(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】
(24)【登録日】2024-10-21
(45)【発行日】2024-10-29
(54)【発明の名称】判定装置、判定システム及び判定方法
(51)【国際特許分類】
G01N 22/00 20060101AFI20241022BHJP
G01N 22/04 20060101ALI20241022BHJP
G01K 11/12 20210101ALI20241022BHJP
【ＦＩ】
G01N22/00 S
G01N22/00 V
G01N22/04 Z
G01K11/12 Z
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022087115
(22)【出願日】2022-05-27
(65)【公開番号】P2023075010
(43)【公開日】2023-05-30
【審査請求日】2022-12-08
(31)【優先権主張番号】P 2021187852
(32)【優先日】2021-11-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岡田 修平
【審査官】田中 洋介
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－００８３０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１６３３２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１３２９７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－１６３９９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２２／１８６３０８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０００－１６２０８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】Katsutoshi Hori，SPLIT-RING-SHAPED BIODEGRADABLE pH SENSOR FOR WIRELESS AND BATTERY-FREE MONITORING OF AGRICULTURAL FIELDS，Transducers 2021 Virtual Conference，2021年06月20日，No.B5-517c，pp.863-866
【文献】堀克紀，生分解性材料を用いた土壌ｐＨワイヤレスセンサ，日本機械学会関東支部 第27期総会・講演会 講演論文集，2021年03月03日，No.210-1，pp.11B14-1～4
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２２／００－２２／０４
Ｇ０１Ｋ １１／００－１１／３２４
Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／９５８
Ｇ０１Ｎ ２７／００－２７／２４
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物に設けられたメタマテリアルに向けた電磁波の発信、及び、前記メタマテリアルを透過した又は前記メタマテリアルで反射した前記電磁波の受信を制御する制御部と、受信した前記電磁波から得られる取得データと、参照データとに基づいて、前記対象物の状態を判定する判定部と、
を備え、
前記メタマテリアルは、前記電磁波に対する透過又は反射の周波数特性が前記対象物の状態によって変化するように、複数の構造体を含んで構成され、
前記電磁波は、サブテラヘルツ帯域の周波数であって、
前記対象物の状態は、前記対象物の水分状態を含み、
前記メタマテリアルは、鉄であって、水分に晒されることによって腐食または変形し、
前記判定部は、前記対象物の水没の有無を判定する、
判定装置。
【請求項2】
前記取得データは、スペクトルを含み、前記参照データは、参照スペクトルを含み、
前記判定部は、前記スペクトルと前記参照スペクトルとの差分に基づいて、前記対象物の状態を判定する、
請求項１に記載の判定装置。
【請求項3】
前記差分は、スペクトルの特徴量の差分であり、前記特徴量は、ピーク強度、ピーク周波数及びベースライン強度の少なくとも１つを含む、
請求項２に記載の判定装置。
【請求項4】
前記メタマテリアルは、カプセル化されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項5】
前記メタマテリアルは、前記対象物に埋め込まれている、請求項１～３のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項6】
前記対象物は、部材どうしの接着部分である、請求項１～３のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項7】
前記取得データは、スペクトルの特徴量を含み、前記参照データは、スペクトルの特徴量から湿度を算出する参照式を含み、
前記判定部による判定は、前記取得データに含まれるスペクトルの特徴量と、前記参照式とを用いて、前記対象物の湿度を算出することを含む、
請求項１～３のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項8】
前記メタマテリアルは、前記対象物の状態によって導電率及び誘電率の少なくとも一方が変化する、請求項１～３のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項9】
前記対象物の状態は、前記対象物の水分状態を含み、前記判定部は、部材どうしの接着部分である前記対象物の水分状態を判定することによって、前記部材どうしの接着状態を判定する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項10】
対象物の状態を判定する判定装置と、前記対象物に設けられたメタマテリアルと、
を備え、
前記判定装置は、
前記メタマテリアルに向けた電磁波の発信、及び、前記メタマテリアルを透過した又は前記メタマテリアルで反射した前記電磁波の受信を制御する制御部と、
受信した前記電磁波から得られる取得データと、参照データとに基づいて、前記対象物の状態を判定する判定部と、
を含み、
前記メタマテリアルは、前記電磁波に対する透過又は反射の周波数特性が前記対象物の状態によって変化するように、複数の構造体を含んで構成され、
前記電磁波は、サブテラヘルツ帯域の周波数であって、
前記対象物の状態は、前記対象物の水分状態を含み、
前記メタマテリアルは、鉄であって、水分に晒されることによって腐食または変形し、
前記判定部は、前記対象物の水没の有無を判定する、
