特開2024-92996IP Force 特許公報全文掲載

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技術分野

濃度測定装置及び濃度測定装置の製造方法

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】複数の物質の濃度を同時かつ高精度に測定することができる濃度測定装置及び製造方法を提供する。また、溶液に含まれる物質の濃度が低い場合、又は、溶液に測定対象以外の夾雑物が含まれる場合であっても物質を高精度に測定することができる濃度測定装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】直線偏光成分を含む光を一端から入射し、表面プラズモン共鳴現象を生じさせる金属薄膜１０Ａが形成された第１側面４ａで直線偏光をＰ偏光として全反射させる柱状の導波路部４Ａを備え、濃度測定対象を選択的に吸着する酸化グラフェンを含む選択膜２０Ａが金属薄膜１０Ａ上に形成されている。
【選択図】図２Ａ

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

特許文献１に開示された測定装置では、２種類以上の物質の濃度を同時に測定することが可能であるが、さらに高精度に物質の濃度を測定することが求められている。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る濃度測定装置は、 直線偏光成分を含む光を一端から入射し、表面プラズモン共鳴現象を生じさせる金属薄膜が形成された側面で前記直線偏光をＰ偏光として全反射させる柱状の導波路部を備え、 濃度測定対象を選択的に吸着する酸化グラフェンを含む選択膜が前記金属薄膜上に形成されている。

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明によれば、複数の物質の濃度を同時かつ高精度に測定することができる。また、本発明によれば、溶液に含まれる物質の濃度が低い場合、又は、溶液に測定対象以外の夾雑物が含まれる場合であっても物質を高精度に測定することができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1A】 本発明の実施の形態１に係る濃度測定装置の構成を示す模式図である。
【図1B】 図１Ａの濃度測定装置の光路を示す第１模式図である。
【図1C】 図１Ａの濃度測定装置の光路を示す第２模式図である。
【図2A】 導波路部の構造を示す模式図である。
【図2B】 第１選択膜が形成された導波路部での測定結果を示すグラフである。
【図2C】 第１選択膜が形成されていない導波路部での測定結果を示すグラフである。
【図3A】 第１選択膜を形成する第１の方法を示す図である。
【図3B】 第１の方法で用いられる被覆カバーの構造を示す図である。
【図3C】 第１選択膜を形成する第２の方法を示す図である。
【図4】 第１選択膜として酸化グラフェンを用いた場合の規格化透過光強度の測定結果の一例を示すグラフである。
【図5A】 図２Ａの導波路部の第１変形例を示す模式図である。
【図5B】 図２Ａの導波路部の第２変形例を示す模式図である。
【図5C】 図２Ａの導波路部の第３変形例を示す模式図である。
【図6A】 本発明の実施の形態２に係る濃度測定装置の構成を示す模式図である。
【図6B】 金属薄膜に第１選択膜の被覆がない場合の測定結果を示す図である。
【図6C】 第１選択膜が形成される様子を示す図である。
【図6D】 第１選択膜が形成されていない金属薄膜での測定結果を示す図である。
【図6E】 第１選択膜が形成された金属薄膜での測定結果を示す図である。
【図7A】 本発明の実施の形態３に係る濃度測定装置における導波路部の構造を示す模式図である。
【図7B】 第３選択膜が形成されていない金属薄膜での測定結果を示す図である。
【図7C】 第３選択膜が形成された金属薄膜での測定結果を示す図である。
【図8A】 グルコースの測定結果の一例を示すグラフである。
【図8B】 カテキンの測定結果の一例を示すグラフである。
【図8C】 エタノールの測定結果の一例を示すグラフである。
【図8D】 アデニンの測定結果の一例を示すグラフである。
【図9A】 塗布回数が互いに異なる第３選択膜での測定結果の第１例を示すグラフである。
【図9B】 塗布回数が互いに異なる第３選択膜での測定結果の第２例を示すグラフである。
【図9C】 塗布回数が互いに異なる第３選択膜での測定結果の第３例を示すグラフである。
【図9D】 塗布回数が互いに異なる第３選択膜での測定結果の第４例を示すグラフである。
【図10A】 ５回被覆して形成された第３選択膜を用いて加熱なしで測定された測定結果の一例を示すグラフである。
【図10B】 ５回被覆して形成された第３選択膜を用いて１２０℃に加熱した場合の測定結果の一例を示すグラフである。
【図11】 本発明の実施の形態５に係る濃度測定装置における第４選択膜の構造を示す模式図である。
【図12A】 図１１の第４選択膜を用いて加熱なしで測定された測定結果の一例を示すグラフである。
【図12B】 図１１の第４選択膜を用いて１２０℃に加熱した場合の測定結果の一例を示すグラフである。
【図13A】 図１１の濃度測定装置の構成の第１変形例を示す図である。
【図13B】 図１３Ａの濃度測定装置の測定結果の一例を示す図である。
【図14A】 図１１の濃度測定装置の構成の第２変形例を示す図である。
【図14B】 図１４Ａの濃度測定装置の測定結果の一例を示す図である。
【図15A】 図１１の濃度測定装置の構成の第３変形例を示す図である。
【図15B】 図１５Ａの濃度測定装置の測定結果の一例を示す図である。
【図16A】 図１１の濃度測定装置の構成の第４変形例を示す図である。
【図16B】 図１６Ａの濃度測定装置の測定結果の一例を示す図である。
【図17A】 金属薄膜上に酸化グラフェンから成る膜が形成されていない濃度測定装置でのコーヒー中のカフェインの濃度の測定結果の一例を示す図である。
【図17B】 金属薄膜上に酸化グラフェンから成る膜が５層積層されて構成される第１選択膜が形成された濃度測定装置でのコーヒー中のカフェインの濃度の測定結果の一例を示す図である。

選択図 図2A出願人が指定した本件の代表的な図

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 濃度測定装置、２ 電源、３ 発光ダイオード（ＬＥＤ；投光部）、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ 導波路部、４ａ 第１側面、４ｂ 第２側面、４ｃ 第３側面、４ｄ 第４側面、５ レンズ、６ 偏光ビームスプリッタ、７Ａ 第１検出部、７Ｂ 第２検出部、７Ｃ 第３検出部、８Ａ，８Ｂ 測定部、９ 表示装置、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ 金属薄膜、１１ パイプライン、１２ 物質（第１濃度測定対象）、１３ 物質（第２濃度測定対象）、２０Ａ 第１選択膜、２０Ｂ 第２選択膜、２０Ｃ 第３選択膜、２０Ｄ 第４選択膜、２０Ｅ 第５選択膜、３０ 被覆用カバー、３１ 駒込ピペット、３２ 綿棒、４０ 反射部、４１ ビームスプリッタ、５０，５１ 層、５２ 混合層、６０ エアブラシ、ＡＸ 光軸、ＩＬ１，ＩＬ２ 励起光

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