JP6864883B2 - 卵質評価方法、卵質評価装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、卵の中身に関する品質を評価する卵質評価方法、卵質評価装置及びプログラムに関するものである。

卵の内部品質（卵質）を示す指標として、例えば、ハウ・ユニット（Ｈａｕｇｈ Ｕｎｉｔ）や卵黄係数（Ｙｏｌｋ Ｉｎｄｅｘ）がよく知られている。これらハウ・ユニットや卵黄係数を測定する装置の一例としては、下記特許文献１に記載の品質指標検査装置が挙げられる。

この品質指標検査装置は、割卵された状態で平行光を照射して、そのシルエットから卵白の高さ、卵黄の高さ、卵黄の直径を計測する。ここで計測された卵白の高さと、別で測定された卵重とに基づいて、ハウ・ユニットを演算することができる。また、この品質指標検査装置で計測された卵黄の高さと卵黄の直径とに基づいて、卵黄係数を演算できる。

これらの他に、卵黄と卵白を分離する際に卵黄膜が破れた割合を測定する方法や、卵黄に加重をかけて卵黄の破断強度を測定する方法などが知られている。また、測定装置を使わない簡便な方法として、卵黄を箸でつまんで持ち上げ破れないかどうか確認したり、爪楊枝を何本挿すことができるか試したりという方法によって評価することも行われている。

卵の卵黄を包む半透明な卵黄膜は、卵黄と卵白を仕切る膜であり、大きくは卵黄に接する内層と卵白に接する外層の２層から構成される。内層は太い繊維の三次元網目構造をとり、外層は微細な繊維からなる二次元的格子構造が重層した構造を持っている。産卵直後は、卵黄膜の内層・外層ともに繊維組織の結合が強固である。

卵殻にひびがあり、ひびから卵白内に細菌（例えばサルモレラ菌等）の侵入があっても、卵白内には、細菌の増殖に必要な栄養成分が無いので、細菌は容易に増殖し得ない。しかし、時間経過とともに卵黄膜を形成する繊維組織の結合が緩くなると、（卵黄膜が脆弱化し）卵黄内部の物質が外部へ染み出す卵黄膜の透過性が増すため、栄養豊富な卵黄に含まれる鉄分などの栄養素が卵白へ移動することが知られている。こうして、卵白内に細菌が存在する場合に、細菌が必要な栄養を得て卵内で急激な増殖を起こしてしまう。

特許第４８５８８３８号公報

藤井大地、"構造の近似について"、[online]、[平成29年5月11日検索]、インターネット<URL: http://www.archi.hiro.kindai.ac.jp/laboratory/SAL/dfujii/Report/rinko/rinko_12.pdf>

本発明者は、卵黄膜の状態の良し悪しが、卵内での細菌増殖のしやすさに関係していることに着目した。本発明は、卵内の品質指標の一つとして、細菌の増殖に対する防御性／抑制能力を評価することができる卵質評価方法、卵質評価装置及びプログラムを提供することを目的としている。

一般に繊維の網目構造や格子構造を持つ薄膜は、繊維組織の結合が緩むと、膜の弾力性が低下することが知られている。したがって、卵黄膜も形成する繊維組織の結合緩むと卵黄膜の弾力性が変化する。よって、卵黄膜の弾力性をもって卵黄膜を形成する繊維組織の結合緩み、したがって細菌の増殖に対する防御性／抑制能力の低下を知ることができる。

この知見を背景として、本発明の卵質評価方法は、上述した目的を達成するために、割卵された状態で測定された卵黄の直径と卵黄の高さに基づいて、卵黄膜のヤング率と卵黄膜の厚さの積で表される物性値、卵黄膜のポアソン比で表される物性値、卵黄膜のばね定数で表される物性値及び卵黄の体積もしくは重量が基準の大きさであった場合の卵黄係数に換算した換算卵黄係数で表される物性値のいずれかである、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出する。

本発明によれば、細菌の増殖に対する防御性／抑制能力を評価することができる卵質評価方法、卵質評価装置及びプログラムを提供できる。

本発明の概念説明用の卵黄の概略図。 本発明の概念説明用の卵黄係数とポアソン比の関係を示すグラフ。 本発明の概念説明用の卵黄係数とエネルギーの関係を示すグラフ。 本発明の概念説明用の卵黄係数と卵黄膜のばね定数の関係を示すグラフ。 本発明の一実施形態の卵質評価装置を示す概略図。 本発明の一実施形態の卵質評価装置が実行する処理の一例を示すフロー図。 本発明の概念説明用の回転楕円体の概略図。

＜概念説明＞
本発明者は、外形から容易に測定可能な卵黄直径及び卵黄高さという形状パラメータを用いて、卵黄膜の善し悪しの尺度、すなわち、卵黄膜の物性の一つである弾力性を求めることができることを発見した。

