JP2751139B2 - 波形化学分析装置及び方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は一般的に化学分析装置、更に詳しくは波形ひ
ずみ分析にもとずく化学濃度を定量するための装置及び
方法に関するものである。 背景技術 食品中の卓上塩を含むナトリウム化合物が原因となる
健康障害の公共的認識は最近富に増加した。ナトリウム
のような化学物質の濃度を測定するため、種々の技術を
使って化学分析を遂行できる多くの装置が現在入手でき
る。これらの技術は質量分析法、核共鳴、炎光々度計、
特殊電極、導電率試験器、及び屈折計を含んでいる。不
幸にも、これら現在入手できる装置の精度は強くその価
格は依存している。価格表の安い方の部分に連続性試験
器がある、それはナトリウム含量を低詠量するため試験
試料の導電率を測定するが、不幸にも、連続性試験器
は、試験試料が酢のような他の導電性物質を含むとき、
精度の低い試験結果を示すであろう。要求されているこ
とは費用がかからず、精確なナトリウム測定装置であ
る。 より広い規模において、精確で、使用が容易で、費用
がかからない、そしてすばやく化学濃度変化に対応する
化学分析装置が求められている。化学分析装置への多く
の試みがあるが、そのうちのいくつかとして以下の米国
特許明細書に記されたものがある:1962年８月７日公布
のアール・ケイ・サウンダー（R.K.Saunders）らへの第
3048772号、それは“定量分析を行う工程”なる標題で
核磁気共鳴分光計を開示している；“高周波数電流を利
用して、赤血球を計算する方法”と標題されたヴイ・ダ
ブリュ・ボリー（V.W.Bolie）へ1966年11月22日に公布
された第3287638号、それは赤血球を計算するためオリ
フィスを通して流れている溶液のインペダンス（impeda
nce）を測定している；“生体分子の電子スピン共鳴標
識付け”と標題されたエッチ・エム・マックコンネル
（H.M.Mc Connell）へ1970年１月13日に公布された第34
89522号、それは無線周波数交番磁界及び単一方向磁界
を生体分子を仝定するため利用している；“化学分析の
方法及び装置”と標題されたハウルソン（Paulson）ら
へ1973年10月16日公布された第3765841号、それは反応
性物質の濃度を測定するため試験試料の導電性の変化の
速度を測定している。これらの化学分析装置は、大変高
価であるか、使用が限定されている。 発明の開示 説明された好ましい実施態様に従って、本発明は波型
ひずみ分析の技術にもとずいた試験試料における化学物
質の濃度測定のための装置と方法を提供している。装置
は周期的シグナルを発生する波型発生機、シグナルを試
験試料に伝送し、試験試料から、化学薬品によりゆがめ
られ、或は変形されている波型の対応している周期的な
シグナルをうけるアンテナ針及び試験試料における化学
薬品の濃度を定量するためシグナルの変形を定量する検
知器回路を含んでいる。 方法は周期的波形をもつシグナルを発生するステッ
プ、シグナルを試験試料を通して伝送するステップ、そ
れが試験試料を通して伝え、試験試料における化学薬品
によりゆがめられ、或は変形されたあとシグナルをうけ
るステップ、試料における化学濃度に直接関連されてい
るシグナルの変形の度合を検知するステップを含んでい
る。別の方法は試験試料における化学薬品の存在による
シグナルのゆがみ或は変形を最大にするため伝送された
シグナルに対し周波数及び波形を選択することにより特
定の化学薬品への感度に対して装置を同調させることを
含んでいる。即ち、本発明は、試料中の送信した電磁波
シグナル（信号）の周波数や波形のゆがみ即ち変形の度
合いを測定することで、試料中の測定すべき化学物質の
濃度を検知する装置と方法を提供する。尚、電磁波シグ
ナルの波形のゆがみ即ち変形は、伝送シグナルと受信シ
グナルとの間のずれを表し、試料中の化学物質の存在に
より生じ、該化学物質の存在により変形を受けやすい電
磁波シグナルを、前もってテストを行なって確認し、選
択する。該波形のゆがみ即ち波形は、最終的には、電圧
レベルに変換され、試料中の化学物質の濃度を検知す
る。 本発明の装置と方法は、導電性試験の技術、或は他の
以前に使用された化学分析技術のいかなるものにももと
ずかれていない。代りに、本発明の化学分析装置は試験
試料を通して伝送された周期的シグナルの比較分析にも
とずかれている。シグナルは試験試料における１つ以上
の化学物質によりゆがめられ、或は変形される。波形及
び周波数は選択されるので、変形は特に選ばれた化学物
質の存在に応じる、それでシグナルのゆがみ或は変形の
量は直接選らばれた化学物質の濃度に関係されている。 水溶液における塩濃度を測定する発明の好ましい実施
態様において、波形発生機は16又は18メガヘルツいずれ
かの周波数で方形波を発生する。そしてそのシグナルを
アンテナ針に供給する。アンテナ針は外被からパラレル
に突出している２つの導電性またを含んでいる。また試
料ヘ方形波シグナルを伝送することに対し、試料からゆ
がめられた或は変形されたシグナルをうけることに対
し、アンテナとして作用する。使用中、アンテナ針のま
たは試験試料に挿入され、方形波シグナルがまたの一つ
を経て試験試料に伝送される。シグナルの波形は、シグ
ナルが試験試料を通って伝播するので、ナトリウム或は
塩素イオンによってゆがめられる。ゆがめられたシグナ
ルはアンテナ針の別のまたにより受けとられ、分析のた
め検知器回路に送られる。 検知器回路は、シグナルのゆがみの量に関係されてい
る出力シグナルを発生するため伝送され、うけられたシ
グナルに応答する。コンデンサー及び抵抗体ネットワー
クはアナログ倍率器の入力端子への基準シグナルの様
に、伝送され、受けられたシグナルの“平均”を供給す
る。アナログ倍率器は出力シグナルを発生するよう受け
入れたシグナルと基準シグナルとの間の差異により、伝
送されたシグナルと基準シグナルとの間の差異を増幅す
る。出力装置は試験試料における塩の存在及び濃度を視
覚的に示す様に検知器回路の出力シグナルに応答する。
詳述すれば、伝送シグナルと受信シグナルの間の波形の
ずれに基づく電圧レベルの変化は、前もって測定してお
いた化学物質を水に加えることで予め得ておいた結果
（濃度に対する電圧レベルの変化）と比較対照させるこ
とで、化学物質の濃度を検知する。 明細書に記された特長と利点はすべてを含んでいな
い。特に多くの付加的特長と利点が図面、明細書、及び
特許請求の範囲を考慮して、業界の技術者に明らかにな
