(57)【要約】      （修正有）【課題】被測定物をサンプル採取せずともその場で該被測定物の含有する水分量を非破壊で測定できる可搬式水分量計測装置を提供する。【解決手段】被測定物の含有する水分量を非破壊で測定する可搬式の水分量計測装置１０であって、所定周波数の電磁波を送信波として発する送信部３と、送信部から発せられ被測定物の一部で反射又は透過された電磁波を受信波として受信する受信部４と、送信波及び受信波の間の振幅差及び位相差の変化から水分量を算出する計算部５と、を本体部１に含み、受信部は、本体部を被測定物の内部又は周囲で往復動又は繰り返し動させたときに、被測定物の内部又は表面に沿って移動せしめ得るように本体部に与えられて、送信部は、形成する電磁界の内部に受信部を配置させ得るよう本体部に与えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の含有する水分量を非破壊で測定する可搬式の水分量計測装置であって、
所定周波数の電磁波を送信波として発する送信部と、前記送信部から発せられ前記被測定物の一部で反射又は透過された前記電磁波を受信波として受信する受信部と、前記送信波及び前記受信波の間の振幅差及び位相差の変化から前記水分量を算出する計算部と、を本体部に含み、
前記受信部は、前記本体部を前記被測定物の内部又は周囲で往復動又は繰り返し動させたときに、前記被測定物の内部又は表面に沿って移動せしめ得るように前記本体部に与えられて、
前記送信部は、形成する電磁界の内部に前記受信部を配置させ得るよう前記本体部に与えられていることを特徴とする可搬式水分量計測装置。
【請求項２】
前記受信部は可撓性を有し、前記被測定物の形状に沿って変形可能であることを特徴とする請求項１記載の可搬式水分量計測装置。
【請求項３】
前記被測定物は毛髪であり、前記本体部の上に設けられた櫛歯部に前記受信部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の可搬式水分量計測装置。
【請求項４】
前記所定周波数は周波数１０5〜１０12［Ｈｚ］の間にあることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載の可搬式水分量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の含有する水分量を測定する可搬式の水分量計測装置に関し、特に、被測定物をサンプル採取せずともその場で該被測定物の含有する水分量を測定できる可搬式水分量計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的大なる単体の被測定物に含有される水分量の測定に対して、粒状や繊維状の複数の物体からなる集合体に含有される水分量を測定する場合がある。例えば、毛髪や羽毛、茶葉や穀物などの水分量の測定では、所定量の被測定物中に含まれる単位質量あたり、若しくは単位体積あたりの平均水分量が測定・算出される。重量法（質量法）はこのような測定の代表的な方法であって、一定量の被測定物を部分的にサンプリング採取してバッチ処理して測定・算出を行っている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、羽毛の重量と乾燥重量とを秤量しこの重量差から含有される水分量を算出する方法（重量法）を開示している。被測定物としての羽毛の乾燥のためには加熱工程が必要であり、ここではマイクロ波を用いて密閉空間内で行っている。そのため、羽毛以外の活きたままの生物をそのまま被測定物として取り扱うことは難しいが、短時間で精度良く水分量を測定できるとしている。
【０００４】
他方、特許文献２では、被測定物に近赤外線を照射してそのスペクトルデータから含有する水分量を測定する方法を開示している。ここでは、被測定物として毛髪を対象とし、重量法、カール・フィッシャー法、電気伝導度測定法、ＡＴＲ−赤外（中赤外）分光法などの公知の測定方法を述べた上で、近赤外線を照射する本方法では、被測定物をサンプリング採取することなく、非破壊で且つ精度良く毛髪全体の平均水分量を測定できるとしている。
【０００５】
更に、特許文献３では、穀物や茶葉、牧草などの主に農産物を対象として、電磁波を用いて含有する水分量を測定する装置を開示している。電磁波を照射する照射部の中をコンベアの上にばら撒いた被測定物の一群を連続的に通過させ、透過又は反射してくる電磁波の位相差と振幅変化とを連続的に測定し関数処理して、被測定物に含有される平均水分量を算出している。
【０００６】
ここで、特許文献１に開示されたような重量法では、バッチ処理される被測定物の質量や体積をあらかじめ測定しておいて平均水分量を算出する。一方、特許文献２及び３に開示されたような方法では、あらかじめ重量法によって得られた水分量との間で検量線を得ておけば、質量や体積の測定をせずとも平均水分量を算出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３３２０４号公報
【特許文献２】特開２００３−３４４２７９号公報
【特許文献３】特開２０１５−１６１５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
毛髪や動物などの毛、それに類する繊維束、牧草や樹木、果実などの農畜産物、セメントや砂利・砂などの集合体を対象にその平均水分量を非破壊且つサンプル採取せずともその場でリアルタイムに簡便に計測できる方法が求められている。