卵黄は、卵殻の中で卵白に包まれているとき（以下、「初期状態」と呼ぶ）は球体であるが、卵黄のみを取り出して皿の上に置くと重力の影響で高さが下がっていく。しかし、同時に卵黄を包んでいる卵黄膜が伸びるので、やがて卵黄膜の伸びを戻そうとする復元力（応力）が働き、これが卵黄高さを押し下げる力とつり合った平衡状態で止まる。

図１に示すように、割卵され平坦な皿上に載せられた卵黄Ｙの形状は、図７に示すような回転楕円体とみなすことができる。回転楕円体の形状は、直径Ｄと高さＨの２つの数値で一義的に決めることができるが、これら直径Ｄと高さＨは、卵黄Ｙの側方からのシルエットに基づいて実測可能である。
長半径ａと短半径ｂは、直径Ｄと高さＨを用いて以下のように表される。
ａ＝１／２Ｄ （式１）
ｂ＝１／２Ｈ （式２）

一方、回転楕円体の体積Ｖは、次式で計算できることが知られている。
Ｖ＝４／３πａ^２ｂ （式３）
ここで、卵黄について考えてみると、球体から扁平な回転楕円体への変形の過程で卵黄の体積Ｖは常に一定であるので、（式３）において、３／（４π）・Ｖ＝ａ^２ｂ＝ｖ （ただし、ｖ：一定値）とおく。
卵黄が球形である初期状態における長半径ａ_０、短半径ｂ_０は、ａ_０＝ｂ_０の関係があり、卵黄の体積Ｖは、球体から扁平な回転楕円体への変形の過程で常に一定であるので、以下の式が成り立つ。
ａ_０ ^３＝ｂ_０ ^３＝ａ_０ ^２・ｂ_０＝ａ^２ｂ＝ｖ （式４）
（式４）より、ａ_０、ｂ_０は、以下のように表される。
ａ_０＝ｖ^１／３ （式５）
ｂ_０＝ｖ^１／３ （式６）

ここで、ｂ／ａを楕円率ｙと呼ぶことが知られている。ｙ＝ｂ／ａの両辺にａ^３をかけると、以下のように表され、（式４）より、これらの値がｖと等しくなる。
ａ^３ｙ＝ａ^２ｂ（＝ｖ） （式７）
（式７）より、ａは以下のように表される。
ａ＝ｖ^１／３ｙ^−１／３ （式８）
また楕円率の公式ｙ＝ｂ／ａより、ｂは以下のように表される。
ｂ＝ｖ^１／３ｙ^２／３ （式９）
回転楕円体の場合、表面積や赤道の長さや経線の長さは、長半径ａと短半径ｂで決定される。さらに体積一定の条件のもとでは、長半径ａと短半径ｂは、（式8）（式9）に示すように楕円率ｙで決まるので、表面積や赤道の長さや経線の長さは、体積一定の条件の
もとで、楕円率ｙのみで決まることになる。

このように、発明者は、卵黄の体積Ｖが変形の前後で一定であるという条件の下、回転楕円体とみなした個別の評価対象の卵黄の表面積Ｓ、赤道の長さＡ、経線の長さＬはすべてｙで表すことができることに着目した。

なお、楕円率ｙ＝ｂ／ａは、（式１）と（式２）より、ｙ＝Ｈ／Ｄと表すことができ、このＨ／Ｄは卵黄係数を示すものである。すなわち回転楕円体の幾何学量である楕円率という術語を、卵黄係数という術語に置き換えても構わない。このように本発明者は、既知の卵黄係数と既知の楕円率との関係性に着目した。

＜赤道の長さ・経線の長さの求め方＞
半径ａの円に相当する赤道の長さＡは、（式８）を代入して、以下のように表される。
Ａ＝２πａ＝２πｖ^１／３ｙ^−１／３ （式１０）

経線の長さＬは、以下の式で表されることが知られている。

ここで、離心率ｅは、ｙ＝ｂ／ａより、ｅ＝（１−ｙ^２）^１／２ と表すことができる。これを（式１１）に代入すれば、経線の長さＬは、変数ｙのみで表され、数値積分を用いて値を求めることが可能である。

しかし、ここでは経線の長さを楕円率ｙ（あるいは卵黄係数）を明示的に含む式で書き表すため、経線の長さＬを求めるのに、以下の楕円の周長の近似公式（Ｇａｕｓｓ−Ｋｕｍｍｅｒの公式）を使う。

Ｇａｕｓｓ−Ｋｕｍｍｅｒの公式の２次までの項での近似式は、以下のように表せる。
Ｌ＝π（ａ＋ｂ）（１＋１／４・ｈ^２） （式１３）
ここでｈは、（式１２）のｈにｙ＝ｂ／ａを代入して、以下のように表せる。
ｈ＝（１−ｙ）／（１＋ｙ） （式１４）
（式１３）に（式１４）とｙ＝ｂ／ａを代入すれば、経線の長さＬは、変数ｙのみで以下のように表される。

