(57)【要約】【課題】試料と酸素との相互作用を幅広く評価できる評価装置及び評価方法を提供すること。【解決手段】評価装置は、試料と酸素との反応、及び／又は、前記試料への酸素の吸着／脱離を評価するためのものであって、前記試料、及び圧力０．０１〜１０ｍｍＨｇの範囲の酸素を密閉して収容する容器と、前記容器に収容された試料に、電磁波、熱、超音波、電気の群から選択される１以上の刺激を加える刺激印加手段と、前記容器内における酸素量を、ＥＳＲ測定装置を用いて測定する酸素量測定手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料と酸素との相互作用を評価するための評価装置であって、
前記試料、及び圧力０．０１〜１０ｍｍＨｇの範囲の酸素を密閉して収容する容器と、
前記容器に収容された試料に、電磁波、熱、超音波、電気の群から選択される１以上の刺激を加える刺激印加手段と、
前記容器内における酸素量を、ＥＳＲ測定装置を用いて測定する酸素量測定手段と、
を備えることを特徴とする評価装置。
【請求項２】
前記試料が高分子組成物であることを特徴とする請求項１記載の評価装置。
【請求項３】
前記試料が人又は動植物の繊維であることを特徴とする請求項１又は２記載の評価装置。
【請求項４】
試料と酸素との相互作用を評価するための評価方法であって、
前記試料、及び圧力０．０１〜１０ｍｍＨｇの範囲の酸素を密閉容器に収容し、
前記密閉容器に収容された前記試料に、電磁波、熱、超音波、電気の群から選択される１以上の刺激を加え、
前記刺激を加える前、及び／又は後に、前記密閉容器内における酸素量を、ＥＳＲ測定装置を用いて測定することを特徴とする評価方法。
【請求項５】
前記試料が高分子組成物であることを特徴とする請求項４記載の評価方法。
【請求項６】
前記試料が人又は動植物の繊維であることを特徴とする請求項４又は５記載の評価方法。
【請求項７】
前記刺激を加える時間帯Ａと、前記刺激を加えない時間帯Ｂとを、交互に繰り返すととともに、
それぞれの前記時間帯Ａ及び前記時間帯Ｂにおいて、前記酸素量を測定することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、毛髪等の高分子組成物を評価する評価装置、及び評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
毛髪化粧料を開発する場合、毛髪化粧料を塗布した毛髪に刺激が与えられたときに、毛髪の特性がどのように変化するかを評価する必要がある。例えば、毛髪化粧料を塗布した毛髪が、空気中で紫外線照射を受けた場合、毛髪と空気中の酸素との間でどのような化学的、物理的相互作用が生じ、その結果として、毛髪の状態がどのように変化するかを評価する必要がある。
【０００３】
従来、紫外線照射等の刺激が与えられたときに、試料の状態変化を評価する方法としては、試料に光照射して化学反応を生じさせ、生成したラジカルの量を測定する方法が知られている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開昭５９−０８５９４２号公報
【特許文献２】特開昭６１−０８３９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気中で毛髪に紫外線照射等の刺激を与えたとき、毛髪と酸素とで生じる相互作用としては、毛髪と酸素との化学反応、毛髪への酸素の吸着／脱離等が考えられ、毛髪の状態を正しく把握するためには、上記化学反応や上記吸着／脱離を含め、毛髪の状態を幅広く評価する必要がある。
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２の技術は、化学反応の生成物を指標とする方法であるため、化学反応の進行程度しか評価できず、毛髪への酸素の吸着／脱離等は評価できなかった。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、試料と酸素との相互作用を幅広く評価できる評価装置及び評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、試料と酸素との相互作用を評価するための評価装置であって、前記試料、及び圧力０．０１〜１０ｍｍＨｇの範囲の酸素を密閉して収容する容器と、前記容器に収容された試料に、電磁波、熱、超音波、電気の群から選択される１以上の刺激を加える刺激印加手段と、前記容器内における酸素量を、ＥＳＲ測定装置を用いて測定する酸素量測定手段と、を備えることを特徴とする評価装置を要旨とする。
