(57)【要約】  本発明は、食品や医薬品等の製品に含まれている毛髪等の異物を確実に検出できる検出方法および装置に関し、超高周波電磁波を用いることを特徴とする、毛髪等の繊維状の物質を検出する方法と、その装置を提供するものである。
2014132620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高周波電磁波を用いることを特徴とする、毛髪等の繊維状物質を検出する方法。
【請求項２】
繊維状物質を含有する検体に、少なくとも０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯または１．７〜２．４ＴＨＺ帯のいずれかの周波数帯に含まれる周波数を有するテラヘルツ波を照射し、検体から発せられる該周波数帯の出射光を測定することを特徴とする繊維状物質の検出方法。
【請求項３】
テラヘルツ波の有する周波数帯が０．６〜０．９ＴＨＺ帯である請求項２記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項４】
テラヘルツ波の有する周波数帯が１．２〜１．６ＴＨＺ帯である請求項２記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項５】
テラヘルツ波の有する周波数帯が１．７〜２．４ＴＨＺ帯である請求項２記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項６】
出射光が繊維状物質の透過光である請求項２記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項７】
出射光が繊維状物質からの反射光である請求項２記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項８】
テラヘルツ波の偏光方向が直交する２つの偏光波であり、２つの偏光波の繊維状物質の透過率あるいは反射率を測定して、その透過率の差あるいは反射率の差を求めることである請求項２記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項９】
前記透過率の差あるいは反射率の差が０．６〜０．９ＴＨＺ帯では少なくとも２％、１．２〜１．６ＴＨＺ帯では少なくとも４％、１．７〜２．４ＴＨＺ帯では少なくとも６％である請求項８記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項１０】
透過光又は反射光を、照射するテラヘルツ波の偏光の方向を変えながら検出する請求項８又は９記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項１１】
透過光または反射光を、照射するテラヘルツ波の計測点を移動させながら検出する請求項８乃至１０記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項１２】
繊維状物質が毛髪である請求項２乃至１１記載の繊維状物質の検出方法。
【請求項１３】
少なくとも０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯または１．７〜２．４ＴＨＺ帯の周波数を発信するテラヘルツ発信器、該テラヘルツ発信器から検体に照射されて検体から出射された少なくとも０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯または１．７〜２．４ＴＨＺ帯の周波数のテラヘルツ波を受信する受信器よりなる繊維状物質の検出装置。
【請求項１４】
テラヘルツ波のビーム径内の中心点と中心点付近の吸収強度の差（請求項８記載の透過率あるいは反射率の差）から、繊維状物質の位置を特定する方法。
【請求項１５】
前記吸収強度の差を測定する周波数帯が、１．５ＴＨｚ〜２．０ＴＨｚ帯である請求項１４の方法。
【請求項１６】
前記吸収強度の差が、１．５ＴＨｚ〜２．０ＴＨｚ帯で最も大きくなった時の計測点の位置に繊維状物質が存在することを特定する請求項１４又は１５の方法。
【請求項１７】
繊維状物質が毛髪である請求項１４乃至１６の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、毛髪等の繊維状物質の検出方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
