WO2012085996A1 - 電位計測装置 - Google Patents

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WO2012085996A1
WO2012085996A1 PCT/JP2010/072880 JP2010072880W WO2012085996A1 WO 2012085996 A1 WO2012085996 A1 WO 2012085996A1 JP 2010072880 W JP2010072880 W JP 2010072880W WO 2012085996 A1 WO2012085996 A1 WO 2012085996A1
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unit
potential
measurement
measuring device
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PCT/JP2010/072880
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山中　一典
栗原　和明
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富士通株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • G—PHYSICS
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies

Definitions

  • the present invention relates to a potential measuring device that measures a potential.
  • Potential measurement method and potential measurement device for measuring the potential of various measured signals such as the potential of biological signals of animals including humans, the potential of biological signals of plants, the potential of low-frequency signals in the environment such as the ground It has been known. There is also known a technique for transmitting and collecting information on potential measured by such a potential measuring device to an information processing terminal such as a personal computer (PC) using a wired or wireless communication line.
  • PC personal computer
  • Electrodes on clothes worn by humans detect biological signals of subjects using the electrodes, and transmit and collect signals detected by medical devices implanted in human bodies. It has been.
  • a technique for measuring an electrocardiogram by attaching, for example, three external electrodes (positive electrode, negative electrode, indifferent electrode) connected to the electrocardiograph main body via wires (leads) to the body surface of the subject. It has been.
  • three electrodes (positive electrode, negative electrode, and indifferent electrode) that are exposed are provided at predetermined positions on the surface of the electrocardiograph, and the subject takes a measurement posture that touches those electrodes, the electrocardiogram waveform Techniques for measuring are also known.
  • signals are detected at a plurality of measurement points, and the potential is measured.
  • One of the potentials of signals detected at a plurality of measurement points is used as a reference (reference potential) for the potential of a signal detected at another measurement point.
  • JP 2010-22623 A Japanese Patent No. 2655204 JP 2009-118999 A JP 2010-12161 A
  • a portable potential measurement device that provides a plurality of exposed electrodes including a reference signal detection electrode on the surface of the device body, and detects a signal without using a wiring between the measurement point and the device body.
  • a portable potential measuring device there is no problem that the connection is troublesome as described above.
  • the reference signal detection electrode is moved away from the other signal detection electrodes on the signal propagation path in the measurement object. Placed in position. Therefore, the arrangement of the electrodes on the main body of the device is almost determined, the shape of the measurement object to be measured is limited, the position of the measurement point on the measurement object is limited, and the measurement target to be measured Problems such as limited body types may arise.
  • one of the signals detected in the same manner at a plurality of measurement points is used as a reference signal, and the other is used as a signal for potential measurement.
  • the potential of the measured object may not be easily measured.
  • the reference potential is disturbed, and the potential of a signal to be potential measured may not be properly measured.
  • the targets on which the potential measurement device can be used are limited. There is a case.
  • a second signal including a first signal that is a potential measurement target signal that is in contact with the surface of the measurement object and propagates through the measurement object and that has a first frequency range.
  • a potential measuring device including a measuring unit that measures the potential of the fourth signal as a reference.
  • a signal in a frequency range different from the frequency range of the signal that is the potential measurement target is averaged, and the potential measurement target signal that is detected from the measured object based on the potential of the averaged signal Measure the potential. Therefore, when any one of signals measured in the same way at a plurality of measurement points is used as a reference signal, wiring provided for obtaining an appropriate reference signal becomes unnecessary. Furthermore, it is not necessary to limit the positional relationship of the electrodes for detecting the reference signal and other signals as in the case where any one of the signals measured in the same way at a plurality of measurement points is used as the reference signal. It becomes possible to cope with signal detection of various measurement points of various measurement objects.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a potential measuring device.
  • the potential measurement apparatus 10 illustrated in FIG. 1 includes a detection unit 11, a generation unit 12, and a measurement unit 13.
  • the detection unit 11 detects a signal from the measurement object 100.
  • the detection unit 11 is in contact with the measurement target 100 and detects a signal directly from the measurement target 100.
  • Examples of the measurement object 100 include various things such as a ground, a mechanical device, etc. in addition to living things such as animals and plants.
  • Such a measured object 100 may have a potential distribution due to the propagation of signals such as low-frequency and long-term fluctuation waves.
  • the detection unit 11 is in contact with a predetermined measurement point of the measurement object 100 and detects a signal that propagates through the measurement object 100 at the measurement point.
  • the generating unit 12 generates a signal (reference signal) indicating a reference potential (reference potential) used for measuring the potential of the measurement point from the signal detected by the detecting unit 11.
  • the generation unit 12 is a signal in a predetermined frequency range that is different from the frequency range of the signal originally propagated to the measured object 100, in other words, a signal in a predetermined frequency range that is not originally propagated to the measured object 100, for example, A reference signal is generated by using a high frequency signal and averaging it.
  • the signal in the predetermined frequency range used for generating the reference signal can be generated by the potential measuring device 10.
  • an oscillation circuit such as an oscillator or a noise generation circuit is used, and the potential measurement apparatus 10 generates a signal in the predetermined frequency range.
  • the generation unit 12 directly uses, for example, the signals in the predetermined frequency range generated by the potential measurement device 10 and averages them to generate a reference signal.
  • a signal in the predetermined frequency range generated by the potential measuring device 10 is supplied to the measurement object 100.
  • the detection unit 11 detects a signal including both the supplied signal in the predetermined frequency range and the signal originally propagating through the measurement object 100.
  • the generation unit 12 generates a reference signal by averaging the signals in the predetermined frequency range supplied from the potential measuring device 10 side among the signals detected by the detection unit 11 as described above.
  • the measurement unit 13 measures the potential of the measurement point from the signal detected by the detection unit 11 with reference to the potential of the reference signal generated by the generation unit 12.
  • the measurement unit 13 uses the potential of the signal as a reference for the potential of the reference signal generated by the generation unit 12. measure.
  • the detection unit 11 detects a signal including a signal in a predetermined frequency range supplied from the potential measurement device 10 to the measurement target 100 and a signal originally propagated through the measurement target 100.
  • the measurement unit 13 selects a signal originally propagated through the measured object 100 from the signals detected by the detection unit 11, and uses the potential of the selected signal as the reference signal generated by the generation unit 12. Measure based on potential.
  • the potential measuring device 10 can include a device including the detection unit 11, the generation unit 12, and the measurement unit 13 as one unit, and can include a plurality of such units. For example, a plurality of such units are provided for one measured object 100, and the potential distribution of the measured object 100 is acquired using the potential measured by each unit.
  • a mechanism for generating a signal in the predetermined frequency range used when generating the reference signal in the generation unit 12 can be provided in each unit, for example. Thereby, a reference signal is generated in each unit, and the potential of the signal detected at the measurement point can be measured.
  • produces and supplies the said signal, for example, each unit containing the detection part 11, the production
  • a unit including such a mechanism can be separately prepared and used together with each unit including the detection unit 11, the generation unit 12, and the measurement unit 13.
  • the potential measuring device 10 no wiring is provided between the measured object 100 and the potential measuring device 10, and the potential measuring device 10 (unit included in the potential measuring device 10) is brought into contact with the measured object 100 to measure the measured object.
  • 100 potentials can be measured.
  • the potential measurement device 10 (unit provided in the potential measurement device 10) can be arranged at each of a plurality of arbitrary measurement points of the measurement target 100, and various potential distributions of the measurement target 100 can be acquired. it can.
  • the potential measurement device 10 does not use any of the measured signals as a reference signal, but instead uses a reference signal from a signal in a predetermined frequency range that is outside the frequency range of the measurement target signal (a signal originally propagated to the measured object 100). And the potential of the signal to be measured is measured using the potential as a reference potential.
  • a unit that generates a signal used to generate a reference signal and supplies the signal to the measurement object (a signal generation unit), and a unit that detects a signal from the measurement object and measures the potential at the measurement point (potential measurement unit) Will be described.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the signal generation unit according to the first embodiment.
  • the signal generation unit 200 shown in FIG. 2 includes a housing 201 and signal supply electrodes 202a and 202b.
  • the housing 201 is formed using, for example, a material having high resistance and conductivity.
  • the housing 201 accommodates at least a mechanism (generation unit) for generating a signal in a predetermined frequency range used for generating a reference signal.
  • a signal generated by the generator housed inside the housing 201 can be output to the outside of the housing 201 from the electrodes 202 a and 202 b exposed on the surface of the housing 201.
  • An insulating adhesive 203 is provided on the side of the housing 201 where the electrodes 202a and 202b are disposed so that the electrodes 202a and 202b are exposed.
  • the potential measuring device includes, for example, one such signal generation unit 200.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a potential measurement unit according to the first embodiment.
  • the housing 3 includes a casing 301 and signal detection electrodes 302a and 302b.
  • the housing 301 is formed using, for example, a material having high resistance and conductivity.
  • the housing 301 contains at least a generation unit that generates a reference signal and a measurement unit that measures a potential.
  • a reference signal is generated by the generation unit housed in the housing 301, and the potential is measured by the measurement unit using the reference signal and the signals detected by the electrodes 302a and 302b.
  • An insulating adhesive 303 is provided on the side of the housing 301 where the electrodes 302a and 302b are disposed so that the electrodes 302a and 302b are exposed.
  • the potential measuring device includes a plurality of such potential measuring units 300A, for example.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a state in which the signal generation unit and the potential measurement unit according to the first embodiment are arranged on the measurement target.
  • FIG. 4 shows a measurement object 110 having a curved surface as an example.
  • the to-be-measured body 110 may have a planar surface.
  • Examples of the measurement object 110 include various things such as living things, the ground, and mechanical devices.
  • FIG. 4 illustrates a state in which one signal generation unit 200 as illustrated in FIG. 2 and two potential measurement units 300A as illustrated in FIG. 3 are disposed on the surface of the measurement object 110. is doing.
  • a current flows on the surface of the human body. Therefore, the signal generated from the signal generation unit 200 can be transmitted to the potential measurement unit 300A via the surface of the human body.
  • the signal generation unit 200 is arranged so that the arrangement surfaces of the electrodes 202a and 202b face the surface of the measurement object 110.
