TW201447266A - 毛髮等纖維狀物質之檢測方法及裝置 - Google Patents

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Ken Yamamoto
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Ajinomoto Kk
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Abstract

本發明係關於可確實地檢測食品或醫藥品等製品所包含的毛髮等異物的檢測方法及裝置，提供特徵為使用超高頻電磁波之檢測毛髮等纖維狀物質之方法及其裝置者。

Description

毛髮等纖維狀物質之檢測方法及裝置
本發明係關於毛髮等纖維狀物質之檢測方法及裝置。
對處理食品或醫藥品的企業而言，檢測在製造過程中誤混入至製品的毛髮或蟲等異物且由生產線排除，在確保製品品質上乃極為重要。但是，雖然存在一種在混入至製品內部且以目視並無法發現的異物之中，關於金屬或石等與作為製品之食品或醫藥品的密度差較大者，在生產線上不會破壞製品而可全數線上(on line)檢查的裝置，但是可將毛髮或蟲等與製品的密度差少而構成成分相似者，例如相同蛋白質般者，相同地進行檢查的方法或裝置並不存在。
此係基於以往檢測毛髮時一直被採用的方法係將可見光或近紅外光等光照射在毛髮或混入毛髮的物質，由其透射情況(影子)，以“樣式(畫像處理)”來檢測毛髮的方法。
若毛髮混入至食品或醫藥品等製品時，並無法事前推定其混入的部位、混入的數量(根數)、混入的方向等。因此，必須即使在什麼部位、幾根、什麼樣的方向混入，亦將其檢測出來作為異物(毛髮)。毛髮等纖維狀物質係1根的粗細極細，為100μm左右，此難以利用“樣式(畫像處理)”來檢測毛髮。若欲以可見光或近紅外光等檢測毛髮等纖維狀物質時，尤其欲依其方向，以畫像進行檢測時，若在解析度的界限值以下時，即無法檢測。此外，無法與其他雜訊(因毛髮以外所致之影子的影響等)進行辨別，會錯誤檢測。
因此，可確實地檢測食品或醫藥品等製品所包含的毛髮等的手段的開發，在業界永遠作為研究課題，仍然以來自顧客的大部分客訴係關於毛髮等異物混入者佔大部分。
本發明之目的在提供可確實地檢測食品或醫藥品等製品所包含的毛髮等異物的檢測方法及裝置。
本發明係根據使用兆赫波時域分光(THZ-TDS)，藉由0.2~3THZ頻帶且不同的偏光方向的兆赫光的照射，可檢測毛髮等纖維狀物質的知見，特徵為以下兩 點。在此，將電磁波具有1個規定方向的電場稱為偏光。
以0.2~3THZ頻帶，特定毛髮特有的頻譜頻帶，在其頻率成分中，兆赫光被吸收、反射、散射，藉此檢測毛髮等纖維狀物質。
藉由利用因照射具有不同方向的偏光的兆赫光所致之毛髮等纖維狀物質的吸收、反射、散射頻譜的差，藉此即使為一根毛髮亦可檢測。
藉由檢測對象之毛髮等纖維狀物質的種類及其所混入的媒質的材料的性質，不限於0.2~3THZ頻帶，由遍及毫米波、兆赫波、紅外線的超高頻電磁波選定最適頻帶，藉此可廣泛適用。
此外，在毛髮等纖維狀異物的高精度檢測方面，必須以高的空間解析度進行計測。此時，以計測點為中心而可在空間上進行分解的尺寸，根據惠更斯-菲涅耳原理(Huygens-Fresnel principle)，會受到繞射界限影響。繞射界限的空間解析度為波長程度的尺寸。因此，該尺寸係與頻率成反比，若為低頻率，會變大，若為高頻率，則會變小。
因此，來自照射到超高頻電磁波的對象物的反射光或透射光係當毛髮等纖維狀異物存在於計測點的中心附近時，可以超高頻電磁波的全部頻帶，檢測因毛髮等異物所致之吸收等影響，但是隨著愈遠離計測點的中心附近，愈由超高頻電磁波的高頻側變弱，而變得未被檢測。