るであろう。更に、明細書に使用されている語は主に読
み易いこと、及び教育的目的のためえらばれていて、そ
して発明的事項を描く或は定義するよう選択されていな
いであろう。そのような発明的事項を決定するため必要
であるクレームに訴えるように選択されていないであろ
う。 図面の簡単な説明 第１図は本発明による化学分析装置の構成図である。 第２図は第１図の化学分析装置に利用されたアンテナ
針の断面図である。 第３図はシグナル発生及びゆがみ検知に対し第１図の
化学分析装置に利用された電子回路の概要図である。 第４図は第１図の化学分析装置に利用された出力回路
の概要図である。 第５図は本発明の装置のアナログ倍率器からの出力に
対する電力曲線である。 発明を実施するための最良の形態 図面の第１図から第４図は説明の目的のみのために本
発明の好ましい実施態様を画いている。通常の技術者
は、こゝに説明された構造と方法の別の実施態様が、こ
ゝに記された発明の主旨からはなれることなしに使用さ
れるであろうことを次の議論からすぐに認めるであろ
う。 本発明の好ましい実施態様は波形ひずみ分析にもとず
いた水溶液における食塩の濃度を定量する装置と方法で
ある。更に一般的に第１図に説明したように、本発明の
化学分析装置10は波形発生器12、伝送アンテナ14、受信
アンテナ16、検知回路18、及び出力装置20を含んでい
る。伝送及び受信アンテナ14及び16は試験試料22と接触
して位置されている。試料は１つ又はそれ以上の選ばれ
た化学物質の存在に対し試験される溶液を含んでいる。 操作において、波形発生器12は周期的波形を持つシグ
ナルを伝送アンテナ14及び検知回路18に供給する。シグ
ナル23は試験試料22に伝送され、試験試料を通って伝播
され、受信アンテナ16により受信されられる。シグナル
23の波形及び周波数は、試験死霊における選ばれた化学
薬品の存在によるゆがみに感じ易いように選ばれてい
る。シグナル23は伝送アンテナ14から受信アンテナ16に
伝播するので、シグナルは選ばれた化学物質によりゆが
められる、或は変形される。ゆがみ、或は変形の量は試
験試料22における選ばれた化学薬品の濃度の函数であ
る。ゆがめられていない伝送シグナル及びゆがめられた
受信シグナル両者が検知回路18に供給され、ゆがみ或は
変形の量を定量するため２つのシグナルを検知回路が解
析する。そしてその解析にもとずいた出力シグナルを発
生する。出力シグナルは出力装置20に供給され、視覚的
に選ばれた化学薬品の測定濃度を示す。 第2,第３及び第４図は化学分析装置10の好ましい実施
態様を説明している。装置10は水溶液におけるナトリウ
ム或は塩素イオンの濃度測定を意図されている。第２図
は伝送アンテナ及び受信アンテナ14及び16を含んでいる
アンテナ針24を示している。各アンテナ14及び16は絶縁
外被28から外にのびている導電性円筒状棒26である。各
棒26の内部の端に軸腔30がありその中に、棒26を波形発
生機12或は検知回路18のいずれかに電気的に結合してい
る電線32をはんだづけされている。軸腔は伝送及び受信
シグナルの調波を消すフィルターとして働く。棒26の外
側端は完全に丸くされている。 第３図において、検知回路18の回路が説明されてい
る。この回路構成そのものは公知構成の組合せではある
が、受信シグナル（信号）の波形のゆがみ即ち波形が、
試験試料中の化学物質の濃度の違いにより異なり、その
濃度の測定に効果的に使用できることを本発明で初めて
見出したのである。検知回路18の心臓部はアナログ倍率
器34で、倍率器入力シグナルとして受信シグナル及び伝
送シグナルをうけ、試験試料におけるナトリウム或は塩
素イオンにより生じたシグナルのかたよりの量に関係さ
れている出力シグナルを発生している。好ましい実施態
様で、波形発生機12は方形波発生機36である。方形波発
生機36はコンデンサ38を通してアナログ倍率器34のＹ入
力端子に結合され、そしてコンデンサ40を通してアンテ
ナ針24の伝送アンテナ14に結合されている。アンテナ針
24の受信アンテナ16はコンデンサ42を通してアナログ倍
率器34のＸ入力端子に結合されている。コンデンサ40及
42はシグナル23のいかなる方向の直流成分からもアンテ
ナ針を絶縁している。 基準シグナルとしての使用のため、コンデンサ及び抵
抗体ネットワークが、伝送及び受信シグナルの平均をア
ナログ倍率器34の共通入力端子に供給するよう総和回路
として作用している。コンデンサ及び抵抗体ネットワー
クは、Ｙ入力端子と接地された節46の間を結合する抵抗
体44、Ｘ入力端子と接地節46の間を結合する抵抗体48、
及び共通の入力端子と、接地節46の間にパラレルに結合
する抵抗体50及びコンデンサ52を含んでいる。 事実上、アナログ倍率器34は、伝送及び受信シグナル
の間のゆがみの量を測定し、直接的に試験試料22におけ
るナトリウム又は塩素イオンの量に関係されている。ア
ナログ倍率器34は、Ｘ入力端子と共通入力端子との間の
電圧の違いをＹ入力端子と共通入力端子との間の電圧の
違いにより増幅している。コンデンサ及び抵抗体ネット
ワークにより供給された基準シグナルは電圧において伝
送シグナルと受信シグナルとの中間にあるので、Ｘ入力
端子と共通入力端子の間の電圧の違い（Ｘ−ａ）〔但し
ａは共通入力端子の電圧〕及びＹ入力端子と共通入力端
子との間の電圧の違い（Ｙ−ａ）〔ａは前記〕の一方は
正で、他は負となる。従って両者の積である出力（Ｘ−
ａ）・（Ｙ−ａ）の符号は負となり、伝送及び受信シグ
ナルの間のゆがみの差が大きい程大きな負値を示す。従
って試験試料22におけるナトリウム又は塩素イオンの濃
度が増加する程、出力（Ｘ−ａ）・（Ｙ−ａ）は大きな
負値を示す。 アナログ倍率器34の出力シグナルは調節されており、
それから出力装置20に供給される。コンデンサ54は緩衝
器56に安定な直流シグナルを供給するため、アナログ倍
率器34の出力シグナルにおける脈動と不規則性をなめら
かにする。緩衝器56の出力端子は抵抗体58を通って大地
に、他の抵抗体62を通って演算増幅器60の反転入力端子
に結合されている。演算増幅器60は非反転入力端子に供
給された基準電圧、Vref、をもつ反転増幅器として配位
されている。そして抵抗体64は出力Voutをフィードバッ
クするため反転入力端子に供給した。演算増幅器60は反
転増幅器として配位しているので、演算増幅器60の出力
シグナル、Vout、は試験試料22のナトリウム或は塩素イ
オンの濃度に直接関係されている。Vrefの使用は、例え
ば、アンテナ針24の棒26、26を蒸留水のビーカーに入
