特許 6986260 電磁波を用いた物質の同定装置、同定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6986260

(24)【登録日】2021年12月1日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】電磁波を用いた物質の同定装置、同定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 22/00 20060101AFI20211213BHJP

   G01N 22/04 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   G01N22/00 Z

   G01N22/00 J

   G01N22/00 V

   G01N22/00 X

   G01N22/04 Z

【請求項の数】13

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-233313(P2017-233313)

(22)【出願日】2017年12月5日

(65)【公開番号】特開2019-100912(P2019-100912A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2020年6月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100203105

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 能弘

(72)【発明者】

【氏名】渡部 謙一

(72)【発明者】

【氏名】堀部 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】昆 盛太郎

【審査官】 村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０７３８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３０４７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９２８８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２４８０９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２２／００−２２／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波を用いて物質を同定するための装置であって、
物質を内包可能な空洞共振器と、
前記空洞共振器に複数の周波数の電磁波を送信し、受信する前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数と振幅を測定するための電磁波測定手段と、
測定された前記電磁波の共振周波数変化と振幅変化から前記空洞共振器に内包された物質を同定するための解析手段と、を備え、
前記解析手段は、
（ｉ）前記空洞共振器内の既知の物質の量の変化に対応して２つの異なる電磁界モードで測定された前記電磁波の共振周波数変化を検出し、前記２つの異なる電磁界モードでの共振周波数変化の相関関係を求め、
（ｉｉ）検査対象物質について検出した共振周波数変化を前記既知の物質についての対応する前記相関関係に当てはめることにより前記検査対象物質を同定する、装置。

【請求項2】

電磁波を用いて物質を同定するための装置であって、
物質を内包可能な空洞共振器と、
前記空洞共振器に複数の周波数の電磁波を送信し、受信する前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数と振幅を測定するための電磁波測定手段と、
測定された前記電磁波の共振周波数変化と振幅変化から前記空洞共振器に内包された物質を同定するための解析手段と、を備え、
前記解析手段は、
（ｉ）前記空洞共振器内の既知の物質の量の変化に対応して２つの異なる電磁界モードで測定された前記電磁波の共振周波数変化と共振周波数での振幅変化を検出し、前記２つの異なる電磁界モードでの共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係を求め、
（ｉｉ）検査対象物質について検出した共振周波数変化と共振周波数での振幅変化を前記既知の物質についての対応する前記相関関係に当てはめることにより前記検査対象物質を同定する、装置。

【請求項3】

電磁波を用いて物質を同定するための装置であって、
物質を内包可能な空洞共振器と、
前記空洞共振器に複数の周波数の電磁波を送信し、受信する前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数と振幅を測定するための電磁波測定手段と、
測定された前記電磁波の共振周波数変化と振幅変化から前記空洞共振器に内包された物質を同定するための解析手段と、を備え、
前記解析手段は、
（ｉ）前記空洞共振器内の既知の物質の量の変化に対応して２つの異なる電磁界モードで測定された前記電磁波の特定周波数での振幅変化を検出し、前記２つの異なる電磁界モードでの特定周波数での振幅変化の相関関係を求め、
（ｉｉ）検査対象物質について検出した特定周波数での振幅変化を前記既知の物質についての対応する前記相関関係に当てはめることにより前記検査対象物質を同定する、装置。

【請求項4】

前記解析手段は、
前記空洞共振器の２つの異なる電磁界モードにおいて、前記検査対象物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数と、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら測定された前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数との周波数差を、前記２つの異なる電磁界モードでの共振周波数変化として、前記共振周波数変化の相関関係を求める、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記解析手段は、
前記空洞共振器の第１の電磁界モードにおいて、前記検査対象物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数と、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら測定された前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数との周波数差と、前記空洞共振器の第２の電磁界モードにおいて、前記検査対象物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数での振幅と、前記複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら測定された前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数での振幅との振幅差を、前記共振周波数変化と共振周波数での振幅変化として、前記共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係を求める、請求項２に記載の装置。

【請求項6】

前記解析手段は、
前記空洞共振器に２つの異なる周波数の電磁波を異なる電磁界モードで照射した際の、前記検査対象物質を内包しない状態の前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の振幅と、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら測定された前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の振幅との振幅差を、前記特定周波数での振幅変化として、前記特定周波数での振幅変化の相関関係を求める、請求項３に記載の装置。