亦即，依相對計測點之毛髮等異物的位置， 在所被計測的頻帶間的反射光或透射光會產生差異、或反射光或透射光的頻譜會改變。
上述現象以以往的想法來看，係降低毛髮等異物的檢測精度者，但是本發明係關於藉由使用該效果所致之提高毛髮等異物的檢測精度、或提升所檢測到的毛髮等異物的位置的正確度的方法及裝置者。
亦即，本發明係提供以下者：〔1〕一種檢測毛髮等纖維狀物質之方法，其特徵為：使用超高頻電磁波；〔2〕一種纖維狀物質之檢測方法，其特徵為：對含有纖維狀物質的檢體，照射至少具有在0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶或1.7~2.4THZ頻帶的任何頻帶所含有的頻率的兆赫波，測定由檢體所發出之該頻帶的出射光；〔3〕如〔2〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，兆赫波所具有的頻帶為0.6~0.9THZ頻帶；〔4〕如〔2〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，兆赫波所具有的頻帶為1.2~1.6THZ頻帶；〔5〕如〔2〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，兆赫波所具有的頻帶為1.7~2.4THZ頻帶；〔6〕如〔2〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，出射光為纖維狀物質的透射光；〔7〕如〔2〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，出射光為來自纖維狀物質的反射光； 〔8〕如〔2〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，為兆赫波的偏光方向呈正交的2個偏光波，測定2個偏光波的纖維狀物質的透射率或反射率，求出該透射率的差或反射率的差；〔9〕如〔8〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，前述透射率的差或反射率的差在0.6~0.9THZ頻帶中為至少2%、在1.2~1.6THZ頻帶中為至少4%、在1.7~2.4THZ頻帶中為至少6%；〔10〕如〔8〕或〔9〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，將透射光或反射光，一面改變所照射的兆赫波的偏光方向一面進行檢測；〔11〕如〔8〕至〔10〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，將透射光或反射光，一面使所照射的兆赫波的計測點移動一面進行檢測；〔12〕如〔2〕至〔11〕之纖維狀物質之檢測方法，其中，纖維狀物質為毛髮；〔13〕一種纖維狀物質之檢測裝置，其由以下所構成：至少發送0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶或1.7~2.4THZ頻帶的頻率的兆赫波發送器；及接收由該兆赫波發送器被照射在檢體且由檢體被出射之至少0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶或1.7~2.4THZ頻帶的頻率的兆赫波的接收器；〔14〕一種方法，其係由兆赫波的射束直徑內的中心點與中心點附近的吸收強度的差(如〔8)之透射率或反 射率的差)，特定纖維狀物質的位置；〔15〕如〔14〕之方法，其中，測定前述吸收強度的差的頻帶為1.5THz~2.0THz頻帶；〔16〕如〔14〕或〔15〕之方法，其中，在前述吸收強度的差在1.5THz~2.0THz頻帶成為最大時的計測點的位置存在纖維狀物質；〔17〕如〔14〕至〔16〕之方法，其中，纖維狀物質為毛髮。