れ、Voutを零にするのに用いられる。即ち、試験試料中
にナトリウム或は塩素イオンは含まない状態（第５図の
零の位置に相当）をVrefを調節することで表示できる。
Voutは受信シグナルの変形量を電圧レベルに変換した
値、即ち試験試料中のナトリウムや塩素イオンの濃度の
関数に相当する。 第４図に示されたように、出力装置20は演算増幅器60
の出力シグナル、Vout、を受信する。若しナトリウム或
は塩素イオンの測定温度が充分に高いなら、５つの光を
放射しているダイオード66の１つを活性化する。出力装
置20は非反転演算増幅器68及び比較器として配位された
５演算増幅器70を含んでいる。加減抵抗体72は演算増幅
器68の出力をフィードバックするため、反転入力端子に
結合されている。又反転入力端子は抵抗体74を通して大
地に結合されている。検知回路18の出力シグナル、Vou
t、は演算増幅器68の非反転入力端子に供給されてい
る。演算増幅器68の出力端子は５比較器演算増幅器70の
反転入力端子に結合されている。６つの抵抗体78、80、
82、84、86及び88よりなる抵抗体はしご76は、供給電
圧、Vs、と大地の間に結合されている。抵抗体はしご76
の５つの内部節の各々が比較器演算増幅器70の１つの非
反転入力端子に結合されている。抵抗体90、92、94、96
及び98はフィードバック抵抗体として、各比較器演算増
幅器70の出力端子と非反転入力端子の間に結合されてい
る。抵抗体及び６つの抵抗体102、104、106、108、11
0、及び112よりなるダイオードはしご100、６つのダイ
オード66及び114は供給電圧と大地の間に結合されてい
る。抵抗体の５つの内部節の各々及びダイオードはしご
100は、比較器演算増幅器70の１つの出力端子に結合さ
れている。比較器演算増幅器70の４つの出力端子は夫々
プルアップ（pull−up）抵抗体116、118、120及び122を
経て供給電圧に結合されている。 演算増幅器68の出力シグナルは、適当な光放射ダイオ
ード（LED）66をつけるように抵抗体はしご76と比較器
演算増幅器70と協働で作用する。例えば、演算増幅器68
の出力電圧は抵抗体80と82の間の節での電圧より低い
が、抵抗体82と84の間の節での電圧より高いことを推定
せよ。これは上部の２つの比較器演算増幅器70にプラス
の出力電圧を供給する原因となろう。一方低い３つの比
較器演算増幅器70に負の出力電圧を供給する原因となろ
う。電流は抵抗体106を通って流れるであろう、中央LED
66に光を生じる。他のLED66は光らないであろう。電流
が抵抗体102、104、108及び110をとおして流れないであ
ろうからである。第４図の例は、総出力Voutを５つの領
域に分けて、各領域に入る濃度をLEDの点灯により、表
示しているが、希望するなら、Voutの実際の値を表示し
てもよい。 操作 装置の感度を選ばれた化学薬品に調整するため、伝送
シグナルの波形及び周波数が選ばれる。それでシグナル
のゆがみ或は変形が特に選ばれた化学薬品の存在に対応
する。いかなる化学物質が応答するか予測は困難である
ので、選択工程は非常に経験的である。選択工程におけ
る第１ステップは、方形波シグナルでどんな周波数で化
学物質がゆがみの最大量を生じるかを決定することであ
る。アンテナ針がえらばれた化学物質の代表的量を含ん
でいる試験試料に挿入される。それから、方形波シグナ
ルのゆがみを監視しながら、10及び100メガヘルツの周
波数領域を通して方形波シグナルの周波数をかえる。ゆ
がみはアナログ倍率器の出力シグナルを試験すること、
或はオスシロスコープにおいてアナログ倍率器差異入力
シグナルのリサジウス（Lissajous）パターンを表示す
ること、ゆがめられたパターン又は複合体をもとめるこ
とにより監視されえる。 いくつかの周波数が方形波信号のゆがみ即ち歪みのピ
ークを作るであろう。選ばれた化学物質とともに試料中
に存在するであろう付随化学物質のためにも上記の処理
を行なうとよい。試料中に存在するであろう付随化学物
質の周波数ピークのいくつかが、選択された化学物質の
周波数ピークのあるものに近いか一致するかも知れな
い。しかし、選択された化学物質のための特定の周波数
ピークを選択することにより、前記付随化学物質に原因
する誤った認定は避けられよう。約16及18メガヘルツの
周波数での方形波シグナルは水溶液における食塩濃度の
測定に良き選択であると発見されている。 周波数が決定されると、伝送シグナルの波形が変えら
れる。他の波形が化学物質によるゆがみにもっと感度が
よいかどうかを研究するためである。異なる周波数をも
つ多重シグナルの波形との組合せも研究されえる。ゴー
ルは選らばれた化学物質の存在によりゆがめられるが、
現実の操作で試験試料に存するであろう付随化学物質の
存在によりゆがめられないシグナルを選ぶことである。 伝送シグナルの波形及び周波数を選ぶことを加えて、
コンデンサ及び抵抗体ネットワークの成分値も又選ばれ
た化学薬品への装置の感度を調整するため選ばれる。こ
の選択工程も経験的であり、伝送シグナルの選択と協働
されるべきである。再び、ゆがみはアナログ倍率器の出
力シグナルを試験すること、或はオスシロスコープ上の
アナログ倍率器差異入力シグナルのリサジウスパターン
を表示すること、ゆがめられたパターン又は複合体をさ
がすことにより監視されえる。 次の表は本発明により構成された装置に使用され、食
塩の濃度を測定するため使用されたコンデンサ及び抵抗
体の成分値を示している： コンデンサ 38、40、42 0.01マイクロファラド 抵抗体 44 2000オーム 抵抗体 50 1000オーム コンデンサ 52 0.68マイクロファラド コンデンサ 54 2.2 マイクロファラド 抵抗体 58 5100オーム 抵抗体 62、64 100,000 オーム 抵抗体 72 5000オーム 変動 抵抗体 74 1000オーム 抵抗体 78 22,000オーム 抵抗体 80 4700オーム 抵抗体 82 8200オーム 抵抗体 84 12,000オーム 抵抗体 86 8200オーム 抵抗体 88 24,000オーム 抵抗体 90、92、94、96、98 470,000 オーム 抵抗体 102 407 オーム 抵抗体 104 820 オーム 抵抗体 106、108、110、112 470 オーム 抵抗体 116、118、120、112 10,000オーム アンテナ14及び16の間の距離は0.80インチで送電され
た。アンテナ面積は最高の効率を生じるであろう間隔を
確実に計算するにはあまりに小さかったが、アンテナが
