特表 2024-537450 場増強素子を備えた電磁暴露評価のための装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-10

(54)【発明の名称】場増強素子を備えた電磁暴露評価のための装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 22/00 20060101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

G01N22/00 X

G01N22/00 U

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024523947

(86)(22)【出願日】2022-10-20

(85)【翻訳文提出日】2024-06-20

(86)【国際出願番号】 EP2022079267

(87)【国際公開番号】W WO2023067091

(87)【国際公開日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】21306475.1

(32)【優先日】2021-10-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523150772

【氏名又は名称】ユニヴェルシテ・ドゥ・レンヌ

(71)【出願人】

【識別番号】506316557

【氏名又は名称】サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック

(71)【出願人】

【識別番号】523169039

【氏名又は名称】アンスティテュ・ナシオナル・デ・シアンス・ザプリケ・ドゥ・レンヌ

(71)【出願人】

【識別番号】507421289

【氏名又は名称】ナント・ユニヴェルシテ

【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮＴＥＳ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＥ

(71)【出願人】

【識別番号】523224741

【氏名又は名称】サントラルシュペレック

【氏名又は名称原語表記】ＣＥＮＴＲＡＬＥＳＵＰＥＬＥＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】マキシム・ザドボフ

(72)【発明者】

【氏名】アルテム・ボリスキン

(72)【発明者】

【氏名】ロナン・ソロー

(57)【要約】

電磁波源（２）によって発される電磁（ＥＭ）場に関連した物理量を測定するための装置（１）であって、損失媒質でできている参照物体、例えば生体組織、特にヒト組織のＥＭ特性をシミュレートするように構成され、
－ 電磁波源（２）に向けられた上面（３１）および下面（３２）を備える少なくとも１つの誘電層（３）であって、電磁波源（２）によって発されるＥＭ場に対して少なくとも部分的に透明である、誘電層（３）と、
－ 少なくとも１つの誘電層（３）に対して配置され、所定のゾーン（１２）において少なくとも１つの誘電層（３）を透過した電磁場の強度を増強するようにして構成される少なくとも１つの電磁場増強素子（４）と、
－ 少なくとも１つの電磁場増強素子（４）の下に配置され、少なくとも１つの誘電層（３）および少なくとも１つの電磁場増強素子（４）を透過した電磁場に関連した上記物理量を測定するように構成される少なくとも１つのセンサ（５）とを備える、装置。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波源（２）によって発される電磁（ＥＭ）場に関連した物理量を測定するための装置（１）であって、損失媒質でできている参照物体、例えば生体組織、特にヒト組織のＥＭ特性をシミュレートするように構成され、
－ 前記電磁波源（２）に向けられた上面（３１）および下面（３２）を備える少なくとも１つの誘電層（３）であって、前記電磁波源（２）によって発されるＥＭ場に対して少なくとも部分的に透明である、誘電層（３）と、
－ 前記少なくとも１つの誘電層（３）に対して配置され、所定のゾーン（１２）において前記少なくとも１つの誘電層（３）を透過した前記電磁場の強度を増強するようにして構成される少なくとも１つの電磁場増強素子（４）と、
－ 前記少なくとも１つの電磁場増強素子（４）の下に配置され、前記少なくとも１つの誘電層（３）および前記少なくとも１つの電磁場増強素子（４）を透過した前記電磁場に関連した前記物理量を測定するように構成される少なくとも１つのセンサ（５）とを備える、装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの電磁場増強素子（４）が前記少なくとも１つの誘電層（３、３３）の前記下面（３２、３３．２）から前記少なくとも１つのセンサ（５）の方へ延びる、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの電磁場増強素子（４）が前記少なくとも１つの誘電層（３）に少なくとも部分的に埋め込まれ、前記少なくとも１つの誘電層（３）は、絶対値が前記ＥＭ場増強素子（４）の材料の複素誘電率の絶対値より小さい複素誘電率を有する、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

少なくとも２つの誘電層（３３、３４）を備え、前記センサ（５）に向けられた下面（３４．２）を有する前記誘電層（３４）が、ホスト媒質で満たされたキャビティ（４３）を備え、前記少なくとも１つの電磁場増強素子（４）が前記キャビティ（４３）に置かれ、前記ホスト媒質は、絶対値が前記ＥＭ場増強素子（４）の材料の複素誘電率の絶対値より小さい複素誘電率を有する、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記少なくとも１つの誘電層（３、３４）の前記下面（３２、３４．２）に位置付けられた少なくとも１つの導電層（６）を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記少なくとも１つの導電層（６）が１つの開口キャビティ（７）を備え、前記電磁場増強素子（４）が前記開口キャビティ（７）に置かれる、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記少なくとも１つの導電層（６）が少なくとも１つの貫通孔（７１）を備え、前記少なくとも１つの貫通孔（７１）のサイズが前記ＥＭ場増強素子（４）のサイズより小さく、前記ＥＭ場増強素子（４）が、前記少なくとも１つの貫通孔（７１）を覆うようにして前記導電層（６）の前記下面（６２）に位置付けられる、請求項５に記載の装置。

【請求項8】

前記少なくとも１つの導電層（６）が少なくとも１つの貫通孔（７１）を備え、前記少なくとも１つの貫通孔（７１）のサイズが前記ＥＭ場増強素子（４）のサイズより小さく、前記キャビティ（４３）に置かれた前記ＥＭ場増強素子（４）が前記少なくとも１つの貫通孔（７１）と位置合わせされる、請求項４および５に記載の装置。

【請求項9】

前記電磁場増強素子（４）の寸法が、前記電磁場増強素子（４）の一端に近い決定された位置（Ｚ_ｍ）に、電磁場強度の増強に相当するホットゾーン（１２）を発生させるように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項10】

切断平面（Ｘ－Ｙ）における前記電磁場増強素子（４）の最小サイズが前記ＥＭ場増強素子（４）の前記媒質中での波長の半分以上であり、切断平面（Ｘ－Ｙ）における前記電磁場増強素子（４）の最大サイズが前記ＥＭ場増強素子（４）の前記媒質中での波長の１０倍以下である、請求項１０に記載の装置。

【請求項11】

前記少なくとも１つのセンサ（５）が、前記少なくとも１つの電磁場増強素子（４）と直接接触して位置付けられたまたは前記少なくとも１つの電磁場増強素子（４）に埋め込まれた熱センサ（５３）である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

前記少なくとも１つのセンサ（５）が、前記電磁波源（２）の周波数で動作する電磁センサ（５１）である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項13】

前記少なくとも１つのセンサ（５）が、前記電磁波源（２）の周波数と異なる周波数で動作する電磁センサ（５２）である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項14】

前記少なくとも１つの電磁場増強素子（４）の一端に接触したまたは埋め込まれた周波数変換器（１８）を更に備える、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

