JP2017211368A - テラヘルツ波分光測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物が水を含有する場合、加熱して水を除去するだけでは、測定対象物内の分析目的分子が、熱によって分解または変性を引き起こし、測定前の分析目的分子が消失してしまうことが想定される。【解決手段】測定対象物が水を含有する場合でも、吸収スペクトルの比較に応じて水分除去部を作動させて水を除去する動作を行うことで、測定対象物内の分析目的分子を分解または変性により消失することなく測定対象物の水を簡便に除去して同定できるテラヘルツ波分光測定システムを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、テラヘルツ波分光測定システムに関する。

近年、テラヘルツ（ＴＨｚ）領域の電磁波（以下、テラヘルツ波と示す）を応用した技術が注目されている。テラヘルツ波は、光と電波の境界に相当するおよそ０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数領域に相当する電磁波であり、未開拓の周波数領域であった。しかし、近年、フェムト秒レーザー技術、非線形光学技術、半導体デバイス技術などの発展により、テラヘルツ波の発生、検出、伝送に関する基盤技術が進展し、その応用技術が開発されてきている。

テラヘルツ波はさまざまな物質の特徴的な吸収スペクトルが得られる領域であり、分子識別のための指紋スペクトルとしての応用が期待されている。特に、タンパク質、脂質、炭水化物などの生体関連分子や有機分子における固有振動がテラヘルツ波領域の周波数に対応していることから、テラヘルツ波の分光測定技術による生体関連分子の分析、細胞に関する研究、および有機化学研究が注目されている。

ところで、水はテラヘルツ波を吸収しやすい物質である。特に、０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚの領域では周波数の増加に応じて単調に吸収度が増加していく。測定対象物が水を含んでいる場合、照射されたテラヘルツ波は主に水によって吸収される。テラヘルツ波に対して特徴的な吸収スペクトルを有する分析目的分子が水と共存している場合、水の吸収スペクトルと分析目的分子の吸収スペクトルが重なるため、その特徴的な吸収スペクトルを認識することが困難になることがあった。タンパク質、脂質、炭水化物などの生体関連分子は、水と共存して存在することも多く、それら分子固有の吸収スペクトルを検出して同定する簡便な方法が必要であった。

特許文献１では、測定対象物を相変化させるための相変化手段を有することで、測定対象物を凍結および加熱する手段が開示されている。テラヘルツ波の吸収率は水（液相）と氷（固相）とで異なり、氷（固相）のほうがテラヘルツ波をよく透過することが知られている。そこで、測定対象物を凍結することによって、水（液相）を減らしてテラヘルツ波吸収の影響を抑制し、水以外の分析目的分子の吸収スペクトルを検出しやすくしている。また、凍結後に加熱することによって、試料の交換・回収を行っている。

特許５１６４３２０号公報 米国特許出願公開第２００６／０２５５２７７号明細書 米国特許出願公開第２０１２／０１９９７４３号明細書 米国特許出願公開第２０１５／０３１６４７５号明細書

特許文献１では、測定対象物を設置する導波管にヒーターを備えて加熱できる構成をとっている。しかし、加熱するだけでは、測定対象物の分析目的分子が熱によって分解または変性を引き起こし、測定前に存在していた分析目的分子が消失してしまうことも想定される。また、測定対象物が食器等の容器であって容器表面を分析したい場合、容器が樹脂製等、熱に弱い材料であると、容器の変形や溶融が起きることも想定される。
本発明の目的は、測定対象物が水を含有する場合でも、測定対象物内の分析目的分子を分解または変性により消失することなく、測定対象物の水を簡便に除去して分析目的分子を同定する方法を有するシステムを提供することにある。

測定対象物に向けて電磁波を発振するテラヘルツ波放射体と、前記テラヘルツ波放射体からの電磁波のうち前記測定対象物を透過または反射した電磁波を検出する受光部と、前記テラヘルツ波放射体から発振する電磁波の強度と前記受光部で検出する電磁波の強度から吸収スペクトルを算出する信号処理部と、測定対象物の含有水分を除去する水分除去部と、前記テラヘルツ波放射体と前記受光部と前記信号処理部と前記水分除去部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記水分除去部作動前に、前記テラヘルツ波放射体から電磁波を発振させて前記信号処理部に第１吸収スペクトルを算出させるステップと、前記第１吸収スペクトルに応じて、前記水分除去部を作動させるステップを有することを特徴とするテラヘルツ波分光測定システムである。

本発明は、測定対象物が水を含有している場合でも、測定対象物内の分析目的分子を分解または変性により消失することなく、測定対象物の水を簡便に除去して分析目的分子を同定する方法を有するシステムを提供する。

第１実施形態における透過測定用途のテラヘルツ波分光測定システム１００の模式図。 第１実施形態における動作のフローチャートを表す図。 第１実施形態における検出した頂点を表す模式図。 第１実施形態における反射測定用途のテラヘルツ波分光測定システム２００の模式図。 第２実施形態における検出した頂点と底点、および設定した吸収ピークと吸収ボトムを表す模式図。 第２実施形態における動作のフローチャートを表す図。 第３実施形態における動作のフローチャートを表す図。 第４実施形態における透過測定用途のテラヘルツ波分光測定システム３００の模式図。 第４実施形態におけるテラヘルツ波分光測定システム４００の模式図。 実施例１における測定対象物の第１吸収スペクトルを表す図。 実施例３における測定対象物の第１吸収スペクトルと第２吸収スペクトルを表す図。 実施例４におけるサンプルａとサンプルｂの第１吸収スペクトルを表す図。 実施例４におけるサンプルａとサンプルｂの同定を実行するステップで用いた吸収スペクトルを表す図。 比較例１におけるサンプルａとサンプルｂの第１吸収スペクトルを表す図。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における透過測定用途のテラヘルツ波分光測定システム１００の模式図を示す。

図１は、測定対象物を透過したテラヘルツ波を計測するシステム構成をとっており、テラヘルツ波放射体１０１、受光部１０２、水分除去部１０３、第１信号処理部１０４、第２信号処理部１０５により構成される。測定対象物１０６は、テラヘルツ波放射体１０１と受光部１０２の間の光軸上に置かれる。信号処理部は、第１信号処理部１０４および第２信号処理部１０５を含む。

テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波放射体１０１としては、光伝導素子や非線形光学結晶に数フェムト秒から数１００フェムト秒のパルス幅をもつフェムト秒レーザーを照射することでテラヘルツ波を発振させるテラヘルツ波放射体等が主に用いられる。これらのテラヘルツ波放射体を用いることにより、０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数範囲のテラヘルツ波を利用できる。

テラヘルツ波放射体１０１が発振したテラヘルツ波は測定対象物１０６に向かって放射され、測定対象物１０６を透過したテラヘルツ波は受光部１０２に入射する。

受光部１０２としては、広い波長感度特性をもつ光伝導素子、焦電検知器、ボロメータなどが用いられる。

また、テラヘルツ波放射体１０１と測定対象物１０６の間には、図示しないが、レンズ等によって構成される集光系を配置してもよい。レンズの材質としては、テラヘルツ波が透過するポリエチレン等のプラスチック材料等が用いられる。

テラヘルツ波放射体１０１からのテラヘルツ波の発振強度と、受光部１０２でのテラヘルツ波の検出強度を信号処理部１０３で演算することによって、測定対象物の吸収スペクトルを算出することができる。算出された吸収スペクトルによって各周波数に対応する吸収度が分かる。

吸収スペクトルは、特許文献３（その図６を参照せよ）、特許文献４（その図２Ａを参照せよ）、および特許文献５（その図１９を参照せよ）に開示されている。これらの特許文献を参照した当業者にとって、吸収スペクトルを得ることは容易であろう。図３も参照せよ。

テラヘルツ波放射体１０１、受光部１０２、信号処理部１０３および水分除去部１０４は、第２信号処理部１０５によって制御される。

図２は本実施形態における動作を表すフローチャートである。

測定開始指令後、テラヘルツ波放射体１０１から測定対象物１０６にテラヘルツ波を照射し、発信部１０１から発振したテラヘルツ波の強度と、受光部１０２で検出されたテラヘルツ波の強度を信号処理部１０３で演算することによって、測定対象物１０６の第１吸収スペクトルを算出する。

次に第１吸収スペクトルにおける所定周波数の吸収度が、予め設定した吸収度未満であるか判断する。予め設定した吸収度未満であれば、測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行し、測定を終了する。予め設定した吸収度以上であれば、水分除去部１０３を作動させる。

所定周波数と予め設定した吸収度とは、例えば、周波数２．５ＴＨｚでの吸収度が０．５未満であるか否かを判定するというように設定でき、吸収度が０．５以上であれば水分除去部１０３を作動させることになる。

所定周波数の設定に幅をもたせ、２．０ＴＨｚから２．５ＴＨｚの範囲内で吸収度０．５未満の値があるか否かを判断するということでもよい。２．０ＴＨｚから２．５ＴＨｚの範囲内すべてにおいて吸収度０．５以上を示したときに水分除去部１０３を作動させることになる。分析目的分子によっては、周波数２．５ＴＨｚに吸収ピークが位置する場合には、所定周波数の設定に幅を持たせ、その範囲内の吸収度の値によって判断することが望ましい。

水分除去部１０３は、第２信号処理部１０５によって作動の信号が送られると測定対象物１０６の水分を除去する動作を行う。本実施形態ではヒーター加熱部を用いた。なお、水分除去部１０３はその他の手段、温風加熱、電磁波加熱等の加熱手段や低湿度環境部、真空乾燥等の手段でもよい。

水分除去部１０３が作動中に、再度テラヘルツ波放射体１０１から測定対象物１０６にテラヘルツ波を照射し、発信部１０１から発振したテラヘルツ波の強度と、受光部１０２で検出されたテラヘルツ波の強度を信号処理部１０３で演算することによって、測定対象物１０６の第２吸収スペクトルを算出する。

次に第２吸収スペクトルの吸収ピークの周波数が、第１吸収スペクトルの吸収ピークの周波数と異なっていないか判断する。

吸収ピークの周波数を判定するためには、吸収スペクトルから吸収ピークを判定する必要がある。以下に吸収ピークの判定方法について説明する。

吸収スペクトルにおける各周波数に対して、一回微分することによって微分係数を計算し、その微分係数の符号が正の値である状態から一旦ゼロになり、その後に負の値に転換する領域を見つけ、そのゼロ値の位置を頂点とする。一回微分した値がゼロ値となる周波数値を求めるためには、微分計算を多くの周波数値に対して行う必要が生じるため、大きな情報処理負荷がかかる。そのため、微分係数が正の値から負の値に転換する領域を見つけ、その領域内の点を頂点とすることでも構わない。

吸収スペクトルから頂点を検出した模式図を図３に示す。一回微分による微分係数が負の値から正の値に変わる領域にあるＰ１からＰ６を頂点として検出した。

頂点はノイズ等に起因するごく微小な凹凸形状波形の影響を受けるものも含まれる。凹凸形状となる頂点と隣接する底点との吸収度の差を算出し、予め設定した値以上のときの頂点を吸収ピークとして判定する。ここで底点とは、吸収度が高くなる山部が出た後のベースラインに着地した部分を表す谷部の極小値であり、一回微分することによって微分係数を計算し、その符号が負の値である状態から一旦ゼロになり、その後に正の値に転換する領域を見つけ、そのゼロ値のことである。

吸収度の差が例えば０．２以上のときの頂点を吸収ピークとして判定すると、図３において、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６が吸収ピークとして判定される。なお、吸収度の差として予め設定する値はこの限りではなく、受光部の感度や測定対象物の状態等を踏まえて設定することができる。

第１吸収スペクトルの吸収ピークの周波数を記憶しておき、第２吸収スペクトルの吸収ピークの周波数が第１吸収スペクトルの吸収ピークの周波数と異なっていないか判断する。

吸収ピークの周波数が異なっていない場合は、第２吸収スペクトルの所定周波数の吸収度が、予め設定した吸収度未満であれば、測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行し、測定を終了する。予め設定した吸収度以上であれば、第３吸収スペクトルを算出する動作を行う。