分離されたとき、シグナルピークが数間隔で観察され
た。えらばれた間隔は効率を増加する伝送周波数の分数
の倍数（fractional multiple）であると信じられた。
しかしながら他の間隔は本発明の装置と方法との結合に
おいてうけいれられる。 第５図は100mlの水にナトリウム（mlg）を添加してい
くことにより変化する出力電圧を示す。見られるよう
に、対数スケールでプロットすると曲線は本質的に直線
になるであろう。これらデーターとの結合で極端に高い
再現性が達せられることが発見された。溶液100ml当りm
g濃度でナトリウムの存在を精確に検知することを可能
にしている。 第５図の曲線は16メガヘルツの伝送シグナルを使用し
て得た。塩素イオンに対するゆがみへの最大の感度は塩
化ナトリウム及び塩化カリを試験することにより17.75
メガヘルツで生じると発見された。これは上に記した経
験技術により決定された。塩化ナトリウムも18メガヘル
ツ,42.50メガヘルツで伝送方形波シグナルによりゆがむ
であろう。17.75メガヘルツ周波数は16メガヘルツより
幾分良好である。17.75メガヘルツの使用は共通の食卓
塩置換物、塩化カリへ幾分感受性がある利点を有してい
る。17.75メガヘルツのシグナルを伝送することは慣例
の伝送器を要求するので、18.00メガヘルツのシグナル
が市販の、経済的価格の“塩計器”に使用されえる。 明かであるとあろうように、知覚されているイオンに
関しより大きな感度をえるため対のオツシレーターを使
用することも可能であろう。 塩化ナトリウム検知器も酢、砂糖、アルコール及び種
々の殿粉溶液で使用された、そして塩化ナトリウムが存
在しないことを示している出力を生じた。それ故、、そ
のような溶液で偽りのプラスの記録を与えなかった。 塩化ナトリウムと酢、砂糖、澱粉等との混合物が測定
されたとき、本発明の装置は存在を知覚できた。そして
正確にそのような溶液における塩化ナトリウムの濃度を
測定できた。 本発明の方法を使って、敏感な伝送周波数も塩化カ
リ、糖、アルコール、水及び酢に対しえられた。塩化ナ
トリウム検知器に対するコンデンサ及び抵抗体の成分値
は仝じものであった。次のゆがみを敏感に感じる伝送周
波数が発見された： 化合物 メガヘルツ 塩化カリ 17.75,35.70 砂糖 44.3,44.6,50.0 ウォッカ 16.62,35.5,35.95 水 19.80,32.05,36.31,35.6,44.3,50.0 酢 20.4 これら化合物に関し更に高い精密さ及び感度は波形を
調整すること、及び／或は回路の抵抗とキャパシタンス
を調整することで可能と信じられている。 それ故、明らかであるように、本発明の装置は複雑な
化学分析をするためコンピューター履行によく適してい
る。若し要求されるなら、知覚され、測定され、貯えら
れる化学化合物の大きな範囲及び高感度に可能数を与
え、それから本発明の装置とマイクロプロセッサーコン
トローラ（microprocessor controller）を使ってとり
出すことに可能性を与えるよう、選ばれた周波数でシグ
ナルの迅速系が対応する回路変化で伝送されえる。 上の記載から、こゝに開示された発明が波形ひずみ分
析にもとずいた化学薬品濃度を決定することを新規で利
点のある装置と方法を提供することが明らかになるであ
ろう。前に記した議論は、本発明の単に典型的な方法と
実施態様を開示し記している。仝業の技術者は、たやす
くそのような論から、種々の変化、修正及び変動が発明
の精神及び領域からはなれないで、なされると認めるで
あろう。従って、本発明の開示は説明的である様意図さ
れているが、発明の領域を限定していない。そのことは
次のクレームに記されている。
ずみ分析にもとずく化学濃度を定量するための装置及び
方法に関するものである。 背景技術 食品中の卓上塩を含むナトリウム化合物が原因となる
健康障害の公共的認識は最近富に増加した。ナトリウム
のような化学物質の濃度を測定するため、種々の技術を
使って化学分析を遂行できる多くの装置が現在入手でき
る。これらの技術は質量分析法、核共鳴、炎光々度計、
特殊電極、導電率試験器、及び屈折計を含んでいる。不
幸にも、これら現在入手できる装置の精度は強くその価
格は依存している。価格表の安い方の部分に連続性試験
器がある、それはナトリウム含量を低詠量するため試験
試料の導電率を測定するが、不幸にも、連続性試験器
は、試験試料が酢のような他の導電性物質を含むとき、
精度の低い試験結果を示すであろう。要求されているこ
とは費用がかからず、精確なナトリウム測定装置であ
る。 より広い規模において、精確で、使用が容易で、費用
がかからない、そしてすばやく化学濃度変化に対応する
化学分析装置が求められている。化学分析装置への多く
の試みがあるが、そのうちのいくつかとして以下の米国
特許明細書に記されたものがある:1962年８月７日公布
のアール・ケイ・サウンダー（R.K.Saunders）らへの第
3048772号、それは“定量分析を行う工程”なる標題で
核磁気共鳴分光計を開示している；“高周波数電流を利
用して、赤血球を計算する方法”と標題されたヴイ・ダ
ブリュ・ボリー（V.W.Bolie）へ1966年11月22日に公布
された第3287638号、それは赤血球を計算するためオリ
フィスを通して流れている溶液のインペダンス（impeda
nce）を測定している；“生体分子の電子スピン共鳴標
識付け”と標題されたエッチ・エム・マックコンネル
（H.M.Mc Connell）へ1970年１月13日に公布された第34
89522号、それは無線周波数交番磁界及び単一方向磁界
を生体分子を仝定するため利用している；“化学分析の
方法及び装置”と標題されたハウルソン（Paulson）ら
へ1973年10月16日公布された第3765841号、それは反応
性物質の濃度を測定するため試験試料の導電性の変化の
速度を測定している。これらの化学分析装置は、大変高
価であるか、使用が限定されている。 発明の開示 説明された好ましい実施態様に従って、本発明は波型
ひずみ分析の技術にもとずいた試験試料における化学物
質の濃度測定のための装置と方法を提供している。装置
は周期的シグナルを発生する波型発生機、シグナルを試
験試料に伝送し、試験試料から、化学薬品によりゆがめ
られ、或は変形されている波型の対応している周期的な
シグナルをうけるアンテナ針及び試験試料における化学
薬品の濃度を定量するためシグナルの変形を定量する検
知器回路を含んでいる。 方法は周期的波形をもつシグナルを発生するステッ
プ、シグナルを試験試料を通して伝送するステップ、そ
