WO2010026658A1 - 検出装置、検出方法、静脈センシング装置、走査プローブ顕微鏡、歪み検知装置および金属探知機 - Google Patents

Abstract

新規な原理に基づき、血管などの各種の対象物を高感度かつ高精度で検出することができる検出装置および検出方法を提供する。少なくとも１つの直線の周りに回転対称なｍ個（ｍは４以上の偶数）の電荷であってそれらの電荷量の合計が略０であるものを発生させるｍ個の電極と、上記の直線上の電界を検出する少なくとも１つの電界検出素子とにより検出装置を構成する。ｍ個の電荷は４重極、平面６重極、平面８重極、立体８重極などである。４重極を構成する場合には正方形の頂点に４個の電極（１１～１４）を配置する。これらの電極（１１～１４）の中心に検出電極（２０）を配置する。この検出装置を用いて静脈センシング装置などを構成する。

Description

置、 検出方法、 静脈センシング 置、 走査プロ ブ 微鏡、 および金属 知機 術分野

この 、 新規な原理に基づ 検出 置、 検出方法、 静脈センシン グ 置、 走査プローブ 微鏡、 および金属 知機に関する 背景

来、 生体 における血管などを 定する 定装置として 本出願人によ 提案された のがある ( 。 ) 。 この 定 装置では、 複数の 波数にそれぞれ 応する 離にお て 導電磁界 に比して大き 強度が得られる 電界を発信電極から発信し、 この 離に対応する周波数の 電界の 度変化を検出 極で検出することに よ り、 血管などの 態を測定する。

方、 従来、 磁界 セ ンサを備えた近接スイ ッチが提案されて る ( えば、 特許 2 。 。 この スイ ッチでは、 直方向の 向を有するU 形の 石のU字の脚部の間に、 3つの 名の極 によって 束の 域が形成され、 この 域にお て 界に感応するセ ンサが取り付け れており、 かつU 形の 部の 方にお てU字の基 部に平行な平面にお て 能な面 の 磁性 リ を備え、 こ の U 形の 部の 2つの極に接近する際に、 前記 束の 域の 殺によって される、 センサの 号が評価 能である この スイ ッチを 4 9 AおよびB ( 2の と 価な ) に示す。 この スイ ッチの 理は次の通りである。 49 Aに示すよ に、 この スイ ッチにお ては、 U 形の 石のU字の脚部の 間に、 3個のN極で磁界を打ち消すために 束の 域、 従って 域が生ずる。 49 Bに示すよ に、 リ として強磁性体が近 接したとき、 域であった位置に 界が生ずる。 域に取 り付けた センサによ りこの 界の 化を検出し、 強磁性体の 推測する。

また、 磁界 センサを固有の 置の 域に配 する ことが知られて る ( 3 。 ) 。

2、 3で開示された技術によれば、 従来は センサで は検出できなかった強磁性体などの 検出することができる。 その 、 永久 石の 界と強磁性体との 用によ り 界が 、 そ れによって 域に変化が生ずることを磁界 センサで検出する ものである。 しかしながら、 特許 2、 3には、 電荷を発生させる電 極 、 電界を検出する電界 子とを用 る検出 置につ ては、 何 ら開示も示唆もされて な 。

体の 組織は、 電気 特性 ( 、 ) が異なる、 また組織 ごとに周波数 性が異なる誘電 であることが知られて る (

、 2、 3 。 ) 。 この ( ごとの 特性の ) を利 用して、 電気 な方法で組織を検出する方法であるイ ンピーダンス C T (Co edTo og a y)が従来から 究されて る。 2 ０ ０ 5 7 3 9 7 4 。

2 9 。

3 ドイ ツ 和国 3 9 ０ 7 8 C Gab e S Gab e a d E Co o T e de ec c P o e es O b o og ca ss es e a e S vey" P ys ed B o 4 ( 996 223 2249 2 S Gab e R W a a d C Gab e T e de ec c o e es O b o og ca ss es eas e e s e e e c a ge ０ z o 2０ G z" P ys ed Bo 4 996) 225 2269

3 S Gab e R W a a d C Gab e T e de ec c o e es O b o ogca ss es Pa a e c mode s o e de ec c Spec O ss es P s ed B o 4 996 227 2293 の 見によれ 、 特許 に提案された 定装置では、 例 えば 管と表皮との間にわずかでも 織が存在すると感度を得るこ とができず、 血管の 態を正確に 定することが困難であった。

そこで、 この 明が解決しよ とする課題は、 新規な原理に基づき、 血管などの 種の を高感度かつ 度で検出することができる検 出 および 出方法を提供することである。

この 明が解決しよ とする他の課 、 上記の な検出 置を用 た高性能の センシング 置、 走査プロー 微鏡、

および金属 知機を提供することである。 明の

、 上記 題を解決するために 究を行った結果、 少な とも つの 線の りに回転 なm (mは4 上の偶 ) の 荷 であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させ、 上記の 線上の電界を検出するよ にすることによ り、 上記 題を解決すること ができ ることを見出し、 この 明を 出するに至った。 この な原理 に基づ 検出 および 出方法は、 特許 2、 3に基づ て 易に 考えられる のではな 。 下にその 由につ て説明する。

界と電界とは、 電界での 荷に相当する単極子 モノポ ル) が 界には存在しない点で なるが、 単極子ではな 双極子 (ダイポール) で構成した場合には両者は基本的に 価となる。 って、 特許 2、 3に開示された 2つの 術における 界を電界に置き換え、 磁気 極子を電気 極子に置き換えることによ り、 特許 2、 3に開示され た技術と同様な原理に基づ 電界センサの 現が一見 能であるよ に 考えられるが、 次のよ な理由によ 、 実際にはそのようなことは不可 能である。 すなわち、 これらの 術にお て上記のような き換え を行っただけでは、 電界 センサから信号を得るための 体が電 極となってしま 、 これが極子構造に影響を及ぼして対称 する ことによ り 界が となる 域が形成されず、 電界センサとして成立 しな なる。 換えれ 、 磁界センサの 造と電界センサの 造とは その 果の から 造的な がな 。 また、 上記のよ な き換えを行った場合、 図49 Aに破線の円で示す 3つの 極が電荷によ る 3 対応するが、 この 3 では成立せず、 最低でも 4 上が必要であ 、 この点でも センサの 造と電界センサの 造 とは互換 がな 。

すなわち、 上記 題を解決するために、 この 明の の 、 少な と つの 線の りに回転 なm (mは4 上の偶 ) の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０である のを発生させるm 個の電 、

上記 線上の電界を検出する少な とも つの 子と を有することを特徴とする検出 置である。

この 置にお ては、 型的には、 m個の電荷のうちの に 合 荷の 互 に異な ( 方が正電荷、 他方が負電荷) 、 ま た、 m個の電荷の 互 に等しい。

この 置にお ては、 回転 なm個の電荷の 転軸である直線 上では、 これらの 荷によって発生する電界の ね合わせによ 、 電界 Eo が０ V m となる。 ここでは、 この E ０ V の ( 、 線、 を特異 域と呼び、 E ０ V m の 域の E ０ V m の 域が存在する場合には、 電界En ０ V m の 域とこのE ０ V m の 域との 体を特異 域と呼 ぶ。 線上の電界を検出するとは、 この 域の 界を検出すること を意味する。 および 出精度の 上を図る観点からは、 この 域の 外で急峻な電界の 度変化を起こすことが望ましい。 すなわ ち、 電界の 度変化を直接 定する場合には、 電界E がE AEに 変化したとき、 特にEo A Eならば、 変化 A EはE に してわ ずかであるため 出が難し 、 アンプで増幅しても変化 A Eと E と の 変わらな ため 難なことは改善できな のに対し、 特異 域で電界を検出すれば、 検出した電界 度がそのまま変化 A Eに相 当するため、 電界 化を高 度かつ高感度に検出することができ る。

