(57)【要約】【課題】本発明は、存在を検出する対象物質と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料を試料に加えて、高分子材料の分子の構造の変化を検知することで、試料における対象物質の存在を容易に検出できる物質センシング方法及び物質センシング装置を提供する。【解決手段】本発明に係る物質センシング装置は、照射手段（光源３、干渉計４）と、測定手段（検出器５）と、検出手段（コンピュータ６）とを備える。照射手段は、対象物質と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料７を加えた試料２に対してテラヘルツ光を照射する。測定手段は、テラヘルツ光の照射による試料２のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定する。検出手段は、測定手段で測定した吸収スペクトルに基づき試料２における対象物質の存在を検出する。【選択図】図１
2012220328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
存在を検出する対象物質と結びついた場合に分子の構造が変化する高分子材料を加えた試料に対してテラヘルツ光を照射するステップと、
前記試料のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定するステップと、
測定した吸収スペクトルに基づいて前記試料における前記対象物質の存在を検出するステップと
を含むことを特徴とする物質センシング方法。
【請求項２】
前記高分子材料は、前記対象物質と結びつくことで規則的な分子の構造に変化することを特徴とする請求項１に記載の物質センシング方法。
【請求項３】
前記高分子材料の規則的な分子の構造は、らせん構造であることを特徴とする請求項２に記載の物質センシング方法。
【請求項４】
前記対象物質は（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノールであり、前記高分子材料は４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンであることを特徴とする請求項３に記載の物質センシング方法。
【請求項５】
存在を検出する対象物質と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料を加えた試料に対してテラヘルツ光を照射する照射手段と、
前記試料のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定する測定手段と、
該測定手段で測定した前記吸収スペクトルに基づいて前記試料における前記対象物質の存在を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする物質センシング装置。
【請求項６】
前記高分子材料は、前記対象物質と結びつくことで規則的な分子の構造に変化することを特徴とする請求項５に記載の物質センシング装置。
【請求項７】
前記高分子材料の規則的な分子の構造は、らせん構造であることを特徴とする請求項６に記載の物質センシング装置。
【請求項８】
前記対象物質は（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノールであり、前記高分子材料は４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンであることを特徴とする請求項７に記載の物質センシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質センシング方法及び物質センシング装置に関し、特にテラヘルツの周波数領域の光（テラヘルツ光）の照射により試料における対象物質の存在を検出する物質センシング方法及び物質センシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、試料における対象物質の存在を検出する方法として、対象物質と結びつく高分子材料を用いて検出する物質センシング方法が開発されている。斯かる物質センシング方法では、試料に含まれる対象物質と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料を用いている。そのため、高分子材料の分子の構造が変化したことを検知することで、試料における対象物質の存在を検出することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１及び特許文献２には、高分子材料をアセチレン誘導体の重合体として対象物質の光学活性アミンの存在を検出する物質センシング方法が記載されている。また、非特許文献１には、（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノールと結びつくことで、らせん構造に分子の構造が変化する４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンの高分子材料が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１７６２４３号公報
