JP2010032245A - 比誘電率・導電率測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】標準液として汎用の水等を用いて被測定物の比誘電率、導電率を測定することができる比誘電率・導電率測定装置を提供する。
【解決手段】比誘電率・導電率測定装置１０は、準標準液毎に硬度、比誘電率及び導電率を記録した準標準液テーブルと、被測定物２６の比誘電率ε_r’、導電率σ’の測定に用いる準標準液の比誘電率及び導電率を特定するために硬度を取得する硬度センサ（準標準液硬度取得部）１６とを備え、比誘電率・導電率算出部３０が前記準標準液テーブルから硬度センサ１６で取得した硬度に対応する被測定物２６の比誘電率ε_r’、導電率σ’の測定に用いる準標準液の比誘電率ε_r及び導電率σを読出し、読出した比誘電率ε_r及び導電率σと、被測定物２６に対して測定した前記各出力信号の振幅比Δａｍｐ及び位相差Δφとに基づいて被測定物２６の比誘電率ε_r又は導電率σの少なくとも一方を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定物の比誘電率、導電率を測定する弾性表面波素子を有する比誘電率・導電率測定装置に関する。

一般に、弾性表面波素子は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた櫛歯状電極指からなる入力電極及び出力電極を備えている。弾性表面波素子では、入力電極に電気信号が入力されると、電極指間に電界が発生し、圧電効果により弾性表面波が励振され、圧電基板上を伝搬していく。この弾性表面波のうち、伝搬方向と直交する方向に変位するすべり弾性表面波（SH-SAW:Shear horizontal Surface Acoustic Wave）を利用する弾性表面波素子を用いた各種物質の検出や物性値等の測定を行うための弾性波センサが研究されている（特許文献１参照）。

弾性波センサでは、圧電基板上に置かれた測定対象である液体状の被測定物の領域が電気的に開放されている場合と、短絡されている場合とでは、出力電極から出力される出力信号の特性に差異があることを利用している。すなわち、圧電基板上の領域が開放されている場合の出力信号は、電気的相互作用及び力学的相互作用を受けており、圧電基板上の領域が短絡されている場合の出力信号は、力学的相互作用のみを受けている。従って、両出力信号から力学的相互作用を相殺し、電気的相互作用を抽出することにより、被測定物の比誘電率や導電率を求めることができる。図５は、従来の被測定物の比誘電率、導電率を測定する比誘電率・導電率測定装置１００の構成の平面図である。

図５に示すように、比誘電率・導電率測定装置１００は、ＳＡＷセンサ１４と、高周波の電気信号を発生する発振器５２と、発振器５２からの電気信号を分配する分配器５６と、弾性表面波に対応した出力信号の振幅比及び位相差を測定する振幅比位相差検出器５８と、比誘電率、導電率を算出する比誘電率・導電率算出部１０２とを備える。

ＳＡＷセンサ１４は、第１弾性表面波素子１１と第２弾性表面波素子１２とから構成される。第１弾性表面波素子１１は、入力電極２１及び出力電極３１を備え、入力電極２１と出力電極３１との間には、短絡伝搬路４１が形成される。第２弾性表面波素子１２は、入力電極２２及び出力電極３２を備え、入力電極２２と出力電極３２との間には、開放伝搬路４２が形成される。また、第１弾性表面波素子１１及び第２弾性表面波素子１２は、圧電基板４４上に互いに並列になるように配置されている。

入力電極２１、２２は、発振器５２から分配器５６を介して入力された電気信号によって、弾性表面波を励振させるために櫛形電極で構成される。また、出力電極３１、３２は、入力電極２１、２２の各々から励振され伝搬してきた弾性表面波を受信するために櫛形電極で構成されている。

短絡伝搬路４１及び開放伝搬路４２は、圧電基板４４上に蒸着された金属膜４６で形成され、金属膜４６は電気的に短絡される。開放伝搬路４２には、金属膜４６の一部が剥離され、圧電基板４４が露出するように開放領域４８が形成される。従って、圧電基板４４が露出している開放領域４８は電気的に開放状態となっている。