およびこの 子から外部に引き出す 上記 の 線上に設けることが望まし 。 これは、 電界 子から外部に引 き出す 線を 上に設けることを意味する。 すなわち、 電界

およびこの 子から外部に引き出す 線を 上に設 けることによ り、 m個の電荷の を保つことができる。

この 置にお ては、 何らかの 因によ り、 特異 域の 界がE ０ ０ V m またはE ０ V m 外に変化することを検出 することによ り、 m個の電荷の が破れたことを検出すること ができる。

m個の電 、 例えば、 多重 または平面 2 ( は 2 上の整 ) を構成し、 ある は正多面体または準正多面体の 点に発生するよ にする。 、 ( は 2 上の整 ) の 極子を、 合う 極子の 荷の 号が互 に逆になるよ に配置したものとみなすこと ができ、 例えば4 、 8 極などが挙げられる。 2 、 平 面上に 個の双極子を、 合 極子の 荷の 号が互 に逆になる ように配置した のとみなすことができ、 例えば4 、 6 、 8 極などが挙げられる。 多面体としては立方体が挙げられ、 これは 8 を発生させる場合に用 ることができる。 正多面体としては、 面体 (T e T ca ed Oc a ed o ) や大 面体 (T e R o b ca edC boc a ed o などが挙げられる。

えば、 4 では、 電荷 回転軸である直線の りの 8 ０度 の回転に対して不変な 2 回転 を有し、 回転軸である直線は つ だけである。 この 合、 この ある はこの およびその の 域が特異 域である。 この4 、 特異 域の 外の 化が特に 急峻であり、 電荷の が破れたことの および 出精度 が顕著に優れて るので、 特に好まし 。 体構造の8 では、 電荷 回転軸である直線の りの 8０度の回転に対して不変な 2 回 転 を有し、 回転軸である直線は互 に する 3つの 線である この 合、 これらの ある はこれらの およびその の 域が 特異 域である。

この 、 例えば、 ( ) m個の電極の ちの な とも つ の 極の 置の 化、 ( 2 ) m個の電極の ちの な とも つの 発生する電荷の 荷量 ( ) の 化、 ( 3 ) m個の電極の 部の ( 電した 体を含む) または物体 ( 体または誘電体からなる も の) を検出するこ・とができる。 すな 、 ( ) では、 少な とも つ の 極の 置が何らかの 因によ り変化すると、 m個の電荷の

が破れるため、 m個の電荷の 転軸である直線上の電界がE

V m またはEo ０ V m 外に変化する。 ( 2 ) では、 少 な とも つの 発生する電荷の 荷量が何らかの 因によ り変化 すると、 m個の電荷の が破れるため、 m個の電荷の 転軸で ある直線上の電界がE ０ V m またはE ０ V m 外 に変化する。 ( 3 ) では、 m個の電極の 部に電荷または物体 ( または誘電体からなるもの) が存在すると、 その 響でm個の電荷の が破れるため、 m個の電荷の 転軸である直線上の電界がE ０ V m またはE ０ V m 外に変化する。

m個の電極の 、 これらの 交流電圧を印 することによ り 発生するものであってもよ し、 静電荷であってもよ 。 特に、 m個の 電 正弦 の 流電圧を印 することによ り m個の電荷を発生させる 場合には、 正弦 の 長を 、 m個の電荷を構成する双極子の さを としたとき、 2てであることが好まし 。 この 、 m個 の電荷により発生する電界にお て、 電界が支配 となるようにす るための のである。

m個の電 、 必要に応じて 状を選択することができるが、 一般的 には、 極または平面 極であ 、 検出 および 出精度の 点か らは正方形の 好まし 。 m個の電極を ッ とした 場合、 検出 、 ッ だけ て よ し、 この

ッ を一次元アレイ または二次元アレイ状に複数 置した リ ッ ク アレイ 極を用 てもよ 。

子の 出原理や 問わな が、 一般的には検出 用 られる。 この 、 単一 極からなるものであ てもよ が、 検出 および 出精度の 上の観点からは、 例えば 対の電極を近接 させた双極子 (ダイポ ル) 型のものを用 ることが望ましい。 この 合、 この ポ ル型の電極の間の電 を測定し、 必要に応じてこの を増幅器などを用 て増幅することによ り 界を検出することが できる。 この ポール型の電極を 2 に して配置させて検出 として よ 。 子としては電気光学 用 てもよ 、 電界によって 折率 化が起こる電気光学 果を利用して電界を検出す ることができる。 この 合、 例えば、 この 気光学 を 定 にしたレーザ光を照射し、 この 気光学 レーザ光の偏 面を検出し、 の 度から 折率 化を測定し、 屈折率 化か ら電界を検出する。 この 気光学 としては各種のものを用 ること ができる。

この 、 電界の 出に基づ て電荷の 出、 体または誘電 の 出、 物体の 化の 出などを行 ことを利用する各種の 器、 システム、 顕微鏡などに用 ることができる。

2の 、

少な とも つの 線の りに回転 なm ( mは 4 上の偶 の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させ、 上 記 線上の電界を検出することを特徴とする検出 置である。

3の 、

少な とも つの 線の りに回転 なm ( mは 4 上の偶 ) の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させ、 上 記 界を検出することを特徴とする検出方法である。

4の 、

検出 または検出 象の 化を検出する検出 置であって、 上記 象に電界を印 する複数の 段と、

上記 象に近接する検出 域の 界を検出する電界 段と、 上記 段による上記 域の 界の 化を検出して、 上記 または上記 象の 化を検出する 段とを有し、 複数の 、 上記 象が上記 域に近接して な 、 または上記 象が所定の 態である場合に、 複数の

段から される電界が打ち消しあって、 上記 域および 上記 段の の 界が ０ となるよ な電界を印 する

ことを特徴とするものである。

ここで、 電界 段の数は、 型的にはm ( mは 4 上の偶 ) である。 また、 検出 域とは、 電界 段が電界を検出する 域を意 する。

5の 、

少な と つの 線の りに回転 なm (mは4 上の偶 ) の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させるm 個の電 、

上記 線上の電界を検出する少な とも つの 子とを有す る検出 置を用 た

ことを特徴とする静脈センシング 置である。

6の 、

少な と つの 線の りに回転 なm ( は4 上の整 ) の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させるm 個の電 、

上記 線上の電界を検出する少な とも つの 子とを有す る検出 置を用 た

ことを特徴とする プローブ 微鏡である。

ここで、 走査プロ 微鏡 ( SPM) には、 原子 微鏡 (AF M) 、 走査 ンネル 微鏡 ( S TM などの 種のものが含まれる。

7の 、

少な とも つの 線の に回転 なm (mは4 上の整 ) の 荷であってそれらの 荷量の 計が 0であるものを発生させるm 個の電 、

上記 線上の電界を検出する少な とも つの 子とを有す る検出 置を用 た

ことを特徴とする 置である。

8の 、

少な と つの 線の に回転 なm (mは 4 上の整 ) の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させるm の 、