判定システム。
【請求項11】
対象物に設けられたメタマテリアルに向けて電磁波を発信することと、前記メタマテリアルを透過した又は前記メタマテリアルで反射した前記電磁波を受信することと、
受信した前記電磁波から得られる取得データと、参照データとに基づいて、前記対象物の状態を判定することと、
を含み、
前記メタマテリアルは、前記電磁波に対する透過又は反射の周波数特性が前記対象物の状態によって変化するように、複数の構造体を含んで構成され、
前記電磁波は、サブテラヘルツ帯域の周波数であって、
前記対象物の状態は、前記対象物の水分状態を含み、
前記メタマテリアルは、鉄であって、水分に晒されることによって腐食または変形し、
前記対象物の水没の有無を判定する、
判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、判定装置、判定システム及び判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
温度状態判定等に関するさまざまな技術が提案されている。例えば特許文献１には、半導体素子を利用する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１８／２１１５５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば対象物の内部のようなアクセス困難な箇所の温度状態判定に課題が残る。温度状態判定に限らず、さまざまな状態判定についても同様である。本発明の一側面は、状態判定箇所の自由度を高めることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一側面に係る判定装置は、対象物に設けられたメタマテリアルに向けた電磁波の発信、及び、メタマテリアルを透過した又はメタマテリアルで反射した電磁波の受信を制御する制御部と、受信した電磁波から得られる取得データと、参照データとに基づいて、対象物の状態を判定する判定部と、を備え、メタマテリアルは、電磁波に対する透過又は反射の周波数特性が対象物の状態によって変化するように、複数の構造体を含んで構成され、対象物の状態は、温度状態及び水分状態の少なくとも一方を含む。
【0006】
一側面に係る判定システムは、対象物の状態を判定する判定装置と、対象物に設けられたメタマテリアルと、を備え、判定装置は、メタマテリアルに向けた電磁波の発信、及び、メタマテリアルを透過した又はメタマテリアルで反射した電磁波の受信を制御する制御部と、受信した電磁波から得られる取得データと、参照データとに基づいて、対象物の状態を判定する判定部と、を含み、メタマテリアルは、電磁波に対する透過又は反射の周波数特性が対象物の状態によって変化するように、複数の構造体を含んで構成され、対象物の状態は、温度状態及び水分状態の少なくとも一方を含む。
【0007】
一側面に係る判定方法は、対象物に設けられたメタマテリアルに向けて電磁波を発信することと、メタマテリアルを透過した又はメタマテリアルで反射した電磁波を受信することと、受信した電磁波から得られる取得データと、参照データとに基づいて、対象物の状態を判定することと、を含み、メタマテリアルは、電磁波に対する透過又は反射の周波数特性が対象物の状態によって変化するように、複数の構造体を含んで構成され、対象物の状態は、温度状態及び水分状態の少なくとも一方を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、状態判定箇所の自由度を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態に係る判定装置を含む判定システムの概略構成の例を示す図である。
【図2】メタマテリアルの概略構成の例を示す図である。
【図3】メタマテリアルの周波数特性の例を示す図である。
【図4】メタマテリアルの変形の例を示す図である。
【図5】メタマテリアルの周波数特性の変化の例を示す図である。
【図6】判定装置の概略構成の例を示す図である。
【図7】取得データの例を示す図である。
【図8】参照データの例を示す図である。
【図9】判定装置において実行される処理（判定方法）の例を示すフローチャートである。
【図10】判定装置において実行される処理（判定方法）の例を示すフローチャートである。
【図11】メタマテリアルの変形の例を示す図である。
【図12】メタマテリアルの周波数特性の変化の例を示す図である。
【図13】カプセル化されたメタマテリアルの例を示す図である。
【図14】対象物の例を示す図である。
【図15】判定装置の概略構成の例を示す図である。
【図16】メタマテリアルの概略構成の例を示す図である。
【図17】判定システムの概略構成の例を示す図である。
【図18】メタマテリアルの腐食の例を示す図である。
【図19】メタマテリアルの周波数特性の変化の例を示す図である。
【図20】メタマテリアルの腐食及び変形の例を示す図である。
【図21】判定装置において実行される処理（判定方法）の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しつつ実施形態について説明する。同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【0011】
図１は、実施形態に係る判定装置を含む判定システムの概略構成の例を示す図である。判定システム１００では、対象物３の状態が判定される。状態の例は、温度状態、水分状態等であり、以下では、温度状態を例に挙げて説明する。対象物３は、後述の電磁波をある程度透過させる物であればよく、固体、液体及び気体のいずれであってもよい。対象物３の一例は、樹脂、コンクリート、接着剤等である。
【0012】
判定システム１００は、判定装置１と、メタマテリアル２とを含む。メタマテリアル２は、対象物３に設けられ、この実施形態では、対象物３に熱的に接触するように設けられる。熱的に接触するとは、例えば、メタマテリアル２の温度が対象物３の温度と実質的に同じになるように設けられることを意味する。メタマテリアル２は、少なくとも一部が対象物３の内部に位置するように、対象物３に埋め込まれてもよい。図１に示される例では、メタマテリアル２は、全部が対象物３内に位置するように、対象物３に埋め込まれている。図１には、メタマテリアル２及び対象物３に関するＸＹＺ座標系が示される。この例では、メタマテリアル２及び対象物３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸それぞれに長さを有する立方体で模式的に図示される。ただし、メタマテリアル２及び対象物３の形状は、図１に例示される形状に限定されない。
【0013】
判定装置１には、発信器１１及び受信器１２が接続される。発信器１１及び受信器１２は、判定装置１の構成要素であってもよいし、判定装置１の構成要素でなくてもよい。図１に示される例では、発信器１１及び受信器１２は、メタマテリアル２及び対象物３を挟んで互いに反対側に配置される。