吸収ピークの周波数が異なる場合は、水分除去部１０３の出力を低下させる。吸収ピークの周波数が異なるということは、水分除去部１０３を作動させたことにより、第１吸収スペクトルで検出されている分析目的分子が分解または編成を引き起こし、別の分子が生成しつつある可能性を示している。このまま分解または変性が進行すると分析目的分子が消失して同定できなくなる可能性もあるため、水分除去部１０３の出力を低下させることによって、分析目的分子の分解による消失を抑制する。

水分除去部１０３の出力低下後に、第３吸収スペクトルを算出する動作を行う。第３吸収スペクトルを算出した後は、第３吸収スペクトルの吸収ピークの周波数が第２吸収スペクトルの吸収ピークの周波数と異なっていないかを判断する。判断後のステップに応じて、第４、第５、・・・第Ｎ吸収スペクトルを算出し、都度第Ｎ吸収スペクトルの吸収ピークの周波数が、第Ｎ−１吸収スペクトルの吸収ピークの周波数と異なっていないかを判断する。以上の動作を第Ｎ吸収スペクトルの所定周波数の吸収度が予め設定した吸収度未満になるまで行い、測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行し、測定を終了する。

以上の動作により、測定対象物が水を含有する場合でも、測定対象物中の分析目的分子を消失させることなく水を簡便に除去して、同定することができる。

第Ｎ吸収スペクトルにおいて、所定周波数の吸収度が予め設定した吸収度未満にならなかった場合は、測定不能ということで測定動作を停止させてもよい。

水分除去部出力低下のステップにおいて、これ以上出力低下できない場合においては、測定不能ということで測定動作を停止させてもよい。

水分除去部は出力低下ではなく、停止させてもよい。水分除去部停止後、第Ｎ吸収スペクトルを算出し、都度第Ｎ吸収スペクトルの吸収ピークの周波数が、第Ｎ−１吸収スペクトルの吸収ピークの周波数と異なっていないかを判断する。また、水分除去部停止後、一定時間経過後に、水分除去部を作動させてから、第Ｎ吸収スペクトルを算出させてもよい。一定時間とは例えば１分というように任意に設定することができる。

測定対象物あるいは水分除去部に温度受光部を設けて、温度を測定しながら、所定の温度に制御するように水分除去部を作動させても構わない。

水分除去部は間欠的に出力する等の動作を行ってもよい。

ここまで透過測定に関して述べてきたが、テラヘルツ波に対する測定対象物の反射強度を測定しても同様の効果を得ることができる。

反射測定の場合を以下に述べる。図４は、反射測定用途のテラヘルツ波分光測定システム２００の模式図である。図４に示す反射型の分光測定装置は、テラヘルツ波放射体２０１、受光部２０２、水分除去部２０３、信号処理部２０４、制御部２０５、発振側ミラー２１１、検出側ミラー２１２により構成される。テラヘルツ波放射体２０１から発信されたテラヘルツ波は、発振側ミラー２１１で反射し、測定対象物２０６に照射され、反射したテラヘルツ波が検出側ミラー２１２で反射して受光部２０２に入射する。

反射測定の際も透過測定と同様にテラヘルツ波放射体２０１から発振したテラヘルツ波の強度と受光部２０２で検出されたテラヘルツ波の強度を信号処理部２０３で演算することによって、測定対象物２０６の吸収スペクトルを算出することができる。

反射測定の際も透過測定時と同様に、図２に示したフローチャートに沿って、得られた吸収スペクトルに応じて水分除去部１０３を作動させることによって、測定対象物中の分析目的分子を消失させることなく水を簡便に除去して、同定することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態においても第１実施形態と同様、図１に示す透過測定用途のテラヘルツ波分光測定システム１００の模式図で説明する。

本実施形態では、吸収ピークの周波数ではなく、吸収ピークの高さを算出し、その高さが低下したときに、分析目的分子の変性または分解が始まったとして、水分除去部を制御することを特徴とする。

吸収ピークの高さを算出するためには、第１実施形態と同様の方法で頂点と底点の検出を行った後、頂点と隣接する底点との吸収度の差が予め設定した値以上の値のときの頂点を吸収ピークとして判定し、隣接する底点を吸収ボトムとして判定する。

検出した頂点と底点、および吸収ピークと吸収ボトムを図５に示す。検出された頂点はＰ１からＰ６、底点はＢ１からＢ６であるが、吸収度の差が０．２以上のときの頂点を吸収ピークとして判定すると、吸収ピークはＰ２、Ｐ５、Ｐ６であり、吸収ボトムはＢ２、Ｂ５、Ｂ６である。吸収ピークと隣接する吸収ボトムとの吸収度の差から、吸収ピークの高さが算出できる。

図６は第２実施形態における動作を表すフローチャートである。

測定開始指令後、テラヘルツ波放射体１０１から測定対象物１０６にテラヘルツ波を照射し、発信部１０１から発振したテラヘルツ波の強度と、受光部１０２で検出されたテラヘルツ波の強度を信号処理部１０３で演算することによって、測定対象物１０６の第１吸収スペクトルを算出する。

次に第１吸収スペクトルにおける所定周波数の吸収度が、予め設定した吸収度未満であるか判断する。予め設定した吸収度未満であれば、測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行し、測定を終了する。予め設定した吸収度以上であれば、水分除去部１０３を作動させる。

水分除去部１０３が作動中に、再度テラヘルツ波放射体１０１から測定対象物１０６にテラヘルツ波を照射し、発信部１０１から発振したテラヘルツ波の強度と、受光部１０２で検出されたテラヘルツ波の強度を信号処理部１０３で演算することによって、測定対象物１０６の第２吸収スペクトルを算出する。

次に第２吸収スペクトルの吸収ピークの高さが、第１吸収スペクトルの吸収ピークの高さより小さくないか判断する。複数の吸収ピークがある場合は、任意の吸収ピークを１つ選択することで構わない。

小さくない場合は、第２吸収スペクトルの所定周波数の吸収度が予め設定した吸収度未満であれば、測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行し、測定を終了する。予め設定した吸収度以上であれば、第３吸収スペクトルを算出する動作を行う。

小さい場合は、水分除去部１０３の出力を低下させる。吸収ピークの高さが小さいということは、水分除去部１０３を作動させたことで第１吸収スペクトルで検出されている分析目的分子が変性または分解等を引き起こし、分析目的分子が減少しつつある可能性を示している。そのため水分除去部１０３の出力を低下させることによって、分析目的分子の減少を抑制する。