本發明之方法係不同於掌握毛髮等的樣式來進行檢測之習知方法，利用毛髮吸收特定頻率的電磁波，在該點中，本發明係未取決於毛髮的方向，若只要在該處存在毛髮等纖維狀物質，藉由檢測其頻率成分，即可檢測該物質。在本發明中，確認出即使為一根毛髮亦可進行該動作。
因此，藉由本發明之方法，可確實地檢測製品所包含的毛髮等纖維狀異物。
1‧‧‧超高頻發送器
2‧‧‧超高頻
3‧‧‧毛髮
4‧‧‧超高頻
5‧‧‧超高頻接收器
6‧‧‧分析裝置
7‧‧‧顯示器
8‧‧‧超高頻發送器
9‧‧‧0：2~3THZ的兆赫波
10‧‧‧超高頻
11‧‧‧超高頻接收器
12‧‧‧分析裝置
13‧‧‧顯示器
14‧‧‧超高頻發送器
15‧‧‧0：6~0：9THZ頻帶、1：2~1：6THZ頻帶及1：7~2：4THZ頻帶的超高頻
16‧‧‧超高頻
17‧‧‧超高頻接收器
18‧‧‧分析裝置
19‧‧‧顯示器
20‧‧‧超高頻發送器
21‧‧‧具有偏光成分的超高頻
22‧‧‧超高頻
23‧‧‧超高頻接收器
24‧‧‧分析裝置
25‧‧‧顯示器
26‧‧‧超高頻發送器
27‧‧‧偏光不同的寬頻帶的超高頻
28‧‧‧透射光
29‧‧‧反射光
30‧‧‧超高頻接收器
31‧‧‧分析裝置
32‧‧‧顯示器
33‧‧‧超高頻發送器
34‧‧‧偏光不同的單數或複數頻帶的超高頻
35‧‧‧透射光
36‧‧‧反射光
37‧‧‧超高頻接收器
38‧‧‧分析裝置
39‧‧‧顯示器
40‧‧‧超高頻發送器
41‧‧‧包含無偏光或不同偏光的寬頻帶的超高頻
42‧‧‧透射光
43‧‧‧反射光
44‧‧‧超高頻接收器
45‧‧‧分析裝置
46‧‧‧顯示器
47‧‧‧超高頻發送器
48‧‧‧包含無偏光或不同偏光的單數或複數頻帶的超高頻
49‧‧‧透射光
50‧‧‧反射光
51‧‧‧超高頻接收器
52‧‧‧分析裝置
53‧‧‧顯示器
圖1係顯示在本發明之實施例中所使用之兆赫波的時域分光測定裝置的概略構成圖。
圖2係顯示將1根毛髮的試樣固定在試樣保持環的狀 態的圖。
圖3係顯示將1根毛髮的試樣朝與電場呈垂直方向進行配置而測定8次，調查所得頻譜的變動結果的圖。
圖4係顯示將1根毛髮的試樣朝與電場呈平行方向進行配置而測定8次，調查所得頻譜的變動結果的圖。
圖5係顯示圖3及圖4中的透射率的標準偏差的圖。
圖6係以圖3與圖4的平均值顯示1根毛髮的試樣的頻率與透射率的關係的頻譜圖。
圖7係顯示將沒有毛髮的試樣以與圖3為相同方向測定複數次，調查所得頻譜的變動結果的圖。
圖8係顯示以與圖4為相同的方向測定複數次沒有毛髮的試樣，調查所得頻譜的變動結果的圖。
圖9係分別以平均值顯示圖7與圖8的頻譜的頻譜圖。
圖10係顯示將1根毛髮的試樣改變為位置A、B、C而固定在試樣保持環的圖。
圖11係顯示照射在其之THZ射束直徑的圖。
圖12係顯示針對毛髮試樣<1>，圖10的毛髮的A、B、C的位置中的頻率與透射率的關係的頻譜圖。
圖13係顯示針對毛髮試樣<2>，圖10的毛髮的A、B、C的位置中的頻率與透射率的關係的頻譜圖。
圖14係說明本發明之一態樣之方法及其所使用之裝置的模式圖。
圖15係說明本發明之其他態樣之方法及其所使用之裝置的模式圖。
圖16係說明本發明之其他態樣之方法及其所使用之裝置的模式圖。
圖17係說明本發明之其他態樣之方法及其所使用之裝置的模式圖。