  • the signal generation unit 200 is adhered to the surface of the measurement object 110 by the adhesive material 203 provided on the arrangement surface side of the electrodes 202a and 202b. Thereby, the electrodes 202a and 202b come into contact with the surface of the measurement object 110, and the signal generated by the signal generation unit 200 is supplied from the electrodes 202a and 202b to the measurement object 110.
  • the potential measuring unit 300A is also arranged with the arrangement surface of the electrodes 302a and 302b facing the surface of the measurement object 110.
  • the potential measurement unit 300A is adhered to the surface of the measurement object 110 by an adhesive material 303 provided on the arrangement surface side of the electrodes 302a and 302b.
  • the electrodes 302a and 302b come into contact with the surface of the measurement object 110, and signals propagating through the measurement object 110 are detected by the electrodes 302a and 302b.
  • the electrodes 302a and 302b detect a signal including both the signal supplied from the signal generating unit 200 and the signal originally propagated through the measured object 100.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the signal generation unit according to the first embodiment.
  • the signal generation unit 200 includes an oscillator (OSC) 204 in the housing 201 as a generation unit that generates a signal in a predetermined frequency range.
  • the signal oscillated from the oscillator 204 is amplified by the amplifier circuit 205, and the amplified signal 206 is output from the electrode 202a.
  • the other electrode 202b is a ground (GND).
  • the signal generation unit 200 is disposed on the measurement object 110, the signal 206 generated by the signal generation unit 200 is supplied and propagated to the measurement object 110.
  • the frequency of the signal oscillated from the oscillator 204 is set to a value in a frequency range that is out of the frequency range of the signal originally propagating through the measurement object 110. For example, if the frequency range of the signal originally propagated through the measurement object 110 is up to about several tens of Hz, the frequency of the order of kHz to MHz is applied as the frequency of the oscillation signal from the oscillator 204.
  • the signal generating unit 200 uses an oscillator 204 that oscillates a 1.2 MHz signal.
  • the frequency of the oscillation signal from the oscillator 204 When the frequency of the oscillation signal from the oscillator 204 is high, it becomes easier to supply a stable waveform to the plurality of potential measurement units 300A arranged on the same measured object 110, and the subsequent averaging or the like. It is relatively effective for processing. Depending on the form of the measurement object 110, a higher frequency such as GHz order can be applied.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the potential measurement unit according to the first embodiment.
  • the potential measurement unit 300 ⁇ / b> A has an AC coupling circuit 304, an amplifier circuit 305, and a low-pass filter (LPF) circuit 306 on one electrode 302 a side.
  • LPF low-pass filter
  • the AC coupling circuit 304 removes a direct current (DC) component of the signal detected by the electrode 302a by a high-pass filter (HPF) circuit set to a predetermined cut-off frequency fc, and an alternating current (AC) component. Pass through.
  • the amplifier circuit 305 amplifies the output signal from the AC coupling circuit 304.
  • the LPF circuit 306 passes a signal component having a frequency lower than a predetermined cutoff frequency fc from the output signal from the amplifier circuit 305, and blocks a signal component having a frequency higher than the cutoff frequency fc.
  • the potential measurement unit 300 ⁇ / b> A has an HPF circuit 307, an amplifier circuit 308, and a waveform averaging circuit 309 on the other electrode 302 b side.
  • the HPF circuit 307 passes a signal component having a frequency higher than a predetermined cutoff frequency fc among signals detected by the electrode 302b, and blocks a signal component having a frequency lower than the cutoff frequency fc.
  • the amplifier circuit 308 amplifies the output signal from the HPF circuit 307.
  • the waveform averaging circuit 309 averages (smooths) the waveform of the output signal from the amplifier circuit 305.
  • the potential measuring unit 300A has a differential amplifier circuit 310 that receives the output signal from the LPF circuit 306 and the output signal from the waveform averaging circuit 309, and differentially amplifies and outputs them.
  • the potential measurement unit 300A includes a circuit (AAF / ADC) circuit 311 including an AAF (Antialiasing filter) and an A / D converter (ADC), a microcontroller 312, a modulation circuit 313, and an antenna 314.
  • AAF Antialiasing filter
  • ADC A / D converter
  • the AAF / ADC circuit 311 converts the analog signal output from the differential amplifier circuit 310 into a digital signal by the ADC circuit via the AAF circuit.
  • the microcontroller 312 performs a predetermined control process on the digital signal converted by the AAF / ADC circuit 311.
  • the modulation circuit 313 performs modulation processing (phase modulation, frequency modulation, etc.) on the output signal from the microcontroller 312 to generate a signal in a predetermined frequency band.
  • the antenna 314 radiates the signal generated by the modulation circuit 313 as a radio wave.
  • Each circuit of the potential measurement unit 300A is connected to the ground (GND).
  • a casing 301 including a resistance component R and a capacitor component C is used as the ground.
  • the signal generation unit 200 and the potential measurement unit 300A are arranged at predetermined positions on the measurement object 110 as shown in FIG.
  • a signal having a frequency of 1.2 MHz oscillated by the oscillator 204 shown in FIG. 5 is amplified by the amplifier circuit 205 and then supplied to the measured object 110 by the electrodes 202 a and 202 b.
  • signals propagating through the measurement object 110 are detected by the electrodes 302a and 302b.
  • a signal including a signal originally propagated through the measured object 110 and a signal supplied from the signal generation unit 200 and propagated through the measured object 110 is applied to the electrodes 302a and 302b. Both are detected respectively.
  • the DC component of the signal detected by the electrode 302a is removed by the AC coupling circuit 304.
  • the cut-off frequency fc in the AC coupling circuit 304 is set to a frequency lower than the frequency of the signal to be measured from the measured object 110, that is, the frequency of the signal originally propagated through the measured object 110. For example, when the frequency range of the signal to be measured from the measurement object 110 does not exceed 20 Hz, the cutoff frequency fc in the AC coupling circuit 304 is set to 0.1 Hz.
  • the output signal from the AC coupling circuit 304 is amplified by the amplifier circuit 305, and then the signal component having a frequency higher than the predetermined cutoff frequency fc is blocked by the LPF circuit 306.
  • the cut-off frequency fc of the LPF circuit 306 is set to a frequency higher than the frequency of the signal to be measured from the measured object 110 (the signal that originally propagates through the measured object 110). For example, as described above, when the frequency of the signal to be measured from the measurement object 110 is in a frequency range that does not exceed 20 Hz, the cutoff frequency fc of the LPF circuit 306 is set to 20 Hz.
  • the output signal from the LPF circuit 306 is input to the differential amplifier circuit 310.
  • the differential amplifier circuit 310 originally propagates through the measurement object 110 in which the signal (here, frequency 1.2 MHz) supplied from the signal generation unit 200 among the signals detected by the electrode 302a is cut. A signal is input.
  • the signal detected by the electrode 302b is blocked by the HPF circuit 307 at a signal component having a frequency lower than the predetermined cutoff frequency fc.
  • the cutoff frequency fc of the HPF circuit 307 is higher than the frequency of the signal to be measured from the measured object 110 (the signal originally propagated through the measured object 110), and is higher than the frequency of the signal supplied from the signal generating unit 200. Set to a lower frequency. For example, when the frequency range of the signal to be measured from the measurement object 110 does not exceed 20 Hz and the frequency of the signal supplied from the signal generation unit 200 is 1.2 MHz, the HPF circuit 307 is cut.
  • the off frequency fc is set to 1 MHz.
  • a cutoff frequency fc (for example, 0.1 Hz) lower than the frequency of the signal to be measured from the measurement object 110 (the signal originally propagated through the measurement object 110) is set between the electrode 302b and the amplifier circuit 308.
  • An LPF circuit may be provided.
  • the output signal from the HPF circuit 307 is input to the amplifier circuit 308.
  • the supply signal from the signal generation unit 200 is input to the amplifier circuit 308 from which the signal originally propagated through the measurement object 110 among the signals detected by the electrode 302b is cut.
  • the signal amplified by the amplifier circuit 308 is input to the waveform averaging circuit 309.
  • the waveform averaging circuit 309 can be realized using a Miller integrating circuit.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the waveform averaging circuit.
  • FIG. 7 illustrates a waveform averaging circuit 309 including Miller integrating circuits 309a and 309b connected in multiple stages (here, two stages).
  • the first-stage Miller integration circuit 309a and the second-stage Miller integration circuit 309b are configured with respective components (amplifiers A1 and A2, capacitors C1 and C2, resistors R1 to R4) so that the cutoff frequency fc is different. ing.
  • the signal 315a amplified by the amplifier circuit 308 shown in FIG. 6 is first input to the first stage Miller integration circuit 309a of the waveform averaging circuit 309 and averaged.
  • the signal 315b output from the Miller integrating circuit 309a is input to the second stage Miller integrating circuit 309b and further averaged to output a signal 315c.
  • the signal 315c averaged in this way is input to the differential amplifier circuit 310 shown in FIG. This signal 315c becomes a reference signal.
  • the differential amplifier circuit 310 shown in FIG. 6 includes a relatively low-frequency signal originally propagated through the measurement object 110 and a signal (reference signal) that is averaged after being supplied from the signal generation unit 200 at a relatively high frequency. ) Are input.
  • these two types of signals are differentially amplified. That is, the potential of the signal after passing through the LPF circuit 306 (the signal originally propagated through the measured object 110) is obtained with reference to the potential of the signal (reference signal) averaged by the waveform averaging circuit 309, and the potential is obtained. Is amplified and output from the differential amplifier circuit 310.
  • the output signal of the differential amplifier circuit 310 is converted into a digital signal by the AAF / ADC circuit 311 and then input to the modulation circuit 313 through processing by the microcontroller 312, and the signal generated by the modulation circuit 313 is converted into an antenna. 314 is output.
  • the signal output from the antenna 314 is collected by an information processing terminal such as a personal computer (PC) having a signal receiving function, for example.
  • PC personal computer
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a potential measurement system using the potential measurement device according to the first embodiment.
  • a potential measurement system 400 illustrated in FIG. 8 includes a potential measurement device 500 including a signal generation unit 200 and a potential measurement unit 300A, and an information processing terminal 600 such as a PC.
  • the potential measuring device 500 includes one signal generating unit 200 and three potential measuring units 300A is illustrated.
