特開 2024-135211 物質表層の含水率の計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135211

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】物質表層の含水率の計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/552 20140101AFI20240927BHJP

   G01N 21/3581 20140101ALI20240927BHJP

   A61B 5/00 20060101ALI20240927BHJP

   A61B 10/00 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G01N21/552

G01N21/3581

A61B5/00 M

A61B10/00 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045781

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】591230619

【氏名又は名称】株式会社ナリス化粧品

(71)【出願人】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002310

【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 美穂

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 広之

(72)【発明者】

【氏名】小川 雄一

【テーマコード（参考）】

2G059

4C117

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059BB10

2G059BB12

2G059CC09

2G059EE01

2G059EE02

2G059EE11

2G059JJ12

2G059MM01

2G059MM12

4C117XB01

4C117XD05

4C117XE03

4C117XE04

4C117XE06

4C117XE36

(57)【要約】

【課題】物質表面が薄膜で覆われている場合には、薄膜がＡＴＲ信号を小さくし、物質表層の含水率が正確に計測できないという課題がある。
【解決手段】異なる２つの周波数ｆ₁及びｆ₂のテラヘルツ波を用い、周波数ｆ₁のテラヘルツ波を用いて測定されたＡＴＲ信号Ａ₁及び周波数ｆ₂のテラヘルツ波を用いて測定されたＡＴＲ信号Ａ₂を求める。そして当該２つのＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂により構成される含水率指標を求め、当該含水率指標として利用し、ＡＴＲ信号Ａ₁又はＡＴＲ信号Ａ₂から物質表層の含水率を算出する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物質表層の含水率の計測方法であって、
異なる２つの周波数ｆ₁,ｆ₂のテラヘルツ波を用い、周波数ｆ₁のテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法により測定されたＡＴＲ信号Ａ₁及び周波数ｆ₂のテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法により測定されたＡＴＲ信号Ａ₂を求める工程、及び
前記求められたＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂から含水率を算出する際に、含水率と単調関係にある当該２つのＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂により構成される含水率指標を利用して物質表層の含水率を算出する工程、
を含むことを特徴とする、物質表層の含水率の計測方法。

【請求項2】

前記含水率指標は、次の［数３］の式で表される計算値であり、

【数3】

但し、係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは実数であって、ａ＝ｂ＝０又はｃ＝ｄ＝０ではなく、ａ＝ｃ＝０又はｂ＝ｄ＝０ではないことを特徴とする、請求項１に記載の物質表層の含水率の計測方法。

【請求項3】

前記物質表層の含水率の計測方法が、物質表面を覆う薄膜の有無にかかわらず物質表層の含水率を計測するためのものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の物質表層の含水率の計測方法。

【請求項4】

前記物質表層の含水率の計測方法は、物質表面が薄膜で覆われている場合に適用される方法であり、
前記薄膜の厚みが、前記２つの周波数ｆ₁及びｆ₂のテラヘルツ波の全反射により生じるエバネッセント波のしみだし深さよりも薄い場合に適用されるものである、請求項１又は２に記載の物質表層の含水率の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、テラヘルツ波を用いた物質表層の含水率の計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１には、テラヘルツ波を用いた全反射減衰分光法により皮膚角層水分量を計測する方法が開示されている。

【0003】

先行技術に係る水分量の計測方法は、プリズム表面に試料である皮膚の表面を接触させて、テラヘルツ波を照射してその反射率Ｒ（＝Ｅ_out／Ｅ_in）又はＡＴＲ信号量ＡＴＲ_int（＝ｌｏｇ（１／Ｒ））を求める工程と、求められた反射率Ｒ又はＡＴＲ信号量ＡＴＲ_intから試料の角層水分量を求める工程とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６７８１４２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記の方法により物質表層の含水率を計測する場合において、物質表面が薄膜で覆われている場合には、プリズム表面に薄膜で覆われた物質表面を接触させた際に、物質表面とプリズムとの間の薄膜がＡＴＲ信号に影響を与え、その結果、物質表層の含水率が正確に計測できないという課題があった。