【０００８】
本発明の評価装置は、試料と酸素との化学反応により生じる物質を測定するのではなく、試料とともに容器内に収容された酸素の量を測定することができるので、試料と酸素との相互作用を、幅広く評価することができる。すなわち、試料に刺激を加えたときの、試料と酸素との化学反応の程度だけでなく、試料への酸素の吸着／脱離の程度等も評価することができる。
【０００９】
また、本発明の評価装置は、刺激印加手段により試料に刺激を加えることができるので、その刺激に起因する試料と酸素との相互作用（例えば、化学反応、又は試料への酸素の吸着／脱離）を評価することができる。また、刺激を加える条件（例えば、刺激が紫外線の照射である場合は、紫外線の波長、強度、照射時間、照射パターン等）を変えて試験することにより、刺激の条件と、試料の状態との関係を評価することができる。
【００１０】
また、本発明の評価装置は、刺激印加手段により試料に刺激を加えたときでも、加えないときでも、その時点における試料の状態を評価することができる。すなわち、試料と酸素との相互作用をリアルタイムで評価することができる。
【００１１】
また、本発明の評価装置は、酸素量を測定する装置としてＥＳＲ測定装置を用いるので、試料と酸素との相互作用を高感度に検出することができる。
また、本発明は、
試料と酸素との相互作用を評価するための評価方法であって、前記試料、及び圧力０．０１〜１０ｍｍＨｇの範囲の酸素を密閉容器に収容し、前記密閉容器に収容された前記試料に、電磁波、熱、超音波、電気の群から選択される１以上の刺激を加え、前記刺激を加える前、及び／又は後に、前記密閉容器内における酸素量を、ＥＳＲ測定装置を用いて測定することを特徴とする評価方法を要旨とする。
【００１２】
本発明の評価方法は、試料と酸素との化学反応により生じる物質を測定するのではなく、試料とともに密閉容器内に収容された酸素の量を測定するので、試料と酸素との相互作用を、幅広く評価することができる。すなわち、試料に刺激を加えたときの、試料と酸素との化学反応の程度だけでなく、試料への酸素の吸着／脱離の程度等も評価することができる。
【００１３】
また、本発明の評価方法により、例えば、試料に刺激を加える前後に、酸素量を測定すると、その刺激に起因する試料と酸素との相互作用（例えば、化学反応、又は、試料への酸素の吸着／脱離）を評価することができる。また、刺激を加える条件（例えば、刺激が紫外線の照射である場合は、紫外線の波長、強度、照射時間、照射パターン等）を変えて試験することにより、刺激の条件と、試料の状態との関係を評価することができる。
【００１４】
また、本発明の評価方法は、試料に刺激を加えたときでも、加えないときでも、その時点における試料の状態を評価することができる。すなわち、試料と酸素との相互作用をリアルタイムで評価することができる。
【００１５】
また、本発明の評価方法は、酸素量を測定する装置としてＥＳＲ測定装置を用いるので、試料と酸素との相互作用を高感度に検出することができる。
本発明の評価方法において、例えば、前記刺激を加える時間帯Ａと、前記刺激を加えない時間帯Ｂとを、交互に繰り返すととともに、それぞれの前記時間帯Ａ及び前記時間帯Ｂにおいて、前記酸素量を測定することができる。
【００１６】
上記の方法を採ることにより、例えば、隣接する時間帯Ａと時間帯Ｂにおける酸素の量の変化に基づいて、試料に対する刺激の有無に起因する、試料と酸素とで生じる可逆的な状態変化（例えば、酸素の試料への吸着／脱離）を評価することができる。
【００１７】
また、例えば、最初の時間帯Ｂにおける酸素の量、２番目の時間帯Ｂにおける酸素の量、３番目の時間帯Ｂにおける酸素の量、・・・を比べることにより、刺激の印加を止めても元に戻らない試料の不可逆的な状態変化（例えば、試料と酸素との化学反応）を評価することができる。
