、ＥＴＩを振動エネルギーそれ自体として表現できる。すなわち、この方法によれば、これまでエネルギーに準じた値でしか表現できなかった食感指標が、力学的エネルギーの単位（Ｊ）を用いて表現できる。ＥＴＩであれば、他の測定値等との間で比較ができるため、汎用性に優れる。
【００４５】
プローブ２がサンプルＳに突入した後、検出器１は、サンプルＳとプローブ２との間で生じる摩擦抵抗によって減速する。そして、最後には、図２の（ｃ）に示すように、検出器１は停止する。
【００４６】
検出器１が自由滑走してサンプルＳに衝突するため、プローブ２がサンプルＳに入り込んだ距離、及びプローブ２がサンプルＳに入り込んで停止するまでの時間などから、検出器１のサンプルＳに対する仕事量が算出できる。この仕事量は、摩擦抵抗によって失われる力学的エネルギー（散逸エネルギー）と実質的に等しい。従って、これらから、第２の食感指標として、新たに食品摩擦係数（'Food Friction Index'，「ＦＦＩ」と称する）を導き出すことができる。ＦＦＩによれば、歯と食品との間の摩擦抵抗を表現することができる。
【００４７】
また、検出器１がサンプルＳと衝突する前の運動エネルギー（総エネルギー）は、検出器１が停止するまでに散逸されるエネルギーと実質的に等しい。総エネルギー又は散逸エネルギーに対する振動エネルギーの比率（'Vibration Ratio'，「ＶＲ」と称する）は、食品の力学的特性の違いによって差が生じる。従って、第３の食感指標として、新たにＶＲが規定できる。
【００４８】
なお、ＦＦＩやＶＲは、検出器１の自由滑走を前提としているため、従来の装置や方法では測定不可である点は注目されるべきである。
【００４９】
この装置や方法では、検出器１の速度や質量が容易に変更できる。すなわち、噛む力や噛む速度を自由に変えることができる。従って、例えば、成人や子供、老人などの年齢差が食感に与える影響についても適切に評価できる。
【００５０】
＜食感測定装置、食感測定方法の具体例＞
（食感測定装置）
図３に、食感測定装置の具体例を示す。例示の食感測定装置は、傾斜角度を変えることによって検出器の速度が調整できる。なお、検出器を垂直落下させる方法は、検出器の速度が大きくなり過ぎるため、採用は困難である。食感測定装置１０には、試料台２０やガイド機構３０、検出器４０、処理装置５０などが備えられている。
【００５１】
試料台２０は、互いに前後に対向する一対の支持プレート２１ａ，２１ｂを有している。前側の支持プレート２１ａは所定位置に固定されている。後側の支持プレート２１ｂはスライド変位可能である。各支持プレート２１ａ，２１ｂには、挿入孔２２が形成されている。
【００５２】
これら支持プレート２１ａ，２１ｂの間には、形を整えた測定対象となるサンプルＳが挿入される。後側の支持プレート２１ｂがスライド操作され、両支持プレート２１ａ，２１ｂの間にサンプルＳが挟み込まれる。そうして、サンプルＳが所定位置に固定される。この試料台２０から直線状に延びるように、ガイド機構３０が設置されている。
【００５３】
ガイド機構３０は、ガイドプレート３１や、ガイドレール３２、昇降機構３３などを有している。ガイドプレート３１は、上面が平滑な帯板状の部材からなり、その一方の端部がベース台１１の軸支部１１ａに揺動自在に軸支されている。この食感測定装置１０では、試料台２０を支持する延出プレート１２が、ガイドプレート３１に連続して設けられている。延出プレート１２は、軸支部１１ａを挟んでガイドプレート３１の反対側に延びている。
【００５４】
ガイドレール３２は、ガイドプレート３１の側辺に沿って延びるように、ガイドプレート３１の上面に設けられている。昇降機構３３は、上下方向に伸縮可能なスライド機構を有し、ガイドプレート３１の他方の端部と、ベース台１１との間に設けられている。スライド機構の伸縮動作に連動して、ガイド機構３０は軸支部１１ａを基点に上向きに揺動する。昇降機構３３の伸縮量は調整できる。その伸縮量の調整により、ガイド機構３０の傾斜角度θは任意に設定できる。このガイド機構３０に、検出器４０がスライド自在に支持されている。