れが試験試料を通して伝え、試験試料における化学薬品
によりゆがめられ、或は変形されたあとシグナルをうけ
るステップ、試料における化学濃度に直接関連されてい
るシグナルの変形の度合を検知するステップを含んでい
る。別の方法は試験試料における化学薬品の存在による
シグナルのゆがみ或は変形を最大にするため伝送された
シグナルに対し周波数及び波形を選択することにより特
定の化学薬品への感度に対して装置を同調させることを
含んでいる。即ち、本発明は、試料中の送信した電磁波
シグナル（信号）の周波数や波形のゆがみ即ち変形の度
合いを測定することで、試料中の測定すべき化学物質の
濃度を検知する装置と方法を提供する。尚、電磁波シグ
ナルの波形のゆがみ即ち変形は、伝送シグナルと受信シ
グナルとの間のずれを表し、試料中の化学物質の存在に
より生じ、該化学物質の存在により変形を受けやすい電
磁波シグナルを、前もってテストを行なって確認し、選
択する。該波形のゆがみ即ち波形は、最終的には、電圧
レベルに変換され、試料中の化学物質の濃度を検知す
る。 本発明の装置と方法は、導電性試験の技術、或は他の
以前に使用された化学分析技術のいかなるものにももと
ずかれていない。代りに、本発明の化学分析装置は試験
試料を通して伝送された周期的シグナルの比較分析にも
とずかれている。シグナルは試験試料における１つ以上
の化学物質によりゆがめられ、或は変形される。波形及
び周波数は選択されるので、変形は特に選ばれた化学物
質の存在に応じる、それでシグナルのゆがみ或は変形の
量は直接選らばれた化学物質の濃度に関係されている。 水溶液における塩濃度を測定する発明の好ましい実施
態様において、波形発生機は16又は18メガヘルツいずれ
かの周波数で方形波を発生する。そしてそのシグナルを
アンテナ針に供給する。アンテナ針は外被からパラレル
に突出している２つの導電性またを含んでいる。また試
料ヘ方形波シグナルを伝送することに対し、試料からゆ
がめられた或は変形されたシグナルをうけることに対
し、アンテナとして作用する。使用中、アンテナ針のま
たは試験試料に挿入され、方形波シグナルがまたの一つ
を経て試験試料に伝送される。シグナルの波形は、シグ
ナルが試験試料を通って伝播するので、ナトリウム或は
塩素イオンによってゆがめられる。ゆがめられたシグナ
ルはアンテナ針の別のまたにより受けとられ、分析のた
め検知器回路に送られる。 検知器回路は、シグナルのゆがみの量に関係されてい
る出力シグナルを発生するため伝送され、うけられたシ
グナルに応答する。コンデンサー及び抵抗体ネットワー
クはアナログ倍率器の入力端子への基準シグナルの様
に、伝送され、受けられたシグナルの“平均”を供給す
る。アナログ倍率器は出力シグナルを発生するよう受け
入れたシグナルと基準シグナルとの間の差異により、伝
送されたシグナルと基準シグナルとの間の差異を増幅す
る。出力装置は試験試料における塩の存在及び濃度を視
覚的に示す様に検知器回路の出力シグナルに応答する。
詳述すれば、伝送シグナルと受信シグナルの間の波形の
ずれに基づく電圧レベルの変化は、前もって測定してお
いた化学物質を水に加えることで予め得ておいた結果
（濃度に対する電圧レベルの変化）と比較対照させるこ
とで、化学物質の濃度を検知する。 明細書に記された特長と利点はすべてを含んでいな
い。特に多くの付加的特長と利点が図面、明細書、及び
特許請求の範囲を考慮して、業界の技術者に明らかにな
るであろう。更に、明細書に使用されている語は主に読
み易いこと、及び教育的目的のためえらばれていて、そ
して発明的事項を描く或は定義するよう選択されていな
いであろう。そのような発明的事項を決定するため必要
であるクレームに訴えるように選択されていないであろ
う。 図面の簡単な説明 第１図は本発明による化学分析装置の構成図である。 第２図は第１図の化学分析装置に利用されたアンテナ
針の断面図である。 第３図はシグナル発生及びゆがみ検知に対し第１図の
化学分析装置に利用された電子回路の概要図である。 第４図は第１図の化学分析装置に利用された出力回路
の概要図である。 第５図は本発明の装置のアナログ倍率器からの出力に
対する電力曲線である。 発明を実施するための最良の形態 図面の第１図から第４図は説明の目的のみのために本
発明の好ましい実施態様を画いている。通常の技術者
は、こゝに説明された構造と方法の別の実施態様が、こ
ゝに記された発明の主旨からはなれることなしに使用さ
れるであろうことを次の議論からすぐに認めるであろ
う。 本発明の好ましい実施態様は波形ひずみ分析にもとず
いた水溶液における食塩の濃度を定量する装置と方法で
ある。更に一般的に第１図に説明したように、本発明の
化学分析装置10は波形発生器12、伝送アンテナ14、受信
アンテナ16、検知回路18、及び出力装置20を含んでい
る。伝送及び受信アンテナ14及び16は試験試料22と接触
して位置されている。試料は１つ又はそれ以上の選ばれ
た化学物質の存在に対し試験される溶液を含んでいる。 操作において、波形発生器12は周期的波形を持つシグ
ナルを伝送アンテナ14及び検知回路18に供給する。シグ
ナル23は試験試料22に伝送され、試験試料を通って伝播
され、受信アンテナ16により受信されられる。シグナル
23の波形及び周波数は、試験死霊における選ばれた化学
薬品の存在によるゆがみに感じ易いように選ばれてい
る。シグナル23は伝送アンテナ14から受信アンテナ16に
伝播するので、シグナルは選ばれた化学物質によりゆが
められる、或は変形される。ゆがみ、或は変形の量は試
験試料22における選ばれた化学薬品の濃度の函数であ
る。ゆがめられていない伝送シグナル及びゆがめられた
受信シグナル両者が検知回路18に供給され、ゆがみ或は
変形の量を定量するため２つのシグナルを検知回路が解
析する。そしてその解析にもとずいた出力シグナルを発
生する。出力シグナルは出力装置20に供給され、視覚的
に選ばれた化学薬品の測定濃度を示す。 第2,第３及び第４図は化学分析装置10の好ましい実施
態様を説明している。装置10は水溶液におけるナトリウ
ム或は塩素イオンの濃度測定を意図されている。第２図
は伝送アンテナ及び受信アンテナ14及び16を含んでいる
アンテナ針24を示している。各アンテナ14及び16は絶縁
外被28から外にのびている導電性円筒状棒26である。各
棒26の内部の端に軸腔30がありその中に、棒26を波形発
生機12或は検知回路18のいずれかに電気的に結合してい
る電線32をはんだづけされている。軸腔は伝送及び受信
