JP2016063860A - Moisture meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水分計に関する。 The present invention relates to a moisture meter.
ある対象物に含まれた水分の比率である水分率を測定したい、という要求がある。例えば、人の体内の水分率が判れば、脱水症状が起きているか否か、或いは起きそうか否かを判断することができる。その他、食品や、工業製品の水分率を測定したいという要求もある。 There is a demand for measuring the moisture content, which is the proportion of moisture contained in a certain object. For example, if the moisture content in a human body is known, it can be determined whether or not dehydration is occurring or not. In addition, there is a demand for measuring the moisture content of food and industrial products.
そのような用途で水分計が開発され、実用されている。
対象物の水分率を測定するための原理には様々なものがある。例えば、対象物の電気容量に基づいて水分率を求める、対象物に照射したマイクロ波の減衰の程度に基づいて水分率を求める、対象物のインピーダンスの変化に基づいて水分率を求める等が水分計の原理として知られている。
本願出願人は、水分計の様々な用途のうち、人の体内の水分率を測定することは除外できないと考えている。そしてそのような観点からすると、水分計には、例えば屋外での使用も可能な程度に、できれば可搬な程度に小型化できること、また、測定に時間がかからないことは必須である。
そうすると、対象物のインピーダンスの変化に基づいて水分率を測定するものがそのような条件を充足し易い。そのような水分計は、例えば、水分率の測定対象となる対象物にそれぞれ当接させられるものであり、両者の間のインピーダンスを測定できる2つで一組の電圧電極である、正電圧電極及び負電圧電極を備えており、正電圧電極と負電圧電極を用いて測定される、正電圧電極と負電圧電極の間における対象物のインピーダンスに基づいて、対象物の水分率を測定するようになっているのが通常である。
Moisture meters have been developed and put to practical use for such applications.
There are various principles for measuring the moisture content of an object. For example, the moisture content is obtained based on the electric capacity of the object, the moisture content is obtained based on the degree of attenuation of the microwave irradiated to the object, the moisture content is obtained based on the impedance change of the object, etc. Known as the principle of the meter.
The applicant of the present application believes that, among various uses of the moisture meter, measuring the moisture content in a human body cannot be excluded. From such a point of view, it is essential that the moisture meter can be miniaturized to such an extent that it can be used outdoors, for example, to be portable, and that measurement does not take time.
If it does so, what measures a moisture content based on the change of the impedance of a target object will be easy to satisfy such conditions. Such a moisture meter is, for example, a positive voltage electrode that is brought into contact with an object to be measured for moisture content and is a set of two voltage electrodes that can measure impedance between the two. And measuring the moisture content of the object based on the impedance of the object between the positive voltage electrode and the negative voltage electrode, measured using the positive voltage electrode and the negative voltage electrode. Usually it is.
小型化、測定の短時間化の条件を満たす、対象物のインピーダンスに基づいて対象物の水分率を測定する上述の如き水分計は、有用なものであると言える。
しかしながら、対象物のインピーダンスに基づいて対象物の水分率を測定する水分計はその原理上一般に、正電圧電極と、負電圧電極とを、対象物の中に深く差込まない限り、対象物の極めて表面に近い範囲(例えば、1mm程度)の水分率しか測定できない。人体が対象物である場合、正電圧電極と、負電圧電極とを、対象物の中に差込むことは不可能であるから、人体が対象物である場合には、対象物のインピーダンスに基づいて対象物の水分率を測定する水分計は通常、皮膚の表面の極近い部分の水分率しか測定できない。
例えば、脱水症状が生じているか否かの判定のためには、対象物としての人体のより深い範囲での水分率の測定ができた方が良いのは自明である。また、皮膚の表面の極近い部分の水分率しか測定できないと、汗により皮膚の表面が湿っているか否かにより、対象物たる人体の水分率の測定結果に誤差が生じるおそれもある。そして、このような事態は、対象物が人体でない場合にも生じうる。
そのような事態を解消するには、対象物のインピーダンスに基づいて対象物の水分率を測定する水分計を、対象物の深い部分の水分率を測定できるように改良する必要があるが、今のところそのような水分計は知られていない。
It can be said that the moisture meter as described above that measures the moisture content of an object based on the impedance of the object that satisfies the requirements of downsizing and shortening the measurement time is useful.
However, in principle, a moisture meter that measures the moisture content of an object based on the impedance of the object generally has a positive voltage electrode and a negative voltage electrode unless the object is inserted deeply into the object. Only the moisture content in a range very close to the surface (for example, about 1 mm) can be measured. When the human body is the object, it is impossible to insert the positive voltage electrode and the negative voltage electrode into the object. Therefore, when the human body is the object, it is based on the impedance of the object. In general, a moisture meter that measures the moisture content of an object can measure only the moisture content of a portion close to the surface of the skin.
For example, in order to determine whether or not dehydration has occurred, it is obvious that it is better to measure the moisture content in a deeper range of the human body as the object. In addition, if only the moisture content of the part close to the surface of the skin can be measured, an error may occur in the measurement result of the moisture content of the human body as an object depending on whether or not the skin surface is wet by sweat. Such a situation can also occur when the object is not a human body.
In order to solve such a situation, it is necessary to improve the moisture meter that measures the moisture content of the object based on the impedance of the object so that the moisture content of the deep part of the object can be measured. However, such a moisture meter is not known.
本願は、対象物のインピーダンスに基づいて対象物の水分率を測定する水分計を、対象物の深い部分の水分率を測定できるように改良することをその課題とする。 This application makes it the subject to improve the moisture meter which measures the moisture content of a target object based on the impedance of a target object so that the moisture content of the deep part of a target object can be measured.
本願発明者は、上述の課題を解決するために、以下のような発明を提案する。
本願発明は、水分率の測定対象となる対象物にそれぞれ当接させられるものであり、両者の間のインピーダンスを測定できる2つで一組の電圧電極である、正電圧電極及び負電圧電極を備えており、前記正電圧電極と前記負電圧電極を用いて測定される、前記正電圧電極と前記負電圧電極の間における前記対象物のインピーダンスに基づいて、前記対象物の水分率を測定するようになっている水分計である。
そしてこの水分計は、前記対象物の内部を前記正電圧電極から前記負電圧電極に流れる電流に、当該電流が前記対象物のより深い方向に向かう方向の力を与えるような方向の磁力線を前記対象物の内部に発生させる磁力発生手段を備えている。
磁界の中を電流が流れるとき、その電流にはその磁界と直交する方向の力(ローレンツ力)がはたらくことがよく知られている。本願の水分計は、上述の如き磁力発生手段を備えている。この磁力発生手段が、対象物の内部を正電圧電極から負電圧電極に流れる電流に、対象物のより深い方向に向かうローレンツ力を加える向きの磁力線を発生させることにより、電流を対象物のより深い部分で流すことが可能となるから、本願の水分計によれば、正電圧電極と、負電圧電極とを対象物に差込むことなしに、対象物のより深い部分の水分率を測定できるようになる。
The present inventor proposes the following invention in order to solve the above-mentioned problems.
In the present invention, a positive voltage electrode and a negative voltage electrode, which are a set of two voltage electrodes that can be brought into contact with an object to be measured for moisture content and can measure the impedance between the two, are provided. And measuring the moisture content of the object based on the impedance of the object between the positive voltage electrode and the negative voltage electrode, measured using the positive voltage electrode and the negative voltage electrode. This is a moisture meter.
And this moisture meter has the magnetic field lines in such a direction that gives a force in a direction in which the current goes deeper in the object to the current flowing from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode in the object. Magnetic force generating means for generating inside the object is provided.