【特許文献２】特開平１０−１２０７３１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】八島 栄次（Ｅｉｊｉ  Ｙａｓｈｉｍａ）、外２名、「光学不活性な小さな分子による相互作用で支えられた巨大分子のらせん性の記憶」（Ｍｅｍｏｒｙ  ｏｆ  ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｈｅｌｉｃｉｔｙ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｂｙ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａｃｈｉｒａｌ  ｓｍａｌｌ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）、ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）、マクミラン  マガジンズ社（Ｍａｃｍｉｌｌａｎ  Ｍａｇａｚｉｎｅｓ  Ｌｔｄ．）、１９９９年６月３日、第３９９巻（Ｖｏｌ．３９９）、第６７３５号（Ｎｏ．６７３５）、ｐ．４４９−４５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、物質の分子の構造が変化したことを検知する方法として、赤外線吸収スペクトル、ＣＤ（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｄｉｃｈｒｏｉｓｍ）スペクトル等を利用する検知方法が知られている。
【０００７】
赤外線吸収スペクトルを利用する検知方法は、物質に赤外線を照射し、該物質で吸収される赤外線のスペクトルの変化に基づいて、物質の分子の構造が変化したことを検知する方法である。しかし、赤外線吸収スペクトルを利用する検知方法では、赤外線が分子の局所的な振動にのみ吸収される性質を有することから、分子の局所的な構造の変化しか検知することができない。そのため、官能基など数原子から成る構成原子団の分子の構造が変化したことは検知することができるが、特許文献１や特許文献２などに記載している分子量の大きい高分子材料の分子の構造が変化したことを検知することはできないという問題点があった。
【０００８】
一方、ＣＤスペクトルを利用する検知方法は、物質に左円偏光の光と、右円偏光の光とを照射し、該物質で吸収されるそれぞれの光の吸収強度（吸光度）における差を利用して物質の分子の構造が変化したことを検知する方法であり、キラリティ（ｃｈｉｒａｌｉｔｙ）（物質の分子構造を、該物質の鏡像と重ね合わすことができない性質）の異なる物質を検知することが可能である。そのため、ＣＤスペクトルを利用する検知方法では、特許文献１や特許文献２などに記載している分子量の大きい高分子材料の分子の構造がキラリティを有するらせん構造に変化したことを検知することができる。しかし、高分子材料の分子の構造がキラリティを有する分子の構造に変化した場合は検知できるが、それ以外の分子の構造に変化した場合は検知することができない可能性があるという問題点があった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、存在を検出する対象物質と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料を試料に加えて、高分子材料の分子の構造の変化を検知することで、試料における対象物質の存在を容易に検出できる物質センシング方法及び物質センシング装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために第１発明に係る物質センシング方法は、存在を検出する対象物質と結びついた場合に分子の構造が変化する高分子材料を加えた試料に対してテラヘルツ光を照射するステップと、前記試料のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定するステップと、測定した吸収スペクトルに基づいて前記試料における前記対象物質の存在を検出するステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、第２発明に係る物質センシング方法は、第１発明において、前記高分子材料は、前記対象物質と結びつくことで規則的な分子の構造に変化することを特徴とする。
【００１２】
また、第３発明に係る物質センシング方法は、第２発明において、前記高分子材料の規則的な分子の構造は、らせん構造であることを特徴とする。
【００１３】
また、第４発明に係る物質センシング方法は、第３発明において、前記対象物質は（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノールであり、前記高分子材料は４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンであることを特徴とする。
【００１４】
次に、上記目的を達成するために第５発明に係る物質センシング装置は、存在を検出する対象物質と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料を加えた試料に対してテラヘルツ光を照射する照射手段と、前記試料のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定する測定手段と、該測定手段で測定した前記吸収スペクトルに基づいて前記試料における前記対象物質の存在を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第６発明に係る物質センシング装置は、第５発明において、前記高分子材料は、前記対象物質と結びつくことで規則的な分子の構造に変化することを特徴とする。
