JPWO2013128707A1 - 被測定物の特性を測定するための測定装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、被測定物の特性を測定するための測定装置であって、所定の周波数分布を有する電磁波を照射するための少なくとも１つの光源と、前記電磁波が照射される位置に配置される、測定の際に前記被測定物を表面に保持するための空隙配置構造体と、前記空隙配置構造体を透過した前記電磁波である透過光、または、前記空隙配置構造体によって反射された前記電磁波である反射光を検出するための検出器と、前記光源、前記空隙配置構造体および前記検出器を格納するための筐体とを備えることを特徴とする、測定装置である。
Description
本発明は、物質の特性を分析するのに、空隙配置構造体に被測定物を保持して、その被測定物が保持された空隙配置構造体に電磁波を照射し、その散乱スペクトルを解析して被測定物の特性を測定するための測定装置に関する。
従来から、物質の特性を分析するのに、空隙配置構造体に被測定物を保持して、その被測定物が保持された空隙配置構造体（例えば、金属メッシュ）に電磁波を照射し、その透過率スペクトルを解析して被測定物の特性を測定する方法が用いられている。具体的には、例えば、被測定物であるタンパク質などが付着した金属メッシュに、テラヘルツ波を照射して透過率スペクトルを解析する手法が挙げられる。
例えば、特許文献１には、空隙部を有する空隙配置構造体と、空隙配置構造体の平面上に保持された被測定物と、被測定物に向かって電磁波を照射する電磁波照射部と、空隙配置構造体を透過した電磁波を測定する電磁波検出部とで構成され、電磁波照射部から空隙配置構造体に向かって投影される電磁波が、空隙部を含む平面に対して傾斜して入射され、測定値の周波数特性に生じたディップ波形の位置が、被測定物の存在により移動することに基づいて被測定物の特性を測定する方法が開示されている。
しかしながら、このような方法においては、照射する上記電磁波の周波数を一定範囲で変化させるための周波数掃引の機能を有する装置が必要であり、例えば分光装置のような大型で制御が難しい測定機器が必要となる。このため、測定装置が高価になってしまうという問題があった。
本発明は、上記の事情に鑑み、従来よりも低コストで小型化された測定装置を提供することを目的とする。
本発明は、被測定物の特性を測定するための測定装置であって、
所定の周波数分布を有する電磁波を照射するための少なくとも１つの光源と、
前記電磁波が照射される位置に配置される、測定の際に前記被測定物を表面に保持するための空隙配置構造体と、
前記空隙配置構造体を透過した前記電磁波である透過光、または、前記空隙配置構造体によって反射された前記電磁波である反射光を検出するための検出器と、
前記光源、前記空隙配置構造体および前記検出器を格納するための筐体とを備えることを特徴とする、測定装置である。
所定の周波数分布を有する電磁波を照射するための少なくとも１つの光源と、
前記電磁波が照射される位置に配置される、測定の際に前記被測定物を表面に保持するための空隙配置構造体と、
前記空隙配置構造体を透過した前記電磁波である透過光、または、前記空隙配置構造体によって反射された前記電磁波である反射光を検出するための検出器と、
前記光源、前記空隙配置構造体および前記検出器を格納するための筐体とを備えることを特徴とする、測定装置である。
前記空隙配置構造体に照射される前記電磁波は、周波数が所定の中心周波数の近傍に離散的に分布していることが好ましい。
前記電磁波は、前記中心周波数が前記空隙配置構造体の共振周波数の近傍である第１の電磁波を含むことが好ましい。
前記電磁波は、さらに、前記中心周波数が前記第１の電磁波とは異なる第２の電磁波を含むことが好ましい。