【請求項7】

前記２つの異なる電磁界モードは、ＴＥ１１１モードとＴＥ２１１モードを含む、請求項１または４に記載の装置。

【請求項8】

前記第１の電磁界モードはＴＥ１１１モードを含み、前記第２の電磁界モードはＴＥ２１１モードを含む、請求項５に記載の装置。

【請求項9】

電磁波を用いた物質の同定方法であって、
（ａ）未知の物質が内包された空洞共振器に複数の周波数の電磁波を照射して、透過または反射する電磁波を受信するステップと、
（ｂ）受信された前記電磁波の共振周波数を検出するステップと、
（ｃ）前記空洞共振器の２つの異なる電磁界モードにおいて、予め得られた前記未知の物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数と、検出された前記電磁波の共振周波数との周波数差を求めるステップと、
（ｄ）前記２つの異なる電磁界モードにおける前記周波数差を、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら前記ステップ（ａ）〜（ｃ）により予め得られた複数の前記２つの異なる電磁界モードにおける前記周波数差の相関関係に当てはめることにより、前記未知の物質を同定するステップと、を含む同定方法。

【請求項10】

電磁波を用いた物質の同定方法であって、
（ａ）未知の物質が内包された空洞共振器に２つの異なる周波数の電磁波を異なる電磁界モードで照射して、透過または反射する電磁波を受信するステップと、
（ｂ）受信された前記電磁波の共振周波数での振幅を検出するステップと、
（ｃ）前記２つの異なる周波数の各々での、予め得られた前記未知の物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数での振幅と、検出された前記電磁波の前記共振周波数での振幅との振幅差を求めるステップと、
（ｄ）前記２つの異なる周波数の各々での前記振幅差を、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら前記ステップ（ａ）〜（ｃ）により予め得られた複数の前記２つの異なる周波数での前記振幅差の相関関係に当てはめることにより、前記未知の物質を同定するステップと、を含む同定方法。

【請求項11】

電磁波を用いた物質の同定方法であって、
（ａ）未知の物質が内包された空洞共振器に複数の周波数の電磁波を照射して、透過または反射する電磁波を受信するステップと、
（ｂ）受信された前記電磁波の共振周波数での振幅を検出するステップと、
（ｃ）前記空洞共振器の第１の電磁界モードにおいて、予め得られた前記未知の物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数と、前記電磁波の共振周波数との周波数差を求めるステップと、
（ｄ）前記空洞共振器の第２の電磁界モードにおいて、予め得られた前記未知の物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数での振幅と、検出された前記電磁波の共振周波数での振幅との振幅差を求めるステップと、
（ｅ）前記第１の電磁界モードでの前記周波数差と、前記第２の電磁界モードでの前記振幅差を、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら前記ステップ（ａ）〜（ｄ）により予め得られた複数の前記第１の電磁界モードでの前記周波数差と前記第２の電磁界モードでの前記振幅差との相関関係に当てはめることにより、前記未知の物質を同定するステップと、を含む同定方法。

【請求項12】

前記２つの異なる電磁界モードは、ＴＥ１１１モードとＴＥ２１１モードを含む、請求項９または１０に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の電磁界モードはＴＥ１１１モードを含み、前記第２の電磁界モードはＴＥ２１１モードを含む、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁波を用いた物質の同定装置、同定方法に関し、より具体的には、空洞共振器に複数の周波数の電磁波を送信し、受信する透過または反射の電磁波の共振周波数と振幅を基に物質を同定するための装置、方法に関する。

【背景技術】

【0002】

非破壊で物質を同定する評価方法として、共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係を利用する方法がある。例えば、非特許文献１は、農産物のアズキの水分量を同定する方法が提案されており、空洞共振器の中にアズキを入れ、マイクロ波を照射し、１つの電磁界共振モードの共振周波数変化と共振周波数での振幅変化を使って水分量を推定することを開示する。

【0003】

しかし、非特許文献１の方法は、アズキ１粒毎の粒径（厚径、幅径）の情報が必要であり、また、測定は１粒ずつ行わなければならない。そのため、大量のサンプルの評価には長い時間を要するという問題がある。

【0004】

一方、サンプルの量にかかわらず非破壊で物質を同定する評価方法として、振幅変化と位相変化の相関関係を利用する方法がある。特許文献１は、マイクロ波の単一周波数での振幅変化と位相変化を解析して水分量を検出する水分量測定装置／方法を開示する。

