JP6849630B2 - 成分濃度測定装置および成分濃度測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、誘電分光法を用いて対象成分の成分濃度を測定する技術に関するものである。
近年、ヘルスケア分野ではウェアラブル端末の需要が高まっており、様々な医療情報を手軽に測定できる技術の開発が望まれている。測定対象として考えられるのは、血糖値などの血液成分、皮膚の水分量などが考えられる。例えば、血糖値などの検査では血液を採取するため、患者にとって大きな負担となる。よって、血液を採取しない非侵襲な成分濃度測定方法が注目されている。
非侵襲な成分濃度測定方法としては、近赤外光などの光学的手法と比べ生体内での散乱が少ない、１フォトンの持つエネルギーが低い、などの理由からマイクロ波〜ミリ波帯の電磁波を用いた方法がいくつか提案されている。例えば非特許文献１に開示された方法では、アンテナや共振器などのＱ値の高いデバイスと測定試料とを接触させ、共振周波数周辺の周波数特性を測定する。共振周波数はデバイスの周囲の複素誘電率により決定されるため、共振周波数のシフト量を測定する方法ではシフト量と成分濃度との間の相関を予め測定することにより、共振周波数のシフト量から成分濃度を推定する。
マイクロ波〜ミリ波帯の電磁波を用いた他の成分濃度測定法としては、誘電分光法が提案されている（特許文献１）。誘電分光法は、皮膚内に電磁波を照射し、測定対象とする血液成分、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、電磁波の振幅および位相を観測する。観測される電磁波の周波数に対応する信号の振幅や位相から、誘電緩和スペクトルを算定する。誘電緩和スペクトルは、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間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。
誘電分光法は、物質固有のスペクトルの重なり合わせからなるスペクトルを測定するので、統計学的な多変量解析手法により測定対象の固有の特徴量の抽出が可能である。そのため、血液等の多成分系中の成分濃度測定に関して、非特許文献１に開示された共振器法よりも優位である。
また、誘電分光法を用いて水に関する成分分析を行うことにより、生体の水分量を測定することも可能であり、誘電分光は成分分析、水分量計測いずれにも適用し得る技術である。
また、誘電分光法を用いて水に関する成分分析を行うことにより、生体の水分量を測定することも可能であり、誘電分光は成分分析、水分量計測いずれにも適用し得る技術である。
しかしながら、誘電分光法を用いた成分濃度測定では、水和した水のスペクトル変化を観測するので、測定対象の水分含有量が変化した際に、その水分含有量変化に応じて誘電分光スペクトルが変化し、測定精度が低下するという課題があった。
G.Guarin，M.Hofmann，J.Nehring，R.Weigel，G.Fischer，and D.Kissinger，"Miniature Microwave Biosensors"，IEEE Microwave Magazine，May 2015，pp.71-86
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、誘電分光を用いて成分濃度の測定をする際の測定対象の水分含有率による影響を抑制し、高精度に成分濃度を測定することを目的とする。
本発明の成分濃度測定装置は、測定対象に電磁波を照射して複素誘電率スペクトルを取得する誘電分光部と、前記複素誘電率スペクトルのうち、前記測定対象の等吸収点の周波数における複素誘電率の虚部を用いて、前記等吸収点の周波数以外の周波数における複素誘電率の虚部または虚部スペクトルを規格化する信号処理部と、成分濃度が既知のサンプルの複素誘電率の虚部または虚部スペクトルから予め作成された検量モデルを、前記信号処理部によって規格化された複素誘電率の虚部または虚部スペクトルに適用して、前記測定対象の成分濃度を算出する演算部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の成分濃度測定装置の１構成例において、前記等吸収点の周波数以外の周波数は、水和水に関するデバイ緩和の緩和強度の増加が生じる周波数である。