【００１８】
前記試料としては、例えば、生体試料と、人工物とがある。生体試料としては、例えば、高分子組成物が挙げられ、特に、人又は動植物の繊維が挙げられ、具体的には、人の毛髪、動物（例えば、羊、山羊等）の毛、綿、麻等の、植物性の繊維等が挙げられる。また、生体試料としては、例えば、人や動物の皮膚、爪等が挙げられる。また、人の毛髪としては、例えば、未処理の毛髪、ヘアカラー、ブリーチ等の化学処理を施した毛髪、引張り、圧縮等の物理的処理を施した毛髪等が挙げられる。人工物としては、例えば、合成樹脂又は半合成樹脂製の繊維、フィルムないしシート、あるいは人工皮革等が挙げられる。
【００１９】
前記電磁波としては、例えば、紫外線、可視光線、赤外線がある。電磁波を照射する手段としては、例えば、光線照射装置（例えば、（株）三永電機製作所製のＵＶＦ−２０３Ｓ）が挙げられる。
【００２０】
前記熱を加えたときの試料の温度は、３０〜１２０℃の範囲が好適である。熱を加える手段としては、例えば、ドライヤー、赤外線ヒーター等が挙げられる。
前記密閉容器内に入れる酸素の、当初（刺激を加える前）における圧力は、０．０１〜１０ｍｍＨｇの範囲が好ましく、特に、０．０５〜５ｍｍＨｇの範囲が好ましい。上記のように、密閉容器内の酸素量を少なくすることにより、試料と酸素との相互作用（例えば、化学反応、試料への酸素の吸着／脱離）を、酸素分子同士の干渉なく、高感度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
１．真空系の構成
評価装置は、真空系と測定系とで構成される。まず、図１に基づいて、真空系２の構成を説明する。真空系２は、真空ライン３、測定セル５、純酸素ボンベ７、真空計９、コック１１、１３、１５、１７、１９、真空冷却トラップ管２１、真空ポンプユニット２３を備えている。
【００２２】
上記真空ライン３は、本管部２５と、その本管部２５から分岐した、第１分岐部２７、第２分岐部２９、第３分岐部３１から成る。第１分岐部２７、第２分岐部２９、及び第３分岐部３１にはそれぞれ、上記コック１１、１３、１５が取り付けられており、流路の閉塞／開放を切り換えることができる。
【００２３】
上記測定セル５は、上記第１分岐部２７に取り付けられている。この測定セル５は、高真空コック型連結管接続セルであって、紫外線を透過可能な材質から成る。また、測定セル５は、断面が円形の筒状形状を有しており、図１に示すように、毛髪６を、その長手方向が測定セル５の軸方向となるように、収容可能である。
【００２４】
上記純酸素ボンベ７、及び真空計９は、上記第３分岐部３１に、並列に接続されている。そして、純酸素ボンベ７と第２分岐部とを結ぶ配管３３には、コック１７が設けられており、真空計９と第３分岐部３１とを結ぶ配管３５には、コック１９が設けられている。真空計９は、佐藤真空株式会社製のピラニ真空計  ＰＧ−２０Ｂである。
【００２５】
上記真空ポンプユニット２３は、上記本管部２５の末端に取り付けられており、上記冷却トラップ管２１は、上記真空ポンプユニット２３の手前に取り付けられている。真空ポンプユニット２３は、ＵＬＶＡＣ製のＶＰＣ−２５０Ｆであって、真空ポンプとして、同社製のＧ−１００Ｄを備えている。なお、第２分岐部２９は、他の部材を取り付け可能であるが、後述する試験では使用しなかった。
【００２６】
２．測定系の構成
図２及び図３に基づいて、評価装置の一部である測定系３７の構成を説明する。図２に示すように、測定系３７は、ＥＳＲ測定装置３９、光線照射装置４１、及びパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４３から構成される。
【００２７】
上記ＥＳＲ測定装置３９は、日本電子製ＴＥ−３００である。このＥＳＲ測定装置３９は、図２に示すように、その内部に測定セル５を差し込むことができ、図３に示すように、測定セル５のうちの、測定領域４５の範囲に対し、ＥＳＲ測定を行う。この測定領域４５は、毛髪６が存在する範囲のうちの一部である。
【００２８】