【００５５】
検出器４０は、走行体４１やプローブ４２、第１センサ４３、第２センサ４４などを有している。走行体４１は、台車状の部材からなる。走行体４１の前後左右には、ベアリングを介して４つのホイール４１ａが取り付けられている。走行体４１は、これらホイール４１ａがガイドレール３２によって案内されるようにガイドプレート３１の上に載置される。
【００５６】
それにより、走行体４１はガイドレール３２に沿って自由滑走する。すなわち、検出器４０は、ガイド機構３０との間の摩擦抵抗や、電気ケーブルの引張り抵抗などのあらゆる外力が排除され、実質的に独立した状態で走行できるように構成されている。従って、測定に際しては、検出器４０への外力の影響が無視できる。
【００５７】
走行体４１には、質量調整部４１ｂが設けられている。質量調整部４１ｂには、質量調整材４１ｃが着脱可能に取り付けられている。質量の異なる質量調整材４１ｃに取り替えることにより、検出器４０の質量は任意に設定できる。
【００５８】
走行体４１の前端部には、軸状のプローブ４２と第１センサ４３とが設置されている。第１センサ４３は、プローブ４２と走行体４１との間に配置されている。プローブ４２は、先端からサンプルＳに挿入されるように、その軸心が、走行体４１の走行方向と平行な走行軸４５と重なるように延びている。走行軸４５は又、支持プレート２１ａ，２１ｂの挿入孔２２の中心にも重なっている。プローブ４２は取り替え可能である。プローブ４２の先端形状は任意に変更できる。
【００５９】
第１センサ４３は、プローブ４２で発生する振動を検出するセンサである。第１センサ４３には、例えば、圧電素子や加速度センサを用いることができる。その中でも、第１センサ４３には加速度センサが好ましい。
【００６０】
圧電素子の場合、振動の周波数によっては検出精度にばらつきが発生するおそれがある。それに対し、加速度センサであれば、振動の周波数に拘わらず、振動が生じる際の加速度を精度高く検出できる。本装置では、第１センサ４３は加速度センサとして説明する。従って、第１センサ４３は、プローブ４２の振動時に、その振動の加速度に相当する電圧値（振動信号ｉ１）を出力する。
【００６１】
第２センサ４４は、検出器４０の位置を検出するセンサである。第２センサ４４には、例えば、レーザー、超音波、又は磁気などを利用した光学的、音響的又は磁気的なセンサを用いることができる。検出器４０の走行軸４５の方向における位置が精度高く検出できれば、第２センサ４４の種類は問わない。
【００６２】
図４に示すように、測定時には、ガイド機構３０は所定の傾斜角度θ１に設定される。そうして、検出器４０は、試料台２０から所定距離Ｌを離れたガイド機構３０のスタート位置（仮想線で示す）に配置される。それにより、検出器４０が自重の作用で自由滑走し、プローブ４２の先端がサンプルＳに接する突入位置（実線で示す）に至った時の検出器４０の速度（突入速度）ｖ０は、一定に保持される。
【００６３】
処理装置５０は、例えば、コンピュータシステムである。処理装置５０は、演算装置、記憶装置及び入出力装置等のハードウエアや、予め記憶装置に実装された制御プログラム及び演算プログラム等のソフトウエアを有している（図示せず）。処理装置５０は、検出器４０の第１センサ４３及び第２センサ４４と電気的に接続されている。その接続形態は有線でも無線でもよいが、無線が好ましい。
【００６４】
図５に示すように、処理装置５０には、第１の演算手段５１、第２の演算手段５２及び第３の演算手段５３が備えられている。これら各演算手段５１，５２，５３は、上述したハードウエア及びソフトウエアの協働によって実現される。
【００６５】
（第１の演算手段）
第１の演算手段５１は、第１センサ４３が検出する振動と、検出器４０の質量とに基づいて、第１の食感指標であるＥＴＩを算出する。