  • the information processing terminal 600 is provided with a receiving unit 700 and an antenna 701 is illustrated.
  • each potential measurement unit 300A detects the signal (illustrated by a chain line arrow in FIG. 8) supplied from the signal generation unit 200 together with the signal originally propagated through the measurement object 110.
  • Each potential measurement unit 300 ⁇ / b> A measures the potential of the signal originally propagated through the measurement object 110 with reference to the potential of the reference signal obtained by averaging the signals supplied from the signal generation unit 200.
  • Each potential measuring unit 300 ⁇ / b> A transmits information on the potential from the antenna 314.
  • Any signal transmitted from the antenna 314 of each potential measurement unit 300A is received by the receiving unit 700 via the antenna 701.
  • the receiving unit 700 is connected to the information processing terminal 600 via a USB (Universal Serial Bus) terminal or the like, and data generated by the receiving unit 700 is transmitted to the information processing terminal 600.
  • Data transmitted from the receiving unit 700 to the information processing terminal 600 is stored in a storage device included in the information processing terminal 600 or a storage device connected to the information processing terminal 600. In the information processing terminal 600, the data stored in the storage device in this way is used to analyze the potential distribution of the measurement object 110 and display the analysis result on a monitor or the like.
  • the potential measuring device in the potential measuring unit 300A in which the signal supplied from the signal generating unit 200 to the measured object 110 is arranged at the measurement point on the measured object 110. Then, the signal is detected together with the signal originally propagating through the measurement object 110. Then, the supply signal from the signal generation unit 200 is averaged to generate a reference signal, and the potential of the signal originally propagated through the measurement object 110 is measured based on the potential of the reference signal.
  • the potential measuring apparatus by arranging the signal generating unit 200 and the potential measuring unit 300A on the measurement object 110, the potential at the measurement point where the potential measuring unit 300A is arranged is measured. be able to.
  • the signal generation unit 200 and the potential measurement unit 300A can be arranged at various positions on the measurement object 110. Since the signal generating unit 200 and the potential measuring unit 300A have a high degree of freedom as described above, the signal generating unit 200 and the potential measuring unit 300A can be applied to various measured objects 110 such as animals and plants, the ground, and mechanical devices. Can be measured.
  • the potential measurement unit 300A can be arranged on the measurement object 110 without using wiring, it is troublesome to take time for wiring work when measuring potential, for example, when measuring potential at multiple points. Can be avoided. Further, since the wiring is not used in this way, it is possible to avoid a situation in which an electrode or a probe attached to the measured object 110 is pulled by the wiring and prevents the measured object 110 from becoming independent.
  • the potentials at various measurement points of various measurement objects 110 can be easily measured.
  • a second embodiment will be described.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a potential measurement unit according to the second embodiment.
  • a potential measurement unit 300B illustrated in FIG. 9 includes a housing 301 and a single electrode 302a for signal detection.
  • An insulating adhesive 303 is provided on the side of the housing 301 where the electrode 302a is disposed so that the electrode 302a is exposed.
  • the potential measurement unit 300B is different from the above-described potential measurement unit 300A in that it has such a single electrode 302a.
  • the potential measuring device includes, for example, a plurality of such potential measuring units 300B.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a potential measurement unit according to the second embodiment.
  • the signal detected by the electrode 302a is branched, one branched signal is input to the AC coupling circuit 304, and the other branched signal is the HPF circuit. 307 is input.
  • Other configurations are the same as those of the potential measurement unit 300A.
  • the potential measurement unit 300B is arranged together with the signal generation unit 200 so that the surface on which the electrode 302a is disposed is opposed to the surface of the measurement object 110.
  • the potential measurement unit 300B is bonded to the surface of the measurement object 110 by the adhesive material 303 of FIG. 9 provided on the arrangement surface side of the electrode 302a.
  • the electrode 302a contacts the surface of the measurement object 110, and a signal propagating through the measurement object 110 is detected by the electrode 302a.
  • a signal including both the signal supplied from the signal generation unit 200 and the signal originally propagated through the measurement object 100 is detected.
  • the potential measurement unit 300B uses the detected signal to measure the potential at the measurement point where the potential measurement unit 300B is arranged, and generates information on the potential.
  • the information on the potential at the measurement point generated by the potential measurement unit 300B is collected in the information processing terminal 600, for example, as in the potential measurement system 400 shown in FIG. Then, the information processing terminal 600 performs an analysis process of the potential distribution of the measurement object 110 and displays the analysis result on a monitor or the like.
  • the signal from the measurement target 110 is detected by bringing the single electrode 302a into contact with the measurement target 110, and the potential at the measurement point where the potential measurement unit 300B is arranged is determined. measure. Therefore, not only when the surface of the measurement object 110 is relatively flat but also when the surface of the measured object 110 is swollen with a relatively large curvature, the electrode 302a is brought into contact with such a surface to detect a signal. Can do.
  • the potential measurement device including such a potential measurement unit 300B, the potentials at various measurement points of various measurement objects 110 can be easily measured.
  • the potential measurement of the measurement object 110 may be performed using both the potential measurement units 300A and 300B in addition to the single signal generation unit 200.
  • a potential measurement unit 300A provided with two electrodes 302a and 302b is arranged at a measurement point on a relatively flat surface of the measurement object 110, and the measurement point on the surface swollen with a relatively large curvature is used.
  • the potential measurement unit 300A is disposed on the surface of the measured object 110 where the two electrodes 302a and 302b can be in contact with each other, and the potential measurement unit 300B is disposed on the curved surface that can be contacted with the single electrode 302a. Deploy. As described above, any one of the potential measurement units 300A and 300B to be used may be selected according to the surface shape of the measurement point.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a potential measurement unit according to the third embodiment.
  • a potential measurement unit 300C shown in FIG. 11 includes a housing 301, a single electrode 302a for signal detection, and two electrodes 202a and 202b for signal supply.
  • An insulating adhesive 303 is provided on the side of the housing 301 where the electrodes 302a, 202a, 202b are disposed so that the electrodes 302a, 202a, 202b are exposed.
  • the potential measuring apparatus includes at least one such potential measuring unit 300C and the above-described potential measuring unit 300A or potential measuring unit 300B, or both.
  • the signal generation unit 200 is not used will be described as an example.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a potential measurement unit according to the third embodiment.
  • the potential measurement unit 300 ⁇ / b> C includes an oscillator (OSC) 204 in the housing 301 as a generation unit that generates a signal in a predetermined frequency range.
  • the signal oscillated from the oscillator 204 is branched, one of the branched signals is amplified by the amplifier circuit 205, and the amplified signal is output from the electrode 202a.
  • the electrode 202b is a ground (GND).
  • the potential measurement unit 300C serves as the signal generation unit 200 described above. Further, the potential measurement unit 300C includes an attenuator (ATT) 316 that adjusts the gain of the other signal that is oscillated by the oscillator 204 and branched. An output signal from the attenuator 316 is input to the waveform averaging circuit 309.
  • ATT attenuator
  • the potential measurement unit 300C is arranged together with the potential measurement unit 300A or the potential measurement unit 300B so that the surface of the measurement object 110 faces the arrangement surface of the electrodes 302a, 202a, 202b.
  • the potential measurement unit 300C is bonded to the surface of the measurement object 110 by the adhesive material 303 in FIG.
  • the electrodes 302a, 202a, and 202b come into contact with the surface of the measurement object 110, signals are supplied to the measurement object 110 from the electrodes 202a and 202b, and signals that propagate through the measurement object 110 are detected by the electrode 302a. .
  • the potential measurement unit 300A, the potential measurement unit 300B, or both can be arranged on the measurement object 110.
  • the electrodes 302a and 302b of the potential measurement unit 300A and the electrode 302a of the potential measurement unit 300B detect the signal supplied from the potential measurement unit 300C and the signal originally propagated through the measurement object 100.
  • Signals detected by the electrodes 302a and 302b of the potential measurement unit 300A are processed as described in the first embodiment, thereby measuring the potential at the measurement point where the potential measurement unit 300A is arranged.
  • information on the potential is generated.
  • the signal detected by the electrode 302a of the potential measurement unit 300B is similarly processed, and the potential at the measurement point where the potential measurement unit 300B is arranged is measured to generate information on the potential.
  • the electrode 302a of the potential measurement unit 300C disposed on the measurement target 110 detects the signal supplied from the potential measurement unit 300C and the signal originally propagated through the measurement target 100. From the signal detected by the electrode 302a of the potential measuring unit 300C, the signal that originally propagates through the measurement object 100 is selected by the AC coupling circuit 304, the amplifier circuit 305, and the LPF circuit 306, and the selected signal is differentially displayed. Input to the amplifier circuit 310. On the other hand, the signal oscillated and branched by the oscillator 204 is subjected to gain adjustment by the attenuator 316 and then input to the waveform averaging circuit 309, and the averaged signal is input to the differential amplifier circuit 310.
  • the potential of the signal after passing through the LPF circuit 306 (the signal originally propagated through the measured object 110) is obtained with reference to the potential of the signal (reference signal) averaged by the waveform averaging circuit 309.
  • the potential is amplified and output from the differential amplifier circuit 310. In this manner, the potential at the measurement point where the potential measurement unit 300C is arranged is measured, and information on the potential is generated.
  • the information on the potential at the measurement point generated by each potential measurement unit 300A, 300B, 300C is collected by the information processing terminal 600, for example, in the same manner as the potential measurement system 400 shown in FIG. Then, the information processing terminal 600 performs an analysis process of the potential distribution of the measurement object 110 and displays the analysis result on a monitor or the like.
  • the potential measuring device including such a potential measuring unit 300C, it is possible to easily measure the potentials at various measurement points of various measured objects 110 without using the signal generating unit 200. Even when such a potential measurement unit 300C is used, the signal generation unit 200 can be used.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a potential measurement unit according to the fourth embodiment.
  • the potential measurement unit 300D shown in FIG. 13 is different from the above-described potential measurement unit 300C in that the signal of the oscillator 204 provided therein is input to the attenuator 316 without branching.
  • a signal oscillated from the oscillator 204 is not supplied to the measured object 110 but directly used to generate a reference signal to be input to the differential amplifier circuit 310.
  • the potential measuring device includes a plurality of such potential measuring units 300D, for example.