It is well known that when a current flows in a magnetic field, a force (Lorentz force) in a direction perpendicular to the magnetic field acts on the current. The moisture meter of the present application includes the magnetic force generation means as described above. This magnetic force generating means generates a magnetic line of force in a direction that applies a Lorentz force toward the deeper direction of the target to the current flowing from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode in the target, thereby causing the current to flow from the target. Since it is possible to flow in a deep part, according to the moisture meter of the present application, the moisture content of a deeper part of the object can be measured without inserting the positive voltage electrode and the negative voltage electrode into the object. It becomes like this.
磁力発生手段は、上述のように、対象物の内部を正電圧電極から負電圧電極に流れる電流に、当該電流が対象物のより深い方向に向かう方向の力を与えるような方向の磁力線を対象物の内部に発生させるようになっている。前記磁力発生手段は、前記対象物の内部に、前記対象物を平面視した場合に、前記正電圧電極から前記負電圧電極に向かう線の中程で当該線に右から直交する方向の磁力線を発生させるようになっていても良い。このような向きの磁力線を発生させれば、対象物の内部を正電圧電極から負電圧電極に流れる電流に、対象物のより深い方向に向かうローレンツ力を加えられるようになる。このような向きの磁力線を発生させられるのであれば、磁力発生手段は他の向きの磁力線をも発生させるようになっていても良い。 As described above, the magnetic force generation means targets the magnetic field lines in such a direction that gives the current flowing from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode inside the object in a direction in which the current goes deeper in the object. It is generated inside the object. The magnetic force generating means has a magnetic force line in a direction perpendicular to the line from the right in the middle of the line from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode when the object is viewed in plan inside the object. It may be generated. If the magnetic field lines in such a direction are generated, a Lorentz force toward the deeper direction of the object can be applied to the current flowing from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode in the object. As long as the magnetic field lines in such a direction can be generated, the magnetic field generation means may generate magnetic field lines in other directions.
前記磁力発生手段は、例えば永久磁石であっても良い。また、電磁石であっても良い。
前記磁力発生手段は、2つの永久磁石である第1磁石と第2磁石とからなっても良い。
前記磁力発生手段が2つの永久磁石である第1磁石と第2磁石とからなる場合、前記磁力発生手段は、前記第1磁石のN極と、前記第2磁石のS極とを前記対象物に当接させることで、前記N極から前記S極へと向かう磁力線が前記対象物の中に発生するようになっていても良い。
第1磁石と第2磁石を、それらのN極と、S極とが、正電圧電極と負電圧電極とを結ぶ直線を挟む位置で対象物の表面に接触するように配置することによって、対象物を平面視した場合に、正電圧電極から負電圧電極に向かう線の中程で当該線に左から直交する方向の磁力線を発生させることが可能となる。
The magnetic force generating means may be a permanent magnet, for example. An electromagnet may also be used.
The magnetic force generation means may include a first magnet and a second magnet that are two permanent magnets.
In the case where the magnetic force generation means includes a first magnet and a second magnet that are two permanent magnets, the magnetic force generation means uses the N pole of the first magnet and the S pole of the second magnet as the object. The magnetic field lines from the N pole to the S pole may be generated in the object.
By arranging the first magnet and the second magnet so that their N pole and S pole are in contact with the surface of the object at a position sandwiching a straight line connecting the positive voltage electrode and the negative voltage electrode, When the object is viewed in plan, it is possible to generate magnetic force lines in a direction perpendicular to the left from the line in the middle of the line from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode.
本願の水分計は、前記対象物に当接させられるものであり、両者の間で交流電流を流す2つで一組の電流電極を備えていても良い。
対象物のインピーダンスを測定する場合には、インピーダンスを測定する正電圧電極と負電圧電極とが最低限必要となる。それに加えて、電流電極が存在すると、インピーダンスの測定を安定して行うことができるようになる。直流電流のみを対象物に流すと電圧電極と対象物(例えば皮膚)との間で分極が発生し、電圧電極での測定値にノイズが乗るようになるが、交流電流を流すことによってそれを防ぐことが可能となる。電流電極が存在する場合は、いわゆる4電極法で対象物のインピーダンスが測定される状態となる。電流電極が存在しない場合は、正電圧電極と負電圧電極が電流電極を兼ねた状態となり、いわゆる2電極法で対象物のインピーダンスが測定される状態となる。
一般に2つの電流電極は、正電圧電極と負電圧電極を結ぶ直線上に、正電圧電極と負電圧電極とが、2つの電流電極の間に挟まれた状態となるようにして配置される。
電流電極が存在する場合の水分計における前記磁力発生手段は永久磁石であっても良い。その場合、前記対象物の水分率を測定するために用いられる前記対象物のインピーダンスは、前記電流電極間を流れる前記交流電流が、前記磁力発生手段から前記対象物のより深い方向に向かう方向の力を受けているときの前記インピーダンスのみとされるようになっていてもよい。電流電極が存在する場合においては、それらの間を流れる交流電流の向きによっては、電流電極間を流れる交流電流に、対象物のより浅い方向に向かう力が与えられる場合がある。そのようなときに測定されたインピーダンスを用いて水分率を決定したとすれば、交流電流が対象物の浅い部分にしか存在せず、場合によっては対象物の外に存在することすら考えられるので、電流電極間に交流を流すことによる上述の効果が失われる。他方、電流電極間を流れる交流電流の向きが、磁力発生手段から、電圧電極間を流れる交流電流が前記対象物のより深い方向に向かう方向の力を受けているときのインピーダンスのみを用いて水分率を決定するのであれば、そのような不具合は生じない。
電流電極が存在する場合の水分計における前記磁力発生手段は電磁石であっても良い。その場合の前記磁力発生手段は、前記電流電極間を流れる交流電流と同期させられた交流電流によって前記電流電極間を流れる交流電流に前記対象物のより深い方向に向かう方向の力を常に与えるような磁力を発生させるようになっていてもよい。電磁石に流す電流を直流にすれば当然に、電磁石が生じる磁界は常に一定となるが、電磁石に流す電流を交流にすれば、電磁石が生じる磁界の強さや向きを変化させることができる。磁力発生手段が電磁石であり、その電磁石が電流電極間を流れる交流電流と同期させられた交流電流によって、電流電極間を流れる電流に対象物のより深い方向に向かう方向の力を常に与えるような磁力を発生させるようになっているのであれば、電流電極間を流れる交流電流は常に対象物の深いところに到達できる。この場合であれば、どのタイミングで測定したインピーダンスを用いてでも、対象物の深い部分の水分率を測定できることになる。
The moisture meter of the present application is brought into contact with the object, and may be provided with a pair of current electrodes by passing an alternating current between them.
When measuring the impedance of an object, a positive voltage electrode and a negative voltage electrode for measuring impedance are required at a minimum. In addition, the presence of the current electrode enables stable impedance measurement. When only a direct current is passed through an object, polarization occurs between the voltage electrode and the object (for example, the skin), and noise is added to the measured value at the voltage electrode. It becomes possible to prevent. When there is a current electrode, the impedance of the object is measured by the so-called four-electrode method. When there is no current electrode, the positive voltage electrode and the negative voltage electrode serve as the current electrode, and the impedance of the object is measured by the so-called two-electrode method.
In general, the two current electrodes are arranged on a straight line connecting the positive voltage electrode and the negative voltage electrode so that the positive voltage electrode and the negative voltage electrode are sandwiched between the two current electrodes.
When the current electrode is present, the magnetic force generating means in the moisture meter may be a permanent magnet. In that case, the impedance of the object used to measure the moisture content of the object is such that the alternating current flowing between the current electrodes is directed in a direction from the magnetic force generating means to a deeper direction of the object. Only the impedance when receiving a force may be used. When current electrodes are present, depending on the direction of the alternating current flowing between them, a force toward the shallower direction of the object may be applied to the alternating current flowing between the current electrodes. If the moisture content is determined using the impedance measured at such time, the alternating current is only present in the shallow part of the object, and in some cases it can even exist outside the object. The above-mentioned effect due to passing alternating current between the current electrodes is lost. On the other hand, the direction of the alternating current flowing between the current electrodes is determined by using only the impedance when the alternating current flowing between the voltage electrodes receives a force in a direction toward a deeper direction of the object from the magnetic force generating means. If the rate is determined, such a problem does not occur.
