通電回路およびインピーダンス測定回路
【課題】被測定体に接触すべき電極間がオープンであるか否かを、不都合を生じることなく簡単な構成で判定できる通電回路を提供すること。
【解決手段】演算増幅器１１の反転入力端子１１ｂ、出力端子１１ｃに、それぞれ被測定体に接触すべき第１電極１、第２電極２が電気的に接続されている。電源８０が、演算増幅器１１の反転入力端子１１ｂに、入力抵抗Ｒｉｎを介して電気的に接続されている。この電源８０が供給する電源電圧の変化に応じた演算増幅器１１の増幅動作によって、第１電極１、第２電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流を流すようになっている。判定部３０は、反転入力端子１１ｂに生ずる反転入力端子電圧ＶＡに基づいて、第１電極１および第２電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は第１電極１と第２電極２との間がオープンであるかを判定する。
【解決手段】演算増幅器１１の反転入力端子１１ｂ、出力端子１１ｃに、それぞれ被測定体に接触すべき第１電極１、第２電極２が電気的に接続されている。電源８０が、演算増幅器１１の反転入力端子１１ｂに、入力抵抗Ｒｉｎを介して電気的に接続されている。この電源８０が供給する電源電圧の変化に応じた演算増幅器１１の増幅動作によって、第１電極１、第２電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流を流すようになっている。判定部３０は、反転入力端子１１ｂに生ずる反転入力端子電圧ＶＡに基づいて、第１電極１および第２電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は第１電極１と第２電極２との間がオープンであるかを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は通電回路に関し、より詳しくは、被測定体に接触すべき複数の電極を備えた通電回路に関する。
【０００２】
また、この発明は、そのような通電回路を備えたインピーダンス測定回路に関する。
【背景技術】
【０００３】
この種のインピーダンス測定回路としては、特許文献１（特開２００２−１５３４３７号公報）に開示されているように、被測定体（典型的には人体）に接触すべき４つの電極を備えて、四端子法により生体インピーダンスを測定するものが知られている。この特許文献１では、被測定体に対して並列になるように電極間に抵抗素子を接続する方式を採用している。この方式では、電極間がオープンの時にはその抵抗素子のみに定電流が流れることで、電圧測定部の出力電圧を飽和させて、オープンであることを検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５３４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方式では、被測定体に対して並列に抵抗素子が接続されるため、インピーダンス測定結果において非直線性の誤差が大きくなるという不都合がある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、被測定体に接触すべき電極間がオープンであるか否かを、不都合を生じることなく簡単な構成で判定できる通電回路を提供することにある。
【０００７】
また、この発明の課題は、被測定体に接触すべき電極間がオープンであるか否かを、不都合を生じることなく簡単な構成で判定できるインピーダンス測定回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の通電回路は、
被測定体にそれぞれ接触すべき第１電極および第２電極と、
上記第１電極に電気的に接続された反転入力端子、上記第２電極に電気的に接続された出力端子、および所定の電圧が与えられた非反転入力端子を有する演算増幅器と、
上記演算増幅器の上記反転入力端子に、入力抵抗を介して電気的に接続された電源とを備え、この電源が供給する電源電圧の変化に応じた上記演算増幅器の増幅動作によって、上記第１電極、上記第２電極を介して上記被測定体に所定の通電電流を流すようになっており、
上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する判定部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明の通電回路では、上記被測定体が上記第１電極、上記第２電極に接触している時は、上記電源が供給する電源電圧の変化に応じた上記演算増幅器の増幅動作によって、上記第１電極、上記第２電極を介して上記被測定体に所定の通電電流を流すことができる。また、この発明の通電回路では、上記判定部は、上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する。したがって、実質的に上記演算増幅器の反転入力端子電圧を検知するだけの簡単な構成で、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるか否かを判定できる。また、従来のオープン検知の方式に関して述べたような不都合を生じることも無い。
【００１０】
一実施形態の通電回路では、上記判定部は、上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧が交流成分を有するか否かに基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定することを特徴とする。
【００１１】
この一実施形態の通電回路では、上記判定部は、上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧が交流成分を有するか否かに基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する。したがって、簡単な構成で、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるか否かを判定できる。
【００１２】
一実施形態の通電回路では、
上記判定部は、
上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧の上記交流成分に対応する平滑化電圧を出力する平滑部と、
上記平滑化電圧を基準電圧と比較して、この比較の結果に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する比較部と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この一実施形態の通電回路では、上記判定部に含まれた平滑部が、上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧の上記交流成分に対応する平滑化電圧を出力する。比較部は、上記平滑化電圧を基準電圧と比較して、この比較の結果に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する。したがって、簡単な構成で、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるか否かを判定できる。
【００１４】
一実施形態の通電回路では、
上記平滑部は、
上記交流成分に応じて、高電位レベルと低電位レベルとを繰り返す矩形波電圧を出力する緩衝部と、
上記矩形波電圧を平滑化する平滑回路と