上記光線照射装置４１は、ＵＶ（紫外線）を照射する装置であって、三永電機製作所製ＵＶＦ−２０３Ｓ（熱線カットフィルター付き）である。この光線照射装置４１は、図３に示すように、測定セル５のうちの、光線照射領域４７に紫外線を照射する。この光線照射領域４７は、上記測定領域４５と一致する。
【００２９】
上記ＰＣ４３は、ＥＳＲ装置３９と接続しており、当該ＥＳＲ装置３９を制御する。また、ＰＣ４３は、ＥＳＲ装置３９の操作画面、測定結果等を表示するモニターを備えている。
【００３０】
３．毛髪の評価方法
次に、評価装置を用いて毛髪を評価する方法を説明する。
（３−１）測定セル５への毛髪及び純酸素の導入
まず、測定セル５に毛髪を１００ｍｇ入れ、測定セル５の内部を、真空ポンプユニット２３を用いて充分に脱気する。次に、測定セル５内に純酸素ボンベ７から純酸素を導入してから真空ポンプユニット２３を用いて排気する、という工程を数回繰り返し、測定セル５内を純酸素で置換する。次に、測定セル５内の圧力が０．１ｍｍＨｇとなるように、純酸素ボンベ７から測定セル５内に純酸素を導入しておき、測定セル５を密閉する（コック１１を閉にする）。なお、測定セル５内の圧力は、真空計９を用いて、上記所定の値に設定する。
（３−２）紫外線照射及びＥＳＲ測定
６０分間の期間内において、２分おきに、ＥＳＲ測定を継続的に行った。このとき、表１に示すように、ＥＳＲ測定を行った６０分間を、それぞれ長さが１０分間である時間帯Ａ〜Ｆに区分し、時間帯Ａ、Ｃ、Ｅでは、光線照射装置４１により紫外線を照射し、時間帯Ｂ、Ｄ、Ｆでは紫外線照射を停止した。すなわち、紫外線を照射する１０分間と、紫外線を照射しない１０分間とを、交互に繰り返した。
【００３１】
【表１】
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光線照射装置４１が照射する紫外線の種類は紫外線Ｂ＋Ａであり、１０分間あたりの照射量は約１０００Ｊ／ｃｍ2とした。この照射量は、真夏の２週間程度の曝露量である。評価は、毛髪６が黒髪の場合、毛髪６が白髪の場合、毛髪６を入れない場合について、それぞれ行った。
【００３２】
また、ＥＳＲの測定条件は、以下のようにした。
共鳴周波数：９．４３８ＧＨｚ
共鳴周波数の出力：２ｍＷ
磁場変調の振幅強度：０．２ｍＴ
観測の自定数：０．０３ｓｅｃ
（３−３）測定結果
図４にＥＳＲの測定スペクトルの一例を示す。上段のチャートは、測定範囲全体の酸素スペクトルを表し、左下のチャートは酸素モニターピークａ（６０９ｍＴ）を表し、右下のチャートは酸素モニターピークｂ（９６１ｍＴ）を表す。
【００３３】
図５は、毛髪６が黒髪である場合において、（i）測定開始直後、（ii）１０分後（時間帯Ａの終了時）、（iii）２０分後（時間帯Ｂの終了時）、（iv）３０分後（時間帯Ｃの終了時）、における酸素のスペクトルを示す。上記(i)における酸素のスペクトルの強度を１としたとき、上記(ii)〜(iv)における酸素のスペクトルの相対強度は、それぞれ、０．６３、０．９１、０．６０であり、変動していた。なお、スペクトルの強度とは、スペクトルの山の頂点から、谷底までの距離を意味する。
【００３４】
図６は、酸素のスペクトルにおける相対強度の推移を示すグラフである。図６には、毛髪６が黒髪である場合、白髪である場合、毛髪６を入れない場合、のそれぞれの相対強度を示している。このグラフから、以下のことが明らかになった。
（イ）紫外線を照射する時間帯Ａ、Ｃ、Ｅでは、測定セル５中の酸素の量が減少し、紫外線を照射しない時間帯Ｂ、Ｄ、Ｆでは、一旦減少していた酸素の量が回復している。このことは、紫外線を照射している間は、酸素が毛髪６に吸着するが、紫外線照射を止めると、毛髪６に吸着していた酸素が脱離することを示している。そして、隣接する時間帯（例えば、時間帯Ａと、その次の時間帯Ｂ）における酸素の量に基づいて、毛髪６に対する酸素の吸着／脱離の量を評価することができる。
（ロ）紫外線を照射しない時間帯Ｂ、Ｄ、Ｆにおける相対強度は、その順序で、徐々に減少している。このことは、紫外線照射を止めても毛髪６から脱離しない酸素（すなわち、毛髪６と化学反応した酸素）の量が、時間の経過とともに増加することを示している。そして、この減少の程度から、毛髪６と酸素との化学反応の進み易さを評価することができる。