The magnetic force generating means in the moisture meter when a current electrode is present may be an electromagnet. In this case, the magnetic force generating means always applies a force in a direction toward a deeper direction of the object to the alternating current flowing between the current electrodes by the alternating current synchronized with the alternating current flowing between the current electrodes. It is also possible to generate a strong magnetic force. Naturally, if the current flowing through the electromagnet is DC, the magnetic field generated by the electromagnet is always constant, but if the current flowing through the electromagnet is AC, the strength and direction of the magnetic field generated by the electromagnet can be changed. The magnetic force generating means is an electromagnet, and the electromagnet always applies a force in a direction toward a deeper direction of the object to the current flowing between the current electrodes by the alternating current synchronized with the alternating current flowing between the current electrodes. If the magnetic force is generated, the alternating current flowing between the current electrodes can always reach the deep part of the object. In this case, the moisture content in the deep part of the object can be measured using the impedance measured at any timing.
本願の水分計は、前記正電圧電極と、前記負電圧電極とが一体とされており、両者を同時に対象物に当接させられるようになっていても良い。そうすることで、水分計で水分率を測定する場合のユーザの作業負担を小さくすることができる。特に、正電圧電極と、負電圧電極の一方を対象物の表面に当接した場合に、その他方も自然に対象物の表面に当接するように正電圧電極と負電圧電極を構成すると、水分計で水分率を測定する場合のユーザの作業負担をより小さくすることができる。そのために、例えば、正電圧電極と負電圧電極の対象物に当接する面を面一にすることができる。
第1磁石と第2磁石を備える本願の水分計は、前記第1磁石と、前記第2磁石とが一体とされており、前記第1磁石のN極と、前記第2磁石のS極とを同時に対象物に当接させられるようになっていても良い。そうすることで、水分計で水分率を測定する場合のユーザの作業負担を小さくすることができる。特に、第1磁石と、第2磁石の一方を対象物の表面に当接した場合に、その他方も自然に対象物の表面に当接するように第1磁石と第2磁石を構成すると、水分計で水分率を測定する場合のユーザの作業負担をより小さくすることができる。そのために、例えば、第1磁石と第2磁石の対象物に当接する面を面一にすることができる。
正電圧電極と、負電圧電極とを一体にする、或いは第1磁石と第2磁石とを一体にするだけでなく、これらすべてを一体とすることもできる。つまり、本願の水分計は、前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、前記第1磁石と、前記第2磁石とが一体とされており、前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、前記第1磁石のN極と、前記第2磁石のS極とを同時に対象物に当接させられるようになっていても良い。これが、水分計で水分率を測定する場合のユーザの作業負担をより小さくすることは自明であろう。前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、前記第1磁石のN極と、前記第2磁石のS極との対象物に接触する面は、面一となっていても良い。こうすると、正電圧電極と、負電圧電極と、第1磁石のN極と、第2磁石のS極との対象物に接触する面のうちの1つを対象物の表面に当接させると、対象物の表面が平面であることが前提とはなるが、他の3つの面も対象面に当接することになる。
電流電極を備える本願の水分計は、前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、2つの前記電流電極とが一体とされており、前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、2つの前記電流電極とを同時に対象物に当接させられるようになっていても良い。そうすることで、水分計で水分率を測定する場合のユーザの作業負担を小さくすることができる。特に、正電圧電極と、負電圧電極と、2つの電流電極のうちの1つを対象物の表面に当接した場合に、その他の3つも自然に対象物の表面に当接するように正電圧電極と負電圧電極と、電流電極とを構成すると、水分計で水分率を測定する場合のユーザの作業負担をより小さくすることができる。前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、2つの前記電流電極との対象物に接触する面は、面一となっていれば、それら4つの面のうちの1つを対象物の表面に当接させると、対象物の表面が平面であることが前提とはなるが、他の3つの面も対象面に当接することになる。
第1磁石と、第2磁石と、2つの電流電極を備えた本願の水分計は、前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、前記第1磁石と、前記第2磁石と、2つの前記電流電極とは一体とされており、前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、前記第1磁石のN極と、前記第2磁石のS極と、2つの前記電流電極とを同時に対象物に当接させられるようになっていても良い。そうすることで、水分計で水分率を測定する場合のユーザの作業負担を小さくすることができる。特に、正電圧電極と、負電圧電極と、第1磁石と、第2磁石と、2つの電流電極のうちの1つを対象物の表面に当接した場合に、その他の5つも自然に対象物の表面に当接するようにこれらを構成すると、水分計で水分率を測定する場合のユーザの作業負担をより小さくすることができる。それを実現するには、例えば、前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、前記第1磁石のN極と、前記第2磁石のS極と、2つの前記電流電極との対象物に接触する面は、面一となっていれば良い。
In the moisture meter of the present application, the positive voltage electrode and the negative voltage electrode may be integrated, and both may be brought into contact with the object at the same time. By doing so, the work burden of the user when measuring the moisture content with a moisture meter can be reduced. In particular, when one of the positive voltage electrode and the negative voltage electrode is in contact with the surface of the object, the positive voltage electrode and the negative voltage electrode are configured so that the other naturally contacts the surface of the object. The work burden on the user when measuring the moisture content with a meter can be further reduced. Therefore, for example, the surfaces of the positive voltage electrode and the negative voltage electrode that are in contact with the object can be flush with each other.
In the moisture meter of the present application including the first magnet and the second magnet, the first magnet and the second magnet are integrated, and the N pole of the first magnet and the S pole of the second magnet May be brought into contact with the object at the same time. By doing so, the work burden of the user when measuring the moisture content with a moisture meter can be reduced. In particular, when one of the first magnet and the second magnet is brought into contact with the surface of the object, the first magnet and the second magnet are configured so that the other naturally comes into contact with the surface of the object. The work burden on the user when measuring the moisture content with a meter can be further reduced. Therefore, for example, the surfaces of the first magnet and the second magnet that are in contact with the object can be flush with each other.
Not only can the positive voltage electrode and the negative voltage electrode be integrated, or the first magnet and the second magnet can be integrated, but these can all be integrated. That is, in the moisture meter of the present application, the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the first magnet, and the second magnet are integrated, and the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, The N pole of the first magnet and the S pole of the second magnet may be brought into contact with the object at the same time. It will be obvious that this reduces the work burden on the user when measuring the moisture content with a moisture meter. The surfaces of the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the N pole of the first magnet, and the S pole of the second magnet that contact the object may be flush with each other. Then, when one of the surfaces of the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the N pole of the first magnet, and the S pole of the second magnet contacting the object is brought into contact with the surface of the object. Although the premise is that the surface of the object is a flat surface, the other three surfaces also come into contact with the object surface.
In the moisture meter of the present application including a current electrode, the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, and the two current electrodes are integrated, and the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, and the two The current electrode may be brought into contact with the object at the same time. By doing so, the work burden of the user when measuring the moisture content with a moisture meter can be reduced. In particular, when a positive voltage electrode, a negative voltage electrode, and one of the two current electrodes are in contact with the surface of the object, the other three are positive voltages so that they naturally contact the surface of the object. When an electrode, a negative voltage electrode, and a current electrode are configured, the user's work burden when measuring the moisture content with a moisture meter can be further reduced. If the surfaces of the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, and the two current electrodes that are in contact with the object are flush, one of the four surfaces is placed on the surface of the object. When abutting, it is assumed that the surface of the object is a flat surface, but the other three surfaces also abut on the object surface.