複数の電磁場増強素子（４）を備え、各素子が、前記電磁波源（２）によって発される電磁場によって照射された前記参照物体の表面積の１つのゾーンを透過した電磁場の補完部分をカバーするように構成され、前記電磁場の前記補完部分が照射条件によって定められる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項16】

電磁波源（２）によって発される電磁（ＥＭ）場に関連した線量測定量を測定するためのシステム（１００、２００、３００）であって、請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置（１、１０Ａ、１０Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）と、前記少なくとも１つのセンサ（５）から送信される信号を分析するように構成される信号分析ユニット（１０１、２０１、３０１）と、前記電磁線量測定量を計算するように構成される処理ユニット（１０２、２０２、３０２）と、メモリユニット（１０３、２０３、３０３）とを備える、システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁線量測定のための装置に関し、より詳細には、本発明は、損失媒質でできている参照物体、例えば生体組織、特にヒト組織の電磁的特性の一部をシミュレートし、電磁波源によって発される電磁場によって損失媒質に誘発される電磁線量測定量を測定するための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ワイヤレス技術の発展につれて、特に人体と接触して使用される携帯電話の場合には、人体における電磁（ＥＭ）波の放射の暴露レベルを精密に測定することが重要な要因になる。

【0003】

電磁波への人体の暴露を評価するための「ファントム」と通例呼ばれる、生体組織の電磁的性質を再現する装置の様々なカテゴリが存在し、液体ファントム、半固体ファントム、固体ファントムの他にハイブリッドファントムがある。液体ファントムは、生体組織中のように、典型的に高含水量のために提供される測定周波数でヒト生体組織のものと同様のＥＭ性質を有するゲルまたは液体で満たされたプラスチック部品または固体シェルを備える。これらの装置は、一般に３０ＭＨｚから６ＧＨｚまでの周波数範囲で使用される。これらの装置には幾つかの問題があり、すなわち、時間経過に伴う液体の蒸発および／または誘電的性質の劣化により液体を頻繁に変える必要がある。これらの装置は、特別な試験機器がそれらの重量を支えることを必要とする。６ＧＨｚを超える周波数でのそのような装置の使用は、水分子によるＥＭ場の強い吸収が、埋込センサにとって非常に浅いＥＭ場侵入深さと、したがって不十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）とに至るため、可能でない。半固体ファントムの構成は液体ファントムと同様であり、固体シェルを使用することなくファントムの形状を保持するために液体の代わりにゼリー化剤が通常使用される。それらの主な欠点は、限られた寿命である（典型的には数日または数週間に限られる）。固体ファントムは、グラファイト、炭素または金属のような導電粒子がドープされたプラスチック、ポリマー、セラミックまたは合成ゴムのような、固体誘電材料から作られる固体片である。その主な利点は、時間経過に伴うその信頼性および誘電的性質の安定度である。しかしながら、これらの装置は、製造がかなり複雑かつ高コストである。更には、それらは、６ＧＨｚを超える測定を許容しない高いＥＭ損失も被る。例えば、６０ＧＨｚでは、ヒト組織における電磁放射の侵入深さは０．５ｍｍのオーダーであり、放射の吸収は、本質的に身体の表層に限られる。これは、上記生体組織のＥＭ性質を再現するファントムに埋め込まれたいかなるセンサにとっても極端に低い信号対雑音比（ＳＮＲ）に至る。

【0004】

加えて、最近のワイヤレス通信デバイスは、２つ以上のアンテナを有し、複数周波数帯およびモードで動作することができる。従前の線量測定装置の使用には幾つかの制限および欠点があり、中でも複雑でかつ時間を消費する準拠性試験手順がそうである。

【0005】

この観点では、人体とワイヤレスデバイスとの間の周波数依存相互作用の特異性が、より低い反射に至るのと同時により強いＥＭ損失に至ること、ならびに６ＧＨｚを超える周波数で動作する５Ｇ以降の世代のワイヤレスデバイスの準拠性試験に起因して、比吸収率（ＳＡＲ）のような体積線量測定量の測定の代わりに、ＥＭ場強度に比例する、所与の表面積当たりの透過および／または吸収電磁力密度に関して新たな線量測定標準および指針が策定されている。

【0006】

文献ＷＯ２０１７／０１７３３５０は、図１を参照すると、ヒト組織の特性を有する一方で６ＧＨｚより大きな周波数で電磁波を測定することができる装置を提案している。それは、誘電材料（Ｓ）の１つの層と、貫通孔（ＯＳＨ）のある半透明金属シールド（ＭＳＨ）と、貫通孔の下方に置かれたセンサ（ＳＥＮＳ）のアレイとを備える。センサは、電磁波源（ＥＭＳ）によって発される電磁場を測定するように構成される。

【0007】

この文献で提案される装置は、信頼性および誘電的性質の安定度を与え、６ＧＨｚを超える周波数での電磁波の測定を潜在的に可能にするが、提案された解決策は、特に６ＧＨｚを超える高周波数で電磁場の強い吸収を招く４０％の炭素微粒子を含む複合誘電材料を通る伝搬中の電磁場強度の著しい損失を低減させるまたは制限する方策を教示していない。

【0008】

その上、他の先行技術の解決策と同様に、ＷＯ２０１７／０１７３３５０で使用される測定手順は、センサ（ＳＥＮＳ）のアレイにおけるセンサの位置によって定められる複数の空間点における透過場のサンプリングに依存する。これは、所与の表面積または体積に対して定義される線量測定量を算出するために、センサトポロジのアレイによって決まるサンプリング点の固定メッシュにより、および測定量のデジタル積分の追加の後処理ステップにより、不正確の原因となり得る。

【0009】

高いＥＭ損失は、測定の正確さを犠牲にし、信号対雑音比（ＳＮＲ）を低下させ得る。低電力測定のための重要なパラメータである信号雑音比を増加させるためには、センサの感度か送信電磁信号のレベルかを上昇させることが必要である。後者の方が高い雑音レベルを扱うことを許容するので、それが通常好まれる。これらの制限は、ワイヤレスデバイスの第５世代以降の準拠性のための線量測定装置の正確さおよびコストに関して重要であることがある。

【0010】

したがって、特に６ＧＨｚを超える周波数で以前の解決策より精密に測定を実施するために使用できる電磁線量測定のための改善された装置の必要性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】ＷＯ２０１７／０１７３３５０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明の目的は、ファントム構造によって表される参照物体、例えば生体組織のＥＭ散乱特性を再現すること、およびファントム構造を透過した電磁場の強度を増強することが同時にできる電磁線量測定装置を提供することである。そのため、ファントム構造中の電磁場の不可避の損失にもかかわらず、適切なＳＮＲを保つこと、および高周波数でさえ測定の正確さを維持することが依然として可能である。

【0013】

本発明の別の目的は、ファントム材料中の不可避の電磁損失を、求められる線量測定量と相関する測定可能な物理量、すなわち局所熱へ変換することを許容する装置を提案し、よって、ＥＭ線量測定システムを構築するための代替手法を提供することである。