前記空隙配置構造体と前記検出器との間に、前記空隙配置構造体の主面の面積より小さな開口径を有する開口部を備えた仕切り板が設けられていることが好ましい。
前記空隙配置構造体は、平板状の金属に対して複数の空隙部が周期的に形成されてなる金属メッシュであることが好ましい。
本発明によれば、従来よりも低コストの測定装置を提供することができる。また、測定装置のサイズも従来より大幅に小型化することができる。これにより、例えば、本発明を臨床検査分野に応用する場合、個人病院向け、あるいは一般家庭向けの小型で安価な臨床検査装置の提供が可能となる。
本発明は、被測定物の特性を測定するための測定装置であり、
所定の周波数分布を有する電磁波を照射するための少なくとも１つの光源と、
前記電磁波が照射される位置に配置される、測定の際に前記被測定物を表面に保持するための空隙配置構造体と、
前記空隙配置構造体を透過した前記電磁波である透過光、または、前記空隙配置構造体によって反射された前記電磁波である反射光を検出するための検出器と、
前記光源、前記空隙配置構造体および前記検出器を格納するための筐体とを備えることを特徴とする。
所定の周波数分布を有する電磁波を照射するための少なくとも１つの光源と、
前記電磁波が照射される位置に配置される、測定の際に前記被測定物を表面に保持するための空隙配置構造体と、
前記空隙配置構造体を透過した前記電磁波である透過光、または、前記空隙配置構造体によって反射された前記電磁波である反射光を検出するための検出器と、
前記光源、前記空隙配置構造体および前記検出器を格納するための筐体とを備えることを特徴とする。
本発明において、「被測定物の特性を測定する」とは、被測定物となる物質の定量や各種の定性などを行うことであり、例えば、溶液中等の微量物質の含有量を測定する場合や、被測定物の同定を行う場合が挙げられる。被測定物の定量を行う場合は、あらかじめ様々な量の被測定物を測定して得られた周波数特性を基に作成した検量線と比較することにより、被測定物の量を算出することが好ましい。
図１は、本発明の測定装置の一例を示す模式図である。以下、図１を参照して、本発明の測定装置の一例について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示す測定装置では、光源２、バンドパスフィルタ３、空隙配置構造体１および検出器４は、この順で直列に配置された状態で筺体５に格納されている。
図１に示す測定装置を用いた場合、光源２から空隙配置構造体１に向かって照射される電磁波が、空隙配置構造体１の主面に対して概ね垂直に照射され、空隙配置構造体１を透過した電磁波（透過光）の周波数特性が、被測定物の存在により変化することに基づいて被測定物の特性を測定することができる。
（空隙配置構造体）
空隙配置構造体１は、主面に垂直な方向に貫通した複数の空隙部を有する構造体である。全体の形状は、通常、平板状またはフィルム状である。
空隙配置構造体１は、主面に垂直な方向に貫通した複数の空隙部を有する構造体である。全体の形状は、通常、平板状またはフィルム状である。
本発明で用いられる空隙配置構造体は、主面に垂直な方向に貫通した複数の空隙部が上記主面上の少なくとも一方向に周期的に配置された構造体である。前記空隙配置構造体は、平板状の金属に対して複数の空隙部が周期的に形成されてなる金属メッシュであることが好ましい。ただし、空隙配置構造体の全体にわたって空隙部が周期的に配置されている必要はなく、少なくとも一部において空隙部が周期的に配置されていればよい。