圖18係說明本發明之其他態樣之方法及其所使用之裝置的模式圖。
圖19係說明本發明之其他態樣之方法及其所使用之裝置的模式圖。
圖20係說明本發明之其他態樣之方法及其所使用之裝置的模式圖。
圖21係說明本發明之其他態樣之方法及其所使用之裝置的模式圖。
本發明之方法係使用超高頻電磁波來檢測毛髮等纖維狀物質之方法，超高頻電磁波係由紅外線至毫米波，頻率為0.03~30THZ的範圍者。較佳之電磁波為兆赫波，尤其，以0.2~3THZ的兆赫波為佳。該電磁波可為具有寬頻帶之頻率成分的電磁波，此外，亦可僅為毛髮等在吸收、反射、散射等顯示共鳴頻帶的特有頻率，例如0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶及1.7~2.4THZ頻帶中的特定頻率。在此，寬頻帶意指包含上述共鳴頻帶的至少 1個即可，其範圍並未特別限制。
使用超高頻電磁波意指將其照射在包含毛髮等纖維狀物質的檢體，或測定來自檢體的透射光或反射光(包含散射光)，另外包含照射或測定朝2個以上的方向偏光的電磁波。
本發明之毛髮等纖維狀物質之檢測方法係對檢體照射超高頻電磁波，測定因來自該處的出射光，亦即透射光或反射光(包含散射光)所包含的該毛髮等纖維狀物質特有的共鳴頻帶所致之變化的成分，基本上可利用測定紫外線~毫米波的頻譜，將特定物質進行檢測或定量的手法。
亦即，與預先針對沒有毛髮等纖維狀物質的檢體進行測定的透射光或反射光相比較而若該等透射光或反射光改變，即可知在該檢體中含有毛髮等纖維狀物質。
本發明人發現在纖維狀物質在相對於所照射的兆赫光的電場方向呈平行方向存在時、及呈垂直方向存在時顯示出不同的透射率。具體而言，相較於毛髮在與兆赫光的電場呈垂直方向存在時，以呈平行方向存在時的透射率較低。此外，尤其在0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶及1.7~2.4THZ頻帶附近顯示毛髮特有的吸收。其中，兆赫波係與近紅外線或中紅外線不同，特有的吸收係具有特定的範圍，而非為特定值。
由該等知見，毛髮等的檢測係可進行如下。對所欲測定的檢體照射兆赫波，測定來自檢體的出射光， 將其與沒有毛髮等的測定值相比較。如此一來，若在檢體內有毛髮，在該部位在0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶及1.7~2.4THZ頻帶顯示吸收，透射率下降。因此，判斷在該部位有毛髮。具體而言，如圖5所示，標準偏差在0.6~0.9THZ頻帶為1%左右，在1.2~1.6THZ頻帶為3%左右，在1.7~2.4THZ頻帶為5%左右，因此若超出該程度，即判斷有毛髮。若將顯著差異設為1%，在0.6~0.9THZ頻帶若差至少2%、在1.2~1.6THZ頻帶若差至少4%、較佳為5%以上，在1.7~2.4THZ頻帶若差至少6%、較佳為8%以上，則判斷有毛髮。若標準偏差依測定裝置等而改變，上述基準係可對應該情形而變更。
毛髮等纖維狀物質係如圖6所示，在位於與所照射的兆赫波的電場方向呈平行方向的情形、與位於垂直方向的情形下，吸收強度不同。因此，使兆赫波的照射位置移動，平行方向與垂直方向的吸收強度的差較大處，即可知在附近有毛髮等。此外，在兆赫波使用偏光波，改變其電場的方向且求出吸收強度強的電場方向，藉此可感測毛髮的長度方向。此外，亦可取代在兆赫波改變電場方向，而使用具有正交的電場方向的2個兆赫波，由各自的電場方向的吸收強度的測定，來導出毛髮的長度方向。
