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水分量測定方法 NEW

国内特許コード P180015545
整理番号 4536
掲載日 2018年11月21日
出願番号 特願2014-179671
公開番号 特開2016-053527
登録番号 特許第6331140号
出願日 平成26年9月3日(2014.9.3)
公開日 平成28年4月14日(2016.4.14)
登録日 平成30年5月11日(2018.5.11)
発明者
  • 小川 雄一
  • 白神 慧一郎
  • 赤宗 行三
  • 森田 美穂
  • 土田 克彦
出願人
  • 国立大学法人京都大学
  • 株式会社ナリス化粧品
発明の名称 水分量測定方法 NEW
発明の概要 【課題】 テラヘルツ波を用いて角層の水分量を測定する方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る薄膜試料の水分量測定方法は、薄膜試料に積層試料を積層した状態の測定対象物に対してテラヘルツ波を前記薄膜試料側から照射してテラヘルツ波の減衰を観測する工程と、前記薄膜試料と前記積層試料の界面における反射係数を用いてテラヘルツ波の減衰を修正する工程と、当該修正されたテラヘルツ波から前記薄膜試料の吸収係数を求める工程と、求められた吸収係数と、既知の含水率と吸収係数の相関関係とから薄膜試料の含水率を求める工程を備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


これまで、皮膚の水分を測定するために、電気的特性を利用した方法や核磁気共鳴画像法、近赤外分光法、共焦点ラマン分光法など種々の方法が提案されてきた。しかしながら、これらの方法では、水と化粧品や皮膚外用剤に含まれる物質、あるいは皮膚中の物質の吸収スペクトルとの分離が難しいことや、角層水分以外の物質による影響を受けやすい、といった問題などがあり、化粧品が与える皮膚、特に角層の水分量への影響を知る上では従来の方法では十分であるとは言えなかった。



ところで、0.1~10THzの周波数を有するテラヘルツ波は水に強く吸収される特性を有する電磁波である。近年、この特性に鑑み、テラヘルツ波を用いて生体試料中の水分を測定する試みが行われている。例えば、特許文献1では、生体試料のような薄切片試料の透過率と、薄切片試料の厚さとから試料の吸収係数を求め、水分の吸収係数から薄切片試料の含有水分の体積分率を求めることが試みられている。また、非特許文献1には、皮膚表面からテラヘルツ波を照射し、皮膚を構成する各層の界面で生じたエコーパルスの強度差を測定することで、皮膚の含水量を求めることが試みられている。



しかしながら、前者の方法は生体試料の薄切片を用いる方法であるので、ヒトや動物の皮膚を傷つけることになり、好ましい方法であるとは言えない。後者の方法は皮膚を傷つけることなく測定できるので好ましい方法であるとは言えるが、この方法では空気-角層界面と角層-表皮界面の2つのエコーパルスを時間的に分離できないなどの理由により、角層の水分を測定できない。また、後者の方法では、空気-角層界面におけるエコーパルス強度から群屈折率の変化を求めて、皮膚(角層)表面における含有水分量の変化を求めているが、角層の含水量(絶対量)を測定することは困難であると言える。



また、全反射する条件で試料にテラヘルツ波を入射し、その際に生じるテラヘルツ帯の表面波(エバネッセント波)と試料の相互作用によるテラヘルツ波の減衰を測定することで、試料の複素屈折率又は複素誘電率を求めることが試みられている(特許文献2、非特許文献2)。この方法は、全反射減衰分光測定法(Attenuated Total Reflection Spectroscopy:ATR法)と言われる方法である。特許文献2では、入射角条件の異なる2つのスペクトルを測定することで、透過法のような極薄い厚みの液体層を必要とすることなく試料の複素屈折率を求めている。非特許文献2では、単層の細胞層などの極薄い薄膜試料に積層された水の影響を排除すべく、薄膜試料と水の界面における反射を考慮したいわゆる二界面モデルを用いて薄膜試料の複素誘電率を求めている。



しかしながら、いずれの文献も複素屈折率又は複素誘電率が測定されたことを示しているにすぎない。また、皮膚の角層は単層の細胞層ではなく、死んだ角化細胞が複雑に積層したものであって、角層の水分量を測定する方法に利用できるかどうか分からなかった。

産業上の利用分野


本発明は水分量測定方法、特に角層の水分量測定法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
テラヘルツ波全反射減衰分光法を用いた薄膜試料の水分量測定方法であって、
薄膜試料に積層試料を積層した状態の測定対象物に対してテラヘルツ波をプリズムを介して前記薄膜試料側から照射してテラヘルツ波の減衰を観測する工程と、
前記薄膜試料と前記積層試料の界面における反射係数を用いてテラヘルツ波の減衰を修正する工程と、
当該修正されたテラヘルツ波から前記薄膜試料の吸収係数を求める工程と、
を有する薄膜試料中の水分量測定方法。

【請求項2】
テラヘルツ波全反射減衰分光法を用いた薄膜試料の水分量測定方法であって、
薄膜試料に積層試料を積層した状態の測定対象物に対してテラヘルツ波を前記薄膜試料側からプリズムを介して前記薄膜試料側から照射して時間領域スペクトルを測定する工程と、
前記積層試料の複素屈折率と前記プリズムの屈折率と前記薄膜試料の厚みを用いて、積層状態にある測定対象物の反射係数を算出する工程と、
前記測定された時間領域スペクトルと前記算出した測定対象物の反射係数から、前記薄膜試料の吸収係数を求める工程と、
を有する薄膜の水分量測定方法。

【請求項3】
前記薄膜試料の厚みよりも大きな滲みだし深さを有するエバネッセント波を生じる周波数帯のテラヘルツ波を照射する請求項1又は2に記載の水分測定方法。

【請求項4】
前記測定対象物は皮膚であって、前記薄膜試料は皮膚の角層、前記積層試料は皮膚の表皮層である請求項1~3の何れか1項に記載の水分量測定方法。

【請求項5】
屈折率が2.0以上であるプリズムを用いる請求項4に記載の水分量測定方法。

【請求項6】
既知の含水率と吸収係数の相関関係から、前記薄膜試料の含水率を求める工程をさらに有する請求項1~5の何れか1項に記載された水分量測定方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014179671thum.jpg
出願権利状態 登録
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