The moisture meter of the present application including a first magnet, a second magnet, and two current electrodes includes the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the first magnet, the second magnet, and the two The current electrode is integrated, and the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the N pole of the first magnet, the S pole of the second magnet, and the two current electrodes are simultaneously processed. You may come to contact | abut. By doing so, the work burden of the user when measuring the moisture content with a moisture meter can be reduced. In particular, when the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the first magnet, the second magnet, and one of the two current electrodes are brought into contact with the surface of the object, the other five are naturally targeted. If these are configured so as to abut on the surface of an object, the work burden on the user when measuring the moisture content with a moisture meter can be further reduced. In order to realize this, for example, the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the N pole of the first magnet, the S pole of the second magnet, and the two current electrodes are contacted. It is sufficient that the surface to be done is the same.
本願発明者は、本願の水分計と同様の作用効果を生じる以下の方法をも、本願発明の一態様として提案する。
その発明の一例は、水分率の測定対象となる対象物にそれぞれ当接させられるものであり、両者の間のインピーダンスを測定できる2つで一組の電圧電極である、正電圧電極及び負電圧電極を備えており、前記正電圧電極と前記負電圧電極を用いて測定される、前記正電圧電極と前記負電圧電極の間における前記対象物のインピーダンスに基づいて、前記対象物の水分率を測定する方法であって、前記対象物の内部を前記正電圧電極から前記負電圧電極に流れる電流に、当該電流が前記対象物のより深い方向に向かう方向の力を与えるような方向の磁力線を前記対象物の内部に発生させた状態で、前記対象物の水分率を測定する、方法である。
The inventor of the present application also proposes the following method that produces the same effect as the moisture meter of the present application as one aspect of the present invention.
An example of the invention is a positive voltage electrode and a negative voltage that are brought into contact with an object to be measured for moisture content and are a set of two voltage electrodes that can measure the impedance between the two. An electrode, and the moisture content of the object is measured based on the impedance of the object between the positive voltage electrode and the negative voltage electrode, measured using the positive voltage electrode and the negative voltage electrode. A method of measuring, wherein a magnetic field line is applied in such a direction that gives a current flowing in the object from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode in a direction in which the current goes deeper in the object. In the method, the moisture content of the object is measured in a state where the object is generated inside the object.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この実施形態の水分計は、これには限られないが、図1に示したように、情報処理装置100と、センサ装置200とを組合せて構成される。
Although not limited to this, the moisture meter of this embodiment is configured by combining the
情報処理装置100はコンピュータであり、これには限られないが、この情報処理装置100は、携帯可能なものである。情報処理装置100は、例えば、Apple Japan合同会社が製造、販売を行うiPod Touch(商標)等の音楽プレーヤであり、或いは携帯電話やスマートフォンであっても良い。この実施形態の情報処理装置100は、これには限られないがスマートフォンである。スマートフォンの例としては、Apple Japan合同会社が製造、販売を行うiPhone 5(商標)を挙げることができる。
The
情報処理装置100は、片手で把持できる程度の大きさに構成された、この限りではないが、この実施形態では薄い略直方体形状とされた筐体101を備えている。その筐体101の一方の面には、ディスプレイ102が設けられている。ディスプレイ102は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等により構成できるが公知のもので良い。
筐体101の、これには限られないがこの実施形態ではその上面には、音声入力端子103が設けられている。後述するようにセンサ装置200で生成された水分率の測定の対象となる対象物の水分率に関連するデータである変換信号は、音声入力端子103から情報処理装置100に入力されるようになっている。なお、情報処理装置100は、音声入力端子103から水分率に関するデータを受付けるようになっている必要は必ずしもない。USB端子や、無線の例えばBluetoothによる接続により、情報処理装置100がセンサ装置200から水分率に関連するデータを受付けるようにすることももちろん可能である。
音声入力端子103は、穴状とされており、給電を行う給電端子を有するプラグインパワー型のものであり、極普通に普及しているものと同様の構造が採用されている。給電端子の構成も規格化された極一般的なものであるので、図示、説明とも省略する。音声入力端子103は、予定された周波数帯域の信号の入力を受付けられるようになっている。これには限られないが、この実施形態における音声入力端子103が受付け可能な信号の周波数帯域は、そのハードウエア構成的に、人間の可聴域の周波数と略一致しており、凡そ20Hz〜20000Hzである。
筐体101のディスプレイ102が設けられている側の面には、情報処理装置100の操作のための情報の入力を行うための操作ボタン104が設けられている。操作ボタン104は、情報の入力を行える限り、テンキー等の他の構成が採用されても構わない。この実施形態の情報処理装置100は、ディスプレイ102がタッチパネルになっておりそこからの入力が可能であるため、操作ボタン104は簡素な構成となっている。
Although not limited to this, the
Although not limited to this, the
The
An
筐体101内には、図2に示したような構成のハードウエアが内蔵されている。筐体101に内蔵されるハードウエアは、CPU110A、ROM110B、RAM110C、インターフェイス110D、及びこれらを互いに接続するバス110Eである。
CPU110Aは、演算を行う演算装置である。CPU110Aは、例えば、ROM110Bに記録されたプログラムを実行することにより、後述する処理を実行する。なお、情報処理装置100は、通話機能、電子メール機能等のスマートフォンが通常行える様々な機能を実行するものであっても良いし、この実施形態の情報処理装置100もそのようなものであるが、ここでいうプログラムは、本願発明の水分計の一部を構成するものとしてこの情報処理装置100を機能させるためのプログラムである。様々な機能の実行のために、情報処理装置100には他のプログラムがもちろんインストールされているが、ここでは、この情報処理装置100を水分計の一部として機能させるためのプログラムに絞って話をする。このプログラムは、情報処理装置100にプリインストールされていたものであっても良いし、事後的にインストールされたものであっても良い。このプログラムの情報処理装置100へのインストールは、メモリカード等の所定の記録媒体を介して行なわれても良いし、LAN或いはインターネットなどの通信回線を介して行なわれても構わない。
ROM110Bは、CPU110Aが後述する処理を実行するために必要なプログラムやデータを記録している。RAM110Cは、CPU110Aが処理を行うために必要なワーク領域を提供する。また、RAM110Cには、CPU110Aが処理を行った結果生成されたデータが記録されうる。
インターフェイス110Dは、バス110Eで接続されたCPU110AやRAM110C等と外部との間でデータのやり取りを行うものである。インターフェイス110Dには、上述の音声入力端子103が接続されており、また、ディスプレイ102と、操作ボタン104が接続されている。インターフェイス110Dは、音声入力端子103から後述する変換信号を受取り、ディスプレイ102に後述する画像データを送り、ディスプレイ102と操作ボタン104から後述する操作信号を受取るようになっている。
In the
The CPU 110A is an arithmetic device that performs arithmetic operations. CPU110A performs the process mentioned later, for example by executing the program recorded on ROM110B. The
The ROM 110B records programs and data necessary for the CPU 110A to execute processing to be described later. The
The
CPU110Aがプログラムを実行することにより、情報処理装置100内には、図3で示されたような機能ブロックが生成される。なお、以下の機能ブロックは、上述のプログラム単体の機能により生成されていても良いが、上述のプログラムと、情報処理装置100にインストールされたOSその他のプログラムとの協働により生成されても良い。
情報処理装置100内に生成される機能ブロックは、操作信号解析部112A、制御部112B、変換信号解析部112C、及びディスプレイ制御部112Dである。
When the CPU 110A executes the program, a function block as shown in FIG. 3 is generated in the
Functional blocks generated in the
操作信号解析部112Aは、タッチパネルとしてのディスプレイ102と操作ボタン104から入力される操作信号を解析する機能を有する。解析された操作信号の内容は、制御部112Bに送られるようになっている。
制御部112Bは、情報処理装置100が、水分計の一部として機能している場合に、情報処理装置100の制御を行う機能を有している。制御部112Bが行う制御は、操作信号解析部112Aから送られた操作信号の内容に従って実行されるようになっている。
制御部112Bは制御信号を生成してそれを、変換信号解析部112C、及びディスプレイ制御部112Dに送るようになっている。変換信号解析部112C、及びディスプレイ制御部112Dは、受付けた制御信号に基いて以下の処理を行うようになっている。
The operation signal analysis unit 112A has a function of analyzing operation signals input from the
The control unit 112B has a function of controlling the
The control unit 112B generates a control signal and sends it to the conversion signal analysis unit 112C and the display control unit 112D. The conversion signal analysis unit 112C and the display control unit 112D perform the following processing based on the received control signal.