ただし、（式８）より、ａ＝ｖ^１／３ｙ^−１／３

なお、ｈの４次までの項をとった近似やｈの６次までの項をとった近似なども同様に計算できる。次数が上がるほど（式11）を用いて数値計算で正確に求めた経線の長さＬと（式12）に示すＧａｕｓｓ−Ｋｕｍｍｅｒの公式で近似したときの誤差が小さくなる。なお、卵黄でよく用いられるｙ＞０．２の範囲では、ｈの２次までの項での近似式で、誤差率は０．４％以下となるため、２次までの近似で十分実用に耐えられるものと考えられるので、以下（式15）を用いるが、勿論より高次の近似でも同様の議論を進めることが出来る。

＜赤道方向のひずみ・経線方向のひずみの求め方＞
次に、卵黄Ｙが球体から扁平な回転楕円体への変形した後の卵黄膜の変形度合い（ひずみ）の求め方について説明する。
赤道方向のひずみε_ｘは、以下の式で求められる。
ε_ｘ＝（Ａ−Ａ_０）／Ａ_０ （式１６）
ここでＡ_０は、卵黄が球体の初期状態の赤道の長さであり、Ａは変形時の赤道の長さである。この（式１６）に（式５）、（式８）及び（式１０）を代入すると、赤道方向のひずみε_ｘは以下のように表される。
ε_ｘ＝ｙ^−１／３−１ （式１７）

経線方向のひずみε_ｙは、以下の式で求められる。
ε_ｙ＝（Ｌ−Ｌ_０）／Ｌ_０ （式１８）
ここでＬ_０は、卵黄が球体の初期状態の経線の長さであり、Ｌは変形時の経線の長さである。なお、Ｌ_０＝２πａであり、この（式１８）に（式１５）を代入すると、経線方向のひずみε_ｙは以下のように表される。
ε_ｙ＝１／８・ｙ^−１／３｛５ｙ＋１＋４／（ｙ＋１）｝−１ （式１９）

＜赤道方向のひずみ・経線方向のひずみの変化率の求め方＞
赤道方向のひずみε_ｘの変化率∂ε_ｘ／∂ｙは、（式17）をｙで微分して、以下の式で求められる。
∂ε_ｘ／∂ｙ＝−１／３・ｙ^−４／３ （式２０）

経線方向のひずみε_ｙの変化率∂ε_ｙ／∂ｙは、（式19）をｙで微分して、以下の式で求められる。

＜卵黄膜のポアソン比の求め方＞
次に、卵黄膜の弾力性に関わる物性値の一つである卵黄膜のポアソン比νの求め方について説明する。

回転楕円体の表面積Ｓは、以下の式で求められることが知られている。

ただし、ｅは離心率を表す。
また、初期状態の球形のときの表面積をＳ_０とする。
卵黄膜の厚さ方向のひずみε_ｚは、卵黄膜の厚さＴ及び初期状態の球形のときの卵黄膜の厚さＴ_０を用いて、以下のように表される。
ε_ｚ＝（Ｔ−Ｔ_０）／Ｔ_０ （式２３）

卵黄膜の体積は、球体から扁平な回転楕円体への変形の過程で常に一定であるので、卵黄の表面積Ｓと卵黄膜の厚さＴとの間には、以下のような関係がある。
ＳＴ＝Ｓ_０Ｔ_０ （式２４）
この（式２４）と（式２３）より、卵黄膜の厚さ方向のひずみε_ｚは、表面積Ｓを用いて以下のように書き換えることができる。
ε_ｚ＝Ｓ_０／Ｓ−１ （式２５）
なお、（式２５）におけるＳ_０及びＳは、（式２２）に示すように、長半径ａ及び短半径ｂを用いて計算可能である。

非特許文献１のＰ．３中（２．５）によれば、平面応力仮定において膜に平行な応力σ_ｘ、σ_ｙと膜の厚さ方向のひずみε_ｚとの間には、膜の材料のヤング率Ｅ、ポアソン比νを
用いて以下のように表される関係があることが知られている。
ε_ｚ＝−ν／Ｅ（σ_ｘ＋σ_ｙ） （式２６）

また、同じ文献中のＰ．３中の式（2.6）に式（2.7）を代入すると、膜に平行な応力σ_ｘ、σ_ｙと膜のひずみε_ｘ、ε_ｙとの間には、以下の関係があることがわかる。