【0006】

本発明は、係る課題を解決するためのものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、テラヘルツ波を用いた全反射減衰分光法によりＡＴＲ信号を求める工程を含み、異なる２つの周波数ｆ₁,ｆ₂のテラヘルツ波を用い、周波数ｆ₁のテラヘルツ波を用いて測定されたＡＴＲ信号Ａ₁及び周波数ｆ₂のテラヘルツ波を用いて測定されたＡＴＲ信号Ａ₂を求める工程、及び、前記求められたＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂から含水率を算出する際に、含水率と単調関係にある当該２つのＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂により構成される含水率指標を利用して物質表層の含水率を算出する工程、を含むことを特徴とする、物質表層の含水率の測定方法である。

【0008】

前記含水率指標としては、ＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂に対して、例えば、（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁で表される含水率指標を用いることで、物質の表面が薄膜で覆われているか否かにかかわらず、物質表層の含水率を正確に測定できる計測方法となる。

【0009】

なお、本発明においては、物質の表面が薄膜で覆われている場合に、当該薄膜の厚みが、選択した２つの周波数ｆ₁及びｆ₂のテラヘルツ波のエバネッセント波のしみ出し深さよりも薄いことが条件となる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、物質表面が薄膜で覆われているか否かにかかわらず、物質表層の含水率を正確に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】異なる２つの周波数（ｆ₁及びｆ₂）のテラヘルツ波によって、薄膜で覆われた物質表面（試料）に対して全反射減衰分光法を適用した場合に得られる２つのＡＴＲ信号（Ａ₁及びＡ₂）を説明する図である。

【図2】それぞれ（ａ）０．８０ＴＨｚ、（ｂ）０．８５ＴＨｚ、（ｃ）０．９５ＴＨｚのテラヘルツ波を用いた場合の含水率［ｗｔ％］とＡＴＲ信号との関係を示す図であり、各図において、薄膜あり及び薄膜なしの測定値が示されている。

【図3】異なる２つの周波数ｆ₁，ｆ₂のテラヘルツ波で計測したＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂に含水率指標を適用した場合の含水率［ｗｔ％］と含水率指標との関係を示す図であり、各図において、薄膜あり及び薄膜なしの場合が対比されている。

【図4】（ａ）周波数が０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号を測定した場合の、薄膜なし、及び厚みの異なる５種類の薄膜がある場合のＡＴＲ信号を示すグラフ、（ｂ）周波数ｆ₁が０．８０ＴＨｚ及び、周波数ｆ₂が０．９５ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号を測定し、含水率指標を適用した後の、薄膜なし、及び厚みの異なる５種類の薄膜がある場合の含水率指標を示すグラフである。

【図5】試料としてトマトを用い、（ａ）０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波によって全反射減衰分光法でＡＴＲ信号を測定した結果を示す図、（ｂ）周波数ｆ₁が０．８０ＴＨｚ、及び、周波数ｆ₂が０．９５ＴＨｚの２つのテラヘルツ波を用いて、全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂を測定し、含水率指標で補正した後の含水率指標と、薄膜のなし、ありとの関係を示す図である。

【図6】ヒトの皮膚を測定対象とし、（ａ）０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波によって全反射減衰分光法でＡＴＲ信号を測定した結果を示す図、（ｂ）周波数ｆ₁が０．８０ＴＨｚ、及び、周波数ｆ₂が０．９５ＴＨｚの２つのテラヘルツ波を用いて、全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂を測定し、含水率指標で補正した後の含水率指標と、薄膜のなし、ありとの関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［周波数とＡＴＲ信号の関係］
図１は、全反射減衰分光法により、プリズムを介して物質表面（試料）にテラヘルツ波を照射する場合の、入射テラヘルツ波の強度Ｅ_inと、反射テラヘルツ波の強度Ｅ_outと、試料表面で生じるエバネッセント波とを図解的に示す図である。図中、Ｅ_in,1、Ｅ_out,1のように用いられた１，２という数字の添え字は測定に用いたテラヘルツ波の周波数ｆ₁、ｆ₂との対応を表す。

【0013】

図１を参照して、全反射減衰分光法では、プリズムを物質表面（試料）あるいは物質表面を覆う薄膜に接触させ、物質表面でテラヘルツ波が全反射する条件で、プリズムを介してテラヘルツ波を照射する。

【0014】

物質表面あるいは物質表面を覆う薄膜の表面でテラヘルツ波が全反射する条件は、入射側の媒質の屈折率と、出射側の媒質の屈折率と、入射角とで一義的に決定される。全反射する条件で物質表面にテラヘルツ波を照射すると、その際にエバネッセント波と称される特殊な電場が生じる。その強度はプリズムと物質の界面から物質内部への方向に指数関数的に減少する。