水分除去部１０３の出力低下後に、第３吸収スペクトルを算出する動作を行う。第３吸収スペクトルを算出した後は、第３吸収スペクトルの吸収ピークの高さが第２吸収スペクトルの吸収ピークの高さより小さくないか判断する。判断後のステップに応じて、第４、第５、・・・第Ｎ吸収スペクトルを算出し、都度第Ｎ吸収スペクトルの吸収ピークの高さが、第Ｎ−１吸収スペクトルの吸収ピークの高さより小さくないかを判断する。以上の動作を第Ｎ吸収スペクトルの所定周波数の吸収度が予め設定した吸収度未満になるまで行い、測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行し、測定を終了する。

以上の動作により、測定対象物が水を含有する場合でも、測定対象物中の分析目的分子を消失させることなく水を簡便に除去して、同定することができる。

第Ｎ吸収スペクトルにおいて、所定周波数の吸収度が予め設定した吸収度未満にならなかった場合は、測定不能ということで測定動作を停止させてもよい。

水分除去部出力低下のステップにおいて、これ以上出力低下できない場合においては、測定不能ということで測定動作を停止させてもよい。

水分除去部は出力低下ではなく、停止させてもよい。水分除去部停止後、第Ｎ吸収スペクトルを算出し、都度第Ｎ吸収スペクトルの吸収ピークの高さが、第Ｎ−１吸収スペクトルの吸収ピークの高さと異なっているかどうかを判断する。また、水分除去部停止後、一定時間経過後に、水分除去部を作動させてから、第Ｎ吸収スペクトルを算出させてもよい。一定時間とは例えば１分というように任意に設定することができる。

測定対象物あるいは水分除去部に温度受光部を設けて、温度を測定しながら、所定の温度に制御するように水分除去部を作動させても構わない。

水分除去部は間欠的に出力する等の動作を行ってもよい。

ここまで透過測定に関して述べてきたが、テラヘルツ波に対する測定対象物の反射強度を測定しても同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態においても第２実施形態と同様、図１に示す透過測定用途のテラヘルツ波分光測定システム１００の模式図で説明する。

本実施形態では、吸収ピークの高さの変化量を他の周波数領域の変化量と比較することによって、分析目的分子の変性または分解の状況を見極める。

図７は第３実施形態における動作を表すフローチャートである。

測定開始指令後、テラヘルツ波放射体１０１から測定対象物１０６にテラヘルツ波を照射し、発信部１０１から発振したテラヘルツ波の強度と、受光部１０２で検出されたテラヘルツ波の強度を信号処理部１０３で演算することによって、測定対象物１０６の第１吸収スペクトルを算出する。

次に第１吸収スペクトルの所定周波数に対応する吸収度が、予め設定した吸収度未満であるか判断する。予め設定した吸収度未満であれば、測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行し、測定を終了する。予め設定した吸収度以上であれば、水分除去部１０３を作動させる。

水分除去部１０３が作動中に、再度テラヘルツ波放射体１０１から測定対象物１０６にテラヘルツ波を照射し、発信部１０１から発振したテラヘルツ波の強度と、受光部１０２で検出されたテラヘルツ波の強度を信号処理部１０３で演算することによって、測定対象物１０６の第２吸収スペクトルを算出する。

次に第１吸収スペクトルの吸収ピークを示す周波数を基準周波数と設定する。さらに、基準周波数よりも高周波数側にある任意の周波数を対照周波数と設定する。吸収ピークの判定は第２実施形態と同様の方法で行う。

次に第１吸収スペクトルの基準周波数における吸収度から、第２吸収スペクトルの基準周波数における吸収度を減算することにより、基準減算値を算出する。また、第１吸収スペクトルの対照周波数における吸収度から、第２吸収スペクトルの対照周波数における吸収度を減算することにより、対照減算値を算出する。

次に基準減算値が対照減算値未満であるか判断する。

基準減算値が対照減算値未満である場合は、第２吸収スペクトルの所定周波数の吸収度が予め設定した吸収度未満であれば、測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行し、測定を終了する。予め設定した吸収度以上であれば、第３吸収スペクトルを算出する動作を行う。

基準減算値が対照減算値以上である場合は、水分除去部１０３の出力を低下させる。この理由について以下に説明する。

通常、水のテラヘルツ吸収スペクトルは、周波数が高くなるにつれて吸収度が指数関数または二次関数的に増加する。そのため、測定対象物が水を含有している場合には、全体的な吸収度は水の吸収スペクトルの影響を受けて、周波数が高くなるにつれて指数関数または二次関数的に増加する傾向となる。各周波数の吸収度は含有する水の量に比例することから、測定対象物中の水を除去していくと、吸収スペクトルは低周波数よりも、高周波数側において、吸収度の減算値が大きくなる。

分析目的分子の吸収ピークは、水の吸収スペクトルに合算される形で現れるので、水が除去されるだけでは吸収ピークの高さは変わらずに、吸収度の値は水の吸収度の低下度合だけ低下していく。しかし、分析目的分子が分解または変性を起こして減少している場合は、吸収ピークの高さが低くなる。この場合、水の吸収度の低下と分析目的分子の減少による吸収度の低下が合わさる。よって、吸収ピークで設定した基準周波数での基準減算値は、それより高周波数側に設定した対照周波数での対照減算値よりも大きくなる。

本実施形態では、上記現象を利用することによって、基準減算値が、それより高周波数に存在する対照減算値以上であるときは、吸収ピークが小さくなってきていると判断し、水分除去部の出力を低下させる。

水分除去部１０３の出力低下後に、第３吸収スペクトルを算出する動作を行う。第３吸収スペクトルを算出した後は、第３吸収スペクトルと第２吸収スペクトルとから基準減算値と対照減算値を算出し、基準減算値が対照減算値未満であるか判断する。判断後のステップに応じて、第４、第５、・・・第Ｎ吸収スペクトルを算出し、基準減算値が対照減算値未満であるかを判断する。以上の動作を第Ｎ吸収スペクトルの所定周波数の吸収度が予め設定した吸収度未満になるまで行い、測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行し、測定を終了する。