【００６６】
第１の演算手段５１は、フィルターモジュール５１ａを含む。第１センサ４３から入力される振動信号ｉ１は、フィルターモジュール５１ａに入力される。フィルターモジュール５１ａは、入力した振動信号ｉ１を所定の複数の周波数帯域に区分する。
【００６７】
フィルターモジュール５１ａには、例えば、オクターブフィルター又は半オクターブフィルターを用いることができる。特に、分解能に優れるため、フィルターモジュール５１ａには半オクターブフィルターが好ましい。本装置のフィルターモジュール５１ａは半オクターブフィルターとして説明する。
【００６８】
図６に、フィルターモジュール５１ａが区分する周波数帯域を示す。振動信号ｉ１は、フィルターモジュール５１ａによって１９個の周波数帯域に区分される。第１の演算手段５１は、次の式（１）を用いて、これら周波数帯域ごとに振動エネルギーを算出し、ＥＴＩを得る。
【００６９】
【数１】
2013190235.tif 000003
【００７０】
ｍは検出器４０の質量である。ｍの値は測定前に処理装置５０に入力される。ｆｕは周波数帯域における上限の周波数である。ｆｌは周波数帯域における下限の周波数である。Ｖｉは振動信号ｉ１が示す電圧値である。ｃは所定の較正係数である。ｃは、センサの出力電圧値を加速度に変換するための係数であり、実測の加速度をセンサの出力電圧値で除することによって求めることができる。式（１）の右辺は振動エネルギーに相当する。従って、その力学的単位は（Ｊ）である。
【００７１】
処理装置５０は、第１の演算手段５１で得られた各周波数帯域のＥＴＩをグラフにして表示する。
【００７２】
（第２の演算手段）
第２の演算手段５２は、第１センサ４３から入力される振動信号ｉ１と、第２センサ４４から入力される位置信号ｉ２と、検出器４０の質量とに基づいて、第２の食感指標であるＦＦＩを算出する。第２の演算手段５２は、実測される振動信号ｉ１や位置信号ｉ２から、プローブ４２がサンプルＳに突入して停止するまでの時間（作用時間Δｔ）や、プローブ４２がサンプルＳに突入して停止するまでの変位量（作用変位量ΔＬ）を算出する。
【００７３】
図７に、サンプルＳにプローブ４２が挿入している時の振動信号ｉ１の時間変化を概略的に表したグラフを示す。縦軸は振動信号ｉ１の電圧値である。サンプルＳにプローブ４２が挿入されると、電圧値は大きく変化する。この電圧値の変化から、プローブ４２がサンプルＳに突入する時の時間と、プローブ４２が停止した時間とが特定できる。第２の演算手段５２は、これら時間を特定し、その差から作用時間Δｔを算出する。
【００７４】
図８に、プローブ４２がサンプルＳに突入して停止した時の状態を示す。プローブ４２がサンプルＳに突入して停止した時の検出器４０の位置は、第２センサ４４で測定できる。プローブ４２がサンプルＳに突入する直前の検出器４０の位置は、例えば、検出器４０をサンプルＳに衝突させる前に、突入位置に検出器４０を移動させることで、第２センサ４４で測定できる。第２の演算手段５２は、こうして得られる位置信号を比較することにより、作用変位量ΔＬを算出する。
【００７５】
第２センサ４４に、サンプルＳと検出器４０との間の走行軸４５の方向における距離が測定できるレーザーセンサを用いてもよい。そうすれば、検出器４０の位置は常時測定することができるので、操作性に優れる。
【００７６】
第２の演算手段５２は、次の式（２）を用いて、食品摩擦係数を算出し、ＦＦＩを得る。
【００７７】
【数２】
2013190235.tif 000004
【００７８】
ｖ０は、突入速度である。ｖ０は、ガイド機構３０の傾斜角度θに応じて所定の値に設定されている。αは、プローブ４２がサンプルＳに突入して停止するまでの、検出器４０の加速度相当量である。αは、式：α＝ｖ０２／（２ΔＬ）を用い、第２の演算手段５２によって算出される。
【００７９】
