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技術・原理

近赤外分光分析の特徴

近赤外光とは、可視光の長波長域にある電磁波で、約700〜2500nmの波長域の光であり、測定対象や測定手法により大まかに、領域T(700〜1100nm 基準振動の2倍音)、領域U(1100〜1800nm 基準振動の1倍音)、領域V(1800〜2500nm 基準振動の結合音)の3つの領域に分類されます。
これらの領域の特徴として、領域Tでは、H2O等の吸収バンドの強度が小さく、領域Vでは大きくなり、また光が透過可能な距離は、領域Tでは長く、領域Vでは短くなります。水分を多く含む青果物の内部品質測定の場合には、領域Tを用いることが一般的で、また穀物の測定には、領域Uや領域Vが用いられます。
雑賀技術研究所の「シトラスセンサー」「アグリセンサー」は、領域Tを用いて丸のままの果実全体を測定します。

近赤外分光分析が、内部品質の測定に多く用いられている理由として、次のような特徴が挙げられます。

  1. 測定物を破壊せず、高速での測定が可能なため、抜き取り検査ではなく全量検査が可能。
  2. 複数成分(水分、タンパク質、糖度、酸度など)が同時に測定できる。
  3. 光源以外の消耗品がなくランニングコストが掛からないため低コストでの運用が可能。
    またユーザーが専門知識を持たなくても運用が可能。

近年ではこの特徴を活かし、近赤外分光分析の応用範囲はさらに広がっており、非破壊での医薬品の分析、プラスチックのリサイクル、人体の計測等も活発に研究されています。

測定手法

近赤外光測定の方式は主に、反射型、反射透過型(インタラクタンス)、透過型に分類されます。
反射型は、主に果実表皮付近の情報を測定するのに用いられます。
反射透過型は、反射型に比べて内部の情報をより多く取得でき、軽量化が可能なため、ハンディタイプの品質評価装置として農場などでも用いられています。
雑賀技術研究所の「シトラスセンサー」「アグリセンサー」が採用している透過型の測定器は、他の測定方式に比べ、果実内部全体の情報をより多く・より深く取得することができます。しかし果実を透過する光の量が他の測定方式に比べて少なくなるため、光源の光量を大きくする必要があり装置が大型化するので、選別施設や製造ラインなどに設置され利用されています。

測定精度

安定した測定精度
通常、測定装置の精度は標準誤差(SE)という値で表わされます。
標準誤差とは、誤差(実際の値と測定した値の差)の広がりの程度を表しています。
一般にこの広がりは下図のようになるとされています(確率)。
柑橘の糖度の標準誤差は0.5Brix%になります。

例えば、標準誤差(SE)0.5Brix%の装置で実際の糖度12.0度のみかんを100個測定した場合…
上図に示された測定結果になります。
上記の散布図は、温州みかんの糖度を測定し、実測値と推定値を散布図にしたものです。

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