空隙配置構造体は、好ましくは準周期構造体や周期構造体である。準周期構造体とは、並進対称性は持たないが配列には秩序性が保たれている構造体のことである。準周期構造体としては、例えば、１次元準周期構造体としてフィボナッチ構造、２次元準周期構造体としてペンローズ構造が挙げられる。周期構造体とは、並進対称性に代表される様な空間対称性を持つ構造体のことであり、その対称の次元に応じて１次元周期構造体、２次元周期構造体、３次元周期構造体に分類される。１次元周期構造体は、例えば、ワイヤーグリッド構造、１次元回折格子などが挙げられる。２次元周期構造体は、例えば、メッシュフィルタ、２次元回折格子などが挙げられる。これらの周期構造体のうちでも、２次元周期構造体が好適に用いられ、より好ましくは空隙部が縦方向および横方向に規則的に配列（方形配列）された２次元周期構造体が用いられる。
空隙部が方形配列された２次元周期構造体としては、例えば、図２に示すようなマトリックス状に一定の間隔で空隙部１１が配置された板状構造体（格子状構造体）が挙げられる。空隙部はこのような形状に限定されず、例えば長方形や円や楕円などでもよい。また方形配列であれば、２つの配列方向の間隔は等しくなくてもよく、例えば長方形配列でもよい。
また、空隙配置構造体の厚み（ｔ）は、測定に用いる電磁波の波長λの４分の１以下であることが好ましい。例えば、照射する電磁波の波長λが１０μｍである場合、ｔは５μｍ以下であることが好ましい。構造体の厚みがこの範囲よりも大きくなると、被測定物の存在による空隙配置構造の特性変化が小さくなっていまう場合がある。
また、空隙配置構造体の空隙部のサイズは、測定に用いる電磁波の波長λの１０分の１以上、１０倍以下であることが好ましい。空隙部のサイズがこの範囲以外になると、透過する電磁波の強度が弱くなって信号を検出することが難しくなる場合がある。
また、空隙部の格子間隔（ピッチ）は、測定に用いる電磁波の波長の１０分の１以上、１０倍以下であることが好ましい。空隙部の格子間隔がこの範囲外になると、透過が生じにくくなる場合がある。
ただし、空隙配置構造体や空隙部の形状や寸法は、測定方法や、空隙配置構造体の材質特性、使用する電磁波の周波数等に応じて適宜設計されるものであり、その範囲を一般化することは難しく、上記の範囲に限定されるものではない。
空隙配置構造体は金属からなる。金属としては、ヒドロキシ基、チオール基、カルボキシル基などの官能基を有する化合物の官能基と結合することのできる金属や、ヒドロキシ基、アミノ基などの官能基を表面にコーティングできる金属、ならびに、これらの金属の合金を挙げることができる。具体的には、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、シリコン、ゲルマニウムなどが挙げられ、好ましくは金、銀、銅、ニッケル、クロムであり、さらに好ましくはニッケル、金である。
金、ニッケルを用いた場合、特に被測定物がチオール基（−ＳＨ基）を有する場合に該チオール基を空隙配置構造体の表面に結合させることができるため有利である。また、ニッケルを用いた場合、特に被測定物がヒドロキシ基（−ＯＨ）やカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を有する場合に該官能基を空隙配置構造体の表面に結合させることができるため有利である。
かかる空隙配置構造体は、種々公知の方法で作製することができるが、板状またはフィルム状の支持基材の表面に、パターン形成により形成することが好ましい。パターン形成は、通常の半導体上電極作製工程（例えば、レジスト塗布、パターン印刷、レジストパターン形成、金属蒸着、レジスト除去）などにより行うことができる。
本発明において、空隙配置構造体に被測定物を保持する方法としては、種々公知の方法を使用することができ、例えば、空隙配置構造体に直接付着させてもよく、支持膜等を介して付着させてもよい。測定感度を向上させ、測定のばらつきを抑えることにより再現性の高い測定を行う観点からは、空隙配置構造体の表面に直接被測定物を付着させることが好ましい。