上記 線上の電界を検出する少な とも つの 子とを有す る検出 置を用いた

ことを特徴とする金属 知機である。

2～ 8の 明にお ては、 その 質に反しな 限り、 の 明 に関連して述 たことが同様に成立する。

のよ に構成されたこの 明においては、 m個の電荷の 転軸で ある直線およびその の 域では電界がE ０ V m また はE ０ V m であるため、 m個の電荷の が保たれて る ときには、 この 界が保たれる。 らかの 由によ りm個の電荷の が破れたときは、 特異 域の 界がE ０ V またはE ０ V m 外に変化する。 また、 回転軸である直線上に電界

およびその 線を設けることにより、 配線 体がm個の電荷の に影響を及ぼさな 。 つま り、 m個の電荷の が保存されるため、 配線によって検出 能 の 響が生じな 。 また、 この および 出方法では、 例えば、 表皮 血管との間に 織が存在するような 場合にお ても十分に大きな感度を得ることができ、 血管を高感度かつ 度で検出することができ る。

この 明によれば、 新規な原理に基づき、 血管などの 種の を 高 度かつ高感度で検出することができる検出 置を実現することがで きる。 そして、 この 置を用 て高性能の センシング 置、 走 査プロ ブ 微鏡、 および金属 知機を実現することがで きる。 面の 単な説明

は、 この 明における 4 を示す である。

2は、 この 明における 4 によ 発生する電界および電位の 布を示す である。

3は、 この 明における 4 により発生する電界および電位の 布の 部を拡大して である。

4は、 この 明における 6 および 8 を示す である。 5は、 この 明における 4 、 6 および 8 の 域を 通る線上の電界の 布を示す である。

6は、 この 明におげる 4 、 6 および 8 の の 離による影響を説明するための である。

7は、 6A、 BおよびCに示す 上の電 布を示す で ある。

8は、 この 明における立体構造の 8 を示す である。 9は、 この 明における立体構造の 8 によ り発生する電界およ び電位の 布を示す である。

０は、 この 明における立体構造の 8 によ り発生する電界お よび電位の 布の 部を拡大して である。

は、 この 明における 面体の 点に電荷を配置した電 荷 置を示す である。

2は、 この 明の 態による検出 置を示す お よび 面図である。

3は、 この 明の 態による検出 置の 作を説明す るための 面図である。

4は、 この 明の 態による検出 置の 作を説明す るための 面図である。

5は、 この 明の 態による検出 置に関して行った 電磁シ レ ションで用 た定式化モデルを示す である。

6は、 この 明の の実 態による検出 置に関して行った 電磁シ レ ションの 果を示す である。 7は、 6に示す 果に対応した検出 象の 置の 化を 示す である。

8は、 この 明の 態による検出 置に関して行った 電磁シ レ ションの 果を示す である。

9は、 この 明の 態による検出 置に関して行った 電磁シ レーションの 果を示す である。

2 ０は、 9に示す 果に対応した検出 象の きさの 化を示 す である。

2 、 この 明の 態による検出 置に関して行った 電磁シ レーションの 果を示す である。

2 2は、 この 明の の 態による検出 置に関して行った 電磁シ レーションの 果を示す である。

2 3は、 この 明の 態による検出 置に関して行った 電磁シ レーションの 果を示す である。

2 4は、 この 明の 態による検出 置にお て電極の 置がずれたときの 界の 布の 化を示す である。

2 5は、 24AおよびBに示す 上の電界の 布を示す である。

2 6は、 この 明の 態による検出 置にお て電極の 変化したときの 界の 布の 化を示す である。

2 7は、 2 6 AおよびBに示す 上の電界の 布を示す である。

2 8は、 この 明の 態による検出 置にお て る 検出 を説明するための である。

2 9は、 この 明の 2の 態による検出 置にお て る 検出 を説明するための である。

3 ０は、 この 明の 2の 態による検出 置にお て る を説明するための である。

3 、 この 明の 3の 態による静脈センシング 置に関 して行った電磁シ レ ションで用 た定式化モデルを示す で ある。

3 2は、 この 明の 3の 態による静脈センシング 置に関 して行った電磁シ レーションで用 た電極 および数 ファン ムを示す である。

3 3は、 この 明の 3の 態による静脈センシング 置に関 して行った電磁シ レーションの 果を示す である。

34は、 この 明の 3の 態による静脈センシング 置に関 して行った電磁シ レーションの 果を示す である。

3 5は、 この 明の 3の 態による静脈センシング 置に関 して行った電磁シ レーションの 果を示す である。

3 6は、 この 明の 3の 態による静脈センシング 置に関 して行った電磁シ レ ションの 果を示す である。

3 7は、 この 明の 3の 態による静脈センシング 置に関 して行った電磁シ レーションの 果を示す である。

3 8は、 この 明の 4の 態による静脈センシング 置を示 す である。

3 9は、 この 明の 4の 態による静脈センシング 置にお て る リ ック アレイ 極の 部を示す 面図である。

4 ０は、 この 明の 4の 態による静脈センシング 置に関 して行った電磁シ レーションの 果を示す である。

4 は、 この 明の 4の 態によ る静脈センシング 置に関 して行った電磁シ レ ションの 果を示す である。

4 2は、 この 明の 4の 態によ る静脈センシング 置にお て る リ ック アレイ 極の 部を示す 面図である。 4 3は、 この 明の 5の 態による プローブ 微鏡を示 す である。

4 は、 この 明の 6の 態による 置を示す である。

4 5は、 この 明の 7の 態による金属 知機を示す である。

4 6は、 この 明の 7の 態による金属 知機において る検出 を説明するための である。

4 7は、 この 明の 8の 態による プロ 微鏡を示 す である。

4 Hは、 この 明の 8の による プロ ブ 微鏡にお てプロー として る検出 置を示す である。

4 9は、 特許 2に開示された技術を説明するための であ る。 明を実施するための 良の

下、 この 明の 態につ て 面を参照しながら 明する。 まず、 この 明による検出 置にお てm個の電荷の 生に用 られ る電極 およびm個の電荷によ り発生する特異 域の 体例について 説明する。

( ) 4

4 を得るためには、 正方形の 点の 置に4個の電極を配置する そして、 正方形の つの 角線上の電 同じ 圧を印 するとともに この 圧に対して極性が反転した電圧をも つの 角線上の電 する。 直流電圧または交流電圧である。

流電圧を印 する場合、 つの 角線上の電 Q C に帯電 し、 も う つの 角線上の電 Q C に帯電する。 流電圧を印 する場合は、 例えば、 つの 角線上の電 正弦 圧を印 、 う つの 角線上の電 にはこの 圧から 相 を 8 ０ ずらした正弦 圧を印 する。

この 明にお て、 電極に直流電圧を印 する場合と交流電圧を印 する場合とは原理的に同等であるので、 以下にお ては電極に直流電圧 を印 して静電荷を帯電させるモデルで説明する。

4個の電極の ての 荷の が互いに等し 場合には、 4個の電 極のちょ ど中央に特異 域が生ずる。 このときの 布を図 Aお よびBに示す。 この 合、 面上に4個の点 Q Q

が配置されて る。 Aにお て、 破線で表される z軸が電界０ V m の 域を示す。 また、 Bにお て、 破線で表される 、 およびz軸が電位０ V の 域を示す。

