JP2009520966A - 静電センサ - Google Patents

Abstract

静電センサは概して、電場に応答する受動的検出電極少なくとも１つの備わるセンサヘッドと、この検出電極に付随する高インピーダンス増幅段を含む。高インピーダンス増幅段は、電場により検出電極少なくとも１つに誘導される電気信号に応答して、出力信号少なくとも１つを出力するように構成される。センサヘッドは更に、電気絶縁性材料から成り、検出電極少なくとも１つに付随するスクリーンを含む。静電センサの動作モードにおいて、スクリーンは帯電し、検出電極の周囲に電場を誘導する。

Description

本発明は静電気学と呼ばれる分野における電場の感知、特に極めて高感度の静電センサに関する。

電荷、電位及び電気力に関する静電気学の分野における研究は１８及び１９世紀に始まる。静電気学の世界を探求するための最も重要な機器は検電器又は電位計である。

検電器は通常、電気絶縁性容器の内部にある電気導体から垂れ下がる２枚の金箔を含む。電気導体は、容器の外側にある電極に接続される。検電器は、一定角度で離間する金箔により帯電物体の存否を知らせる。電極に近接又は接触する帯電体は各金箔に同種電荷を誘導、伝達し、その結果、金箔同士が互いに反発し合うようにする。

電位計は通常、入力インピーダンスが極めて高い（上限１０^１５Ωのオーダーまでの）電圧計の精巧な一種である。そのような電位計が、帯電物体の遠隔検出に用いられる。だが、非帯電の、即ち電位気的に中性の物体を検出することはできない。

本発明に目的は、非帯電導電性物体を検出できる静電センサを提供することにある。

この目的は請求項１に記載の静電センサにより達成される。
静電センサは概して、電場に応答する受動的検出電極少なくとも１つのあるセンサヘッドと、この検出電極に付随する高インピーダンス増幅段を含む。高インピーダンス増幅段は、電場により検出電極少なくとも１つに誘導される電気信号に応答して、出力信号少なくとも１つを出力するように構成される。本発明の重要な特徴により、センサヘッドは、電気絶縁性材料から成り、検出電極少なくとも１つに付随するスクリーンを含む。静電センサの動作モードにおいて、スクリーンは帯電し、検出電極の周囲に電場を誘導する。驚くべきことに、帯電スクリーンの存在により静電センサは、センサヘッド又は検出電極に対して移動する導電性の非帯電物体を検出するのに用いることができることが分かった。帯電スクリーンは導電性物体における、周囲の電場に影響する、静電荷と負電荷との分離を誘発する。センサは、受信電極により検出されるような別の電磁場を印加する励起電極を含まないと云う意味で受動的であることが理解されよう。

この静電センサは、目標領域で静止する非帯電導体を検出するのに用いることができることが理解されよう。このため、センサヘッドは目標領域に対してセンサヘッドを移動させ、電場の空間的変動を検出して非帯電導体、例えば金属地雷の位置が特定される。同様に、静電センサを用いて、目標領域で移動する非帯電導体を検出することができる。この場合、センサヘッドを目標領域に対して静止状態に保ち、電場の空間変動を検出して非帯電導体の位置を特定するようにすると良い。

静電センサのインピーダンス及び増幅率を、検出電極を流れる１０^−１７アンペア程度の電流の測定が可能なように選ぶ。好ましくは、ゲイン及び／又は入力インピーダンスの調整は、例えばロータリースイッチにより行えば良い。理解されるように、電気絶縁性材料のスクリーンの電荷が増大すると、システムの感度も増大する。

好ましくは、静電センサは増幅段に接続する接地電極を含むようにすると良い。

検出電極は種々の形状、例えば矩形、円形、円筒等の形状を取ることができる。だが、好ましくは棒状電極又は板状から成るようにする。検出電極の材料は任意の良導体、例えば銅、金、銀、アルミニウム、ニッケル等で良い。センサの感度は検出電極の大きさと共に増大することが理解されよう。棒状電極の場合には、絶縁性スクリーンは電極の周りに同軸に配置した管状スクリーン、例えばプラスチックのストロー形状とする。帯電層をセンサヘッドに移動又は除去自在に取り付けて良いことが理解されよう。従って、この静電センサは種々にモードで、即ち第１に非帯電導体の極高感度検出に、第２に帯電物体の極高感度検出に利用が可能である。