振幅比位相差検出器５８としては、例えば、ユニバーサルカウンターが用いられる。

比誘電率・導電率測定装置１００を用いた測定対象である被測定物２６の比誘電率、誘電率の測定は、以下のように行われる。

短絡伝搬路４１及び開放伝搬路４２に被測定物２６が負荷された状態で、発振器５２より電気信号を分配器５６で分配して、ＳＡＷセンサ１４の第１弾性表面波素子１１及び第２弾性表面波素子１２へ同一信号を入力する。第１弾性表面波素子１１では、入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、短絡伝搬路４１上を伝搬して、出力電極３１で受信される。同様に、第２弾性表面波素子１２では、入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、開放伝搬路４２上を伝搬して、出力電極３２で受信される。

出力電極３１、３２で受信した弾性表面波から取り出した両出力信号を振幅比位相差検出器５８で比較し振幅比及び位相差を検出し、比誘電率・導電率算出部１０２において被測定物２６の比誘電率ε_r’、導電率σ’が算出される。

被測定物２６の比誘電率、導電率の具体的な算出は、以下に説明する摂動法による算出式によって行われる。標準液として純水を用いた場合に標準液の複素誘電率をε_t、比誘電率をε_r、真空の誘電率をε₀、導電率をσ、発振器５２から出力される信号の励振角周波数をωとすると、
ε_t＝ε_rε₀−ｊσ／ω…（１）
となる。ここで、純水の導電率σ＝０であるために、式（１）は、
ε_t＝ε_rε₀…（２）
となる。

次に、測定対象である被測定物２６の複素誘電率をε_t’、比誘電率をε_r’、導電率をσ’とすると次式の関係となる。
ε_t'＝ε_r'ε₀−ｊσ'/ω…（３）

伝搬速度の速度変化ΔＶ／Ｖ、減衰変化量Δα／ｋは、式（４）、式（５）で表される。
ΔＶ／Ｖ＝−Ｋ_s ²／２・[(σ'／ω)²＋ε₀(ε_r'−ε_r)(ε_r'ε₀＋ε_p ^T)]／[(σ'／ω)²＋(ε_r'ε₀＋ε_p ^T)²]…（４）
Δα／ｋ＝Ｋ_s ²／２・[(σ'／ω)(ε_rε₀＋ε_p ^T)]／[(σ'／ω)²＋(ε_r'ε₀＋ε_p ^T)²]…（５）

ここで、Ｖは、伝搬路を伝搬する弾性表面波の伝搬速度、ΔＶは、標準液に対する被測定物２６における弾性表面波の伝搬速度の変化量、αは、弾性表面波の伝搬減衰、Δαは、標準液に対する被測定物２６における弾性表面波の伝搬減衰の変化量、ｋは波数で、ｋ＝２π／λであり、ε_p ^Tは、実効誘電率である。

また、伝搬速度の速度変化量ΔＶ／Ｖ、減衰変化量Δα／ｋと、振幅比Δａｍｐ、位相差Δφとの関係は、伝搬路長の差をＬとすると、次式で表される。
ΔＶ／Ｖ＝Δφ／ｋＬ…（６）
Δα／ｋ＝ｌｎ（Δａｍｐ）／ｋＬ…（７）

振幅比位相差検出器５８で検出した出力信号の位相差Δφを式（６）に、振幅比Δａｍｐを式（７）に代入して、速度変化量ΔＶ／Ｖ、減衰変化量Δα／ｋを求め、さらに求めた速度変化量ΔＶ／Ｖを式（４）に、減衰変化量Δα／ｋを式（５）に代入して、式（４）、（５）の連立方程式から測定対象である被測定物２６の比誘電率ε_r’、導電率σ’を求めることができる。なお、被測定物２６に対する振幅比位相差検出器５８で検出した出力信号の位相差Δφ、振幅比Δａｍｐは、予め被測定物２６と同様に標準液について検出した位相差、振幅比に対する変化量として規定化したうえで代入している。