（ハ）黒髪と白髪とを対比すると、相対強度の増減のパターンは一致している。しかし、紫外線を照射する時間帯Ａ、Ｃ、Ｅと、紫外線を照射しない時間帯Ｂ、Ｄ、Ｆとの間での、酸素量の増減の幅は、黒髪の方が大きい。この理由としては、黒髪にあって白髪にない成分が、酸素の吸着／脱離に関与していることが考えられる。
【００３５】
また、紫外線を照射しない時間帯Ｂ、Ｄ、Ｆを通して見たときにおける相対強度の減少の程度は、白髪の方が著しい。この理由としては、白髪の方が、酸素との化学反応を生じやすいことが考えられる。
【００３６】
４．本実施の形態の評価装置及び評価方法が奏する効果
本実施の形態の評価装置及び評価方法は、以下の効果を奏する。
(１) 本実施の形態の評価装置及び評価方法は、毛髪６と酸素との化学反応により生じる物質を測定するのではなく、測定セル５内の酸素量を測定する方法をとっているので、紫外線を毛髪６に照射したときの、毛髪６と酸素との化学反応の程度だけでなく、毛髪６への酸素の吸着／脱離の程度も評価することができる。
（２）本実施の形態の評価装置及び評価方法は、測定セル５中の酸素圧力を０．１ｍｍＨｇという低い値にしているので、酸素分子同士の干渉が少なくなり、毛髪６と酸素との相互作用を高感度に検出することができる。また、酸素量を測定する装置としてＥＳＲ装置３９を用いているので、毛髪６と酸素との相互作用を高感度に検出することができる。
（３）本実施の形態の評価装置及び評価方法は、光線照射装置４１により毛髪６に紫外線を照射するので、その照射に起因する毛髪６と酸素との化学反応、又は吸着／脱離を評価することができる。また、紫外線照射の条件（例えば、紫外線の波長、強度、照射時間、照射パターン等）を変えて試験することにより、紫外線照射の条件と、毛髪６の状態との関係とを評価することができる。
（４）本実施の形態の評価装置及び評価方法は、紫外線を照射する時間帯Ａ、Ｃ、Ｅと、紫外線を照射しない時間帯Ｂ、Ｄ、Ｆとを、交互に繰り返すことにより、上述したとおり、毛髪６と酸素との化学反応の程度と、毛髪６への酸素の吸着／脱離の程度とを、それぞれ、評価することができる。
（５）本実施の形態の評価装置及び評価方法は、毛髪６に紫外線を照射したときでも、照射しないときでも、その時点における毛髪６の状態を評価することができる。すなわち、毛髪６と酸素との相互作用をリアルタイムで評価することができる。
【００３７】
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、毛髪６へ加える刺激は、紫外線以外の電磁波（例えば、可視光線、赤外線）を照射するものであってもよい。また、毛髪６をドライヤー、赤外線ヒーター等で加熱するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】評価装置の一部である真空系２を表す説明図である。
【図２】評価装置の一部である測定系３７の構成を表す説明図である。
【図３】測定セル５及びその中に収容された毛髪６を表す説明図である。
【図４】ＥＳＲ測定のスペクトルチャートである。
【図５】ＥＳＲ測定における酸素のスペクトルを表す図である。
【図６】ＥＳＲ測定における酸素スペクトルの相対強度の推移を表すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
２・・・真空系
３・・・真空ライン
５・・・測定セル
７・・・純酸素ボンベ
９・・・真空計
１１、１３、１５、１７、１９・・・コック
２１・・・真空冷却トラップ管
２３・・・真空ポンプユニット
２７・・・第１分岐部
２９・・・第２分岐部
３１・・・第３分岐部
３７・・・測定系
３９・・・ＥＳＲ測定装置
４１・・・光線照射装置
４３・・・ＰＣ
４５・・・測定領域
４７・・・光線照射領域
【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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