【0005】

しかし、特許文献１の方法で用いる位相変化の測定は、システムが複雑になり装置の価格が高価であること等の問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５−１６１５９７号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】熊林他、“マイクロ波センサを利用したアズキ粒の非破壊水分測定”北海道立食品加工研究センター報告、Ｎｏ.３（１９９８）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、サンプルの量にかかわらず、また位相変化を測定することなく物質を同定する評価装置／方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明一態様では、電磁波を用いて物質を同定するための装置を提供する。その装置は、物質を内包可能な空洞共振器と、空洞共振器に複数の周波数の電磁波を送信し、受信する空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数と振幅を測定するための電磁波測定手段と、測定された電磁波の共振周波数変化と振幅変化から空洞共振器に内包された物質を同定するための解析手段とを備える。
その解析手段は、（ｉ）空洞共振器内の既知の物質の量の変化に対応して測定された電磁波の共振周波数変化、共振周波数での振幅変化、特定周波数での振幅変化を検出し、２つの異なる電磁界モードでの共振周波数変化の相関関係、共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係、特定周波数での振幅変化の相関関係を求め、（ｉｉ）検査対象物質について検出した共振周波数変化、共振周波数での振幅変化、または特定周波数での振幅変化を既知の物質についての対応する相関関係の一つに当てはめることにより検査対象物質を同定する。

【0010】

本発明の一態様では、電磁波を用いた物質の同定方法を提供する。その同定方法は、（ａ）未知の物質が内包された空洞共振器に複数の周波数の電磁波を照射して、透過または反射する電磁波を受信するステップと、（ｂ）受信された電磁波の共振周波数を検出するステップと、（ｃ）空洞共振器の２つの異なる電磁界モードにおいて、予め得られた未知の物質を内包しない状態の空洞共振器の共振周波数と、検出された電磁波の共振周波数との周波数差を求めるステップと、（ｄ）２つの異なる電磁界モードにおける周波数差を、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながらステップ（ａ）〜（ｃ）により予め得られた複数の２つの異なる電磁界モードにおける周波数差の相関関係に当てはめることにより、未知の物質を同定するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、非接触・非破壊で測定できるため、高いスループットが得られ全数検査も可能であり、オンラインでリアルタイム測定も可能である。本発明によれば、サンプルの量に依存しないので、測定者の技量や経験によらず正確に測定可能である。本発明によれば、位相変化を測定しないため、システムが簡易になり、装置価格を安価にすることができる。本発明によれば、同じ測定原理で電磁波の幅広い周波数の選択性があるので、測定の対象物に応じた周波数の選択が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態の同定装置の構成を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態の空洞共振器の構成を示す断面図である。

【図3】本発明の一実施形態の水量を変えたときの共振特性を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態の水量を変えたときの共振特性を示す図である。

【図5】本発明の一実施例の測定結果（共振周波数変化ｖｓ共振周波数変化）を示す図である。

【図6】本発明の一実施例の測定結果（振幅変化ｖｓ振幅変化）を示す図である。

【図7】本発明の一実施例の測定結果（共振周波数変化ｖｓ振幅変化）を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態の電磁波を用いて物質を同定するための装置（以下、同定装置と呼ぶ）の構成を示す図である。同定装置１００は、解析手段１と電磁波測定手段３と空洞共振器６を含む。解析手段１は、例えばパーソナルコンピューター（ＰＣ）からなり、所定のソフトウェアの実行下で後述する本発明の同定方法のための各種処理（解析）を行う。

【0014】

電磁波測定手段３は、例えばネットワークアナライザからなり、解析手段１（以下、ＰＣと記す）とケーブル２（例えばＧＰ−ＩＢケーブル、ＵＳＢケーブル等）を介して相互に通信可能に接続する。ネットワークアナライザには、ベクトルネットワークアナライザとスカラーネットワークアナライザが含まれる。本発明では位相測定を行わないので、後者のスカラーネットワークアナライザを用いることも可能である。