此外，如圖10~13所示，在毛髮等纖維狀物質位於兆赫波的中心的情形下、及不在中心的情形下，來自所照射之兆赫波的透射光或反射光的頻譜會改變。因此，當毛髮等位於兆赫波的射束的中心附近時，係在全部 頻帶，以與電場呈平行及垂直，吸收強度的差較大，但是隨著遠離射束的中心，在高頻區域，吸收強度的差會變小。藉此，2次元式地在幾個計測位置測定吸收強度的頻譜，在全部頻帶，有與電場呈平行及垂直的吸收強度的差較大的位置，在其周圍的位置，若在高頻區域，吸收強度的差變小時，在全部頻帶在與電場呈平行及垂直的吸收強度的差較大的位置，存在毛髮等的確實性高，位置亦可更加正確地特定。該檢測法係在以畫像進行測定時為重要的技術。
所照射的兆赫波並不需要形成為單頻率，可使用例如如前所述在0.2~3THZ具有強度者。
另一方面，測定係可針對寬頻帶進行，若在0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶或1.7~2.4THZ頻帶中，在圖6中在與電場呈垂直方向與呈平行方向之間，透射率的差較大之處，採用例如0.7THZ或1.4THZ或2.1THZ等至少1個來進行測定即可。
但是，若欲檢測包含在食品或醫藥品等檢體的毛髮等異物時，必須由表面的外側以2次元式進行空間分解來進行測定。
亦即，在檢體的表面照射超高頻電磁波，並且使以單數或複數檢測器進行計測的點移動來2次元式進行掃描、使一次元檢測器的計測點朝與列方向為不同的方向移動來進行掃描、或以二次元檢測器一次觀看2次元式配列的計測點等來進行檢測。
超高頻電磁波的照射的做法係有按照測定的感度/容易度，在對象物上的計測點，以將焦點連結的方式集中照射、以一定程度放寬照射、對對象物全體進行照射等。
總之，在毛髮等異物存在於中心的計測點、及其周圍的計測點，入射超高頻電磁波之來自毛髮等異物的透射波或反射波之每個頻帶的檢測訊號或頻率頻譜，會依繞射界限的大小的頻率依存性而異。電磁波由於具有波的性質，因此無法將電磁波的能量集中在比波長程度為更小之處。此外，無法穿過小於波長程度的孔洞。將此稱為繞射界限。
在毛髮等異物存在於中心的計測點中，由其周圍的計測點，在超高頻電磁波的高頻率側，強烈呈現來自毛髮等異物的影響。因此，除了檢測出來自毛髮等異物的透射波或反射波的計測點的檢測訊號以外，配合該計測點周圍的一部分或全部計測點的透射波或反射波的檢測訊號，將各頻帶或頻率頻譜的資料進行解析、比較。
其結果若與上述繞射界限的頻率依存性的效果相宜時，係可以極高精度判斷存在毛髮等異物的情形。
具體而言，若在2個偏光出現差時，在該計測點中，確認周邊的計測點的吸收頻譜(例如兩鄰的吸收頻譜等)。在2個偏光出現差的計測點、與其周邊的計測點之間出現圖6或圖9所示之吸收頻譜時，係可更確實地判斷在該點有毛髮。
具體而言，針對在2個偏光出現差的計測點及其兩鄰的計測點的共3點，例如比較0.6THz以下與0.6THz以上的吸收頻譜，獲得如圖6或圖9所示之吸收頻譜時，係可判斷在3點之中哪個點最為接近毛髮。
檢測對象為纖維狀物質，尤其粗細為約10μm~約500μm的纖維狀有機物。纖維粗細為重要要素，上述範圍以外者係透射率的頻譜與圖6不同。另一方面，若粗細為上述範圍，則不會受到形狀或顏色等影響，成為與圖6相同的頻譜。適用本發明的纖維狀物質係有黑髮、白髮、金髮等人的毛髮、動物的毛、天然或合成纖維類等。
將本發明之幾個態樣模式顯示在圖14~21。
在圖14的態樣中，由超高頻發送器(1)發送超高頻(2)，照射在欲檢測毛髮的試料(3)，以超高頻接收器(5)接收與試料相互作用後的超高頻(4)。計測、控制及解析係在超高頻發送器(1)、超高頻接收器(5)及分析裝置(6)進行，在顯示器(7)顯示檢測結果。