【0014】
発信器１１は、メタマテリアル２に電磁波が照射されるように、メタマテリアル２に向けて電磁波を発信する。電磁波の周波数の例は、数百ＧＨｚ～数ＴＨｚであり、より特定的には数百ＧＨｚ程度のサブテラヘルツ帯域の周波数であってよい。発信器１１は、例えば、高周波信号を電磁波として放射するアンテナ、高周波信号の生成、増幅、フィルタリングを行うための回路等を含んで構成される。
【0015】
受信器１２は、発信器１１によって発信され、メタマテリアル２を透過した電磁波を受信する。受信器１２は、例えば、電磁波を高周波信号として受信するアンテナ、高周波信号の増幅、フィルタリング等を行うための回路等を含んで構成される。
【0016】
なお、発信器１１及び受信器１２の配置は、判定装置１のユーザ等が手動で行ってもよいし、ロボット等が自動で行ってもよい。判定装置１のさらなる詳細は後述する。
【0017】
メタマテリアル２は、周波数特性を有する。周波数特性の例は、電磁波に対する透過の周波数特性（透過スペクトル）、電磁波に対する反射の周波数特性（反射スペクトル）等である。
【0018】
図２は、メタマテリアルの概略構成の例を示す図である。メタマテリアル２は、複数の構造体２１を含む。構造体２１は、例えば電磁波の波長以下の寸法を有する微細なエレメントである。構造体２１の材料の例は、導電性材料であり、具体的には金属等である。金属は、２種類以上の金属を含む合金であってもよい。
【0019】
図２に示される例では、複数の構造体２１は、３次元状に等間隔に、且つ、各構造体２１の向きが揃うように、整列して配列される。ただし、構造体２１の配置は、図２に示される例に限定されない。複数の構造体２１は、２次元状に配置されてもよい。複数の構造体２１は、間隔がランダム、向きがランダム、又は間隔及び向きがランダムとなるように配置されてもよい。
【0020】
複数の構造体２１が、メタマテリアル２の周波数特性を与える。構造体２１は、レゾネータ（共振器）であってよい。図２に示される例では、構造体２１は、スプリットリングレゾネータである。構造体２１は、リング形状の一部にギャップが設けられたＣ型リング形状を有する。構造体２１の電気特性は、例えばコイルとコンデンサとの並列回路で表される。並列回路の共振周波数において、電磁波の透過率が最も小さくなる（ボトムになる）。換言すれば、反射率が最も大きくなる（ピークになる）。このような透過率や反射率のボトムやピークが、メタマテリアル２の周波数特性に現れる。
【0021】
図３は、メタマテリアルの周波数特性の例を示す図である。グラフの横軸は周波数ｆを示し、グラフの縦軸は透過率ηを示す。例示される周波数特性には、透過率ηの１つのボトムが現れる。だたし、メタマテリアル２の構造や着目する帯域によっては、透過率ηのボトムではなくピークが現れることも想定される。また、反射に着目すると、反射率のボトムやピークが現れることも想定される。以下、透過や反射におけるピークやボトムを単に「ピーク」と称する。矛盾の無い範囲において、ピークは、ボトムを含む意味に解されてよく、また、ボトムに適宜読み替えられてよい。
【0022】
ピークを、ピークｐと称し図示する。ピークｐにおける透過率η及び周波数ｆを、ピーク透過率ηｐ及びピーク周波数ｆｐと称し図示する。また、ベースラインの透過率ηを、ベースライン透過率ηｂと称し図示する。ベースライン透過率透過率ηbは、ピークｐ及びその裾野部分を除く周波数ｆにおける透過率ηに相当する。
【0023】
なお、１つの周波数特性に複数のピークｐが現れてもよい。例えば、メタマテリアル２を構成する各構造体２１の共振周波数を異ならせることで、異なる共振周波数に対応する複数のピークｐが現れる。
【0024】
温度状態判定用の実施形態では、メタマテリアル２は、温度特性（熱特性）を有するように構成される。温度特性は、温度による電気特性の変化を指し示す。電気特性の変化の例は、インピーダンス等の変化である。以下では、メタマテリアル２の電気特性の変化が、メタマテリアル２の変形によってもたらされる場合を例に挙げて説明する。メタマテリアル２の変形は、各構造体２１の膨張、収縮、融解等による変形を含み得る。メタマテリアル２の変形により、メタマテリアル２の周波数特性も変化する。
【0025】
図４は、メタマテリアルの変形の例を示す図である。メタマテリアル２の融解による変形の例が示される。具体的なメタマテリアル２の融点は、用途等に応じて適宜設計される。融点は、例えば５０℃程度の低融点であってもよい。
【0026】
図４の（Ａ）には、変形前のメタマテリアル２が模式的に示される。図４の（Ｂ）には、変形後のメタマテリアル２が模式的に示される。メタマテリアル２の温度、すなわち対象物３の温度がメタマテリアル２の融点を超えると、メタマテリアル２が融解して変形する。例えば図４の（Ｂ）に示されるように、各構造体２１が面方向（ＸＺ平面方向やＹＺ平面方向）に広がるように変形し、メタマテリアル２は平面を有する形状になる。その結果、メタマテリアル２の周波数特性は、ほぼ全周波数範囲の電磁波を反射するように変化する。
【0027】
図５は、メタマテリアルの周波数特性の変化の例を示す図である。実線グラフ線は、変形前のメタマテリアル２（例えば図４の（Ａ））の周波数特性を示す。破線グラフ線は、変形後のメタマテリアル２（例えば図４の（Ｂ））の周波数特性を示す。周波数特性の変化により、ピークに関する値、例えば先に説明した図３のピーク透過率ηｐ、ピーク周波数ｆｐ及びベースライン透過率ηｂも変化する。
【0028】
図１に戻り、判定装置１は、上述のようなメタマテリアル２の温度による周波数特性の変化を利用して、対象物３の温度を判定する。
【0029】
図６は、判定装置の概略構成の例を示す図である。判定装置１は、制御部１３と、演算部１４と、判定部１５と、入出力部１６と、記憶部１７とを含む。
【0030】
先に入出力部１６及び記憶部１７について簡単に説明する。入出力部１６は、判定装置１のユーザに情報を提示したり、ユーザによる判定装置１の操作を受け付けたりする。入出力部１６は、ユーザインタフェース部ともいえる。
【0031】
記憶部１７は、判定装置１で用いられる情報を記憶する。記憶部１７に記憶される情報として、参照データ１７１及びプログラム１７２が例示される。参照データ１７１については後述する。プログラム１７２は、判定装置１での処理をコンピュータに実行させるプログラム（ソフトウェア）である。判定装置１は、例えば、汎用のコンピュータをプログラム１７２に従って動作させることによって実現される。コンピュータは、例えば、バス等で相互に接続される通信装置、表示装置、記憶装置、メモリ及びプロセッサ等を含んで構成される。プロセッサが、プログラム１７２を記憶装置等から読み出してメモリに展開することで、コンピュータを、判定装置１として機能させる。なお、プログラム１７２は、インターネットなどのネットワークを介して配布されてもよい。プログラム１７２は、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ（Magneto－Optical disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。なお、当然ながら、汎用のコンピュータではなく、プログラム１７２に従って動作する専用のハードウェアが用いられてもよい。