食品や医薬品を取り扱う企業にとり、製造の過程で誤って製品に混入した毛髪や虫等の異物を検出し生産ラインから排除することは、製品の品質を確保する上で極めて重要なことである。しかし、製品の内部に混入し目視では発見することの出来ない異物の内、金属や石等、製品である食品や医薬品との密度差の大きいものについては、生産ライン上において製品を破壊することなく全数オンラインで検査できる装置が存在するが、毛や虫等、製品との密度差が少なく構成成分が似ているもの、例えば同じ蛋白質のようなものを、同じように検査できる方法や装置は存在しない。【０００３】
これは、従来、毛髪を検出する場合にとられてきた方法は、可視光や近赤外光等の光を、毛髪や毛髪の混入した物質に当て、その透過具合（影）から、“形（画像処理）”で毛髪を検出する方法であったことによる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
食品や医薬品等の製品に毛髪が混入する場合、その混入の箇所、混入の数(本数）、混入の向き等は事前に推定することが出来ない。そのため、どの箇所に、何本、どのような向きに混入しても、それを異物（毛髪）として検出することが必要になる。毛髪等の繊維状の物質は１本の太さが１００μｍ程度と極めて細く、このことが“形（画像処理）”で毛髪を検出することを難しくしている。可視光や近赤外光等で毛髪等の繊維状の物質を検出しようとする場合、特にその向きによって、画像で検出しようとする際に、分解能の限界値以下に入ってしまうと検出が不可能になる。また他のノイズ（毛髪以外による影の影響等）との分別が出来ず、誤検出する。【０００５】
そのため、食品や医薬品等の製品に含まれる毛髪等を確実に検出できる手段の開発は、業界においては永遠・研究の課題とされ、未だに顧客からのクレームの殆どが毛等の異物混入に関するもので占められている。【０００６】
本発明の目的は、食品や医薬品等の製品に含まれている毛髪等の異物を確実に検出できる検出方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、テラヘルツ時間領域分光（ＴＨＺ−ＴＤＳ）を用いて、０．２〜３ＴＨＺ帯で、異なる偏光方向のテラヘルツ光の照射によって、毛髪等の繊維状の物質を検出することができるという知見に基づいており、特徴は下記の２点である。ここで、電磁波が１つの決まった方向の電界を持つことを、偏光していると言う。【０００８】
０．２〜３ＴＨＺ帯で、毛髪固有のスペクトルバンドを特定し、その周波数成分ではテラヘルツ光が吸収、反射、散乱されることにより毛髪等の繊維状の物質を検出する。【０００９】
異なる方向の偏光を持つテラヘルツ光の照射による、毛髪等の繊維状の物質の吸収、反射、散乱スペクトルの差を利用することで、毛髪一本でも検出することが可能である。【００１０】
検出対象の毛髪等の繊維状の物質の種類およびそれが混入している媒質の材料の性質により、０．２〜３ＴＨＺ帯に限らず、ミリ波、テラヘルツ波、赤外線にわたる超高周波電磁波から最適な周波数帯を選定することにより、広く適用することができる。【００１１】
更に、毛髪等の繊維状の異物の高精度の検出には、高い空間分解能で計測する必要がある。この時、計測点を中心として空間的に分解できるサイズは、ホイヘンスフレネルの原理から、回折限界に影響されることになる。回折限界の空間分解能は波長程度のサイズである。従ってそのサイズは、周波数に逆比例することになり、低い周波数では大きく、高い周波数では小さくなる。【００１２】
そのため、超高周波電磁波を照射した対象物からの反射光あるいは透過光は、毛髪等の繊維状の異物が計測点の中心付近に存在するときは、超高周波電磁波の全ての周波数バンドで毛髪等の異物による吸収等の影響が検出され得るが、計測点の中心付近から外れるに従い、超高周波電磁波の高周波側から弱くなり、検出されなくなる。【００１３】
即ち、計測点に対する毛髪等の異物の位置により、計測される周波数バンド間の反射光あるいは透過光に差が生じる、または、反射光あるいは透過光のスペクトルが変わることになる。【００１４】
上記の現象は従来の考えでは毛髪等の異物の検出精度を下げるものであるが、本発明はこの効果を用いることによる、毛髪等の異物の検出の精度を高める、あるいは検出した毛髪等の異物の位置の正確さを向上する方法および装置に関するものである。【００１５】