本発明の好適な実施態様によれば、静電センサは更に、増幅段に作動的に接続して検出電場を解析する処理装置を含む。特に、増幅段又は処理装置は増幅信号をディジタル化するアナログディジタル変換装置を含むようにすると良い。

本発明のもう１つの実施態様によれば、静電センサは複数の受動的検出電極を含む。増幅段は、複数の出力信号を出力し、これ等出力信号の各々が夫々の検出電極に誘導される電気信号に応答するように構成される。そのような静電センサは例えば、非帯電導体の移動を追跡するのに用いることができる。導体の移動の特定は、三角測量法によると良い。物体から各電極までの距離を得るには、電極に誘導される信号同士の振幅を比較すれば良い。移動を追従するのに要する電極数は、移動する物体の自由度によるようにすると良い。

本発明の更にもう１つの実施態様によれば、検出電極をマトリックス状に配置し、電極間の距離を検出及び／又は画像化対象物体より実質的に小さくする。そのようなセンサでは、電場の２次元画像を得ることができる。増幅段に接続して電場の２次元画像を発生する処理手段、及び／又は該電場に関係する情報を表示する手段を含むようにすると有利である。本発明の実施態様によっては、マトリックスは矩形だが、６角形としても良い。

本静電センサの適用は例えば、振動の無接点検出である。検出電極マトリックスを用いることにより、振動モードの２次元画像を無接点で得ることができる。

更に、本静電センサは脳波又は心電図の記録に用い得ることが理解されよう。これは、患者の皮膚に電極を当てずに行うことができ、通常の技術を凌駕する重要な利点となる。センサヘッドをフードとして構成し、検出電極をその内面に分布させることができる。従って、患者の大脳活動の地図を提供することができる。

本静電センサの他の有用な用途は、ケーブル又はワイヤにある電気信号の無接点検出である。遮蔽ケーブル又はワイヤを、感度が十分な静電センサで盗聴することができることが理解されよう。

本静電センサを用い、例えば上記の方法を用いることにより、地雷、特に低金属地雷を検出することができることを当業者は理解しよう。今日、人道的地雷除去のため最も広く用いられている道具は金属探知器である。金属探知器の主な欠点は誤警報率が高く、低金属地雷、例えば金属０．５％下から成る地雷を見出すことが困難なことである。これに関連して、約２０年に亘って製造された対人用地雷の殆ど全てが低金属地雷であることに注目されよう。地雷の殆どが（火薬以外は）金属とプラスチックから成るので、プラスチック探知器は地雷を見付けるための良い代替的又は相補的探知器となる。実際は、金属探知器とプラスチック探知器の両方を単一の探知器に一体化できる。地雷探知器は例えば、移動又は除去可能なプラスチックスクリーンのある静電場画像装置（即ち、マトリックスとして設けられる検出電極を有する静電センサ）から成るようにし、このプラスチックスクリーンを静電気により帯電させ、検出電極の前面に配置することができる。プラスチックスクリーンがわきに移動し又は完全に取り除かれたらそれが適宜位置にあるときの、プラスチック物体を検出でき、金属物体を検出できる。静電場画像装置は検出される物体の少なくとも粗画像を提供し、従って物体の大きさと形状を特定できることが理解されよう。

静電センサのもう１つの興味ある用途は、生物により摂取されるルーメンボーラスの生体内検出である。ルーメンボーラスは現在、反芻動物を電子的に特定するのに用いられている。ルーメンボーラスは通常、反芻動物の前胃で行われる処理及び消化液に高抵抗を与える、カプセルに包まれた受動ＲＦＩＤトランスポンダ等のデータ記憶および交換のための電子装置を有する物体である。カプセル製造に用いられる材料には、樹脂、高密度ガラス、又はアルミ又はシリカを主体とする材料が含まれる。動物の特定のため、読取り装置が問合わせ信号をＲＦＩＤトランスポンダに送り、後者は次いで反芻動物に関する情報、例えば識別コードを含む応答信号を送出する。場合によっては、ＲＦＩＤトランスポンダ装置から応答の無い場合もある。関係当局は、ボーラスが意図的に設置されていないか、又は誤動作にているかどうかの決定に興味を持つかも知れない。ＲＦＩＤトランスポンダに欠陥があるかどうか、又はボーラスが設置されていないかを見出すため、現在のところ２つオプション、即ちＸ線による放射線写真法又は死後検査がある。両方法は途方もなく高いコストを要し、系統的試験には適していない。静電センサによるボーラスの検出は非致死のものであり、要するコストが妥当なので、実行可能な代替手段である。