また、本発明の成分濃度測定装置の１構成例において、前記測定対象がグルコース水溶液の場合に、前記等吸収点の周波数以外の周波数は、２〜７ＧＨｚの１点または複数点の周波数を含む。
また、本発明の成分濃度測定装置の１構成例において、前記誘電分光部は、前記測定対象の近傍または前記測定対象と接触するように配置される誘電分光センサを介して前記測定対象に電磁波を照射し、前記測定対象からの電磁波を前記誘電分光センサを介して受信して前記複素誘電率スペクトルを取得することを特徴とするものである。
また、本発明の成分濃度測定装置の１構成例において、前記等吸収点の周波数以外の周波数は、水和水に関するデバイ緩和の緩和強度の増加が生じる周波数である。
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また、本発明の成分濃度測定方法は、測定対象に電磁波を照射して複素誘電率スペクトルを取得する第１のステップと、前記複素誘電率スペクトルのうち、前記測定対象の等吸収点の周波数における複素誘電率の虚部を用いて、前記等吸収点の周波数以外の周波数における複素誘電率の虚部または虚部スペクトルを規格化する第２のステップと、成分濃度が既知のサンプルの複素誘電率の虚部または虚部スペクトルから予め作成された検量モデルを、前記第２のステップで規格化した複素誘電率の虚部または虚部スペクトルに適用して、前記測定対象の成分濃度を算出する第３のステップとを含むことを特徴とするものである。
本発明によれば、測定対象の等吸収点の周波数における複素誘電率の虚部を用いて、等吸収点の周波数以外の周波数における複素誘電率の虚部または虚部スペクトルを規格化することにより、生体などの測定対象の成分濃度測定を実施する際の水分含有量の変化による影響を抑制することができ、精度よく測定対象の成分濃度を測定することが可能となるという効果を奏する。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係る成分濃度測定装置の構成を示すブロック図である。同図に示す成分濃度測定装置は、測定対象（不図示）の近傍または測定対象と接触するように配置される測定プローブ１と、誘電分光部２と、信号処理部３と、演算部４と、表示部５とを備えている。
誘電分光部２は、生体、液体、あるいは固体などの測定対象にマイクロ波〜ミリ波帯の電磁波を照射して、測定対象で反射した電磁波または測定対象を透過した電磁波を検出することで複素誘電率スペクトル（誘電緩和スペクトル）を得ることができる装置である。生体とは、人や動物、細胞などである。測定対象が人や動物の場合は、耳朶、腕、掌、足、腹部など測定プローブ１を装着し易い部位に測定プローブ１を設置して測定を行う。
図２は誘電分光部２の構成を示すブロック図である。誘電分光部２は、測定プローブ１に設けられる誘電分光センサ２０にマイクロ波〜ミリ波帯の信号を供給する発振器２１と、測定対象で反射した電磁波または測定対象を透過した電磁波を誘電分光センサ２０を介して受信する受信器２２と、受信器２２によって受信された電磁波の振幅や位相から複素誘電率スペクトルを算出する測定部２３と、電源２４とから構成される。
このような誘電分光部２の例としては、例えば、ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ：Vector Network Analyzer）やインピーダンスアナライザ（ＩＡ：Impedance Analyzer）がある。
誘電分光センサ２０としては、同軸プローブ、導波管、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路などを用いることができる。
誘電分光センサ２０としては、同軸プローブ、導波管、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路などを用いることができる。
発振器２１としては、広帯域発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）、誘電体発振器、シンセサイザなどを用いることができる。測定部２３は、マイクロプロセッサやＭＣＵ（Micro Controller Unit）などから構成される。電源２４としては、ＡＣアダプタや電池などを用いる。