これら（式２７）及び（式２８）を用いて、（式２６）は以下のように書き換えられる。

すなわち、膜の厚さ方向のひずみε_ｚは、ヤング率Ｅに無関係な関数として表すことができる。ここで、Ｃ＝ν／（１−ν）とおくと、（式２９）と（式２５）より、Ｃは以下のように表すことができる。
Ｃ＝（１−Ｓ_０／Ｓ）／（ε_ｘ＋ε_ｙ） （式３０）
ここで、Ｓ_０／Ｓはｙのみで表される関数であるとともに、ε_ｘ及びε_ｙについても、（式１７）または（式１９）により、ｙのみで表される関数である。

以上より、ポアソン比νは、楕円率ｙ（言い換えれば、卵黄係数）に基づいて算出される。図２は、卵黄係数Ｈ／Ｄとポアソン比νの関係を示したものである。なお、卵黄でよく用いられる卵黄係数＞０．２の範囲では、ポアソン比νは、０．３０付近でほぼ一定であると言える。

＜ひずみのエネルギーの求め方＞
次に、後述する卵黄のポテンシャルエネルギーＵを求めるにあたって必要となるひずみのエネルギーＶ_Ｅの求め方について説明する。
一般的に、弾性体のひずみのエネルギーＶ_Ｅは、単位体積あたりのひずみのエネルギーの密度ε^ＴＤεを弾性体の全体で積分したものであり、非特許文献１のＰ．３中（2．8）によれば、以下のように表されることが知られている。

ひずみのエネルギーの密度ε^ＴＤεは、平面応力の場合、以下であることが知られており、これを展開するとε^ＴＤεは、（式３２）のように表される。

ε_ｘ及びε_ｙは、卵黄膜上の位置に依存しない値であるため、（式３１）に卵黄膜の全体の体積ＳＴを用いると、弾性体のひずみのエネルギーＶ_Ｅは、以下のように表される。
Ｖ_Ｅ＝１／２・ＳＴε^ＴＤε （式３３）

卵黄膜の体積は、球体から扁平な回転楕円体への変形の過程で常に一定であるので、卵黄の表面積Ｓと卵黄膜の厚さＴとの間には、（式２４）のような関係がある。そのため、（式３３）は、以下のようにも書き換えることができる。
Ｖ_Ｅ＝１／２・Ｓ_０Ｔ_０ε^ＴＤε （式３４）

（式３４）に（式３２）を代入して、弾性体のひずみのエネルギーＶ_Ｅは、以下のように表される。

＜卵黄のポテンシャルエネルギー＞
次に、卵黄のポテンシャルエネルギーＵの求め方について説明する。ここで、卵黄のポテンシャルエネルギーＵは、前述したひずみのエネルギーＶ_Ｅと、位置エネルギーの和で表される。位置エネルギーは、卵黄の重量ｍ、重力加速度ｇ、卵黄の重心の高さｂを用いて、ｍｇｂと表される。したがって、卵黄のポテンシャルエネルギーＵは、以下の式で示される。
Ｕ＝Ｖ_Ｅ＋ｍｇｂ （式３６）
この（式３６）に、（式３５）及び（式９）を代入すると、以下のように表される。

以上より、卵黄のポテンシャルエネルギーＵは、楕円率ｙ（言い換えれば卵黄係数）に基づいて算出される。図３は、卵黄係数ｙとひずみのエネルギーＶ_Ｅ、位置エネルギーｍｇｂ、卵黄のポテンシャルエネルギーＵの関係を示したものである。ここでは、仮に卵黄重量が２０ｇ、卵黄膜の厚さが１５μｍ、ヤング率Ｅが１．３ＭＰａ、ポアソン比νが０．３である代表的な鶏卵の卵黄について示している。この図より、卵黄係数ｙが小さくなるにしたがって、位置エネルギーｍｇｂは下がり、ひずみのエネルギーＶ_Ｅが大きくなることがわかる。そのため、卵黄のポテンシャルエネルギーＵは、最小値を持つ。

＜平衡状態における形状パラメータと卵黄膜の材料力学的属性値の関係＞
最後に、卵黄膜の弾力性に関わる物性値の一つである、卵黄膜のヤング率と卵黄膜の厚さの積（＝ＥＴ_０）の求め方について説明する。
前述したポテンシャルエネルギーＵが最小値をとるときに、卵黄膜が平衡状態（卵黄膜の伸びを戻そうとする復元力と卵黄高さを押し下げる力とがつり合った状態）となる。したがって、平衡状態の際の卵黄係数ｙは、以下に示す∂Ｕ／∂ｙ＝０を計算すれば求められる。

この（式３８）を未知の定数ＥＴ_０の方程式と考えて変形すると、以下のように表される。

卵黄の重量ｍは、卵黄の密度ρを用いて、以下のように表すことができる。
ｍ＝ρＶ （式４０）
卵黄の初期状態の表面積Ｓ_０は、次式で表される。
Ｓ_０＝４πａ_０ ² （式４１）