本発明の好適な実施態様を以下、添付図面を参照して例示的に説明する。

実施態様

図１に、静電センサ１０により導電性物体（導体）の移動検出を例示する実験装置が示されている。静電センサは受動的円筒状の金属検出電極１５を備えるセンサヘッド１２を含み、この金属検出電極は基準系（この場合、実験室に対応する）に対して静止している。センサヘッド２はまた、円筒状検出電極１４に接する帯電したプラスチックスクリーン１６を含む。この場合、プラスチックスクリーン１６は、検出しようとする物体と検出電極１４の間に配置されている。検出電極１４は、好ましくは増幅が可変なインピーダンス増幅段を統合する電位計１８に電気的に接続されている。或いはまた、検出電極を増幅段及びアナログディジタル変換器を介してコンピュータに接続しても良い。

金属物体２０が実験室の天井から吊るされており、この場合自由に揺れ動くようにして良い。金属物体２０が電極１４に対して移動すると、微小電流が電極１４内に静電的に誘導され、この電流を電位計１８が検出できる。実験室条件での実験によれば、１０^−１７アンペアの電流が測定可能である。システムの感度は非常に高く、達成可能な精度は電極１４と金属物体２０間の距離３ｍまでとして干渉測定技術に匹敵する。

図１の静電センサを用いて任意の導電性構造、例えばエンジン又はエンジンに近接する壁の振動を検出することができる。加速度センサと違って静電センサは、振動する物体に接触していることを要しない。このことは、物体上に加わるどんな質量もその共振周波数を変化させ、測定値に影響を及ぼすことからして、かなりの利点となる。

図２に、３次元の物体の追跡を例示するもう１つの実験装置が示されている。この場合の静電センサ１０は３つの金属板検出電極１４を含み、その各々はプラスチックスクリーン１６で覆われている。これ等検出電極は高インピーダンス増幅段２２に電気的に接続され、この増幅段が電極１４に静電的に誘導される電流を出力信号に変換する。これ等出力信号は、アナログディジタル変換器の備わるコンピュータ２４に送られる。コンピュータ２４は増幅段２２の出力信号を解析し、三角法、即ち金属物体の各検電極１４までの距離を計算することにより金属物体２０の位置を特定する。金属物体の移動はコンピュータスクリーン上に実時間で表示され、後続する解析のため記憶される。

図３は、静電センサ１０を脳波の記録のために用いたものを示す。センサヘッド１２が断面図で示されている。センサヘッド１２は棒状検出電極１４を含み、棒状検出電極１４は接地された回転パラボラ基準電極２６の軸上に配置されている。検出電極１４は絶縁マウント２８で基準電極２６に固定されている。検出電極１４は管状プラスチックスクリーン１６で覆われ、管状プラスチックスクリーン１６は測定前に帯電している。センサヘッド１２は患者３０の頭部の方に向けられている。尚、特に検出電極又は基準電極の形状に関して他のセンサヘッド構成を用いても良い。

検出電極１４は遮蔽ケーブル３２により高インピーダンス増幅段２２に接続されている。この増幅段は検出電極で受信する信号を増幅し、対応する出力信号を出力する。アナログディジタル変換器を含むコンピュータ２４は増幅器２２の出力信号を記録、解析し、記録データ３４を画像化する。静電センサは、患者の頭部に流れる電流により生じた表面電位を遠隔検出する。

図３に示す装置は患者の脳波を記録できるが、センサヘッドを患者の他の部位、例えば胸部に向け、心電図を記録することもできることが理解されよう。複数の検出電極を用いることもできる。測定方法は患者をペースト電極に接触する必要が無い。システムの感度は帯電した絶縁性材料のスクリーンにより大きく高まることが強調されるべきである。更に、スクリーンの電荷が増大すれば、システムの感度は増大する。スクリーンの電荷を増大することにより、高インピーダンス増幅段の増幅率を低下すること、又は患者と検出電極間の距離を増大することができる。