すなわち、本発明は、
［１］超高周波電磁波を用いることを特徴とする、毛髪等の繊維状物質を検出する方法と、
［２］繊維状物質を含有する検体に、少なくとも０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯または１．７〜２．４ＴＨＺ帯のいずれかの周波数帯に含まれる周波数を有するテラヘルツ波を照射し、検体から発せられる該周波数帯の出射光を測定することを特徴とする繊維状物質の検出方法と、
［３］テラヘルツ波の有する周波数帯が０．６〜０．９ＴＨＺ帯である［２］の繊維状物質の検出方法と、
［４］テラヘルツ波の有する周波数帯が１．２〜１．６ＴＨＺ帯である［２］の繊維状物質の検出方法と、
［５］テラヘルツ波の有する周波数帯が１．７〜２．４ＴＨＺ帯である［２］の繊維状物質の検出方法と、
［６］出射光が繊維状物質の透過光である［２］の繊維状物質の検出方法と、
［７］出射光が繊維状物質からの反射光である［２］の繊維状物質の検出方法と、
［８］テラヘルツ波の偏光方向が直交する２つの偏光波であり、２つの偏光波の繊維状物質の透過率あるいは反射率を測定して、その透過率の差あるいは反射率の差を求めることである［２］の繊維状物質の検出方法と、
［９］前記透過率の差あるいは反射率の差が０．６〜０．９ＴＨＺ帯では少なくとも２％、１．２〜１．６ＴＨＺ帯では少なくとも４％、１．７〜２．４ＴＨＺ帯では少なくとも６％である［８］の繊維状物質の検出方法と
［１０］透過光又は反射光を、照射するテラヘルツ波の偏光の方向を変えながら検出する［８］又は［９］の繊維状物質の検出方法と、
［１１］透過光または反射光を、照射するテラヘルツ波の計測点を移動させながら検出する［８］乃至［１０］の繊維状物質の検出方法と、
［１２］繊維状物質が毛髪である［２］乃至［１１］の繊維状物質の検出方法と、
［１３］少なくとも０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯または１．７〜２．４ＴＨＺ帯の周波数を発信するテラヘルツ発信器、該テラヘルツ発信器から検体に照射されて検体から出射された少なくとも０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯または１．７〜２．４ＴＨＺ帯の周波数のテラヘルツ波を受信する受信器よりなる繊維状物質の検出装置と、
［１４］テラヘルツ波のビーム径内の中心点と中心点付近の吸収強度の差（［８］の透過率あるいは反射率の差）から、繊維状物質の位置を特定する方法と、
［１５］前記吸収強度の差を測定する周波数帯が、１．５ＴＨｚ〜２．０ＴＨｚ帯である［１４］の方法と、
［１６］前記吸収強度の差が、１．５ＴＨｚ〜２．０ＴＨｚ帯で最も大きくなった時の計測点の位置に繊維状物質が存在することを特定する［１４］又は［１５］の方法と、
［１７］繊維状物質が毛髪である［１４］乃至［１６］の方法
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の方法は、毛髪等の形をとらえて検出する従来の方法と異なり、毛髪が特定周波数の電磁波を吸収することを利用しており、この点において、本発明は毛髪の向きに寄らず、そこに毛髪等の繊維状の物質が存在しさえすれば、その周波数成分を検出することで、それを検出することを可能とすることが出来る。本発明では、それを毛髪一本でも可能にすることを確認した。【００１７】
従って、本発明の方法によれば、製品に含まれる毛髪等の繊維状の異物を確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例で使用したテラヘルツの時間領域分光測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】毛髪１本のサンプルをサンプル保持リングに固定した状態を示す図である。
【図３】毛髪１本のサンプルを電界に垂直方向に配置して８回測定し、得られたスペクトルの変動を調べた結果を示す図である。
【図４】毛髪１本のサンプルを電界に平行方向に配置して８回測定し、得られたスペクトルの変動を調べた結果を示す図である。
【図５】図３と図４における透過率の標準偏差を示す図である。