【0015】

電磁波測定手段３（以下、ネットワークアナライザと記す）は、入出力ポート７、８に接続された同軸ケーブル４、５を介して空洞共振器６と通信可能に接続する。ネットワークアナライザ３は、空洞共振器６に複数の周波数の電磁波を送信し、受信する空洞共振器６からの透過または反射の電磁波の共振周波数と振幅を測定する。ネットワークアナライザ３は、測定した周波数と振幅のデータをケーブルを介してＰＣ１に送信することができ、同時に内蔵するモニターにそれらを表示することができる。ＰＣ１は、測定された電磁波の共振周波数変化と振幅変化から空洞共振器に内包された物質を同定するための各種解析を行う。その解析内容については後述する。

【0016】

図２は、本発明の一実施形態の空洞共振器６の構成を示す断面図である。図２では、円筒形の金属製の容器の対向する側面に電磁波の入力ポートと出力ポートがあり、各ポートにはアンテナプローブ６３、６４が容器内に突出するように設けられている。容器の上側から内部に向けて細長い容器（以下、チューブと呼ぶ）６１が挿入できるようになっている。図２のチューブ６１は試験管のような形状をしているが、チューブの形状はこれに限られず、直方体等の形状であっても良く、また注入される物質の量の変化を目視できる透明なあるいは半透明なガラスや樹脂等で作られた容器が好ましい。

【0017】

チューブ６１には、被検査対象物である試料（物質）６２がその量を任意に変えながら入れられるようになっている。本発明の一実施形態の同定装置１００では、このチューブ６１内の物資を同定する。なお、本発明で利用可能な空洞共振器は、図２の円筒形の空洞共振器６に限定されず他の形状の空洞共振器を利用することも可能である。

【0018】

以下、図３〜図７を参照しながら図１及び図２の一実施形態の同定装置を用いた本発明の一実施形態の物質の同定方法について説明する。最初に本発明の一実施形態の同定方法について本出願の発明者らが得た知見とその方法の概要について説明する。

【0019】

本発明者らは、電磁界共振モードの共振周波数変化、共振周波数での振幅変化（減衰量）、特定周波数での振幅変化に着目し、物質の量の変化は、異なる電磁界共振モードの共振周波数変化の相関、共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関、または特定周波数での振幅変化の相関として検出されることを見出した。そして、物質の量を変えて異なる電磁界共振モードの共振周波数変化、共振周波数での振幅変化、または特定周波数での振幅変化を測定しプロットすれば、物質固有の相関関係を求めることができることを創案した。

【0020】

すなわち、最初に、（ａ）予め既知の種々の物質の量を変えて、複数の異なる周波数の電磁波を照射し、物質を透過または反射した電磁波の周波数と振幅を測定して、（ｂ）共振周波数変化、共振周波数での振幅変化、特定周波数での振幅変化を検出し、相関関係を予め求めておく。次に、（ｃ）被検査対象物に、複数の異なる周波数の電磁波を照射し、被検査対象物を透過または反射した電磁波の周波数と振幅を測定して、（ｄ）共振周波数変化、共振周波数での振幅変化、特定周波数での振幅変化を検出し、（ｅ）予め求めておいた相関関係に当てはめれば物質を同定（評価や分別も）することができる。以上が同定方法の概要である。

【0021】

次に具体的に同定方法を説明する。なお、以下の説明では、被検査対象物の物質として、水、エタノール、小麦粉、及び脱脂粉乳を用いた場合の例（実験結果）を基に説明しているが、本発明の実施態様の同定方法の被検査対象物はこれらの物質に限定されるものではない。すなわち、チューブ６１にその量を変えながら入れることが可能な物質であれば、液体または固体、粘性体、粒状体、あるいは粉状体などその種類や形態を任意に選択することができる。

【0022】

＜実施形態１：共振周波数変化の相関関係を用いる場合＞
最初に、被検査対象物の測定に先立って、予め既知の水について、異なる量を入れたチューブ６１を順番に図１、２の空洞共振器６の中に設置し、ネットワークアナライザ３によって周波数２〜４ＧＨｚの複数の異なる電磁波を照射して透過した電磁波を受信する。図３は、ネットワークアナライザ３によって得られる、水の量を３種類変えたとき（（１）水の量１、（２）水の量２、（３）水の量３）の電磁界共振モードＴＥ１１１の共振特性（周波数ｖｓ振幅）の例を示したグラフである。（０）は、水をチューブ６１に入れていない場合である。水なしの共振周波数２.６２８ＧＨｚに対して、水の量を１、２、３と増やすにつれて、共振周波数（共振点）、すなわち（１）、（２）、（３）の各波形のピーク（◆印）の周波数が小さくなっていくことがわかる。同時に共振周波数（共振点）での振幅も徐々に小さくなっていることがわかる。