図４及び５は、非帯電導体を空間分解検出するようにした静電センサ１０の実験装置を示す。金属物体２０が天井から吊るされ、その移動を静電センサ１０が検出する。センサヘッド１２は検出電極１４の１０ｘ１０アレイを含む。図４に示す静電センサの実施態様では、各検出電極１４が帯電する絶縁性管状プラスチックスクリーンで覆われている。図５の別の実施態様では、全検出電極に共通する帯電板プラスチックスクリーン１６が検出電極と被検出物体間に配置される。プラスチックスクリーン１６は検出電極の前面の動作位置から不動作位置に移動可能である。その不動作位置では、プラスチックスクリーン１６は検出電極の前面では無くなる。動作位置と不動作位置間の切換は、プラスチックスクリーン１６を検出電極１４のマトリックスの外側の軸の周りに回転することにより達成できる。プラスチックスクリーン１６が不動作位置にあるとき、静電センサ１０は帯電物体の検出に用いることができる。接地基準電極２６は検出電極１４の側方に対置される。検出電極１４は増幅装置２２の内側にある増幅回路に電気的に接続されている。（複数の）検出電極１４の信号は（複数の）遮蔽ケーブル３２（一部のみ図示）により別々に増幅装置に送られ、調整可能な増幅率で増幅される。増幅回路の入力インピーダンスは極めて高い（上限１０^１５Ω）、実際には検出電極１４から電流は全く流れることはない。増幅信号はマルチプレクサ４２（図６参照）に送られ、マルチプレクサは多重出力信号を発生する。多重出力信号はコンピュータ２４に送られ、コンピュータは受信信号を解析する。用途によっては、コンピュータは受信信号振幅の画像を表示し、これ等振幅を記憶及び／又は画像内の特定のパターンを特定するようにすることができる。

センサヘッド１２は、プラスチックスクリーン１６を動作位置から不動作位置に駆動する電気モータを含んでも良い。プラスチックスクリーン１６は、不作動位置でシリンダ５２に巻き上げられ、矢印方向に検出電極１４上に手動又は自動的に移動可能なカーテン（図８参照）として設けることもできる。プラスチックは、シリンダ５２からのロールオフがプラスチックスクリーン１６上に電荷を生ずるように選べば良い。その場合、別に帯電工程を設ける必要を省くことができる。

非帯電金属物体２０の検出のため、センサヘッド１２を金属物体２０に対して移動状態にする。センサヘッド１２が静止している間に移動するのは実際には金属物体２０となることを当業者は理解するであろう。

図４及び５のものと同様の静電センサを用いて例えば、振動する物体、例えばエンジンのモードを画像化することができる。この物体が極高インピーダンスを有するとき、導電性構造の変位をサブミクロン値域で遠隔検出することができる。

静電センサを空間分解脳電図又は心電図の記録に用い得ることに注目されるべきである。このようにして、脳又は心臓の活動の２次元マップを得ることができる。

場合によっては例えば、内側曲面に検出電極を配置したフードを患者の頭部に載せ、頭部の数点で脳電図を取るようにすると有用である場合がある。検出電極を患者の皮膚に接触させる必要が無い、電極を頭部から一定距離に保つスペーサ構造を得ることができる。このようにすると空気が検出電極と頭部の間を流れるので、例えば発汗が抑えられるため、測定中の患者の快適さが大いに高まる。