特許第３４８１２９８号公報

しかしながら、従来の比誘電率・導電率測定装置では、標準液として純水を用いて測定しているために、純水がない場合には測定できず、利便性に欠ける面があった。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、標準液として汎用の水等を用いて被測定物の比誘電率、導電率を測定することが可能となる比誘電率・導電率測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る比誘電率・導電率測定装置は、第１伝搬路を有する第１弾性表面波素子と、前記第１伝搬路とは異なる振幅・位相特性の第２伝搬路を有する第２弾性表面波素子とを備え、前記各伝搬路は被測定物に浸漬され、前記各弾性表面波素子に同一の信号を入力し、前記各弾性表面波素子からの各出力信号を測定し、標準液に代替可能な準標準液を用いて前記被測定物の比誘電率・導電率を求める比誘電率・導電率測定装置であって、前記準標準液毎に硬度、比誘電率及び導電率を記録した準標準液テーブルと、前記被測定物の比誘電率・導電率の測定に用いる前記準標準液の比誘電率及び導電率を特定するために前記準標準液の硬度を取得する準標準液硬度取得部と、前記被測定物の比誘電率・導電率を算出する比誘電率・導電率算出部と、を有し、前記比誘電率・導電率算出部は、前記準標準液テーブルから前記準標準液硬度取得部で取得した硬度に対応する前記被測定物の比誘電率、導電率の測定に用いる前記準標準液の比誘電率及び導電率を読出し、読出した比誘電率及び導電率と、前記被測定物に対して測定した前記各出力信号の振幅及び位相とに基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めることを特徴とする。

比誘電率・導電率測定装置では、さらに、前記準標準液の温度を測定する温度センサを有し、前記準標準液テーブルには、前記各準標準液の温度毎に硬度、比誘電率及び導電率が記録され、前記比誘電率・導電率算出部は、前記準標準液テーブルから前記準標準液硬度取得部で取得した硬度及び前記温度センサで測定した温度に、対応する前記被測定物の比誘電率、導電率の測定に用いる準標準液の比誘電率及び導電率を読出し、読出した比誘電率及び導電率と、前記被測定物に対して測定した前記出力信号の振幅及び位相とに基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めてもよい。また、前記準標準液硬度取得部は、硬度センサであってもよい。さらにまた、前記準標準液硬度取得部による前記準標準液の硬度の取得は、前記比誘電率・導電率算出部に接続された入力部から前記準標準液の硬度を入力することにより行ってもよい。

また、前記第１弾性表面波素子は、入出力電極間に前記第１伝搬路を有し、前記第２弾性表面波素子は、入出力電極間に前記第２伝搬路を有し、前記読出した比誘電率及び導電率と、前記被測定物に対して測定した前記各出力信号の振幅及び位相とに基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めてもよい。

さらに、前記第１弾性表面波素子には、圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第１櫛形電極と、前記第１櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に前記第１伝搬路が形成され、前記第２弾性表面波素子には、圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第２櫛形電極と、前記第２櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に前記第１伝搬路が形成され、前記読出した比誘電率及び導電率と、前記第１櫛形電極で励振された弾性表面波が前記第１伝搬路を伝搬し、前記端部で反射されて前記第１櫛形電極で受信され、出力された出力信号の振幅及び位相と、前記第２櫛形電極で励振された弾性表面波が前記第２伝搬路を伝搬し、前記端部で反射されて前記第２櫛形電極で受信され、出力された出力信号の振幅及び位相と、に基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めてもよい。

本発明によれば、比誘電率・導電率算出部が、前記準標準液テーブルから前記準標準液硬度取得部で取得した硬度に対応する前記被測定物の比誘電率、導電率の測定に用いる前記準標準液の比誘電率及び導電率を読出し、読出した比誘電率及び導電率と、前記被測定物に対して測定した前記出力信号の振幅及び位相とに基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めることを特徴とする。標準液である純水以外の水を準標準液として用いて、被測定物の比誘電率、導電率を測定することができる。

また、温度センサを有し、比誘電率・導電率算出部が、前記準標準液テーブルから前記準標準液硬度取得部で取得した硬度及び前記温度センサで測定した温度に、対応する前記被測定物の比誘電率、導電率の測定に用いる準標準液の比誘電率及び導電率を読出し、読出した比誘電率及び導電率と、前記被測定物に対して測定した前記出力信号の振幅及び位相とに基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めることにより標準液である純水以外の水を準標準液として用いた前記被測定物の比誘電率ε_r、導電率σの測定精度を向上することができる。

以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る比誘電率・導電率測定装置１０の構成の説明図である。比誘電率・導電率測定装置１０は、ＳＡＷセンサ１４と、被測定物２６の硬度を測定する硬度センサ（準標準液硬度取得部）１６と、被測定物２６の温度を測定する温度センサ１８と、被測定物２６が収容される容器２４と、発振器５２と第１切替器５４と分配器５６と振幅比位相差検出器５８とから構成される測定部２８と、パソコン等で構成される比誘電率・導電率算出部３０とを備える。ＳＡＷセンサ１４、硬度センサ１６及び温度センサ１８は、容器２４内の被測定物２６に浸漬されている。なお、図５に示した比誘電率・導電率測定装置１００と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