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この一実施形態の通電回路では、上記緩衝部が、上記交流成分に応じて、高電位レベルと低電位レベルとを繰り返す矩形波電圧を出力する。また、上記平滑回路が、上記矩形波電圧を平滑化する。これにより、簡単な構成で、上記平滑化電圧を作成することができる。
【００１６】
一実施形態の通電回路では、
上記平滑部の上記緩衝部は差動増幅回路からなり、
上記平滑部の上記平滑回路は抵抗素子と容量素子とを含む積分回路からなり、
上記比較部は差動増幅回路からなることを特徴とする。
【００１７】
この一実施形態の通電回路では、上記判定部が簡単に構成される。
【００１８】
この発明のインピーダンス測定回路は、
上記発明の通電回路と、
上記被測定体のうち上記第１電極、第２電極に対応する箇所にそれぞれ接触すべき第３電極、第４電極と、
上記被測定体に上記通電電流が流れることにより生じた降下電圧を、上記第３電極、上記第４電極を介して測定する電圧測定部と、
上記判定部が上記第１電極、第２電極に対して上記被測定体が接触していると判定したとき、上記電圧測定部が測定した上記降下電圧に基づいて上記被測定体のインピーダンスを表す信号を出力する一方、上記判定部が上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであると判定したとき、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンである旨を表す信号を出力する制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明のインピーダンス測定回路では、上記被測定体が上記第１電極、上記第２電極に接触している時は、上記通電回路は、上記電源が供給する電源電圧の変化に応じた上記演算増幅器の増幅動作によって、上記第１電極、上記第２電極を介して上記被測定体に所定の通電電流を流すことができる。上記電圧測定部は、上記被測定体に上記通電電流が流れることにより生じた降下電圧を、上記第３電極、上記第４電極を介して測定する。この降下電圧Ｖを数値換算（通電電流で割り算）して、上記被測定体のインピーダンスが得られる。
【００２０】
また、この発明のインピーダンス測定回路では、上記判定部は、上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する。したがって、実質的に電圧を検知するだけの簡単な構成で、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるか否かを判定できる。
【００２１】
上記制御部は、上記判定部が上記第１電極、第２電極に対して上記被測定体が接触していると判定したとき、上記電圧測定部が測定した上記降下電圧に基づいて上記被測定体のインピーダンスを表す信号を出力する一方、上記判定部が上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであると判定したとき、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンである旨を表す信号を出力する。したがって、それらの信号に基づいて、例えばＬＣＤ（液晶表示素子）のような表示部に、上記第１電極、第２電極に対して上記被測定体が接触している時にはインピーダンスの値、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンである時にはオープンである旨を、それぞれ表示させることができる。
【００２２】
また、この発明のインピーダンス測定回路では、従来のオープン検知の方式に関して述べたような不都合を生じることが無い。例えば、上記第１電極と上記第２電極とを含む電流ループと、上記第３電極と上記第４電極とを含む電圧ループとは、電気的に互いに分離され得る。したがって、測定時には、上記第１電極から上記第２電極へ本来の通電電流が流れるだけあり、上記第３電極から上記第４電極へ余計な電流が流れることはない。したがって、四端子法の測定原理が崩れることがなく、電極と被測定体との間の接触抵抗による測定誤差が少なくなって、電圧測定部による測定精度が高まる。また、上記判定部は、インピーダンス測定結果に基づいて判定を行うのではなく、上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて判定を行うので、たとえ測定回路中にコードリール（後述）が介挿されたとしても、上記判定部の判定結果が影響を受けない。また、たとえ測定回路中にコードリールが介挿されたとしても、オープン時のインピーダンス測定結果自体が影響を受けにくくなる。したがって、コードリールの仕様に対する制約が少なくなる。
【発明の効果】
【００２３】
以上より明らかなように、この発明の通電回路によれば、被測定体に接触すべき電極間がオープンであるか否かを、不都合を生じることなく簡単な構成で判定できる。
【００２４】
また、この発明のインピーダンス測定回路によれば、被測定体に接触すべき電極間がオープンであるか否かを、不都合を生じることなく簡単な構成で判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一実施形態の通電回路の構成を示す図である。
【図２】図１の通電回路における各部の電圧波形を示す図である。
【図３】この発明の一実施形態のインピーダンス測定回路のブロック構成を示す図である。
【図４】上記インピーダンス測定回路の制御部による処理のフローを示す図である。
【図５】四端子法による測定原理に従った等価回路を示す図である。
【図６】上記インピーダンス測定回路の電流測定部の回路構成を示す図である。
【図７】コードリールが介挿されたインピーダンス測定回路の構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
図１は、この発明の一実施形態の通電回路の構成を示している。
【００２８】
この通電回路は、大別して、定電流部１０と、判定部としてのオープン検知部３０とを備えている。
【００２９】
定電流部１０は、被測定体９０にそれぞれ接触すべき第１電極としての電極１と、第２電極としての電極２と、演算増幅器としてのオペアンプ１１とを備えている。オペアンプ１１の反転入力端子１１ｂ、出力端子１１ｃは、それぞれ電極１、電極２に電気的に接続されている。オペアンプ１１の非反転入力端子１１ａには、所定の基準電圧Ｖｒｅｆ（この例では、常時２Ｖである。）が与えられている。オペアンプ１１の反転入力端子１１ｂに、入力抵抗Ｒｉｎを介して電源８０が電気的に接続されている。
【００３０】
定電流部１０は、この電源８０が供給する電源電圧Ａｓｉｎωｔの変化に応じたオペアンプ１１の増幅動作によって、電極１、電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流（交流）Ｉを流すようになっている。
【００３１】
電極１および電極２に対して被測定体９０が接触している時（適宜、単に「接触時」という。）には、オペアンプ１１に被測定体９０の等価抵抗ＲＬによる負帰還がかかって、仮想短絡が成立し、反転入力端子電圧ＶＡは一定値となる。図２中の左下のグラフに示すように、この例では、接触時のＶＡは２Ｖである。一方、電極１と電極２との間がオープンである時（適宜、単に「オープン時」という。）には、オペアンプ１１に負帰還がかからないため、仮想短絡が成立せず、反転入力端子電圧ＶＡは、電源電圧Ａｓｉｎωｔに応じたサイン波となる。図２の左上のグラフに示すように、この例では、オープン時のＶＡは、中心値２Ｖ、振幅１．３Ｖのサイン波である。
【００３２】