  • Information on the potential of the measurement point generated by the potential measurement unit 300D is collected by the information processing terminal 600, for example, as in the potential measurement system 400 shown in FIG. Then, the information processing terminal 600 performs an analysis process of the potential distribution of the measurement object 110 and displays the analysis result on a monitor or the like.
  • a reference signal is generated in each potential measuring unit 300D without supplying a signal for generating a reference signal to the measurement object 110, and the reference signal is generated. It is possible to measure the potential at the measured point. Even with such a potential measuring device, it is possible to easily measure the potential at various measurement points of various measurement objects 110.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a potential measurement unit according to the fifth embodiment.
  • the potential measurement unit 300E illustrated in FIG. 14 includes a noise generation circuit 317.
  • a noise generation circuit 317 a resistor, a noise diode, or the like can be used.
  • the potential measurement unit 300E such a noise signal generated by the noise generation circuit 317 is input to the HPF circuit 307.
  • the noise signal generated by the noise generation circuit 317 is not supplied to the measurement object 110.
  • the reference signal to be input to the differential amplifier circuit 310 is generated using the noise signal generated by the noise generation circuit 317.
  • the potential measuring device includes, for example, a plurality of such potential measuring units 300E.
  • Information on the potential at the measurement point generated by the potential measurement unit 300E is collected by the information processing terminal 600, for example, as in the potential measurement system 400 shown in FIG. Then, the information processing terminal 600 performs an analysis process of the potential distribution of the measurement object 110 and displays the analysis result on a monitor or the like.
  • a stable reference signal is generated in each potential measuring unit 300E without supplying a signal for generating a reference signal to the measurement object 110, and this is arranged. It is possible to measure the potential at the measured point. According to such a potential measuring device, it is possible to easily and appropriately measure the potential at various measurement points of various measurement objects 110.
  • the potential measuring devices according to the first to fifth embodiments have been described.
  • the information on the potential of the measured object 110 acquired by the potential measuring device is collected by the information processing terminal and processed by the information processing terminal.
  • an information processing terminal 600 provided with a receiving unit 700 and an antenna 701 as shown in FIG. 8 will be described as an example.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of an example of an information processing terminal provided with a receiving unit and an antenna.
  • 16 and 17 are explanatory diagrams of an example of processing in the information processing terminal.
  • a signal including potential information generated by a potential measurement unit (potential measurement units 300A, 300B, 300C, 300D, and 300E) arranged on the measurement object is transmitted from the antenna (antenna 314).
  • the signal transmitted from the antenna is received by the antenna 701 and the receiving unit 700 on the information processing terminal 600 side as shown in FIG.
  • the receiving unit 700 includes, for example, a tuning circuit 702, an amplifier circuit 703, a mixer 704, a local oscillator 705, a filter / amplifier circuit 706, a demodulation circuit 707, and a baseband processing circuit 708, as shown in FIG.
  • the tuning circuit 702 selects a signal having a target frequency from the signal received by the antenna 701.
  • the amplifier circuit 703 amplifies the output signal of the tuning circuit 702.
  • the mixer 704 converts the frequency of the output signal from the amplifier circuit 703 (converts to an intermediate frequency (IF)).
  • the local oscillator 705 supplies a signal having a target frequency to be used for frequency conversion in the mixer 704 to the mixer 704.
  • the filter / amplifier circuit 706 passes a signal having a frequency in a predetermined range centering on the intermediate frequency by the filter circuit, and amplifies the signal by the amplifier circuit.
  • the demodulation circuit 707 performs demodulation using the output signal from the filter / amplifier circuit 706.
  • the baseband processing circuit 708 performs predetermined baseband processing.
  • a signal received by the antenna 701 is processed by the receiving unit 700 as described above, thereby generating a digital signal (bit signal) pulse train 710 as shown in FIGS. 15 and 16 via a USB terminal or the like.
  • an ASCII (American Standard Code for Information Interchange) code is used for the data of the pulse train 710.
  • Each potential measurement unit arranged on the measurement object is assigned an address in advance, and the address is expressed by a binary code (hexa code) and included in the data of the pulse train 710.
  • the data of the pulse train 710 includes various control codes (header, EOF (End (OF File), etc.).
  • each potential measuring unit here, No. 1 and No.
  • the potential information transmitted from the two potential measuring units 2 is extracted over time.
  • the potential measurement unit No. 1 and 2 are extracted 50 times per second.
  • FIG. 17 shows each potential measurement unit No.
  • An example of extracted data for 1 and 2 is shown.
  • the value of the potential in the extracted data 711, 712 is the potential measurement unit No. 1 and 2, the value of the potential measured with reference to the potential of the reference signal averaged as described above.
  • the information processing terminal 600 obtains the potentials over time such as the extracted data 711 and 712, and at each time, the potential measurement unit No. The difference between the potentials 1 and 2 is calculated. Then, the information processing terminal 600 accumulates the time and the calculation result of the potential difference in the storage device as tabular data in a CSV (Comma Separated Values) format or the like.
  • FIG. 17 shows an example of the obtained table data (table data 713).
  • the information processing terminal 600 displays the table data in the storage device accumulated sequentially or the table data in the storage device acquired within the entire measurement time as a numerical value or a graph on a display device such as a monitor.
  • the potential measurement unit No The change with time of the potential difference between the measurement points where 1 and 2 are arranged is acquired.
  • the information processing terminal 600 also performs decryption processing when the data is encrypted (AES (Advanced Encryption Standard) encryption or the like) or encoded (Manchester code or the like).
  • the information processing terminal 600 can be a computer such as a PC.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the information processing terminal.
  • the information processing terminal 600 is entirely controlled by a CPU (Central Processing Unit) 601.
  • a RAM (Random Access Memory) 602 connected to the CPU 601 via a bus 608 stores an OS (Operating System) program and application programs executed by the CPU 601 and various data necessary for processing by the CPU 601.
  • OS Operating System
  • Peripheral devices connected to the bus 608 include a hard disk drive (HDD) 603, a graphic processing device 604, an input interface 605, an optical drive device 606, and a communication interface 607.
  • HDD hard disk drive
  • graphic processing device 604 an input interface 605, an optical drive device 606, and a communication interface 607.
  • the HDD 603 stores an OS program, application programs, and various data.
  • the graphic processing device 604 displays an image on a screen of a monitor 611 such as a display device using a CRT (Cathode Ray Tube) or a liquid crystal display device in accordance with a command from the CPU 601.
  • the input interface 605 transmits a signal transmitted from the keyboard 612 and the mouse 613 to the CPU 601.
  • the optical drive device 606 reads data recorded on an optical disc 614 such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory).
  • the communication interface 607 transmits / receives data to / from other computers or communication devices via the network 610.
  • the processing functions of the information processing terminal 600 can be realized.
  • the above processing functions can be realized by a computer, and a program describing processing contents of functions that the information processing terminal 600 should have is provided.
  • the program describing the processing contents can be recorded in a computer-readable recording medium such as a magnetic storage device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, or a semiconductor memory.
  • the signal generation unit the potential measurement device including the potential measurement unit, and the potential measurement system using the potential measurement device have been described. According to the above-described potential measuring device and potential measuring system, it is possible to easily measure the potential at various measurement points of various measurement objects.
  • the signal generation unit and the potential measurement unit provided in the potential measurement device are provided with an element that converts heat, vibration, light, etc. into electricity, and a so-called harvest power source that uses the energy generated thereby as a power source is used. Is possible.