比誘電率・導電率測定装置１０を用いた被測定物２６の比誘電率、導電率の測定は、以下のように行われる。

まず、標準液の代替液である準標準液として用いるミネラルウォータの振幅差及び位相差を得るために、ミネラルウォータを容器２４に収容し、ＳＡＷセンサ１４、硬度センサ１６及び温度センサ１８を浸漬する。

次に、図２に示すように、発振器５２から供給される電気信号に基づいて第１切替器５４を所定のバースト期間でＯＮからＯＦＦに切り替えて、バースト波を生成し、分配器５６で分配して、ＳＡＷセンサ１４の第１弾性表面波素子１１及び第２弾性表面波素子１２へ同一信号を入力する。第１弾性表面波素子１１では、入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、短絡伝搬路（第１伝搬路）４１上を伝搬して、出力電極３１で受信される。同様に、第２弾性表面波素子１２では、入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、開放伝搬路（第２伝搬路）４２上を伝搬して、出力電極３２で受信される。

出力電極３１、３２で受信した弾性表面波から取り出した両出力信号が振幅比位相差検出器５８で比較され、ミネラルウォータの振幅比Δａｍｐ０、位相差Δφ０が検出される。また、ミネラルウォータの硬度Ｈ０が硬度センサ１６で測定され、温度ｔ０が温度センサ１８で測定される。振幅比Δａｍｐ０、位相差Δφ０、硬度Ｈ０、温度ｔ０が測定部２８を経て、比誘電率・導電率算出部３０に出力される。

図３は、比誘電率・導電率算出部３０が備える準標準液テーブルの説明図である。この準標準液テーブルは、準標準液として用いられる複数のミネラルウォータに対して、温度毎に硬度Ｈ、比誘電率ε_r、導電率σが記録される。具体的には、ミネラルウォータＡの温度ｔ１における硬度はＨＡ１、比誘電率はε_rＡ１、導電率はσＡ１というように、ミネラルウォータＡ〜Ｅに対して温度ｔ１〜ｔ５の時の硬度Ｈ、比誘電率ε_r、導電率σが記録されている。

測定したミネラルウォータの温度ｔ０がｔ１であり、硬度Ｈ０がＨＡ１の場合には、ミネラルウォータの種類はＡと特定され、その比誘電率はε_rＡ１、導電率はσＡ１となる。比誘電率・導電率算出部３０は、この比誘電率ε_rＡ１、導電率σＡ１を式（１）、（４）、（５）の比誘電率ε_r、導電率σとして設定する。

次に、被測定物２６について準標準液と同様に測定し、振幅比ΔａｍｐＸ、位相差ΔφＸを検出する。振幅比Δａｍｐ０に対する振幅比ΔａｍｐＸの変化量、位相差Δφ０に対する位相差ΔφＸの変化量として規定化したうえで、式（６）、式（７）の振幅比Δａｍｐ、位相差Δφとして代入し、速度変化量ΔＶ／Ｖ、減衰変化量Δα／ｋを求める。求めた速度変化量ΔＶ／Ｖを式（４）に、減衰変化量Δα／ｋを式（５）に代入して、式（４）、（５）の連立方程式から測定対象である被測定物２６の比誘電率ε_r’、導電率σ’を求めることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る比誘電率・導電率測定装置１０は、短絡伝搬路４１を有する第１弾性表面波素子１１と、短絡伝搬路４１とは異なる振幅・位相特性の開放伝搬路４２を有する第２弾性表面波素子１２とを備え、短絡伝搬路４１、開放伝搬路４２は被測定物２６に浸漬され、第１弾性表面波素子１１、第２弾性表面波素子１２に同一の信号を入力し、第１弾性表面波素子１１、第２弾性表面波素子１２からの各出力信号を測定し、標準液に代替可能な準標準液毎に硬度、比誘電率及び導電率を記録した準標準液テーブルと、被測定物２６の比誘電率ε_r’、導電率σ’の測定に用いる準標準液の比誘電率及び導電率を特定するために硬度を取得する硬度センサ（準標準液硬度取得部）１６と、被測定物２６の比誘電率ε_r’、導電率σ’を算出する比誘電率・導電率算出部３０と、を備える。