【0014】

本発明の別の目的は、製造がより容易で、より安価である装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本開示は、この状況を改善する。

【0016】

電磁波源によって発される電磁（ＥＭ）場に関連した物理量を測定するための装置であって、損失媒質でできている参照物体、例えば生体組織、特にヒト組織のＥＭ特性をシミュレートするように構成され、
－ 電磁波源に向けられた上面および下面を備える少なくとも１つの誘電層であって、電磁波源によって発されるＥＭ場に対して少なくとも部分的に透明である、誘電層と、
－ 少なくとも１つの誘電層に対して配置され、所定のゾーンにおいて少なくとも１つの誘電層を透過した電磁場の強度を増強するようにして構成される少なくとも１つの電磁場増強素子と、
－ 少なくとも１つの電磁場増強素子の下に配置され、少なくとも１つの誘電層および少なくとも１つの電磁場増強素子を透過した電磁場に関連した上記物理量を測定するように構成される少なくとも１つのセンサとを備える、装置が提案される。

【0017】

一実施形態において、少なくとも１つの電磁場増強素子は、少なくとも１つの誘電層の下面から少なくとも１つのセンサの方へ延びる。

【0018】

別の実施形態において、少なくとも１つの電磁場増強素子は、少なくとも１つの誘電層に少なくとも部分的に埋め込まれ、上記少なくとも１つの誘電層は、絶対値がＥＭ場増強素子の材料の複素誘電率の絶対値より小さい複素誘電率を有する。

【0019】

１つの更なる実施形態において、装置は、少なくとも２つの誘電層を備え、センサに向けられた下面を有する誘電層が、ホスト媒質で満たされたキャビティを備え、少なくとも１つの電磁場増強素子がキャビティに置かれ、ホスト媒質は、絶対値がＥＭ場増強素子の材料の複素誘電率の絶対値より小さい複素誘電率を有する。

【0020】

一実施形態において、装置は、少なくとも１つの誘電層の下面に位置付けられた少なくとも１つの導電層を更に備える。

【0021】

１つの変形例において、少なくとも１つの導電層は、１つの開口キャビティを備え、電磁場増強素子が開口キャビティに置かれる。

【0022】

別の変形例において、少なくとも１つの導電層は、少なくとも１つの貫通孔を備え、少なくとも１つの貫通孔のサイズは、ＥＭ場増強素子のサイズより小さく、ＥＭ場増強素子が、少なくとも１つの貫通孔を覆うようにして導電層の下面に位置付けられる。

【0023】

別の更なる変形例において、少なくとも１つの導電層は、少なくとも１つの貫通孔を備え、少なくとも１つの貫通孔のサイズは、ＥＭ場増強素子のサイズより小さく、キャビティに置かれたＥＭ場増強素子が少なくとも１つの貫通孔と位置合わせされる。

【0024】

一実施形態において、電磁場増強素子の寸法は、電磁場増強素子の一端に近い決定された位置（Ｚ_ｍ）に、電磁場強度の増強に相当する、ホットゾーンを発生させるように構成される。

【0025】

好適な実施形態において、切断平面（Ｘ－Ｙ）における電磁場増強素子の最小サイズは、ＥＭ場増強素子の媒質中での波長の半分以上であり、切断平面（Ｘ－Ｙ）における電磁場増強素子の最大サイズは、ＥＭ場増強素子の媒質中での波長の１０倍以下である。

【0026】

一実施形態において、少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの電磁場増強素子と直接接触して位置付けられたまたは少なくとも１つの電磁場増強素子に埋め込まれた熱センサである。

【0027】

別の実施形態において、少なくとも１つのセンサは、源の周波数で動作する電磁センサである。

【0028】

別の更なる実施形態において、少なくとも１つのセンサは、電磁波源の周波数と異なる周波数で動作する電磁センサである。

【0029】

更に別の実施形態において、装置は、少なくとも１つの電磁場増強素子の一端に接触したまたは埋め込まれた周波数変換器を更に備える。

【0030】

好適な実施形態において、装置は、複数の電磁場増強素子を備え、各素子が、電磁波源によって発される電磁場によって照射された参照物体の表面積の１つのゾーンを透過した電磁場の補完部分をカバーするように構成され、電磁場の上記補完部分が照射条件によって定められる。

【0031】

別の態様において、電磁波源によって発される電磁（ＥＭ）場に関連した線量測定量を測定するためのシステムであって、上記の請求項のいずれかの装置と、少なくとも１つのセンサから送信される信号を分析するように構成される信号分析ユニットと、電磁線量測定量を計算するように構成される処理ユニットと、メモリユニットとを備える、システムが提案される。

【0032】

他の特徴、詳細および利点は、以下の詳細な説明および図に示される。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】先行技術の電磁線量測定のための装置の断面図の概略図である。

【図2】電磁線量測定のための装置の１つの実施形態の断面図の概略図である。

【図3A】２つの誘電層を備える電磁線量測定のための装置の１つの実施形態の断面図の概略図である。

【図3B】２つの誘電層を備える電磁線量測定のための装置の別の実施形態の断面図の概略図である。

【図4A】１つの誘電層および１つの導電層を備える電磁線量測定のための装置の１つの実施形態の断面図の概略図である。

【図4B】１つの誘電層および１つの導電層を備える電磁線量測定のための装置の別の実施形態の断面図の概略図である。

【図4C】２つの誘電層および１つの導電層を備える電磁線量測定のための装置の更に別の実施形態の断面図の概略図である。

【図5】図３Ｂおよび図４Ｃの電磁線量測定のための装置のための電磁場増強素子の汎用トポロジの断面図を概略的に表す。

【図6A】法線照射の場合に、増強された電磁場強度に相当するホットゾーンの形成を概略的に表す。

【図6B】傾斜照射の場合に、増強された電磁場強度に相当するホットゾーンの形成を概略的に表す。

【図7】傾斜円錐形状およびテーパ端がセンサの方へ方向付けられた電磁場増強素子を概略的に表す。

【図8】電磁センサを備える線量測定装置を概略的に表す。

【図9】電磁センサおよび周波数変換器を備える線量測定装置を概略的に表す。

【図10】熱センサを備える線量測定装置を概略的に表す。

【図11】複数の２種類の単位セルＡおよびＢを備え、各単位セルが、決定された特定の照射条件である、ＥＭ場の偏光、入射角の範囲、および周波数範囲で、電磁波源によって発される電磁場によって照射される表面積の１つのゾーンをカバーするように適合されている、線量測定装置の上面図および側面図を概略的に表す。

【発明を実施するための形態】

【0034】

用語「上」、「下」、「上方」、「下方」、「間」、「上に」および本明細書で使用される他の同様の用語は相対位置を指す。用語の相対位置は、層をベクトル空間方向に定義または限定しない。

【0035】

理解を容易にするために、各図に共通である同一の要素を示すために、可能な場合には同一の参照数字が使用された。１つの実施形態に開示される要素が具体的な詳述なく他の実施形態に有益に活用され得ることが企図される。