Abstract

　被計測体の計測点の電位を簡便に計測する。　電位計測装置（１０）は、検出部（１１）、生成部（１２）及び計測部（１３）を有する。検出部（１１）は、被計測体（１００）の表面に設けられ、被計測体（１００）から第１周波数範囲の第１信号を含む第２信号を検出する。生成部（１２）は、第１周波数範囲外の第２周波数範囲の第３信号を平均化して第４信号を生成する。計測部（１３）は、検出部（１１）によって検出された第２信号に含まれる第１信号の電位を、生成部（１２）によって生成された第４信号の電位を基準にして計測する。

Description

電位計測装置
　本発明は、電位を計測する電位計測装置に関する。
　人も含めた動物の生体信号の電位、植物の生体信号の電位、地面等の環境中の低周波信号の電位等、様々な被計測体の信号の電位を計測する電位計測方法、電位計測装置が知られている。また、そのような電位計測装置で計測した電位の情報を、有線又は無線の通信回線を利用して、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報処理端末に送信し、収集する技術も知られている。
　例えば、人が着用する衣服に電極を設け、その電極を用いて被験者の生体信号を検出する技術、人体に植え込んだ医療用装置で検出された信号を、外部に送信、収集する技術等が知られている。また、心電計本体に配線（リード）を介して接続された、例えば３つの外部電極（正電極、負電極、不関電極）を被験者の体表面に貼り付け、心電図を計測する技術が知られている。更に、心電計表面の所定位置に、露出する３つの電極（正電極、負電極、不関電極）を設け、被験者がそれらの電極と触れるような測定姿勢をとったときに、心電波形を計測する技術も知られている。
　電位計測装置を用いた被計測体の電位計測においては、複数の計測点で信号が検出され、電位が計測される。複数の計測点で検出される信号の電位のうち１つは、別の計測点で検出される信号の電位の基準（基準電位）として利用されている。
特開２０１０－２２６２３号公報 特許第２６５５２０４号公報 特開２００９－１１８９９９号公報 特開２０１０－１２１６１号公報
　複数の計測点の電位を計測する際、基準電位用の計測点を含む各計測点の信号を検出するための電極と、装置本体との間を配線で繋ぐような電位計測装置では、結線に手間がかかる等の問題あった。各計測点のうち、基準電位用の計測点以外は、計測データを無線送信する等すれば、電極と装置本体間の配線を無くすことも可能である。しかし、基準電位とする信号（基準信号）を検出するための電極と、装置本体との間の配線まで無くしてしまうと、信号が乱れて基準電位が変動し、適正な電位計測を行うことができなくなる場合がある。
　また、装置本体の表面に、基準信号検出用の電極を含む、複数の露出する電極を設け、計測点と装置本体との間に配線を用いることなく信号を検出する、携帯型の電位計測装置も知られている。このような携帯型の電位計測装置の場合、上記のように結線に手間がかかるといった問題は生じない。しかし、このような電位計測装置では、装置本体に露出する複数の電極のうち、基準信号検出用の電極が、その他の信号検出用の電極から、被計測体内の信号伝播経路上、遠ざけられた位置に配置される。そのため、電極の装置本体上での配置がほぼ決まってきてしまい、計測可能な被計測体の形状が制限される、被計測体上での計測点の位置が制限される、計測可能な被計測体の種類が限定される等の問題が生じ得る。
　上記のように、これまでの電位計測装置では、複数の計測点で同じように検出した信号のうち、いずれかを基準信号として利用し、それ以外を電位計測対象の信号として利用する。このような電位計測装置において、複数の計測点に配置する電極と装置本体とを配線で接続すると、被計測体の電位が簡便に計測できない場合がある。また、そのような配線を不要とした電位計測装置では、基準電位が乱れ、電位計測対象の信号の電位を適正に計測できない場合がある。或いは、基準信号検出用の電極を、電位計測対象の信号検出用の電極から、被計測体内の信号伝播経路上、遠ざけるように配置するために、電位計測装置を使用できる対象が限定的になる場合がある。
　本発明の一観点によれば、被計測体表面に接触して、前記被計測体を伝播する電位計測対象の信号であり、且つ第１周波数範囲を有する第１信号が含まれる第２信号を、前記被計測体から検出する検出部と、前記第１周波数範囲と異なる第２周波数範囲を有する第３信号を平均化して第４信号を生成する生成部と、前記第１信号の電位を、前記第４信号の電位を基準にして計測する計測部とを備える電位計測装置が提供される。
　この電位計測装置では、電位計測対象である信号の周波数範囲とは異なる周波数範囲の信号を平均化し、その平均化した信号の電位を基準にして、被計測体から検出される電位計測対象の信号の電位を計測する。そのため、複数の計測点で同じように計測される信号のいずれかを基準信号に用いる場合において適正な基準信号を得るために設ける配線は不要になる。更に、複数の計測点で同じように計測される信号のいずれかを基準信号に用いる場合のように、基準信号とその他の信号を検出するための電極の位置関係を限定することを要せず、様々な被計測体の、様々な計測点の信号検出に対応することが可能になる。
　開示の電位計測装置によれば、様々な被計測体の、様々な計測点の信号電位を、簡便かつ適正に計測することが可能になる。
　本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
電位計測装置の構成例を示す図である。 第１の実施の形態に係る信号発生ユニットの一例を示す図である。 第１の実施の形態に係る電位計測ユニットの一例を示す図である。 第１の実施の形態に係る信号発生ユニット及び電位計測ユニットを被計測体上に配置した状態の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係る信号発生ユニットの構成例を示す図である。 第１の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。 波形平均化回路の構成例を示す図である。 第１の実施の形態に係る電位計測装置を用いた電位計測システムの一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る電位計測ユニットの一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。 第３の実施の形態に係る電位計測ユニットの一例を示す図である。 第３の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。 第４の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。 第５の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。 受信部及びアンテナを設けた情報処理端末の一例の説明図である。 情報処理端末での処理の一例の説明図（その１）である。 情報処理端末での処理の一例の説明図（その２）である。 情報処理端末のハードウェアの構成例を示す図である。
　図１は電位計測装置の構成例を示す図である。
　図１に示す電位計測装置１０は、検出部１１、生成部１２及び計測部１３を有している。
　検出部１１は、被計測体１００から信号を検出する。検出部１１は、被計測体１００に接触され、被計測体１００から直接、信号を検出する。
　被計測体１００としては、動植物等の生物のほか、地面、機械装置等、様々なものが挙げられる。このような被計測体１００には、低周波、長期変動波等の信号が伝播することによる電位分布が存在し得る。検出部１１は、被計測体１００の所定計測点に接触され、当該計測点における、被計測体１００を伝播する信号を検出する。
　生成部１２は、検出部１１で検出された信号から計測点の電位を計測するために用いる、基準の電位（基準電位）を示す信号（基準信号）を生成する。生成部１２は、被計測体１００に元々伝播する信号の周波数範囲とは異なる所定周波数範囲の信号、換言すれば、被計測体１００に元々は伝播していないような所定周波数範囲の信号、例えば高周波信号を用い、それを平均化することによって基準信号を生成する。
　基準信号の生成に用いる、上記所定周波数範囲の信号は、電位計測装置１０で発生させることができる。例えば、オシレータやノイズ生成回路等の発振回路を用い、上記所定周波数範囲の信号を、電位計測装置１０で発生させる。
　生成部１２は、電位計測装置１０で発生された、その所定周波数範囲の信号を、例えば、直接的に用い、それを平均化して基準信号を生成する。
　或いは、電位計測装置１０で発生された、その所定周波数範囲の信号が、被計測体１００に供給される。この場合、検出部１１では、供給されたその所定周波数範囲の信号と、被計測体１００を元々伝播する信号の、双方を含む信号が検出される。生成部１２は、このように検出部１１で検出された信号のうち、電位計測装置１０側から供給された、その所定周波数範囲の信号を用い、それを平均化して、基準信号を生成する。
　計測部１３は、生成部１２で生成された基準信号の電位を基準にして、検出部１１で検出された信号から、計測点の電位を計測する。
　ここで、検出部１１において、被計測体１００を元々伝播する信号のみが検出される場合、計測部１３は、当該信号の電位を、生成部１２で生成された基準信号の電位を基準にして計測する。
　また、検出部１１では、上記のように、電位計測装置１０から被計測体１００に供給された所定周波数範囲の信号と、被計測体１００を元々伝播する信号とを含んだ信号が検出される場合がある。その場合、計測部１３は、検出部１１で検出された信号のうち、被計測体１００を元々伝播する信号を選別し、その選別した信号の電位を、生成部１２で生成された基準信号の電位を基準にして計測する。
　電位計測装置１０は、検出部１１、生成部１２及び計測部１３を含む装置を１ユニットとすることができ、また、そのようなユニットを複数備える形態とすることができる。例えば、一の被計測体１００に対し、そのようなユニットを複数設け、各ユニットで計測された電位を用い、その被計測体１００の電位分布を取得する。
　生成部１２で基準信号を生成する際に用いる上記所定周波数範囲の信号を発生させるための機構は、例えば、各ユニットに設けることができる。それにより、各ユニット内で基準信号を生成し、計測点で検出した信号の電位を計測することができる。
　また、上記所定周波数範囲の信号を被計測体１００に供給する場合には、当該信号を発生させ、供給する機構を、例えば、検出部１１、生成部１２及び計測部１３を含む各ユニット、又はいずれか１つのユニットに設けることができる。或いは、そのような機構を含むユニットを別途用意し、検出部１１、生成部１２及び計測部１３を含む各ユニットと共に、用いるようにすることもできる。
　電位計測装置１０では、被計測体１００と電位計測装置１０の間に配線を設けず、電位計測装置１０（電位計測装置１０が備えるユニット）を、被計測体１００に接触させて、被計測体１００の電位を計測することができる。また、被計測体１００の複数の任意の計測点にそれぞれ、電位計測装置１０（電位計測装置１０が備えるユニット）を配置することができ、様々な被計測体１００の電位分布を取得することができる。電位計測装置１０は、計測された信号のいずれかを基準信号に用いるのではなく、計測対象信号（被計測体１００に元々伝播する信号）の周波数範囲外である所定周波数範囲の信号から基準信号を生成し、その電位を基準電位として計測対象信号の電位を計測する。
