| 研究課題/領域番号 |
20K02330
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分08030:家政学および生活科学関連
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| 研究機関 | 北海道科学大学 |
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研究代表者 |
渡部 智希 北海道科学大学, 工学部, 講師 (60254702)
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| 研究分担者 |
小島 洋一郎 北海道科学大学, 工学部, 教授 (50300504)
一戸 善弘 北海道科学大学, 工学部, 准教授 (40712089)
伊藤 佳卓 北海道科学大学, 工学部, 講師 (90849142)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | Talbot干渉法 / モアレ縞 / おいしさの指標 / 光計測 / 食品 / 識別 / 評価 / 計測 / IoT / AI |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、光学的な理論を基盤として、高性能かつコンパクトで多機能・廉価なデジタルカメラや、測定原理の異なる多種多様な理化学計測機器による測定データを融合し、①農水畜産物をはじめ、食材などの品質を簡易に評価すること、ならびに、②ヒトの感じる「おいしさ」の情報を視覚化することにより、スマート農業や食品工業分野への貢献を最終目標としている。
得られた多くの物理化学データを分析評価するには、AI・多変量解析などのさまざまな統計・情報処理手法を組み合わせ、最適化されたセンシングシステムの開発・応用が必須であり、これを本研究のメインとする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、光学的な理論を基盤として、液状食材などの品質を簡易に評価するセンサシステムの構築を目標の一つとしている。これまで既知の被検レンズ測定を行い、Talbot像とモアレ縞によるTalbot干渉計の高い精度を実験結果として示してきた。
おいしさの指標として、わかりやすい砂糖水や食塩水などの水溶性飲料の濃度とモアレ縞傾角との関連を測定した結果、基準となる水に比べ、飽和砂糖水におけるモアレ縞傾角は約9から10°程変化した。これらの原因として考えられるのは、飽和砂糖水により粘性係数が変化し、モアレ縞傾角に影響を与えている点である。このことより、モアレ縞傾角による溶液濃度測定の可能性が示唆され、「甘さ」の数値化にもなると考えられた。
この結果をさらに発展させ、Talbot干渉計を用いた液体の屈折力測定において、液体を入れるセルの選定および作製を再度行った結果、材質はポリカーボネート製で直径5.0cm、板厚2mm、液体間隔2mmのセルが最適になった。
本年度は、水溶液の他に数種の食用油をサンプルとして測定した。その結果、屈折力を示すモアレ縞傾角は水（23.1°）、胡麻油（27.3°）、キャノーラ油（28.0°）、サラダ油（37.0°）と食用油の種類により変化した。また、食用油の温度を5℃と25℃で測定すると胡麻油、サラダ油はあまり変化がなかったが、キャノーラ油では21.9°と28.6°と大きく変化した。このモアレ縞傾角変化の原因は熱による粘性係数の変化が考えられる。粘性係数は使用する食用油の酸化度や水の混入などにより変化すると考えられるため、モアレ縞傾角を測定することで食用油の劣化の評価に適用でき、「おいしさの」指標のひとつとなると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
セル（容器）作製において，同材質・同試料であっても若干のモアレ縞傾角の違いがあるため，均一性の良いセル作製が必要となる．
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| 今後の研究の推進方策 |
測定に使用するセル（容器）の均一性を増すためにポリカーボネートの間にアルミ製のスペーサを入れ作製する予定である．また，今回，食用油の測定を行ったが，使用前，使用後の食用油の劣化度合いを，モアレ縞傾角より見積もりたい．
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