【図６】毛髪１本のサンプルの周波数と透過率の関係を図３と図４の平均値で示すスペクトル図である。
【図７】毛髪のないサンプルを図３と同じ方向で複数回測定し、得られたスペクトルの変動を調べた結果を示す図である。
【図８】毛髪のないサンプルを図４と同じ方向で複数回測定し、得られたスペクトルの変動を調べた結果を示す図である。
【図９】図７と図８のスペクトルをそれぞれ平均値で示したスペクトル図である。
【００１９】
【図１０】毛髪１本のサンプルを位置をＡ、Ｂ、Ｃに変えてサンプル保持リングに固定した図である。
【図１１】それに照射したＴＨＺビームの径を示した図である。
【図１２】毛髪サンプル＜１＞について、図１０の毛髪のＡ、Ｂ、Ｃの位置における周波数と透過率の関係を示すスペクトル図である。
【図１３】毛髪サンプル＜２＞について、図１０の毛髪のＡ、Ｂ、Ｃの位置における周波数と透過率の関係を示すスペクトル図である。
【図１４】本発明の一態様の方法とそれに使用される装置を説明する模式図である。
【図１５】本発明の別の態様の方法とそれに使用される装置を説明する模式図である。
【図１６】本発明の別の態様の方法とそれに使用される装置を説明する模式図である。
【図１７】本発明の別の態様の方法とそれに使用される装置を説明する模式図である。
【図１８】本発明の別の態様の方法とそれに使用される装置を説明する模式図である。
【図１９】本発明の別の態様の方法とそれに使用される装置を説明する模式図である。
【図２０】本発明の別の態様の方法とそれに使用される装置を説明する模式図である。
【図２１】本発明の別の態様の方法とそれに使用される装置を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の方法は、超高周波電磁波を用いて毛髪等の繊維状物質を検出する方法であり、超高周波電磁波は赤外線からミリ波までであって、周波数では０．０３〜３０ＴＨＺの範囲のものである。好ましい電磁波はテラヘルツ波であり、特に、０．２〜３ＴＨＺのテラヘルツ波が好ましい。この電磁波は、広帯域の周波数成分を持つ電磁波であってもよく、また、毛髪等が吸収、反射、散乱などに共鳴周波数バンドを示す固有周波数、例えば０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯および１．７〜２．４ＴＨＺ帯の中の特定周波数のみであってもよい。ここに、広帯域とは、上記共鳴周波数バンドの少なくとも１つを含んでいればよく、その範囲は特に制限されない。
【００２１】
超高周波電磁波を用いることは、これを毛髪等の繊維状の物質を含む検体に照射すること、あるいは検体からの透過光または反射光（散乱光を含む。）を測定することを意味し、さらに、２つ以上の方向に偏光した電磁波を照射しあるいは測定することを含む。
【００２２】
本発明の毛髪等の繊維状物質の検出方法は、検体に超高周波電磁波を照射して、そこからの出射光、すなわち、透過光または反射光（散乱光を含む。）に含まれる当該毛髪等の繊維状物質固有の共鳴周波数バンドによる変化の成分を測定することであり、基本的に、紫外線〜ミリ波のスペクトルを測定して特定物質を検出しあるいは定量する手法を利用できる。
【００２３】
すなわち、予め毛髪等の繊維状物質のない検体について測定しておいた透過光または反射光と比較してこれらの透過光または反射光が変化していれば、この検体中に毛髪等の繊維状物質が含まれていることがわかる。
【００２４】
本発明者は、繊維状物質が照射したテラヘルツ光の電界方向に対し平行方向で存在した場合と、垂直方向で存在した場合とで異なる透過率を示すことを見出した。具体的には毛髪がテラヘルツ光の電界に垂直方向で存在するときよりも平行方向で存在したときの方が透過率が低くなる。また、特に０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯および１．７〜２．４ＴＨＺ帯付近に毛髪固有の吸収を示す。尚、テラヘルツ波は、近赤外線や中赤外線と異なり、固有の吸収は、特定値ではなく特定の範囲を有している。
【００２５】