空隙配置構造体に被測定物を直接付着させる場合としては、空隙配置構造体の表面と被測定物との間で直接的に化学結合等が形成される場合だけでなく、予め表面にホスト分子が結合された空隙配置構造体に対して、該ホスト分子に被測定物が結合されるような場合も含まれる。化学結合としては、共有結合（例えば、金属−チオール基間の共有結合など）、ファンデルワールス結合、イオン結合、金属結合、水素結合などが挙げられ、好ましくは共有結合である。また、ホスト分子とは、被測定物を特異的に結合させることのできる分子などであり、ホスト分子と被測定物の組み合わせとしては、例えば、抗原と抗体、糖鎖とタンパク質、脂質とタンパク質、低分子化合物（リガンド）とタンパク質、タンパク質とタンパク質、一本鎖ＤＮＡと一本鎖ＤＮＡなどが挙げられる。
（光源）
空隙配置構造体１に照射される電磁波は、周波数が所定の中心周波数の近傍に離散的に分布していることが好ましい。この場合、周波数掃引等を行わずに測定を行うため、従来よりも低コスト（例えば、従来の１／１００以下）の測定装置を提供することができる。また、測定装置のサイズも従来より大幅に小型化することができる（例えば、手の平サイズ）。なお、空隙配置構造体１に照射される電磁波は１種類のみに限られず、複数種の電磁波（異なる中心周波数の近傍に分布した電磁波）であってもよい。
空隙配置構造体１に照射される電磁波は、周波数が所定の中心周波数の近傍に離散的に分布していることが好ましい。この場合、周波数掃引等を行わずに測定を行うため、従来よりも低コスト（例えば、従来の１／１００以下）の測定装置を提供することができる。また、測定装置のサイズも従来より大幅に小型化することができる（例えば、手の平サイズ）。なお、空隙配置構造体１に照射される電磁波は１種類のみに限られず、複数種の電磁波（異なる中心周波数の近傍に分布した電磁波）であってもよい。
ここで、少なくとも１種類の電磁波の所定の中心周波数は、空隙配置構造体１の共振周波数の近傍であることが好ましい。これにより、被測定物が空隙配置構造体１に付着したときの透過光の強度変化が顕著になるため、測定感度が向上する。
前記電磁波は、さらに、前記中心周波数が前記第１の周波数とは異なる第２の電磁波を含むことが好ましい。第２の電磁波の中心周波数は、空隙配置構造体の共振周波数の近傍でないように設定されることが好ましい。ただし、第２の電磁波の中心周波数は、第１の電磁波の中心周波数と異なっていれば、空隙配置構造体の共振周波数の近傍になるように設定されてもよい。
第２の電磁波の中心周波数を、被測定物が付着しても空隙配置構造体の透過光の特性が殆ど変化しない周波数に設定した場合、第２の電磁波を空隙配置構造体に照射したときの透過光のデータを、測定間の変動誤差の校正用データとして用いることで、第１の電磁波のみを用いる場合に比べて、より精度の高い測定を行うことができる。
また、第２の電磁波の中心周波数を、被測定物が付着したときに空隙配置構造体の透過光の特性が変化するような周波数に設定してもよい。この場合も、測定点を増やすことによって、平均や多変量解析をはじめとする種々の検出精度を高める解析手法を活用できるため、第１の電磁波のみを用いる場合に比べて、より精度の高い測定を行うことができる。
例えば、ＦＴ−ＩＲの測定結果から、ある被測定物が空隙配置構造体に付着したときに透過光のピーク周波数が低周波側にシフトすることが分かっている場合において、１つの電磁波を用いた測定結果において、透過光の強度が変動した場合に被測定物が存在すると判断する場合、ピーク周波数は変動せずに透過率だけが変動している場合も考えられるため、被測定物の存在についての判断を誤る可能性がある。しかし、２つの中心周波数の異なる電磁波を用いることで、透過光の測定値の一方が増加し、他方が減少した場合に、ピーク周波数がシフトしており、被測定物が存在すると判断すれば、判断を誤る確率を低くすることができる。このように、測定の情報量を増やして多変量化することで、測定の精度を高めることができる。