比誘電率・導電率測定装置１０では、比誘電率・導電率算出部３０が前記準標準液テーブルから硬度センサ１６で取得した硬度に対応する被測定物２６の比誘電率ε_r’、導電率σ’の測定に用いる準標準液の比誘電率ε_r及び導電率σを読出し、読出した比誘電率ε_r及び導電率σと、被測定物２６に対して測定した前記各出力信号の振幅比Δａｍｐ及び位相差Δφとに基づいて被測定物２６の比誘電率ε_r又は導電率σの少なくとも一方を求めることにより、標準液である純水以外の水を準標準液として用いて、被測定物２６の比誘電率ε_r、導電率σを測定することができる。

また、比誘電率・導電率測定装置１０では、さらに、前記準標準液の温度を測定する温度センサ１８を有し、前記準標準液テーブルには、前記準標準液の温度ｔ毎に硬度Ｈ、比誘電率ε_r及び導電率σが記録され、前記比誘電率・導電率算出部３０は、前記準標準液テーブルから硬度センサ１６で取得した硬度Ｈ及び温度センサ１８で測定した温度ｔに、対応する前記標準液の比誘電率ε_r及び導電率σを読出し、読出した比誘電率ε_r及び導電率σと、被測定物２６に対して測定した前記各出力信号の振幅比Δａｍｐ及び位相差Δφとに基づいて被測定物２６の比誘電率ε_r又は導電率σの少なくとも一方を求める。これにより、標準液である純水以外の水を準標準液として用いた被測定物２６の比誘電率ε_r、導電率σの測定精度を向上することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る比誘電率・導電率測定装置１０Ａについて説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る比誘電率・導電率測定装置１０Ａの平面図である。なお、第１実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１に示すように、比誘電率・導電率測定装置１０Ａは、ＳＡＷセンサ１１４と、硬度センサ１６と、温度センサ１８と、容器２４と、測定部１２８と、比誘電率・導電率算出部３０とを備える。

図４に示すように、ＳＡＷセンサ１１４は、第１弾性表面波素子１１１と第２弾性表面波素子１１２とから構成される。第１弾性表面波素子１１１は、圧電基板１４４と、この圧電基板１４４上に形成された第１櫛形電極１２１と、圧電基板１４４の端部１５０と第１櫛形電極１２１との間に形成され、被測定物２６が負荷される短絡伝搬路（第１伝搬路）１４１とを備える。第２弾性表面波素子１１２は、圧電基板１４４上に形成された第２櫛形電極１２２と、端部１５０と第２櫛形電極１２２との間に形成され、被測定物２６が負荷される開放伝搬路（第２伝搬路）１４２とを備える。開放伝搬路１４２には、金属膜１４６の一部が剥離され、圧電基板１４４が露出するように開放領域１４８が形成される。従って、圧電基板１４４が露出している開放領域１４８は電気的に開放状態となっている。第１櫛形電極１２１、第２櫛形電極１２２は、入力電極２１、入力電極２２と同様に形成され、短絡伝搬路１４１は短絡伝搬路４１と、開放伝搬路１４２は開放伝搬路４２と同様に形成され、圧電基板１４４は圧電基板４４と同様に形成され、金属膜１４６は、金属膜４６と同様に形成されている。

また、測定部１２８は、発振器５２、第１切替器５４、分配器５６、振幅比位相差検出器５８、第２切替器６２、第３切替器６４を備えている。測定部１２８は、測定部２８に対して、第２切替器６２、第３切替器６４が追加され、第２切替器６２は、第１櫛形電極１２１に対する分配器５６と振幅比位相差検出器５８との接続の切り替えを行い、第３切替器６４は、第２櫛形電極１２２に対する分配器５６と振幅比位相差検出器５８との接続の切り替えを行う。

比誘電率・導電率測定装置１０Ａを用いた被測定物２６の比誘電率、導電率の測定は、次のように行われる。まず、準標準液として用いるミネラルウォータの振幅差及び位相差を得るために、ミネラルウォータを容器２４に収容し、端部１５０が下になる方向で圧電基板１４４を容器２４内に浸漬させる。