【0015】

また、エバネッセント波のしみだし深さｄ_pは、次の[数１]で与えられる。

【0016】

【数1】

【0017】

ここで、ｃは光の速さ、πは円周率、ｆは入射波の周波数、θ_iは入射角、ｎ₁はプリズムの屈折率、ｎ₂は出射側の媒質の屈折率、κ₂は消衰係数を表す。

【0018】

つまり、本実施形態のＡＴＲ信号測定では、入射波の周波数、入射角、プリズムの屈折率を適宜調整することによって、物質あるいは物質表面を覆う薄膜の屈折率に応じた全反射条件を適用できる。一例として、屈折率が３．４のプリズムを用い、屈折率が１．３で消衰係数がゼロの薄膜に５０度の入射角でテラヘルツ波を入射すれば全反射が生じ、入射するテラヘルツ波の周波数が０．８０ＴＨｚの場合、約２６μｍのしみだし深さのエバネッセント波が生じる。

【0019】

図１において、Ｅ_in,xは入射されるテラヘルツ波の強度であり、Ｅ_out,xは反射されるテラヘルツ波の強度である。ここで、ｘは測定に用いたテラヘルツ波の周波数ｆ₁、ｆ₂に対応した数値を表す。よって、図１における全反射減衰分光法におけるＡＴＲ信号Ａ_xは、
Ａ_x＝－ｌｏｇ₁₀（Ｅ_out,x／Ｅ_in,x）
となる。

【0020】

ところで、テラヘルツ波とは、０．１～１０ＴＨｚの電磁波で、光波と電波の中間領域に位置する。テラヘルツ波は良好な物質透過性を有し、水による吸収が非常に大きいという特徴を有している。そのため、物質表面に薄膜がない場合に全反射する条件で物質表面に入射強度Ｅ_in,xのテラヘルツ波を照射すると、照射したテラヘルツ波の一部は物質表層の含水率に相関して吸収され、反射テラヘルツ波の強度Ｅ_out,xは入射テラヘルツ波の強度Ｅ_in,xに比べて小さくなる。この原理を利用して、ＡＴＲ信号Ａ_x＝－ｌｏｇ_１０（Ｅ_out,x／Ｅ_in,x）を求めることにより、物質表層の含水率を検出することができる。

【0021】

なお、本実施形態において、含水率を測定する「物質表層」とは、表面から５～２００μｍ程度入り込んだ表面層を指すものであり、エバネッセント波のしみだし深さが含まれる表面層を、本実施形態では、「物質表層」と定義している。

【0022】

図１はまた、異なる２つの周波数（ｆ₁及びｆ₂）のテラヘルツ波によって、薄膜で覆われた物質表面（試料）に対して全反射減衰分光法を適用した場合に得られる２つのＡＴＲ信号（Ａ₁及びＡ₂）を説明する図である。

【0023】

本実施形態では、異なる２つの周波数（ｆ₁及びｆ₂）のテラヘルツ波で計測した図１に示す２つのＡＴＲ信号（Ａ₁及びＡ₂）を使い、含水率指標を得ることを特徴としている。含水率指標としては、例えば、
含水率指標＝（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁
を例示することができる。

【0024】

なお、ＡＴＲ信号の含水率指標としては、
含水率指標＝（Ａ₁－Ａ₂）／Ａ₁
含水率指標＝ Ａ₂／Ａ₁
含水率指標＝（Ａ₁－Ａ₂）／（Ａ₁＋Ａ₂）
含水率指標＝（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₂
含水率指標＝（Ａ₁－Ａ₂）／Ａ₂
含水率指標＝ Ａ₁／Ａ₂
であってもよい。

【0025】

含水率指標は、一般化して、
含水率指標＝（ａＡ₁＋ｂＡ₂）／（ｃＡ₁＋ｄＡ₂）
と表すことができる。ただし、上記含水率指標の各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは実数であって、ａ＝ｂ＝０又はｃ＝ｄ＝０ではなく、かつ、ａ＝ｃ＝０又はｂ＝ｄ＝０ではない。上記含水率指標の式は、異なる２つの周波数（ｆ₁及びｆ₂）のテラヘルツ波で計測した２つのＡＴＲ信号（Ａ₁及びＡ₂）を使って含水率指標を得る際の概念を表すもので、含水率指標と含水率の単調関係を損なわない程度に、上記含水率指標の式に対して、記載のない数値や演算子を導入しても良い。たとえば、選択した式によって得られる含水率指標が小数点以下第２位までがゼロの小数、一例として０．００１２である場合に、適当な数値をかけて大きくし、１．２などとしても良い。