在圖15的態樣中，由超高頻發送器(8)發送0.2~3THZ的兆赫波(9)，照射在欲檢測毛髮的試料(3)，以超高頻接收器(11)接收與試料相互作用後的超高頻(10)。計測、控制及解析係在超高頻發送器(8)、超高頻接收器(11)及分析裝置(12)進行，在顯示器(13)顯示檢測結果。
在圖16的態樣中，由超高頻發送機(14)發 送超高頻(15)，照射在欲檢測毛髮的試料(3)，以超高頻接收器(17)接收與試料相互作用後的超高頻(16)。計測、控制分別在超高頻發送機(14)與超高頻接收器(17)進行，且0.6THZ頻帶與1.2THZ頻帶的解析係在分析裝置(18)進行，在顯示器(19)顯示檢測結果。
在圖17的態樣中，由超高頻發送器(20)發送具有偏光成分的超高頻(21)，照射在欲檢測毛髮的試料(3)，將與試料相互作用後的超高頻(22)分離成不同的偏光，且在超高頻接收器(23)進行接收。計測、控制及解析係以超高頻發送器(20)、超高頻接收器(23)及分析裝置(24)進行，在顯示器(25)顯示檢測結果。
在圖18的態樣中，由超高頻發送器(26)發送偏光不同的寬頻帶的超高頻(27)，照射在欲檢測毛髮的試料(3)，將與試料相互作用後的透射光(28)、或反射光(29)，以不同的偏光進行分離，而以超高頻接收器(30)進行接收、分光。計測、控制及解析係在超高頻發送器(26)、超高頻接收器(30)及分析裝置(31)進行，在顯示器(32)顯示檢測結果。
在圖19的態樣中，由超高頻發送器(33)發送偏光不同的單數或複數超高頻(34)，照射在欲檢測毛髮的試料(3)，將與試料相互作用後的透射光(35)、或反射光(36)，以各自的頻率，以超高頻接收器(37)將偏光分離來進行測定，在分析裝置(38)進行解析，在 顯示器(39)顯示結果。
在圖20的態樣中，由超高頻接收器(40)發送無偏光或包含不同偏光的寬頻帶的超高頻(41)，照射在欲檢測毛髮的試料(3)，將與試料相互作用後的透射光(42)、或反射光(43)，以超高頻接收器(44)分離成偏光來進行接收、分光，在分析裝置(45)進行解析，在顯示器(46)顯示結果。
在圖21的態樣中，由超高頻發送器(47)發送無偏光或包含不同偏光的單數或複數頻帶的超高頻(48)，照射在欲檢測毛髮的試料(3)，將與試料相互作用後的透射光(49)、或反射光(50)，以各自的頻率，以超高頻接收器(51)分離成不同的偏光來進行接收，在分析裝置(52)進行解析，在顯示器(53)顯示結果。
關於毛髮等以外的纖維狀物質，調查其物質顯示吸收的特有頻率，可以本發明之方法同樣地檢測。
可以本發明之方法檢測的檢體若為超高頻電磁波可透射某程度的檢體即可。尤其，已知兆赫波係能量雖然比X線小，但是具有一定程度的透射性，在本發明中係利用該透射性來進行毛髮等纖維狀物質的檢測。
本發明之方法所使用之裝置係具有超高頻電磁波的發送器、及接收器者。
超高頻電磁波的發送器係可使用周知者，若為兆赫波的情形，係可使用毫微微秒雷射激發兆赫光源 (LT-GaAsPC天線、非線形光學結晶等)、肖特基勢壘二極體倍增器、反向波管等。
接收器係將兆赫波變換成電訊號者，若為兆赫波的情形，係可與毫微微秒雷射激發兆赫光源相組合而使用LT-GaAsPC天線、電光學結晶(ZnTe、DAST等)，而且與其他發送器相組合而使用肖特基勢壘二極體檢測器、冷卻測輻射熱計等。
將本發明所使用之裝置之一例顯示於圖1。
該裝置係由：雷射發送器、兆赫波發送器、可變光學延遲路、分束器、射束結合器、兆赫波接收器、訊號處理裝置及個人電腦所構成。雷射發送器為毫微微秒雷射。所被發送的雷射光係以分束器被分為2方向，一方之被稱為泵浦光的射束光係進入至兆赫波發送器。藉由超短脈衝的泵浦光，兆赫光源被激發，且超短脈衝的兆赫波被放射。由於兆赫波為亞微微秒的超短脈衝，因此所被放射的電磁波係形成為數兆赫波的寬頻帶的兆赫波相合者。此外，依兆赫波發送器的特性，放射兆赫波係偏光。所被放射的兆赫波係被照射在試樣。圖中雖省略，此時視需要，兆赫波係使用凹面鏡等光學系，形成為平行射束，或使焦點相結合。藉由改變試樣的位置，進行改變照射兆赫波的位置。透過試樣的兆赫波係到達至射束結合器。