このような電磁波を空隙配置構造体１に照射するための光源２としては、例えば、広帯域光源および単色光源が挙げられる。光源２として広帯域光源を用いる場合、該広帯域光源から出射された光を後述のバンドパスフィルタ３に通過させることで、上述のような周波数が所定の中心周波数の近傍に離散的に分布している電磁波を被測定物に照射することができる。
広帯域光源としては、例えば、ＣａＦ2製の窓材で封止されたカンタル（登録商標）製フィラメントを用いた広帯域光源が挙げられる。これ以外にも、例えば、タングステンやセラミックスなどの発熱体を利用した黒体輻射光源（広帯域光源）が挙げられる。
単色光源としては、例えば、レーザ（量子カスケードレーザーなど）、フォトダイオード（赤外用ＬＥＤなど）が挙げられる。
（バンドパスフィルタ）
バンドパスフィルタ３としては、種々公知の電磁波フィルタを用いることができる。バンドパスフィルタ３は、例えば、光源２が広帯域光源である場合、所定の周波数分布（例えば、周波数が所定の中心周波数の近傍に離散的に分布しているような周波数分布）を有する電磁波を得るために用いられる。
バンドパスフィルタ３としては、種々公知の電磁波フィルタを用いることができる。バンドパスフィルタ３は、例えば、光源２が広帯域光源である場合、所定の周波数分布（例えば、周波数が所定の中心周波数の近傍に離散的に分布しているような周波数分布）を有する電磁波を得るために用いられる。
具体的なバンドパスフィルタ３としては、例えば、異なる誘電体が積層された板状構造物であって、該板状構造物の主面に照射された電磁波に対して、該板状構造物を透過した電磁波が、図４に示すような所定の周波数特性（周波数が所定の中心周波数（通過帯域中心）の近傍に離散的に分布するような特性）を有するものとなるような板状構造物が挙げられる。これ以外にも、例えば、上述の図２に示されるような空隙配置構造体をバンドパスフィルタ３として使用することもできる。
（検出器）
電磁波検出器４としては、所定の周波数を有する電磁波の強度を検出することのできる検出器であれば特に限定されないが、例えば、焦電型センサーが挙げられる。このセンサーは、焦電体に到達した電磁波が焦電体を加熱し、それによって生じる焦電体の温度変化（すなわち焦電効果）を測定する。
電磁波検出器４としては、所定の周波数を有する電磁波の強度を検出することのできる検出器であれば特に限定されないが、例えば、焦電型センサーが挙げられる。このセンサーは、焦電体に到達した電磁波が焦電体を加熱し、それによって生じる焦電体の温度変化（すなわち焦電効果）を測定する。
これ以外にも、例えば、サーモパイルやＭＣＴ（Ｍｅｒｃｕｒｙ Ｃａｄｍｉｕｍ Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ：水銀とカドミウムとテルルの合金）を用いたセンサーなど、電磁波を検出することのできるセンサーも使用することができる。
（筺体）
筺体５は、光源２、空隙配置構造体１および検出器４などを格納することのできるものであれば特に限定されないが、筺体５の内壁が検出に用いられる電磁波（例えば、赤外線）を吸収する材質からなることが好ましい。光源から照射された電磁波が筺体の内壁で反射されると、検出誤差が生じるからである。このような材質としては、例えば、金属や樹脂が挙げられる。好ましくは、黒色化した金属（例えば、黒色アルマイト加工したアルミニウム）や黒色樹脂である。
筺体５は、光源２、空隙配置構造体１および検出器４などを格納することのできるものであれば特に限定されないが、筺体５の内壁が検出に用いられる電磁波（例えば、赤外線）を吸収する材質からなることが好ましい。光源から照射された電磁波が筺体の内壁で反射されると、検出誤差が生じるからである。このような材質としては、例えば、金属や樹脂が挙げられる。好ましくは、黒色化した金属（例えば、黒色アルマイト加工したアルミニウム）や黒色樹脂である。