変換信号解析部112Cは、インターフェイス110Dから受付けた後述する変換信号の内容を解析する。変換信号解析部112Cはその処理を、制御部112Bからの指示があったら開始するようになっている。変換信号解析部112Cは、変換信号から、対象物の水分率を一意に決定できるようになっている。例えば、センシングの対象がユーザの身体の水分率なのであれば、変換信号解析部112Cは、この変換信号によれば水分率が○○%である、という決定を一意に行う。かかる決定は、変換信号と対象物の性状とを一対一で関係付けたルックアップテーブルを用いて行なっても良いし、何らかのアルゴリズムによる演算によって行なってもよい。変換信号は、後述のように、出力信号に対して、周波数帯域を上げる、周波数帯域を下げる、変調する等の変換を行ったものであるが、変換信号解析部112Cは、それを変換前の出力信号に戻してから上述の一意の決定を行なってもよい。いずれにせよ、変換信号解析部112Cは、その変換信号解析部112Cが含まれる情報処理装置100と対になったセンサ装置200から送られてくる変換信号の解析と、上述の一意の決定を行えるようになっている。変換信号解析部112Cによって解析された、対象物の水分率を一意に特定するデータは、ディスプレイ制御部112Dに送られるようになっている。
ディスプレイ制御部112Dは、制御部112Bから送られてきた制御信号による指示に応じて、ディスプレイ102に表示する画像についての画像データを生成する。画像データによりディスプレイ102に表示される画像は、動画の場合もあるし、静止画の場合もある。制御部112Bから送られてくる制御信号は、変換信号解析部112Cで解析された対象物の水分率を特定するデータに基づく情報をディスプレイ102に表示せよ、或いは表示を中止せよ、という指示にかかる場合もあるし、動画、静止画の切換えを求めるものである場合もある。例えば、変換信号解析部112Cで解析された対象物の水分率についてのデータが刻々と変化するのであれば、制御部112Bは、対象物の水分率についてのデータによって示される対象物の水分率を示す画像(例えば数値)を刻々と変化させるように動画でディスプレイ102に表示せよとディスプレイ制御部112Dに指示するものである場合もあるし、操作信号で指示された所定のタイミングにおける対象物の水分率をディスプレイ102に静止画で表示せよとディスプレイ制御部112Dに指示するものである場合もある。いずれにせよ、ディスプレイ制御部112Dはディスプレイ102に表示させる画像についての画像信号を生成し、それをインターフェイス110Dを介してディスプレイ102に送るようになっている。そして、画像信号を受け取ったディスプレイ102は、かかる画像信号に基づく画像を表示するようになっている。
The conversion signal analysis unit 112C analyzes the content of a conversion signal described later received from the
The display control unit 112D generates image data regarding an image to be displayed on the
次に、上述の情報処理装置100との組合せにより水分計をなすセンサ装置200の構成について説明する。
Next, the configuration of the
センサ装置200は、フォーンプラグ210と、センサ部220とを、ケーブル230で繋いで構成されている。
フォーンプラグ210は一般的なものであり、音声入力端子103に差込むことのできるスリーブ211と、筒状のプラグ本体212とからなる。スリーブ211は、音声入力端子103に差込むことにより、音声入力端子103と接続される。スリーブ211から後述する変換信号が音声入力端子103に入力できるようになっている。また、スリーブ211は、音声入力端子103から電力の供給を受けられるようになっている。
ケーブル230は、これには限られないが例えばゴム製のチューブ231の中に、幾つかの導線を挿入してなる。この実施形態では、チューブ231の中には、これには限られないが、変換信号をセンサ部220からフォーンプラグ210に送るための導線232と、電力をフォーンプラグ210からセンサ部220へ送るための導線233とが挿入されている(図4)。
The
The
The
図4に、センサ部220の断面図を、図5にセンサ部220の平面図をそれぞれ示す。
センサ部220は、かならずしもこの限りではないがこの実施形態では筒状、より詳細には円筒形状とされた薄い本体部ケース221を備えている。ケース221の底面には孔221Aが穿たれており、ケース221は、そこでケーブル230と接続されている。
また、ケース221の上面には、正電圧電極223と、負電圧電極224が設けられている。正電圧電極223と、負電圧電極224は、これには限られないが共に円形である。正電圧電極223と、負電圧電極224は、使用時においては、その図1、図4における上面を対象物に当接した状態で使用される。正電圧電極223と、負電圧電極224は、この実施形態では、ケース221を介して一体となっている。これには限られないが、この実施形態の正電圧電極223と、負電圧電極224は、その対象物に当接させられる面が面一となっている。
正電圧電極223と、負電圧電極224は、その間に所定の電圧をかけられる一対の電圧電極であり、両者の間、より正確には両者の間に存在する対象物のインピーダンスを測定するための電極である。対象物の水分率に応じて対象物のインピーダンスが変化するため、対象物のインピーダンスを測定することにより、対象物の水分率を求めることができるわけである。
4 is a cross-sectional view of the
Although not necessarily limited to this, the
A
The
ケース221の内部には、電源回路225、インピーダンス検出部226、変換回路227が設けられている。
電源回路225は、導線233と接続されており、導線233、フォーンプラグ210、音声入力端子103を介して、情報処理装置100から電力の供給を受けるようになっている。電源回路225は、その電力を、電力を必要とする対象に振り分けつつ供給する機能を有している。この実施形態では、これには限られないが、電源回路225は、インピーダンス検出部226と変換回路227に、それぞれ導線225Aと、導線225Bを介して電力を供給するようになっている。
インピーダンス検出部226は、正電圧電極223と負電圧電極224にそれぞれ、導線226Aと、226Bを介して接続されている。インピーダンス検出部226は、導線226Aと、226Bを介して、正電圧電極223と負電圧電極224に対して所定の電位差の電圧を印加し、それらの間のインピーダンスを検出するようになっている。インピーダンス検出部226は、検出したインピーダンスにもとづいて、対象物のインピーダンスに関する信号(これは、つまり対象物の水分率に関する信号である。)である出力信号を生成する。インピーダンス検出部226は、その出力信号を、導線226Cで結ばれている変換回路227に、導線226Cを介して送るようになっている。
Inside the
The
The
変換回路227は、基本的に、インピーダンス検出部216が生成した出力信号の周波数帯域を、音声入力端子103が受付けることのできる周波数帯域に収めるように変換する機能を有している。音声入力端子103は、上述のように、それが受付けることのできる信号の周波数帯域が制限されている。つまり、変換回路227によって出力信号が変換されたものである変換信号は、導線232、フォーンプラグ210を介して音声入力端子103が受付けることのできるものとなる。
変換回路227は、出力信号の周波数を小さくする回路、例えば分周回路を含んでいても良い。変換回路227は、また、出力信号の周波数を大きくする回路、例えば逓倍回路を含んでいても良い。変換回路227がこれらの回路を含んでいる場合には、出力信号は単純に、周波数を減らされるか、或いは周波数を増やされることにより、変換信号となる。
また、変換回路227は、出力信号に変調を生じさせるような回路を含んでいても構わない。その場合、変換回路227は、出力信号を変調信号とし、変換信号の周波数帯域が音声入力端子103が受付けることのできる周波数帯域に収まる適当な周波数の搬送波を用いて変換を行い、被変調信号としての変換信号を得ることになる。変換回路227が行う変調は、振幅変調、周波数変調、位相変調のいずれでも構わない。つまり、変換回路227は、出力信号に振幅変調を生じさせる振幅変調回路(例えば、AM変調回路として知られている。)、出力信号に周波数変調を生じさせる周波数変調回路(例えば、FM変調回路として知られている。)、出力信号に位相変調を生じさせる位相変調回路(例えば、PM変調回路として知られている。)の少なくともいずれかを含んでいてもよい。
