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公開番号2025101623
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023218593
出願日2023-12-25
発明の名称誘電率測定装置
出願人学校法人法政大学
代理人個人,個人,個人
主分類G01R 27/26 20060101AFI20250630BHJP(測定;試験)
要約【課題】誘電体溶液の誘電率を高精度で測定する。
【解決手段】誘電率測定装置10は、基板11と、基板11の底面に形成されているグラウンドプレーン13とを備える。グラウンドプレーン13は、切れ目部14と、切れ目部14の内側に形成されている島電極部15と、切れ目部14の外側に形成されているグラウンド部16と、島電極部15とグラウンド部16とを電気的に接続する第1パターン部17と、切れ目部14の内部に形成されている第2パターン部18と、を備える。第1パターン部17のインダクタンス成分は、第2パターン部18のインダクタンス成分とトランス結合する。誘電率測定装置10は、島電極部15の交流電圧に比例する交流電流を第2パターン部18に供給する電圧電流変換素子をさらに備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、前記基板の底面に形成されているグラウンドプレーンとを備える誘電率測定装置であって、
前記グラウンドプレーンは、
切れ目部と、
前記切れ目部の内側に形成されている島電極部と、
前記切れ目部の外側に形成されているグラウンド部と、
前記島電極部と前記グラウンド部とを電気的に接続する第１パターン部と、
前記切れ目部の内部に形成されている第２パターン部と、
を備え、
前記第１パターン部のインダクタンス成分は、前記第２パターン部のインダクタンス成分とトランス結合し、
前記誘電率測定装置は、前記島電極部の交流電圧に比例する交流電流を前記第２パターン部に供給する電圧電流変換素子をさらに備える、誘電率測定装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の誘電率測定装置において、
前記誘電率測定装置は、前記基板の上面に形成されているマイクロストリップラインをさらに備える、誘電率測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の誘電率測定装置において、
前記切れ目部は、略リング状である、誘電率測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の誘電率測定装置において、
前記第１パターン部は、インダクタンス成分と直列に抵抗成分を有し、
前記島電極部は、前記グラウンド部との間に容量成分と当該容量成分の誘電損とを有し、
前記島電極部に接する測定対象物は、前記島電極部と前記前記グラウンド部との間に容量成分と当該容量成分の誘電損とを有し、
前記電圧電流変換素子は、前記島電極部の交流電圧に比例する交流電流を前記第２パターン部に供給したときに前記トランス結合によって前記第１パターン部に誘起される交流電圧が、前記第１パターン部の抵抗成分、前記島電極部の誘電損及び前記測定対象物の誘電損を打ち消すように、前記交流電流を前記第２パターン部に供給する、誘電率測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の誘電率測定装置において、
前記測定対象物は、指である、誘電率測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の誘電率測定装置において、
前記第１パターン部及び前記第２パターン部は、平板状の導体である、誘電率測定装置。
【請求項７】
請求項２に記載の誘電率測定装置において、
前記マイクロストリップラインの一端に入力端子が設置され、
前記マイクロストリップラインの他端に出力端子が設置されている、誘電率測定装置。
【請求項８】
請求項１に記載の誘電率測定装置において、
前記電圧電流変換素子は、トランジスタである、誘電率測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の誘電率測定装置において、
前記トランジスタのベースが、前記島電極部に電気的に接続されている、誘電率測定装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の誘電率測定装置において、
前記グラウンドプレーンは、
複数個の前記第１パターン部と、
複数個の前記第２パターン部と、
を備える、誘電率測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、誘電率測定装置に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、誘電体の誘電率を測定する装置が知られている。誘電率を測定する方法として、例えば、誘電体をコンデンサの電極間に配置し、コンデンサの容量値の変化を測定することによって、誘電率を測定する方法がある。
【０００３】
しかしながら、例えば、溶液を取り出すことができない容器に入っている誘電体溶液のように、中身を取り出すことができない誘電体溶液の誘電率を測定する場合、誘電体溶液をコンデンサの電極間に配置することはできない。そのため、上記の方法によっては、中身を取り出すことができない誘電体溶液の誘電率を測定することはできない。
【０００４】
中身を取り出すことができない誘電体溶液の誘電率を測定する方法として、例えば特許文献１は、複数の電磁波を検体に向けて出射し、検体で反射した複数の電磁波を検出することによって、検体の誘電率を測定する装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２００７／１４５１４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、中身を取り出すことができない誘電体溶液の誘電率を測定する方法として、上面にマイクロストリップラインが形成され、底面のグラウンドプレーン側にＣＳＲＲ（Complementary Split Ring Resonator）が形成されている基板によって、誘電率を測定する方法がある。
【０００７】
このような方法で誘電率を測定する場合、誘電体溶液が入っている測定対象物をＣＳＲＲの部分に置き、そのときのＣＳＲＲの直列共振の周波数を測定することによって誘電率を測定する。この測定方法は、ＣＳＲＲの直列共振の周波数が誘電体溶液の誘電率に依存して変化することを利用したものである。
【０００８】
直列共振の周波数は、マイクロストリップラインのポート１とポート２の間の伝送利得Ｓ２１を測定し、伝送利得Ｓ２１が局所的に小さくなる部分（以下、「ディップ」とも称する）の周波数を測定することによって測定することができる。
【０００９】
測定対象物をＣＳＲＲの部分に置いていない場合は、通常、ディップの周波数を確認することが容易である。しかしながら、測定対象物をＣＳＲＲの部分に置いて、伝送利得Ｓ２１を測定すると、ＣＳＲＲを構成する素子の損失に加え測定対象物の大きな損失の影響などによって、ディップの周波数を確認することが困難となり、高精度に誘電率を測定することが困難な場合があった。
【００１０】
本開示は、誘電体溶液の誘電率を高精度で測定することが可能な誘電率測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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