【０００９】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、被測定物をサンプル採取せずともその場で該被測定物の含有する水分量を非破壊で測定できる可搬式水分量計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による水分量測定装置は、被測定物の含有する水分量を非破壊で測定する可搬式の水分量計測装置であって、所定周波数の電磁波を送信波として発する送信部と、前記送信部から発せられ前記被測定物の一部で反射又は透過された前記電磁波を受信波として受信する受信部と、前記送信波及び前記受信波の間の振幅差及び位相差の変化から前記水分量を算出する計算部と、を本体部に含み、前記受信部は、前記本体部を前記被測定物の内部又は周囲で往復動又は繰り返し動させたときに、前記被測定物の内部又は表面に沿って移動せしめ得るように前記本体部に与えられて、前記送信部は、形成する電磁界の内部に前記受信部を配置させ得るよう前記本体部に与えられていることを特徴とする。
【００１１】
かかる発明によれば、電磁波を利用することで送信部及び受信部の相互の配置を自由に出来て、各種の被測定物の様々な形状に従って本体部を往復動せしめたとしても受信部を被測定物と一定の位置関係に維持し得て、被測定物をサンプル採取せずともその場で該被測定物の含有する平均水分量を非破壊で測定できるのである。
【００１２】
上記した発明において、前記受信部は可撓性を有し、前記被測定物の形状に沿って変形可能であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、各種の被測定物の様々な形状に従って本体部を往復動せしめたとしても受信部を被測定物と一定の位置関係に維持し得て、被測定物をサンプル採取せずともその場で該被測定物の含有する平均水分量を非破壊で精度良く測定できるのである。
【００１３】
上記した発明において、前記被測定物は毛髪であり、前記本体部の上に設けられた櫛歯部に前記受信部を設けたことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、毛髪に沿って本体部を往復動又は繰り返し動せしめるだけで、該毛髪をサンプル採取せずともその場で含有する平均水分量を非破壊で測定できるのである。
【００１４】
上記した発明において、前記所定周波数は周波数１０5〜１０12［Ｈｚ］の間にあることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、指向性の低い電磁波を利用することで送信部及び受信部の相互の配置を自由に出来て、結果として、被測定物をサンプル採取せずともその場で該被測定物の含有する平均水分量を非破壊で測定できるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つの実施例による水分量測定装置の側面図である。
【図２】本発明の他の実施例による水分量測定装置の斜視図である。
【図３】本発明の更に他の実施例による水分量測定装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明による１つの実施例としての可搬式水分量計測装置について、図１を用いて説明する。
【００１７】
図１に示すように、水分量計測装置１０は毛髪や動物などの毛やそれに類する繊維束（以下、毛髪等と称する）の平均水分量を非破壊で測定するヘアブラシ型を呈する可搬式の装置である。本体部１は、持ち手となるグリップ部１ａと、複数の櫛歯部２の植設されたブラシ部１ｂとを備える。また、本体部１は、その内部に送信部３、受信部４及び計算部５を備えるとともに、これらを動作させるための図示しない電源部を併せて備える。また、本体部１の表面には表示部６が備えられ、算出された水分量を表示できるよう計算部５に接続される。
【００１８】
送信部３は、所定周波数の電磁波を送信波として発することができる。また、受信部４は、櫛歯部２のうちの一部を受信電極４ａとして含んでおり、かかる送信波による電磁波を受信波として受信できる。つまり、受信電極４ａは受信部４の一部であるとともに、櫛歯部２の一部でもある。
【００１９】
また、計算部５は、送信部３及び受信部４のそれぞれに接続され、送信部３から発した送信波と、受信部４で受けた受信波との間の振幅差及び位相差を計測し、その変化から被測定物である毛髪等の含有する水分量を算出することができる。つまり、送信部３と受信部４との相互の位置関係としては、少なくとも、送信部３からの送信波によって形成される電磁界の内部に受信部４を配置することとなる。なお、水分量の算出方法の詳細については後述する。
【００２０】
次に、水分量計測装置１０の使用方法について説明する。
【００２１】
水分量計測装置１０は、例えばグリップ部１ａを把持され、毛髪をとかすように用いられる。つまり、本体部１を毛髪等の周囲で移動させ、櫛歯部２、特にそのうちの受信電極４ａを毛髪等の繊維同士の内部や毛髪等の表面に沿って移動させる。このとき、毛髪をとかす動作のように繊維の伸びる方向に沿った一方向への移動を繰り返し行う繰り返し動としてもよいし、毛髪等の表面から離さずに往復させる往復動としてもよい。つまり、受信電極４ａは、被測定物である毛髪等の内部又は表面に沿って移動を繰り返される。
【００２２】