2 AおよびBは、 AおよびBに示す にお て 4個の点 荷によって発生する電界の ね合わせによ 面内の 界を計算 して ピングした図であり、 2 Aでは電界E V m を対数 度 で表し、 2 Bでは電界E V m を (リ アスケ ル) で 表して る。 3 AおよびBはそれぞれ 2 AおよびBの 心部を拡大 した のである。 また、 2 Cは 2AおよびBに示す 対応 する電位 布、 図3 Cは 2 Cの 心部を拡大したものである。 ただし Q C 、 の ０・ ０ mとした。

2 Bおよび 3 Bからわかるよ に、 特異 4個の電極の ( ０、 ０の に生ずる。 2 Cにおける 太 電位０ V の 域を示す。

( 2 ) 2

2 上記の 面上の4 を一般化したものであり、 2 ( 方形、 正六角形、 正 角形など) の 点に相当する 置に隣 士が逆 性になるよ に電荷を配置した構造である。 この 合、 この 2 形の 心部が特異 域になる。

4 Aに 6 ( 3の ) 、 4Bに 8 ( 4の を示す。

4 、 6 および 8 の 心部の 域の さを評価した その 果を図 5に示す。 5からわかるように、 平面 2 では4 の 域が最も急峻であり、 対称 が破れたことを鋭敏に検出する ことができる。

5からわかるよ に、 平面 2 では が大き ほど 域の 外の 化が緩やかであるが、 これは次のような理由による。

6 A、 BおよびCに示すように、 多角形 ( 方形、 正六角形および 角形) の 合 2個の頂点にある電荷 ( Q Q) に着目する 角形の 心、 すなわち 域から 点までの が一定であれ ば、 が大き なるほど、 合う の ( 角形の辺の長 ) が小さ なる。 6 A、 Bおよび Cにお ては 4 6 8 である。

角形の 点から特異 までの に対して が小さ ほど、 2個の電荷による電界が打ち消し合 、 特異 域の 度が小さ な る。 つま り が大き ほど、 特異 域の 度が大き なる。 体的 には、 正方形の 点に電荷を配置した場合に、 特異 域の 度が最 大になる。 6 A、 BおよびCにおける 上の電 度をグラフにし たものを 7に示す。 7からわかるよ に、 4 2個の電荷によ る 度が、 他の平面 2 2個の電荷による電界 度に比 て 最も大き 。

( 3 ) 体構造の 8

体構造の 8 を得るためには、 立方体の 点の 置に 8個の電極 を配置する。

8個の電極の ての 荷の し 場合には、 8個の電極のち う ど中央、 すなわち立方体の 心に特異 域が生ずる。 このときの 布を図8 AおよびBに示す。 8 Aにお て、 破線で表される および z軸が電界０ V m の 域を示す。 また、 8 Bに お て、 破線で示した 3枚の平面 ( 面、 z 面、 z ) が 電位０ V の 域を示す。

g AおよびBは、 8 AおよびBに示す にお て立方体の の 界を計算して ピングした図であり、 g Aでは電界E V を対数 度で表し、 g Bでは電界E V m を 度で表 して る。 ０ AおよびBはそれぞれ g AおよびBの 心部を拡大 したものである。 また、 g Cは g AおよびBに示す 対応 する電位 布、 図 ０ Cは g Cの 心部を拡大したものである。 ただ し、 Q C 、 の ０・ ０ mと した。

g Bおよび ０ Bからわかるよ に、 特異 8個の電極の ( ０、 ０、 z ０の ) に生ずる。 g Cにおける 太 電位０ V の 域を示す。

( 4 その他の多 造の

多面体、 準正多面体で全ての面の形状が 2 ならば、 の 点に、 合 性が反転するよ に電荷を与えて多重 を構成するこ とができる。 このとき、 の 心の 線を軸とした回転 形にな る。 つま り、 の 心の 線が特異 域になるように構成することが でき る。 多面体でこの 成が可能なものは立方体のみで、 上記の 8 当する。

正多面体でこの 成が可能な のは、 面体や大 面 体などがある。 面体の の 点に、 合 性が反転するよ に電荷を与えて多重 を構成した場合を図 示す。

上のことを前提としてこの 明の 態につ て説明する。

2AおよびBはこの 明の 態による検出 置を示し 2 Aは 、 図 2 Bは側 を 。

2 Aお Bに に、 この 出 置に は、 方 の 4 の ～ 4を配置し、 れらの ～ 4に4重 を 。 れ の ～ 4はそ れ 5～8を して 9に れ 。 体 9は さ 、 の基 とな 。 、 4に 5、 8によ じ

を し、 2、 3には 6、 7に 、 極 、 4に 加し 波電 が 8 ０ ず た 電圧を る。 このとき、 4 の電 ～ 4の を る 上に特 が生 る。 この 領 の 2 0 け 。

が 場 は、 ～ 4の の が ため、

極 2 0に り は 、 わ E 0 V m た E ０ V m で 。

、 3 す に、 2 が 、 2の に を 。 の 、 3、 4か が の強 は大 、 、 、 2から がる の は小 な 。 この に 、 2 ０によ 出さ る がE ０ V m ま たはE ０ V m に する。 に、 出 極 2 ０に

され がE ０ V m たはE ０ V m であれば、 電 ～ 4の に 出 2 が 接 を することが できる。

この 合、 2 の に し は、 出 2 とその り の の電 （ 電 、 導 ） の を る。

2 は、 には、 えば、 の 、 （ の 率 の 電 より大き が やす ） 、 の （ に は が大き ） な ある。

2 が た である場 （ ぱ、 2 が である場合 には、 電界 度だけではな 、 検出する電界ベク ル を考慮に れることが好ましい。 そこで、 このような場合について説明 する。

または線状の 2 4個の電 ～ 4のうちの 2個 の電極の下に位置する場合は、 この 2 ( 手方向) 同じ方向の 分の 界が生ずる。 えば、 4Aに示すよ に、 電極 の下に 状の 2 置する場合には、 向の E が支配 となる。 また、 4Bに示すよ に、 電極 2 4の下に 状の 2 置する場合には、 向の

E が支配 となる。 って、 この 合には、 向の E お よび 向の E の 方を検出することができるよ な検出 2 ０を設けるのが好まし 。 こ することで、 電界 E 、 E お よびそれらの きさによって検出 2 向を検出することができ る。

この 置にお ては、 電極 ～ 4の 置、 電極 ～ 4の 、 電極 ～ 4から検出 2 までの 離が検出量 ( に関係する。 そこで、 これらにつ て電磁界シ レーションに基 づき 式化を行った結果について説明する。

シ レ ションの 件は次の通りである。

式化のモデルを 5に示す。 の きさは 0・ ０4mx０ ０4 、 電極 ピッチは 0・ ０4 、 検出 長さ 0・ ０ 8 、 断面 0・ ０ 4 8mx０ ０4 8 mの とした。

シ レーショ ンソフ ウ ア 式会社 理研究所E EM F DM

クスウ ル 程式を 波数 域差 法で計算。

０ ０4～０ ０ ０ ０ 6～０ ０6 m z ０ ０ 5～０ メ ッシ サイズ 0 ００2

波数 MH z、 振幅 V

式化 目は次の通りである。

・ 象の 置一 域の

・ 象の さ一 域の

c・ 象の きさ 域の

・ ピッチ 検出深さ

e 極の さ一検出深さ

・ 大きさ一検出深さ

下、 順次 明する。

象の 置一 域の 度

ン レーションの 果を図 6に示す。 6からわかるように、 検出 検出 象と電極との 係に依存する。 7に 検出 象との 平方向の 係を示す。 6および 7からわかるよ に、 検出 象である が電極の ( ) に位置するとき、 すなわち 6の の 平方向 位が約 2 8mmのときに最も検出 度が大き なる。