【0026】

また、本実施形態において、「薄膜」とは、水に比較して十分にＡＴＲ信号が小さい（反射率Ｒが大きい）膜を指し、プリズムに密着させてＡＴＲ信号Ａ₁及びＡ₂を計測した場合に、空気を計測した場合のＡＴＲ信号Ａ₁及びＡ₂と実質的に同等のＡＴＲ信号Ａ₁及びＡ₂を与えるものである。該薄膜について、固体状・液状など状態は問わない。

【0027】

［含水率とＡＴＲ信号の関係］
物質表層の含水率とＡＴＲ信号との関係を明らかにするために、３つの周波数（０．８０ＴＨｚ、０．８５ＴＨｚ、０．９５ＴＨｚ）のテラヘルツ波を用い、表面が薄膜で覆われた試料及び薄膜で覆われていない試料について、全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号を測定し、含水率とＡＴＲ信号との関係を確認した。

【0028】

試料は、水と１，３－ブチレングリコールとの混合物を用い、薄膜は、Ｎｅｗラップ（リケンファブロ社製、厚さ：１０μｍ、材質：ポリ塩化ビニル）を用いた。

【0029】

図２（ａ）は、０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波を用いた場合の含水率［ｗｔ％］とＡＴＲ信号との関係、図２（ｂ）は、０．８５ＴＨｚのテラヘルツ波を用いた場合の含水率［ｗｔ％］とＡＴＲ信号との関係、図２（ｃ）は、０．９５ＴＨｚのテラヘルツ波を用いた場合の含水率［ｗｔ％］とＡＴＲ信号との関係である。

【0030】

図２（ａ）～（ｃ）によれば、上記の条件下では、テラヘルツ波の周波数に関わらず、
（１）ＡＴＲ信号は試料の含水率が高いほど大きい。
（２）ＡＴＲ信号は、試料表面が薄膜で覆われている場合は、小さくなる。
（３）ＡＴＲ信号の薄膜有無での差は、試料の含水率が高いほど大きい。
ということが確認できた。

【0031】

［含水率指標の考察］
図２（ａ）に示す含水率とＡＴＲ信号との関係を確認したデータに示す通り、薄膜ありでは薄膜なしと比較してＡＴＲ信号が低下し、含水率が増加するほど薄膜なしと薄膜ありとのＡＴＲ信号の差が大きくなる。

【0032】

そこで、図２（ａ）及び図２（ｃ）に示す異なる２つの周波数（ｆ₁及びｆ₂）のテラヘルツ波（一例として、ｆ₁が０．８０ＴＨｚ、ｆ₂が０．９５ＴＨｚ）で計測したＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂について、たとえば、含水率指標＝（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁を適用すると、薄膜ありでも、薄膜なしと同等の含水率指標となる。

【0033】

すなわち、異なる２つの周波数（ｆ₁及びｆ₂）のテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法を適用して得られる２つのＡＴＲ信号（Ａ₁及びＡ₂）を使い、たとえば、含水率指標＝（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁を用いることで、薄膜が有る場合や薄膜有無が分からない場合においても、薄膜の有無がほとんど関与しない含水率指標を提示することが可能となる。

【0034】

含水率指標は、含水率に依存して増加する値であることから、含水率指標から含水率を評価するための検量線を作成することで、薄膜の有無にかかわらない、含水率の測定が可能となる。

【0035】

なお、薄膜ありと薄膜なしの評価値の近さは、たとえば次の［数２］で定義される決定係数により評価できる。

【0036】

【数2】

【0037】

薄膜なしの値を実測値、薄膜ありの値を予測値（予測値は実測値に近いほど予測精度が高い）とし、実測値と予測値の差は残差とする。この時、実測値と予測値の残差平方和ＲＳＳは、実測値と予測値の差である残差の平方（二乗）値を計算し、それを総和した値となる。一方、偏差平方和ＳＳは、実測値の偏差（平均値との差）の平方値を計算し、それを総和した値となる。