図２の例では、電磁波の放射と受信を独立して行うタイプの誘電分光センサ２０の例で説明したが、電磁波の放射と受信を共通の構造で行うタイプの誘電分光センサ２０を用いる場合には、図３に示すように誘電分光部２に信号分離部２５を設けるようにすればよい。信号分離部２５は、発振器２１からの信号を誘電分光センサ２０に供給し、誘電分光センサ２０からの電磁波を受信器２２に出力する。信号分離部２５としては、方向性結合器やサーキュレータなどを用いることができる。
以上の誘電分光部２を用いて例えば１０ＭＨｚ〜７０ＧＨｚの広帯域において測定対象の複素誘電率を測定する。
以上の誘電分光部２を用いて例えば１０ＭＨｚ〜７０ＧＨｚの広帯域において測定対象の複素誘電率を測定する。
また、ＶＮＡやＩＡを用いる誘電分光部２の代わりに、２種類のレーザーとフォトミキサを用いたマイクロ波−ミリ波生成器と、ショットキーバリアダイオードなどの受信器の組み合わせからなる誘電分光部２を用いてもよい。フォトミキサとしては、ｐｉｎフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、単一走行キャリアフォトダイオードなどを用いる。受信器としては、ショットキーバリアダイオードの代わりにプレーナドープドバリアダイオード、スペクトルアナライザ、ボロメータ、ゴーレイセルなどを用いてもよい。また、誘電率測定法としてＶＮＡと液体セルを用いた自由空間法を用いることもでき、この場合はＶＮＡの代わりに光伝導アンテナを用いた時間領域分光法や２種類のレーザーとフォトミキサによる信号源を用いた周波数領域分光法を用いてもよい。これらの複数の手法を組み合わせて誘電分光部２を構成してもよい。
信号処理部３は、誘電分光部２で得られた複素誘電率スペクトルのＳ／Ｎ比の向上のための信号の前処理を実施する。前処理としては、例えば同一の周波数の信号を複数回測定することによる平均化、スペクトルの移動平均によるスムージング、スペクトルのサビツキー・ゴーレイ（Savitky-Golay）フィルタを用いたスムージング、スペクトルの１次微分、スペクトルの２次微分、スペクトルの中心化、スケーリング、ＭＳＣ（Multiplicative Scatter Correction）、ＳＮＶ（Multiplicative Scatter Correction）等の、スペクトルに重畳するノイズを除去するための処理などがある。また、信号処理部３は、得られた複素誘電率の虚部または虚部スペクトルの規格化を併せて実施する。規格化の詳細は後述する。
演算部４は、信号処理部３によって規格化された複素誘電率の虚部または虚部スペクトルに基づいて測定対象の成分濃度を求める。演算部４は、規格化された信号の周波数が１点の場合、スケーリングファクタとバイアスを用いて測定対象の成分濃度に変換を行う。また、演算部４は、規格化された信号の周波数が複数点の場合、信号処理部３によって規格化された複素誘電率の虚部スペクトルと、成分濃度が既知のサンプルから予め作成された検量モデルとを用いて測定対象の成分濃度を求める。
検量モデルは、測定対象と同じ物質で成分濃度が既知のサンプルにマイクロ波〜ミリ波帯の電磁波を照射して、サンプルで反射した電磁波またはサンプルを透過した電磁波を検出することで複素誘電率スペクトルを取得し、この複素誘電率スペクトルを多変量解析することにより作成することができる。ここでは、サンプルの既知の成分濃度を目的変量、複素誘電率スペクトルを説明変量とし、多変量解析により検量モデルを作成する。多変量解析手法としては、例えば重回帰分析やＰＬＳ（Partial Least Squares regression）回帰分析、主成分分析、主成分回帰、ロジスティック回帰、スパースモデリング、ニューラルネットワークを用いた機械学習、あるいはこれらを組み合わせた分析法などの統計的な手法がある。
表示部５は、演算部４によって算出された、測定対象の成分濃度の結果を表示する。表示部５は、液晶ディスプレイなどの表示装置でもよいし、例えばブルートゥース（Bluetooth（登録商標））を用いて演算部４と接続されたＰＣ（コンピュータ）やスマートフォンであってもよい。
図４は成分濃度測定装置の処理の流れを説明するフローチャートである。上記のとおり、誘電分光部２は、誘電分光センサ２０を介して測定対象に電磁波を照射し（図４ステップＳ１）、測定対象で反射した電磁波または測定対象を透過した電磁波を誘電分光センサ２０を介して受信して（図４ステップＳ２）、測定対象の複素誘電率を算出して複素誘電率スペクトルを取得する（図４ステップＳ３）。
信号処理部３は、複素誘電率の虚部または虚部スペクトルに対して上記の規格化を含む信号処理を実施する（図４ステップＳ３）。