象の さ一中心点の 度

ン レーションの 果を図 8に示す。 8からわかるよ に、 検出 象が近 言 換えると 出深さが浅 ものほど 電界 度が高 なり、 検出しやす 。

c・ 象の きさ 域の 度

ン レーションの 果を図 9に示す。 2 ０に検出 の きさ を変化させたときの 面図を示す。 9からわかるように、 検出 象 の きさが変化して 、 特異 域の はほぼ 定であり、 検出 象の きさの はほとんどない。

・ ピッチ 検出深さ シ レ ショ ンの 果を図 2 示す。 2 からわかるように、 電極 ピッチは、 大き 方が深 位置の 象を検出しやす 向が ある。

e・ 極の さ一検出深さ

シ レーショ ンの 果を図 2 2に示す。 2 2からわかるように、 電極 さは、 2０mm 度以上あれば 象の はほぼ一定に なる。

の きさ 検出深さ

シ レーショ ンの 果を図2 3に示す。 2 3からわかるように、 電極 の 板の 積が大き 方が検出に有利である。

上のことをまとめると、 特異 域の 、 検出 象の 平方 向 深さとに依存し、 水平方向では 化に対する感度が顕著に 高 、 深 位置の 検出量が小さ なる。 また、 電極を平板と し、 その 板の 積が大きいほど、 深 位置の 象を検出すること ができる。

次に、 この 置による検出 容につ て説明する。

まず、 この 置により、 電極 ～ 4の 化を検出する場 合につ て説明する。

ま、 電極 ～ 4の ずれかの 置が変化したことによ り 荷の 置がずれたとする。 ここでは、 電極 2が、 1 2AおよびB 中にお て左に約０・ ００ m ずれた場合を考える。 、 2の 置がずれる前の4 の 度を ピングしたものを 24 Aに、 電極 の 置が約０・ ０ ０ m ずれた後の4 の 度を ピングした のを 24Bに示す。 また、 2 5 Aは 24Aにおける ０の 上の電 度をグラフにしたもの、 2 5B は 24 Bにおける ０の 上の電 度をグラフにした のであり 向の 置を示す。 2 4AおよびBならびに 2 5AおよびBからわかるよ に、 電界 ０の 置の 、

電極 、 2の 置がずれていない場合 ０ でE ０ V m

が左にずれた場合 ０ でE 3 6 V m

である。

この 合、 特異 域の ０の 分が左 ( の ０・ 0 ０ 2 ０・ ０ ００ 5 動するが、 特異 では、 電界の 化が急峻であるため、 電界の 出量が大き 。 般的には、 電極が 2 だけ 行に 向に だけ 動した場合、 特異 2だけ 動する。 2 5 AおよびBのグラフからわかるように、 特異 域での 界の が大き 。

次に、 この 置により、 電極 ～ 4の 荷量の 化を検出す る場合につ て説明する。

ま、 電極 の C C が 2倍の 2 C 2 C に変化した場合を考える。 の ，量 が変化する前の4 の 度を ピングしたものを 2 6Aに、 電極 の 荷量が 2倍に変化した後の4 の 度を ピングしたものを 2 6 Bに示す。 また、 2 7 Aは 2 6 Aにおける ０の 上の電 度をグラフにしたもの、 2 7 Bは 2 6Bにお ける ０の 上の電 度をグラフにしたものであり、 横軸は 向 の 置を示す。

次に、 この 置により、 電極 ～ 4の 近に他の電 近づ いてきたことを検出する場合につ て説明する。

この 合には、 4 の 度と、 電極 ～ 4に近づ て る 電荷の 度との ね合わせが生ずる。 この ね合わせの 度が０になる 置で検出を行 。

次に、 電極 ～ 4に する電圧の 波数につ て説明する。 この 置では、 電極 ～ 4の 荷によ り に特異 域を 決定して る。 ～ 4に 電荷 ( 流の ) を帯電させても よ し、 この 1 ～ 4に、 波長 が検出 2 ある は検出 よ り十分大き 、 すなわち電極 、 2間あるいは電極 間 の間 、 言 換えると 極子の に対し、 d 2 の周波数 の 圧を印 する。

次に、 検出 2０による電界 出方法の 体例につ て説明する。 2 8 Aは検出 2 ０の 例を示す。 2 8 Aに示すように、 この例 では、 検出 2 ０を一対の 2 ０ 2 0 からなる微小ダイポー ルによ り 成する。 この ダイポールは、 電極 ～ 4とほぼ等し い高さに配置する。 この ダイポールを構成する電極 2 0 2 0 は アンプ 3 子にそれぞれ 続されて る。 この 合、 電 極 2 ０ 2 0 間の電 を検出し、 この を電界に 算するこ とによ り ～ 4の 置の 界を求めることができ る。

2 0 20 間の電 、 カイ ンピーダンスが高 アン 3 で低 イ ンピ ダンスに変換した後、 同軸ケーブル 3 2およびアンプ 3 3を経由して処理装置 34に信号を伝える。 この 合、 検出 検出 シールド 3 5により シールドされて る。

4AおよびBに示すよ な場合に、 電界ベク ルの E 、 E の 方を検出することができるよ にするには、 例えば、 2 8 Bの 面図に示すよ に、 向の 対の 2 0 2 0 からなる微 小ダイポール 向の 対の 20 2０ からなる微小ダイ ポールとによ 検出 2 ０を構成する。 向の ダイポールを 構成する電極 2 ０ 20 は アン 3 子にそれぞれ 続されて る。 様に、 向の ダイポ ルを構成する電極 2 ０ c、 2 ０dは アン 3 6の 子にそれぞれ 続されて る。 こ の 合、 電極 2 ０ 2 0 間の電 を検出し、 この を電界に 算することによ り、 電界ベク ルの E を めることができる。 様に、 電極 2 ０ c 2０ 間の電 を検出し、 この を電界に 算することによ り、 電界ベク ルの E を めることができる。 上のように、 この の 態による検出 置によれば、 電極 ～ 4に発生する電荷による 4 の 域に検出 2 ０を設け て電界を検出することによ 、 検出 2 高感度かつ 度に検出 することができる。 この 、 電極 ～ 4の 化や、 電 極 ～ 4の 荷量の 化や、 電極 ～ 4の 近に他の電 近 てきたことなどの 出に用いることができる。

次に、 この 明の 2の 態による検出 置につ て説明する。 この 置にお ては、 の 態による検出 置における検 出 2 ０の わりに、 電気光学 用 た検出 子によ ベク ルの E 、 E を検出する。 2 g Aにその 例を示す。 2 9 Aに示すように、 9に開けた穴に ファイ 3 7 を z 向に平行に通す。 これらの ファイ 3 7 はそれぞれ ベク トルの E E の 出用である。 これらの ファイ 3 7 としては ファイ が用 られる。 ファイ 3 7の 端には電 気光学 3 9および ラ 4０が取り付けられて る。 また、 ファ イ 3 8の 端には光を 9０ げる光学部品4 取り付けられて る。 この 学部品4 例えば ラ またはプリズムである。 この 学 部品4 端に 向に平行に光ファイ 42が取 付けられ、 こ の ファイ 42の 端に電気光学 43および ラー44が取 付 けられて る。 ファイ 4 2としても ファイ が用 られる ここで、 同じ 置の ベク ルの E E を検出するため、 電 気光学 3 9 は 面で同じ 置にかつ z 向に互 に して設けられて る。 気光学 3 9 43 としては、 例えば、 オ リチウム ( 3 ) が用 られるが、 これに限定される ものではな 。 気光学 3 9 の 、 電気光学 3 9につ ては電界ベク ルの E によってのみ 折率 化が生じ、 電気光学 43につ ては電界ベク ルの E によってのみ 折 率 化が生じるよ に定められて る。 気光学 3 9 は、 電 極 ～ 4に対して十分に小さ 成する。 気光学 3 9 の きさの 体例を挙げると、 2 7０ X 2 7０ X ０ mの 方形の 、 直径 2 5 m、 厚さ 5 mの 板などである。