これら（式４０）及び（式４１）について前述の一定値ｖを用いて表すと、（式３９）の一部分を構成するｍｇ／Ｓ_０について、以下の式が導かれる。
ｍｇ／Ｓ_０＝１／３ｖ^1/3ρｇ （式４２）

（式４２）を（式３９）に代入すると、未知の定数ＥＴ_０は以下のように表される。

以上より、未知の定数ＥＴ_０は、楕円率ｙ（言い換えれば、卵黄係数）と体積ｖに基づいて算出される。図４は、ポアソン比νの値を０．３０と仮定した状態で、卵黄重量ｍをパラメータとした卵黄係数ｙと未知の定数（ここでは、「卵黄膜のばね定数」と呼ぶ。）ＥＴ_０の関係を示したものである。ここでは、一例として、一番下側から順に、卵黄重量ｍが１５ｇの場合、２０ｇの場合、２５ｇの場合について示している。

一般にヤング率Ｅの物質の正方形の薄膜の「ばね定数」をＫとすると、薄膜の厚さをＴとしてＫ＝ＥＴと表されることが知られている。したがってＥＴ_０を求めることは、卵黄膜の小片を採取して、薄膜のばねを形成した場合のばね定数を求めていることになる。よって、数１４に示すＥＴ_０は、卵黄膜の弾力性を評価している。

さて、上記で計算されるＥＴ_０は卵黄膜の繊維組織の構造や繊維間の結合の強さで決まる物性値である卵黄膜のヤング率Ｅと卵黄膜の厚さＴ_０の積ＥＴ_０を求める計算式である。一般に繊維組織からなる膜の透過性は、「繊維組織の網目の密度」と「膜の厚さの積」の関数である。繊維組織の網目の密度にヤング率Ｅが比例することを考えれば、ＥＴ_０は膜の弾力性を表すバネ定数であるという解釈以外に、膜の「透過しにくさ」を表すと解釈される。したがって、ＥＴ_０の減少は膜の透過性の上昇を意味する。

卵黄膜の場合は、ＥＴ_０が減少すると透過が増し、卵黄内部の物質が卵黄へと漏れ出す。よって、卵黄膜の場合、ＥＴ_０の大小で 卵黄内部の物質が外部へ染み出す卵黄膜の透過性が決まるので、卵黄内の栄養素の漏れ出しが増え、細菌の増殖を促す。したがって、細菌の増殖に対する防御性／抑制能力を評価することができる。

さて同一の卵黄膜の弾力性、より具体的には、同一のＥＴ_０であっても、卵黄体積が大きければ、卵黄係数の測定値が小さくなり、卵黄体積が小さければ卵黄係数の測定値が大きくなるので、卵黄係数の測定値だけを見ても卵黄の状態の正しい評価が得られない。そこで、仮にその卵黄の体積が基準の大きさ、たとえば20ｇであった場合の卵黄係数に換算した、換算卵黄係数を求めることが考える。

具体的には、ＥＴ_０を求める式をｖに依存しない部分をＧ（y）とすると、以下のように表される。

ＥＴ_０＝ｖ^２／３Ｇ（ｙ）

基準の体積をｗとし、換算卵黄係数をｙ^とすると、以下のように表される。
ｗ^２／３Ｇ（ｙ^）＝ｖ^２／３Ｇ（ｙ）（＝ＥＴ_０） （式４５）
ここで、Ｇの逆関数をＦとすると、換算卵黄係数ｙ^は以下のように表される。
ｙ^＝Ｆ（｛ｖ^２／３／ｗ^２／３｝Ｇ（ｙ）） （式４６）

このように、卵黄膜の弾性力に関わる物性値を算出する理論の応用として、割卵された状態で測定された卵黄の直径と卵黄の高さに基づいて、卵黄の体積または重量の影響を除いた換算卵黄係数を算出することができる。そして、この換算卵黄係数を算出する卵質評価方法、換算卵黄係数を算出する換算卵黄係数算出部を備えた卵質評価装置、または、コンピュータに、割卵された状態で測定された卵黄の直径と卵黄の高さに基づいて、卵黄の体積または重量の影響を除いた換算卵黄係数を算出する機能を実現させるためのプログラムに利用することができる。

＜本実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図５及び図６を用いて説明する。

この卵質評価装置１は、図５に示すように、割卵された状態で測定された卵黄Ｙの直径Ｄと卵黄Ｙの高さＨに基づいて、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出する卵質評価方法を実行する装置の一例であって、卵黄径測定部２と、卵黄高さ測定部３と、物性値算出部４とを備えている。