【００１６】
また、第７発明に係る物質センシング装置は、第６発明において、前記高分子材料の規則的な分子の構造は、らせん構造であることを特徴とする。
【００１７】
また、第８発明に係る物質センシング装置は、第７発明において、前記対象物質は（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノールであり、前記高分子材料は４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンであることを特徴とする。
【００１８】
第１発明及び第５発明では、存在を検出する対象物質と結びついた場合に分子の構造が変化する高分子材料を加えた試料に対してテラヘルツ光を照射して、試料のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定して高分子材料の分子の構造の変化を検知することで、試料における対象物質の存在を容易に検出することができる。
【００１９】
第２発明及び第６発明では、対象物質と結びつくことで規則的な分子の構造に変化する高分子材料を加えた試料に対してテラヘルツ光を照射して、試料のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定して高分子材料の分子の構造が規則的な分子の構造に変化するのを検知することで、試料における対象物質の存在を容易に検出することができる。
【００２０】
第３発明及び第７発明では、対象物質と結びつくことでらせん構造に分子の構造が変化する高分子材料を加えた試料に対してテラヘルツ光を照射して、試料のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定して高分子材料の分子の構造がらせん構造に変化するのを検知することで、試料における対象物質の存在を容易に検出することができる。
【００２１】
第４発明及び第８発明では、（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノールと結びつくことで分子の構造がらせん構造に変化する４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンを加えた試料にテラヘルツ光を照射して、試料のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定して４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンの分子の構造がらせん構造に変化するのを検知することで、試料における（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノールの存在を容易に検出することができる。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成によれば、存在を検出する対象物質と結びついた場合に分子の構造が変化する高分子材料を加えた試料に対してテラヘルツ光を照射して、試料のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定して高分子材料の分子の構造の変化を検知することで、試料における対象物質の存在を容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る物質センシング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】高分子材料が対象物質と結びつくことで高分子材料の分子の構造が変化する様子を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る物質センシング方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】高分子材料が対象物質と結びつく前の高分子材料のテラヘルツ光の吸収スペクトルの例示図である。
【図５】高分子材料が対象物質と結びついた後の高分子材料のテラヘルツ光の吸収スペクトルの例示図である。
【図６】高分子材料に対して第一原理計算による振動解析を行った結果、周波数が５ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れる高分子材料の箇所を示す模式図である。
【図７】高分子材料に対して第一原理計算による振動解析を行った結果、周波数が７．５ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れる高分子材料の箇所を示す模式図である。
【図８】高分子材料に対して第一原理計算による振動解析を行った結果、周波数が１０．０ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れる高分子材料の箇所を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態に係る物質センシング方法及び物質センシング装置について、図面に基づいて具体的に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る物質センシング装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、物質センシング装置１は、テラヘルツの周波数領域における光を測定することが可能なフーリエ分光光度計であり、光源３、干渉計４、検出器５、コンピュータ６を備えている。なお、本発明の実施の形態に係る物質センシング装置１は、フーリエ分光光度計に限定されるものではなく、テラヘルツ光の吸収スペクトルを測定できる装置であれば良い。