【0036】

本開示において、用語「層」は、一定の厚さまたは可変の厚さを有する構造を指す。層は平面であっても曲面であってもよい。特に、層は、人体の一部、例えば頭または手の３Ｄ形状を再現するために成形されてよい。層は、円柱物体の側壁のような閉ループを形成するように成形されてよい。

【0037】

本開示において、用語「線量測定量」は、平均表面積または体積に関して定義される電力密度、エネルギー密度、比吸収率、比エネルギー吸収、電場強度、磁場強度、電圧または電流を含む、電磁暴露レベルを定量化するために使用される任意の尺度を指す。

【0038】

本開示において、用語「導電層」は、導電率σ≧１０^３Ｓ／ｍを有する導電材料から作られる層を指す。

【0039】

本開示において、用語「誘電層」は、１０^３Ｓ／ｍより厳密に小さな導電率σを有する熱伝導かつ電気絶縁材料から作られる層を指す。

【0040】

図２を参照しつつ、本開示の一実施形態に係る電磁線量測定のための装置１が次いで説明される。装置１は、直交空間座標系（ＸＹＺ）に置かれる。

【0041】

装置は、有利には、参照物体の電磁応答、特に空気／皮膚界面における反射特性を再現するように、および装置に入射する電磁場に関連した物理量を測定するように構成される。測定された物理量は、ＥＭ場の振幅、空気／誘電体界面に入射または透過したＥＭ場の強度および／または電力密度に比例し得る。

【0042】

図２において、装置は、平面（ＸＹ）に沿って感知可能に延びる１つの誘電層３を備える。誘電層は、平面（ＸＹ）に沿って延びる２つの主面、上面３１および下面３２を画定する。装置は、２つ以上の誘電層を備えてよい。

【0043】

誘電層は、参照物体、例えば生体組織、特にヒト皮膚組織、のＥＭ反射特性をシミュレートするのに適切な任意の材料から作られてよい。非限定的な例として、誘電層は、プラスチック、ポリマー、セラミック、ガラスのような、複素誘電率の関連値によって特徴付けられる任意の固体誘電材料から作られてよい。当業者は、本発明と関連して記載される実施形態に複素誘電率の異なる値を容易に適合させるであろう。

【0044】

１つの例では、誘電層は、別の誘電層または導電材料と混合された誘電材料から作られてよい。導電材料は、好ましくは、サイズが誘電層３の誘電ホスト媒質中のＥＭ波の波長の１／４より小さい小型要素の形態で提供される、高導電率を有するものとして選ばれる。

【0045】

別の例では、誘電層３は、導電フィリングがドープされたアモルファスかつゲル型誘電材料から作られて、懸濁型複合材料を形成してよい。ヒト皮膚組織の空気－誘電体界面における反射特性のような、参照物体の電磁応答を再現するために、導電フィリングの割合は変更され得る。

【0046】

誘電層の厚さＴ_１は、好ましくはλ_１／１０と１０×λ_１との間に含まれ、ここでλ_１は誘電層３の媒質中のＥＭ場の波長である。例えば、誘電層の厚さＴ_１は、６０ＧＨｚで約１ｍｍでよい。層３の最適厚さは、上記層３の媒質の複素誘電率に依存する。

【0047】

別の実施形態において、誘電層３は、媒質、例えば液体、ゲル、発泡体または気体、で満たされた密閉または部分密閉シェルを形成する。この構造は、特に人体の一部の場合、例えば頭状ファントムをシミュレートするように適合される。媒質は、脳として作用するように選ばれてよく、上面は、頭の形状を模すように凹面を呈してよい。代替的に、媒質は、誘電層３の下に置かれた少なくとも１つのセンサ素子５のための機械的支持体および／またはホスト媒質としてのみ使用できる。

【0048】

装置は、誘電層３の下面３２に位置付けられた電磁（ＥＭ）場増強素子４および電磁場増強素子４の下に配置されたセンサ５を更に備える。ＥＭ場増強素子４は、誘電層３およびＥＭ場増強素子４を透過した電磁場を増強するように構成される。電磁場増強素子４の一端４２がセンサ５の方へ向けられる。

【0049】

好適な実施形態において、ＥＭ場増強素子４は、電磁波伝搬の方向に沿ってセンサ５と位置合わせされる。

【0050】

電磁場源２が装置１への距離Ｈに設けられる。この距離Ｈは、好ましくは、図２で円によって表されるアンテナ近接場ゾーンより大きい。電気的小型アンテナにとって、反応近接場ゾーンは、Ｒ_ＮＦ＝λ_０／２πとして波長に対して近似的に定められ、ここでλ_０は真空中の波長である。例えば、６０ＧＨｚで、距離Ｒ_ＮＦは約０．８ｍｍである。

【0051】

電磁場源２は、携帯電話または任意の他のポータブルもしくはウェアラブルワイヤレスデバイスでよい。当業者は、ユーザの頭に近い携帯電話のような現実的なユースケース状況を表す、正確な準拠性試験を保証するために、この距離Ｈの値を容易に適合させるであろう。距離Ｈおよび試験下のワイヤレスデバイスの位置は、ワイヤレスデバイスの製造によって定められる意図されたユースケースに依存する。例えば、上記距離はその範囲が数ｍｍ（頭に近いスマートフォンの場合）から数十ｃｍ（ハンドヘルドデバイスの場合）まで変化し得る。電磁場源２は、電磁信号を送信するためおよび受信するために源の本体に接続される１つまたは複数のアンテナを備えてよい。

【0052】

図２に図示されるように、電磁場源２は、中心がアンテナ１７の位相中心と一致する円によって表される電磁場を発するアンテナ１７を備える。電磁場源２によって発される電磁波の一部分が装置１の上面３１を照射する。電磁場源２は、装置１の優先場所にＥＭ放射を向けるように位置付けられてよい。

【0053】

ＥＭ源２は、約６ＧＨｚから約３００ＧＨｚまでの範囲の周波数で動作し得るが、本発明の教示は、マクスウェル方程式のスケーラビリティのために、他の周波数帯にスケーリングすることができる。特に、それは、マイクロ波周波数範囲にダウンスケールまたは少なくともＴＨｚ周波数範囲にアップスケールできる。

【0054】

図２に図示されるように、電磁場源２によって発されるＥＭ波１４は、斜入射角θで誘電層３の上面３１に入射し、入射波は、誘電層３の上面への法線と対頂角を形成する方向に上面によって部分的に反射される。反射ＥＭ波は、参照番号１５によって示される。上面３１に関連する空気／誘電体界面において反射されないＥＭ波の一部分が、上面３１から下面３２まで誘電層３内を伝搬し、誘電層３の媒質に部分的に吸収される。誘電層３を透過したＥＭ波１６は、次いで電磁場増強素子４によって達成されるように（場増強素子のない同一構造の場合と比較して少なくとも２の増強係数で）局所的に増強され、センサ５の方へ向けられる。