図１中に示すように、オープン検知部３０は、オペアンプ１１からの反転入力端子電圧ＶＡを受ける緩衝部としてのコンパレータ（差動増幅回路）３１と、このコンパレータ３１の出力を受ける平滑回路３２と、この平滑回路３２の出力を受ける比較部としてのコンパレータ（差動増幅回路）３３とを備えている。コンパレータ３１と平滑回路３２とが、平滑部を構成している。
【００３３】
コンパレータ３１は、オペアンプ１１からの反転入力端子電圧ＶＡを非反転入力端子３１ａに受ける。コンパレータ３１の反転入力端子３１ｂには、所定の基準電圧ＶＢ（この例では、常時１Ｖである。）が与えられている。コンパレータ３１は、非反転入力端子３１ａに受ける電圧ＶＡと反転入力端子３１ｂに与えられた基準電圧ＶＢとを比較して、比較結果を表す出力電圧ＶＣを出力端子３１ｃに出力する。図２の左下のグラフに示すように、「接触時」には、電圧ＶＡ＝２Ｖ（一定）であることから、コンパレータ３１の出力電圧ＶＣは４Ｖで一定となる。「オープン時」には、図２の左上のグラフに示すように、電圧ＶＡが中心値２Ｖ、振幅１．３Ｖのサイン波であることから、コンパレータ３１の出力電圧ＶＣは、高電位レベル（４Ｖ）の期間が低電位レベル（０Ｖ）の期間よりも長い矩形波となる。つまり、このコンパレータ３１は、高電位レベルと低電位レベルとを繰り返す矩形波電圧を出力する。また、このコンパレータ３１は、緩衝部として、後段の平滑回路３２の動作がオペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡに影響を及ぼすのを防止する。
【００３４】
図１中に示すように、平滑回路３２は、抵抗素子Ｒ３２と容量素子Ｃ３２とを含む積分回路からなっている。この平滑回路３２は、オペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡに基づく、コンパレータ３１の出力電圧ＶＣの波形を平滑化して平滑化電圧ＶＤを出力する。「接触時」には、図２の右下のグラフに示すように、ＶＣ＝４Ｖ（一定）であることから、平滑化電圧ＶＤも４Ｖで一定となる。「オープン時」には、図２の右上のグラフに示すように、出力電圧ＶＣが矩形波電圧であることに応じて、この例では平滑化電圧ＶＤは２Ｖ以上３Ｖ未満の脈動波となる。概して言うと、この平滑化電圧ＶＤは、オペアンプ１１からの反転入力端子電圧ＶＡの交流成分を平滑化したものに相当する。
【００３５】
なお、平滑回路３２に積分回路を多段に設けて、出力電圧ＶＣが実質的に直流電圧となるようにしても良い。
【００３６】
図１中に示すように、コンパレータ３３は、平滑回路３２からの平滑化電圧ＶＤを非反転入力端子３３ａに受ける。コンパレータ３３の反転入力端子３３ｂには、所定の基準電圧ＶＥ（この例では、常時３Ｖである。）が与えられている。コンパレータ３３は、非反転入力端子３３ａに受ける電圧ＶＤと反転入力端子３３ｂに与えられた基準電圧ＶＥとを比較して、比較結果を表す出力電圧ＶＦを出力端子３３ｃに出力する。「接触時」には、図２の右下のグラフに示すように、ＶＤ＝４Ｖ（一定）であることから、出力電圧ＶＦも４Ｖで一定となる。「オープン時」には、図２の右上のグラフに示すように、平滑化電圧ＶＤが２Ｖ以上３Ｖ未満の脈動波であることから、出力電圧ＶＦは０Ｖで一定となる。つまり、出力電圧ＶＦ＝４Ｖ（高電位レベル）であることは、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触していることを表し、出力電圧ＶＦ＝０Ｖ（低電位レベル）であることは、電極１と電極２との間がオープンであることを表す。
【００３７】
このようにして、オープン検知部３０は、反転入力端子１１ｂに生ずる反転入力端子電圧ＶＡが交流成分を有するか否かに基づいて、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は電極１と電極２との間がオープンであるかを判定することができる。このオープン検知部３０は、実質的には、コンパレータ３１、積分回路から成る平滑回路３２およびコンパレータ３３の３つの構成要素のみからなるので、簡単に構成される。
【００３８】
全体として、この通電回路では、被測定体９０が電極１、電極２に接触している時は、電源８０が供給する電源電圧Ａｓｉｎωｔの変化に応じたオペアンプ１１の増幅動作によって、電極１、電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流Ｉを流すことができる。また、この通電回路では、オープン検知部３０は、反転入力端子１１ｂに生ずる反転入力端子電圧ＶＡに基づいて、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は電極１と電極２との間がオープンであるかを判定する。したがって、実質的にオペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡの交流成分を検知するだけの簡単な構成で、電極１と電極２との間がオープンであるか否かを判定できる。また、オープン検知のために不都合を生じることも無い（後に詳述する）。
【００３９】
図３は、図１の通電回路を備えた一実施形態のインピーダンス測定回路のブロック構成を示している。
【００４０】
このインピーダンス測定回路は、被測定体９０にそれぞれ接触すべき電極１、電極２を備えるとともに、被測定体９０のうち電極１、電極２に対応する箇所にそれぞれ接触すべき第３電極としての電極３、第４電極としての電極４を備えている。また、このインピーダンス測定回路は、定電流部１０と、電圧測定部２０と、オープン検知部３０と、制御部４０と、表示部５０とを備えている。
【００４１】
図３中の定電流部１０は、図１中の定電流部１０と同様に構成されて、電極１、電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流（交流）Ｉを流すようになっている。
【００４２】
図３中の電圧測定部２０は、図６に示すように、オペアンプ２１を含んでいる。このオペアンプ２１の反転入力端子２１ｂには、入力抵抗Ｒ１を介して、入力電圧Ｖ１が入力される。また、オペアンプ２１の反転入力端子２１ｂと出力端子２１ｃとの間に帰還抵抗Ｒ２が接続されている。オペアンプ２１の非反転入力端子２１ａには、入力抵抗Ｒ２を介して、入力電圧Ｖ２が入力される。また、オペアンプ２１の非反転入力端子２１ａには、抵抗Ｒ４を介して、所定の基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。これにより、差動増幅回路が構成されている。電圧測定部２０は、被測定体９０に通電電流Ｉが流れることにより生じた降下電圧Ｖを、電極３、電極４を介して入力電圧Ｖ１とＶ２との差分として受けて差動増幅する。降下電圧Ｖは、電圧測定部２０の出力電圧Ｖｏ２に応じて求められる。この測定された降下電圧Ｖを数値換算（通電電流Ｉで割り算）することにより、被測定体９０のインピーダンスが求められる（四端子法）。
【００４３】
図３中のオープン検知部３０は、図１中のオープン検知部３０と同様に構成されて、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は電極１と電極２との間がオープンであるかを判定する。したがって、実質的にオペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡの交流成分を検知するだけの簡単な構成で、電極１と電極２との間がオープンであるか否かを判定できるようになっている。
【００４４】
図３中の制御部４０は、ソフトウェアによって動作するＣＰＵ（中央演算処理ユニット）を含み、このインピーダンス測定回路全体の動作を制御して、後述する処理を実行する。
【００４５】
また、表示部５０は、例えばＬＣＤ（液晶表示素子）からなり、制御部４０からの信号に応じた表示を行うようになっている。