シグナルの調波を消すフィルターとして働く。棒26の外
側端は完全に丸くされている。 第３図において、検知回路18の回路が説明されてい
る。この回路構成そのものは公知構成の組合せではある
が、受信シグナル（信号）の波形のゆがみ即ち波形が、
試験試料中の化学物質の濃度の違いにより異なり、その
濃度の測定に効果的に使用できることを本発明で初めて
見出したのである。検知回路18の心臓部はアナログ倍率
器34で、倍率器入力シグナルとして受信シグナル及び伝
送シグナルをうけ、試験試料におけるナトリウム或は塩
素イオンにより生じたシグナルのかたよりの量に関係さ
れている出力シグナルを発生している。好ましい実施態
様で、波形発生機12は方形波発生機36である。方形波発
生機36はコンデンサ38を通してアナログ倍率器34のＹ入
力端子に結合され、そしてコンデンサ40を通してアンテ
ナ針24の伝送アンテナ14に結合されている。アンテナ針
24の受信アンテナ16はコンデンサ42を通してアナログ倍
率器34のＸ入力端子に結合されている。コンデンサ40及
42はシグナル23のいかなる方向の直流成分からもアンテ
ナ針を絶縁している。 基準シグナルとしての使用のため、コンデンサ及び抵
抗体ネットワークが、伝送及び受信シグナルの平均をア
ナログ倍率器34の共通入力端子に供給するよう総和回路
として作用している。コンデンサ及び抵抗体ネットワー
クは、Ｙ入力端子と接地された節46の間を結合する抵抗
体44、Ｘ入力端子と接地節46の間を結合する抵抗体48、
及び共通の入力端子と、接地節46の間にパラレルに結合
する抵抗体50及びコンデンサ52を含んでいる。 事実上、アナログ倍率器34は、伝送及び受信シグナル
の間のゆがみの量を測定し、直接的に試験試料22におけ
るナトリウム又は塩素イオンの量に関係されている。ア
ナログ倍率器34は、Ｘ入力端子と共通入力端子との間の
電圧の違いをＹ入力端子と共通入力端子との間の電圧の
違いにより増幅している。コンデンサ及び抵抗体ネット
ワークにより供給された基準シグナルは電圧において伝
送シグナルと受信シグナルとの中間にあるので、Ｘ入力
端子と共通入力端子の間の電圧の違い（Ｘ−ａ）〔但し
ａは共通入力端子の電圧〕及びＹ入力端子と共通入力端
子との間の電圧の違い（Ｙ−ａ）〔ａは前記〕の一方は
正で、他は負となる。従って両者の積である出力（Ｘ−
ａ）・（Ｙ−ａ）の符号は負となり、伝送及び受信シグ
ナルの間のゆがみの差が大きい程大きな負値を示す。従
って試験試料22におけるナトリウム又は塩素イオンの濃
度が増加する程、出力（Ｘ−ａ）・（Ｙ−ａ）は大きな
負値を示す。 アナログ倍率器34の出力シグナルは調節されており、
それから出力装置20に供給される。コンデンサ54は緩衝
器56に安定な直流シグナルを供給するため、アナログ倍
率器34の出力シグナルにおける脈動と不規則性をなめら
かにする。緩衝器56の出力端子は抵抗体58を通って大地
に、他の抵抗体62を通って演算増幅器60の反転入力端子
に結合されている。演算増幅器60は非反転入力端子に供
給された基準電圧、Vref、をもつ反転増幅器として配位
されている。そして抵抗体64は出力Voutをフィードバッ
クするため反転入力端子に供給した。演算増幅器60は反
転増幅器として配位しているので、演算増幅器60の出力
シグナル、Vout、は試験試料22のナトリウム或は塩素イ
オンの濃度に直接関係されている。Vrefの使用は、例え
ば、アンテナ針24の棒26、26を蒸留水のビーカーに入
れ、Voutを零にするのに用いられる。即ち、試験試料中
にナトリウム或は塩素イオンは含まない状態（第５図の
零の位置に相当）をVrefを調節することで表示できる。
Voutは受信シグナルの変形量を電圧レベルに変換した
値、即ち試験試料中のナトリウムや塩素イオンの濃度の
関数に相当する。 第４図に示されたように、出力装置20は演算増幅器60
の出力シグナル、Vout、を受信する。若しナトリウム或
は塩素イオンの測定温度が充分に高いなら、５つの光を
放射しているダイオード66の１つを活性化する。出力装
置20は非反転演算増幅器68及び比較器として配位された
５演算増幅器70を含んでいる。加減抵抗体72は演算増幅
器68の出力をフィードバックするため、反転入力端子に
結合されている。又反転入力端子は抵抗体74を通して大
地に結合されている。検知回路18の出力シグナル、Vou
t、は演算増幅器68の非反転入力端子に供給されてい
る。演算増幅器68の出力端子は５比較器演算増幅器70の
反転入力端子に結合されている。６つの抵抗体78、80、
82、84、86及び88よりなる抵抗体はしご76は、供給電
圧、Vs、と大地の間に結合されている。抵抗体はしご76
の５つの内部節の各々が比較器演算増幅器70の１つの非
反転入力端子に結合されている。抵抗体90、92、94、96
及び98はフィードバック抵抗体として、各比較器演算増
幅器70の出力端子と非反転入力端子の間に結合されてい
る。抵抗体及び６つの抵抗体102、104、106、108、11
0、及び112よりなるダイオードはしご100、６つのダイ
オード66及び114は供給電圧と大地の間に結合されてい
る。抵抗体の５つの内部節の各々及びダイオードはしご
100は、比較器演算増幅器70の１つの出力端子に結合さ
れている。比較器演算増幅器70の４つの出力端子は夫々
プルアップ（pull−up）抵抗体116、118、120及び122を
経て供給電圧に結合されている。 演算増幅器68の出力シグナルは、適当な光放射ダイオ
ード（LED）66をつけるように抵抗体はしご76と比較器
演算増幅器70と協働で作用する。例えば、演算増幅器68
の出力電圧は抵抗体80と82の間の節での電圧より低い
が、抵抗体82と84の間の節での電圧より高いことを推定
せよ。これは上部の２つの比較器演算増幅器70にプラス
の出力電圧を供給する原因となろう。一方低い３つの比
較器演算増幅器70に負の出力電圧を供給する原因となろ
う。電流は抵抗体106を通って流れるであろう、中央LED
66に光を生じる。他のLED66は光らないであろう。電流
が抵抗体102、104、108及び110をとおして流れないであ
ろうからである。第４図の例は、総出力Voutを５つの領
域に分けて、各領域に入る濃度をLEDの点灯により、表
示しているが、希望するなら、Voutの実際の値を表示し
てもよい。 操作 装置の感度を選ばれた化学薬品に調整するため、伝送
シグナルの波形及び周波数が選ばれる。それでシグナル
のゆがみ或は変形が特に選ばれた化学薬品の存在に対応
する。いかなる化学物質が応答するか予測は困難である