（仕切り板）
空隙配置構造体１の構造体部を透過した電磁波のみが検出器４に到達するように、空隙配置構造体１と検出器４との間には、開口部を備えた仕切り板が設けられていることが好ましい。また、バンドパスフィルタ３のバンドパスフィルタ部を通過した電磁波のみが空隙配置構造体１に到達しうるように、バンドパスフィルタ３と空隙配置構造体１との間には、同様の開口部を備えた仕切り板が設けられていることが好ましい。
空隙配置構造体１の構造体部を透過した電磁波のみが検出器４に到達するように、空隙配置構造体１と検出器４との間には、開口部を備えた仕切り板が設けられていることが好ましい。また、バンドパスフィルタ３のバンドパスフィルタ部を通過した電磁波のみが空隙配置構造体１に到達しうるように、バンドパスフィルタ３と空隙配置構造体１との間には、同様の開口部を備えた仕切り板が設けられていることが好ましい。
上記仕切り板の開口部は、空隙配置構造体１の主面の面積より小さな開口径を有することが好ましい。これにより、バンドパスフィルタ３のバンドパスフィルタ部を通過した電磁波のみが空隙配置構造体１に到達し、また、空隙配置構造体１の構造体部を透過した電磁波のみが検出器４に到達することができる。
なお、仕切り板は、図５を参照して後述するように、空隙配置構造体１やバンドパスフィルタ３を筺体５に固定するためのホルダーを兼ねていてもよい。
なお、上述した実施形態では、空隙配置構造体１を透過した電磁波（透過光）の周波数特性に基づいて被測定物の特性を測定する測定装置について説明したが、本発明においては、空隙配置構造体１の光源２側に検出器４を配置することで、空隙配置構造体１で反射された電磁波（反射光）に基づいて被測定物の特性を測定してもよい。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示すような、光源２、バンドパスフィルタ３、空隙配置構造体１および検出器４がこの順で直列に配置され、筺体５に格納されてなる測定装置を用意した。
図１に示すような、光源２、バンドパスフィルタ３、空隙配置構造体１および検出器４がこの順で直列に配置され、筺体５に格納されてなる測定装置を用意した。
まず、空隙配置構造体１として、図２（ａ）および（ｂ）に示すような、空隙配置構造体１を貫通する空隙部１１が空隙配置構造体１の主面１０ａ方向に周期的に配置された構造体を用意した。なお、空隙部１１のサイズｄ（図２（ｂ））は４．０μｍ、ピッチｓ（図２（ｂ））は６．５μｍとした。
この空隙配置構造体１について、透過率の周波数特性をＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）を用いて、あらかじめ測定した。測定結果を図３に示す。図３に示されるように、この空隙配置構造体は４０ＴＨｚ近傍に共振を有する構造体であることが確認された。この結果から、本実施例では空隙配置構造体１に４０ＴＨｚ近傍が中心となる離散的な周波数分布を有する電磁波を用いることとした。
光源として、ＣａＦ2製の窓材で封止されたカンタル（登録商標）製フィラメントを用いた広帯域光源を用意した。カンタル（Ｋａｎｔｈａｌ：登録商標）は、ＦｅおよびＣｒの合金であり、ニクロム線より更にフィラメントとしての性能に優れた材質である。この光源は、フィラメントからの黒体輻射を利用した赤外用光源で、ＣａＦ2窓材の透過域である周波数３０ＴＨｚ以上の赤外光の広帯域光源として用いることができる。