【００２６】
本実施の形態に係る物質センシング装置１は、試料２における対象物質の存在を検出する装置である。また、本実施の形態に係る物質センシング装置１は、対象物質と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料７を試料２に加え、当該高分子材料７の分子の構造の変化を、テラヘルツ光の吸収スペクトルに基づいて検知することで試料２における対象物質の存在を検出している。
【００２７】
ここで、高分子材料７について明確にしておく。図２は、高分子材料７が対象物質８と結びつくことで高分子材料７の分子の構造が変化する様子を示す模式図である。図２（ａ）に示すように、高分子材料７の分子の構造は、対象物質８と結びつく前には不定形な構造である。図２（ｂ）に示す対象物質８は、図２（ａ）に示す高分子材料７と結びつく。高分子材料７の分子の構造が対象物質８と結びつくことで、図２（ｃ）に示すようにらせん構造のような規則的な分子の構造に変化する。具体的に、対象物質８を（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノールとした場合、高分子材料７は、４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンとなる。４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンは、（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノールと分子間相互作用により結びつくことで、分子の構造は不定形な構造かららせん構造に変化する。
【００２８】
４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンは、特許文献１に記載されている方法で合成することが可能である。また、４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンは、ＤＭＳＯ（ＤｉＭｅｔｈｙｌ  ＳｕｌｆＯｘｉｄｅ）溶液として、試料２に加えられる。以下、本実施の形態では、対象物質８を（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノール、高分子材料７を４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレンとして説明する。
【００２９】
本発明は、これらの対象物質８と高分子材料７との組合せに限定されるものではなく、対象物質８と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料７であればいずれの組合せでも良い。例えば高分子材料７はポリアセチレン骨格の主鎖にシクロデキストリンが結びついた構造をもつ材料とし、対象物質８はシクロデキストリンに包接することが可能な分子としても良い。なお、シクロデキストリンは、底のないバケツ形状の分子であり、外部は親水性を示し、空洞内部は疎水性を示す分子である。シクロデキストリンは、分子の大きさと親水性／疎水性とによって分子を識別し、様々な分子（アダマンタノール、アダマンタン、ナフタレンなど）を包接することができる。
【００３０】
また、対象物質８と高分子材料７との組合せは、他に特許文献１、特許文献２及び非特許文献１に記載されている組合せであっても良い。また、本実施の形態では、対象物質８と高分子材料７とが分子間相互作用により結びつく例について説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００３１】
図１に示す光源３は、テラヘルツの周波数領域の光を出射することが可能な光源であり、例えばＧａＰ結晶やＧａＳｅ結晶を用いる近赤外線レーザの差周波混合に基づくテラヘルツ光源である。なお、本発明の実施の形態に係る光源３はこれに限定されず、バックワード発振器、遠赤外線レーザ、量子カスケードレーザ、自由電子レーザ、シンクロトロン放射等の光源でも良い。光源３で出力されたテラヘルツ光は、干渉計４を介して高分子材料７を加えた試料２を照射する。
【００３２】
干渉計４は、図１に示すように、光源３から出射されたテラヘルツ光をビームスプリッタ４１で固定鏡４２の方向と移動鏡４３の方向とに分光し、ビームスプリッタ４１から固定鏡４２までの光路とビームスプリッタ４１から移動鏡４３までの光路との差を利用して光源３からのテラヘルツ光の周波数を掃引（例えば、０．８ＴＨｚから５．８ＴＨｚまで）する。なお、光源３及び干渉計４は、試料２にテラヘルツ光を照射する照射手段として機能している。
【００３３】
試料２には、干渉計４で周波数が掃引されたテラヘルツ光が照射され、検出器５は、試料２を透過又は反射したテラヘルツ光の周波数ごとの強度を測定する。また、検出器５は、測定した周波数ごとのテララヘルツ光の強度から試料２の周波数ごとの透過率を算出して、テラヘルツ光の吸収スペクトルを取得する。検出器５には、室温で動作可能なＤＴＧＳ（Ｄｅｕｔｒｉｕｍ  ＴｒｉＧｌｙｃｉｎｅ  Ｓｕｌｆａｔｅ）を使用することができる。なお、本発明の実施の形態に係る検出器５は、これに限定されない。また、図１に示す検出器５の配置は、試料２を透過したテラヘルツ光を検出する場合の配置である。また、検出器５は、テラヘルツ光の照射による試料２のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定する測定手段として機能する。