次に、発振器５２から供給される電気信号に基づいて第１切替器５４を所定のバースト期間でＯＮからＯＦＦに切り替えて、バースト信号が生成される。第２切替器６２を分配器５６側に切り替えた状態で第１櫛形電極１２１及び第２櫛形電極１２２に同一信号が入力される。なお、第１櫛形電極１２１及び第２櫛形電極１２２に同一信号が入力された後に、第２切替器６２は振幅比位相差検出器５８側に切り替えられる。第１櫛形電極１２１で入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、短絡伝搬路１４１上を伝搬して、端部１５０に到達して反射され、再度短絡伝搬路１４１上を伝搬した後に、第１櫛形電極１２１で受信される。同様に、第２櫛形電極１２２で入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、開放伝搬路１４２上を伝搬して端部１５０に到達して反射され、再度開放伝搬路１４２上を伝搬した後に、第２櫛形電極１２２で受信される。なお、第３切替器６４は、第２切替器６２と同じタイミングで分配器５６側、振幅比位相差検出器５８側との接続の切り替えがされる。

第１弾性表面波素子１１１、第１櫛形電極１２１で受信した弾性表面波から取り出した両出力信号を振幅比位相差検出器５８で比較し振幅比及び位相差を検出する。この検出した振幅比及び位相差から、比誘電率・導電率測定装置１０と同様に比誘電率・導電率算出部３０によって、式（１）、（４）、（５）における比誘電率ε_r、導電率σとして設定される。

以後、比誘電率・導電率測定装置１０と同様に行うことにより、被測定物２６の比誘電率ε_r’、導電率σ’を測定することができる。

なお、図３の準標準液テーブルに記録されていない温度に対する準標準液の硬度Ｈ、比誘電率ε_r、導電率σが設定する場合には、温度変化に対する硬度Ｈ、比誘電率ε_r、導電率σの各物理的特性の変化を表したグラフを作成し、このグラフを用いて、記録されていない温度に対する準標準液の硬度Ｈ、比誘電率ε_r、導電率σを補間してもよい。

また、準標準液の硬度の取得は硬度センサ１６によらずに、被測定物２６の測定者が硬度を比誘電率・導電率算出部３０に接続されたキーボードやマウス等から構成される入力部６０から直接入力して、準標準液の硬度Ｈ０を取得するようにしてもよい。

さらに、開放伝搬路４２、１４２の代わりに、格子状の凹凸構造が形成され電気的に短絡した格子状伝搬路としてもよい。

さらにまた、ＳＡＷセンサ１４、１１４を被測定物２６に浸漬するときには出力電極３１、３２は被測定物２６に接触して短絡しないように封止される。また、入力電極２１、２２、第１櫛形電極１２１、第２櫛形電極１２２も被測定物２６に接触して短絡しないように封止することが好ましい。

第１実施形態では、第１切替器５４のＯＮ、ＯＦＦを切り替えて、バースト波を生成していたが、第１切替器５４をＯＮのままにして、発振器５２から連続波を供給して、分配器５６で分配して、ＳＡＷセンサ１４の第１弾性表面波素子１１及び第２弾性表面波素子１２へ同一信号を入力するようにしてもよい。また、第１切替器５４を用いずに、発振器５２から直接に分配器５６に連続波を供給するようにしてもよい。

また、被測定物としては、特に限定されるものではなく、少なくとも液体が含まれていればよい。また、純液、混合液のいずれであってもよく、メタノール、エタノール等のアルコールの物理的特性を測定する場合に特に有効である。さらにまた、被測定物に抗原、抗体、バクテリア等が含まれる状態においても、物理的特性を測定できることは言うまでもない。

この場合、例えば、被測定物の中に帯電しているバクテリアが含まれている場合には、被測定物の導電率を測定することにより、バクテリアの含有率を測定することができる。また、異なる極性で帯電しているバクテリアが含まれている場合には、被測定物の導電率を測定することにより、被測定物に最も多く含まれるバクテリアの種類を特定することもできる。