上記の広帯域光源から４０ＴＨｚ近傍が中心となる離散的な周波数分布を有する電磁波を得るために、バンドパスフィルタ３を用意した。バンドパスフィルタ３として、異なる誘電体が積層された板状の構造物で、板の主面に照射された電磁波に対して、図４に示すような透過率の周波数特性、すなわち通過帯域中心（中心周波数）が約４０ＴＨｚとなるような透過特性を有するものを用いた。なお、図４は使用したバンドパスフィルタをＦＴ−ＩＲで測定した結果を示している。
電磁波検出器として、４０ＴＨｚ近傍の周波数の電磁波をセンシングすることが可能な焦電型赤外センサーを用意した。
筺体５は、筺体５内の電磁波の散乱を抑制するために、４０ＴＨｚ近傍の電磁波に対して吸収性能が高い樹脂製（黒色ポリエチレン）で作製した。
なお、バンドパスフィルタ３のバンドパスフィルタ部を通過し、空隙配置構造体１の構造体部を透過した電磁波のみが検出器４に到達しうるように、バンドパスフィルタ３および空隙配置構造体１は、図５の側面図（ａ１）および上面図（ａ２）に示すような開口部６１を有する樹脂製のホルダー（仕切り板）６に、図５の側面図（ｂ１）および上面図（ｂ２）に示すような状態で固定し、ホルダー６側（図５の下側）が検出器１側となるように筺体５の内部に設置した。ただし、本発明においては、これに限定されず、バンドパスフィルタおよび空隙配置構造体のホルダーは、ホルダーが光源側となるように設置されてもよい。
この構成にて、光源のＯＮ（３Ｖ）−ＯＦＦ（０Ｖ）を３秒間隔で行い、バンドパスフィルタ、空隙配置構造体１を透過した電磁波を焦電センサにて受信し、そのセンサー強度を読み取り記録した。ここで、電源をＯＮ−ＯＦＦするのは、焦電センサのセンシング原理に由来するもので、所謂チョッピングに対応する。
続いて、空隙配置構造体１を筺体から取り外し、それに被測定物を付着させた。具体的には、油性インク１μＬを先ほどの空隙配置構造体の主面に滴下・乾燥させた。
被測定物が付着した空隙配置構造体１について、上記と同様にＦＴ−ＩＲを用いて透過率の周波数特性を測定しておいた。測定結果を図６に示す。なお、図６では、比較のために、図３に示した被測定物付着前の測定結果を併せて示す（破線）。図６に示す結果から、４０ＴＨｚ近傍の透過率の比較を行うことで、被測定物の付着によって透過率が減少することを確認できた。
この被測定物が付着した空隙配置構造体１を筺体５に戻し、先と同じ条件でセンサー強度を読み取り、記録した。
本実施例の測定装置で得た被測定物の付着前後の焦電センサの出力（センサー強度）を表１に示す。また、表１では、ＦＴ−ＩＲで測定した被測定物の付着前後の空隙配置構造体の透過率の周波数特性における４０ＴＨｚでの透過率を併記している。
表１に示されるように、本発明の検出方法で、被測定物の付着が正しく検出されていることが確認できた。
（実施例２）
実施例２では、実施例１と同様に４０ＴＨｚ近傍が中心となる離散的な周波数分布を有する電磁波（第１の電磁波）に加えて、３５ＴＨｚ近傍が中心となる離散的な周波数分布を有する電磁波（第２の電磁波）を併せて用いた検出方法を示す。
実施例２では、実施例１と同様に４０ＴＨｚ近傍が中心となる離散的な周波数分布を有する電磁波（第１の電磁波）に加えて、３５ＴＨｚ近傍が中心となる離散的な周波数分布を有する電磁波（第２の電磁波）を併せて用いた検出方法を示す。
実施例１と同様の図４に示すように透過特性（通過帯域中心が約４０ＴＨｚ）を有する第１の電磁波用のバンドパスフィルタ３１と、別途、図７に示すような透過特性（通過帯域中心が約３５ＴＨｚ）を有する第２の電磁波用のバンドパスフィルタ３２を用意した。なお、図７は第２の電磁波用のバンドパスフィルタ３２をＦＴ−ＩＲで測定した結果を示している。
ホルダーとして図８に示すように２つの開口部６１ａ，６１ｂを有するホルダー６を用意し、一方の開口部６１ａに第１の電磁波用のバンドパスフィルタ３１、他方の開口部６１ｂに第２の電磁波用のバンドパスフィルタ３２を固定した。