【００４６】
図４は、このインピーダンス測定回路の制御部４０による処理のフローを示している。
【００４７】
まず、ステップＳ１で、制御部４０は、オープン検知部３０の出力をチェックして、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は電極１と電極２との間がオープンであるかを認識する。具体的には、オープン検知部３０の出力電圧ＶＦが高電位レベルであるときは、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触していると認識し、出力電圧ＶＦが低電位レベルであるときは、電極１と電極２との間がオープンであると認識する。
【００４８】
電極１と電極２との間がオープンである時（ステップＳ１でＹＥＳ）は、制御部４０は、電極１と電極２との間がオープンである旨を表す信号を表示部５０へ出力する。この信号に基づいて、表示部５０は、図示しない表示画面に例えば「オープン」という表示をする（ステップＳ２）。ユーザ（典型的には被測定体９０を指す。以下同様。）は、この表示を見て、電極１と電極２との間がオープンであることを認識できる。
【００４９】
一方、電極１、電極２に対して被測定体９０が接触している時（ステップＳ１でＮＯ）は、制御部４０は、ステップＳ３で、定電流部１０と電圧測定部２０に四端子法によるインピーダンス測定を実行させる。具体的には、定電流部１０は、電源８０が供給する電源電圧Ａｓｉｎωｔの変化に応じたオペアンプ１１の増幅動作によって、電極１、電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流Ｉを流す。電圧測定部２０は、被測定体９０に通電電流Ｉが流れることにより生じた降下電圧Ｖを、電極３、電極４を介して測定する。この降下電圧Ｖを数値換算（通電電流Ｉで割り算）して、被測定体９０のインピーダンスが得られる。続いて、制御部４０は、ステップＳ４で、電圧測定部２０が測定した降下電圧Ｖに基づいて被測定体９０のインピーダンスを表す信号を表示部５０へ出力する。この信号に基づいて、表示部５０は、図示しない表示画面に例えば「４３０Ω」というような表示をする。ユーザは、この表示を見て、被測定体９０のインピーダンスがこの例では４３０Ωであることを認識できる。
【００５０】
また、このインピーダンス測定回路では、従来のオープン検知の方式に関して述べたような不都合を生じることが無い。例えば、図５に示すように、電極１と電極２とを含む電流ループと、電極３と電極４とを含む電圧ループとは、電気的に互いに分離され得る。したがって、測定時には、電極１から電極２へ本来の通電電流Ｉが流れるだけあり、電極３から電極４へ余計な電流ｉが流れることはない。したがって、四端子法の測定原理が崩れることがなく、各電極と被測定体９０との間の接触抵抗ｒによる測定誤差が少なくなって、電圧測定部２０による測定精度が高まる。なお、図５中、Ｖｘは被測定体９０と電極１、電極２との間の接触抵抗ｒに生じる降下電圧、ＶＬは被測定体９０に生じる降下電圧をそれぞれ表している。
【００５１】
また、このインピーダンス測定回路では、オープン検知部３０は、インピーダンス測定結果に基づいて判定を行うのではなく、オペアンプ１１の反転入力端子１１ｂに生ずる反転入力端子電圧ＶＡに基づいて判定を行うので、たとえ測定回路中にコードリール（次に述べる図７中のコードリール７０を参照）が介挿されたとしても、オープン検知部３０の判定結果が影響を受けない。また、たとえ測定回路中にコードリールが介挿されたとしても、オープン時のインピーダンス測定結果自体が影響を受けにくくなる。したがって、コードリールの仕様に対する制約を少なくすることができる。
【００５２】
図７は、電極１、電極３が手で握られるべきグリップ電極として構成され、電極２、電極４が足裏が載せられるべきフット電極として構成されたインピーダンス測定回路を例示している。このような場合、電極２、電極４と保護抵抗Ｒ４２，Ｒ４４との間にコードリール７０が介挿されることがある。この例では、電極１は左手用電極１Ｌと右手用電極１Ｒとに分割され、電極２は左足用電極２Ｌと右足用電極２Ｒとに分割され、電極３は左手用電極３Ｌと右手用電極３Ｒとに分割され、また、電極４は左足用電極４Ｌと右足用電極４Ｒとに分割されている。それに応じて、保護抵抗Ｒ４１，Ｒ４３はそれぞれ一対ずつ設けられている。コードリール７０は、電極２と保護抵抗Ｒ４２とを電気的に接続するライン７１と、電極４と保護抵抗Ｒ４４とを電気的に接続するライン７２との対を含んでいる。本発明によれば、このようなコードリール７０が介挿されたとしても、オープン検知部３０の判定結果が影響を受けないので、不都合を生じることがない。
【００５３】
上述の実施形態では、オープン検知部３０は、実質的には、コンパレータ３１、積分回路から成る平滑回路３２およびコンパレータ３３の３つの構成要素からなるものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、オープン検知部３０は、オペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡが交流成分を有するか否かを判定できれば、他の構成要素によって構成されていても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 定電流部
２０ 電圧測定部
３０ オープン検知部
４０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
この発明は通電回路に関し、より詳しくは、被測定体に接触すべき複数の電極を備えた通電回路に関する。
【０００２】
また、この発明は、そのような通電回路を備えたインピーダンス測定回路に関する。
【背景技術】
【０００３】
この種のインピーダンス測定回路としては、特許文献１（特開２００２−１５３４３７号公報）に開示されているように、被測定体（典型的には人体）に接触すべき４つの電極を備えて、四端子法により生体インピーダンスを測定するものが知られている。この特許文献１では、被測定体に対して並列になるように電極間に抵抗素子を接続する方式を採用している。この方式では、電極間がオープンの時にはその抵抗素子のみに定電流が流れることで、電圧測定部の出力電圧を飽和させて、オープンであることを検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５３４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方式では、被測定体に対して並列に抵抗素子が接続されるため、インピーダンス測定結果において非直線性の誤差が大きくなるという不都合がある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、被測定体に接触すべき電極間がオープンであるか否かを、不都合を生じることなく簡単な構成で判定できる通電回路を提供することにある。
【０００７】
また、この発明の課題は、被測定体に接触すべき電極間がオープンであるか否かを、不都合を生じることなく簡単な構成で判定できるインピーダンス測定回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の通電回路は、
被測定体にそれぞれ接触すべき第１電極および第２電極と、
上記第１電極に電気的に接続された反転入力端子、上記第２電極に電気的に接続された出力端子、および所定の電圧が与えられた非反転入力端子を有する演算増幅器と、
上記演算増幅器の上記反転入力端子に、入力抵抗を介して電気的に接続された電源とを備え、この電源が供給する電源電圧の変化に応じた上記演算増幅器の増幅動作によって、上記第１電極、上記第２電極を介して上記被測定体に所定の通電電流を流すようになっており、