【0055】

センサ５は、誘電層３およびＥＭ場増強素子４を透過した電磁場に関連した物理量を測定するように適合され、そして電気信号を形成する。測定された物理量は、ＥＭ場強度または種々の層を透過した電磁場のＥもしくはＨ場成分の振幅に関連し得る。物理量は、誘電層３に、および、特に、場強度の増強されたレベルによって特徴付けられる局所ゾーンにおいてＥＭ場増強素子４に、ＥＭ場１６によって誘発される温度または熱にも関連し得る。１つの実施形態において、場増強素子は、ＥＭ場増強素子として作用するのと同時に、ＥＭ場１６を吸収して、それを赤外放射として再び発される熱へ変換する熱変換素子として作用することができる。物理量は、透過電磁場に暴露される周波数変換素子によって放射される電磁場に関連し得る。センサ５は、無線周波電磁センサ、ＴＨｚ電磁センサ、赤外電磁センサ、光電磁センサ、熱センサ、または層３および素子４を透過したＥＭ場に関連した物理量を測定することが可能な任意の他のセンサでよい。以下では３種類のセンサの実装が図８～図１０に関連して詳述される。図８～図１０に図示されるように、電気信号は、次いで、参照物体を表す誘電層３の表面または内側においてＥＭ源２によって生じた暴露レベルを計算するように構成される処理ユニットに送信される。

【0056】

電磁場増強素子４は、誘電層３を透過した電磁場１６の強度を局所的に増強するように構成される。この素子は、誘電層３の損失媒質を通る伝搬路に沿ったＥＭ場強度の減衰を補償することを許容する。ＥＭ場増強素子４は、複素誘電率ε_ｅ ^＊の誘電材料から作られ、場増強素子の誘電媒質中の電磁場源２によって発されるＥＭ場の波長の４分の１と上記波長の１０倍との間の厚さＴ_２を有する。

【0057】

ＥＭ場増強素子４は、平面（ＸＹ）において任意の形状を有してよく、例えばそれは正方形、長方形であることができ、またはそれは丸であることができる。しかし、以下に更に詳細に説明されるように、形状は、好ましくは、ＥＭ源からの放射の条件、例えば入射波の入射角、周波数および偏光に従って、ＥＭ場強度の局所増強レベルおよび場強度パターンの極大の位置を最適化するように選ばれる。

【0058】

図２に図示されるように、ＥＭ場増強素子４は、誘電層３の下面３２からセンサ５の方へ延びる。場増強素子４の材料の複素誘電率の絶対値は、周囲のホスト媒質の複素誘電率ε_ｈ ^＊より厳密に大きい。ホスト媒質は、気体、液体、ゲルまたは任意の固体誘電材料によって表すことができる。

【0059】

一部の実施形態において、ＥＭ場増強素子４は、誘電層３に少なくとも部分的に埋め込まれる。

【0060】

図３Ａおよび図３Ｂは、図２の装置１の代わりに使用され得る、ＥＭ線量測定装置の別の実施形態の断面図の概略図である。線量測定装置１０Ａおよび１０Ｂは、図２の線量測定装置１と同様である。

【0061】

図３Ａにおいて、装置１０Ａは、２つの誘電層、第１の誘電層３３および第２の誘電層３４、ＥＭ場増強素子４、ならびにＥＭ場増強素子４の下に位置付けられたセンサ５を備える。各誘電層３３、３４は、２つの主面、上面３３．１、３４．１および下面３３．２、３４．２を画定する。

【0062】

ＥＭ場増強素子４は、第２の誘電層３４に少なくとも部分的に埋め込まれる。１つの実施形態において、ＥＭ場増強素子４の上面４１は、第１の誘電層３３の下面３３．２から延び、第２の誘電層３４を通過する。第２の誘電層３４の複素誘電率の絶対値は、ＥＭ場増強素子４の複素誘電率の絶対値より厳密に小さい。１つの実施形態において、第１の誘電層３３および場増強素子４は、有益には、製造プロセスを簡素化するために同じ誘電材料から作ることができる。本実施形態において、両層３３および３４の複素誘電率の絶対値および厚さは、上面３３．１から正しい反射係数を達成するように調節できる。

【0063】

参照物体、例えばヒト組織、の反射特性をシミュレートする誘電構造は、３つ以上の誘電層から構成されてよい。

【0064】

図３Ｂにおいて、装置１０Ｂは、２つの誘電層３３、３４、ＥＭ場増強素子４、およびＥＭ場増強素子４の下に位置付けられたセンサを備える。第２の誘電層３４は、キャビティ４３を更に備える。ＥＭ場増強素子４は、キャビティに置かれて、第１の誘電層３３の下面３３．２から延びる。キャビティ４３は、絶対値がＥＭ場増強素子４の材料の複素誘電率の絶対値より厳密に小さな複素誘電率によって特徴付けられる周囲のホスト媒質で満たされる。

【0065】

図４Ａから図４Ｃは、図２の装置１および図３の装置１０Ａ、１０Ｂの代わりに使用され得る、ＥＭ線量測定装置の別の実施形態の断面図の概略図である。

【0066】

参照物体のＥＭ特性の一部をシミュレートする構造は、少なくとも１つの誘電層３および少なくとも１つの導電層６を備える。誘電層３は、導電層６の厚さＴ_３より大きな厚さＴ_１を有する。

【0067】

図４Ａを参照すると、線量測定装置２０Ａは、１つの誘電層３、１つの導電層６、ＥＭ場増強素子４およびセンサ５を備える。誘電層３は、上面３１および下面３２を備える。導電層６は、導電層６を通って、誘電層の下面３２から延びる開口キャビティ７を備える。開口キャビティ７によって、キャビティが底およびその底と反対の開口端を有することが理解される。開口キャビティ７の底は、誘電層の下面３２の一部分によって形成される。開口キャビティ７は、底からその開口端まで延びる壁を有し、ここで各壁は導電層の厚さによって形成される。場増強素子４は、開口キャビティ７に置かれ、誘電層３の下面３２からセンサ５の方へ延びる。

【0068】

開口キャビティ７のサイズは、場増強素子４より大きい。素子４は、誘電層３と同じ材料からまたは異なる誘電材料から作られる。好ましくは、ＥＭ場増強素子４は、開口キャビティ７に位置付けられ、開口キャビティに心合わせされる。

【0069】

図４Ｂを参照すると、装置２０Ｂは、１つの誘電層３および１つの導電層６、ＥＭ場増強素子４ならびにセンサを備える。誘電層３は、上面３１および下面３２を備える。導電層６は、上面６１および下面６２を備える。導電層６は、誘電層３の下面３２と接触している。導電層６は、導電層６を通って、誘電層の下面３２から延びる複数の貫通孔７１を備える。別の実施形態において、導電層は、１つだけの貫通孔を有してよい。各貫通孔７１は、底およびその底と反対の開口端を有する。貫通孔７１の底は、誘電層の下面３２の一部分によって形成される。ＥＭ場増強素子４は、導電層６の下面６２に位置付けられる。貫通孔７１のサイズは、少なくとも１つの貫通孔７１を覆うＥＭ場増強素子４のサイズより小さい。好適な実施形態において、ＥＭ場増強素子４は、少なくとも１つの貫通孔と位置合わせされる。