図４及び５のものと同様の静電センサの電気回路が、図６にブロック略図で示されている。複数の受動検出電極１４．１、１４．２、・・・、１４．ｎ（ｎは正の整数）が増幅段２２に接続され、増幅段は各検出電極１４．１、１４．２、・・・、１４．ｎに付随する第１の低ノイズ演算増幅器３６．１、３６．２、・・・、３６．ｎ少なくとも１つを含む。実施態様によっては、この第１の低ノイズ演算増幅器の出力は第２の低ノイズ演算増幅器の入力に接続される。検出電極１４．１、１４，２、・・・、１４．ｎ上の信号は個々に増幅されることが理解されよう。増幅段の超高インピーダンスはフィードバックループ３８．１、３８．２，・・・、３８．ｎにより得られる。その利得はフィードバックループ３８．１、３８．２、・・・、３８．ｎの抵抗を変えることにより調整できる。好ましくは、システムは検出信号の振幅に応じて、利得を最適値に調整するスイッチ又は自動システムを含む。増幅の後、信号は、好ましくは速度３０Ｈｚ上で、より好ましくは５０〜１００Ｈｚで動作するマルチプレクサ４２に送られる。地雷により生ずる、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚピーク等の望ましくない周波数成分を除去するフィルタ段を回路が含むようにすると有利である。そのようなフィルタ段はマルチプレクサと一体にしても良い。マルチプレクサ信号はアナログディジタル変換器が備わるコンピュータ２４に送られ、そこで信号が逆多重化される。従って、検出信号の個々の信号の回復、解析及び／又は記憶が行える。

図７に、遮蔽通信ケーブル内の信号を無接点で検出するものを示す。ビデオ監視システム４４において、ディジタルカメラ４６が制御コンピュータ４８の入力ポート（例えばＲＳ４８５シリアルポート）に遮蔽通信ケーブル５０を介して接続されている。静電センサ１０がカメラ４６と制御コンピュータ４８間の通信を無接点で盗聴するのに設けられる。センサヘッド１２を通信ケーブル５０の近傍に持って来る。センサヘッド１２は例えば図３に示すセンサを小型にしたもので良いので、再度詳細に説明しない。他のセンサヘッド構成のものも本発明に用いることができる。センサヘッド１２は高インピーダンス増幅段２２に接続され、この増幅段は増幅信号をコンピュータ２４に送るようになっている。

この場合、カメラ４６と制御コンピュータ４６間に送信される通信信号は方形波とする。静電センサ１０により測定される信号はコンピュータ２４のスクリーン上に例示的に示されているが、通常は方形波のものではない。検出される静電ピーク間の時間間隔は元の通信信号のものに対応する。静電信号を方形波関数で積分することにより、元の通信信号を取り出すことができる。このようにして、静電センサにより、カメラからコンピュータに、又はその逆に放出される通信信号を検出することができる。

また、静電センサ１０を用いて、電子機具、例えばコンピュータ又はカメラの内側の電気信号を検出することができる。例えば、センサヘッド１２をカメラに近接させて、カメラの電気的活動を遠隔検出できる。静電センサ１０により検出される信号から、ある種に結論を引き出す、例えばカメラの記録時間間隔を特定したり、例えばフーリエ又は小波（ｗａｖｅｌｅｔ）分析法を用いることによりカメラの位置側でのデータ交換を盗聴したりすることができる。

図９に、ルーメンボーラスの検出に静電場画像装置（例えば、図４に示したような）を用いたものを示す。反芻動物６０の消化管５８内に機能障害のルーメンボーラスがあることを検出するため、静電場画像装置６４のセンサヘッド６を反芻動物体に隣接して配置し、例えば６３で示すように反芻動物の後ろ側又は反芻動物上に微小放電を生成することにより、電場を反芻動物、又はその後ろ側で発生させる。用語（後ろ側）はここでは、静電場画像装置に対して用いられる。ボーラス５６は一定量の絶縁性材料を含むので、放電により生ずる電場を変化させ、これを静電場画像装置６４により検出できる。ボーラスは通常、長さ約７ｃｍ、径約２ｃｍの細長い、略円筒状のカプセルである。絶縁性物体が反芻動物６０の内部で検出されると、センサヘッド６２は検出物体の形状を異なる角度で特定するため移動させて良い。これ等の観測から、検出物体がルーメンボーラスかどうかを容易に決定することができる。

図１０は、地雷検出のために静電センサを用いたものを示す。先ず、土が乾いている場合、電荷は地雷のプラスチック部に長時間留まることが理解されるべきである。上記のようにして、これ等電荷により生成される静電場を静電場画像装置により検出することができる。

それにも拘らず、地雷のプラスチック部が検出量より少量の電荷を帯びる状況が起こり得る。従って、特に湿った土の場合には、先ず静電放電を被走査域に起こすことが推奨される。これは、高電位の電極を地面に近づけるか、スタンガン（１０^５Ｖ程度の放電を起こす）を用いるかにより行うことができる。