上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する判定部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明の通電回路では、上記被測定体が上記第１電極、上記第２電極に接触している時は、上記電源が供給する電源電圧の変化に応じた上記演算増幅器の増幅動作によって、上記第１電極、上記第２電極を介して上記被測定体に所定の通電電流を流すことができる。また、この発明の通電回路では、上記判定部は、上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する。したがって、実質的に上記演算増幅器の反転入力端子電圧を検知するだけの簡単な構成で、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるか否かを判定できる。また、従来のオープン検知の方式に関して述べたような不都合を生じることも無い。
【００１０】
一実施形態の通電回路では、上記判定部は、上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧が交流成分を有するか否かに基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定することを特徴とする。
【００１１】
この一実施形態の通電回路では、上記判定部は、上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧が交流成分を有するか否かに基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する。したがって、簡単な構成で、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるか否かを判定できる。
【００１２】
一実施形態の通電回路では、
上記判定部は、
上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧の上記交流成分に対応する平滑化電圧を出力する平滑部と、
上記平滑化電圧を基準電圧と比較して、この比較の結果に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する比較部と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この一実施形態の通電回路では、上記判定部に含まれた平滑部が、上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧の上記交流成分に対応する平滑化電圧を出力する。比較部は、上記平滑化電圧を基準電圧と比較して、この比較の結果に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する。したがって、簡単な構成で、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるか否かを判定できる。
【００１４】
一実施形態の通電回路では、
上記平滑部は、
上記交流成分に応じて、高電位レベルと低電位レベルとを繰り返す矩形波電圧を出力する緩衝部と、
上記矩形波電圧を平滑化する平滑回路と
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この一実施形態の通電回路では、上記緩衝部が、上記交流成分に応じて、高電位レベルと低電位レベルとを繰り返す矩形波電圧を出力する。また、上記平滑回路が、上記矩形波電圧を平滑化する。これにより、簡単な構成で、上記平滑化電圧を作成することができる。
【００１６】
一実施形態の通電回路では、
上記平滑部の上記緩衝部は差動増幅回路からなり、
上記平滑部の上記平滑回路は抵抗素子と容量素子とを含む積分回路からなり、
上記比較部は差動増幅回路からなることを特徴とする。
【００１７】
この一実施形態の通電回路では、上記判定部が簡単に構成される。
【００１８】
この発明のインピーダンス測定回路は、
上記発明の通電回路と、
上記被測定体のうち上記第１電極、第２電極に対応する箇所にそれぞれ接触すべき第３電極、第４電極と、
上記被測定体に上記通電電流が流れることにより生じた降下電圧を、上記第３電極、上記第４電極を介して測定する電圧測定部と、
上記判定部が上記第１電極、第２電極に対して上記被測定体が接触していると判定したとき、上記電圧測定部が測定した上記降下電圧に基づいて上記被測定体のインピーダンスを表す信号を出力する一方、上記判定部が上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであると判定したとき、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンである旨を表す信号を出力する制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明のインピーダンス測定回路では、上記被測定体が上記第１電極、上記第２電極に接触している時は、上記通電回路は、上記電源が供給する電源電圧の変化に応じた上記演算増幅器の増幅動作によって、上記第１電極、上記第２電極を介して上記被測定体に所定の通電電流を流すことができる。上記電圧測定部は、上記被測定体に上記通電電流が流れることにより生じた降下電圧を、上記第３電極、上記第４電極を介して測定する。この降下電圧Ｖを数値換算（通電電流で割り算）して、上記被測定体のインピーダンスが得られる。
【００２０】
また、この発明のインピーダンス測定回路では、上記判定部は、上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する。したがって、実質的に電圧を検知するだけの簡単な構成で、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるか否かを判定できる。
【００２１】
上記制御部は、上記判定部が上記第１電極、第２電極に対して上記被測定体が接触していると判定したとき、上記電圧測定部が測定した上記降下電圧に基づいて上記被測定体のインピーダンスを表す信号を出力する一方、上記判定部が上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであると判定したとき、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンである旨を表す信号を出力する。したがって、それらの信号に基づいて、例えばＬＣＤ（液晶表示素子）のような表示部に、上記第１電極、第２電極に対して上記被測定体が接触している時にはインピーダンスの値、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンである時にはオープンである旨を、それぞれ表示させることができる。
【００２２】
また、この発明のインピーダンス測定回路では、従来のオープン検知の方式に関して述べたような不都合を生じることが無い。例えば、上記第１電極と上記第２電極とを含む電流ループと、上記第３電極と上記第４電極とを含む電圧ループとは、電気的に互いに分離され得る。したがって、測定時には、上記第１電極から上記第２電極へ本来の通電電流が流れるだけあり、上記第３電極から上記第４電極へ余計な電流が流れることはない。したがって、四端子法の測定原理が崩れることがなく、電極と被測定体との間の接触抵抗による測定誤差が少なくなって、電圧測定部による測定精度が高まる。また、上記判定部は、インピーダンス測定結果に基づいて判定を行うのではなく、上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて判定を行うので、たとえ測定回路中にコードリール（後述）が介挿されたとしても、上記判定部の判定結果が影響を受けない。また、たとえ測定回路中にコードリールが介挿されたとしても、オープン時のインピーダンス測定結果自体が影響を受けにくくなる。したがって、コードリールの仕様に対する制約が少なくなる。