演算部４は、信号処理部３によって規格化された複素誘電率の虚部または虚部スペクトルに基づいて測定対象の成分濃度を算出し（図４ステップＳ４）、表示部５は、演算部４の算出結果を表示する（図４ステップＳ５）。
演算部４は、信号処理部３によって規格化された複素誘電率の虚部または虚部スペクトルに基づいて測定対象の成分濃度を算出し（図４ステップＳ４）、表示部５は、演算部４の算出結果を表示する（図４ステップＳ５）。
次に、誘電分光部２により測定する複素誘電率スペクトルについて説明する。誘電分光部２によって得られた複素誘電率スペクトルは複素数であり、この複素数の実部が誘電率、虚部が測定対象に照射した電磁波の損失に対応する。このとき、マイクロ波〜ミリ波帯の複素誘電率スペクトルは次式（１）で表される。
式（１）のε*（ω）は各周波数ωにおける測定対象の複素誘電率、ε∞は静的誘電率、Δεnはデバイ緩和の緩和強度、τnはデバイ緩和の緩和時間、ε0は真空の誘電率、σは測定対象の導電率である。式（１）の右辺第１項はデバイ緩和モデルの線形結合である。ｎは線形結合の数であり、溶質および溶質と溶媒との水和の数により決定される。ここで、複素誘電率ε*（ω）の実部ε’（ω）と虚部ε”（ω）を次式（２）で定義する。
式（１）の実部と虚部および式（２）から，ε’（ω）とε”（ω）とは次式（３）、（４）で表される。
式（４）で表される複素誘電率の虚部ε”（ω）が誘電損失に相当する。測定対象が例えばグルコースのような分子量１８０程度の分子からなる単成分系の水溶液の場合、複素誘電率スペクトルは、デバイ緩和モデルの線形結合により、次式（５）のように３つの線形結合で表される。
ここで、Δεおよびτの添え字のｓ，ｈ，ｂはそれぞれ溶質、水和水、バルク水を意味する。すなわち、式（５）の右辺第１項は溶質のデバイ緩和モデル、右辺第２項は水和水のデバイ緩和モデル、右辺第３項はバルク水のデバイ緩和モデルである。バルク水の緩和を水素結合性の遅い緩和と非水素結合性の速い緩和の２つに分け、複素誘電率スペクトルを４つの線形結合で表すこともある。また、測定対象が蛋白質、例えばリゾチウムやアルブミンなどの水溶液の場合には、水和水に関するデバイ緩和の数が増え、リゾチウムの場合は２つのデバイ緩和、アルブミンの場合は４〜５個程度のデバイ緩和とすることがある。
このように、デバイ緩和の線形結合は測定対象の成分数に応じて増加する。グルコース濃度が増加したとき、溶質およびグルコースによる水和水の緩和が強くなり、水の排斥によりバルク水の緩和が弱くなることにより、ピーク周波数がシフトしたスペクトル変化となる。
式（１）の右辺第２項は導電損失を表している。導電損失は測定対象の導電率の関数であり、導電率は主に測定対象中のイオンの濃度や測定対象の温度に依存する。血液や生体などを測定対象とする際には様々な成分が混合した形で式（１）を基本としたスペクトルを取得することができる。
図５に、純水（グルコース濃度０ｇ／ｄＬ）およびグルコース水溶液の誘電分光の虚部スペクトルε”（ω）を示し、図６に、図５の１７〜２５ＧＨｚの範囲を拡大した図を示す。図５、図６によれば、グルコースの濃度に依存して複素誘電率スペクトルが変化していることが分かる。
図７に、図５、図６で示したグルコース水溶液の誘電分光の虚部スペクトルの、純水の虚部スペクトルとの差分スペクトルを示す。差分スペクトルの値が正となっている周波数領域は溶質・水和水による緩和強度の増加によるものであり、差分スペクトルの値が負となっている領域はバルク水の緩和強度の減少によるものであると考えられる。
バルク水の緩和強度の減少は水和や水の排斥により生じることから、様々な成分の濃度変化で生じ得るため、グルコース固有のスペクトル変化を検出するためには２〜７ＧＨｚの周波数帯による変化がグルコース固有のピーク変化であると考えられる。また、周波数８ＧＨｚ付近では、グルコース濃度と無関係に差分スペクトルがほぼ一定の値となっており、この８ＧＨｚ付近の周波数がグルコースの等吸収点であると考えられる。
そこで、本実施例の信号処理部３は、誘電分光部２によって取得された複素誘電率（実部スペクトルε’（ω）と虚部スペクトルε”（ω））のうち、１点の周波数における虚部ε”（ω）、または複数点の周波数における虚部スペクトルε”（ω）に対し、次式（６）のような規格化を実施する。