【0070】

これらの貫通孔７１は、ＥＭ場の透過のための透明ゾーンを形成する。ＥＭ場増強素子４は、貫通孔に位置付けられ、誘電層３および少なくとも１つの貫通孔７１を透過したＥＭ場の波面に対して位相補正効果を提供する。

【0071】

図４Ｃを参照すると、装置２０Ｃは、第１の誘電層３３、第２の誘電層３４、１つの導電層６、ＥＭ場増強素子４、およびＥＭ場増強素子４の下に位置付けられたセンサ５を備える。各誘電層３３、３４は、２つの主面、上面３３．１、３４．１および下面３３．２、３４．２を画定する。導電層６は、第２の誘電層の下面３４．２を覆う。加えて、導電層は、貫通孔７１を備える。

【0072】

ＥＭ場増強素子４は、開口キャビティ４３に位置付けられて貫通孔７１と位置合わせされ、また孔７１を通るＥＭ場１６の増強された透過も提供することができ、孔７１は、場増強素子４がない場合にはＥＭ場１６の伝搬を反射または吸収することによって遮断し得る。貫通孔７１は、サブ波長の寸法を有することができる。言い換えれば、貫通孔７１のサイズは、ホスト媒質中の波長より小さいものであり得る。

【0073】

第２の誘電層３４は、第２の誘電層３４を通って、第１の誘電層３３の下面３３．２から延びるキャビティ４３を更に備える。キャビティ４３によって、キャビティが底およびその底と反対の開口端を有することが理解される。キャビティ４３の底は、第１の誘電層の下面３３．２の一部分によって形成され、開口端は、導電層６の貫通孔７１によって形成される。ＥＭ場増強素子４は、キャビティ４３に置かれて、第１の誘電層３３の下面３３．２から導電層６の上面まで延びる。好適な実施形態において、ＥＭ場増強素子４は、キャビティ４３に心合わせされ、貫通孔７１およびセンサ５と位置合わせされる。キャビティ４３は、絶対値がＥＭ場増強素子４の材料の複素誘電率の絶対値より厳密に小さな複素誘電率によって特徴付けられる周囲のホスト媒質で満たされる。

【0074】

貫通孔７１は、ＥＭ場増強素子４の下端より小さいかまたは等しい。そのため、素子４は、第２の誘電層３４に完全に埋め込まれる。ＥＭ場増強素子４は、局所場増強を達成することを可能にし、貫通孔７１を通るＥＭ場の増強された透過を提供できる。

【0075】

図４Ｂおよび図４Ｃの貫通孔の形状は重要でなく、すなわちそれは正方形、長方形であることができ、それは円形等であることができるが、以下に更に詳細に説明されるように、好ましくはＥＭ場増強素子との位置合わせを容易にするように選ばれる。追加的に、貫通孔の形状は、有利にはＥＭ透過を最適化するように構成される。貫通孔７１の最小サイズは、図４Ｂの貫通孔７１の下端と接触している誘電層３の媒質中の、または図４Ｃの貫通孔７１の下端と接触している場増強素子４の媒質中の、または貫通孔７１を満たすホスト媒質中の、ＥＭ場の波長の４分の１に長さが少なくとも等しいものとするその等高線に対して定められる。１つの実施形態において、貫通孔７１は、層６を表す導電材料から作られた絶縁島を囲む透明メッシュを形成することを含むことができる。

【0076】

好ましくは、少なくとも１つの貫通孔によって形成される透明ゾーンの表面は、導電層によって形成される反射ゾーンの表面の８０％より小さい。

【0077】

図５は、図３Ｂの装置１０Ｂまたは図４Ｃの装置２０ＣのＸ－Ｙ平面における断面図を例示し、第２の誘電層３４に存在するキャビティ４３に置かれた場増強素子４の汎用的トポロジを図示する。場増強素子４を埋め込むキャビティ４３の最小サイズは、場増強素子４およびキャビティ４３を横断する少なくとも１つの垂直切断平面４４における開口キャビティの最小サイズに対して定められる。最小サイズは、少なくともキャビティを満たすホスト媒質中の波長（λ_ｈ）の半分に等しく、すなわちｍａｘ（Ｃ_１， Ｃ_２）≧λ_ｈ／２であり、ここでＣ_１およびＣ_２は切断平面４４における開口キャビティ４３のサイズを示す。ホスト媒質が少なくとも誘電層３全体の下に延びることができる（図２におけるように）ので、切断平面における開口キャビティの最大サイズは定められない。

【0078】

図５を参照すると、素子４の最小サイズは、同じ切断平面４４におけるその寸法に対して定められる。最小サイズＤ_ｍｉｎは、少なくとも場増強素子４の媒質中の波長（λ_ｅ）の半分に等しく、すなわちＤ_ｍｉｎ≧λ_ｅ／２であるのに対して、同じ切断平面４４における場増強素子４の最大サイズＤ_ｍａｘは、素子４の媒質中の波長の１０倍として定められ、すなわちＤ_ｍａｘ≧１０×λ_ｅである。

【0079】

ＥＭ場増強素子４の形状および寸法は、有利には少なくとも１つの誘電層３（図２、図３）をおよび貫通孔７１（図４）を透過したＥＭ場の増強を最適化するように構成される。Ｘ－Ｙ平面におけるＥＭ場増強素子４の形状および開口キャビティ４３の形状は重要でなくてよく、例えばそれらは正方形、長方形または円形であることができる。それぞれ、対称および非対称形状の場合に偏光非感受および感受挙動に至るＥＭ場増強素子４の形状とキャビティの形状との間の種々の組合せがある。キャビティ７内の場増強素子４の相対位置も、有利には法線入射のために使用される心合わせにより照射条件に対して適合するために、変更できる。

【0080】

図６Ａおよび図６Ｂを参照しつつ、ＥＭ場増強素子４の機能が以下に詳述される。

【0081】

図６Ａおよび図６Ｂの装置の上面３１が電磁場源２によって発されるＥＭ場によって照射されると、ＥＭ波の一部分は誘電層３の上面３１から反射され、ＥＭ波の一部分は誘電層３およびＥＭ場増強素子４によって吸収され、ＥＭ波の一部分はセンサ５の方へ伝搬する。