ファイ 3 7 の と接続されて る。 この の 例を図 3 ０に示す。 ここでは、 ファイ 3 7の に接続さ れた につ て説明するが、 ファイ 3 8の に接続された につ ても同様である。 3 ０に示すよ に、 ファイ 3 7 の 、 集光レンズ4 5、 ビームスプリ ッタ 4 6、 集光レンズ4 7お よび ファイ 4 8を介してレ ザ 49 接続されて る。 ファ イ 4 8としても ファイ が用 られる。 ビ ムスプリ ッタ 4 6から取り出される一つの光の光 上には、 2 5 ０ 4 5 および ビ ムスプリ ッタ 5 2が設けられて る。 ビ ムスプリ ッタ 5 2から取り出される二つの光は集光レンズ 5 3 によ り集光されてフォ ダイオ ド 5 5 で検出される。 これらの フォ ダイオード 5 5 からの アンプ 5 7に入力さ れ、 この アンプ 5 7の ロックイ ンアンプ 5 8に入力されるよ になって る。

この 気光学 用 た検出 子によ り ベク ルの E 、 E を検出する方法につ て説明する。

3 ０に示すよ に、 レーザ 49からの、 を 定にしたレ ーザ 5 9は、 ファイ 4 8、 集光レンズ47、 ビ ムスプリ ッタ 4 6、 集光レンズ4 5、 ファイ 3 7および電気光学 3 9を順次 って ラー4０に人射する。 この ラー4 ０で反射されたレーザ 5 9 は再び電気光学 3 9を通る。 2 g Bにレーザ 5 9が ラ 4 ０ に人射し、 反射される様子を示す。 レーザ 5 9が電気光学 3 9を 通るとき、 この 気光学 3 9の 置の ベク ルの E によ りこの 気光学 3 9の 折率が変化し、 その に応じた 度だ けレーザ 5 9の が回転する。 この 気光学 3 9を通ったレ ーザ 5 9は、 ファイ 3 7および集光レンズ4 5を通ってビームス プリ ッタ 46に人射する。 このビ ムスプリ ッタ 4 6から取り出される 一つの光は 2 5０および 4 5 順次 、 偏光 ビームスプリ ッタ 5 2に人射する。 この ビ ムスプ ッタ 5 2で いに する 分に分離された二つの光はそれぞれ レンズ 5 3 54によ り集光されてフォ ダイオ ド 5 5 5 6に人射し、 電気 号 に変換される。 これらのフォ ダイオード 5 5 から出力される電 気 アンプ 5 7に入力される。 この アンプ 5 7では、 フォ ダイオード 5 5 の 射光量の差が、 これらのフォ ダイオー ド 5 5 から出力される電気 号の として検出される。 こ して 得られる電気 号によ り、 電界ベク ルの E を求めることができ る。 ベク ルの E につ ても同様に求めることができる。

ファイ 3 7 3 42 s 48の が周囲 ( えば、 空気 の と異なる場合は、 これらの ファイ 3 7 3 8 s 42 s 48 の 在が検出 置の 界に影響を与えるおそれがあるが、 ファイ 3 7、 3 8s 4 2s 48の 折率は ・ ～ ・ 5、 従って

e ・ 2～ 2・ 5であり、 空気の ( ) に近 た め、 ファイ 3 7s 3 8 s 42 48による電界 の 、 電気 な検出方式で 題になって る配線による電界 の 響に比 て小さ 上記以外のことは、 の 態と同様である。 この 2の 態によれ 、 の 態と同様な利点を得るこ とができる。

次に、 この 明の 3の 態による静脈センシング 置につ て 説明する。

この センシング 置にお ては、 2に示す 態に よる 4 置を用 、 皮膚の下に埋 れて る静脈のバターン を検出する。

2 棒状の であるので、 電界 度だけではな 、 検出 する電界ベク ルを考慮に れることが好まし 。 脈が 向にあ る場合には、 電界ベク ルの 向の E が０ V m 外にな る。 脈が 向にある場合には、 電界ベク ルの 向の E が０ V m 外になる。 つま り、 電界ベク ルの きによ り、 静脈 の 向を検出することができる。 界の 出には、 例えば 2 8 Bに示 す 2 ０を用 ることができ る。

磁界シ レーションで、 数値ファン ムで構成した モデルに 対して、 4 極を用 て静脈 出を行うことができることを示す。

式化のモデルを 3 示す。 の きさは 0 ０ ０2mX０ ０ ０ 2 、 電極 ピッチは 0・ ０ ０2 、 検出 長さ０・ ０ ０ 8 ０・ ０ ０ 2mx０ ００ 2 mの とした。

方形の つの 角線上の 2個の電 同じ 圧を印 、 も つの 角線上の 2個の電 にはこの 位相が 8 ０ ず れた正弦 圧を印 する。

波数は、 生体の 特性の ち の が他の組織の に比 て高 なる周波数を選択した。 このシ レ ショ ンでは MH zの 合で計算した。

ン レ ションの 件は次の通りである。

ン レーショ ンソフ ウ ア 式会社 理研究所E E F DM

クスウ ル 程式を 波数 域差 法で計算。

4mm～4m 、 3mm～3m 、 z 5 mm～ 5mm

メ ッシ サイズ 0 ００ ０ 2

波数 MH z、 振幅 V

ファン ム の 皮を模した 3 2に示す生体ファン ムに よる。 織の は、 上から 、 真皮、 、 筋肉と う 構造になって る。 手の甲、 手首などの部位では真皮層のす 下の脂 層の中に 脈が走って る。 織の 特性はガブリ ルによ る 値を用 た ( ～ 3 。 。 ( )

S

００ 990

０2 832

００4 50

０8 3026

０5 836 式化 目は次の通りである。

・ 脈の 置一 域の

・ 脈の さ一 域の

c 脈の きさ 域の

・ ピッチ 検出深さ

e・ 極の さ一検出深さ

・ 大きさ一検出深さ 下、 順次 明する。

・ 脈の 置 域の

シ レーションの 果を図 3 3に示す。 33からわかるよ に、 検出 検出 象と電極の 係とに依存する。 脈の が電極の 心に位置するときが最も検出 度が大き なる。 ・ 脈の さ一 域の

シ レーションの 果を図 34に示す。 34からわかるように、 静脈が表皮に近 ほど、 電界 度が高 なり、 検出しやす 。

c・ 脈の きさ 域の

シ レーションの 果を図 3 5に示す。 3 5からわかるように、 静脈の きさの はほとんどな 。 肪の 界の 特性の を検出して るため、 静脈の きさにはある程度以上 ても検出 能に影響がな と考えられる。