すなわち、ε”（ω）をε”（ωstd）で除した値を、規格化された複素誘電率の虚部ε”std（ω）または虚部スペクトルε”std（ω）とする。ここで、ωstdは規格化に用いる等吸収点の周波数であり、対象成分によって異なる。測定対象がグルコースの場合、例えば８ＧＨｚ±１ＧＨｚ程度の周波数をωstdとする。ε”（ωstd）は測定対象の等吸収点における複素誘電率の虚部である。規格化の対象となる周波数ωは、ωstdを除く任意の周波数であり、例えば２〜７ＧＨｚにおける１点の周波数を用いる。式（６）のε”（ω）は、この１点の周波数における複素誘電率の虚部である。バルク水の緩和共同の変化の要因のうち，測定対象が占める割合が十分大きい場合には，バルク水の緩和強度の変化を用いることができるため、例えば８ＧＨｚ以上の周波数をωとしてもよい。
また、上記のとおり、複数点の周波数ωにおける虚部スペクトルε”（ω）を、規格化の対象としてもよい。この場合、測定周波数帯域は約１０ＭＨｚ〜７０ＧＨｚを用いるとよい。測定対象が蛋白質などの分子量の大きな分子となる場合には，測定周波数下限を１ｋＨｚまで下げて測定してもよい。
本実施例の規格化により、測定中に含水率が変化するような環境でも成分濃度の測定精度の低下を抑制することができる。また、本実施例では、測定対象の濃度依存性の最も低い等吸収点を規格化に用いることにより、測定対象の成分変化に対し感度の高い測定が可能となる。
今、水分含有量の変化する測定対象の複素誘電率虚部の近似を次式（７）で表せるとする。
今、水分含有量の変化する測定対象の複素誘電率虚部の近似を次式（７）で表せるとする。
ここで、ε”debyeは式（４）で表される液体の複素誘電率の虚部スペクトルである。ε”constは含水率の変化によって測定される、液体以外の物質の複素誘電率の虚部であり、周波数無依存な項であると近似した。αは含水率であり、０≦α≦１である。図８は、濃度の異なるグルコース水溶液の複素誘電率の虚部の測定結果を式（７）のε”debye、ε”const＝０．０２、α＝１．０，０．８，０．５とした場合の周波数５ＧＨｚにおけるグルコースの複数誘電率の虚部ε”measuredを、式（７）により算出した結果を示している。
次に、同様の条件で算出した５ＧＨｚ、８ＧＨｚの複素誘電率の虚部ε”measured（ω）について、ωstd＝８ＧＨｚとして、５ＧＨｚの複素誘電率の虚部”measured（ω）を、８ＧＨｚの複素誘電率の虚部ε”measured（ωstd）を用いて式（６）により規格化した結果を図９に示す。図９によれば、本実施例の規格化により含水率の影響が抑制され、含水率に依らずほぼ一定の計算値となっていることが分かる。
本実施例の演算部４は、成分濃度が既知のサンプルから予め作成された検量モデルを、信号処理部３によって規格化された複素誘電率の虚部ε”std（ω）または虚部スペクトルε”std（ω）に適用し、測定対象の成分濃度を算出する。具体的には、規格化された複素誘電率の虚部ε”std（ω）または虚部スペクトルε”std（ω）は、次式（８）によって測定対象の成分濃度に換算される。
この式（８）が検量モデルを示す多項式である。Ａはスケーリングのための係数であり、Ｂはバイアスである。ε”std（ω）がスペクトルの場合には、式（８）の右辺第１項は係数と規格化された虚部スペクトルの内積であり、信号処理部３や演算部４で実施される信号処理や多変量解析などの手法により高精度化が期待できる。
なお、信号処理部３によって規格化された、１点の周波数における複素誘電率の虚部ε”std（ω）に基づいて成分濃度を算出する場合には、同周波数におけるサンプルの複素誘電率の虚部を説明変量とし、サンプルの既知の成分濃度を目的変量として予め作成された検量モデルを用いる。また、信号処理部３によって規格化された、複数点の周波数における虚部スペクトルε”std（ω）に基づいて成分濃度を算出する場合には、同複数点の周波数におけるサンプルの虚部スペクトルを説明変量とし、サンプルの既知の成分濃度を目的変量として予め作成された検量モデルを用いる。
以上説明したように、本実施例によれば、ＭＨｚ〜ＧＨｚ帯の複素誘電率が測定可能な誘電分光部２を用いて、生体などの測定対象の複素誘電率スペクトルを取得し、複素誘電率の虚部のドリフトを、測定対象の等吸収点となる周波数と、測定対象由来の複素誘電率スペクトルの変化量の大きい周波数とを含んだ２点以上の周波数帯域を用いて規格化することにより、含水率の変化などに由来する複数誘電率のドリフトを抑制することができ、安定した複数誘電率の虚部または虚部スペクトルを得ることができるので、簡便なシステム構成で精度よく測定対象の成分濃度を測定することが可能である。