擬似地雷による実験によれば、金属板で覆われている地雷でも静電画像装置により容易に検出できることが分かった。実際問題として、地雷上の電荷により生ずる場は接地が不完全なことにより、金属板で完全に終わらない。従って、検出電極の信号の減衰は認められるが、検出は尚可能である。

地雷探知器６６は集積静電場画像装置を含む。電池式探知器６６の軸はその第１端部に肘掛６８を、第１端部と反対側の第２の端部にセンサヘッド６２を有する。センサヘッドは、探知器の使用中に地面に面する検出電極マトリックスを含む。この場合、マトリックスは列１０及び行１０の矩形であるが、マトリックスのこれ等及び形状は変わっても良い。接地基準電極２６は各検出電極１４の回りの側方に配置される。地雷探知器６６は更に、検出電極の信号を増幅する増幅段と増幅信号をディジタル化するＡＤ変換器を含む。ディジタル化信号を解析する処理装置が、探知器６６と一体化される。検出電場を実時間で２Ｄ画像化する表示装置７０も含まれる。図６に示すように、表示装置７０は、それにより探知器が運ばれる探知器杷手７４上の制御装置７２と一体化されたＬＣＤとして良い。好ましくは、最も使用される操作ボタン７６は杷手に、又は制御装置７２上のそれに隣接して位置付けられ、ユーザが片方の手、例えば親指でそれ等を起動できるようにする。表示装置７０がＬＥＤのマトリックスを含むようにすると、地雷探知器６６を軽量、且つ購入し易くするようになることを当業者は理解するであろう。更に、表示装置７０をセンサヘッド６２の上側に配置することもできる。

センサヘッド６２は更に、回転自在に取り付けられたプラスチックスクリーン１６を有する。プラスチックスクリーン１６を活動位置に置き、そこで検出電極と接地７８間に又は不活動位置に位置付けられる。活動位置において、プラスチックスクリーンを帯電させ、地雷探知器６６が埋没導電性物体、特に地雷の金属部を検出できるようにする。

本地雷探知器の取り扱いは、地雷除去に通常用いられる金属探知器と極めて類似する。ユーザは取ろうとする進路に亘って約一定の速度で、センサヘッド６２を小さい円弧で揺動する。検出原理は上記の同様である、即ち検出電極が地雷８０の帯電プラスチック部に対して移動すると、電流が検出電極に誘導され、測定され、電場の画像化のために用いられる。この画像は直接表示され、検出電場が地雷８０により生じたものかどうかをユーザが直ちに決定できるようにする。ユーザの作業を容易にするため、探知器６６は好ましくは、検出電場の構造を、例えばこれ等構造をデータベース内の記憶構造と比較することにより、解析する弁別器を含む。記憶構造の一つが実検出構造と一致すると、探知器は可聴又は可視の警報を発するようにすることができる。好ましくは、弁別器は湿度、温度、土の粘稠度等の周囲条件を考慮にいれるものとする。

ユーザはユーザの前面域に亘る第２の掃引を、活動位置にあるプラスチックスクリーンで行うことができる。この第２の掃引中に、金属部が検出される。２つの掃引の総合結果が状況を評価する改善された基礎となる。地雷探知器６６の精巧な態様では、処理装置はこれ等２つの掃引の画像を自動的に組み合わせ可能なものとして良い。

静電場画像装置を他の地雷検出装置と組み合わせ、信頼性を高めることができることが理解されよう。

非帯電導体の移動検出のための装置を示す斜視図である。 非帯電導体の三次元移動検出のための装置を示す斜視図である。 脳波記録のために静電センサを用いたものの説明図である。 非帯電導体の空間分解検出用とした静電センサの実験装置の斜視図である。 非帯電導体の空間分解検出用とした別の静電センサの実験装置の斜視図である。 図４及び５の静電センサの電気回路の簡略構成図である。 遮蔽線における信号の無接点検出を示す構成図である。 静電センサのセンサヘッドの別の実施態様の斜視図である。 ルーメンボーラス検出に用いられる静電画像装置の説明図である。 静電場画像装置を含む地雷探知器の斜視図である。