以上の動作により、測定対象物が水を含有する場合でも、測定対象物中の分析目的分子を消失させることなく水を簡便に除去して、同定することができる。

対照周波数の設定は、ノイズ等に起因するごく微小な凹凸形状波形の影響を受けないように、基準周波数より０．１ＴＨｚ以上高周波側に設定することが望ましい。

第Ｎ吸収スペクトルにおいて、所定の周波数の吸収度が予め設定した吸収度未満にならなかった場合は、測定不能ということで測定動作を停止させてもよい。

水分除去部出力低下のステップにおいて、これ以上出力低下できない場合においては、測定不能ということで測定動作を停止させてもよい。

水分除去部は出力低下ではなく、停止させてもよい。水分除去部停止後、第Ｎ吸収スペクトルを算出し、吸収スペクトルを算出する動作を行う。第Ｎ吸収スペクトルを算出した後は、第Ｎ吸収スペクトルと第Ｎ−１吸収スペクトルとから基準減算値と対照減算値を算出し、基準減算値が対照減算値未満であるか判断する。また、水分除去部停止後、一定時間経過後に、水分除去部を作動させてから、第Ｎ吸収スペクトルを算出させてもよい。一定時間とは例えば１分というように任意に設定することができる。

測定対象物あるいは水分除去部に温度受光部を設けて、温度を測定しながら、所定の温度に制御するように水分除去部を作動させても構わない。

水分除去部は間欠的に出力する等の動作を自動的に行うようにしてもよい。

基準周波数は吸収ピークを示す周波数でなくてもよい。この場合、基準減算値が対照減算値より大きくなるということは、対照周波数の吸収度の増加が示されていることである。そのため分析目的分子の分解による分析目的分子以外の分子の生成が想定される。そのため、水分除去部の出力を低下させて、分析目的分子の分解を抑制する。
ここまで透過測定に関して述べてきたが、テラヘルツ波に対する測定対象物の反射強度を測定しても同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
図８は第４実施形態による透過測定用途のテラヘルツ波分光測定システムの模式図２００を示す。

図８は、測定対象物を透過したテラヘルツ波を計測するシステム構成をとっており、テラヘルツ波放射体３０１、受光部３０２、水分除去部３０３、信号処理部３０４、制御部３０５により構成される。測定対象物３０６は、テラヘルツ波放射体３０１と受光部３０２の間の光軸上に置かれる。本実施形態では第１実施形態と異なる点として、測定対象物３０６の吸収スペクトル等を表示させることができる表示部３１０を設けたことが特徴である。

本実施形態においても第１実施形態と同様に、テラヘルツ波放射体１０１からのテラヘルツ波の発振強度と、受光部１０２でのテラヘルツ波の検出強度を信号処理部１０３で演算することによって、測定対象物の吸収スペクトルを算出することができる。さらに、周波数に対する吸収度として表される吸収スペクトルを所定周波数範囲内において算出および記憶することができる。

本実施形態では、制御部３１０によって測定対象物中の分析目的分子の同定を行うステップを実行したときの第Ｎ吸収スペクトルを表示部３１０に表示する。信号処理部３０４は同定を行うステップを実行したときの第Ｎ吸収スペクトルを複数記憶させておくことができるため、複数の第Ｎ吸収スペクトルを表示部３１０に重ね合わせて表示することができる。複数の測定対象物の水分除去後の吸収スペクトルにおけるベースラインを重ねて表示できるため、結果を視覚的に比較することができる。水の含有量が異なる測定対象物の吸収スペクトルは通常、周波数増加に伴う全体的な吸収度の増加が異なるため、第１吸収スペクトルは異なるベースラインを示す。よって複数の結果においてベースラインが重なっている表示を示すことは、ともに水分除去過程を経た結果であることを表している。

複数の分析目的分子の同定を行うステップを実行したときの第Ｎ吸収スペクトルを並列して表示することもできる。

本実施形態では透過測定に関して述べてきたが、テラヘルツ波に対する測定対象物の反射強度を測定しても同様の効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
図１０は、本実施形態におけるテラヘルツ波分光検査装置４００の模式図であり、食品用容器表面に有機分子や細菌類が付着しているか否かを判定する検査装置として機能する。

食品用容器４０１は供給装置４１１より、搬送装置４１２を介して測定部４１３に送られる。測定部４１３は第１実施形態から第３実施形態のいずれかに述べたテラヘルツ波分光測定システム１００の構成をとっている。

測定部４１３で行われる食品用容器４０１に有機分子や細菌類が所定濃度以上付着していたか否かの判定結果を表示する表示部４１４を設けている。表示部４１４に表示された結果をもとに、食品用容器４０１に有機分子や細菌類が所定濃度以上付着していたか人が判断することができる。なお、表示部４１４は、吸収スペクトルを表示してもよい。

測定部４１３で検査された食品用容器４０１は回収装置４１５に送られる。なお、回収装置４１５では、食品用容器４０１に有機分子や細菌類が付着したものと、付着していなかったものとを分別できる構成を取ってもよい。

以上のような構成をとることにより、検査から、選別、および回収までのプロセスが一律に行える仕組みになっている。

本実施形態において、食品用容器４０１表面上に水が存在する場合でも、分析目的分子を消失させることなく水を簡便に除去して、同定することができる。

（実施例）
（実施例１）
チロシンをポリエチレン粉末と混合させた後、水を含有させて測定対象物を形成した。その測定対象物のテラヘルツ波吸収スペクトルからチロシンの同定を行った。ポリエチレンはテラヘルツ波を透過しやすい物質で分析目的分子の吸収スペクトルに影響を与えないことから、測定対象物の混合剤に用いたり、サンプル保持基材に用いたりする。

測定対象物は以下のように作成した。ポリエチレン粉末とチロシン粉末を重量比で１：１となるように調合した後、全粉末に対して重量比５％となる水を含有させて、均一に混合することによって測定対象物を作成した。

測定対象物の一部をポリエチレン板で形成されるサンプルホルダ（径１０ｍｍ）上に厚みが均等になるように敷き詰めた。サンプルホルダはポリエチレン板の外周を金属性のリングで取り囲んで、リング内のポリエチレン板面を径１０ｍｍにしている。ポリエチレン板表面と金属性のリングにより段差が形成されるため、ポリエチレン表面上に粉末を保持しやすい形状にしている。