これらの知見から、毛髪等の検出は次のようにして行うことができる。測定しようとする検体に、テラヘルツ波を照射して、検体からの出射光を測定し、それを毛髪等のない測定値と比較する。そうすると、検体内に毛髪があればその部位で０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯および１．７〜２．４ＴＨＺ帯で吸収を示して透過率が下がる。そこで、その部位に毛髪があると判断するのである。具体的には、図５に示すように、標準偏差が０．６〜０．９ＴＨＺ帯では１％程度、１．２〜１．６ＴＨＺ帯では３％程度、１．７〜２．４ＴＨＺ帯では５％程度であるので、それを越えれば毛髪があると判断する。有意差を１％とれば、０．６〜０．９ＴＨＺ帯では少なくとも２％、１．２〜１．６ＴＨＺ帯では少なくとも４％、好ましくは５％以上、１．７〜２．４ＴＨＺ帯では少なくとも６％、好ましくは８％以上差があれば毛髪があると判断する。測定装置等により標準偏差が変われば、上記基準はそれに応じて変更することができる。
【００２６】
毛髪等の繊維状物質は、図６に示すように、照射したテラヘルツ波の電界方向と平行方向にある場合と垂直方向にある場合で吸収強度が異なる。そこで、テラヘルツ波の照射位置を移動させて、平行方向と垂直方向の吸収強度の差が大きいところ付近に、毛髪等があることが分かる。また、テラヘルツ波に偏光波を用いてその電界の方向を変え吸収強度が強い電界方向を求めることで、毛髪の長さ方向を検知できる。また、テラヘルツ波に電界方向を変える代わりに、直交する電界方向を持つ２つのテラヘルツ波を用い、それぞれの電界方向の吸収強度の測定から、毛髪の長さ方向を導出することもできる。
【００２７】
さらに、図１０〜１３に示すように、毛髪等の繊維状物質がテラヘルツ波の中心にあるような場合と中心から外れている場合で、照射したテラヘルツ波からの透過光あるいは反射光のスペクトルが変わる。従って、毛髪等がテラヘルツ波のビームの中心近くにあるときは、全ての帯域で電界に平行と垂直で吸収強度の差が大きいが、ビームの中心から外れるにつれて、高周波域で吸収強度の差が小さくなる。これにより、２次元的にいくつかの計測位置で吸収強度のスペクトルを測定し、全ての帯域で電界に平行と垂直の吸収強度の差が大きい位置があり、その周りの位置で、高周波域で吸収強度の差が小さくなっていると、全ての帯域で電界に平行と垂直の吸収強度の差が大きい位置に、毛髪等が存在することの確実性が高く、位置もより正確に特定できる。この検出法は、測定を画像で行う場合に重要な技術である。
【００２８】
照射するテラヘルツ波は、単周波数にする必要はなく、例えば、前述のように０．２〜３ＴＨＺに強度を有するものを用いることができる。
【００２９】
一方、測定は、広帯域について行われてもよく、０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯あるいは１．７〜２．４ＴＨＺ帯において、図６で電界に垂直方向と平行方向の間で透過率の差が大きいといころ、例えば０．７ＴＨＺとか１．４ＴＨＺとか２．１ＴＨＺなどの少なくとも１つを採用して測定を行えばよい。
【００３０】
ところで、食品や医薬品等の検体に入っている毛髪等の異物を検出しようとする場合、表面の外側から2次元的に空間分解して測定する必要がある。
【００３１】
即ち、検体の表面に超高周波電磁波を照射するとともに、単数あるいは複数の検出器で計測する点を移動させて2次元的にスキャンする、一次元検出器の計測点を列方向と異なる方向に移動させてスキャンする、あるいは二次元検出器で2次的配列の計測点を一度に見る等して検出を行う。
【００３２】
超高周波電磁波の照射の仕方は、測定の感度・しやすさに応じて、対象物上の計測点に焦点を結ぶように絞って照射する、ある程度広げて照射する、対象物全体を照射するなどがある。
【００３３】
いずれにせよ、毛髪等の異物が中心に存在する計測点と、その周りの計測点とでは、回折限界の大きさの周波数依存性により、入射超高周波電磁波の、毛髪等の異物からの透過波あるいは反射波の、周波数バンドごとの検出信号あるいは周波数スペクトルが異なる。電磁波は波の性質があるので、電磁波のエネルギーを波長程度よりも小さいところに集めることができない。また、波長程度よりも小さな穴を通り抜けることができない。このことを、回折限界と言う。
【００３４】
毛髪等の異物が中心に存在する計測点では、その周りの計測点より、超高周波電磁波の高周波数側で、毛髪等の異物からの影響が強く表れる。  従って、毛髪等の異物からの透過波あるいは反射波を検出した計測点の検出信号に加えて、その計測点の周りの、一部あるいは全ての計測点の透過波あるいは反射波の検出信号を合わせ、各周波数バンドあるいは周波数スペクトルのデータを解析し比較する。