変換回路227が、分周回路等の出力信号の周波数を小さくする回路、逓倍回路等の出力信号の周波数を大きくする回路、AM変調回路等の出力信号に振幅変調を生じさせる振幅変調回路、FM変調回路等の出力信号に周波数変調を生じさせる周波数変調回路、PM変調回路等の出力信号に位相変調を生じさせる位相変調回路のいずれを含むかは、インピーダンス検出部226が出力する出力信号の周波数帯域の大小、出力信号がそもそも変調信号であるか否か、水分計を用いたセンシングで応答性能の良さがどの程度求められるか、センシングの精度がどの程度求められるかなどの事情に応じて、適当に選択すれば良い。上記3種類の変調回路は、2種類以上組合せられても構わない。
例えば、出力信号の周波数帯域が音声入力端子103が受付けられる周波数帯域よりも相対的に高い場合には、分周回路等の出力信号の周波数を小さくする回路を用いて、その周波数帯域を下げれば良い。逆に、インピーダンス検出部226からの出力信号の周波数帯域が音声入力端子103が受付けられる周波数帯域よりも相対的に低い場合には、逓倍回路等の出力信号の周波数を大きくする回路を用いて、その周波数帯域を上げれば良い。
また、一般に、振幅変調回路を用いれば、センシングの精度ないし分解能は下がるが、占有帯域幅を小さくすることができる。周波数変調回路を用いれば、応答性は悪くなるが、センシングの精度ないし分解能は上がる。変換信号の占有帯域幅を狭くしたいという事情があれば、位相変調回路を用いるのが良い。そのようなことを考慮して、上述の3つの変調回路のいずれを用いるか決定することができる。もっとも、出力信号が変調信号である場合には、変調回路を使わなければならない理由は大きくないかもしれない。
以上で述べた変調は主に、アナログ変調に関するものであったが、変調は、アナログ変調に限らず、デジタル変調、或いはパルス変調であってもよい。デジタル変調としては、位相偏移変調 (例えば、PSKとして知られる。)、周波数偏移変調(例えば、FSKとして知られる。)、振幅偏移変調(例えば、ASKとして知られる。)、直角位相振幅変調(例えば、QAMとして知られる。)を用いることができる。パルス変調としては、例えば、パルス符号変調(PCM)、パルス幅変調(PWM)、パルス振幅変調(PAM)、パルス位置変調(PPM)、パルス密度変調(PDM)を用いることができる。
必要に応じて、アナログデジタル変換器、又はデジタルアナログ変換器を変換回路に設けることももちろん適宜行ってよい。変換信号は、アナログ信号でもデジタル信号でも良い。
以上で説明した回路はすべて公知或いは周知であるから、それぞれについての詳しい説明は省略する。
The conversion circuit 227 basically has a function of converting the frequency band of the output signal generated by the impedance detection unit 216 so that the frequency band can be received by the
The conversion circuit 227 may include a circuit that reduces the frequency of the output signal, for example, a frequency divider. The conversion circuit 227 may also include a circuit that increases the frequency of the output signal, for example, a multiplier circuit. When the conversion circuit 227 includes these circuits, the output signal is simply converted into a converted signal by decreasing the frequency or increasing the frequency.
Further, the conversion circuit 227 may include a circuit that causes modulation of the output signal. In that case, the conversion circuit 227 converts the output signal into a modulation signal, performs conversion using a carrier wave having an appropriate frequency within the frequency band that can be received by the
A conversion circuit 227 for reducing the frequency of the output signal, such as a frequency divider, a circuit for increasing the frequency of the output signal, such as a multiplication circuit, an amplitude modulation circuit for causing amplitude modulation in the output signal of the AM modulation circuit, FM The frequency of the output signal output from the
For example, if the frequency band of the output signal is relatively higher than the frequency band in which the
In general, if an amplitude modulation circuit is used, the sensing accuracy or resolution is lowered, but the occupied bandwidth can be reduced. If a frequency modulation circuit is used, the responsiveness deteriorates, but the sensing accuracy or resolution increases. If there is a situation where it is desired to reduce the occupied bandwidth of the conversion signal, it is preferable to use a phase modulation circuit. In consideration of such a situation, it is possible to determine which of the three modulation circuits described above is used. However, if the output signal is a modulation signal, the reason for using the modulation circuit may not be great.
Although the modulation described above mainly relates to analog modulation, the modulation is not limited to analog modulation, and may be digital modulation or pulse modulation. Digital modulation includes phase shift keying (eg, known as PSK), frequency shift keying (eg, known as FSK), amplitude shift keying (eg, known as ASK), quadrature amplitude. Modulation (eg, known as QAM) can be used. As pulse modulation, for example, pulse code modulation (PCM), pulse width modulation (PWM), pulse amplitude modulation (PAM), pulse position modulation (PPM), and pulse density modulation (PDM) can be used.
Of course, an analog-digital converter or a digital-analog converter may be provided in the conversion circuit as needed. The conversion signal may be an analog signal or a digital signal.
Since all the circuits described above are publicly known or well known, detailed description of each circuit is omitted.