テラヘルツ波をサンプルホルダに敷き詰めた測定対象物上から照射（照射スポット径３ｍｍ）し、測定対象物およびサンプルホルダを透過したテラヘルツ波を検出することによって測定対象物の第１吸収スペクトルを算出した。周波数０．５ＴＨｚから２．５ＴＨｚの範囲において算出された吸収スペクトルの結果を図１０に示す。周波数が増えるにつれて吸収度が全体的に単調に増加する傾向になった。第１吸収スペクトルの吸収ピークを算出したところ、周波数が１．０ＴＨｚ、１．９ＴＨｚ、２．１ＴＨｚの点にあることを判定した。ノイズの影響を排除するため、吸収ピークと隣接する底点との吸収度の差が０．２未満のものは排除している。

次に所定周波数の吸収度が予め設定した吸収度未満であるかを判断した。本実施例では２．０ＴＨｚから２．５ＴＨｚの範囲の周波数において、吸収度が０．５未満であるか否かを判断し、０．５未満ではなかったため、サンプルホルダ上に設けていた加熱ヒーターを通電させ、輻射熱によって測定対象物を加熱することにより、測定対象物中の水分を除去した。

次に第２吸収スペクトルを測定し、吸収ピークの周波数が１．０ＴＨｚ、１．９ＴＨｚ、２．１ＴＨｚの点にあることを判定し、第１吸収スペクトルの吸収ピークの周波数と異なっていないことを確認した。２．０ＴＨｚから２．５ＴＨｚの範囲の周波数において、吸収度が０．５未満になるまで上記動作を繰り返し、同定を行った。

以上の動作によって吸収スペクトルの周波数が異なっていないことを判断しながら水分除去部を作動させたため、測定対象物中のチロシンを変性または分解によって消失することなく同定できた。

（実施例２）
本実施例では、吸収スペクトルにおけるピーク高さが小さくなっているかを判断しながら水分除去部を作動させる動作を行った。

実施例１と同様に作成した測定対象物にテラヘルツ波を照射し、測定対象物およびサンプルホルダを透過したテラヘルツ波を検出することによって測定対象物の第１吸収スペクトルを算出した。第１吸収スペクトルの周波数１．０ＴＨｚの吸収ピークの高さを算出したところ、２．１であった。

２．０ＴＨｚから２．５ＴＨｚの範囲の周波数において、吸収度が０．５未満ではなかったため、サンプルホルダ上に設けていた加熱ヒーターを通電させ、輻射熱によって測定対象物を加熱することにより、測定対象物中の水分を除去した。

次に第２吸収スペクトルを測定し、周波数１．０ＴＨｚの吸収ピークの高さを算出したところ、２．１であり、第１吸収スペクトルの吸収ピーク高さから小さくなっていないことを判断した。

２．０ＴＨｚから２．５ＴＨｚの範囲の周波数において、吸収度が０．５未満になるまで上記動作を繰り返し、同定を行った。

以上の動作によって吸収スペクトルの吸収ピークの高さが小さくなっていないことを判断しながら水分除去部を作動させたため、測定対象物中のチロシンを変性または分解によって消失することなく同定できた。

（実施例３）
本実施例では、基準減算値が対照減算値未満かを判断しながら水分除去部を作動させる動作を行った。

測定対象物は以下のように作成した。ポリエチレン粉末とチロシン粉末を重量比で１：１となるように調合した後、全粉末に対して重量比１０％となる水を含有させて、均一に混合することによって測定対象物を作成した。測定対象物にテラヘルツ波を照射し、測定対象物およびサンプルホルダを透過したテラヘルツ波を検出することによって測定対象物の第１吸収スペクトルを算出した。

２．０ＴＨｚから２．５ＴＨｚの範囲の周波数において、吸収度が０．５未満ではなかったため、サンプルホルダ上に設けていた加熱ヒーターを通電させ、輻射熱によって測定対象物を加熱することにより、測定対象物中の水分を除去した。

次に第２吸収スペクトルを測定し、吸収ピークのある周波数１．０ＴＨｚを基準周波数、その高周波数側にある１．５ＴＨｚを対照周波数と設定した。０．５ＴＨｚから１．５ＴＨｚの周波数範囲における第１吸収スペクトルと第２吸収スペクトルを図１１に示す。破線が第１吸収スペクトル、実線が第２吸収スペクトルを表す。

第１吸収スペクトルの基準周波数の吸収度は３．４であり、対照周波数の吸収度は２．１であった。また、第２吸収スペクトルの基準周波数の吸収度は２．６であり、対照周波数の吸収度は０．８であった。

基準減算値は０．８、対照減算値は１．３であり、基準減算値が対照減算値未満であった。

２．０ＴＨｚから２．５ＴＨｚの範囲の周波数において、吸収度が０．５未満であるか否かを判定し、吸収度が０．５未満になるまで上記動作を繰り返し、同定を行った。

以上の動作によって基準減算値が対照減算値未満であることを判断しながら水分除去部を作動させたため、測定対象物中のチロシン変性または分解によって消失することなく同定できた。

（実施例４）
本実施例では、２種類の測定対象物を測定し、同定に用いた第Ｎ吸収スペクトルを表示部に表示させた。

測定対象物は以下のように作成した。ポリエチレン粉末とチロシン粉末を重量比で１：１となるように調合した後、全粉末に対して重量比１０％となる水を含有させて、均一に混合することによってサンプルａを作成した。また、ポリエチレン粉末とチロシン粉末を重量比で１：１となるように調合した後、全粉末に対して重量比５％となる水を含有させて、均一に混合することによってサンプルｂを作成した。

サンプルａおよびサンプルｂにテラヘルツ波を照射し、測定対象物およびサンプルホルダを透過したテラヘルツ波を検出することによって、それぞれの第１吸収スペクトルを算出した。結果を図１２に示す実線がサンプルａの第１吸収スペクトル、破線がサンプルｂの第１吸収スペクトルを表す。