以分束器所被分出的另一方之被稱為探測光的射束光係進入至可變光學延遲路。可變光學延遲路係使 用以被入射雷射光的方向，將雷射光反射而返回的回反射器。使回反射器，與雷射光呈平行地藉由自動載台等進行移動，使探測光的脈衝到達至射束結合器為止的距離，亦即時間改變。對於兆赫波脈衝，一面使將探測光相合的時間改變，一面將兆赫波脈衝與探測光脈衝相合而入射至兆赫波接收器，藉此在兆赫波接收器，係可檢測探測光與兆赫波脈衝相合的瞬間的兆赫波的電場，因此可取得兆赫波電場的波形作為時間的函數。
來自兆赫波接收器的電訊號係在訊號處理裝置被同步整流、放大等後，利用連接於該處的個人電腦(PC)進行解析、顯示、蓄積。
[實施例1]
在測定使用圖1所示裝置。
該裝置為兆赫波時域分光裝置，在激發光源係使用中心波長780nm的毫微微秒光纖雷射(Imura公司製品)，在兆赫波發送器係使用LT-GaAsPC天線(Hamamatsu Photonics公司製品)，在兆赫波接收器係使用ZnTe結晶(JX日鑛日石金屬公司製品)，為進行雷射光的偏光的檢測，使用光學元件及光平衡檢測器。為獲得兆赫波的時間波形，使用可變光學延遲路。
試樣所使用的毛髮係使用黑色且中粗且剖面平坦之粗細約95μm者。
毛髮係黏貼在外徑Φ25mm、內徑Φ9mm的保 持環上，如圖2所示進行固定(1根之例)。
測定係將兆赫波，將其電場方向形成為與毛髮呈垂直方向及呈平行方向而分別進行各8次，且將所得結果顯示於圖3及圖4。接著，將其標準偏差顯示於圖5、平均值顯示於圖6。
在圖6中係顯示顏色淺的線與電場呈垂直、顏色深的線與電場呈平行的測定結果。由圖6可知，確認出透射率係依試樣的方向(THz波的偏光方向)而有差異，在測定值係有方向依存性。此外，可在全試樣確認表示與電場呈平行方向比垂直方向為更低的透射率的傾向，毛髮作為偏光元件來發揮作用亦清楚可知。
如圖6的頻譜所示，在0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶及1.7~2.4THZ頻帶，出現毛髮特有的凹的峰值。應特別寫出的是如圖6所示，可確認出即使為1根毛髮，亦可以本發明之方法進行檢測。
此外，如圖3及圖4所示，與電場呈垂直方向、與電場呈平行方向的任一方向，測定結果的再現性均極高。
[實施例2]
接著，使用與實施例1相同的裝置，檢討毛髮位置對透射率所造成的影響。
將2根不同的毛髮試樣(<1>及<2>)，以0.3~0.5mm的間隔改變位置，而在THZ波的電場方 向，固定在圖10的A、B或C的位置來測定透射率。將所得頻譜顯示於圖12及圖13。
如以下表1所示，根據惠更斯-菲涅耳原理(Huygens-Fresnel principle)，愈為高頻率，繞射界限的射束直徑愈小。若在圖10所示之毛髮的位置照射圖11所示之THZ射束時，如圖12及13所示，在低頻側係由於射束直徑大，因此在A、B、C任何測定位置均顯示同樣的透射率。另一方面，在高頻側係在未照射射束中心附近的位置(圖11的A或B的位置)及照射的位置(圖11的C的位置)中的透射率產生差異。具體而言，毛髮愈為接近射束直徑內的中心點(圖11的C的位置)，1.5~2.0THz頻帶中的透射率變得最低。
亦即，一面使兆赫波的計測點移動一面進行透射率的測定，可特定出在1.5~2.0THz頻帶，在透射率為最低時的計測點的位置有毛髮。