　以下、電位計測装置について、より詳細に説明する。
　まず、第１の実施の形態について説明する。
　ここでは、基準信号の生成に用いる信号を発生させて被計測体に供給するユニット（信号発生ユニット）と、被計測体から信号を検出して計測点の電位を計測するユニット（電位計測ユニット）とを含む電位計測装置について説明する。
　図２は第１の実施の形態に係る信号発生ユニットの一例を示す図である。
　図２に示す信号発生ユニット２００は、筐体２０１、及び信号供給用の電極２０２ａ，２０２ｂを有している。筐体２０１は、例えば、高抵抗で導電性を示す材料を用いて形成される。筐体２０１の内部には、少なくとも、基準信号の生成に用いる、所定周波数範囲の信号を発生させるための機構（発生部）が収容される。筐体２０１の内部に収容された発生部で発生された信号は、筐体２０１の表面に露出する電極２０２ａ，２０２ｂから、筐体２０１の外部へ出力可能になっている。筐体２０１の、電極２０２ａ，２０２ｂの配設面側には、電極２０２ａ，２０２ｂが露出するように、絶縁性の粘着材２０３が設けられている。
　第１の実施の形態に係る電位計測装置は、このような信号発生ユニット２００を、例えば１個、備えている。
　図３は第１の実施の形態に係る電位計測ユニットの一例を示す図である。
　図３に示す電位計測ユニット３００Ａは、筐体３０１、及び信号検出用の電極３０２ａ，３０２ｂを有している。筐体３０１は、例えば、高抵抗で導電性を示す材料を用いて形成される。筐体３０１の内部には、少なくとも、基準信号を生成する生成部、及び電位を計測する計測部が収容される。筐体３０１の内部に収容された生成部で基準信号が生成され、その基準信号、及び電極３０２ａ，３０２ｂで検出された信号を用いて、計測部で電位が計測される。筐体３０１の、電極３０２ａ，３０２ｂの配設面側には、電極３０２ａ，３０２ｂが露出するように、絶縁性の粘着材３０３が設けられている。
　第１の実施の形態に係る電位計測装置は、このような電位計測ユニット３００Ａを、例えば複数個、備えている。
　図４は第１の実施の形態に係る信号発生ユニット及び電位計測ユニットを被計測体上に配置した状態の一例を示す図である。
　図４には一例として、曲面状の表面を有する被計測体１１０を示している。尚、被計測体１１０は、平面状の表面を有するものでもよい。被計測体１１０としては、生物、地面、機械装置等、様々なものが挙げられる。
　図４には、被計測体１１０の表面に、図２に示したような信号発生ユニット２００が１個、図３に示したような電位計測ユニット３００Ａが２個、配置されている状態を例示している。被計測体１１０として人体の例を考えると、人体の表面には電流が流れる。したがって、信号発生ユニット２００から発生された信号を、人体の表面を経由して電位計測ユニット３００Ａに伝えることができる。
　信号発生ユニット２００は、被計測体１１０の表面に、電極２０２ａ，２０２ｂの配設面を対向させるようにして、配置される。信号発生ユニット２００は、電極２０２ａ，２０２ｂの配設面側に設けた粘着材２０３により、被計測体１１０の表面に接着される。それにより、電極２０２ａ，２０２ｂが被計測体１１０の表面に接触し、信号発生ユニット２００で発生された信号が、電極２０２ａ，２０２ｂから被計測体１１０へと供給される。
　電位計測ユニット３００Ａも同様に、被計測体１１０の表面に、電極３０２ａ，３０２ｂの配設面を対向させるようにして、配置される。電位計測ユニット３００Ａは、電極３０２ａ，３０２ｂの配設面側に設けた粘着材３０３により、被計測体１１０の表面に接着される。それにより、電極３０２ａ，３０２ｂが被計測体１１０の表面に接触し、被計測体１１０を伝播する信号が、電極３０２ａ，３０２ｂで検出される。この第１の実施の形態に係る電位計測装置の場合、電極３０２ａ，３０２ｂでは、信号発生ユニット２００から供給された信号と、被計測体１００を元々伝播する信号の、双方を含む信号が検出される。
　続いて、信号発生ユニット２００及び電位計測ユニット３００Ａの構成について、より詳細に説明する。
　図５は第１の実施の形態に係る信号発生ユニットの構成例を示す図である。
　信号発生ユニット２００は、図５に示すように、所定周波数範囲の信号を発生させる発生部として、筐体２０１内にオシレータ（ＯＳＣ）２０４を有している。オシレータ２０４から発振された信号は、アンプ回路２０５で増幅され、増幅された信号２０６が電極２０２ａから出力される。もう一方の電極２０２ｂは、グランド（ＧＮＤ）になっている。信号発生ユニット２００が被計測体１１０上に配置されたときに、信号発生ユニット２００で発生された信号２０６が、その被計測体１１０に供給、伝播される。
　オシレータ２０４から発振する信号の周波数は、被計測体１１０を元々伝播する信号の周波数範囲から外れた周波数範囲の値に設定する。例えば、被計測体１１０を元々伝播する信号の周波数範囲が数十Ｈｚ程度までであるならば、オシレータ２０４からの発振信号の周波数として、ｋＨｚ～ＭＨｚオーダーの周波数を適用する。例えば、信号発生ユニット２００に、１．２ＭＨｚの信号を発振するオシレータ２０４を用いる。
　尚、オシレータ２０４からの発振信号の周波数が高い場合の方が、同じ被計測体１１０上に配置した複数の電位計測ユニット３００Ａに対し、安定した波形を供給し易くなり、その後の平均化等の処理に比較的有効である。被計測体１１０の形態によっては、ＧＨｚオーダーといった、より高い周波数を適用することも可能である。
　図６は第１の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。
　電位計測ユニット３００Ａは、図６に示すように、一方の電極３０２ａ側に、ＡＣカップリング回路３０４、アンプ回路３０５、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）回路３０６の各回路を有している。
　ここで、ＡＣカップリング回路３０４は、所定のカットオフ周波数ｆｃに設定されたハイパスフィルタ（ＨＰＦ）回路により、電極３０２ａで検出される信号の直流（ＤＣ）成分を除去し、交流（ＡＣ）成分を通過させる。アンプ回路３０５は、ＡＣカップリング回路３０４からの出力信号を増幅する。ＬＰＦ回路３０６は、アンプ回路３０５からの出力信号のうち、所定のカットオフ周波数ｆｃより低い周波数の信号成分を通過させ、当該カットオフ周波数ｆｃより高い周波数の信号成分を遮断する。
　電位計測ユニット３００Ａは、図６に示すように、もう一方の電極３０２ｂ側に、ＨＰＦ回路３０７、アンプ回路３０８、波形平均化回路３０９の各回路を有している。
　ここで、ＨＰＦ回路３０７は、電極３０２ｂで検出される信号のうち、所定のカットオフ周波数ｆｃより高い周波数の信号成分を通過させ、当該カットオフ周波数ｆｃより低い周波数の信号成分を遮断する。アンプ回路３０８は、ＨＰＦ回路３０７からの出力信号を増幅する。波形平均化回路３０９は、アンプ回路３０５からの出力信号の波形を平均化（平滑化）する。
　電位計測ユニット３００Ａは、ＬＰＦ回路３０６からの出力信号、及び波形平均化回路３０９からの出力信号を入力とし、それらを差動増幅して出力する差動アンプ回路３１０を有している。
　更に、電位計測ユニット３００Ａは、ＡＡＦ（Antialiasing filter）及びＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）を含む回路（ＡＡＦ／ＡＤＣ）回路３１１、マイクロコントローラ３１２、変調回路３１３、アンテナ３１４を有している。
　ここで、ＡＡＦ／ＡＤＣ回路３１１は、差動アンプ回路３１０から出力されるアナログ信号を、ＡＡＦ回路を介してＡＤＣ回路でデジタル信号に変換する。マイクロコントローラ３１２は、ＡＡＦ／ＡＤＣ回路３１１で変換されたデジタル信号に所定の制御処理を実行する。変調回路３１３は、マイクロコントローラ３１２からの出力信号に対して変調処理（位相変調、周波数変調等）を行い、所定の周波数帯の信号を生成する。アンテナ３１４は、変調回路３１３で生成された信号を、電波として放射する。
　電位計測ユニット３００Ａの各回路は、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。ここではグランドとして、筐体３０１（抵抗成分Ｒ及びキャパシタ成分Ｃを含む）を用いている。
　続いて、上記のような構成を有する信号発生ユニット２００及び電位計測ユニット３００Ａを備えた電位計測装置を用いた電位計測について説明する。
　電位計測の際には、まず、信号発生ユニット２００及び電位計測ユニット３００Ａが、図４に示したように、被計測体１１０上の所定の位置に配置される。
　信号発生ユニット２００からは、図５に示したオシレータ２０４で発振された、例えば周波数１．２ＭＨｚの信号が、アンプ回路２０５で増幅された後、電極２０２ａ，２０２ｂによって、被計測体１１０に供給される。
　電位計測ユニット３００Ａでは、電極３０２ａ，３０２ｂによって、被計測体１１０を伝播する信号が検出される。この第１の実施の形態に示す例では、被計測体１１０を元々伝播する信号と、信号発生ユニット２００から供給されて被計測体１１０を伝播する信号とを含む信号が、電極３０２ａ，３０２ｂの双方でそれぞれ検出される。
　電極３０２ａで検出された信号は、ＡＣカップリング回路３０４により、そのＤＣ成分が除去される。ＡＣカップリング回路３０４におけるカットオフ周波数ｆｃは、被計測体１１０からの計測対象の信号の周波数、即ち被計測体１１０を元々伝播する信号の周波数よりも低い周波数に設定される。例えば、被計測体１１０からの計測対象の信号の周波数が２０Ｈｚを超えないような周波数範囲であるときには、ＡＣカップリング回路３０４におけるカットオフ周波数ｆｃを０．１Ｈｚに設定する。
　ＡＣカップリング回路３０４からの出力信号は、アンプ回路３０５で増幅された後、ＬＰＦ回路３０６により、所定のカットオフ周波数ｆｃより高い周波数の信号成分が遮断される。ＬＰＦ回路３０６のカットオフ周波数ｆｃは、被計測体１１０からの計測対象の信号（被計測体１１０を元々伝播する信号）の周波数より高い周波数に設定される。例えば、上記のように、被計測体１１０からの計測対象の信号の周波数が２０Ｈｚを超えないような周波数範囲であるときには、ＬＰＦ回路３０６のカットオフ周波数ｆｃを２０Ｈｚに設定する。
　ＬＰＦ回路３０６からの出力信号は、差動アンプ回路３１０に入力される。即ち、差動アンプ回路３１０には、電極３０２ａで検出された信号のうち、信号発生ユニット２００から供給された信号（ここでは周波数１．２ＭＨｚ）がカットされた、被計測体１１０を元々伝播する信号が入力される。
　一方、電極３０２ｂで検出された信号は、ＨＰＦ回路３０７により、所定のカットオフ周波数ｆｃより低い周波数の信号成分が遮断される。ＨＰＦ回路３０７のカットオフ周波数ｆｃは、被計測体１１０からの計測対象の信号（被計測体１１０を元々伝播する信号）の周波数より高い周波数で、信号発生ユニット２００から供給される信号の周波数より低い周波数に設定される。例えば、被計測体１１０からの計測対象の信号の周波数が２０Ｈｚを超えないような周波数範囲であり、信号発生ユニット２００から供給される信号の周波数が１．２ＭＨｚであるときには、ＨＰＦ回路３０７のカットオフ周波数ｆｃを１ＭＨｚに設定する。