【００３４】
検出器５は、測定対象である試料２のテラヘルツ光の吸収スペクトルをコンピュータ６に送信する。コンピュータ６は、検出器５に接続されており、検出器５で取得した試料２のテラヘルツ光の吸収スペクトルに基づいて、試料２における対象物質８の存在を検出する。なお、コンピュータ６は、試料２における対象物質８の存在を検出する検出手段として機能する。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態に係る物質センシング装置１を用いて、試料２における対象物質８の存在を検出する物質センシング方法の処理手順を示すフローチャートである。光源３は、出射したテラヘルツ光を、干渉計４にて周波数の掃引を行い、高分子材料７を加えた試料２に照射する（ステップＳ３０１）。検出器５は、試料２のテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定する（ステップＳ３０２）。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る物質センシング装置１では、高分子材料（４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレン）７の分子の構造がらせん構造に変化したことを、テラヘルツ光の吸収スペクトルに基づいて検知している。従来、テラヘルツ光の吸収スペクトルを用いる検知方法は、試料２の分子間相互作用を検知する方法として利用されていたが、本発明のように高分子材料７の分子の構造が変化したことを検知する方法としては利用されていなかった。また、テラヘルツ光の吸収スペクトルを用いる検知方法は、分子量が大きい材料や分子形状が複雑な材料を測定した場合、多くの基準振動が重なってスペクトルのピークが明確に現れないテラヘルツ光の吸収スペクトルになると従来考えられていた。
【００３７】
しかし、本発明では、対象物質８と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料７の分子の構造の変化を検知することが、テラヘルツ光の吸収スペクトルを測定することで可能なことを発見し、テラヘルツ光の吸収スペクトルを用いて、試料２における対象物質８の存在を検出する方法及び装置を提案している。
【００３８】
コンピュータ６は、検出器５で測定した試料２のテラヘルツ光の吸収スペクトルに基づいて、試料２における対象物質８の存在を検出する（ステップＳ３０３）。試料２のテラヘルツ光の吸収スペクトルに基づいて試料２における対象物質８の存在を検出できることを、具体例を示して説明する。
【００３９】
図４は、本発明の実施の形態に係る物質センシング装置１を用いて測定した対象物質（（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノール）８と結びつく前の高分子材料（４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレン）７のテラヘルツ光の吸収スペクトルの例示図である。また、図５は、本発明の実施の形態に係る物質センシング装置１を用いて測定した対象物質（（Ｓ）−２−アミノ−１−プロパノール）８と結びついた後の高分子材料（４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレン）７のテラヘルツ光の吸収スペクトルの例示図である。なお、図４及び図５において、横軸は周波数（ＴＨｚ）、縦軸は透過率（％）である。
【００４０】
図４に示すように、対象物質８と結びつく前の高分子材料７のテラヘルツ光の吸収スペクトルは、周波数が１２．３ＴＨｚ近傍に吸収ピークが現れ、それ以外の周波数に吸収ピークは現れない。一方、図５に示すように、対象物質８と結びついた後の高分子材料７のテラヘルツ光の吸収スペクトルは、周波数が１２．３ＴＨｚ近傍に吸収ピークが現れ、周波数が１２．３ＴＨｚ近傍以外の５．０ＴＨｚ、７．５ＴＨｚ、１０．０ＴＨｚ近傍にも吸収ピークが現れる。従って、コンピュータ６は、試料２のテラヘルツ光の吸収スペクトルに５．０ＴＨｚ、７．５ＴＨｚ、１０．０ＴＨｚ近傍の吸収ピークが現れれば、高分子材料７の分子の構造がらせん構造に変化したとして、試料２における対象物質８の存在を検出できる。
【００４１】
図５に示すように、分子の構造が変化した高分子材料７のテラヘルツ光の吸収スペクトルは、５．０ＴＨｚ、７．５ＴＨｚ、１０．０ＴＨｚ近傍にも吸収ピークが現れる。対象物質８と結びつく前の高分子材料７のテラヘルツ光の吸収スペクトルは、高分子材料７の分子の構造が不定形で多くの分子の振動モードがランダムに重なるため、周波数が５．０ＴＨｚ、７．５ＴＨｚ、１０．０ＴＨｚ近傍に吸収ピークが現れない。しかし、対象物質８と結びついた後の高分子材料７のテラヘルツ光の吸収スペクトルは、高分子材料７の分子の構造が規則的な構造に変化して、周波数が５．０ＴＨｚ、７．５ＴＨｚ、１０．０ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れるので、周波数が５．０ＴＨｚ、７．５ＴＨｚ、１０．０ＴＨｚ近傍に吸収ピークが現れるものと考えられる。