【0032】
制御部１３は、判定装置１の各要素を制御することによって、判定装置１の全体を制御する。例えば、制御部１３は、発信器１１を制御することにより、メタマテリアル２に向けた電磁波の発信を制御する。例えば、発信器１１によって発信される電磁波の周波数や強度、発信器１１のオン、オフ（電磁波の発信タイミング）等が制御される。制御部１３は、受信器１２を制御することにより、メタマテリアル２を透過した電磁波の受信を制御する。例えば、受信器１２のオン、オフ（電磁波の受信タイミング）等が制御される。
【0033】
演算部１４は、受信器１２によって受信された電磁波に基づいて演算を行う。演算部１４での演算により、受信器１２によって受信された電磁波からさまざまなデータが得られる（構築される）。こうして得られたデータを、取得データ１４１と称し図示する。
【0034】
図７は、取得データの例を示す図である。この例では、取得データ１４１は、スペクトル１４１ａを含む。スペクトル１４１ａは、受信器１２によって受信された電磁波の周波数スペクトルである。グラフの横軸は周波数ｆを示し、グラフの縦軸は強度を示す。例えば、演算部１４は、電磁波の時間波形をフーリエ変換することによってスペクトル１４１ａを取得する。フーリエ変換の例は、離散フーリエ変換等である。
【0035】
電磁波の時間波形を得る手法はとくに限定されないが、例えばＴＤＳ（時間領域分光法（Time domain spectro-scopy））が用いられてよい。電磁波の周波数がＴＨｚオーダーの高い周波数である場合にとくに有用である。ＴＤＳが用いられる場合の電磁波は、パルス波である。発信器１１は、パルス波のメタマテリアル２までの経路長を変化させつつ、パルス波を繰り返し発信する。受信器１２は、メタマテリアル２を透過したパルス波を繰り返し受信する。受信器１２によって受信された各パルス波の測定結果を合成することで、時間波形が得られる。
【0036】
メタマテリアル２の周波数特性が温度によって変化し得るので、得られるスペクトル１４１ａも、メタマテリアル２の温度によって異なり得る。図７には、２通りのスペクトル１４１ａが例示される。左側のスペクトル１４１ａには、変形前のメタマテリアル２の周波数特性（例えば図４の（Ａ）及び図５の実線グラフ線）が反映されている。右側のスペクトル１４１ａには、変形後のメタマテリアル２の周波数特性（例えば図４の（Ｂ）及び図５の破線グラフ線）が反映されている。
【0037】
スペクトルには、いくつかの特徴量が現れる。図７には、特徴量として、ピーク強度Ｌｐ、ピーク周波数ｆｐ及びベースライン強度Ｌｂが例示される。ピーク周波数ｆｐは、先に説明したメタマテリアル２の周波数特性におけるピーク周波数ｆｐと同じである。ピーク強度Ｌｐは、ピーク周波数ｆｐにおけるスペクトルの強度である。ベースライン強度Ｌｂは、スペクトルのベースラインの強度であり、ピークｐ及びその裾野部分を除く周波数ｆにおけるスペクトルの強度に相当する。
【0038】
【0039】
図８は、参照データの例を示す図である。この例では、参照データ１７１は、参照スペクトル１７１ａと、参照式１７１ｂとを含む。
【0040】
参照スペクトル１７１ａは、周波数特性が変化する前の（初期状態の）メタマテリアル２を透過した電磁波が受信器１２で受信された場合に得られるスペクトルを示す。参照スペクトル１７１ａのピーク強度Ｌｐを、ピーク強度Ｌｐｒｅｆと称し図示する。ピーク周波数ｆｐを、ピーク周波数ｆｐｒｅｆと称し図示する。ベースライン強度Ｌｂを、ベースライン強度Ｌｂｒｅｆと称し図示する。
【0041】
参照スペクトル１７１ａは、基準温度（常温、室温等）でのスペクトルであってよい。参照スペクトル１７１ａは、発信器１１、受信器１２及びメタマテリアル２の設計データ、シミュレーションデータ、実測データ等に基づいて予め準備される。実測データは、メタマテリアル２が対象物３に対して設けられ、且つ、判定装置１の発信器１１や受信器１２がメタマテリアル２及び対象物３に対して配置された段階で実際に測定されたデータであってもよい。設計データやシミュレーションデータからでは正確な予測等が難しい場合でも、正確な参照スペクトル１７１ａが得られる。
【0042】
参照式１７１ｂは、対象物３の温度を算出するために用いられる。図８には、参照式１７１ｂとして、以下の式（１）～式（３）が例示される。式中のＴは、温度を示す。ｇ１～ｇ３は、カッコ内の変数を引数とする関数である。式（１）は、ピーク強度Ｌｐから温度Ｔを算出する参照式１７１ｂである。式（２）は、ピーク周波数ｆｐから温度Ｔを算出する参照式１７１ｂである。式（３）は、ベースライン強度Ｌｂから温度Ｔを算出する参照式１７１ｂである。
Ｔ＝ｇ１（Ｌｐ） （１）
Ｔ＝ｇ２（ｆｐ） （２）
Ｔ＝ｇ３（Ｌｂ） （３）
Ｔ＝ｇ１（Ｌｐ） （１）
Ｔ＝ｇ２（ｆｐ） （２）
Ｔ＝ｇ３（Ｌｂ） （３）
【0043】
関数ｇ１～関数ｇ３の具体的な形態はとくに限定されない。スペクトルの特徴量とメタマテリアル２の温度との間に関連性（相関関係等）が存在し、その関係性が数式で近似等しやすいほど、対象物３の温度を精度よく算出できるようになる。
【0044】
図６に戻り、判定部１５による判定は、対象物３の温度状態変化の有無、より具体的には温度異常の有無を判定することを含んでよい。なお、とくに説明がある場合を除き、温度状態変化は、温度上昇を指し示すものとする。例えば、判定部１５は、スペクトル１４１ａと、参照スペクトル１７１ａとの差分に基づいて、対象物３の温度状態変化の有無を判定する。判定は、対象物３の温度が閾値以上であるか否かの閾値判定であってよい。
【0045】
判定に用いられる差分は、特徴量の差分であってよい。差分は、参照スペクトル１７１ａを基準としたときの、スペクトル１４１ａの変化量ともいえる。例えば、スペクトル１４１ａのピーク強度Ｌｐ、ピーク周波数ｆｐ及びベースライン強度Ｌｂの少なくとも１つと、参照スペクトル１７１ａの対応する特徴量との差分に基づいて、対象物３の温度状態変化の有無が判定される。
【0046】
判定部１５は、差分が閾値よりも大きい場合に、対象物３の温度状態変化が有ると判定してよい。例えば、下記の式（４）～式（６）のうちの１つ以上の判定式が成立する場合に、温度状態変化が有ると判定される。式中のε１～ε３は、閾値の例である。閾値ε１～閾値ε３は、判定システム１００の設計条件等に応じて適宜設定されてよい。例えば、発信器１１の出力（電磁波強度、発信周波数等）の再現性や、受信器１２による受信（受信強度、受信周波数等）の再現性におけるずれを吸収するように設定される。