符号の説明

１０ 静電センサ
１２、６２ センサヘッド
１４、１４．１，…，１４．ｎ 検出電極
１６ プラスチックスクリーン
１８ 電位計
２０ 金属体
２２ 増幅段
２４ コンピュータ
２６ 基準電極
２８ 絶縁取付部
３０ 患者の頭
３２ 遮蔽ケーブル
３４ 記録データ
３６．１，３６．２，…，３６．ｎ 演算増幅器
３８．１，３８．２，…，３８．ｎ フィードバックループ
４０．１，４０．２，…，４０．ｎ 抵抗
４２ マルチプレクサ
４４ 映像監視システム
４６ カメラ
４８ 制御コンピュータ
５０ 通信ケーブル
５２ シリンダ
５４ 矢印
５６ ルーメンボーラス
５８ 消化管
６０ 反芻動物
６３ 放電
６４ 静電場画像装置
６６ 地雷探知器
６８ 肘掛
７０ ディスプレー
７２ 制御装置
７４ 探知器把柄
７６ 制御ボタン
７８ 接地
８０ 地雷

Claims (17)

1. 電場に応答する受動的検出電極少なくとも１つを有するセンサヘッドと、
   上記検出電極少なくとも１つに連携し、上記電場により上記検出電極少なくとも１つに誘導される電気信号に応答して出力信号少なくとも１つを出力する高インピーダンス増幅段と
   を含んで成る静電センサであって、
   上記センサヘッドには、
   上記検出電極少なくとも１つに連携していて、上記静電センサの動作モードで帯電され、帯電されると上記検出電極の周囲に電場を誘導する電気絶縁性材料のスクリーンが含まれることを特徴とする静電センサ。
2. 前記増幅段に接続する接置基準電極を含む請求項１に記載の静電センサ。
3. 前記検出電極少なくとも１つが棒電極を含む請求項１又は２に記載の静電センサ。
4. 前記スクリーンが前記棒電極の回りに配置される管状スクリーンを含む請求項３に記載の静電センサ。
5. 前記増幅段に作動的に接続し、前記電場を解析する処理装置を含んで成る請求項１〜４の何れか１つに記載の静電センサ。
6. 前記帯電層が前記センサヘッドに着脱自在に設けられる請求項１〜５の何れか１つに記載の静電センサ。
7. マトリックス状に配置される複数の受動的検出電極を含み、前記増幅段が複数の出力信号を出力するように構成され、該出力信号の各々が夫々の検出電極に誘導される電子信号に応答するようにして成る請求項１〜６の何れか１つに記載の静電センサ。
8. 前記増幅段に接続し、前記電場の２Ｄ画像を発生する処理装置を含んで成る請求項７に記載の静電センサ。
9. 物体の振動を無接点で検出するのに用いる請求項１〜８の何れか１つに記載の静電センサの使用。
10. 脳波を記録するのに用いる請求項１〜８の何れか１つに記載の静電センサの使用。
11. 心電図を記録するのに用いる請求項１〜８の何れか１つに記載の静電センサの使用。
12. ケーブル内の電気信号を無接点で検出するのに用いる請求項１〜８の何れか１つに記載の静電センサの使用。
13. 前記センサヘッドに対して移動する非帯電導電性物体を検出するのに用いる請求項１〜８の何れか１つに記載の静電センサの使用。
14. 目標領域に静止する非帯電導電性物体を検出する方法であって、
    請求項１〜８の何れか１つに記載の静電センサを設けるステップと、
    前記センサヘッドを上記目標領域に対して移動するステップと、
    前記電場の空間変動を感知して上記非帯電導電性物体の位置を特定するステップと
    を含んで成る方法。
15. 目標領域で移動する非帯電導電性物体を検出する方法であって、
    請求項１〜８の何れか１つに記載の静電センサを設けるステップと、
    上記目標領域に対して前記センサヘッドの静止を保つステップと、
    前記電場の空間振動を感知して上記非帯電導電性物体の位置を特定するステップと
    を含んで成る方法。
16. 地雷を検出するのに用いる請求項７又は８に記載の静電センサの使用。
17. 生物により摂取されるルーメンボーラスの生体内検出に用いられる請求項７又は８に記載の静電センサの使用。

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