卵黄径測定部２は、図５に示すように、卵黄Ｙの直径Ｄを計測するもので、具体的には、皿の上に卵白Ｗとともに割卵された状態で測定する。この卵黄径測定部２は、特許文献１にも記載のあるように、発光部２１と、受光部２２とを備え、検査対象卵の側面形状データを取得できるようになっている。発光部２１は、皿の一方側に設けられ検査対象卵の平行光を照射する。なお、図では光の経路を二点鎖線で示している。受光部２２は、皿の他方側に設けられ前記発光部２１から照射された光を受光する。なお、これに限らず、卵黄径測定部２は、卵黄径を測定できるようなものであればどのようなものであってもよい。例えば、上方から撮影された卵黄の画像を用いるものや、卵黄の半径を測定するようなものであってもよい。

卵黄高さ測定部３は、図５に示すように、卵黄Ｙの高さＨを計測するもので、具体的には、皿の上に卵白Ｗとともに割卵された状態で測定する。この卵黄高さ測定部３は、特許文献１にも記載のあるように、発光部３１と、受光部３２とを備え、検査対象卵の側面形状データを取得できるようになっている。発光部３１は、皿の一方側に設けられ検査対象卵の平行光を照射する。なお、図では光の経路を二点鎖線で示している。受光部３２は、皿の他方側に設けられ前記発光部３１から照射された光を受光する。本実施形態では、卵黄径測定部２の発光部２１が卵黄高さ測定部３の発光部３１も兼ねており、卵黄径測定部２の受光部２２が卵黄高さ測定部３の受光部３２も兼ねている。なお、これに限らず、卵黄高さ測定部３は、卵黄高さを測定できるようなものであればどのようなものであってもよい。

物性値算出部４は、図５に示すように、卵黄径測定部２で計測された卵黄Ｙの直径Ｄ及び卵黄高さ測定部３で計測された卵黄Ｙの高さＨに基づいて、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出するものである。本実施形態では、前記物性値として、卵黄膜のヤング率Ｅと卵黄膜の厚さＴ_０の積ＥＴ_０で表されるものと、卵黄膜のポアソン比νで表されるものを算出可能である。なお、卵黄膜の弾力性に関わる物性値は、これら２つのうちどちらかのみを算出するものであってもよい。

この物性値算出部４は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インターフェース、ＡＤ変換部等の専用ないし汎用のコンピュータにより構成されている。そして、内部メモリに格納されたプログラムにしたがってＣＰＵやその他の周辺機器が協働することによって、物性値算出部４としての機能が発揮される。このプログラムには、コンピュータに、割卵された状態で測定された卵黄Ｙの直径Ｄと卵黄Ｙの高さＨに基づいて、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出する機能を実現させるためのプログラムが含まれている。本実施形態のプログラムは、この機能の他に、コンピュータに、割卵された状態で測定された卵黄Ｙの直径Ｄと卵黄Ｙの高さＨを取得する機能を実現させるためのプログラムも含まれている。

以下、物性値算出部４によるデータ処理の一例について、図６を参照しながら説明する。

まず、物性値算出部４は、割卵された状態で測定された卵黄Ｙの直径Ｄと卵黄Ｙの高さＨを取得する（ステップＳ１）。本実施形態では、受光部２２、３２が、発光部２１、３１から放出された光の一部が検査対象卵によって遮られた後の光を受光する。そのため、物性値算出部４は、受光部２２、３２から得られた電気信号に基づいて、検査対象卵の側面形状、具体的には、卵黄Ｙ部分の側面形状データ（卵黄Ｙの直径Ｄ及び卵黄Ｙの高さＨ）を得る。

次に、物性値算出部４は、ステップＳ１で取得した卵黄Ｙの直径Ｄと卵黄Ｙの高さＨを用いて、卵黄Ｙの長半径ａと短半径ｂを算出する（ステップＳ２）。長半径ａは、卵黄の直径Ｄを用いて、ａ＝１／２Ｄで計算される。短半径ｂは、卵黄の高さＨを用いて、ｂ＝１／２Ｈで計算される。

次に、物性値算出部４は、ステップＳ２で算出した卵黄Ｙの長半径ａと短半径ｂを用いて、卵黄の体積Ｖを算出する（ステップＳ３）。体積Ｖは、長半径ａと短半径ｂを用いて、Ｖ＝４／３πａ^２ｂで計算される。

また、物性値算出部４は、ステップＳ２で算出した卵黄Ｙの長半径ａと短半径ｂを用いて、卵黄係数ｙを算出する（ステップＳ４）。卵黄係数ｙは、長半径ａと短半径ｂを用いて、ｙ＝ｂ／ａで計算される。このステップＳ４はステップＳ３より前に実行してもよい。