サンプルホルダ上に設けていた加熱ヒーターを通電させ、輻射熱によって測定対象物を加熱することにより、測定対象物中の水分を除去した。次に第２吸収スペクトルを測定し、実施例１と同様に吸収スペクトルの周波数が異なっていないことを判断しながら水分除去部を作動させた。

上記動作を繰り返し、サンプルａおよびサンプルｂの同定を行った。同定に用いた吸収スペクトルを図１３に示す。実線がサンプルａの吸収スペクトル、破線がサンプルｂの吸収スペクトルを表す。

それぞれの第１吸収スペクトルは水の含有量が異なっていたため、視覚的な比較は困難であったが、水の影響を排除した後に、重ねて表示させることで、それぞれのチロシン含有量が同一であることを視覚的に表すことができた。

また、吸収スペクトルの周波数が異なっていないことを判断しながら水分除去部を作動させたため、測定対象物中のチロシンを変性または分解によって消失することなく同定できた。

（比較例）
本比較例では、吸収スペクトルにおけるピーク高さが小さくなっているかを判断せずに水分除去部を作動させる動作を行った。

リン脂質のジミストイルホスファチジルグリセロール（以下、ＤＭＰＧと示す）粉末に対して重量比１０％となる水を含有させて、均一に混合することによって測定対象物を作成した。

実施例１と同様に作成した測定対象物にテラヘルツ波を照射し、測定対象物およびサンプルホルダを透過したテラヘルツ波を検出することによって測定対象物の第１吸収スペクトルを算出した。周波数０．５ＴＨｚから２．０ＴＨｚの範囲において算出された吸収スペクトルの結果を図１４の実線に示す。第１吸収スペクトルの周波数１．１ＴＨｚに吸収度が極大値を示す吸収ピークが得られた。

本比較例では、サンプルホルダ上に設けていた加熱ヒーターを通電させ、輻射熱によって測定対象物を加熱することにより、測定対象物中の水分を除去した。本比較例では加熱ヒーターの停止または出力低下制御を行わずに通電を長時間行った後、第２吸収スペクトルを測定した。結果を図１４の破線に示す。第１吸収スペクトルにおいて周波数１．１ＴＨｚで現れていた吸収ピークが検出されなかった。以上のように吸収スペクトルにおけるピーク高さが小さくなっているかを判断せずに水分除去部を作動させたため、測定対象物中のＤＭＰＧが変性または分解によって消失してしまい、吸収ピークが検出されず同定ができなかった。なお、吸収スペクトルの吸収ピークの高さが小さくなっていないことを判断しながら水分除去部を作動させた場合では、測定対象物中のＤＭＰＧを変性または分解によって消失することなく同定できたことは言うまでもない。

本発明は、テラヘルツ波分光測定システムを提供する。測定対象物が水を含有している場合でも、測定対象物内の分析目的分子を分解または変性により消失することなく、測定対象物の水を簡便に除去して、分析目的分子を同定する方法を有するシステムを提供する。

信号処理部(circuitry)は、半導体装置、半導体集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（large scale integration）を含む一つ又は一つ以上複数の電子回路によって構成されてもよい。ＬＳＩ又はＩＣは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、ＬＳＩやＩＣと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ(very large scale integration)、若しくはＵＬＳＩ(ultra large scale integration) と呼ばれるかもしれないものであってもよい。 ＬＳＩの製造後にプログラムされる、Field Programmable Gate Array (FPGA)、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができるreconfigurable logic deviceも同じ目的で使うことができる。

信号処理部における各工程は、コンピュータに含まれているソフトウエア処理によって実行することが可能である。この場合、ソフトウエアは一つ又は複数のＲＯＭ、光学ディスク、ハードディスクドライブ、などの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウエアが、コンピュータのような処理装置（processor）によって実行された場合ときに、ソフトウエアは、そのソフトウエア内で特定された機能を、処理装置（processor）および周辺装置によって実行される。システム又は装置は、ソフトウエアが記録されている一つ又は複数の非一時的記録媒体、処理装置（processor）、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えばインターフェース、を備えていても良い。

１００ テラヘルツ波分光測定システム
１０１ テラヘルツ波放射体
１０２ 受光部
１０３ 水分除去部
１０４ 信号処理部
１０５ 制御部
１０６ 測定対象物
２００ テラヘルツ波分光測定システム
２０１ テラヘルツ波放射体
２０２ 受光部
２０３ 水分除去部
２０４ 信号処理部
２０５ 制御部
２０６ 測定対象物
２１１ 発振側ミラー
２１２ 検出側ミラー
３００ テラヘルツ波分光測定システム
３０１ テラヘルツ波放射体
３０２ 受光部
３０３ 水分除去部
３０４ 信号処理部
３０５ 制御部
３０６ 測定対象物
３１０ 表示部
４００ テラヘルツ波分光測定システム
４０１ 供給装置
４０２ 搬送装置
４０３ 測定部
４０４ 表示部
４０５ 回収装置

Claims (10)