【0082】

図６Ａに図示されるように、誘電層３の下面３２に対して法線入射の照射の場合には、Ｚ＝０において平面を横断した後、波面の一部分は、複素誘電率ε_ｅ ^＊によって特徴付けられる誘電材料から作られた場増強素子４と交差しており、波面の一部分は、絶対値が場増強素子の複素誘電率の絶対値より厳密に小さな複素誘電率ε_ｈ ^＊（｜ε_ｅ ^＊｜＞｜ε_ｈ ^＊｜）によって特徴付けられるホスト媒質を通過している。波面は、対応する媒質の異なる誘電率に関連した異なる位相速度を有する。場増強素子４の軸に沿った２つの波の干渉は、ＥＭ場増強素子４内をＬ_１で示される経路に沿って伝搬する波とより長い経路Ｌ_２＝Ｌ_２′＋Ｌ_２″に沿って部分的にホスト媒質４３内をおよび部分的にＥＭ場増強素子４内を伝搬する他方の波との間の建設的干渉により、増強された場強度レベルに相当する、ホットゾーン１２の生成に至る。ホットゾーン１２内のこれらの２つの経路の光路長の等しさは、より高い位相速度を招くホスト媒質のより低い誘電率に起因してもたらされる。

【0083】

ＥＭ場増強素子の存在のために、決定された位置Ｚ_ｍ≒Ｄ／２×（１－ｎ_ｈ／ｎ_ｅ）^－１においてＥＭ場を増強することが可能であり、ここでＤはｚ＝０での垂直切断平面４４におけるＥＭ場増強素子の横断面サイズであり、ここでｎ_ｅおよびｎ_ｈは、それぞれ素子４の誘電媒質の複素屈折率の絶対値（ｎ_ｅ＝（｜（ε_ｅ ^＊）^１／２｜）およびホスト媒質のそれ（ｎ_ｈ＝（｜（ε_ｈ ^＊）^１／２｜）を示す。ホットゾーン１２の位置は、屈折率の比率ｎ_ｈ／ｎ_ｅによって定められ、ＥＭ場の周波数に依存しない。これは、有利には、広周波数範囲内の、例えば特に５Ｇおよび将来の６Ｇワイヤレス通信デバイスのために適合された２４ＧＨｚ前後または６０ＧＨｚ前後の、決定された位置Ｚ_ｍにおいてＥＭ場強度を少なくとも２の係数だけ増強することが可能な非共鳴増強素子を提供することを許容する。厚さＴ_１は、下面３２とスポットゾーン１２との間の距離を表すＺ_ｍ以上である。

【0084】

別の利点によれば、増強素子４は、例えば３００ＭＨｚから３０ＴＨｚまで、電磁場源２の別の動作周波数範囲に、容易にスケーリングできる。

【0085】

図６Ｂを参照しつつ、誘電層３の下面３２に対する斜角θ_１での照射の場合には、ｚ＝０に到達したときの波面の異なる部分間の位相の初期差が、入射ＥＭ波の伝搬方向によって決定される方向にホットゾーン１２のずれを招く。ずれは、初期位相差に比例し、入射角θ_１の関数として計算できる。場増強素子の機能性は、少なくともθ_１≦３０°まで保たれる。

【0086】

好適な実施形態において、ＥＭ場増強素子４は、最小厚さＴ_１が誘電層３の誘電材料中の波長の１０分の１以上の上記層３によって覆われる。

【0087】

別の好適な実施形態において、ＥＭ場増強素子４の高さは、ＥＭ場増強素子４の端部の近くに、増強された場強度のゾーンに相当する、ホットゾーン１２を形成するようにして定められる。

【0088】

ホットスポットゾーンにおいて提供される有用信号の増強されたレベルにより、高さが誘電層３の下面３２から場増強素子４内のホットゾーン１２の位置までの距離に等しいか僅かに大きい（Ｔ_２≧Ｚ_ｍ）ＥＭ場増強素子４の端部の下に置かれるＥＭセンサ５のために改善された信号対雑音比（ＳＮＲ）を提供することが可能である。

【0089】

ホットゾーン１２内のＥＭ場強度の増強されたレベルにより達成される別の利点によれば、熱対話に有効なＥＭ場を場増強素子４内に提供できる。

【0090】

図７に例示される別の実施形態において、Ｘ－Ｙ平面における任意の横断面のＥＭ場増強素子４の円柱形状を、場増強素子４のテーパ端がセンサ５の方へ方向付けられた傾斜円錐形状に変換することができる。テーパ先端のサイズは、有利には、意図されたユースケースシナリオに従って定められる２つの極端な照射角、すなわち（θ_ｍｉｎ， θ_ｍａｘ）が、屈折率ｎ_１＝（ε_１ ^＊）^１／２によって特徴付けられる誘電層３の上面へのＥＭ波の可能な入射角の範囲を定めるとして、角度θ_１＝ｓｉｎ^－１（ｓｉｎ（θ）／ｎ_１）の最小および最大値、に対するホットゾーンサイズおよび位置に関して選択できる。

【0091】

図８から図１０は、電磁波源２によって発される電磁場に関連した物理量を測定するためのシステム１００、２００、３００を例示する。システムは、上記したような線量測定装置１、１０Ａ、１０Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと、少なくとも１つのセンサ５１、５２、５３から送信される信号を分析するように構成される信号分析ユニット１０１、２０１、３０１と、線量測定量を計算するように構成される処理ユニット１０２、２０２、３０２と、メモリユニット１０３、２０３、３０３とを備える。

【0092】

提案された線量測定装置は、数種類のセンサを実装することを許容する。

【0093】

図８は、増強された透過ＥＭ場を測定するために電磁センサ５１を使用する線量測定システム１００の一実施形態を図示する。このセンサは、例えばＥＭ源２の周波数範囲で動作する導波管プローブまたはマイクロストリップパッチアンテナによって表されてよい。センサ５１によって取得される無線周波数信号は、測定されたデータを後処理するためおよび記憶するために使用される処理ユニット１０２（ＰＵ）およびメモリユニット１０３（ＭＵ）に接続された、信号分析ユニット１０１（ＳＡＵ）に導かれる。

【0094】

図９は、ＥＭ源２の周波数範囲と異なる周波数範囲で動作するＥＭセンサを使用する線量測定システム２００の一実施形態を図示する。言い換えれば、電磁センサ５２は、電磁場源の動作周波数と異なる周波数ｆ_２で発されるＥＭ場を測定するように適合される。範囲は、赤外または光範囲でよい。１つのセンサは、光電磁センサ５２であることができる。光ＥＭセンサ５２によって取得される光信号は、測定データを後処理するためおよび記憶するために使用される処理ユニット２０２およびメモリユニット２０３に接続された、信号分析ユニット２０１によって処理される。

【0095】

本実施形態において、ＥＭ源２によって放射された周波数ｆ_１によって定められるＥＭ場の、周波数ｆ_２によって定められるＥＭ場への変換は、ホットゾーン１２内のＥＭ場の強度に比例する、ＥＭ波吸収による、場増強素子４に誘発される温度上昇により生じることができる。これは、ＥＭ源２によって放射され、誘電層３および場増強素子４に入射して透過したＥＭ場の強度を、熱力学に、またはセンサ５２によって測定される加熱に関連した物理パラメータの任意の他の変化に関連したデータを後処理することによって、定量的に特性化することを許容する。