ので、選択工程は非常に経験的である。選択工程におけ
る第１ステップは、方形波シグナルでどんな周波数で化
学物質がゆがみの最大量を生じるかを決定することであ
る。アンテナ針がえらばれた化学物質の代表的量を含ん
でいる試験試料に挿入される。それから、方形波シグナ
ルのゆがみを監視しながら、10及び100メガヘルツの周
波数領域を通して方形波シグナルの周波数をかえる。ゆ
がみはアナログ倍率器の出力シグナルを試験すること、
或はオスシロスコープにおいてアナログ倍率器差異入力
シグナルのリサジウス（Lissajous）パターンを表示す
ること、ゆがめられたパターン又は複合体をもとめるこ
とにより監視されえる。 いくつかの周波数が方形波信号のゆがみ即ち歪みのピ
ークを作るであろう。選ばれた化学物質とともに試料中
に存在するであろう付随化学物質のためにも上記の処理
を行なうとよい。試料中に存在するであろう付随化学物
質の周波数ピークのいくつかが、選択された化学物質の
周波数ピークのあるものに近いか一致するかも知れな
い。しかし、選択された化学物質のための特定の周波数
ピークを選択することにより、前記付随化学物質に原因
する誤った認定は避けられよう。約16及18メガヘルツの
周波数での方形波シグナルは水溶液における食塩濃度の
測定に良き選択であると発見されている。 周波数が決定されると、伝送シグナルの波形が変えら
れる。他の波形が化学物質によるゆがみにもっと感度が
よいかどうかを研究するためである。異なる周波数をも
つ多重シグナルの波形との組合せも研究されえる。ゴー
ルは選らばれた化学物質の存在によりゆがめられるが、
現実の操作で試験試料に存するであろう付随化学物質の
存在によりゆがめられないシグナルを選ぶことである。 伝送シグナルの波形及び周波数を選ぶことを加えて、
コンデンサ及び抵抗体ネットワークの成分値も又選ばれ
た化学薬品への装置の感度を調整するため選ばれる。こ
の選択工程も経験的であり、伝送シグナルの選択と協働
されるべきである。再び、ゆがみはアナログ倍率器の出
力シグナルを試験すること、或はオスシロスコープ上の
アナログ倍率器差異入力シグナルのリサジウスパターン
を表示すること、ゆがめられたパターン又は複合体をさ
がすことにより監視されえる。 次の表は本発明により構成された装置に使用され、食
塩の濃度を測定するため使用されたコンデンサ及び抵抗
体の成分値を示している： コンデンサ 38、40、42 0.01マイクロファラド 抵抗体 44 2000オーム 抵抗体 50 1000オーム コンデンサ 52 0.68マイクロファラド コンデンサ 54 2.2 マイクロファラド 抵抗体 58 5100オーム 抵抗体 62、64 100,000 オーム 抵抗体 72 5000オーム 変動 抵抗体 74 1000オーム 抵抗体 78 22,000オーム 抵抗体 80 4700オーム 抵抗体 82 8200オーム 抵抗体 84 12,000オーム 抵抗体 86 8200オーム 抵抗体 88 24,000オーム 抵抗体 90、92、94、96、98 470,000 オーム 抵抗体 102 407 オーム 抵抗体 104 820 オーム 抵抗体 106、108、110、112 470 オーム 抵抗体 116、118、120、112 10,000オーム アンテナ14及び16の間の距離は0.80インチで送電され
た。アンテナ面積は最高の効率を生じるであろう間隔を
確実に計算するにはあまりに小さかったが、アンテナが
分離されたとき、シグナルピークが数間隔で観察され
た。えらばれた間隔は効率を増加する伝送周波数の分数
の倍数（fractional multiple）であると信じられた。
しかしながら他の間隔は本発明の装置と方法との結合に
おいてうけいれられる。 第５図は100mlの水にナトリウム（mlg）を添加してい
くことにより変化する出力電圧を示す。見られるよう
に、対数スケールでプロットすると曲線は本質的に直線
になるであろう。これらデーターとの結合で極端に高い
再現性が達せられることが発見された。溶液100ml当りm
g濃度でナトリウムの存在を精確に検知することを可能
にしている。 第５図の曲線は16メガヘルツの伝送シグナルを使用し
て得た。塩素イオンに対するゆがみへの最大の感度は塩
化ナトリウム及び塩化カリを試験することにより17.75
メガヘルツで生じると発見された。これは上に記した経
験技術により決定された。塩化ナトリウムも18メガヘル
ツ,42.50メガヘルツで伝送方形波シグナルによりゆがむ
であろう。17.75メガヘルツ周波数は16メガヘルツより
幾分良好である。17.75メガヘルツの使用は共通の食卓
塩置換物、塩化カリへ幾分感受性がある利点を有してい
る。17.75メガヘルツのシグナルを伝送することは慣例
の伝送器を要求するので、18.00メガヘルツのシグナル
が市販の、経済的価格の“塩計器”に使用されえる。 明かであるとあろうように、知覚されているイオンに
関しより大きな感度をえるため対のオツシレーターを使
用することも可能であろう。 塩化ナトリウム検知器も酢、砂糖、アルコール及び種
々の殿粉溶液で使用された、そして塩化ナトリウムが存
在しないことを示している出力を生じた。それ故、、そ
のような溶液で偽りのプラスの記録を与えなかった。 塩化ナトリウムと酢、砂糖、澱粉等との混合物が測定
されたとき、本発明の装置は存在を知覚できた。そして
正確にそのような溶液における塩化ナトリウムの濃度を
測定できた。 本発明の方法を使って、敏感な伝送周波数も塩化カ
リ、糖、アルコール、水及び酢に対しえられた。塩化ナ
トリウム検知器に対するコンデンサ及び抵抗体の成分値
は仝じものであった。次のゆがみを敏感に感じる伝送周
波数が発見された： 化合物 メガヘルツ 塩化カリ 17.75,35.70 砂糖 44.3,44.6,50.0 ウォッカ 16.62,35.5,35.95 水 19.80,32.05,36.31,35.6,44.3,50.0 酢 20.4 これら化合物に関し更に高い精密さ及び感度は波形を
調整すること、及び／或は回路の抵抗とキャパシタンス
を調整することで可能と信じられている。 それ故、明らかであるように、本発明の装置は複雑な
化学分析をするためコンピューター履行によく適してい
る。若し要求されるなら、知覚され、測定され、貯えら
れる化学化合物の大きな範囲及び高感度に可能数を与
え、それから本発明の装置とマイクロプロセッサーコン
トローラ（microprocessor controller）を使ってとり
出すことに可能性を与えるよう、選ばれた周波数でシグ