　尚、電極３０２ｂとアンプ回路３０８の間には、被計測体１１０からの計測対象の信号（被計測体１１０を元々伝播する信号）の周波数より低いカットオフ周波数ｆｃ（例えば０．１Ｈｚ）に設定された、ＬＰＦ回路を設けてもよい。
　ＨＰＦ回路３０７からの出力信号は、アンプ回路３０８に入力される。即ち、アンプ回路３０８には、電極３０２ｂで検出された信号のうち、被計測体１１０を元々伝播する信号がカットされた、信号発生ユニット２００からの供給信号が入力される。
　アンプ回路３０８で増幅された信号は、波形平均化回路３０９に入力される。波形平均化回路３０９は、ミラー積分回路を用いて実現することができる。
　図７は波形平均化回路の構成例を示す図である。
　図７には、多段（ここでは２段）接続したミラー積分回路３０９ａ，３０９ｂを含む波形平均化回路３０９を例示している。１段目のミラー積分回路３０９ａと２段目のミラー積分回路３０９ｂは、カットオフ周波数ｆｃが異なるように、各構成要素（アンプＡ１，Ａ２、キャパシタＣ１，Ｃ２、抵抗Ｒ１～Ｒ４）が設定されている。
　図６に示したアンプ回路３０８で増幅された信号３１５ａは、この波形平均化回路３０９の、まず１段目のミラー積分回路３０９ａに入力され、平均化される。ミラー積分回路３０９ａから出力された信号３１５ｂは、２段目のミラー積分回路３０９ｂに入力されて更に平均化され、信号３１５ｃが出力される。このようにして平均化された信号３１５ｃが、図６に示した差動アンプ回路３１０に入力されるようになる。この信号３１５ｃが基準信号となる。
　図６に示した差動アンプ回路３１０には、被計測体１１０を元々伝播する比較的低周波の信号と、信号発生ユニット２００から比較的高周波で供給された後平均化された信号（基準信号）との、２種類の信号が入力される。そして、差動アンプ回路３１０では、これら２種類の信号が差動増幅される。即ち、波形平均化回路３０９で平均化された信号（基準信号）の電位を基準とした、ＬＰＦ回路３０６通過後の信号（被計測体１１０を元々伝播する信号）の電位が得られ、その電位が増幅されて差動アンプ回路３１０から出力される。
　差動アンプ回路３１０の出力信号は、ＡＡＦ／ＡＤＣ回路３１１でデジタル信号に変換された後、マイクロコントローラ３１２での処理を経て変調回路３１３に入力され、変調回路３１３で生成された信号が、アンテナ３１４から出力される。
　被計測体１１０上に複数の電位計測ユニット３００Ａを配置している場合には、以上のような処理が、各電位計測ユニット３００Ａでそれぞれ行われる。
　アンテナ３１４から出力された信号は、例えば、信号受信機能を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報処理端末に収集される。
　図８は第１の実施の形態に係る電位計測装置を用いた電位計測システムの一例を示す図である。
　図８に示す電位計測システム４００は、信号発生ユニット２００及び電位計測ユニット３００Ａを備える電位計測装置５００と、ＰＣ等の情報処理端末６００とを有している。ここでは、電位計測装置５００が、１個の信号発生ユニット２００と、３個の電位計測ユニット３００Ａとを備えている場合を例示している。また、情報処理端末６００に、受信部７００及びアンテナ７０１が設けられている場合を例示している。
　被計測体１１０上には、１個の信号発生ユニット２００及び３個の電位計測ユニット３００Ａが配置されている。上記のように、各電位計測ユニット３００Ａは、被計測体１１０を元々伝播する信号と共に、信号発生ユニット２００から供給された信号（図８では鎖線矢印で図示）を検出する。各電位計測ユニット３００Ａは、被計測体１１０を元々伝播する信号の電位を、信号発生ユニット２００から供給された信号を平均化して得られる基準信号の電位を基準にして、計測する。そして、各電位計測ユニット３００Ａは、その電位の情報を、アンテナ３１４から送信する。
　各電位計測ユニット３００Ａのアンテナ３１４から送信された信号は、いずれも、アンテナ７０１を介して受信部７００で受信される。受信部７００は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子等を介して情報処理端末６００に接続され、受信部７００で生成されたデータが、情報処理端末６００へと送信される。受信部７００から情報処理端末６００に送信されたデータは、情報処理端末６００が備える記憶装置、或いは情報処理端末６００に接続された記憶装置に格納される。情報処理端末６００では、このように記憶装置に格納されたデータを用い、被計測体１１０の電位分布の解析処理、解析結果のモニタ等への表示が行われる。
　以上説明したように、第１の実施の形態に係る電位計測装置では、信号発生ユニット２００から被計測体１１０に供給した信号を、被計測体１１０上の計測点に配置した電位計測ユニット３００Ａにおいて、被計測体１１０を元々伝播する信号と共に検出する。そして、信号発生ユニット２００からの供給信号を平均化して基準信号を生成し、その基準信号の電位を基準に、被計測体１１０を元々伝播する信号の電位を計測する。
　第１の実施の形態に係る電位計測装置によれば、被計測体１１０上に信号発生ユニット２００及び電位計測ユニット３００Ａを配置することで、電位計測ユニット３００Ａを配置した計測点の電位を計測することができる。信号発生ユニット２００及び電位計測ユニット３００Ａは、被計測体１１０上の様々な位置に配置することができる。このように信号発生ユニット２００及び電位計測ユニット３００Ａの配置自由度が高いため、動植物、地面、機械装置等、様々な被計測体１１０に適用することができ、被計測体１１０上の様々な位置の電位計測を行うことができる。
　また、電位計測ユニット３００Ａを、配線を用いずに被計測体１１０上に配置することができるため、電位計測の際、例えば複数点の電位計測の際に、結線作業に手間がかかる等の煩雑さを回避することができる。更に、このように配線を用いないため、被計測体１１０に取り付けた電極やプローブが配線に引っ張られてしまい被計測体１１０の自立を妨げるといった状況も回避することができる。
　このように第１の実施の形態に係る電位計測装置によれば、様々な被計測体１１０の、様々な計測点の電位を、簡便に計測することができる。
　次に、第２の実施の形態について説明する。
　図９は第２の実施の形態に係る電位計測ユニットの一例を示す図である。
　図９に示す電位計測ユニット３００Ｂは、筐体３０１、及び信号検出用の単一の電極３０２ａを有している。筐体３０１の、電極３０２ａの配設面側には、電極３０２ａが露出するように、絶縁性の粘着材３０３が設けられている。電位計測ユニット３００Ｂは、このような単一の電極３０２ａを有している点で、上記の電位計測ユニット３００Ａと相違する。
　第２の実施の形態に係る電位計測装置は、このような電位計測ユニット３００Ｂを、例えば複数個、備えている。
　図１０は第２の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。
　電位計測ユニット３００Ｂは、図１０に示すように、電極３０２ａで検出された信号が分岐され、分岐された一方の信号がＡＣカップリング回路３０４に入力され、分岐されたもう一方の信号がＨＰＦ回路３０７に入力されるようになっている。その他の構成は、上記の電位計測ユニット３００Ａと同じである。
　電位計測ユニット３００Ｂは、図４に示した電位計測ユニット３００Ａと同様に、信号発生ユニット２００と共に、被計測体１１０の表面に電極３０２ａの配設面を対向させるようにして、配置される。電位計測ユニット３００Ｂは、電極３０２ａの配設面側に設けた、図９の粘着材３０３により、被計測体１１０の表面に接着される。それにより、電極３０２ａが被計測体１１０の表面に接触し、被計測体１１０を伝播する信号が、電極３０２ａで検出される。電極３０２ａでは、信号発生ユニット２００から供給された信号と、被計測体１００を元々伝播する信号の、双方を含む信号が検出される。電位計測ユニット３００Ｂは、その検出された信号を用い、電位計測ユニット３００Ｂが配置された計測点の電位を計測し、その電位の情報を生成する。
　電位計測ユニット３００Ｂで生成された、計測点の電位の情報は、例えば、図８に示した電位計測システム４００と同様に、情報処理端末６００に収集される。そして、情報処理端末６００により、被計測体１１０の電位分布の解析処理、解析結果のモニタ等への表示が行われる。
　このように電位計測ユニット３００Ｂでは、単一の電極３０２ａを被計測体１１０に接触させることで、その被計測体１１０からの信号を検出し、電位計測ユニット３００Ｂが配置された計測点の電位を計測する。そのため、被計測体１１０の表面が、比較的平坦な場合は勿論、比較的大きな曲率で膨らんでいるような場合であっても、そのような表面に電極３０２ａを接触させて信号を検出することができる。
　このような電位計測ユニット３００Ｂを備える電位計測装置によっても、様々な被計測体１１０の、様々な計測点の電位を、簡便に計測することができる。
　尚、１個の信号発生ユニット２００に加え、電位計測ユニット３００Ａ，３００Ｂを共に用いて、被計測体１１０の電位計測を行ってもよい。例えば、被計測体１１０の、比較的平坦な表面にある計測点には、２つの電極３０２ａ，３０２ｂを設けた電位計測ユニット３００Ａを配置し、比較的大きな曲率で膨らんだ表面にある計測点には、単一の電極３０２ａを設けた電位計測ユニット３００Ｂを配置する。即ち、被計測体１１０の、２つの電極３０２ａ，３０２ｂが共に接触可能な表面には電位計測ユニット３００Ａを配置し、単一の電極３０２ａであれば接触可能な湾曲表面には電位計測ユニット３００Ｂを配置する。このように計測点の表面形状に応じて、用いる電位計測ユニット３００Ａ，３００Ｂのいずれかを選択するようにしてもよい。
　次に、第３の実施の形態について説明する。
　図１１は第３の実施の形態に係る電位計測ユニットの一例を示す図である。
　図１１に示す電位計測ユニット３００Ｃは、筐体３０１、信号検出用の単一の電極３０２ａ、及び信号供給用の２つの電極２０２ａ，２０２ｂを有している。筐体３０１の、電極３０２ａ，２０２ａ，２０２ｂの配設面側には、それら各電極３０２ａ，２０２ａ，２０２ｂが露出するように、絶縁性の粘着材３０３が設けられている。
　第３の実施の形態に係る電位計測装置は、少なくとも１個のこのような電位計測ユニット３００Ｃと、上記の電位計測ユニット３００Ａ又は電位計測ユニット３００Ｂ、或いはその両方を、備えている。第３の実施の形態に係る電位計測装置では、必ずしも上記の信号発生ユニット２００を用いることを要しない。尚、ここでは信号発生ユニット２００を用いない場合を例にして説明する。
　図１２は第３の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。