【0023】

図４は、図３の場合と同様に、ネットワークアナライザ３によって得られる、水の量を３種類変えたとき（（１）水の量１、（２）水の量２、（３）水の量３）の電磁界共振モードＴＥ２１１の共振特性（周波数ｖｓ振幅）の例を示したグラフである。（０）は、水をチューブ６１に入れていない場合である。水なしの共振周波数３.９１９ＧＨｚに対して、水の量を１、２、３と増やすにつれて、共振周波数（共振点）、すなわち（１）、（２）、（３）の各波形のピーク（◆印）の周波数が小さくなっていくことがわかる。同時に共振周波数（共振点）での振幅も徐々に小さくなっていることがわかる。

【0024】

図３及び図４の結果（グラフ）から、ＰＣ１によって、電磁界共振モードＴＥ１１１の共振周波数変化Ａ、すなわち図３の（０）波形のピーク（○印）の２.６２８ＧＨｚの周波数と（１）〜（３）の波形の各共振点（◆印）での周波数との差と、ＴＥ２１１の共振周波数変化Ｂ、すなわち図４の（０）波形のピーク（○印）の３.９１９ＧＨｚの周波数と（１）〜（３）の波形の各共振点（◆印）での周波数との差を検出する。そして、横軸がＴＥ１１１の共振周波数変化Ａ、縦軸がＴＥ２１１の共振周波数変化Ｂのグラフにプロットすると図５のグラフの●印のようになる。すなわち、図５の（０）−（１）、（０）−（２）、（０）−（３）は、上記した図３の電磁界共振モードＴＥ１１１の共振周波数変化Ａを横軸に、図４のＴＥ２１１の共振周波数変化Ｂを縦軸にそれぞれプロットしたものである。

【0025】

水に代えてチューブ６１内にエタノールを入れてその量を変えながら図３と図４と同様な共振特性（周波数ｖｓ振幅）のグラフを得てから、横軸にＴＥ１１１の共振周波数変化Ａ、縦軸にＴＥ２１１の共振周波数変化Ｂのグラフにプロットすると図５のグラフの▲印のようになる。図５の水（●印）とエタノール（▲印）のグラフを物質同定のための相関関係とする。この相関関係を求めるまでを、被検査対象物の測定に先立って予め行っておく。

【0026】

次に被検査対象物を入れたチューブ６１を空洞共振器６内に設置し、ネットワークアナライザ３によって周波数２〜４ＧＨｚの複数の異なる電磁波を照射して透過した電磁波を受信する。ＰＣ１によって、電磁界共振モードＴＥ１１１の共振周波数変化とＴＥ２１１の共振周波数変化を検出し、予め求めていた図５のグラフの相関関係に当てはめれば、物質の同定、すなわち図５の例では水かエタノールかの同定が可能となる。水やエタノールに代えて他の既知の物質について図５と同様な相関関係を予め得ておけば、他の未知の物質の同定も基本的に可能となる。

【0027】

＜実施形態２：特定周波数での振幅変化の相関関係を用いる場合＞
特定周波数での振幅変化の相関関係を用いた物質の同定方法の例を示す。被検査対象物の測定に先立って、予め既知の水について、異なる量を入れたチューブ６１を順番に空洞共振器６の中に設置し、ネットワークアナライザ３によって周波数２.６２８ＧＨｚと３.９１９ＧＨｚの電磁波を照射して透過した電磁波を受信する。図３の３つの■印は、水の量を３種類変えたとき（（１）水の量１、（２）水の量２、（３）水の量３）の２.６２８ＧＨｚのデータの例を示したグラフである。（０）は、水をチューブ６１に入れていない場合である。同様に、図４の３つの■印は、上記と同じ水の量のときの３.９１９ＧＨｚのデータの例を示したグラフである。

【0028】

この２つの周波数２.６２８ＧＨｚと３.９１９ＧＨｚは、空洞共振器６のチューブ６１に水とエタノールをフル（満タン）に入れて周波数２〜６ＧＨｚの電磁波を照射して予め測定した透過特性（周波数ｖｓ振幅）において、振幅変化の大きい電磁界共振モードＴＥ１１１とＴＥ２１１の周波数として選択したものである。したがって、振幅変化の大きい他の電磁界共振モードの周波数を選択することもできる。また、空洞共振器６の種類（形状）や測定物質が変わればその共振周波数の値は変化するので、空洞共振器６の種類（形状）等に応じて適宜２つの共振周波数を選択することになる。