ナルの迅速系が対応する回路変化で伝送されえる。 上の記載から、こゝに開示された発明が波形ひずみ分
析にもとずいた化学薬品濃度を決定することを新規で利
点のある装置と方法を提供することが明らかになるであ
ろう。前に記した議論は、本発明の単に典型的な方法と
実施態様を開示し記している。仝業の技術者は、たやす
くそのような論から、種々の変化、修正及び変動が発明
の精神及び領域からはなれないで、なされると認めるで
あろう。従って、本発明の開示は説明的である様意図さ
れているが、発明の領域を限定していない。そのことは
次のクレームに記されている。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 フレッチャー、ゲイリー エス、ジュニ
ア
アメリカ合衆国 カリフォルニア
95610 シトラス ハイツ、サンライズ
ブールヴァード 8123 ナンバー
224
(56)参考文献 特開 昭57−211046（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．試験試料内の化学薬品の濃度を測定する装置であっ
て、該装置が、既知の形の周期的波形を持つ電磁波シグ
ナルを発生する電磁波形発生装置と、該電磁波形発生装
置に電気的に接続され、試験試料中に該電磁波シグナル
を伝送するための伝送アンテナ装置及び試験試料を介し
ての該電磁波シグナルの伝達の結果として該既知形から
変形した周期的波形を持つ電磁波シグナルを受信するた
めの受信アンテナ装置を有するアンテア装置と、及び該
アンテナ装置に電気的に接続され、伝送及び受信電磁波
シグナルに応答し、該伝送電磁波シグナルの該既知形に
関し、該受信電磁波シグナルの形における変化を定量化
する検知装置とを含み、 該検知装置が、該電磁波形発生装置からの該伝送電磁波
シグナル及び該伝送電磁波シグナルから試験試料を通っ
た該受信電磁波シグナルを受け、該伝送及び該受信電磁
波シグナルの形における変化量を増幅させ、該変化量に
応じて試験試料における該化学薬品の濃度を定量するこ
とを特徴とする化学薬品濃度の測定装置。 ２．上記電磁波形発生装置が化学薬品に関し選ばれた波
形と周波数をもつ電磁波シグナルを発生するための操作
ができ、それで波形の変化量に応じて試験試料内の化学
薬品の濃度が測定される特許請求の範囲第１項記載の装
置。 ３．上記伝送電磁波シグナルが実質的に方形波形を有
し、水性試験試料における塩化ナトリウムの濃度を測定
するための特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４．上記電磁波形発生装置が方形波オスシレーターを含
んでいる特許請求の範囲第２項記載の装置。 ５．上記アンテナ装置が外皮から突出している２つの導
電性ピンを含み、該ピンの１つが周期的波形の電磁波シ
グナルを試験試料に伝送するように作動し、該ピンの他
の１つが試験試料から該シグナルをうける特許請求の範
囲第１項記載の装置。 ６．上記アンテナ装置の上記ピンが、実質的に平行に配
置されている特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７．上記アンテナ装置が外皮から突出している２つの導
電性ピンを含み、該ピンの１つが該電磁波シグナルを試
験試料に伝送するように作動し、該ピンの他の１つが試
験試料からの該電磁波シグナルを受信するよう作動し、
更に該ピンの各々が、形が円筒状で、該外皮から突出し
て試験試料内に挿入されており、更に該ピンが該波形発
生装置及び該検知装置の少くとも１つに結合のための電
気導体をうけるように該固体端の反対に配置された中空
の空胴で作られている特許請求の範囲第１項記載の装
置。 ８．上記ピンの各々の該固体端のチップが完全に円状で
ある特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９．上記検知装置が、更に試験試料の化学薬品の濃度の
指示を表示するように該出力シグナルに応答する出力装
置を含んでいる特許請求の範囲第１項記載の装置。 １０．上記電磁波形発生装置が、試験試料を通す直流電
流を妨げるようコンデンサーにより上記アンテンナ装置
から絶縁されている特許請求の範囲第１項記載の装置。 １１．上記検知装置が試験試料を通す直流電流を妨げる
ようにコンデンサーにより上記アンテナ装置から絶縁さ
れている特許請求の範囲第１項記載の装置。 １２．試験試料中の化学薬品の存在を検出する方法であ
って、該方法が、周期的波形を持つ電磁波シグナルを発
生すること、 試験試料を通して該電磁波シグナルを伝送すること、 試験試料を通過した後該電磁波シグナルを受信するこ
と、及び 試験試料通過の結果として該電磁波シグナルの形におけ
る変化を検出することを含み、該電磁波シグナルの形に
おける変化により、該化学薬品の濃度を測定することを
特徴とする化学薬品の検出方法。 １３．上記電磁波シグナルの発生が、測定される化学薬
品に関し選択された周波数及び形をもつ電磁波シグナル
を発生させるものである特許請求の範囲第12項記載の方
法。 １４．上記試験試料中の化学薬品が塩化ナトリウムであ
り、電磁波シグナルの発生が実質的に方形をもつもので
ある特許請求の範囲第12項記載の方法。 １５．上記試験試料中の化学薬品が塩化ナトリウムであ
り、電磁波シグナルを発生する手段が15及び19メガヘル
ツの間の周波数のシグナルを発生させるものである特許
請求の範囲第13項記載の方法。 １６．上記電磁波シグナルが実質的に16メガヘルツに等
しい周波数をもっている特許請求の範囲第13項記載の方
法。 １７．上記電磁波シグナルが実質的に18メガヘルツが等
しい周波数をもっている特許請求の範囲第13項記載の方
法。 １８．上記シグナルを伝送し、受信する手段が試験試料
に２つの導体ピンを挿入する手段を含み、該ピンの１つ
が該シグナルを試験試料に伝送する様作動し、該ピンの
他の１つが試験試料から該シグナルを受信するよう作動
している特許請求の範囲第12項記載の方法。 １９．上記電磁波シグナルの形における変化を検出する
手段が、伝送されかつ受信された電磁波シグナルを組合
せることによる周期的波形をもつ基準シグナルを発生す
る手段及び該受信電磁波シグナルと該基準シグナルの間
の電圧差により、該伝送及び基準電磁波シグナルの間の
電圧差を増幅することで試験試料の化学薬品の濃度に関
係した出力シグナルを発生する手段を含んでいる特許請
求の範囲第12項記載の方法。
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