【００３５】
その結果が、上記の回折限界の周波数依存性の効果と適合する場合は、毛髪等の異物が存在することを、極めて高い精度で判断できる。
具体的には、２つの偏光に差が表れた場合にその計測点において、周辺の計測点の吸収スペクトルを確認する（例えば両隣の吸収スペクトル等）。２つの偏光に差が表れた計測点と、その周辺の計測点との間に図６や図９に示すような吸収スペクトルが表れた場合には、その点に毛髪があることを、より確実に判断できる。
【００３６】
具体的には、２つの偏光に差が表れた計測点とその両隣の計測点の、計３点について、例えば０．６ＴＨｚ以下と０．６ＴＨｚ以上の吸収スペクトルを比較し、図６や図９のような吸収スペクトルが得られた場合には、３点の内、どの点が最も毛髪に近いかを判断することができる。
【００３７】
検出対象は繊維状物質であり、特に太さが約１０μｍ〜約５００μｍの繊維状有機物である。繊維は太さが重要な要素であり、上記の範囲外のものは図６とは透過率のスペクトルが異なってくる。一方、太さが上記範囲であれば形状や色等に影響されず、図６と同じようなスペクトルになる。本発明が適用される繊維状物質は、黒髪、白髪、金髪等の人毛、動物の毛、天然あるいは合成繊維類等がある。
【００３８】
本発明のいくつかの態様を図１４〜２１に模式的に示す。
【００３９】
図１４の態様においては、超高周波発信器（１）から、超高周波（２）を発信し、毛髪を検出せんとする試料（３）に照射し、試料と相互作用した後の超高周波（４）を、超高周波受信器（５）で受信する。計測、制御及び解析は、超高周波発信器（１）、超高周波受信器（５）及び分析装置（６）で行い、検出結果を表示器（７）で表示する。
【００４０】
図１５の態様においては、超高周波発信器（８）から、０．２〜３ＴＨＺのテラヘルツ波（９）を発信し、毛髪を検出せんとする試料（３）に照射し、試料と相互作用した後の超高周波（１０）を、超高周波受信器（１１）で受信する。計測、制御及び解析は、超高周波発信器（８）、超高周波受信器（１１）及び分析装置（１２）で行い、検出結果を表示器（１３）で表示する。
【００４１】
図１６の態様においては、超高周波発信機（１４）から、超高周波（１５）を発信し、毛髪を検出せんとする試料（３）に照射し、試料と相互作用した後の超高周波（１６）を、超高周波受信器（１７）で受信する。計測、制御は、超高周波発信機（１４）と超高周波受信器（１７）で、０．６ＴＨＺ帯と１．２ＴＨＺ帯の解析は分析装置（１８）で、それぞれ行い、検出結果を表示器（１９）で表示する。
【００４２】
図１７の態様においては、超高周波発信器（２０）から、偏光成分を持つ超高周波（２１）を発信し、毛髪を検出せんとする試料（３）に照射し、試料と相互作用した後の超高周波（２２）を、異なる偏光に分離し、超高周波受信器（２３）で受信する。計測、制御及び解析は、超高周波発信器（２０）、超高周波受信器（２３）及び分析装置（２４）で行い、検出結果を、表示器（２５）で表示する。
【００４３】
図１８の態様においては、超高周波発信器（２６）から、偏光の異なる広帯域の超高周波（２７）を発信し、毛髪を検出せんとする試料（３）に照射し、試料と相互作用した後の透過光（２８）、または反射光（２９）を、異なる偏光で分離して、超高周波受信器（３０）で受信し、分光する。計測、制御及び解析は、超高周波発信器（２６）、超高周波受信器（３０）及び分析装置（３１）で行い、検出結果を表示器（３２）で表示する。
【００４４】
図１９の態様においては、超高周波発信器（３３）から、偏光の異なる単数または複数の超高周波（３４）を発信し、毛髪を検出せんとする試料（３）に照射し、試料と相互作用した後の透過光（３５）、または反射光（３６）を、それぞれの周波数で、超高周波受信器（３７）で偏光を分離して測定し、分析装置（３８）で解析して、結果を表示器（３９）で表示する。
【００４５】
図２０の態様においては、超高周波受信器（４０）から、無偏光または異なる偏光を含む広帯域の超高周波（４１）を発信し、毛髪を検出せんとする試料（３）に照射し、試料と相互作用した後の透過光（４２）、または反射光（４３）を、超高周波受信器（４４）で偏光に分離して受信、分光し、分析装置（４５）で解析し、結果を表示器（４６）で表示する。
【００４６】