【発明の効果】
【００２３】
以上より明らかなように、この発明の通電回路によれば、被測定体に接触すべき電極間がオープンであるか否かを、不都合を生じることなく簡単な構成で判定できる。
【００２４】
また、この発明のインピーダンス測定回路によれば、被測定体に接触すべき電極間がオープンであるか否かを、不都合を生じることなく簡単な構成で判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一実施形態の通電回路の構成を示す図である。
【図２】図１の通電回路における各部の電圧波形を示す図である。
【図３】この発明の一実施形態のインピーダンス測定回路のブロック構成を示す図である。
【図４】上記インピーダンス測定回路の制御部による処理のフローを示す図である。
【図５】四端子法による測定原理に従った等価回路を示す図である。
【図６】上記インピーダンス測定回路の電流測定部の回路構成を示す図である。
【図７】コードリールが介挿されたインピーダンス測定回路の構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
図１は、この発明の一実施形態の通電回路の構成を示している。
【００２８】
この通電回路は、大別して、定電流部１０と、判定部としてのオープン検知部３０とを備えている。
【００２９】
定電流部１０は、被測定体９０にそれぞれ接触すべき第１電極としての電極１と、第２電極としての電極２と、演算増幅器としてのオペアンプ１１とを備えている。オペアンプ１１の反転入力端子１１ｂ、出力端子１１ｃは、それぞれ電極１、電極２に電気的に接続されている。オペアンプ１１の非反転入力端子１１ａには、所定の基準電圧Ｖｒｅｆ（この例では、常時２Ｖである。）が与えられている。オペアンプ１１の反転入力端子１１ｂに、入力抵抗Ｒｉｎを介して電源８０が電気的に接続されている。
【００３０】
定電流部１０は、この電源８０が供給する電源電圧Ａｓｉｎωｔの変化に応じたオペアンプ１１の増幅動作によって、電極１、電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流（交流）Ｉを流すようになっている。
【００３１】
電極１および電極２に対して被測定体９０が接触している時（適宜、単に「接触時」という。）には、オペアンプ１１に被測定体９０の等価抵抗ＲＬによる負帰還がかかって、仮想短絡が成立し、反転入力端子電圧ＶＡは一定値となる。図２中の左下のグラフに示すように、この例では、接触時のＶＡは２Ｖである。一方、電極１と電極２との間がオープンである時（適宜、単に「オープン時」という。）には、オペアンプ１１に負帰還がかからないため、仮想短絡が成立せず、反転入力端子電圧ＶＡは、電源電圧Ａｓｉｎωｔに応じたサイン波となる。図２の左上のグラフに示すように、この例では、オープン時のＶＡは、中心値２Ｖ、振幅１．３Ｖのサイン波である。
【００３２】
図１中に示すように、オープン検知部３０は、オペアンプ１１からの反転入力端子電圧ＶＡを受ける緩衝部としてのコンパレータ（差動増幅回路）３１と、このコンパレータ３１の出力を受ける平滑回路３２と、この平滑回路３２の出力を受ける比較部としてのコンパレータ（差動増幅回路）３３とを備えている。コンパレータ３１と平滑回路３２とが、平滑部を構成している。
【００３３】
コンパレータ３１は、オペアンプ１１からの反転入力端子電圧ＶＡを非反転入力端子３１ａに受ける。コンパレータ３１の反転入力端子３１ｂには、所定の基準電圧ＶＢ（この例では、常時１Ｖである。）が与えられている。コンパレータ３１は、非反転入力端子３１ａに受ける電圧ＶＡと反転入力端子３１ｂに与えられた基準電圧ＶＢとを比較して、比較結果を表す出力電圧ＶＣを出力端子３１ｃに出力する。図２の左下のグラフに示すように、「接触時」には、電圧ＶＡ＝２Ｖ（一定）であることから、コンパレータ３１の出力電圧ＶＣは４Ｖで一定となる。「オープン時」には、図２の左上のグラフに示すように、電圧ＶＡが中心値２Ｖ、振幅１．３Ｖのサイン波であることから、コンパレータ３１の出力電圧ＶＣは、高電位レベル（４Ｖ）の期間が低電位レベル（０Ｖ）の期間よりも長い矩形波となる。つまり、このコンパレータ３１は、高電位レベルと低電位レベルとを繰り返す矩形波電圧を出力する。また、このコンパレータ３１は、緩衝部として、後段の平滑回路３２の動作がオペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡに影響を及ぼすのを防止する。
【００３４】
図１中に示すように、平滑回路３２は、抵抗素子Ｒ３２と容量素子Ｃ３２とを含む積分回路からなっている。この平滑回路３２は、オペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡに基づく、コンパレータ３１の出力電圧ＶＣの波形を平滑化して平滑化電圧ＶＤを出力する。「接触時」には、図２の右下のグラフに示すように、ＶＣ＝４Ｖ（一定）であることから、平滑化電圧ＶＤも４Ｖで一定となる。「オープン時」には、図２の右上のグラフに示すように、出力電圧ＶＣが矩形波電圧であることに応じて、この例では平滑化電圧ＶＤは２Ｖ以上３Ｖ未満の脈動波となる。概して言うと、この平滑化電圧ＶＤは、オペアンプ１１からの反転入力端子電圧ＶＡの交流成分を平滑化したものに相当する。
【００３５】
なお、平滑回路３２に積分回路を多段に設けて、出力電圧ＶＣが実質的に直流電圧となるようにしても良い。
【００３６】
図１中に示すように、コンパレータ３３は、平滑回路３２からの平滑化電圧ＶＤを非反転入力端子３３ａに受ける。コンパレータ３３の反転入力端子３３ｂには、所定の基準電圧ＶＥ（この例では、常時３Ｖである。）が与えられている。コンパレータ３３は、非反転入力端子３３ａに受ける電圧ＶＤと反転入力端子３３ｂに与えられた基準電圧ＶＥとを比較して、比較結果を表す出力電圧ＶＦを出力端子３３ｃに出力する。「接触時」には、図２の右下のグラフに示すように、ＶＤ＝４Ｖ（一定）であることから、出力電圧ＶＦも４Ｖで一定となる。「オープン時」には、図２の右上のグラフに示すように、平滑化電圧ＶＤが２Ｖ以上３Ｖ未満の脈動波であることから、出力電圧ＶＦは０Ｖで一定となる。つまり、出力電圧ＶＦ＝４Ｖ（高電位レベル）であることは、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触していることを表し、出力電圧ＶＦ＝０Ｖ（低電位レベル）であることは、電極１と電極２との間がオープンであることを表す。
【００３７】
このようにして、オープン検知部３０は、反転入力端子１１ｂに生ずる反転入力端子電圧ＶＡが交流成分を有するか否かに基づいて、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は電極１と電極２との間がオープンであるかを判定することができる。このオープン検知部３０は、実質的には、コンパレータ３１、積分回路から成る平滑回路３２およびコンパレータ３３の３つの構成要素のみからなるので、簡単に構成される。
【００３８】