次に、物性値算出部４は、ステップＳ４で算出した卵黄係数ｙを用いて、卵黄Ｙのポアソン比νを算出する（ステップＳ５）。内部メモリには予め、卵黄係数ｙとポアソン比νとの関係を規定したグラフデータ（例えば図２に示すようなもの）または関数式（ν＝Ｃ／（Ｃ＋１）、ただしＣは（式３０）で示す。）が格納されている。物性値算出部４は、卵黄係数ｙをキーとして当該グラフデータを検索し、あるいは、卵黄係数ｙを当該関数式に代入して、ポアソン比νを知得する。

また、物性値算出部４は、ステップＳ３で算出した卵黄Ｙの体積Ｖと、ステップＳ４で算出した卵黄係数ｙと、ステップＳ５で算出した卵黄Ｙのポアソン比νを用いて、卵黄膜のばね定数Ｅ・Ｔ_０（卵黄膜のヤング率と卵黄膜の厚さの積）を算出する（ステップＳ６）。内部メモリには予め、卵黄の体積Ｖ、卵黄係数ｙ、ポアソン比νと卵黄膜のばね定数Ｅ・Ｔ_０との関係を規定した関数式（例えば、（式４３）で示す。）が格納されている。物性値算出部４は、卵黄Ｙの体積Ｖ（または、卵黄Ｙの体積Ｖに比重ρ＝１．０２を掛けた卵黄重量ｍ）と、卵黄係数ｙと、ポアソン比νを当該関数式に代入して、卵黄膜のばね定数Ｅ・Ｔ_０を知得する。

＜変形例１＞
なお、ステップＳ６は、例えば図４に示すようなグラフデータを用いてもよい。この場合、内部メモリには予め、卵黄重量ｍ（または、卵黄の体積Ｖ）をパラメータとした、卵黄係数ｙと卵黄膜のばね定数Ｅ・Ｔ_０との関係を規定したグラフデータ（例えば、図４に示すようなもの）が格納されている。物性値算出部４は、卵黄Ｙの体積Ｖ（または、卵黄Ｙの体積Ｖに比重ρ＝１．０２を掛けた卵黄重量ｍ）と、卵黄係数ｙをキーとして当該グラフデータを検索し、卵黄膜のばね定数Ｅ・Ｔ_０を知得する。
なお、この変形例では、卵黄のポアソン比νの値を一定（ν＝０．３）と仮定しており、この場合、前述したポアソン比νを算出するためのステップＳ５を省略することができる。

＜変形例２＞
別の変形例としては、卵黄膜の弾力性に関わる物性値として、卵黄膜のばね定数Ｅ・Ｔ_０を算出することなく、ポアソン比νのみを算出するようにしてもよい。この場合には、ステップＳ２で、物性値算出部４が卵黄Ｙの長半径ａと短半径ｂを算出した後、ステップＳ３の卵黄Ｙの体積Ｖを算出する処理を行なうことなく、ステップＳ４の卵黄係数ｙを算出する処理を行なえばよい。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態にかかる卵質評価方法は、割卵された状態で測定された卵黄Ｙの直径Ｄと卵黄Ｙの高さＨに基づいて、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出するものであるので、卵黄膜を破断させることなく、卵黄の形状データから卵黄膜の弾力性を評価することができる。なお、卵黄膜の弾力性を評価することは、細菌の増殖に対する防御性／抑制能力を評価することにつながる。すなわち、卵黄膜が脆弱化して、弾力性が小さくなったものは、栄養豊富な卵黄に含まれる鉄分などの栄養素が移動し、卵白内に細菌が存在する場合に、卵内で急激な増殖を起こすためである。

また、卵白と卵黄を分ける際には、卵黄膜の弾力性が高いものが好まれるため、従来は、卵黄係数から卵黄膜の良し悪しを評価することが行われていた。この方法の欠点としては、卵黄の体積の違いを考慮していないことがある。詳述すれば、同じ卵黄膜品質で体積の異なる２つの卵黄を皿の上に置いた状態で比較したときに、体積の大きい卵黄は、卵黄の自重が、体積の小さい卵黄の自重よりも大きいため、いっそう扁平になり、その結果として卵黄係数はより小さくなる。

しかしながら、本実施形態の卵質評価方法によれば、卵黄Ｙの重量ｍ（または体積Ｖ）の影響を除いた卵黄膜の良し悪しのより正確な尺度を提供することができる。このような卵黄膜の良し悪しを従来よりも精度よく行なうことができるため、例えば、卵黄膜を強化するための餌の配合が適切か否かを評価するのに利用価値が高い。

本実施形態にかかる卵質評価方法によれば、卵黄膜の弾力性に関わる物性値の一例として、卵黄膜のヤング率と卵黄膜の厚さの積Ｅ・Ｔ_０を算出できる。この値は、卵黄膜の単位当たりの長さ、例えば１ｃｍの正方形に切り出された卵黄膜を単位の長さ引き伸ばすのに必要な力の大きさとも言える。