ケース221の図1、図4における上面には、第1磁石228と、第2磁石229とが取付けられている。第1磁石228と第2磁石229は、この実施形態ではともに永久磁石であり、ともにその表面が対象物に当接した状態の正電圧電極223から負電圧電極224に向かって対象物の中を流れる電流に、その電流が対象物の中のより深い方向に向かう方向の力(ローレンツ力)を与えるような方向の磁力線を、対象物の内部に発生させるためのものである。
この実施形態では、第1磁石228と、第2磁石229はともに、この限りではないが円板状である。第1磁石228と第2磁石229はともに、この限りではないが、ケース221の図1、図4における上側に穿たれた孔221B、221Cに嵌め込まれた状態で、ケース221に固定されている。したがって、この実施形態では、第1磁石228と第2磁石229は、ケース221を介して一体とされている。
第1磁石228と、第2磁石229は、その一方の面が、ケース221の表面に露出している。第1磁石228と第2磁石229は、その一方の面の表面が面一となっている。これには限られないが、この実施形態の第1磁石228と第2磁石229の一方の面は、正電圧電極223と、負電圧電極224の対象物に当接させられる面とも面一となっている。
第1磁石228の一方の面はN極であり、その裏面である他方の面はS極となっている。第2磁石229の一方の面はS極であり、その裏面である他方の面はN極となっている。第1磁石228のN極と第2磁石229のS極を対象物に当接させると、対象物の中にN極からS極に向かう磁力線が生じる。このとき生じる磁力線は、対象物の中で、正電圧電極223から負電圧電極224に向かう線の中程で、後述するように、対象物を平面視した場合に当該線に右から直交する。
A
In this embodiment, the
One surface of the
One surface of the
次に、情報処理装置100と、センサ装置200の組合せにより構成される水分計の使用方法、動作について説明する。
水分計を構成するために、ユーザは、センサ装置200のフォーンプラグ210のスリーブ211を、図1に示したようにして、情報処理装置100の音声入力端子103に挿入する。すると、音声入力端子103とスリーブ211が導通するとともに、音声入力端子103の給電端子と、スリーブ211の受電端子が導通する。
受電端子が給電端子から得た電力は、電源回路225から、インピーダンス検出部226と変換回路227とに供給される。インピーダンス検出部226と変換回路227とはそれにより駆動できるようになる。インピーダンス検出部226が駆動することで、水分計は対象物の水分率を検出できる状態となる。
Next, a usage method and operation of a moisture meter constituted by a combination of the
In order to configure the moisture meter, the user inserts the
The power obtained from the power receiving terminal by the power receiving terminal is supplied from the
次に、ユーザは、情報処理装置100のディスプレイ102にタッチするなどして、情報処理装置100内の、この情報処理装置100を水分計の一部として機能させるためのプログラムを立ち上げる。これにより、図3に示した機能ブロックが情報処理装置100の中に生成される。
Next, the user launches a program in the
次に、ユーザは、例えば情報処理装置100に接続されたセンサ装置200のセンサ部220を持ち、図1、図4におけるその上面を対象物に押し付ける。この場合の対象物は水分率の測定となる対象であれば特に限定はないが、この実施形態では取り敢えず人体であるものとする。
ユーザは、センサ部220を自ら或いは他人の例えば腕に押し付ける。
すると、ユーザ等の腕に、それらすべてが面一である、センサ部220にある第1磁石228、第2磁石229、正電圧電極223、負電圧電極224の表面がすべて当接する。なお、これらをまとめてユーザの身体の表面に当接させ易くするには、ユーザ等の上腕の肘から先の部分の内側や、ユーザ等の太もも、腹、背など、ある程度面積が広く平面状である部分に、センサ部220を当接させると良い。
Next, for example, the user has the
The user presses the
Then, the surfaces of the
まず、第1磁石228と、第2磁石229がユーザの身体に当接した状態となると、ユーザの身体の中に、図6に示したように、第1磁石228のN極から第2磁石229のS極へと向かう磁力線Bが生じる。もっとも、第1磁石228と、第2磁石229との間には、第1磁石228のN極から第1磁石228のS極に向かうもの、第2磁石229のN極から第2磁石229のS極か、第1磁石のS極に向かうものもあるが、図6ではこれらを省略している。
また、正電圧電極223と、負電圧電極224の間では、前者から後者の間に、図7で示したように、電流Iが流れる。この電流は、本来あまり深いところを流れず、例えば、破線で示した程度の深さを流れるのであるが、電流Iの周辺、特には正電圧電極223と負電圧電極224の中間部分近辺には、記号Bで示されたように、図7における紙面に垂直で紙面の手前から奥向きの(正電圧電極223と、負電圧電極224の中心以外では、少なくともその方向の成分を持つ向きの)磁力線が存在している。したがって、電流Iには図7における下向きのローレンツ力Fが働き、対象物のより深いところ、例えば実線で示したところを電流Iが流れることになる。
First, when the
Further, between the
かかる電流に基づいて、インピーダンス検出部226は対象物たる人体のインピーダンスを検出し、出力信号を生成する。出力信号は、変換回路227に送られる。変換回路227に送られた出力信号は、変換回路227で変換され変換信号となる。変換信号は、導線232を経て、フォーンプラグ210のスリーブ211に至り、スリーブ211にから音声入力端子103を経て、情報処理装置100内の変換信号解析部112Cに受取られる。
変換信号解析部112Cは受付けた変換信号の内容を解析し、変換信号が示す肌の水分率を一意に決定する。変換信号解析部112Cは、その内容をディスプレイ制御部112Dに送る。
ディスプレイ制御部112Dは、その内容に応じた画像をディスプレイ102に表示させるための画像データを生成して、その画像データをディスプレイ102に送る。その内容は、例えば、身体の水分率を示す数値だけでも構わないが、肌の水分率を示す数値に加え、脱水症状が起こる可能性についてのコメントや、そのような内容を示すイラストや記号などであっても、或いはそれらと数値が含まれたものであっても良い。
Based on the current, the
The conversion signal analysis unit 112C analyzes the content of the received conversion signal, and uniquely determines the moisture content of the skin indicated by the conversion signal. The conversion signal analysis unit 112C sends the contents to the display control unit 112D.
The display control unit 112D generates image data for causing the
なお、以上の例ではインピーダンスの検出をセンサ装置200内のインピーダンス検出部226でインピーダンスを検出することとしていた、つまりインピーダンスの検出を、情報処理装置100ではなく、センサ装置200内で行うこととしていた。もっともこれはこの限りではなく、インピーダンスの検出は情報処理装置100側で行っても良い。その場合には、正電圧電極223と、負電圧電極224との間の電位差についてのデータを、変換回路227で変換してから、上述の実施形態の場合と同様にして、情報処理装置100に送れば良い。これは以下の変形例でも同様である。
In the above example, the impedance is detected by the
次に、以上の実施形態の水分計の変形例について説明する。
<変形例1>
変形例1の水分計は、殆ど以上の実施形態の水分計と同じである。唯一異なるのは、そのセンサ部220に、後述する電流電極が設けられている、という点である。
図8に示したように、電流電極250は、2つある。電流電極250は、正電圧電極223と、負電圧電極224を結んだ線上の、正電圧電極223と、負電圧電極224の外側に配置される。正電圧電極223からその外側の電流電極250までの距離と、負電圧電極224からその外側の電流電極250までの距離は、これには限られないが同じとなっている。また、これには限られないが、両電流電極250の形状は円形であり、またこれには限られないが、両電流電極250の大きさは、正電圧電極223と、負電圧電極224と同じとなっている。
この実施形態の電流電極250は、センサ部220のケース221に固定されており、ケース221を介して一体となっている。両電流電極250のケース221から露出している面は、それらすべてが面一となっている、第1磁石228、第2磁石229、正電圧電極223、負電圧電極224の表面と面一となっている。
Next, a modification of the moisture meter of the above embodiment will be described.
<
The moisture meter of
As shown in FIG. 8, there are two
The
センサ部220をユーザ或いはユーザ以外の人間の身体に当接させた場合、電流電極250の間には、図9に示したように、交流の電流I〜が流れることになる。それが可能なように、この変形例のケース221の内部には、電源回路225から電力の供給を受け、交流電流を発生させ、電流電極250に交流電流を供給する交流電流発生回路が配されている。
電流電極250は、正電圧電極223と、負電圧電極224を挟んでいるので、正電圧電極223と、負電圧電極224の間を流れる電流は、その交流の電流I〜が流れている状態を流れることになり、インピーダンス検出部226は、交流の電流I〜が流れている中での対象物のインピーダンスを測定することになる。
このような4つの電極を用いてインピーダンスを検出する方法は4電極法と呼ばれるものであり、広く知られているように、その測定の精度が高い。
電流電極250が存在する場合、インピーダンス検出部226は、本願でいう対象物に相当する人間の体の水分率を測定するために用いられる対象物のインピーダンスとして、2つの電流電極250間を流れる交流電流が、磁界から人間の身体のより深い方向に向かう方向の力を受けているときのインピーダンスのみを用いるようになっていても良い。
これを達成する方法の第1として、例えば、時分割を上げることができる。2つの電流電極250間を流れる交流電流は、その電流の向きが交互に変わるので、永久磁石である第1磁石228と、第2磁石229との間に作られる固定の磁界から、人間の身体のより深い方向に向かう力と人間の身体のより浅い方向に向かう力を交互に受けることになる。インピーダンス検出部262は、交流電流の向きの変換と同期させたタイミング信号を用いて、2つの電流電極250間を流れる交流電流が、磁界から人間の身体のより深い方向に向かう力を受けているそのタイミングにのみ、インピーダンスの検出を行うことができる。
また、これを達成する方法の第2として、周波数帯域による制限を上げることができる。2つの電流電極250間を流れる交流電流は、その電流の向きが一定の周波数で交互に変わる。インピーダンス検出部262は、例えば、ハードウエアとしてバンドパスフィルタを用いる等して、2つの電流電極250間を流れる交流電流の周波数と同じ周波数で変化する電位差のみに基いて、インピーダンスを検出することができる。これにより、交流電流の周波数とは異なるタイミングで変化する人間の身体内に自然に発生する電位差等に基づくノイズを除去することができる。
<変形例2>
変形例2の水分計は、殆ど以上の変形例1の水分計と同じである。変形例2の水分計も、変形例1の場合と同様の2つの電流電極250を備えている。
他方、変形例2の水分計は、変形例1の水分計が備えていた第1磁石228と第2磁石229を備えていない。その変わり変形例2の水分計は、変形例1の水分計が備えていなかった電磁石を備えている。変形例2の水分計では、第1磁石228と第2磁石229を用いて人間の体内に磁界を作っていた変形例1の水分計とは異なり、この電磁石で、人間の体内に磁界を作るようになっている。そして、電磁石には、交流電流が流される。電磁石に流される交流電流の周波数は、2つの電流電極250の間に流される交流電流と同じ周波数とされ、両者は互いに同期させられている。電磁石に交流電流を流すと、電磁石が作り出す磁界は、交流電流と同期して、その向きを交互に180°変える。そして、この電磁石が作り出す磁界は、2つの電流電極250間を流れる交流電流に対して、本願で言う対象物に相当する人間の身体のより深い方向に向かう方向の力を常に与えるようなものとされるようになっている。これにより、インピーダンス検出部262がどのタイミングでインピーダンスを検出したとしても、検出されたインピーダンスはノイズが少ないものとなる。
When the
Since the
Such a method of detecting impedance using four electrodes is called a four-electrode method, and the measurement accuracy is high as is widely known.