・ ピッチ 検出深さ

シ レーションの 果を図3 6に示す。 3 6からわかるよ に、 電極 ピッチは大き 方が深い位置の ケッ を検出しやす 向が ある。

e・ 極の さ一検出深さ

シ レーションの 果を図 3 7に示す。 3 7からわかるよ に、 極の さは小さ 方が深 位置のターゲッ上を検出しやす 向があ る。

上のことをまとめると、 生体 部の にある静脈 ( の さにつ ては、 静脈の 平方向 深さとに依存し、 水平方向では 置の 化に対する感度が顕著に高 、 深 位置の 検出量が小さ なる。 の 板の 大き する方法や電極 ピッチを する方法で検出量を大き 善することができることが かった。 この 3の 態による静脈センシング 置によれば、 表皮の 生体 部の に高感度かつ 度に検出することができ 脈の ターンを正確に検出することができる。 この センシング 、 例えば、 静脈 の 的で腕 脈に当てて静脈のバターンを 検出する場合に適用することができる。

皮の上から生体 部の バターンを検出する 来の 法としてイ ンピーダンス 定方式があるが、 イ ンピーダンス 定方式では、 電極を 皮膚に接触する し当て方でイ ンピ ダンスが変動し 定しな 、 発汗 の 響を受ける、 静脈 静脈 外の差が明瞭でな 、 電極を接触すると きに 2 類の ( ) を当てると起電力が生じてしま 、 イ ンピーダンス 定のノ イズになる、 などの 題がある。 これに対し、 こ の 3の 態による静脈センシング はこのような問題がな 。

2に、 本方式による検出方法とイ ンピーダンス 定方式による検出方 法とを 較して 。

( 2

方式 イ ン ピーダンス

出物理 が異なる 2 つの 織のイ ンピーダンス

織の

4 子の 下に 2つの イ ン ピーダンス 極の 織の 界がある場合 の

( 4 子の 下であるた イ ン ピーダン ス

、 平面 が高 下が支配 であ る が、 れた部位のイ ン ピーダン 響も含むため、 平面 を高 できな

静脈 外の 出が明 静脈 外の 別が不 流が生体 部を広 れるため)

2 度の さ を検出 位置の 接触する影響 触で検出 安定な 触に よ る

の 動と、 接触によ る 力が、 ノ イ ズになる。 、 この 明の 4の 態による静脈センシング 置につ て 説明する。

3 8に示すよ に、 この センシング 置にお ては、 面 内に電極 6 ック アレイ状に多数 置した リ ック アレ イ 極を用 る。 この リ ック アレイ の 態によ る検出 置において いた 4 極を ッ として 2

3 アレイ状に多数 置した のに相当する。 この リ ック アレイ 極 の 部の を図 3 9に示す。 3 9にお て、 一点 の 方形の 点の 4個の電 6 態による検出 置の ～ 4 対応し、 これが ッ となる。 この ッ トの が特異 ( ) である。

3 8および 3 9に示す ック アレイ および 3の 態と同様な数値 ファン ムを用 て電磁界シ レーションを行 った。

ン レーショ ンの 件は次の通 である。

ン レーションソフ ウ ア 式会社 理研究所E EM F DM

クスウ ル 程式を 波数 域差 法で計算。

０ ００ 3～０ ０3 m ０ ０ ０ 3～０ 3

z ０ ０ 5～０

メ ッシ サイズ ０ ００ 2

波数 MH z、 振幅 V

ファン ム の 皮を模した 3 2の ファン ムによる 電気 特性は に示す りである。

6 置した。

ッ を構成する 4個の電 6 心である検出 3 x 3個の ちの 個の検 置の 度を図4０に示す 4 4０の ０・ ０ 4の 面を示す。 脈の に相当す る部分の 5・ 3 V m である。 それ以外の 域の

0・ ０ 8 V m 下である。 この 度の から 脈の 置を検出することができる。

リ ック アレイ 極を用 ることによ り、 水平方向 と深さ 能との 方の 上を図ることができる。 その 由につ て説 明する。

4 による検出 、 すでに述 たよ に、 電極 積が大 き ほど深 位置の 検出することができる。 しかしながら、 電極 積が大き と平面 が悪 なる。 そこで、 ツクスアレイ 極の ちの 数個の 極を として電気 に同じ信号 ( ) を す ることで、 見かけ上一つの きな電極として扱 。 この 合、 最小

、 すなわち ッ とその 合体の とが同一構造となるた め、 これをフラクタル 造と呼ぶことにする。 4 2Aは、 リ ック アレイ 極の 部を示したものである。 42Aにお て、 破線で囲 まれた 4個の電 6 電気 に同じ信号を印 して、 個の見かけ上 面積が大き として扱 。 この 合、 見かけ上面積が大き 極を 4 て 4 を構成することによ り、 よ り深 位置の ( ) が検出 能となる。 42Bは、 42Aと別の部位の 6 で 積が大き 極を構成した例である。

このよ なフラ クタル 造を有する リ ック アレイ 極を用 て 検出を行 場合、 例えば次のよ にしてスキヤ を行 。

リ ック アレイ 極のスキヤ は数回に分けて行う。 のスキ ヤ においては、 4 2Aにお て破線で囲んだ4個の電 6 用 て検出を行う。 2のスキヤ にお ては、 4 2 Bにお て破線で囲 んだ4個の電 6 用 て検出を行 。 この 合、 図42Aに比 て 向にずらした電極 成にして る。 3のスキヤ にお ては、 42Aを 向にずらした電極 成を用 て検出を行 。 4のスキヤ にお ては、 42Bを 向にずらした電極 成を用いて検出を行 。

上のよ に、 この 4の 態による静脈センシング 置によれ ば、 ック アレイ 極の 替えで 積が大き 極を構 、 平面 向の ッ の 6 ピッチに依存さ せ、 その スキヤ を行 ことができる。 このため、 この セ ンシング 置にお ては、 物理的に面積が大き 同等の 向 の 能を得ることができ るとともに、 ッ の 位で スキヤ を行 ことができるため、 単純に面積が大き 極では得るこ とができなかった高 水平方向の を得ることができる。

なお、 4 2 AおよびBに示す例では、 個の電 6 組み合 わせることによ り面積が大き 極を構成したが、 一般に x 個の電 極を組み合 せて 積が大き 極を構成することができる。 これによ って、 平面 向だけでな 向に関して スキヤ を行うことが可 能とな り、 3 スキヤ が可能となる。

次に、 この 明の 5の 態による プローブ 微鏡につ て 説明する。

43に示すよ に、 この プローブ 微鏡にお ては、 4個の電 ～ 4が、 従来の プロ ブ 微鏡のプロ 同様に先端が った形状に形成され、 これらの ～ 4からなる基本 ッ が 2 アレイ状に多数 置されて ック アレイ 形成され て る。 、 4間には同じ および 相の 圧を印 、 この 圧に対して位相が 8０ ずれた正弦 圧を電極 2、 3間に印 する。 ～ 4の 心の 域に検出 2 0を設ける。

この プロ ブ 微鏡の 作につ て説明する。 43に示すよう に、 したステージ上に試料 7 載せ、 この 7 面に 2 アレイ状に多数 置された電極 ～ 4の った先端を近接さ せ、 ステージを固定したまま ～ 4の 2 アレイからなる リ ック アレイ 極を電気 スキヤ する。 このとき、 電極 ～ 4の 心の 域の 界が試料 7 面の 応じて変化する ため、 この 化を検出することによ 7 面の 測定する ことができる。