1. テラヘルツ波分光測定システムであって、以下を具備する：
   テラヘルツ波を被検物質に照射するテラヘルツ波放射体、
   前記被検物質を透過するか、または前記被検物質上で反射したテラヘルツ波を受光する受光器、
   前記被検物質に含有される水分を除去するための水分除去器、および
   信号処理部、
   ここで、
   前記信号処理部は、
   前記被検物質に所定の周波数ｘ１を有する前記テラヘルツ波を照射するための照射信号を前記テラヘルツ波放射体に出力し、
   前記受光器を介して受光されたテラヘルツ波の強度を得、
   前記受光器を介して受光されたテラヘルツ波の強度に基づいて、前記被検物質を透過するか、または前記被検物質上で反射したテラヘルツ波の前記所定の周波数ｘ１に対する吸収度を得、
   前記所定の周波数ｘ１に対する吸収度が、予め定められた値以上である場合には、前記水分除去器を作動させる乾燥信号を前記水分除去器に出力する、
   テラヘルツ波分光測定システム。
2. テラヘルツ波分光測定システムであって、以下を具備する：
   被検物質にテラヘルツ波を照射するテラヘルツ波放射体、
   前記被検物質を透過するか、または前記被検物質上で反射したテラヘルツ波を受光する受光器、
   前記被検物質に含有される水分を除去するための水分除去器、および
   信号処理部、
   ここで、
   前記信号処理部は、
   前記テラヘルツ波の周波数ｘを増加または減少させながら前記被検物質に前記テラヘルツ波を照射するための照射信号を前記テラヘルツ波放射体に出力し、
   前記受光器を介して受光されたテラヘルツ波の強度を得、
   前記テラヘルツ波放射体から照射されたテラヘルツ波の強度および前記受光器により受光されたテラヘルツ波の強度に基づいて、前記周波数ｘに対する吸収度を表す第１吸収スペクトルの関数ｆ１（ｘ）を算出し、
   前記第１吸収スペクトルに含まれる所定の周波数ｘ１に対する吸収度が、予め定められた値以上である場合には、前記水分除去器を作動させる乾燥信号を、前記水分除去器に出力し、
   前記乾燥信号を出力した後、前記テラヘルツ波の周波数ｘを増加または減少させながら前記被検物質に前記テラヘルツ波を再度照射するための照射信号を前記テラヘルツ波放射体に出力し、
   前記受光器を介して再度受光されたテラヘルツ波の強度を得、
   前記テラヘルツ波放射体から再度照射されたテラヘルツ波の強度および前記受光器により再度受光されたテラヘルツ波の強度に基づいて、前記周波数ｘに対する吸収度を表す第２吸収スペクトルの関数ｆ２（ｘ）を算出する、
   テラヘルツ波分光測定システム。
3. 請求項２に記載のテラヘルツ波分光測定システムであって、
   前記第２吸収スペクトルに含まれる吸収ピークでの周波数が、前記第１吸収スペクトルに含まれる吸収ピークでの周波数と異なっている場合には、前記信号処理部は、前記水分除去器の出力を低下させる出力低下信号を前記水分除去器に出力する、テラヘルツ波分光測定システム。
4. 請求項２に記載のテラヘルツ波分光測定システムであって、
   第２吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ１での吸収ピークの高さが、第１吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ１での吸収ピークの高さよりも小さい場合には、前記信号処理部は、前記水分除去器の出力を低下させる出力低下信号を前記水分除去器に出力する、テラヘルツ波分光測定システム。
5. 請求項２に記載のテラヘルツ波分光測定システムであって、
   以下の数式（ＩＩＩ）が充足される場合には、前記信号処理部は、前記水分除去器の出力を低下させる出力低下信号を前記水分除去器に出力する。
   （基準減算値） ≧ （対照減算値） （ＩＩＩ）
   ここで、
   （基準減算値）＝（第１吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ１での吸収ピークの高さ）−（第２吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ１での吸収ピークの高さ）
   （対照減算値）＝（第１吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ２での吸収度）−（第２吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ２での吸収度）
   ｘ１＜ｘ２
6. 被検物質に含有される水分を除去する方法であって、以下の工程を具備する：
   前記被検物質に所定の周波数ｘ１を有するテラヘルツ波を照射する工程（ａ）、
   前記被検物質を透過するか、または前記被検物質上で反射した前記テラヘルツ波を、受光器を介して受光する工程（ｂ）、
   前記受光器を介して受光されたテラヘルツ波の強度に基づいて、前記被検物質を透過するか、または前記被検物質上で反射したテラヘルツ波の前記所定の周波数ｘ１に対する吸収度を得る工程（ｃ）、および
   前記所定の周波数ｘ１に対する吸収度が、予め定められた値以上である場合には、前記被検物質に含有される水分を除去する工程（ｄ）。
7. 被検物質に含有される水分を除去する方法であって、以下の工程を具備する：
   テラヘルツ波の周波数ｘを増加または減少させながら前記被検物質に前記テラヘルツ波放射体から前記テラヘルツ波を照射する工程（ａ）、
   前記被検物質を透過するか、または前記被検物質上で反射した前記テラヘルツ波を、受光器を介して受光する工程（ｂ）、
   前記テラヘルツ波放射体から照射されたテラヘルツ波の強度および前記受光器により受光されたテラヘルツ波の強度に基づいて、前記周波数ｘに対する吸収度を表す第１吸収スペクトルの関数ｆ１（ｘ）を算出する工程（ｃ）、
   前記第１吸収スペクトルに含まれる所定の周波数ｘ１に対する吸収度が、予め定められた値以上である場合には、前記被検物質を乾燥する工程（ｄ）、
   前記テラヘルツ波の周波数ｘを増加または減少させながら前記被検物質に前記テラヘルツ波を再度照射する工程（ｅ）、
   前記被検物質を透過するか、または前記被検物質上で反射した前記テラヘルツ波を、受光器を介して再度受光する工程（ｆ）、および
   前記テラヘルツ波放射体から再度照射されたテラヘルツ波の強度および前記受光器により再度受光されたテラヘルツ波の強度に基づいて、前記周波数ｘに対する吸収度を表す第２吸収スペクトルの関数ｆ２（ｘ）を算出する工程（ｇ）。
8. 請求項７に記載の方法であって、さらに以下の工程（ｃＩ）を工程（ｃ）の後に具備する：
   （ｃＩ） 前記第２吸収スペクトルに含まれる吸収ピークでの周波数が、前記第１吸収スペクトルに含まれる吸収ピークでの周波数と異なっている場合には、前記水分除去器の出力を低下させる工程。
9. 請求項７に記載の方法であって、さらに以下の工程（ｃＩＩ）を工程（ｃ）の後に具備する：
   （ｃＩＩ） 前記第２吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ１での吸収ピークの高さが、前記第１吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ１での吸収ピークの高さよりも小さい場合には、前記水分除去器の出力を低下させる工程。
10. 請求項７に記載の方法であって、さらに以下の工程（ｃＩＩＩ）を工程（ｃ）の後に具備する：
    （ｃＩＩＩ） 以下の数式（ＩＩＩ）が充足される場合には、前記信号処理部は、前記水分除去器の出力を低下させる工程。
    （基準減算値） ≧ （対照減算値） （ＩＩＩ）
    ここで、
    （基準減算値）＝（第１吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ１での吸収ピークの高さ）−（第２吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ１での吸収ピークの高さ）
    （対照減算値）＝（第１吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ２での吸収度）−（第２吸収スペクトルに含まれる周波数ｘ２での吸収度）
    ｘ１＜ｘ２。
    

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