|Ｌｐ－Ｌｐｒｅｆ|＞ε１ （４）
|ｆｐ－ｆｐｒｅｆ|＞ε２ （５）
|Ｌｂ－Ｌｂｒｅｆ|＞ε３ （６）
|Ｌｐ－Ｌｐｒｅｆ|＞ε１ （４）
|ｆｐ－ｆｐｒｅｆ|＞ε２ （５）
|Ｌｂ－Ｌｂｒｅｆ|＞ε３ （６）
【0047】
例えば、先に説明した図７の左側に示されるスペクトル１４１ａの場合には、差分が小さいので、上記の式（４）～式（６）はいずれも成立せず、対象物３の温度状態変化は無いと判定される。逆に、先に説明した図７の右側に示されるスペクトル１４１ａの場合には、差分が大きいので、上記の式（４）～式（６）の少なくとも１つが成立し、対象物３の温度状態変化が有ると判定される。例えば先に説明した図４の（Ｂ）のようにメタマテリアル２の周波数特性がほぼ全周波数範囲の電磁波を反射するように変化する場合には、ベースライン強度Ｌｂの差分から温度異常の有無が判断されてよい。
【0048】
判定部１５による判定は、対象物３の温度の算出を含んでよい。例えば、判定部１５は、上述の差分に基づいて、対象物３の温度を算出する。差分が大きくなるほど、対象物３の温度が基準から離れるという関係性に基づいて、対象物３の温度を算出できる。上述の参照式１７１ｂが用いられてよい。判定部１５は、スペクトル１４１ａの特徴量と、参照式１７１ｂとに基づいて、対象物３の温度を算出する。例えば、判定部１５は、ピーク強度Ｌｐを上述の式（１）に代入することによって得られるＴを、対象物３の温度として算出する。ピーク周波数ｆｐ及び式（２）が用いられてもよいし、ベースライン強度Ｌｂ及び式（３）が用いられてもよい。
【0049】
判定部１５による判定が、対象物３の温度の算出を含み得るので、この意味において、判定部１５は、測定部（又は算出部）とも呼ぶことができる。判定装置１は、測定装置とも呼ぶことができる。判定システム１００は、測定システムとも呼ぶことができる。測定は推定の意味に解されてもよい。
【0050】
入出力部１６は、判定部１５の判定結果を出力する。例えば、判定部１５によって判定された対象物３の温度異常の有無や、判定部１５によって算出された対象物３の温度が、図示しないディスプレイを介して表示され、判定装置１のユーザに知らされる。
【0051】
入出力部１６は、対象物３の温度異常を知らせるためのアラームを発動してもよい。アラームの例は、ランプ点灯、音出力等である。対象物３の温度異常をより確実にユーザに知らせることができる。なお、入出力部１６は、判定部１５の判定結果を、図示しないネットワーク等を介して外部の装置に送信してもよい。
【0052】
図９及び図１０は、判定装置において実行される処理（判定方法）の例を示すフローチャートである。とくに説明がある場合を除き、各処理は、制御部１３の制御のもとで実行される。なお、前提として、対象物３にはメタマテリアル２が設けられ、また参照データ１７１が予め準備され記憶部１７に記憶されているものとする。発信器１１及び受信器１２は、対象物３に対して配置されている。
【0053】
図９を参照すると、ステップＳ１において、発信器１１は、対象物３に設けられたメタマテリアル２に向けて電磁波を発信する。ステップＳ２において、受信器１２は、メタマテリアル２を透過した電磁波を受信する。電磁波が受信された後、発信器１１による電磁波の発信は停止される。
【0054】
ステップＳ３において、演算部１４は、取得データ１４１を得る。ステップＳ４において、判定部１５は、取得データ１４１と参照データ１７１とに基づいて、対象物３の温度状態を判定する。ステップＳ５において、入出力部１６は、判定部１５の判定結果を出力する。その後、フローチャートの処理は終了する。具体例が、図１０において、ステップＳ３Ａ～ステップＳ５Ａとして示される。
【0055】
図１０を参照すると、ステップＳ３Ａにおいて、演算部１４は、スペクトル１４１ａを得る。例えば、演算部１４は、受信器１２によって受信された電磁波の時間波形をフーリエ変換し、それによってスペクトル１４１ａを構築する。ステップＳ４Ａにおいて、判定部１５は、スペクトル１４１ａと参照スペクトル１７１ａとの間に差異があるか否かを判定する。例えば、判定部１５は、両スペクトルの特徴量の差分が閾値よりも大きい場合に、差異があると判定する。差異がある場合（ステップＳ４Ａ：Ｙｅｓ）、ステップＳ５Ａに処理が進められる。そうでない場合（ステップＳ４Ａ：Ｎｏ）、フローチャートの処理は終了する。ステップＳ５Ａにおいて、入出力部１６は、温度異常アラームを発動する。その後、フローチャートの処理は終了する。
【0056】
なお、先のステップＳ４において、対象物３の温度が算出されてもよい。その場合には、例えば、判定部１５は、先に説明したようにスペクトル１４１ａの特徴量と、参照式１７１ｂと用いて、対象物３の温度を算出する。
【0057】
例えば以上のようにして、メタマテリアル２が設けられた対象物３の温度状態が判定される。温度異常判定等のアプリケーションであれば、温度状態判定だけで足り、温度算出までは不要である。温度算出を行う場合には、例えば数℃レベルの精度が得られる。
【0058】
以上で説明した判定システム１００によれば、メタマテリアル２を設けることのできるさまざまな箇所の温度状態判定が可能である。すなわち、温度状態判定箇所の自由度が高められる。例えば、対象物３の内部のような、環境的にアクセス困難な箇所や電子機器等の設置が困難な箇所の温度状態判定も可能である。また、対象物３の深部の温度状態判定も可能である。対象物３に対する配線等が不要になるので、非破壊による温度状態判定も可能である。配線等を用いると、１つの箇所での欠陥が他の箇所での温度状態判定にも影響し得るが、そのようなリスクも回避される。配線のわずらわしさも解放される。例えば冒頭で述べた特許文献１の技術からでは得ることが困難なさまざまなメリットが、判定システム１００によってもたらされる。
【0059】
他の技術として、例えば、遠赤外線を利用するサーマルカメラが知られているが、表面から放射される遠赤外線を利用するため、深部の温度状態判定は行えない。光ファイバを用いる技術も知られているが、ファイバの切断が発生すると、それ以降の位置における温度状態判定が出来なくなる。また、敷設に関して場所や構造物の制約を受ける場合がある。このような課題も、判定システム１００によって対処され得る。
【0060】
＜他の実施形態＞
開示される技術は、上記の実施形態に限定されない。他の実施形態のいくつかの例について説明する。
開示される技術は、上記の実施形態に限定されない。他の実施形態のいくつかの例について説明する。
【0061】