式（２）の右辺の分子は、サンプルＳの摩擦抵抗によってなされた仕事である。この仕事は、検出器４０がサンプルＳから受ける力によってなされた仕事：ｍαΔＬ、または、突入速度ｖ０と、検出器４０の質量ｍを用いた仕事：１／２・ｍ・ｖ０２に等しい。
【００８０】
処理装置５０は、第２の演算手段５２で得られたＦＦＩを表にして表示する。
【００８１】
（第３の演算手段）
第３の演算手段５３は、第１の食感指標と、プローブ４２とサンプルＳとの間で失われる力学的エネルギーとに基づいて、第３の食感指標であるＶＲを算出する。
【００８２】
突入位置での検出器４０の運動エネルギー（全エネルギーＥＴ）、全ての振動エネルギー（総振動エネルギーＥＶ）、及びプローブ４２とサンプルＳとの間で摩擦抵抗によって失われる力学的エネルギー（散逸エネルギーＥＤ）は、それぞれ、次の式（３）、（４）、（５）で表される。
【００８３】
【数３】
2013190235.tif 000005
【００８４】
【数４】
2013190235.tif 000006
【００８５】
【数５】
2013190235.tif 000007
【００８６】
全エネルギーＥＴは、散逸エネルギーＥＤと実質的に等しい。ここで、食品の力学的特性の違いにより、総振動エネルギーＥＶの全エネルギーＥＴに対する分配比率が変化することが考えられる。ＥＴ＝ＥＤにより、総振動エネルギーＥＶの散逸エネルギーＥＤに対する分配比率を考えてもよい。この分配比率に基づき、新たな第３の食感指標として、次の式（６）に示すＶＲが定義できる。
【００８７】
【数６】
2013190235.tif 000008
【００８８】
処理装置５０は、第３の演算手段５３で得られたＶＲを表にして表示する。
【００８９】
（食感測定方法）
次に、食感測定方法について具体的に説明する。
【００９０】
まず、測定対象となる食品のサンプルＳの形を整えた後、一対の支持プレート２１ａ，２１ｂで挟み込み、試料台２０にサンプルＳを固定する（第１工程）。これと前後して、検出器４０の突入速度ｖ０及び質量ｍを設定するため、ガイド機構３０の傾斜角度θ及び質量調整材４１ｃを調整する。これらの情報は、手動又は自動で予め処理装置５０に入力される。
【００９１】
続いて、検出器４０を突入位置に移動させ、その位置を測定する。その後、検出器４０をスタート位置にセットする（第２工程）。そうして、自重の作用で試料台２０に向けて検出器４０を自由滑走させる。そうすると、プローブ４２は、予め設定されている所定の速度ｖ０でサンプルＳに突入する（第３工程）。
【００９２】
第１センサ４３は、突入後にプローブ４２に生じる振動を検出する。処理装置５０は、その振動と検出器４０の質量ｍとに基づいてＥＴＩを算出する（第４工程）。また、処理装置５０は、突入後にサンプルＳとプローブ４２との間に生じる摩擦抵抗に基づいて、ＦＦＩを算出する（第５工程）。更に、処理装置５０は、ＥＴＩと、プローブ４２とサンプルＳとの間で失われる力学的エネルギーとに基づいてＶＲを算出する（第６工程）。
【００９３】
これら算出結果は、処理装置５０を操作することにより、必要に応じて表示させることできる。
【００９４】
＜食感測定装置、食感測定方法の応用例＞
応用例の基本的な構成は、先の具体例と同様である。従って、相違する構成について詳しく説明する。また、同じ構成の部材については同じ符号を用い、その具体的説明は省略する。
【００９５】
（食感測定装置）
図９に、応用例の食感測定装置を示す。この食感測定装置６０では、推進装置によって検出器４０の速度が調整できる。具体的には、食感測定装置６０には、試料台２０やガイド機構８０、検出器４０、処理装置５０の他、リニアモータ７０などが備えられている。リニアモータ７０が推進装置に相当する。
【００９６】
この食感測定のガイド機構８０は、左右平行に配置された一対のガイドレール８１を有し、略水平なベース台１１の上面に固定されている。両ガイドレール８１は、ベース台１１の上面に設置された試料台２０から略水平方向を直線状に延びている。両ガイドレール８１は、ベース台１１の上面よりも上方に離れて位置している。