【0096】

光ＥＭセンサ５２は、ＥＭ場増強素子４の下方に置かれる赤外線（ＩＲ）カメラでよく、その視野が複数のＥＭ増強素子４をカバーし、ＥＭ増強素子は、周波数変換器として作用し、ＥＭ波１６のＥＭ電力を吸収し、それを熱へ変換して、センサ５２によって取得されるＩＲ放射を発生させる。

【0097】

別の実施形態において、線量測定システム２００は、周波数ｆ_１の入射ＥＭ場を周波数変換素子１８によって発される周波数ｆ_２のＥＭ場へ変換するように構成される周波数変換器１８を更に備える。この周波数変換器１８は、周波数ｆ_２で動作する光ＥＭセンサ５２のＳＮＲを改善するために周波数ｆ_１のＥＭ場を周波数ｆ_２のＥＭ場へ効果的に変換することを許容する。好適な実施形態において、ＥＭ場増強素子４は、そのようなＲＦからＩＲ範囲への周波数変換器として作用してよい。別の実施形態において、周波数変換器は、周波数ｆ_１では高ＥＭ損失によって、周波数ｆ_２では高放射効率によって特徴付けられる、場増強素子４の端部を覆う損失誘電材料の薄膜によって表すことができる。例えば、これは、炭素、グラファイト、グラフェン、または導電微粒子がドープされた塗料であることができる。

【0098】

周波数変換器は、周波数ｆ_２での有用信号の変換効率および改善されたレベルを保証するためにホットゾーン１２の近くに置かれる。好適な実施形態において、周波数変換器は、場増強素子４に直接接触して位置付けられるまたは組み込まれる。

【0099】

周波数変換器１８は、外部電源のため、再び発されたＥＭ場の強度を増幅するようにも構成できる。そのような周波数変換器は、放出光の強度または周波数を調整するために使用されるトランジスタ型スイッチに対するトリガとして作用する周波数ｆ_１のＥＭ場に暴露されると周波数ｆ_２の可視光を発生させることが可能な、液晶ベースの素子または発光ダイオード（ＬＥＤ）によって表されてよい。

【0100】

図１０は、熱センサ５３を使用する線量測定システム３００の更に別の実施形態を図示する。熱センサ５３は、熱電対または光ファイバ温度計でよい。光ファイバ温度計は、光ファイバの先端に取り付けられた感熱素子、例えばＧａＡｓ半導体結晶を備える。図１０に図示されるように、感熱素子は、ＥＭ場増強素子４と直接接触している。熱センサ５３によって取得される信号は、測定データを後処理するためおよび記憶するために使用される処理ユニット３０２およびメモリユニット３０３に接続された、信号分析ユニット３０１に導かれる。

【0101】

図２から図１０は、１つだけのＥＭ場増強素子４を備える装置の実施形態を図示する。装置は、１つの貫通孔７、７１およびＥＭ場増強素子４と位置合わせされる１つだけのセンサ５を有してよい。これらの構成では、装置は、誘電層の下面３２の単一点においてまたは基本表面積においてＥＭ場量の測定を許容する。測定された線量測定量は、後処理を介して、誘電層３内のその伝搬路に沿ったＥＭ場減衰を考慮することによって上面３１における平均表面積当たりまたは誘電層３内の平均体積当たりの任意の他のＥＭ場量（例えば入射、透過または吸収電力密度）を計算するために更に使用できる。１つの実施形態において、少なくとも１つの場増強素子４と関連付けられる基本表面積のサイズは、有益には、装置によって測定される線量測定量の定義における平均表面積または体積に等しいかまたはその倍数となるように選択できる。

【0102】

別の実施形態において、提案された装置は、誘電層３に取り付けられたまたは埋め込まれた複数のＥＭ場増強素子４を備えてよく、各ＥＭ場増強素子４が、ＥＭ場測定仕様の補完部分、例えばＥＭ源２の動作周波数の範囲の一部分、入射角のサブレンジ、および／または少なくとも１つの偏光をカバーするように構成される。この構成では、提案された線量測定装置は、複数の単位セルを含むと考えることができる。装置は、複数の同一のセルを有してよい。各単位セルは、或る照射条件、例えば入射角、周波数、偏光下でＥＭ場量を測定することが可能な装置の基本測定ユニットを備える。そのような線量測定装置は、各単位セルに対して物理量を同時に測定することが可能な、１つだけのセンサ５（例えば広視野の赤外もしくは光イメージセンサ）、または各センサが複数のＥＭ場増強素子４の少なくとも１つと位置合わせされる、複数のセンサ５を備えてよい。

【0103】

図１１は、２種類の単位セルＡおよびＢを備える装置４００の一実施形態を図示する。単位セルＡは、０とθ_Ａとの間の角度範囲に対してＥＭ場量を測定するように構成されるＥＭ場増強素子を含む。単位セルＢは、θ_Ａとθ_Ｂとの間の角度範囲に対してＥＭ場量を測定するように構成されるＥＭ場増強素子を含む。

【0104】

図１１の実施形態において、複数の単位セルＡおよびＢは、装置の中心点（Ｘ＝０およびＹ＝０）と位置合わせされた２つの同心ゾーンＡおよびＢ内に配置される。中心点は、装置４００に関してＥＭ源２のアンテナ１７の必要試験位置に対応する。言い換えれば、アンテナ位相中心が縦軸Ｚに沿って試験位置と位置合わせされる。２つのゾーンＡおよびＢの半径は、ＥＭ源２の相対位置のならびに図５～図７で説明されたように異なる形状によって特徴付けられたＡ型のおよびＢ型のＥＭ場増強素子４の動作角度範囲の関数として決定される。

【符号の説明】

【0105】

１、１０Ａ、１０Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 線量測定装置
２ 電磁波源、電磁場源、ＥＭ源
３ 誘電層、層
４ 電磁場増強素子、ＥＭ場増強素子、場増強素子、素子
５ センサ、センサ素子
６ 導電層
７ 開口キャビティ、キャビティ
１２ ホットゾーン、スポットゾーン
１４ ＥＭ波
１５ 反射ＥＭ波
１６ ＥＭ波、ＥＭ場、電磁場
１７ アンテナ
１８ 周波数変換器、周波数変換素子
３１、３３．１、３４．１、４１、６１ 上面
３２、３３．２、３４．２、６２ 下面
３３ 第１の誘電層
３４ 第２の誘電層
４２ 一端
４３ キャビティ、ホスト媒質
４４ 切断平面、垂直切断平面
５１ 電磁センサ、センサ
５２ 電磁センサ、センサ、光電磁センサ、光ＥＭセンサ
５３ 熱センサ、センサ
７１ 貫通孔
１００、２００、３００ システム、線量測定システム
１０１、２０１、３０１ 信号分析ユニット
１０２、２０２、３０２ 処理ユニット
１０３、２０３、３０３ メモリユニット
４００ 装置

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】