上記実施形態では、メタマテリアル２が融解して変形する場合を例に挙げて説明した。ただし、融解以外の他の変形も可能である。他の変形の例は、メタマテリアル２の材料の形状記憶に基づく変形である。メタマテリアル２の材料は、形状記憶合金であってよい。形状記憶合金は、温度によって、構造体２１のリング形状のギャップの距離が変化するように形状記憶されていてよい。例えばメタマテリアル２の温度が所定温度を上回ると、ギャップの距離が大きくなるように設計される。熱膨張係数の異なる２種類以上の材料が用いられてもよい。ギャップの距離が変化することで、構造体２１の等価回路のコンデンサの容量が変化し、共振周波数がシフトする。図１１及び図１２を参照して説明する。
【0062】
図１１は、メタマテリアルの変形の例を示す図である。図１１の（Ａ）には、変形前のメタマテリアル２が模式的に示される。図１１の（Ｂ）には、変形後のメタマテリアル２が模式的に示される。メタマテリアル２の温度が所定温度を超えると、例えば、図１１の（Ｂ）に示されるように、Ｃリング形状のギャップが大きくなる。メタマテリアル２の周波数特性も変化する。
【0063】
図１２は、メタマテリアルの周波数特性の変化の例を示す図である。実線グラフ線は、変形前のメタマテリアル２（例えば図１１の（Ａ））の周波数特性を示す。破線グラフ線は、変形後のメタマテリアル２（例えば図１１の（Ｂ））の周波数特性を示す。周波数特性の変化により、ピークに関する値、例えば先に説明した図３のピーク透過率ηｐ、ピーク周波数ｆｐ及びベースライン透過率ηｂも変化する。これまでに説明した原理により、対象物３の温度状態判定が可能である。例えばピーク強度Ｌｐの差分から温度異常の有無が判断されてよい。
【0064】
一実施形態において、メタマテリアル２はカプセル化されてよい。図１３を参照して説明する。
【0065】
図１３は、カプセル化されたメタマテリアルの概略構成の例を示す図である。この例では、メタマテリアル２を構成する複数の構造体２１それぞれが、対応するカプセル２２に収容される。カプセル２２の材料の例は、樹脂等である。構造体２１と対象物３との直接接触が回避され、構造体２１の変形が制限されにくくなる。温度によるメタマテリアル２の周波数特性の変化をより確実に生じさせることができる。
【0066】
【0067】
図１４は、対象物の例を示す図である。互いに接着される部材４及び部材５が例示される。この例では、対象物３は、部材４と部材５との間に位置する接着層である。接着層は、例えば、接着剤が固化（又は硬化）することによって形成される。メタマテリアル２は、接着剤に混ぜ入れられて用いられる。
【0068】
部材４と部材５との接着が十分でないと、振動等によって摩擦が生じ、対象物３の温度が上昇する。この原理に基づき、部材４及び部材５どうしの接着状態の判定が可能である。その場合の判定装置１の構成について、図１５を参照して説明する。
【0069】
図１５は、判定装置の概略構成の例を示す図である。判定装置１は、振動付与部１８をさらに含む。振動付与部１８は、対象物３、部材４及び部材５を振動させる。振動付与の具体的な手法はとくに限定されないが、例えば超音波出力による振動付与技術が用いられてよい。その場合、振動付与部１８は、振動を付与するための超音波を、対象物３、部材４及び部材５に向けて出力する。
【0070】
判定部１５は、振動付与部１８によって振動が付与されている間、又は付与された後で、対象物３の温度状態を判定し、さらに、部材４及び部材５どうしの接着状態を判定する。例えば、判定部１５は、対象物３の温度状態変化が有ると判定した場合に、接着状態が十分でないと判定する。これにより、接着不良の非破壊検知が可能になる。
【0071】
なお、上記では、対象物３が部材４と部材５との間の接着層であり、メタマテリアル２がその対象物３すなわち接着層内に配置される場合を例に挙げて説明した。ただし、メタマテリアル２は、部材４及び部材５の少なくとも一方の内部に配置されてもよい。その場合は、部材４及び部材５の少なくとも一方が、メタマテリアル２が設けられた対象物３にもなる。メタマテリアル２は、部材４と部材５との接着界面に配置されてもよい。
【0072】
先にも述べたように、メタマテリアル２を構成する複数の構造体２１は、２次元状に間隔がランダム、向きがランダム、又は間隔及び向きがランダムとなるように配置されてよい。図１６を参照して説明する。
【0073】
図１６は、メタマテリアルの概略構成の例を示す図である。各構造体２１の配置間隔や配置方向が異なっていたり、構造体２１自体の向きが異なっていたりする。整列配置された場合（図２等）と比較して、周波数特性のピークｐの鋭さが低下したりベースライン透過率ηｂが変動したりし得る。この場合でも、周波数特性が存在し、また、温度によって周波数特性が変化するので、これまで説明した原理を用いて、対象物３の温度状態を判定したり温度を算出したりすることが可能である。なお、複数の構造体２１は、３次元状に間隔がランダム、向きがランダム、又は間隔及び向きがランダムとなるように配置されてもよい。
【0074】
スペクトル１４１ａの取得は必須ではない。特定の周波数における受信器１２の受信強度だけに基づいて、対象物３の温度状態が判定されてもよい。特定の周波数の例は、参照スペクトル１７１ａのピーク周波数ｆｐであり、これは既知の周波数であってよい。そのピーク周波数ｆｐの電磁波だけが発信器１１によって発信され、受信器１２によって受信されてよい。演算部１４は、受信器１２による電磁波の受信強度を、ピーク強度Ｌｐとして取得すればよい。判定部１５は、ピーク強度Ｌｐと、参照データ１７１とに基づいて、対象物３の温度状態を判定したり算出したりしてよい。
【0075】
上記実施形態では、受信器１２が、メタマテリアル２を透過した電磁波を受信する場合を例に挙げて説明した。ただし、受信器１２は、メタマテリアル２で反射した電磁波を受信してもよい。図１７を参照して説明する。
【0076】
図１７は、判定システムの概略構成の例を示す図である。発信器１１及び受信器１２は、いずれもメタマテリアル２に対して同じ側に配置される。受信器１２は、発信器１１によって発信され、メタマテリアル２で反射した電磁波を受信する。スペクトル１４１ａに示されるスペクトルには、メタマテリアル２の反射スペクトルが反映される。この場合も、これまで説明した原理によって対象物３の温度状態判定が可能である。本開示における「メタマテリアル２を透過した電磁波」は、「メタマテリアル２で反射した電磁波」や「メタマテリアル２を透過した又はメタマテリアル２で反射した電磁波」に適宜読み替えられてよい。
【0077】
メタマテリアル２は、温度により双方向変形してもよい。例えば、形状記憶合金とバネを併用したり、変形開始温度や熱膨張係数の異なる材料を張り合わせたりすることで、双方向の変形が実現される。メタマテリアル２の繰り返しの使用が可能になる。
【0078】
メタマテリアル２の変形は必須ではない。例えば、メタマテリアル２の電気特性が温度によって変化するだけでも、メタマテリアル２の周波数特性が変化し、従って、対象物３の温度状態判定が可能である。
【0079】
メタマテリアル２を構成する構造体２１は、スプリットリングレゾネータに限定されない。温度によって変化する周波数特性をメタマテリアル２に与えることが可能なあらゆる構造体が、構造体２１として用いられてよい。