【００９７】
検出器４０のホイール４１ａは、これらガイドレール８１によって支持されている。検出器４０の底面は、両側のガイドレール８１の間から下方に臨んでいる。この検出器４０の底面とベース台１１の上面との間に、リニアモータ７０が設置されている。
【００９８】
リニアモータ７０には、リニア誘導モータやリニア同期モータなどがあるが、リニア同期モータが好ましい。リニアモータ７０は、可動子７１、固定子７２、及び制御装置７３を有している。リニアモータ７０の基本的構造は公知であるため、詳細な説明は省略する。
【００９９】
可動子７１は、検出器４０の底面に設置されている。可動子７１は、例えば永久磁石からなる。固定子７２は、ベース台１１の上部に設置されている。固定子７２は、ガイドレール８１に沿って直線状に延びている。固定子７２は、例えば、直列に配置された複数のコイル等からなる電磁石で構成されている。
【０１００】
可動子７１と固定子７２とは、一定の隙間を隔てて対向している。固定子７２に制御された電流が供給されることにより、磁力の作用で、可動子７１に走行軸４５の方向に推進力が発生する。従って、検出器４０は、リニアモータ７０から動力を得て走行することができる。
【０１０１】
リニアモータ７０によれば、可動子７１、つまり検出器４０の動作を精度高く制御できる。その制御は制御装置７３によって行われる。制御装置７３は、処理装置５０と電気的に接続されている。それにより、処理装置５０で検出器４０を直接制御できる。
【０１０２】
例えば、検出器４０における、推進力のオンオフ、速度、加速度、及び位置などが処理装置５０において制御できる。リニアモータ７０によって検出器４０の位置検出ができる場合には、第２センサ４４は不要である。また、磁力により、検出器４０に浮力を作用させるのが好ましい。そうすれば、走行時の摩擦抵抗をよりいっそう排除できる。
【０１０３】
（食感測定方法）
この食感測定装置６０の場合は、次のように食感が測定される。
【０１０４】
まず、先の食感測定装置１０と同様に、試料台２０にサンプルＳを固定する（第１工程）。これと前後して、検出器４０の突入速度ｖ０及び質量ｍを設定する。その際、検出器４０の突入速度ｖ０はリニアモータ７０によって任意に設定できる。
【０１０５】
続いて、検出器４０をスタート位置にセットする（第２工程）。検出器４０の位置はリニアモータ７０を用いて測定すればよい。
【０１０６】
そうして、リニアモータ７０で検出器４０に動力を与え、所定の速度ｖ０まで増速する。検出器４０の速度が所定の速度ｖ０となった場合、動力供給を停止する。この処理は、滑走する距離が残るように所定の距離の間で行われる（推進区間）。
【０１０７】
その後、検出器４０は、ガイドレール８１に誘導されながら試料台２０に向かって自由滑走する。そうして、プローブ４２は所定の速度ｖ０のまま、サンプルＳに突入する（第３工程）。その後の第４〜第６工程は、先の食感測定方法と同じである。
【０１０８】
＜実施例＞
具体例で示した食感測定装置１０を用いた実施例を示す。サンプルＳには、リンゴ及びキャベツを用いた。ガイド機構３０の傾斜角度θを３．０°及び５．２°に設定し、突入速度ｖ０を０．４８ｍ／ｓ及び０．８４ｍ／ｓに設定した。検出器４０の質量ｍは１２０．６ｇとした。スタート位置から突入位置までの滑走距離は６２０ｍｍとした。
【０１０９】
図１０に、５．２°の傾斜角度θにおけるキャベツの振動信号ｉ１の時間変化を示す。図中の矢印で示す範囲は作用時間Δｔを表している。この場合の作用時間Δｔは２５ｍｓｅｃであった。
【０１１０】
次に、作用変位量ΔＬ、加速度αを含め、測定条件別に数値をまとめた表１を示す。
【０１１１】
【表１】
2013190235.tif 000009
【０１１２】
３．０°の傾斜角度θではリンゴで測定した（Ｔ１）。５．２°の傾斜角度θではリンゴ及びキャベツで測定した（Ｔ２，Ｔ３）。加速度αは、進行方向に対して反対に作用するため、マイナス値で表示している。