全体として、この通電回路では、被測定体９０が電極１、電極２に接触している時は、電源８０が供給する電源電圧Ａｓｉｎωｔの変化に応じたオペアンプ１１の増幅動作によって、電極１、電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流Ｉを流すことができる。また、この通電回路では、オープン検知部３０は、反転入力端子１１ｂに生ずる反転入力端子電圧ＶＡに基づいて、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は電極１と電極２との間がオープンであるかを判定する。したがって、実質的にオペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡの交流成分を検知するだけの簡単な構成で、電極１と電極２との間がオープンであるか否かを判定できる。また、オープン検知のために不都合を生じることも無い（後に詳述する）。
【００３９】
図３は、図１の通電回路を備えた一実施形態のインピーダンス測定回路のブロック構成を示している。
【００４０】
このインピーダンス測定回路は、被測定体９０にそれぞれ接触すべき電極１、電極２を備えるとともに、被測定体９０のうち電極１、電極２に対応する箇所にそれぞれ接触すべき第３電極としての電極３、第４電極としての電極４を備えている。また、このインピーダンス測定回路は、定電流部１０と、電圧測定部２０と、オープン検知部３０と、制御部４０と、表示部５０とを備えている。
【００４１】
図３中の定電流部１０は、図１中の定電流部１０と同様に構成されて、電極１、電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流（交流）Ｉを流すようになっている。
【００４２】
図３中の電圧測定部２０は、図６に示すように、オペアンプ２１を含んでいる。このオペアンプ２１の反転入力端子２１ｂには、入力抵抗Ｒ１を介して、入力電圧Ｖ１が入力される。また、オペアンプ２１の反転入力端子２１ｂと出力端子２１ｃとの間に帰還抵抗Ｒ２が接続されている。オペアンプ２１の非反転入力端子２１ａには、入力抵抗Ｒ２を介して、入力電圧Ｖ２が入力される。また、オペアンプ２１の非反転入力端子２１ａには、抵抗Ｒ４を介して、所定の基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。これにより、差動増幅回路が構成されている。電圧測定部２０は、被測定体９０に通電電流Ｉが流れることにより生じた降下電圧Ｖを、電極３、電極４を介して入力電圧Ｖ１とＶ２との差分として受けて差動増幅する。降下電圧Ｖは、電圧測定部２０の出力電圧Ｖｏ２に応じて求められる。この測定された降下電圧Ｖを数値換算（通電電流Ｉで割り算）することにより、被測定体９０のインピーダンスが求められる（四端子法）。
【００４３】
図３中のオープン検知部３０は、図１中のオープン検知部３０と同様に構成されて、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は電極１と電極２との間がオープンであるかを判定する。したがって、実質的にオペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡの交流成分を検知するだけの簡単な構成で、電極１と電極２との間がオープンであるか否かを判定できるようになっている。
【００４４】
図３中の制御部４０は、ソフトウェアによって動作するＣＰＵ（中央演算処理ユニット）を含み、このインピーダンス測定回路全体の動作を制御して、後述する処理を実行する。
【００４５】
また、表示部５０は、例えばＬＣＤ（液晶表示素子）からなり、制御部４０からの信号に応じた表示を行うようになっている。
【００４６】
図４は、このインピーダンス測定回路の制御部４０による処理のフローを示している。
【００４７】
まず、ステップＳ１で、制御部４０は、オープン検知部３０の出力をチェックして、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触しているか又は電極１と電極２との間がオープンであるかを認識する。具体的には、オープン検知部３０の出力電圧ＶＦが高電位レベルであるときは、電極１および電極２に対して被測定体９０が接触していると認識し、出力電圧ＶＦが低電位レベルであるときは、電極１と電極２との間がオープンであると認識する。
【００４８】
電極１と電極２との間がオープンである時（ステップＳ１でＹＥＳ）は、制御部４０は、電極１と電極２との間がオープンである旨を表す信号を表示部５０へ出力する。この信号に基づいて、表示部５０は、図示しない表示画面に例えば「オープン」という表示をする（ステップＳ２）。ユーザ（典型的には被測定体９０を指す。以下同様。）は、この表示を見て、電極１と電極２との間がオープンであることを認識できる。
【００４９】
一方、電極１、電極２に対して被測定体９０が接触している時（ステップＳ１でＮＯ）は、制御部４０は、ステップＳ３で、定電流部１０と電圧測定部２０に四端子法によるインピーダンス測定を実行させる。具体的には、定電流部１０は、電源８０が供給する電源電圧Ａｓｉｎωｔの変化に応じたオペアンプ１１の増幅動作によって、電極１、電極２を介して被測定体９０に所定の通電電流Ｉを流す。電圧測定部２０は、被測定体９０に通電電流Ｉが流れることにより生じた降下電圧Ｖを、電極３、電極４を介して測定する。この降下電圧Ｖを数値換算（通電電流Ｉで割り算）して、被測定体９０のインピーダンスが得られる。続いて、制御部４０は、ステップＳ４で、電圧測定部２０が測定した降下電圧Ｖに基づいて被測定体９０のインピーダンスを表す信号を表示部５０へ出力する。この信号に基づいて、表示部５０は、図示しない表示画面に例えば「４３０Ω」というような表示をする。ユーザは、この表示を見て、被測定体９０のインピーダンスがこの例では４３０Ωであることを認識できる。
【００５０】
また、このインピーダンス測定回路では、従来のオープン検知の方式に関して述べたような不都合を生じることが無い。例えば、図５に示すように、電極１と電極２とを含む電流ループと、電極３と電極４とを含む電圧ループとは、電気的に互いに分離され得る。したがって、測定時には、電極１から電極２へ本来の通電電流Ｉが流れるだけあり、電極３から電極４へ余計な電流ｉが流れることはない。したがって、四端子法の測定原理が崩れることがなく、各電極と被測定体９０との間の接触抵抗ｒによる測定誤差が少なくなって、電圧測定部２０による測定精度が高まる。なお、図５中、Ｖｘは被測定体９０と電極１、電極２との間の接触抵抗ｒに生じる降下電圧、ＶＬは被測定体９０に生じる降下電圧をそれぞれ表している。
【００５１】
また、このインピーダンス測定回路では、オープン検知部３０は、インピーダンス測定結果に基づいて判定を行うのではなく、オペアンプ１１の反転入力端子１１ｂに生ずる反転入力端子電圧ＶＡに基づいて判定を行うので、たとえ測定回路中にコードリール（次に述べる図７中のコードリール７０を参照）が介挿されたとしても、オープン検知部３０の判定結果が影響を受けない。また、たとえ測定回路中にコードリールが介挿されたとしても、オープン時のインピーダンス測定結果自体が影響を受けにくくなる。したがって、コードリールの仕様に対する制約を少なくすることができる。
【００５２】
図７は、電極１、電極３が手で握られるべきグリップ電極として構成され、電極２、電極４が足裏が載せられるべきフット電極として構成されたインピーダンス測定回路を例示している。このような場合、電極２、電極４と保護抵抗Ｒ４２，Ｒ４４との間にコードリール７０が介挿されることがある。この例では、電極１は左手用電極１Ｌと右手用電極１Ｒとに分割され、電極２は左足用電極２Ｌと右足用電極２Ｒとに分割され、電極３は左手用電極３Ｌと右手用電極３Ｒとに分割され、また、電極４は左足用電極４Ｌと右足用電極４Ｒとに分割されている。それに応じて、保護抵抗Ｒ４１，Ｒ４３はそれぞれ一対ずつ設けられている。コードリール７０は、電極２と保護抵抗Ｒ４２とを電気的に接続するライン７１と、電極４と保護抵抗Ｒ４４とを電気的に接続するライン７２との対を含んでいる。本発明によれば、このようなコードリール７０が介挿されたとしても、オープン検知部３０の判定結果が影響を受けないので、不都合を生じることがない。