[產業上可利用性]
藉由本發明，不僅混入至食品或醫藥品的內部的毛髮等纖維狀物質的檢測，在生物體高分子纖維的生化學或健康狀態的監視等領域下亦可廣泛活用。
1‧‧‧超高頻發送器
2‧‧‧超高頻
3‧‧‧毛髮
4‧‧‧超高頻
5‧‧‧超高頻接收器
6‧‧‧分析裝置
7‧‧‧顯示器

Claims (17)

  1. 一種檢測毛髮等纖維狀物質之方法，其特徵為：使用超高頻電磁波。
  2. 一種纖維狀物質之檢測方法，其特徵為：對含有纖維狀物質的檢體，照射至少具有在0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶或1.7~2.4THZ頻帶的任何頻帶所含有的頻率的兆赫波，測定由檢體所發出之該頻帶的出射光。
  3. 如申請專利範圍第2項之纖維狀物質之檢測方法，其中，兆赫波所具有的頻帶為0.6~0.9THZ頻帶。
  4. 如申請專利範圍第2項之纖維狀物質之檢測方法，其中，兆赫波所具有的頻帶為1.2~1.6THZ頻帶。
  5. 如申請專利範圍第2項之纖維狀物質之檢測方法，其中，兆赫波所具有的頻帶為1.7~2.4THZ頻帶。
  6. 如申請專利範圍第2項之纖維狀物質之檢測方法，其中，出射光為纖維狀物質的透射光。
  7. 如申請專利範圍第2項之纖維狀物質之檢測方法，其中，出射光為來自纖維狀物質的反射光。
  8. 如申請專利範圍第2項之纖維狀物質之檢測方法，其中，為兆赫波的偏光方向呈正交的2個偏光波，測定2個偏光波的纖維狀物質的透射率或反射率，求出該透射率的差或反射率的差。
  9. 如申請專利範圍第8項之纖維狀物質之檢測方法，其中，前述透射率的差或反射率的差在0.6~0.9THZ頻帶 中為至少2%、在1.2~1.6THZ頻帶中為至少4%、在1.7~2.4THZ頻帶中為至少6%。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項之纖維狀物質之檢測方法，其中，將透射光或反射光，一面改變所照射的兆赫波的偏光的方向一面進行檢測。
  11. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項之纖維狀物質之檢測方法，其中，將透射光或反射光，一面使所照射的兆赫波的計測點移動一面進行檢測。
  12. 如申請專利範圍第2項至第11項中任一項之纖維狀物質之檢測方法，其中，纖維狀物質為毛髮。
  13. 一種纖維狀物質之檢測裝置，其由以下所構成：至少發送0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶或1.7~2.4THZ頻帶的頻率的兆赫波發送器；及接收由該兆赫波發送器被照射在檢體且由檢體被出射之至少0.6~0.9THZ頻帶、1.2~1.6THZ頻帶或1.7~2.4THZ頻帶的頻率的兆赫波的接收器。
  14. 一種方法，其係由兆赫波的射束直徑內的中心點與中心點附近的吸收強度的差(如申請專利範圍第8項之透射率或反射率的差)，特定纖維狀物質的位置。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，測定前述吸收強度的差的頻帶為1.5THz~2.0THz頻帶。
  16. 如申請專利範圍第14項或第15項之方法，其中，在前述吸收強度的差在1.5THz~2.0THz頻帶成為最大時的計測點的位置存在纖維狀物質。
  17. 如申請專利範圍第14項至第16項中任一項之方法，其中，纖維狀物質為毛髮。
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