【0080】
冒頭でも触れたように、対象物３の状態の別の例は、水分状態である。この場合のメタマテリアル２は、水分によって電気特性が変化するように構成される。例えば、メタマテリアル２は、水分によって導電率及び誘電率の少なくとも一方が変化するように構成される。そのようなメタマテリアル２の材料の例は、金属、樹脂等である。金属の例は、鉄等である。
【0081】
【0082】
図１８は、メタマテリアルの腐食の例を示す図である。図１８の（Ａ）には、腐食前のメタマテリアル２が模式的に示される。図１８の（Ｂ）には、腐食後のメタマテリアル２が模式的に示される。メタマテリアル２が水分に晒されて時間が経過すると、例えば図１８の（Ｂ）に示されるように、メタマテリアル２が腐食する。その結果、メタマテリアル２の導電率が低くなり（共振回路の抵抗値が増大し）、メタマテリアル２の電気特性が変化する。
【0083】
図１９は、メタマテリアルの周波数特性の変化の例を示す図である。実線グラフ線は、腐食前のメタマテリアル２（例えば図１８の（Ａ））の周波数特性を示す。破線グラフ線は、腐食後のメタマテリアル２（例えば図１８の（Ｂ））の周波数特性を示す。周波数特性の変化により、ピークに関する値、この例ではとくに先に説明した図３のピーク透過率ηｐが変化する。
【0084】
さらに時間が経過してメタマテリアル２の腐食が進行すると、メタマテリアル２は、その形状を維持することが難しくなり、構造が崩壊して変形し得る。図２０を参照して説明する。
【0085】
図２０は、メタマテリアルの腐食及び変形の例を示す図である。この例では、メタマテリアル２に含まれる複数の構造体２１のうちの少なくとも一部の構造体２１が崩壊する。これにより、メタマテリアル２が変形し、メタマテリアル２の電気特性がさらに変化する。例えば、ピーク透過率ηｐだけでなく、ピーク周波数ｆｐ及びベースライン強度Ｌｂも変化し、スペクトル形状に著しい変化が現れる。
【0086】
判定装置１（図６）は、上述のようなメタマテリアル２の周波数特性の変化を利用して、対象物３の水分状態を判定する。水分状態の例は、対象物３の水没の有無、湿度等である。判定は、これまでも説明したように、取得データ１４１と参照データ１７１とに基づいて行われる。ここでの参照データ１７１は、対象物３の水分状態判定用に準備されたデータである。先にも述べたように、参照データ１７１は、設計データ、シミュレーションデータ、実測データ等に基づいて準備されてよい。
【0087】
参照データ１７１は、メタマテリアル２の周波数特性が変化する前のデータであってよい。この場合の実測データは、水分状態が変化する前の（初期の）対象物３を用いて実測されたデータであってよい。例えば、判定部１５は、スペクトル１４１ａと、参照データ１７１の参照スペクトル１７１ａとの差分に基づいて、対象物３の水没の有無を判定する。例えば、説明した式（４）～式（６）のうちの１つ以上の判定式が成立する場合に、対象物３の水没が有ると判定される。
【0088】
参照データ１７１は、メタマテリアル２の周波数特性が変化した後のデータであってもよい。この場合の実測データは、例えば、製造された複数の対象物３のうちの一部の対象物３及びこれに設けられたメタマテリアル２を実際に水没させた後のその対象物３を用いて実測されたデータであってよい。この場合は、差分が閾値よりも小さい場合に、対象物３の水没があると判定されてよい。例えば下記の式（７）～式（９）のうちの１つ以上の判定式が成立する場合に、対象物３の水没が有ると判定される。式中のε４～ε６は、閾値の例である。
|Ｌｐ－Ｌｐｒｅｆ|＜ε４ （７）
|ｆｐ－ｆｐｒｅｆ|＜ε５ （８）
|Ｌｂ－Ｌｂｒｅｆ|＜ε６ （９）
|Ｌｐ－Ｌｐｒｅｆ|＜ε４ （７）
|ｆｐ－ｆｐｒｅｆ|＜ε５ （８）
|Ｌｂ－Ｌｂｒｅｆ|＜ε６ （９）
【0089】
なお、同様の原理により、先に説明した対象物３の温度状態判定用の参照データ１７１（図８等）にも、メタマテリアル２の周波数特性が変化した後のデータを用いることができる。
【0090】
判定部１５による判定は、対象物３の湿度の算出を含んでよい。例えば、判定部１５は、上述の差分に基づいて、対象物３の湿度を算出する。差分が大きくなるほど、対象物３の湿度が基準から離れたり基準に近づいたりするという関係性に基づいて、対象物３の湿度を算出できる。例えば参照データ１７１の参照式１７１ｂが用いられてよい。この場合の参照式１７１ｂは、特徴量、例えばピーク強度Ｌｐ、ピーク周波数ｆｐ、ベースライン強度Ｌｂ等から湿度を算出する式を含む。
【0091】
入出力部１６は、判定部１５の判定結果を出力する。例えば、判定部１５によって判定された対象物３の水没の有無や、判定部１５によって算出された対象物３の湿度が、図示しないディスプレイを介して表示され、判定装置１のユーザに知らされる。入出力部１６は、対象物３の水没等を知らせるためのアラームを発動してよい。対象物３の水没等の異常をより確実にユーザに知らせることができる。
【0092】
図２１は、判定装置において実行される処理（判定方法）の例を示すフローチャートである。先に説明した図１０のステップＳ４Ａ及びステップＳ５Ａの代わりに、ステップＳ４Ｂ及びステップＳ５Ｂの処理が実行される。
【0093】
ステップＳ４Ｂにおいて、判定部１５は、スペクトル１４１ａと参照スペクトル１７１ａとの間に差異があるか否かを判定する。ここでの参照スペクトル１７１ａは、水分状態判定用のスペクトルであり、より具体的には、メタマテリアル２の周波数特性が変化する前のスペクトルである。差異がある場合（ステップＳ４Ｂ：Ｙｅｓ）、ステップＳ５Ｂに処理が進められる。そうでない場合（ステップＳ４Ｂ：Ｎｏ）、フローチャートの処理は終了する。ステップＳ５Ｂにおいて、入出力部１６は、水没検知アラームを発動する。その後、フローチャートの処理は終了する。
【0094】
例えば以上のようにして、対象物３の水分状態を判定することができる。説明した実施形態によれば、適当な周波数帯にピークｐが得られるようなメタマテリアル２を水腐食性の高い材料（例えば鉄等）で作り込むことにより、遮蔽物の影響を極力受けず、感度の高い非破壊水没検知が可能になる。いくつかの従来技術と対比して説明する。
【0095】
例えば、水没によって変色するシールが知られているが、不透明な材料内に水没シールが存在する場合には非破壊での状態判定が困難である。これに対し、本実施形態によれば、水分によって不可逆的に導電率（誘電率でもよい）が変化するメタマテリアル２を例えば水没検知マーカーとして用いることで、非破壊での状況確認が行える。
【0096】
また、鉄材料の赤錆を電磁波で検出するような技術もあるが、赤錆の透過性が高いので、錆が顕著に進行しないと状態判定は困難である。これに対し、本実施形態によれば、錆発生のような材料の科学的特性のみに頼るのではなく、その材料で適当な物理的構造が作り込まれたメタマテリアル２が用いられる。そのため、単純に錆を検出する場合よりも検出感度ひいては判定精度を向上させることができる。