【００５３】
上述の実施形態では、オープン検知部３０は、実質的には、コンパレータ３１、積分回路から成る平滑回路３２およびコンパレータ３３の３つの構成要素からなるものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、オープン検知部３０は、オペアンプ１１の反転入力端子電圧ＶＡが交流成分を有するか否かを判定できれば、他の構成要素によって構成されていても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 定電流部
２０ 電圧測定部
３０ オープン検知部
４０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体にそれぞれ接触すべき第１電極および第２電極と、
上記第１電極に電気的に接続された反転入力端子、上記第２電極に電気的に接続された出力端子、および所定の電圧が与えられた非反転入力端子を有する演算増幅器と、
上記演算増幅器の上記反転入力端子に、入力抵抗を介して電気的に接続された電源とを備え、この電源が供給する電源電圧の変化に応じた上記演算増幅器の増幅動作によって、上記第１電極、上記第２電極を介して上記被測定体に所定の通電電流を流すようになっており、
上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する判定部を備えたことを特徴とする通電回路。
【請求項２】
請求項１に記載の通電回路において、
上記判定部は、上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧が交流成分を有するか否かに基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定することを特徴とする通電回路。
【請求項３】
請求項２に記載の通電回路において、
上記判定部は、
上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧の上記交流成分に対応する平滑化電圧を出力する平滑部と、
上記平滑化電圧を基準電圧と比較して、この比較の結果に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する比較部と
を備えたことを特徴とする通電回路。
【請求項４】
請求項３に記載の通電回路において、
上記平滑部は、
上記交流成分に応じて、高電位レベルと低電位レベルとを繰り返す矩形波電圧を出力する緩衝部と、
上記矩形波電圧を平滑化する平滑回路と
を備えたことを特徴とする通電回路。
【請求項５】
請求項４に記載の通電回路において、
上記平滑部の上記緩衝部は差動増幅回路からなり、
上記平滑部の上記平滑回路は抵抗素子と容量素子とを含む積分回路からなり、
上記比較部は差動増幅回路からなることを特徴とする通電回路。
【請求項６】
請求項１に記載の通電回路と、
上記被測定体のうち上記第１電極、第２電極に対応する箇所にそれぞれ接触すべき第３電極、第４電極と、
上記被測定体に上記通電電流が流れることにより生じた降下電圧を、上記第３電極、上記第４電極を介して測定する電圧測定部と、
上記判定部が上記第１電極、第２電極に対して上記被測定体が接触していると判定したとき、上記電圧測定部が測定した上記降下電圧に基づいて上記被測定体のインピーダンスを表す信号を出力する一方、上記判定部が上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであると判定したとき、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンである旨を表す信号を出力する制御を行う制御部とを備えたことを特徴とするインピーダンス測定回路。
【請求項１】
被測定体にそれぞれ接触すべき第１電極および第２電極と、
上記第１電極に電気的に接続された反転入力端子、上記第２電極に電気的に接続された出力端子、および所定の電圧が与えられた非反転入力端子を有する演算増幅器と、
上記演算増幅器の上記反転入力端子に、入力抵抗を介して電気的に接続された電源とを備え、この電源が供給する電源電圧の変化に応じた上記演算増幅器の増幅動作によって、上記第１電極、上記第２電極を介して上記被測定体に所定の通電電流を流すようになっており、
上記反転入力端子に生ずる反転入力端子電圧に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する判定部を備えたことを特徴とする通電回路。
【請求項２】
請求項１に記載の通電回路において、
上記判定部は、上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧が交流成分を有するか否かに基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定することを特徴とする通電回路。
【請求項３】
請求項２に記載の通電回路において、
上記判定部は、
上記演算増幅器の上記反転入力端子電圧の上記交流成分に対応する平滑化電圧を出力する平滑部と、
上記平滑化電圧を基準電圧と比較して、この比較の結果に基づいて、上記第１電極および第２電極に対して上記被測定体が接触しているか又は上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであるかを判定する比較部と
を備えたことを特徴とする通電回路。
【請求項４】
請求項３に記載の通電回路において、
上記平滑部は、
上記交流成分に応じて、高電位レベルと低電位レベルとを繰り返す矩形波電圧を出力する緩衝部と、
上記矩形波電圧を平滑化する平滑回路と
を備えたことを特徴とする通電回路。
【請求項５】
請求項４に記載の通電回路において、
上記平滑部の上記緩衝部は差動増幅回路からなり、
上記平滑部の上記平滑回路は抵抗素子と容量素子とを含む積分回路からなり、
上記比較部は差動増幅回路からなることを特徴とする通電回路。
【請求項６】
請求項１に記載の通電回路と、
上記被測定体のうち上記第１電極、第２電極に対応する箇所にそれぞれ接触すべき第３電極、第４電極と、
上記被測定体に上記通電電流が流れることにより生じた降下電圧を、上記第３電極、上記第４電極を介して測定する電圧測定部と、
上記判定部が上記第１電極、第２電極に対して上記被測定体が接触していると判定したとき、上記電圧測定部が測定した上記降下電圧に基づいて上記被測定体のインピーダンスを表す信号を出力する一方、上記判定部が上記第１電極と上記第２電極との間がオープンであると判定したとき、上記第１電極と上記第２電極との間がオープンである旨を表す信号を出力する制御を行う制御部とを備えたことを特徴とするインピーダンス測定回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９１９９６（Ｐ２０１２−１９１９９６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６６９３（Ｐ２０１１−５６６９３）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【Ｆターム（参考）】
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