また、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の第１実施形態に係る比誘電率・導電率測定装置の構成の説明図である。 本発明の第１実施形態に係る比誘電率・導電率測定装置の平面図である。 準標準液テーブルの説明図である。 本発明の第２実施形態に係る比誘電率・導電率測定装置の平面図である。 従来の比誘電率・導電率測定装置の平面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ…比誘電率・導電率測定装置 １１、１１１…第１弾性表面波素子
１２、１１２…第２弾性表面波素子 １４、１１４…ＳＡＷセンサ
１６…硬度センサ １８…温度センサ
２１、２２…入力電極 ２４…容器
２６…被測定物 ２８、１２８…測定部
３０…比誘電率・導電率算出部 ３１、３２…出力電極
４１、１４１…短絡伝搬路 ４２、１４２…開放伝搬路
４４、１４４…圧電基板 ４６、１４６…金属膜
４８、１４８…開放領域 ５２…発振器
５４…第１切替器 ５６…分配器
５８…振幅比位相差検出器 ６０…入力部
６２…第２切替器 ６４…第３切替器
１２１…第１櫛形電極 １２２…第２櫛形電極
１５０…端部

Claims (6)

1. 第１伝搬路を有する第１弾性表面波素子と、前記第１伝搬路とは異なる振幅・位相特性の第２伝搬路を有する第２弾性表面波素子とを備え、前記各伝搬路は被測定物に浸漬され、前記各弾性表面波素子に同一の信号を入力し、前記各弾性表面波素子からの各出力信号を測定し、標準液に代替可能な準標準液を用いて前記被測定物の比誘電率・導電率を求める比誘電率・導電率測定装置であって、
   前記準標準液毎に硬度、比誘電率及び導電率を記録した準標準液テーブルと、
   前記被測定物の比誘電率・導電率の測定に用いる前記準標準液の比誘電率及び導電率を特定するために前記準標準液の硬度を取得する準標準液硬度取得部と、
   前記被測定物の比誘電率・導電率を算出する比誘電率・導電率算出部と、
   を有し、
   前記比誘電率・導電率算出部は、前記準標準液テーブルから前記準標準液硬度取得部で取得した硬度に対応する前記被測定物の比誘電率、導電率の測定に用いる前記準標準液の比誘電率及び導電率を読出し、読出した比誘電率及び導電率と、前記被測定物に対して測定した前記各出力信号の振幅及び位相とに基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求める
   ことを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
2. 請求項１記載の比誘電率・導電率測定装置において、
   さらに、前記準標準液の温度を測定する温度センサを有し、
   前記準標準液テーブルには、前記各準標準液の温度毎に硬度、比誘電率及び導電率が記録され、
   前記比誘電率・導電率算出部は、前記準標準液テーブルから前記準標準液硬度取得部で取得した硬度及び前記温度センサで測定した温度に、対応する前記被測定物の比誘電率、導電率の測定に用いる準標準液の比誘電率及び導電率を読出し、読出した比誘電率及び導電率と、前記被測定物に対して測定した前記各出力信号の振幅及び位相とに基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求める
   ことを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
3. 請求項１又は２記載の比誘電率・導電率測定装置において、
   前記準標準液硬度取得部は、硬度センサである
   ことを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
4. 請求項１又は２記載の比誘電率・導電率測定装置において、
   前記準標準液硬度取得部による前記準標準液の硬度の取得は、前記比誘電率・導電率算出部に接続された入力部から前記準標準液の硬度が入力されることにより行われる
   ことを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の比誘電率・導電率測定装置において、
   前記第１弾性表面波素子は、入出力電極間に前記第１伝搬路を有し、
   前記第２弾性表面波素子は、入出力電極間に前記第２伝搬路を有し、
   前記読出した比誘電率及び導電率と、前記被測定物に対して測定した前記各出力信号の振幅及び位相とに基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求める
   ことを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の比誘電率・導電率測定装置において、
   前記第１弾性表面波素子には、圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第１櫛形電極と、前記第１櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に前記第１伝搬路が形成され、
   前記第２弾性表面波素子には、圧電基板上に形成された弾性表面波を励振させるための第２櫛形電極と、前記第２櫛形電極と前記圧電基板の端部との間に前記第１伝搬路が形成され、
   前記読出した比誘電率及び導電率と、前記第１櫛形電極で励振された弾性表面波が前記第１伝搬路を伝搬し、前記端部で反射されて前記第１櫛形電極で受信され、出力された出力信号の振幅及び位相と、前記第２櫛形電極で励振された弾性表面波が前記第２伝搬路を伝搬し、前記端部で反射されて前記第２櫛形電極で受信され、出力された出力信号の振幅及び位相と、に基づいて前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求める
   ことを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。

Images