【0097】
なお、矛盾の無い範囲において、先に説明した温度判定についての各種実施形態の手法が適用されてよい。例えば図１４を参照して説明したように、メタマテリアル２が設けられた対象物３は、部材４及び部材５どうしの接着部分であってよい。接着に用いられる接着剤は、水によって不可逆劣化するモードがある（乾燥しても戻らない）ことが知られている。そのため、判定部１５は、対象物３の水分状態を判定することによって、部材４及び部材５どうしの接着状態を判定できる。すなわち、水分による接着強度の劣化を非破壊検知することができる。
【0098】
以上で説明した技術は、例えば次のように特定される。開示される技術の１つは、判定装置１である。図１～図１０及び図１７等を参照して説明したように、判定装置１は、制御部１３と、判定部１５と、を備える。制御部１３は、対象物３に設けられたメタマテリアル２に向けた電磁波の発信、及び、メタマテリアル２を透過した又はメタマテリアル２で反射した電磁波の受信を制御する。判定部１５は、受信した電磁波から得られる取得データ１４１と、参照データ１７１とに基づいて、対象物３の状態を判定する。メタマテリアル２は、電磁波に対する透過又は反射の周波数特性が温度によって変化するように、複数の構造体２１を含んで構成される。対象物３の状態は、温度状態及び水分状態の少なくとも一方を含む。
【0099】
上記の判定装置１によれば、メタマテリアル２を設けることのできるさまざまな箇所の状態判定が可能である。従って、状態判定箇所の自由度を高めることができる。
【0100】
図７及び図８等を参照して説明したように、取得データ１４１は、スペクトル１４１ａを含み、参照データ１７１は、参照スペクトル１７１ａを含み、判定部１５は、スペクトル１４１ａと参照スペクトル１７１ａとの差分に基づいて、対象物３の温度を判定してよい。差分は、スペクトルの特徴量の差分であり、特徴量は、ピーク強度Ｌｐ、ピーク周波数ｆｐ及びベースライン強度Ｌｂの少なくとも１つを含んでよい。例えばこのようにスペクトルの特徴量に基づいて、対象物３の温度を判定することができる。
【0101】
図４、図５、図１１、図１２及び図１８～図２０等を参照して説明したように、メタマテリアル２は、対象物３の状態によって変形してよい。例えば、メタマテリアル２は、温度上昇によって融解し、それによって変形してよい。メタマテリアル２は、材料の形状記憶に基づいて変形してよい。メタマテリアル２は、熱膨張係数の異なる２種類以上の材料で構成されてよい。メタマテリアル２は、双方向変形可能なように、例えばバネを含んで構成されてよい。メタマテリアル２は、水分に晒されることによって腐食が進行し、その形状が崩壊することで変形してもよい。例えばこのようなメタマテリアル２の変形を利用して、メタマテリアル２の周波数特性を変化させることができる。
【0102】
図１３等を参照して説明したように、メタマテリアル２は、カプセル化されていてよい。これにより、対象物３との直接接触によって変形が制限されることを抑制し、メタマテリアル２の周波数特性の変化をより確実に生じさせることができる。
【0103】
図１等を参照して説明したように、メタマテリアル２は、対象物３に埋め込まれていてよい。これにより、対象物３の内部の温度状態を判定したり水分状態を判定したりすることができる。
【0104】
図１４及び図１５等を参照して説明したように、対象物３は、部材４及び部材５どうしの接着部分であってよい。判定部１５は、振動が付与された部材４及び部材５どうしの接着部分である対象物３の温度状態を判定することによって、部材４及び部材５どうしの接着状態を判定してよい。或いは、判定部１５は、部材４及び部材５どうしの接着部分である対象物３の水分状態を判定することによって、部材４及び部材５どうしの接着状態を判定してよい。これにより、例えば接着不良の非破壊検知が可能になる。
【0105】
図７及び図８等を参照して説明したように、取得データ１４１は、スペクトル１４１ａの特徴量（例えばピーク強度Ｌｐ、ピーク周波数ｆｐ、ベースライン強度Ｌｂ）を含み、参照データ１７１は、スペクトルの特徴量から温度を算出する参照式１７１ｂを含み、判定部１５による判定は、取得データ１４１に含まれるスペクトル１４１ａの特徴量と、参照式１７１ｂとを用いて、対象物３の温度及び湿度の少なくとも一方を算出することを含んでよい。このようにして対象物３の温度を測定したり湿度を測定したりすることもできる。
【0106】
メタマテリアル２は、対象物３の状態によって導電率及び誘電率の少なくとも一方が変化してよい。これにより、メタマテリアル２の電気特性を対象物３の状態によって変化させることができる。
【0107】
図１８～図２０等を参照して説明したように、メタマテリアル２は、水分に晒されることによって腐食してよい。判定部１５は、対象物３の水没の有無を判定してよい。これにより、対象物３の水没の有無を、例えば非破壊で精度よく判定することができる。
【0108】
上述の各特徴のうちの排他的でない特徴は任意に組み合わされてよい。
【0109】
図１及び図１７等を参照して説明した判定システム１００も、開示される技術の１つである。判定システム１００は、上述の判定装置１と、メタマテリアル２とを備える。図９等を参照して説明した判定方法も、開示される技術の１つである。判定方法は、対象物３に設けられたメタマテリアル２に向けて電磁波を発信すること（ステップＳ１）と、メタマテリアル２を透過した又はメタマテリアル２で反射した電磁波を受信すること（ステップＳ２）と、受信した電磁波から得られる取得データ１４１と、参照データ１７１とに基づいて、対象物３の状態を判定すること（ステップＳ４）と、を含む。これらの判定システム１００や判定方法によっても、これまで説明したように、状態判定箇所の自由度を高めることができる。
【符号の説明】
【0110】
１ 判定装置
１１ 発信器
１２ 受信器
１３ 制御部
１４ 演算部
１４１ 取得データ
１４１ａ スペクトル
１５ 判定部
１６ 入出力部
１７ 記憶部
１７１ 参照データ
１７１ａ 参照スペクトル
１７１ｂ 参照式
１７２ プログラム
１８ 振動付与部
２ メタマテリアル
２１ 構造体
２２ カプセル
３ 対象物
４ 部材
５ 部材
１００ 判定システム
Ｌｐ ピーク強度
ｆｐ ピーク周波数
Ｌｂ ベースライン強度
１１ 発信器
１２ 受信器
１３ 制御部
１４ 演算部
１４１ 取得データ
１４１ａ スペクトル
１５ 判定部
１６ 入出力部
１７ 記憶部
１７１ 参照データ
１７１ａ 参照スペクトル
１７１ｂ 参照式
１７２ プログラム
１８ 振動付与部
２ メタマテリアル
２１ 構造体
２２ カプセル
３ 対象物
４ 部材
５ 部材
１００ 判定システム
Ｌｐ ピーク強度
ｆｐ ピーク周波数
Ｌｂ ベースライン強度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】