図２１の態様においては、超高周波発信器（４７）から、無偏光または異なる偏光を含む単数または複数の周波数帯の超高周波（４８）を発信し、毛髪を検出せんとする試料（３）に照射し、試料と相互作用した後の透過光（４９）、または反射光（５０）を、それぞれの周波数で、超高周波受信器（５１）で異なる偏光に分離して受信、分析装置（５２）で解析し、結果を表示器（５３）で表示する。
【００４７】
毛髪等以外の繊維状の物質については、その物質が吸収を示す固有周波数を調べておいて、本発明の方法で同様に検出できる。
【００４８】
本発明の方法で検出できる検体は、超高周波電磁波がある程度透過できる検体であればよい。特にテラヘルツ波は、Ｘ線よりもエネルギーは小さいがある程度の透過性を有することが知られており、本発明ではこの透過性を利用して毛髪等の繊維状の物質の検出を行う。
【００４９】
本発明の方法に使用される装置は、超高周波電磁波の発信器と受信器を有するものである。
【００５０】
超高周波電磁波の発信器は、公知のものを用いることができ、テラヘルツ波の場合は、フェムト秒レーザ励起テラヘルツ光源（ＬＴ−ＧａＡｓＰＣアンテナ、非線形光学結晶など）、ショットキーバリアダイオード逓倍器、後進波管などを用いることができる。
受信器は、テラヘルツ波を電気信号に変換するものであり、テラヘルツ波の場合は、フェムト秒レーザ励起テラヘルツ光源と組み合わせてＬＴ−ＧａＡｓＰＣアンテナ、電気光学結晶（ＺｎＴｅ、ＤＡＳＴなど）を用い、またその他の発信器と組み合わせてショットキーバリアーダイオード検出器、冷却ボロメータなどを用いることができる。
【００５１】
本発明に使用される装置の一例を図１に示す。
この装置は、レーザ発信器、テラヘルツ発信器、可変光学遅延路、ビームスプリッタ、ビーム結合器、テラヘルツ受信器、信号処理装置およびパソコンからなっている。レーザー発信器はフェムト秒レーザである。発信されたレーザ光は、ビームスプリッタで２方向に分けられ、一方のポンプ光と呼ばれるビーム光はテラヘルツ発信器に入る。超短パルスのポンプ光により、テラヘルツ光源が励起され、超短パルスのテラヘルツ波が放射される。テラヘルツ波がサブピコ秒の超短パルスであるため、放射された電磁波は数テラヘルツの広帯域のテラヘルツ波が合わさったものとなっている。また、テラヘルツ発信器の特性により、放射テラヘルツ波は偏光している。放射されたテラヘルツ波は、サンプルに照射される。図では省略したが、その際必要に応じ、テラヘルツ波は凹面鏡等の光学系を用いて、平行ビームにしたり、焦点を結ばせたりする。サンプルの位置を変えることによって、テラヘルツを照射する位置を変えることが行われる。サンプルを透過したテラヘルツ波はビーム結合器に到達する。
【００５２】
ビームスプリッタで分けられたもう一方のプローブ光と呼ばれるビーム光は可変光学遅延路に入る。可変光学遅延路は、レーザ光が入射された方向に、レーザ光を反射して戻すリトロリフレクタを用いる。リトロリフレクタをレーザー光に平行に自動ステージ等により移動させ、プローブ光のパルスがビーム結合器に到達するまでの距離、即ち時間を変化させる。テラヘルツ波パルスに対し、プローブ光を合わせる時間を変化させながら、テラヘルツ波パルスとプローブ光パルスを合わせてテラヘルツ受信器に入射することにより、テラヘルツ受信器では、プローブ光とテラヘルツ波パルス合わさった瞬間のテラヘルツ波の電界を検出ことができるため、テラヘルツ波電界の波形を時間の関数として取得することができる。
【００５３】
テラヘルツ受信器からの電気信号は、信号処理装置で同期整流、増幅等された後、そこに接続されているパソコン（ＰＣ）で解析、表示、蓄積される。
【実施例１】
【００５４】
図１に示す装置を測定に用いた。【００５５】
この装置は、テラヘルツ時間領域分光装置であり、励起光源には、中心波長７８０ｎｍのフェムト秒ファイバレーザ（イムラ社製品）、テラヘルツ発信器にはＬＴ−ＧａＡｓＰＣアンテナ（浜松ホトニクス社製品）、テラヘルツ受信器にはＺｎＴｅ結晶（ＪＸ日鉱日石金属社製品）を用い、レーザ光の偏光の検出のために、光学素子と光バランス検出器を用いた。テラヘルツ波の時間波形を得るため可変光学遅延路が用いられる。【００５６】
サンプルに使用した毛髪は、黒色で中太で断面が平たい太さ約９５μｍのものを用いた。【００５７】