本実施形態にかかる卵質評価方法によれば、卵黄膜の弾力性に関わる物性値の他の一例として、卵黄膜のポアソン比を算出できる。

本実施形態にかかる卵質評価装置１は、卵黄Ｙの直径Ｄを計測する卵黄径測定部２と、卵黄Ｙの高さＨを計測する卵黄高さ測定部３と、卵黄径測定部２で計測された卵黄Ｙの直径Ｄ及び卵黄高さ測定部３で計測された卵黄Ｙの高さＨに基づいて、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出する物性値算出部４とを備える。そのため、卵黄Ｙの直径Ｄや高さＨの計測から評価までを、一つの装置で完結させることができる。

また、卵質評価装置１に用いられるプログラムとしては、コンピュータに、割卵された状態で測定された卵黄Ｙの直径Ｄと卵黄Ｙの高さＨを取得する機能と、前記卵黄Ｙの直径Ｄと卵黄Ｙの高さＨに基づいて、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出する機能とを実現させるためのものが考えられる。このようなものであれば、卵黄Ｙの直径Ｄや高さＨを計測する装置に、本実施形態に示した機能を追加させることが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られない。

卵黄膜の弾力性に関わる物性値は、上述したものの他に、体積弾性率や剛性率（ずり弾性率・横弾性係数・せん断弾性係数・ラメの第二定数）やラメの第一定数等であってもよい。これらの弾性力に関わる物性値は２つが決まれば他の３つについても相互に変換可能であることが知られているからである。

卵黄の直径を計測する方法は、本実施形態に示したものに限られず、この分野でよく知られた種々のものを適用できる。同様に、卵黄の高さを計測する方法は、本実施形態に示したものに限られず、この分野でよく知られた種々のものを適用できる。すなわち、卵質評価装置は、少なくとも割卵された状態で測定された卵黄の直径と卵黄の高さをなんらかの方法で取得し（または、これらの数値が直接入力されるようなものであってもよい）、前記卵黄の直径と卵黄の高さに基づいて、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出する機能を少なくとも備えたものであれば、卵黄の直径を計測する計測部及び／または卵黄の高さを計測する計測部が当該卵質評価装置の外部にあってもかまわない。

上述した実施形態では、割卵して卵白とともに皿の上に乗せられた卵黄の品質を評価するようにしていたが、卵白と卵黄とを分離して、卵黄のみを皿の上に乗せられた状態として卵黄の品質を評価するようにしてもよい。なお、前者の場合は、卵白と卵黄を分離することなく計測できるので手間がかからないが、卵白側から卵黄に向かって押される力や、卵黄が卵白側に向かって押す力を考慮する必要が生じる。これについては、卵黄膜の弾性力に関わる物性値に、卵白の影響等に基づく補正を加味するようなプログラムにすればよい。

今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、卵の中身に関する品質を評価する卵質評価方法、卵質評価装置及びプログラムに利用することができる。

１…卵質評価装置
２…卵黄径測定部
３…卵黄高さ測定部
４…物性値算出部
Ｄ…卵黄の直径
Ｈ…卵黄の高さ

Claims (3)

1. 割卵された状態で測定された卵黄の直径と卵黄の高さに基づいて、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出する卵質評価方法であって、
   前記物性値は、
   卵黄膜のヤング率と卵黄膜の厚さの積で表される物性値、
   卵黄膜のポアソン比で表される物性値、
   卵黄膜のばね定数で表される物性値及び
   卵黄の体積もしくは重量が基準の大きさであった場合の卵黄係数に換算した換算卵黄係数で表される物性値のいずれかである、卵質評価方法。
2. 卵黄の直径を計測する卵黄径測定部と、
   卵黄の高さを計測する卵黄高さ測定部と、
   卵黄径測定部で計測された卵黄の直径及び卵黄高さ測定部で計測された卵黄の高さに基づいて、
   卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出する物性値算出部とを備えた卵質評価装置であって、
   前記物性値は、
   卵黄膜のヤング率と卵黄膜の厚さの積で表される物性値、
   卵黄膜のポアソン比で表される物性値、
   卵黄膜のばね定数で表される物性値及び
   卵黄の体積もしくは重量が基準の大きさであった場合の卵黄係数に換算した換算卵黄係数で表される物性値のいずれかである、卵質評価装置。
3. コンピュータに、割卵された状態で測定された卵黄の直径と卵黄の高さに基づいて、卵黄膜の弾力性に関わる物性値を算出する機能を実現させるためのプログラムであって、
   前記物性値は、
   卵黄膜のヤング率と卵黄膜の厚さの積で表される物性値、
   卵黄膜のポアソン比で表される物性値、
   卵黄膜のばね定数で表される物性値及び
   卵黄の体積もしくは重量が基準の大きさであった場合の卵黄係数に換算した換算卵黄係数で表される物性値のいずれかである、プログラム。

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