【０１１３】
図１１に、Ｔ１〜Ｔ３のＥＴＩを表したグラフを示す。Ｔ２とＴ３の比較により、食品が異なればＥＴＩが変化し、その違いを評価できることがわかる。また、Ｔ１とＴ２の比較により、同じ食品であっても、傾斜角度θ、つまり突入速度が異なれば、ＥＴＩが変化し、その違いを評価できることわかる。従って、噛む速度の違いが食感へ及ぼす影響を評価できるようになる。しかも、ＥＴＩは一般的なエネルギーの力学的単位（Ｊ）で表現されている。従って、他の測定装置や測定方法で得られた数値と比較することも可能である。
【０１１４】
次の表２に、Ｔ２及びＴ３で得られたＦＦＩの値を示す。
【０１１５】
【表２】
2013190235.tif 000010
【０１１６】
これらＦＦＩより、摩擦抵抗に基づく食感の比較が可能になる。例えば、この場合、リンゴよりもキャベツの方が高いＦＦＩが得られたことから、リンゴの歯当たりの軽さが評価できる。
【０１１７】
更に次の表３に、Ｔ２及びＴ３におけるＶＲに関する値を示す。
【０１１８】
【表３】
2013190235.tif 000011
【０１１９】
ＥＤの値は、ＥＴと近似した値が得られたので、ＥＤまたはＥＴのどちらかを用いてＶＲを評価できることがわかる。この場合ではＥＴを使ってＶＲを評価した。この例では、リンゴよりもキャベツの方が高いＶＲが得られたことから、キャベツの食感におけるパリパリ感の影響の大きさが評価できる。
【０１２０】
＜その他＞
本発明にかかる食感測定装置や食感測定方法は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
【０１２１】
例えば、上述した実施形態では、プローブ４２がサンプルＳに挿入された状態で停止する場合について説明したが、プローブ４２はサンプルＳを突き抜けてもよい。例えば、ポテトチップスのような厚みの小さい食品では、プローブ４２がサンプルＳを突き抜けた方が、食感をより適切に評価できる場合がある。
【０１２２】
その場合、ＦＦＩやＶＲは、サンプルＳの厚みΔｘと、プローブ４２がサンプルＳを突き抜けた直後の速度Ｖｔとを用いれば算出できる。
【０１２３】
すなわち、加速度αは、式：α＝（Ｖ０２−Ｖｔ２）／（２Δｘ）で算出でき、作用時間Δｔは、式：Δｔ＝（Ｖ０−Ｖｔ）／αで算出できる。これら値を用いれば、ＦＦＩが算出できる。なお、この場合、全エネルギＥＴは、１／２・ｍ・（Ｖ０２−Ｖｔ２）である。
【０１２４】
ガイド機構の構造は、走行体が滑走する時の摩擦抵抗が無視できる構造であれば、仕様に応じて変更できる。例えば、ボールベアリングやスライドレール等の利用が考えられる。リニアモータの可動子は電磁石でもよい。推進装置は、リニアモータに限らない。例えば、バネ等の利用が考えられる。
【符号の説明】
【０１２５】
Ｓ  サンプル
１  検出器
２  プローブ
３  滑走軸
１０  食感測定装置
２０  試料台
３０  ガイド機構
４０  検出器
４１  走行体
４２  プローブ
４３  第１センサ
４４  第２センサ
４５  走行軸
５０  処理装置
５１  第１の演算手段
５２  第２の演算手段
５３  第３の演算手段
６０  食感測定装置
７０  リニアモータ（推進装置）
８０  ガイド機構
【図１】
2013190235.tif 000012
【図２】
2013190235.tif 000013
【図３】
2013190235.tif 000014
【図４】
2013190235.tif 000015
【図５】
2013190235.tif 000016
【図６】
2013190235.tif 000017
【図７】
2013190235.tif 000018
【図８】
2013190235.tif 000019
【図９】
2013190235.tif 000020
【図１０】
2013190235.tif 000021
【図１１】
2013190235.tif 000022