本実施例で説明した成分濃度測定装置の信号処理部３と演算部４とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置およびインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図１０に示す。コンピュータは、ＣＰＵ１００と、記憶装置１０１と、インターフェース装置（以下、Ｉ／Ｆと略する）１０２とを備えている。Ｉ／Ｆ１０２には、誘電分光部２と表示部５とが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の成分濃度測定方法を実現させるためのプログラムは記憶装置１０１に格納される。ＣＰＵ１００は、記憶装置１０１に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。なお、誘電分光部２の測定部２３を実現するコンピュータを、信号処理部３および演算部４を実現するコンピュータと同一としてもよいし、別のコンピュータとしてもよい。
本発明は、誘電分光法を用いた成分濃度測定に適用することができる。
１…測定プローブ、２…誘電分光部、３…信号処理部、４…演算部、５…表示部、２０…誘電分光センサ、２１…発振器、２２…受信器、２３…測定部、２４…電源、２５…信号分離部。
Claims (8)
- 測定対象に電磁波を照射して複素誘電率スペクトルを取得する誘電分光部と、
前記複素誘電率スペクトルのうち、前記測定対象の等吸収点の周波数における複素誘電率の虚部を用いて、前記等吸収点の周波数以外の周波数における複素誘電率の虚部または虚部スペクトルを規格化する信号処理部と、
成分濃度が既知のサンプルの複素誘電率の虚部または虚部スペクトルから予め作成された検量モデルを、前記信号処理部によって規格化された複素誘電率の虚部または虚部スペクトルに適用して、前記測定対象の成分濃度を算出する演算部とを備えることを特徴とする成分濃度測定装置。 - 請求項１記載の成分濃度測定装置において、
前記等吸収点の周波数以外の周波数は、水和水に関するデバイ緩和の緩和強度の増加が生じる周波数であることを特徴とする成分濃度測定装置。 - 請求項２記載の成分濃度測定装置において、
前記測定対象がグルコース水溶液の場合に、前記等吸収点の周波数以外の周波数は、２〜７ＧＨｚの１点または複数点の周波数を含むことを特徴とする成分濃度測定装置。 - 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成分濃度測定装置において、
前記誘電分光部は、前記測定対象の近傍または前記測定対象と接触するように配置される誘電分光センサを介して前記測定対象に電磁波を照射し、前記測定対象からの電磁波を前記誘電分光センサを介して受信して前記複素誘電率スペクトルを取得することを特徴とする成分濃度測定装置。 - 測定対象に電磁波を照射して複素誘電率スペクトルを取得する第１のステップと、
前記複素誘電率スペクトルのうち、前記測定対象の等吸収点の周波数における複素誘電率の虚部を用いて、前記等吸収点の周波数以外の周波数における複素誘電率の虚部または虚部スペクトルを規格化する第２のステップと、
成分濃度が既知のサンプルの複素誘電率の虚部または虚部スペクトルから予め作成された検量モデルを、前記第２のステップで規格化した複素誘電率の虚部または虚部スペクトルに適用して、前記測定対象の成分濃度を算出する第３のステップとを含むことを特徴とする成分濃度測定方法。 - 請求項５記載の成分濃度測定方法において、
前記等吸収点の周波数以外の周波数は、水和水に関するデバイ緩和の緩和強度の増加が生じる周波数であることを特徴とする成分濃度測定方法。 - 請求項６記載の成分濃度測定方法において、
前記測定対象がグルコース水溶液の場合に、前記等吸収点の周波数以外の周波数は、２〜７ＧＨｚの１点または複数点の周波数を含むことを特徴とする成分濃度測定方法。 - 請求項５乃至７のいずれか１項に記載の成分濃度測定方法において、
前記第１のステップは、前記測定対象の近傍または前記測定対象と接触するように配置される誘電分光センサを介して前記測定対象に電磁波を照射し、前記測定対象からの電磁波を前記誘電分光センサを介して受信して前記複素誘電率スペクトルを取得するステップを含むことを特徴とする成分濃度測定方法。
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