この 5の 態によれば、 新規な原理に基づ 走査プロー 微 鏡を実現することができる。 この プロ 微鏡では、 従来の

微鏡と異な り、 試料を水平 動させるための 構が不要であり、 機械的に動作するカンチレバーを用 る必要がな 、 式である ため 料に傷を付けるなどの 響を与えず、 高速でしかも 度に試料 の 面の の 査を行 ことができる。

次に、 この 明の 6の 態による 置につ て説明す る。

この 置にお ては、 多重 極の 化を特異 域の 度変化で検出することにより、 建物などの 造物や土地などの み を検知する。

例を図44に示す。 44に示すよ に、 例えば 8 面の 隅に 4 、 すなわち電極 ～ 4を設置する。 えば、 建 物 8 一つの 屋である場合は、 天井の 隅に 4 極を設置し ても よ 。 ～ 4の 心の 域に検出 2 ０を設ける。 この 置にお ては、 建物 8 がゆがんで な 場合には、 特異 域の ０ V m であるが、 建物 8 がゆがんで電極 ～ 4の 置がわずかでも変化した場合には、 検出 2０ よ り検出 される電界は０ V m 外に変化する。 そこで、 この 界の 化に よ り、 建物 8 のゆがみを推測することができる。

この 6の 態によれば、 新規な原理に基づ 置を実 現することができる。

次に、 この 明の 7の 態による金属 知機につ て説明する 4 5に示すよ に、 この 知機にお ては、 の 態と 同様な 4 の 置の 9上に支持 9 取り付けられ この 9 端に ン ドル 9 2が取り付けられて る。

この 知機にお ては、 検出 2０の 近に導電 が異なる物 体ある は誘電 が異なる物体が近づ たときにこれらの 体を検出す る。 2 、 具体的には、 例えば、 地面 面近 に埋まって る金属、 地面と電気 特性が異なる物質、 壁に埋め込まれた金属などで ある。

この 知機の 作につ て説明する。

業者が ン ドル 9 2を手で握ってこの 知機を地面の 面に沿 って 平に移動させる。 このとき、 一様な 体の 部では、 電極 ～ 4に発生した電荷、 言 換えると 4 発生する電界は電極 ～ 4に対してバラ ンスが取れており、 ちょ ど電極 ～ 4の 置の ０ V m である。 し、 電極 ～ 4の 心から ずれた位置に金属ある は電気 特性が異なる物体が存在すれば、 電極 ～ 4の 荷によ り発生する電界の ラ ンスが崩れ、 中央 置の 2 ０によ ０ V m 外の 界を検出する。 この 界の 化 によって、 金属 知を行うことができる。

2 ０による電界 、 2 8 AおよびBに示す のと同様 な 4 6に示す を用 て行 ことができる。 この 合、 処理装置 34に伝えられた 号を表示 9 3に送ることによ り検出状態 示を 行 ことができる。

この 7の 態によれば、 新規な原理に基づ 知機を実現 することができる。

次に、 この 明の 8の 態による プロー 微鏡につ て 説明する。

4 7に示すよ に、 この プロ ブ 微鏡にお ては、 ステージ ０ 上に載せた試料 7 面に、 の 態による検出 置を プロー として近接させ、 この 態でステージ ０ 水平面内で移動 させる。 この 合、 検出 置の4個の電 ～ 4の 心の 域 の 界が試料 7 面の により変化することを検出することによ り、 試料 7 面の 検出することができる。 置の 号の 処理装置 1 0 2により行 。 ステージ ０ 駆動電 源 によ り行う。 48にプロ として る検出 置の 成の 例を示す。

この プローブ 微鏡によれば、 検出 置を試料の 面に接触させ な ため、 試料に傷を付けることがな だけではな 、 従来の

微鏡のよ に機械的に動作する レ ーを用 な ため、 高速で しか 度に試料の 面の の 査を行 ことができる。

この 8の 態によれば、 新規な原理に基づ 走査プロー 微 鏡を実現することができる。

上この 明の 態につ て具体的に説明したが、 この 、 上述の 態に限定されるものではな 、 この 明の 術的 想に基 づ 各種の 形が可能である。

えば、 上述の 態にお て げた数値、 構成、 配置、 形状など はあ までも例に過ぎず、 必要に応じてこれらと異なる数値、 構成、 配 置、 形状などを用 てもよ 。

Claims

求 の

・ な とも つの 線の りに回転 なm mは 4 上の偶 の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させ るm個の電 、

上記 線上の電界を検出する少な と つの 子と を有することを特徴とする検出 。

2・ m個の電荷の ちの に 合 荷の 号が互 に異なる ことを特徴とする 載の 。

3・ 個の電荷の が互 に等しいことを特徴とする

載の 。

4・ およびその 線が上記 線上に設けられて るこ とを特徴とする 載の検 。

5・ m個の電 多重 を構成することを特徴とする 載 の 。

6・ m個の電 平面 2 ( は 2 上の整 ) を構成するこ とを特徴とする 3載の検 。

7・ m個の電 正多面体または準正多面体の 点に発生すること を特徴とする 載の検 。

8・ m個の電極の ちの な と つの 極の 置の 化を検出 することを特徴とする 3載の検 。

9・ m個の電極のうちの な と つの 発生する電荷の 荷量の 化を検出することを特徴とする 3載の検 。

０・ m個の電極の 部の または物体を検出することを特徴と する 3載の検 。

m個の電 交流電圧を印 することによ り上記m個の電荷 を発生させることを特徴とする 3載の検 。 2・ m個の電 正弦 の 流電圧を印 することによ り 個の電荷を発生させる場合にお て、 上記 の 長を 、 上記m個 の電荷を構成する双極子の さを としたとき、 2汀である ことを特徴とする d載の検 。

3・ m個の電 静電荷であることを特徴とする 載の 検 。

4・ m個の電 極または平面 極であることを特徴とする 載の 。

5・ m個の電極を ッ として一次元アレイ または二 次元アレイ状に複数 置したことを特徴とする 載の

6・ または検出 象の 化を検出する検出 置であって 上記 象に電界を する複数の 段と、

上記 象に近接する検出 域の 界を検出する電界 段と、 上記 段による上記 域の 界の 化を検出して、 上記 または上記 象の 化を検出する 段とを有し、 複数の 、 上記 象が上記 域に近接して な 、 または上記 象が所定の 態である場合に、 複数の

段から される電界が打ち消しあって、 上記 域および 上記 段の の 界が ０ となるよ な電界を印 する ことを特徴とする検出 。

7・ な とも つの 線の りに回転 なm (mは4 上の偶 の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０である のを発生させ 上記 線上の電界を検出することを特徴とする検出方法。

8・ な とも つの 線の りに回転 なm ( は4 上の偶 の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０である のを発生させ るm個の電 、

上記 線上の電界を検出する少な と つの 子とを有す 検出 置を用 た

ことを特徴とする静脈センシング 。

9・ な とも つの 線の りに回転 なm ( は4 上の偶 の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させ るm個の電 、

上記 線上の電界を検出する少な と つの 子とを有す る検出 置を用いた

ことを特徴とする プロ ブ 微鏡。

2 ０・ な とも つの 線の りに回転 なm ( は4 上の偶 の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させ るm個の電 、

上記 線上の電界を検出する少な と つの 子とを有す る検出 置を用 た

ことを特徴とする 。

2 ・ な とも つの 線の りに回転 なm (mは4 上の偶 ) の 荷であってそれらの 荷量の 計が ０であるものを発生させ るm個の電 、

上記 線上の電界を検出する少な とも つの 子とを有す る検出 置を用 た

ことを特徴とする金属 知機。