【0038】

そこで、予測値の決定係数は上記［数２］で表すことができ、実測値に対する予測値の誤差が小さいほど１に近づく。本実施形態においては、決定係数が０．８以上の場合、予測値は実測値と同等であると判断した。

【0039】

０．８０ＴＨｚの単周波数と、上述の含水率指標＝（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁の決定係数をそれぞれ求めると、０．８０ＴＨｚの単周波数では決定係数が０．６２となる一方、上述の含水率指標では決定係数が０．８８となり、含水率指標では、薄膜ありでも試料自体と同等の評価値を求めることが可能になる。

【0040】

次の表１に比較例１～３及び実施例１～６における決定係数を示す。表１の比較例１～３は、それぞれ、単周波数での測定における決定係数である。また、表１の実施例１～３は、周波数ｆ₁が０．８０ＴＨｚ、周波数ｆ₂が０．９５ＴＨｚの異なる２つの周波数ｆ₁及びｆ₂のテラヘルツ波で計測したＡＴＲ信号Ａ₁及びＡ₂について、
含水率指標＝（ａＡ₁＋ｂＡ₂）／（ｃＡ₁＋ｄＡ₂）
を適用した場合の決定係数を示している。

【0041】

なお、実施例１、２、３においては、それぞれ、含水率指標の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを、表１に記載の通りとした。

【0042】

同様に、表１の実施例４～６は、周波数ｆ₁が０．８０ＴＨｚ、周波数ｆ₂が０．８５ＴＨｚの異なる２つの周波数ｆ₁及びｆ₂のテラヘルツ波で計測したＡＴＲ信号Ａ₁及びＡ₂について、
含水率指標＝（ａＡ₁＋ｂＡ₂）／（ｃＡ₁＋ｄＡ₂）
を適用した場合の決定係数を示している。実施例４、５、６においても、それぞれ、含水率指標の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、表１に記載の通りとした。

【0043】

【表1】

【0044】

また、実施例１～６の含水率［ｗｔ％］と含水率指標との関係、及び薄膜のあり、なしの関係を図３に示す。

【0045】

表１及び図３に示す通り、異なる２つの周波数のテラヘルツ波を用い、当該２つのＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂から含水率を算出する際に、含水率と単調関係にある当該２つのＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂を用いた特定の含水率指標を利用することで、物質表面を覆う薄膜の有無にかかわらず、物質表層の含水率を測定することが可能になる。

【0046】

［薄膜の種類・厚みの影響の考察］
試料として、水５０重量％と、１，３－ブチレングリコールとの混合物を用い、その表面を下記［表２］に示す５種の薄膜のいずれかで覆ったものと、薄膜で覆わないものについて、周波数０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号を測定した。

【0047】

【表2】

【0048】

その結果を、図４（ａ）に示す。図４（ａ）は、薄膜なしの場合のＡＴＲ信号（左端）と、厚みの異なる薄膜がある場合のＡＴＲ信号（左から２～６番目）との関係を示すグラフである。図の横軸の項目名に示したカッコ内の数値は薄膜の厚み （μｍ）を示す。

【0049】

図４（ａ）により、薄膜の厚みはＡＴＲ信号に大きく影響を与えることが理解できる。特に、薄膜の厚みが３０μｍの場合、ＡＴＲ信号が非常に小さく、薄膜の厚みがエバネッセント波のしみだし深さを超えていると考えられる。薄膜の厚みが３０μｍの場合を除き、薄膜なしの場合に対する薄膜ありの場合のＡＴＲ信号の割合の最小値は、２９％であった。

【0050】

図４（ｂ）は、全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号を測定し、前述した含水率指標（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁で補正した後の、薄膜なし、及び厚みの異なる薄膜がある場合の含水率指標との関係を示すグラフである。図４（ｂ）において、薄膜の厚みが３０μｍの場合を除き、薄膜なしの場合に対する薄膜ありの場合のＡＴＲ信号の割合の最小値は、６７％で、図４（ａ）での最小値２９％を大きく改善した。なお、図４（ａ）において薄膜の厚みがエバネッセント波のしみだし深さを超えているとみられた厚み３０μｍの薄膜で覆った場合は、図４（ｂ）に示すように、ＡＴＲ信号が弱くなりすぎ、補正不能と判断された。

