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誘電分光装置 NEW

国内特許コード P180015677
整理番号 5301
掲載日 2018年11月22日
出願番号 特願2016-084972
公開番号 特開2017-194361
出願日 平成28年4月21日(2016.4.21)
公開日 平成29年10月26日(2017.10.26)
発明者
  • 田島 卓郎
  • 小川 雄一
  • 白神 慧一郎
出願人
  • 日本電信電話株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 誘電分光装置 NEW
発明の概要 【課題】迷光の発生やスペクトル上の干渉リプルを低減し、測定再現性や測定精度を向上させる。
【解決手段】断面形状が台形の減衰全反射プリズム30の平行な面上に測定試料100を配置し、配置面に対向する面に電波吸収材31を備え、傾斜面から電磁波を入射して別の傾斜面から電磁波を出射する。これにより、減衰全反射プリズム30内で生じる回析や多重反射の影響による迷光の発生やスペクトル上の干渉リプルを低減することができ、測定再現性や測定精度を向上できるという効果を奏する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


高齢化が進み、成人病に対する対応が大きな課題になっている。血糖値などの検査は血液の採取が必要なために患者にとって大きな負担である。そのため、血液を採取しない非侵襲な成分濃度測定装置が注目されている。



非侵襲な成分濃度測定装置として、誘電分光法を用いた装置が提案されている。誘電分光法は、皮膚内に電磁波を照射し、測定対象の血液成分、例えば、グルコース分子と水の相互作用に従い、電磁波を吸収させ、電磁波の周波数に対する振幅及び位相を観測する。観測される電磁波の周波数に対する振幅及び位相から誘電緩和スペクトルを算定する。一般的には、Cole-Cole式に基づき緩和カーブの線形結合として表現し、複素誘電率を算定する。生体成分の計測では、例えば血液中に含まれるグルコースやコレステロール等の血液成分の量に複素誘電率は相関があり、その変化に対応した電気信号(振幅、位相)として測定される。複素誘電率変化と成分濃度との相関を予め測定することによって検量モデルを構築し、計測した誘電緩和スペクトルの変化から成分濃度の検量を行う。



マイクロ波などの電磁波を利用した材料分析では、共振法、同軸反射法等の様々な手法を利用して材料の複素誘電率を評価する。THz帯のような高周波では、レンズや放物面鏡を用いた擬似光学系によるフリースペース法により測定対象の複素誘電率を計測することが一般的である。なおフリースペース法は非特許文献1にも記載されるようにミリ波帯でも用いられる。



従来の測定装置としては、マイクロ波からミリ波以上の周波数帯では、光電気変換(フォトミキシング)を利用した誘電分光装置がある(特許文献1参照)。特許文献1の誘電分光装置は、周波数の異なる2つの連続光波が合成された光信号を光電変換して電磁波、例えばテラヘルツ波を発生し、発生したテラヘルツ波を被測定対象物に照射し、被測定対象物を透過したテラヘルツ波を受信するとともに、2つの連続光波のうちの一方の位相を変調して合成した参照光を入力してホモダインミキシングする構成である。ホモダインミキシングする検出器には例えば、光伝導アンテナを用い、参照光の照射によりアンテナ間のコンダクタンスが参照光に含まれる2つの連続光波間の差周波数にて変調されることで実現される。従来の誘電分光装置においては、電磁波をホモダイン検波する際には、検出器でのミキシング時における2つの光路長差が一致していることが必要である。そのため、空間を伝搬するテラヘルツ波の伝搬長や光が伝搬するファイバの長さ等を調節する。

産業上の利用分野


本発明は、誘電分光法を用いた測定対象物の成分濃度を測定する技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
周波数の異なる2つの連続光波が合成された光信号を光電変換して電磁波を発生する放射器と、
断面形状が台形であって、平行な面の一方に測定対象物を配置し、一方の傾斜面から前記電磁波を入射し、他方の傾斜面から前記電磁波を出射する減衰全反射プリズムと、
前記減衰全反射プリズムの他方の平行な面に配置された、前記減衰全反射プリズムと同等の誘電率を有する電波吸収材と、
前記2つの連続光波のうちの少なくとも一方の位相を変調して合成した参照光を入力し、前記電磁波を受信してホモダイン検波する検波器と、
を有することを特徴とする誘電分光装置。

【請求項2】
前記傾斜面及び前記減衰全反射プリズムと前記電波吸収材との間の少なくともいずれかに反射防止構造を有することを特徴とする請求項1に記載の誘電分光装置。

【請求項3】
前記減衰全反射プリズムの温度を制御する温度制御手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の誘電分光装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016084972thum.jpg
出願権利状態 公開
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