このバンドパスフィルタ３１，３２が固定された図８に示すホルダ−６を、図９に示すように、光源２と空隙配置構造体１との間に、バンドパスフィルタ３１，３２切り替えが出来るような状態で設置した。図９に矢印で示すようにホルダー６を移動させることでバンドパスフィルタ３１，３２の切り替えを行ない、第１の電磁波および第２の電磁波を空隙配置構造体１に照射したときの、各々に対する焦電センサーの出力の読み取りが出来るようにした。
実施例１と同様に、被測定物の付着前後の焦電センサの出力（センサー強度）を、第１の電磁波（４０ＴＨｚ）と第２の電磁波（３５ＴＨｚ）のそれぞれについて測定した。測定結果を表２に示す。また、表２では、ＦＴ−ＩＲで測定した被測定物の付着前後の空隙配置構造体の透過率の周波数特性における４０ＴＨｚでの透過率、および、３５ＴＨｚでの透過率を併記している。
表２に示されるように、第１の電磁波（４０ＴＨｚ）と第２の電磁波（３５ＴＨｚ）のいずれを用いた場合も、被測定物の付着が両周波数で正しく検出されることが確認できた。
本実施例では、ＦＴ−ＩＲの透過率の測定結果から、被測定物（油性インク）が空隙配置構造体に付着したときに透過光のピーク周波数が低周波側にシフトすることが分かっている。この場合において、表２に示されるように、第２の電磁波（３５ＴＨｚ）の透過光の強度が増加し、第１の電磁波（４０ＴＨｚ）の透過光の強度が減少していることから、透過光のピーク周波数が低周波側へシフトしていると考えられるため、被測定物が存在することを実施例１よりも確実に判定でき、測定の精度を高めることができる。
なお、本発明において、電磁波の周波数は特に本実施例の２周波に限定されるものではない。また、例えば、検出に用いる電磁波の周波数を、本発明の効果を損なわない範囲で、さらに増やすことも可能である。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 空隙配置構造体、１０ａ 主面、１１ 空隙部、２ 光源、３，３１，３２ バンドパスフィルタ、４ 検出器、５ 筐体、６ 仕切り板（ホルダー）、６１，６１ａ，６１ｂ 開口部。
また、空隙配置構造体の厚み（ｔ）は、測定に用いる電磁波の波長λの２分の１以下であることが好ましい。例えば、照射する電磁波の波長λが１０μｍである場合、ｔは５μｍ以下であることが好ましい。構造体の厚みがこの範囲よりも大きくなると、被測定物の存在による空隙配置構造の特性変化が小さくなってしまう場合がある。
Claims (6)
- 被測定物の特性を測定するための測定装置であって、
所定の周波数分布を有する電磁波を照射するための少なくとも１つの光源と、
前記電磁波が照射される位置に配置される、測定の際に前記被測定物を表面に保持するための空隙配置構造体と、
前記空隙配置構造体を透過した前記電磁波である透過光、または、前記空隙配置構造体によって反射された前記電磁波である反射光を検出するための検出器と、
前記光源、前記空隙配置構造体および前記検出器を格納するための筐体とを備えることを特徴とする、測定装置。 - 前記空隙配置構造体に照射される前記電磁波は、周波数が所定の中心周波数の近傍に離散的に分布している、請求項１に記載の測定装置。
- 前記電磁波は、前記中心周波数が前記空隙配置構造体の共振周波数の近傍である第１の電磁波を含む、請求項２に記載の測定装置。
- 前記電磁波は、さらに、前記中心周波数が前記第１の電磁波とは異なる第２の電磁波を含む、請求項３に記載の測定装置。
- 前記空隙配置構造体と前記検出器との間に、前記空隙配置構造体の主面の面積より小さな開口径を有する開口部を備えた仕切り板が設けられている、請求項１に記載の測定装置。
- 前記空隙配置構造体は、平板状の金属に対して複数の空隙部が周期的に形成されてなる金属メッシュである、請求項１に記載の測定装置。
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