When the
As a first method of achieving this, for example, time division can be increased. Since the direction of the alternating current flowing between the two
In addition, as a second method for achieving this, the limitation by the frequency band can be raised. The alternating current flowing between the two
<
The moisture meter of
On the other hand, the moisture meter of
100 情報処理装置
101 筐体
102 ディスプレイ
103 音声入力端子
110A CPU
110B ROM
110C RAM
110D インターフェイス
110E バス
112A 操作信号解析部
112B 制御部
112C 変換信号解析部
112D ディスプレイ制御部
210 フォーンプラグ
211 スリーブ
212 プラグ本体
220 センサ部
221 ケース
223 正電圧電極
224 負電圧電極
225 電源回路
226 インピーダンス検出部
227 変換回路
230 ケーブル
250 電流電極
DESCRIPTION OF
110B ROM
110C RAM
Claims (15)
前記対象物の内部を前記正電圧電極から前記負電圧電極に流れる電流に、当該電流が前記対象物のより深い方向に向かう方向の力を与えるような方向の磁力線を前記対象物の内部に発生させる磁力発生手段を備えている、
水分計。 Each of the objects to be measured for moisture content is brought into contact with each other, and includes a positive voltage electrode and a negative voltage electrode, which are a pair of voltage electrodes that can measure impedance between the two, The moisture content of the object is measured based on the impedance of the object between the positive voltage electrode and the negative voltage electrode, measured using the positive voltage electrode and the negative voltage electrode. A moisture meter,
Magnetic field lines are generated inside the object in such a direction that gives a current flowing in the object from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode in a direction in which the current goes deeper in the object. Including magnetic force generating means
Moisture meter.
請求項1記載の水分計。 The magnetic force generating means has a magnetic force line in a direction perpendicular to the line from the right in the middle of the line from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode when the object is viewed in plan inside the object. Is supposed to generate,
The moisture meter according to claim 1.
請求項1又は2記載の水分計。 The magnetic force generating means is composed of a first magnet and a second magnet, which are two permanent magnets, by bringing the N pole of the first magnet and the S pole of the second magnet into contact with the object, Magnetic field lines from the north pole to the south pole are generated in the object.
The moisture meter according to claim 1 or 2.
請求項1記載の水分計。 It is brought into contact with the object, and includes a set of two current electrodes that allow an alternating current to flow between them.
The moisture meter according to claim 1.
前記対象物の水分率を測定するために用いられる前記対象物のインピーダンスは、前記電流電極間を流れる前記交流電流が、前記磁力発生手段から前記対象物のより深い方向に向かう方向の力を受けているときの前記インピーダンスのみとされるようになっている、
請求項4記載の水分計。 The magnetic force generating means is a permanent magnet,
The impedance of the object used for measuring the moisture content of the object is that the alternating current flowing between the current electrodes receives a force in a direction toward the deeper direction of the object from the magnetic force generating means. It is supposed to be only the impedance when
The moisture meter according to claim 4.
請求項4記載の水分計。 The magnetic force generating means generates a magnetic force that always gives a force in a direction toward a deeper direction of the object to an alternating current flowing between the current electrodes by an alternating current synchronized with the alternating current flowing between the current electrodes. An electromagnet that is designed to generate,
The moisture meter according to claim 4.
請求項1〜3のいずれかに記載の水分計。 The positive voltage electrode and the negative voltage electrode are integrated, and both can be brought into contact with the object at the same time.
The moisture meter according to any one of claims 1 to 3.
請求項3記載の水分計。 The first magnet and the second magnet are integrated, and the N pole of the first magnet and the S pole of the second magnet can be brought into contact with the object at the same time.
The moisture meter according to claim 3.
請求項4記載の水分計。 The positive voltage electrode, the negative voltage electrode, and the two current electrodes are integrated, and the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, and the two current electrodes are simultaneously brought into contact with an object. Is supposed to be
The moisture meter according to claim 4.
請求項3記載の水分計。 The positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the first magnet, and the second magnet are integrated, and the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, and the N pole of the first magnet The S pole of the second magnet can be brought into contact with the object at the same time.
The moisture meter according to claim 3.
請求項9記載の水分計。 The surfaces of the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, and the two current electrodes that contact the object are flush with each other.
The moisture meter according to claim 9.
請求項10記載の水分計。 The surfaces of the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the N pole of the first magnet, and the S pole of the second magnet that are in contact with objects are flush with each other.
The moisture meter according to claim 10.
前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、前記第1磁石と、前記第2磁石と、2つの前記電流電極とは一体とされており、前記正電圧電極と、前記負電圧電極と、前記第1磁石のN極と、前記第2磁石のS極と、2つの前記電流電極とを同時に対象物に当接させられるようになっている、
請求項3記載の水分計。 It is brought into contact with the object, and includes a pair of current electrodes with two alternating currents flowing between them,
The positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the first magnet, the second magnet, and the two current electrodes are integrated, the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, The N pole of the first magnet, the S pole of the second magnet, and the two current electrodes can be brought into contact with the object at the same time.
The moisture meter according to claim 3.
請求項12記載の水分計。 The surfaces of the positive voltage electrode, the negative voltage electrode, the N pole of the first magnet, the S pole of the second magnet, and the two current electrodes that are in contact with the object are flush with each other. Yes,
The moisture meter according to claim 12.
前記対象物の内部を前記正電圧電極から前記負電圧電極に流れる電流に、当該電流が前記対象物のより深い方向に向かう方向の力を与えるような方向の磁力線を前記対象物の内部に発生させた状態で、前記対象物の水分率を測定する、
方法。 Each of the objects to be measured for moisture content is brought into contact with each other, and includes a positive voltage electrode and a negative voltage electrode, which are a pair of voltage electrodes that can measure impedance between the two, A method of measuring the moisture content of the object based on the impedance of the object between the positive voltage electrode and the negative voltage electrode, measured using the positive voltage electrode and the negative voltage electrode. ,
Magnetic field lines are generated inside the object in such a direction that gives a current flowing in the object from the positive voltage electrode to the negative voltage electrode in a direction in which the current goes deeper in the object. In a state where it is allowed to measure the moisture content of the object,
Method.
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