【００４２】
図５に示すテラヘルツ光の吸収スペクトルにおける吸収ピークは、対象物質８と結びついた高分子材料７の分子の構造の変化したことによるものであるか否かを検証するために、高分子材料７に対して密度汎関数理論に基づく第一原理計算による分子の振動モードの解析を行った。斯かる分子の振動モードの解析は、電子系のエネルギーなどの物性を電子密度から計算する密度汎関数理論を用いて、高分子材料７のシュレディンガー方程式を理論計算で解くことで、高分子材料７がテラヘルツの周波数領域帯の振動のピークを有する分子の振動モードが現れていることを解析している。
【００４３】
本実施の形態では、対象物質８と結びつくことで分子の構造がらせん構造に変化した高分子材料（４−ヒドロキシカルボニルフェニルアセチレン）７に対して第一原理計算による振動解析を行った。その結果、高分子材料７は、周波数が５．０ＴＨｚ、７．５ＴＨｚ、１０．０ＴＨｚ近傍の分子の振動モードが現れることが分かった。図６は、高分子材料７に対して第一原理計算による分子の振動モードの解析を行った結果、周波数が５．０ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れる高分子材料７の箇所を示す模式図である。図７は、高分子材料７に対して第一原理計算による分子の振動モードの解析を行った結果、周波数が７．５ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れる高分子材料７の箇所を示す模式図である。図８は、高分子材料７に対して第一原理計算による分子の振動モードの解析を行った結果、周波数が１０．０ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れる高分子材料７の箇所を示す模式図である。
【００４４】
なお、図６乃至図８で示している高分子材料７は、らせん状の主鎖７１と、該主鎖７１のらせん軸に対して垂直な方向に延びた側鎖７２とを有している。ただし、図６乃至図８で示す高分子材料７は、見やすくするために、水素原子と側鎖の一部を省略して図示している。
【００４５】
図６に示すように、高分子材料７は、主鎖７１の箇所７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ及び側鎖７２の箇所７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが矢印方向に振動することで周波数が５．０ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れる。また、図７に示すように、高分子材料７は、主鎖７１の箇所７１ｅ，７１ｆ，７１ｇ，７１ｈ，７１ｉが矢印方向に振動することで周波数が７．５ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れる。また、図８に示すように、高分子材料７は、主鎖７１の箇所７１ｅ，７１ｊ，７１ｋ，７１ｌが矢印方向に振動することで周波数が１０．０ＴＨｚ近傍に振動のピークを有する分子の振動モードが現れる。そのため、分子の構造がらせん構造に変化した高分子材料７は、テラヘルツ光が照射されると、分子の振動モードが現れる振動のピークと同じ周波数の５．０ＴＨｚ、７．５ＴＨｚ、１０．０ＴＨｚ近傍のテラヘルツ光を吸収するので、吸収スペクトルに周波数が５．０ＴＨｚ、７．５ＴＨｚ、１０．０ＴＨｚ近傍に吸収ピークが現われることは、理論的な解析（密度汎関数理論に基づく第一原理計算による振動解析）によっても明らかである。
【００４６】
以上のように、本実施の形態によれば、対象物質８と結びつくことで分子の構造が変化する高分子材料７を試料２に加えて、高分子材料７の分子の構造の変化をテラヘルツ光の吸収スペクトルを測定することで検知し、試料２における対象物質８の存在を検出する。よって、本発明の実施の形態に係る物質センシング装置１及び物質センシング方法は、高分子材料７の種類を変更することで、バイオセンサや赤外線吸収では検出が難しいアミン類などの対象物質８の存在を容易に検出することができる。なお、アミン類は、悪臭物質や腐敗指標、生体内で作用する物質（ヒスタミン、アドレナリンなど）である。
【００４７】
また、上述した実施の形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、高分子材料７の分子の構造の変化は、不定形な構造かららせん構造への変化に限定されるものではなく、分子の振動モードがテラヘルツの周波数領域内となるような分子の構造の変化であれば、一次構造から二次構造への変化、二次構造から三次構造等の高次構造への変化であっても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１  物質センシング装置
２  試料
３  光源
４  干渉計
５  検出器
６  コンピュータ
７  高分子材料
８  対象物質
【図１】
2012220328.tif 000003
【図２】
2012220328.tif 000004
【図３】
2012220328.tif 000005
【図４】
2012220328.tif 000006
【図５】
2012220328.tif 000007
【図６】
2012220328.tif 000008
【図７】
2012220328.tif 000009
【図８】
2012220328.tif 000010