【0029】

ＰＣ１によって、周波数２.６２８ＧＨｚでの振幅変化（図３の○印の振幅と■印の振幅の差）と、３.９１９ＧＨｚの振幅変化（図４の○印の振幅と■印の振幅の差）を検出する。そして、横軸が２.６２８ＧＨｚでの振幅変化、縦軸が３.９１９ＧＨｚでの振幅変化のグラフにプロットすると図６のグラフの●印のようになる。同様な手順により、エタノールの場合について振幅変化のグラフを得ると図６の▲印のようになる。図６の水（●印）とエタノール（▲印）のグラフを物質同定のための相関関係とする。この相関関係を求めるまでを、被検査対象物の測定に先立って予め行っておく。

【0030】

次に被検査対象物を入れたチューブ６１を空洞共振器６内に設置し、ネットワークアナライザ３によって周波数２.６２８ＧＨｚと３.９１９ＧＨｚの電磁波を照射して透過した電磁波を受信する。ＰＣ１によって、周波数２.６２８ＧＨｚの振幅変化と３.９１９ＧＨｚの振幅変化を検出し、予め求めていた図６のグラフの相関関係にあてはめれば、物質の同定、すなわち図６の例では水かエタノールかの同定が可能となる。水やエタノールに代えて他の既知の物質について図６と同様な相関関係を予め得ておけば、他の未知の物質の同定も基本的に可能となる。

【0031】

＜実施形態３：共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係を用いる場合＞
共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係を用いた物質の同定方法の例を示す。ここでは、水とエタノールに代えて小麦粉と脱脂粉乳を用いた場合の例を示す。被検査対象物の測定に先立って、予め既知の小麦粉について、異なる量を入れたチューブ６１を順番に空洞共振器６の中に設置し、ネットワークアナライザ３によって周波数２〜４ＧＨｚの複数の異なる電磁波を照射して透過した電磁波を受信する。

【0032】

ＰＣ１によって、電磁界共振モードＴＥ１１１の共振周波数変化とＴＥ２１１の共振周波数での振幅変化を検出し、横軸がＴＥ１１１の共振周波数変化、縦軸がＴＥ２１１の共振周波数での振幅変化のグラフにプロットすると図７のグラフの●印のようになる。ＴＥ１１１の共振周波数変化の例は、図３の○印の周波数と◆印の周波数の差である。ＴＥ２１１の共振周波数での振幅変化の例は、図４の○印の振幅と◆印の振幅の差である。同様に脱脂粉乳の場合について求めると、図７の▲印のようになる。図７の小麦粉（●印）と脱脂粉乳（▲印）のグラフを物質同定のための相関関係とする。この相関関係を求めるまでを、被検査対象物の測定に先立って予め行っておく。

【0033】

次に、被検査対象物を入れたチューブ６１を空洞共振器６内に設置し、ネットワークアナライザ３によって周波数２〜４ＧＨｚの複数の異なる電磁波を照射して透過した電磁波を受信する。ＰＣ１によって、電磁界共振モードＴＥ１１１の共振周波数変化とＴＥ２１１の共振周波数での振幅変化を検出し、予め求めていた図７のグラフの相関関係に当てはめれば、物質の同定、すなわち図７の例では小麦粉か脱脂粉乳かの同定が可能となる。小麦粉や脱脂粉乳に代えて他の既知の物質について図７と同様な相関関係を予め得ておけば、他の未知の物質の同定も基本的に可能となる。

【0034】

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明をした。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。さらに、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明の電磁波を用いて物質を同定するための装置／方法は、物質の量にかかわらず非破壊で物質を同定できる評価装置／方法として、公立及び民間の分析機関、製造業界、食品業界会等で広く利用、応用することができる。

【符号の説明】

【0036】

１：解析手段（パーソナルコンピューター（ＰＣ））
２：ケーブル
３：電磁波測定手段（ネットワークアナライザ）
４、５：同軸ケーブル
６：空洞共振器
７、８：入出力ポート
６１：容器（チューブ）
６２：物質（試料、非検査対象物）
６３、６４：アンテナプローブ
１００：同定装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】