【0051】

以上の検証により、全反射減衰分光法によりＡＴＲ信号を求める方法では、物質表面がエバネッセント波のしみだし深さ（エバネッセント波の強度が界面から１／ｅに減少するまでの距離。侵入の深さ、ともいう。）を超える厚みの薄膜で覆われている場合は、補正ができないことが判明した。

【0052】

［実施例１］
試料として、トマトを用い、その表面を薄膜で覆ったものと、薄膜で覆っていないものについて、０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号を測定した。

【0053】

薄膜は、Ｎｅｗラップ（リケンファブロ社製、厚さ：１０μｍ、材質：ポリ塩化ビニル）を用いた。

【0054】

その結果、薄膜なしの場合に対する薄膜ありの場合のＡＴＲ信号の割合は約５０％であった（図５（ａ）を参照）。

【0055】

そこで、周波数ｆ₁が０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波、及び、周波数ｆ₂が０．９５ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて、薄膜がない場合と、薄膜がある場合のそれぞれについてＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂を測定し、前述した含水率指標＝（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁を適用すると、図５（ｂ）に示す結果が得られ、薄膜なしの場合に対する薄膜ありの場合のＡＴＲ信号の割合は１０２％となった。

【0056】

よって、薄膜で覆われたトマトの表面の含水率を計測する場合には、周波数ｆ₁に０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波、及び、周波数ｆ₂に０．９５ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて、ＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂を測定し、含水率指標＝（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁を適用すると、ＡＴＲ信号Ａ₁又はＡＴＲ信号Ａ₂に基づいて、トマト表層の含水率を正しく算出できることが理解できる。

【0057】

［実施例２］
ヒトの皮膚を測定対象とし、その表面にワセリンを一例として２０μｍ未満の厚みで塗布した場合と、塗布しなかった場合について、０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号を測定した。本実施例の場合、ワセリンが薄膜として作用する。

【0058】

その結果、図６（ａ）に示すように、ワセリンなし（薄膜なし）の場合に対するワセリンあり（薄膜あり）の場合のＡＴＲ信号の割合は約１９％であった。

【0059】

そこで、周波数ｆ₁に０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波、及び、周波数ｆ₂に０．９５ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて、ワセリンを塗布しない場合と、ワセリンを塗布した場合のそれぞれについてＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂を測定し、前述した含水率指標＝（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁を適用すると、図６（ｂ）に示す結果が得られた。

【0060】

すなわち、上記の含水率指標を適用することにより、ワセリンなしの場合に対するワセリンありの場合のＡＴＲ信号の割合は９５％となった。

【0061】

よって、ワセリンを塗布した人の皮膚表層の含水率を計測する場合には、周波数ｆ₁に０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波、及び、周波数ｆ₂に０．９５ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて、ＡＴＲ信号Ａ₁及びＡＴＲ信号Ａ₂を測定し、含水率指標＝（Ａ₁＋Ａ₂）／Ａ₁を適用すると、ＡＴＲ信号Ａ₁又はＡＴＲ信号Ａ₂に基づいて、ワセリンを塗布しているか否かにかかわらず、皮膚表層の含水率を正しく算出できることが理解できる。

【0062】

これは、測定対象がヒトの皮膚の場合において、皮膚の表面に化粧料等が塗布されている場合であっても、化粧料等を除去することなく皮膚表層の含水率を正しく計測できることを意味する。従って、ヒトの皮膚表層の含水率の計測がより簡易かつ便利に行える。

【0063】

［応用範囲］
本実施形態に係る含水率の計測方法を応用して利用できるものを一例として列挙すると、ラップフィルムで包装された対象物の表層の含水率、化粧品や塗料などを塗布した塗膜下の対象物の表層の含水率、医用フィルムの下の対象物であるヒトの皮膚の表層の含水率の計測が例示される。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明は、テラヘルツ波を用いて種々の物質表層の含水率を計測する場合に利用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2023-03-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0052】

［実施例Ａ］
試料として、トマトを用い、その表面を薄膜で覆ったものと、薄膜で覆っていないものについて、０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号を測定した。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0057】

［実施例Ｂ］
ヒトの皮膚を測定対象とし、その表面にワセリンを一例として２０μｍ未満の厚みで塗布した場合と、塗布しなかった場合について、０．８０ＴＨｚのテラヘルツ波を用いて全反射減衰分光法によってＡＴＲ信号を測定した。本実施例の場合、ワセリンが薄膜として作用する。