このとき、送信部３は、水分量計測装置１０の周囲、特に受信電極４ａの周囲に電磁界を形成させるよう所定周波数の電磁波である送信波を発している。送信波としては、例えば、周波数を１０5〜１０12［Ｈｚ］の間の所定値としたものとすることができる。このような周波数であれば、送信波として指向性の低い電磁波を利用することができ、送信部３と、受信部４や受信電極４ａとの相互の配置を自由に出来て好ましい。
【００２３】
送信波により形成される電磁界は、その内部を移動する被測定物である毛髪等の一部で反射又は透過されて変化し、送信波と振幅差及び位相差のある受信波が得られる。さらに、受信部４（受信電極４ａ）を上記した往復動や繰り返し動をさせることで、この振幅差及び位相差が変化する。これは、空気に対する被測定物の体積充填率を受信電極４ａの周囲で変化させることで、送信波による電磁界を変化させるからである。
【００２４】
このとき、ある特定の被測定物において特定の水分量であれば、上記した振幅差と位相差との比が一定になることが知られている。つまり、振幅差と位相差とをそれぞれ縦軸及び横軸にしてグラフにプロットすると、振幅差及び位相差の変化は直線上に乗る。さらに、この直線の傾きは被測定物の水分量と比例する。そこで、予め水分量の既知の被測定物を用いて上記した傾きと水分量との比例関係を表す検量線を得ておけば、振幅差及び位相差の変化から得られた傾きによって、検量線を介して水分量を算出することができるのである。なお、得られる水分量は、被測定物の内部での局所的な偏りをならした平均水分量である。この算出方法については、上記した特許文献３において詳細に説明されており、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００２５】
以上のように、水分量計測装置１０によれば、可搬式でありながら毛髪等の水分量を非破壊で測定できる。つまり、例えば毛髪であれば、水分量計測装置１０の櫛歯部２でとかすだけで、その場で平均水分量を測定できる。その他の被測定物であっても、接触あるいは近接させて表面を撫でるように移動させるなど、往復動や繰り返し動を行うことで同様の測定ができる。
【００２６】
なお、受信部４で被測定物の体積充填率の変化による電磁波の変化を計測できればよいので、送信部３及び受信部４の相互の配置は上記したものに限られない。また、被測定物としては、毛髪等を例に挙げたがこれに限られない。水分量計測装置の他の実施例と併せて以下で図２及び図３を用いて説明する。
【００２７】
例えば、図２に示すように、受信部４を平板形状として、その内部に受信電極４ａを配置させた水分量計測装置１１とすることもできる。この場合においても、本体部１の内部の送信部３からの送信波による電磁界に対し、受信電極４ａを含む受信部４の周囲で被測定物の体積充填率を変化させることができるように送信部３及び受信部４の相互を配置させればよい。このような平板形状の受信部４を備える水分量計測装置１１であれば、例えば、樹木などの比較的大きな表面を有するものについて、その表面に沿って往復動又は繰り返し動させて水分量を測定するのに適している。その他、牧草や果実などの農産物や畜産物などにも適用できる。
【００２８】
また、図３に示すように、受信部４（受信電極４ａ）を棒状とした水分量計測装置１２とすることもできる。上記の水分量計測装置１０や１１と同様に、本体部１の内部に送信部３及び計算部５を備えるとともに、本体部１の表面に表示部６を備える。この場合は、例えば米などの粒体や粉体の集合体、同様にセメントや砂利・砂などの集合体の平均水分量の測定に適する。例えば、被測定物である集合体の内部（粒同士の間）に受信部４を差し込み、本体部１を集合体の表面に沿って往復動や繰り返し動をさせることで、受信部４を集合体の内部で移動させる。これによって上記と同様に被測定物の平均水分量を測定することができる。
【００２９】
以上のように、水分量計測装置１０〜１２によれば、毛髪や動物などの毛、それに類する繊維束、牧草や樹木、果実などの農畜産物、セメントや砂利・砂などの集合体を対象にその平均水分量を非破壊で且つサンプル採取せずともその場でリアルタイムに簡便に計測できる。上記したように、被測定物の受信部４の周辺での体積充填率の変化による電磁波の変化を計測できるように、少なくとも送信部３からの送信波によって形成される電磁界の内部に受信部４を配置させる。その上で送信部３及び受信部４の相互の配置は自由に設定できる。そのため、上記した水分量計測装置１０〜１２以外にも、被測定物に合せて送信部３及び受信部４の配置や形状を変更することができる。
【００３０】
なお、受信部４は可撓性を有し、被測定物の形状に沿って変形可能であってもよい。この場合、被測定物の形状によらず、平均水分量の測定に必要な往復動や繰り返し動を行いやすく、その上で被計測物を受信部４や受信電極４ａにより近い位置で移動させ得る。そのため、受信部４への受信波に大きな変化を与えやすく、測定の精度を向上させ得る。なお、このような受信部４の変形については、送信波によって形成される電磁界の内部において、かかる電磁界の大きく変化しない範囲に抑えるようにすることが好ましい。
【００３１】
以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００３２】
１  本体部
３  送信部
４  受信部
５  計算部
１０、１１、１２  水分量計測装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019090697.tif 000005