毛髪は、外径Φ２５ｍｍ、内径Φ９ｍｍの保持リング上に貼付け、図２に示すように固定した（１本の例）。【００５８】
測定は、テラヘルツ波をその電界方向を毛髪と垂直方向と平行方向にしてそれぞれ８回ずつ行い、得られた結果を図３と図４に示す。そして、その標準偏差を図５に、平均値を図６に示す。【００５９】
図６において、色の薄い線が電界に垂直、色の濃い線が電界に平行の測定結果を示している。図６から明らかなように、透過率はサンプルの方向（ＴＨＺ波の偏光方向）によって差があり、測定値には方向依存性があることが確認された。また、電界に平行方向が垂直方向よりも低い透過率を示す傾向が全サンプルで確認でき、毛髪が偏光素子として作用していることも明らかになった。【００６０】
図６のスペクトルに示すように、０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯および１．７〜２．４ＴＨＺ帯に毛髪固有の凹のピークが現われている。特筆すべきことは、図６に示すように、１本の毛髪であっても本発明の方法で検出できることが確認できたことである。【００６１】
また、図３と図４に示すように、電界に垂直方向、電界に平行方向のいずれも測定結果の再現性は極めて高い。
【実施例２】
【００６２】
次に、実施例１と同じ装置を用いて毛髪の位置が透過率に与える影響を検討した。【００６３】
２本の異なる毛髪サンプル（＜１＞と＜２＞）を、０．３〜０．５ｍｍの間隔で位置を変えてＴＨＺ波の電界方向に、図１０のＡ、Ｂ又はＣの位置に固定して透過率を測定した。得られたスペクトルを図１２と図１３に示す。【００６４】
下の表１に示すように、ホイヘンスフレネルの原理から、高い周波数ほど回折限界のビーム径が小さくなる。図１０に示す毛髪の位置に、図１１に示すＴＨＺビームを照射すると、図１２及び１３に示すように、低周波側ではビーム径が大きいためＡ、Ｂ、Ｃどの測定位置でも同様の透過率を示す。一方、高周波側ではビーム中心近くに当たらない位置（図１１のＡやＢの位置）と当たる位置（図１１のＣの位置）における透過率に違いが生じる。具体的には、毛髪がビーム径内の中心点に近い程（図１１のＣの位置）、１．５〜２．０ＴＨｚ帯における透過率が最も低くなる。【００６５】
すなわち、テラヘルツ波の計測点を移動させながら透過率の測定を行い、１．５〜２．０ＴＨｚ帯において、最も透過率の低くなった時の計測点の位置に、毛髪があることを特定することが出来る。【００６６】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、食品や医薬品の内部に混入した毛髪等の繊維状の物質の検出という点のみならず、生体高分子繊維の生化学や健康状態のモニター等の分野でも幅広く活用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１．超高周波発信器
２．超高周波
３．毛髪
４．超高周波
５．超高周波受信器
６．分析装置
７．表示器
８．超高周波発信器
９．０．２〜３ＴＨＺのテラヘルツ波
１０．超高周波
１１．超高周波受信器
１２．分析装置
１３．表示器
１４．超高周波発信器
１５．０．６〜０．９ＴＨＺ帯、１．２〜１．６ＴＨＺ帯および１．７〜２．４ＴＨＺ帯の超高周波
１６．超高周波
１７．超高周波受信器
１８．分析装置
１９．表示器
２０．超高周波発信器
２１．偏光成分を持つ超高周波
２２．超高周波
２３．超高周波受信器
２４．分析装置
２５．表示器
２６．超高周波発信器
２７．偏光の異なる広帯域の超高周波
２８．透過光
２９．反射光
３０．超高周波受信器
３１．分析装置
３２．表示器
３３．超高周波発信器
３４．偏光の異なる単数または複数の周波数帯の超高周波
３５．透過光
３６．反射光
３７．超高周波受信器
３８．分析装置
３９．表示器
４０．超高周波発信器
４１．無偏光または異なる偏光を含む広帯域の超高周波
４２．透過光
４３．反射光
４４．超高周波受信器
４５．分析装置
４６．表示器
４７．超高周波発信器
４８．無偏光または異なる偏光を含む単数または複数の周波数帯の超高周波
４９．透過光
５０．反射光
５１．超高周波受信器
５２．分析装置
５３．表示器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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