　電位計測ユニット３００Ｃは、図１２に示すように、所定周波数範囲の信号を発生させる発生部として、筐体３０１内にオシレータ（ＯＳＣ）２０４を有している。オシレータ２０４から発振された信号は、分岐され、分岐された一方の信号がアンプ回路２０５で増幅され、増幅された信号が電極２０２ａから出力される。電極２０２ｂは、グランド（ＧＮＤ）になっている。電位計測ユニット３００Ｃが被計測体１１０上に配置されたときに、電位計測ユニット３００Ｃで発生された信号が、その被計測体１１０に供給、伝播される。即ち、この電位計測ユニット３００Ｃが、上記の信号発生ユニット２００の役割を果たす。更に、電位計測ユニット３００Ｃは、オシレータ２０４で発振され、分岐されたもう一方の信号のゲイン調整を行うアッテネータ（ＡＴＴ）３１６を有している。アッテネータ３１６からの出力信号は、波形平均化回路３０９に入力される。
　電位計測ユニット３００Ｃは、電位計測ユニット３００Ａ又は電位計測ユニット３００Ｂと共に、被計測体１１０の表面に電極３０２ａ，２０２ａ，２０２ｂの配設面を対向させるようにして、配置される。電位計測ユニット３００Ｃは、図１１の粘着材３０３により、被計測体１１０の表面に接着される。それにより、電極３０２ａ，２０２ａ，２０２ｂが被計測体１１０の表面に接触し、被計測体１１０に電極２０２ａ，２０２ｂから信号が供給され、被計測体１１０を伝播する信号が電極３０２ａで検出される。
　前述のように、被計測体１１０上には、電位計測ユニット３００Ａ又は電位計測ユニット３００Ｂ、或いはその両方が配置され得る。その場合、電位計測ユニット３００Ａの電極３０２ａ，３０２ｂ、電位計測ユニット３００Ｂの電極３０２ａでは、電位計測ユニット３００Ｃから供給された信号と、被計測体１００を元々伝播する信号とが、検出される。電位計測ユニット３００Ａの電極３０２ａ，３０２ｂで検出された信号は、上記第１の実施の形態で述べたようにして処理され、それにより、その電位計測ユニット３００Ａが配置された計測点の電位が計測されて、その電位の情報が生成される。電位計測ユニット３００Ｂの電極３０２ａで検出された信号も同様に処理され、その電位計測ユニット３００Ｂが配置された計測点の電位が計測されて、その電位の情報が生成される。
　被計測体１１０上に配置された電位計測ユニット３００Ｃの電極３０２ａでも同様に、電位計測ユニット３００Ｃから供給された信号と、被計測体１００を元々伝播する信号とが、検出される。電位計測ユニット３００Ｃの電極３０２ａで検出された信号からは、ＡＣカップリング回路３０４、アンプ回路３０５、ＬＰＦ回路３０６により、被計測体１００を元々伝播する信号が選別され、選別された信号が差動アンプ回路３１０に入力される。一方、オシレータ２０４で発振され、分岐された信号は、アッテネータ３１６でゲイン調整された後、波形平均化回路３０９に入力され、平均化された信号が差動アンプ回路３１０に入力される。これにより、波形平均化回路３０９で平均化された信号（基準信号）の電位を基準とした、ＬＰＦ回路３０６通過後の信号（被計測体１１０を元々伝播する信号）の電位が得られ、その電位が増幅されて差動アンプ回路３１０から出力される。このようにして電位計測ユニット３００Ｃが配置された計測点の電位が計測され、その電位の情報が生成される。
　各電位計測ユニット３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃで生成された、計測点の電位の情報は、例えば、図８に示した電位計測システム４００と同様に、情報処理端末６００に収集される。そして、情報処理端末６００により、被計測体１１０の電位分布の解析処理、解析結果のモニタ等への表示が行われる。
　このような電位計測ユニット３００Ｃを備える電位計測装置によれば、信号発生ユニット２００を用いずに、様々な被計測体１１０の、様々な計測点の電位を、簡便に計測することができる。尚、このような電位計測ユニット３００Ｃを用いる場合であっても、信号発生ユニット２００を用いることは可能である。
　次に、第４の実施の形態について説明する。
　図１３は第４の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。
　図１３に示す電位計測ユニット３００Ｄは、その内部に設けたオシレータ２０４の信号を分岐せずに、アッテネータ３１６に入力するようにしている点で、上記の電位計測ユニット３００Ｃと相違する。電位計測ユニット３００Ｄでは、オシレータ２０４から発振される信号を、被計測体１１０に供給せず、直接的に用いて、差動アンプ回路３１０に入力する基準信号が生成される。
　第４の実施の形態に係る電位計測装置は、このような電位計測ユニット３００Ｄを、例えば複数個、備えている。電位計測ユニット３００Ｄで生成された、計測点の電位の情報は、例えば、図８に示した電位計測システム４００と同様に、情報処理端末６００に収集される。そして、情報処理端末６００により、被計測体１１０の電位分布の解析処理、解析結果のモニタ等への表示が行われる。
　このような電位計測ユニット３００Ｄを備える電位計測装置によれば、被計測体１１０に基準信号生成用の信号を供給せずに、個々の電位計測ユニット３００Ｄ内で基準信号を生成し、それが配置された計測点の電位計測を行うことができる。このような電位計測装置によっても、様々な被計測体１１０の、様々な計測点の電位を、簡便に計測することができる。
　次に、第５の実施の形態について説明する。
　図１４は第５の実施の形態に係る電位計測ユニットの構成例を示す図である。
　図１４に示す電位計測ユニット３００Ｅは、ノイズ生成回路３１７を有している。ノイズ生成回路３１７には、抵抗、ノイズダイオード等を用いることができる。電位計測ユニット３００Ｅでは、そのようなノイズ生成回路３１７で生成されたノイズ信号が、ＨＰＦ回路３０７に入力されるようになっている。ノイズ生成回路３１７で生成されたノイズ信号は、被計測体１１０には供給されない。電位計測ユニット３００Ｅでは、ノイズ生成回路３１７で生成されたノイズ信号が用いられて、差動アンプ回路３１０に入力する基準信号が生成される。
　第５の実施の形態に係る電位計測装置は、このような電位計測ユニット３００Ｅを、例えば複数個、備えている。電位計測ユニット３００Ｅで生成された、計測点の電位の情報は、例えば、図８に示した電位計測システム４００と同様に、情報処理端末６００に収集される。そして、情報処理端末６００により、被計測体１１０の電位分布の解析処理、解析結果のモニタ等への表示が行われる。
　このような電位計測ユニット３００Ｅを備える電位計測装置では、被計測体１１０に基準信号生成用の信号を供給せずに、個々の電位計測ユニット３００Ｅ内で安定した基準信号を生成し、それが配置された計測点の電位計測を行うことができる。このような電位計測装置によれば、様々な被計測体１１０の、様々な計測点の電位を、簡便かつ適正に、計測することができる。
　以上、第１～第５の実施の形態に係る電位計測装置について説明した。前述のように、電位計測装置で取得される、被計測体１１０の電位の情報は、情報処理端末に収集され、情報処理端末によって処理される。
　続いて、そのような情報処理端末におけるデータ処理を、第６の実施の形態として説明する。ここでは図８に示したような、受信部７００及びアンテナ７０１を設けた情報処理端末６００を例にして説明する。
　図１５は受信部及びアンテナを設けた情報処理端末の一例の説明図である。図１６及び図１７は情報処理端末での処理の一例の説明図である。
　被計測体上に配置した電位計測ユニット（電位計測ユニット３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄ，３００Ｅ）で生成された、電位の情報を含む信号は、そのアンテナ（アンテナ３１４）から送信される。アンテナから送信された信号は、図１５に示すような、情報処理端末６００側のアンテナ７０１及び受信部７００で受信される。
　受信部７００は、例えば、図１５に示すように、同調回路７０２、アンプ回路７０３、ミキサ７０４、ローカルオシレータ７０５、フィルタ／アンプ回路７０６、復調回路７０７、ベースバンド処理回路７０８を含む。
　ここで、同調回路７０２は、アンテナ７０１で受信された信号から目的の周波数の信号を選別する。アンプ回路７０３は、同調回路７０２の出力信号を増幅する。ミキサ７０４は、アンプ回路７０３からの出力信号の周波数変換を行う（中間周波数（Intermediate Frequency；ＩＦ）に変換）。ローカルオシレータ７０５は、ミキサ７０４での周波数変換に利用する、目的の周波数の信号を、ミキサ７０４に供給する。フィルタ／アンプ回路７０６は、フィルタ回路で中間周波数を中心とする所定範囲の周波数の信号を通過させ、アンプ回路でその信号を増幅する。復調回路７０７は、フィルタ／アンプ回路７０６からの出力信号を用いて復調を行う。ベースバンド処理回路７０８は、所定のベースバンド処理を行う。
　アンテナ７０１で受信された信号がこのような受信部７００で処理されることにより、図１５及び図１６に示したような、デジタル信号（ｂｉｔ信号）のパルス列７１０が生成され、ＵＳＢ端子等を介して情報処理端末６００に送信される。パルス列７１０のデータには、例えば、ＡＳＣＩＩ（American Standard Code for Information Interchange）コードが利用されている。被計測体に配置した各電位計測ユニットには、予めアドレスを割り当てておき、そのアドレスがバイナリ（binary）コード（hexaコード）で表現され、パルス列７１０のデータに含まれている。また、パルス列７１０のデータには、各種制御コード（ヘッダ、ＥＯＦ（End OF File）等）が含まれている。
　情報処理端末６００では、受信部７００から送信されたパルス列７１０から、各電位計測ユニット、ここではＮｏ．１とＮｏ．２の２つの電位計測ユニットから送信されてくる電位の情報が、経時的に抽出される。例えば、電位計測ユニットＮｏ．１，２でそれぞれ、１秒間当たり５０回の抽出が行われる。図１７に、各電位計測ユニットＮｏ．１，２についての抽出データの一例（抽出データ７１１，７１２）を示す。抽出データ７１１，７１２内の電位の値は、各電位計測ユニットＮｏ．１，２において、上記のように平均化された基準信号の電位を基準にして計測された電位の値である。
　情報処理端末６００は、抽出データ７１１，７１２のような、経時的な電位の取得と共に、時間ごとに、電位計測ユニットＮｏ．１，２の電位の差分を計算していく。そして、情報処理端末６００は、時間と、電位の差分の計算結果とを、ＣＳＶ（Comma Separated Values）形式等の表データとして、記憶装置に蓄積していく。図１７に、取得される表データの一例（表データ７１３）を示す。
　情報処理端末６００は、逐次蓄積される記憶装置内の表データ、或いは、全計測時間内に取得した記憶装置内の表データを、数値やグラフにして、モニタ等の表示装置に表示する。このような処理により、電位計測ユニットＮｏ．１，２を配置した計測点間の電位差の経時変化が取得される。
　尚、情報処理端末６００は、データが暗号化（ＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）暗号等）、符号化（マンチェスタ符号等）されている場合には、その復号処理も行う。
　情報処理端末６００には、ＰＣ等のコンピュータを用いることができる。
　図１８は情報処理端末のハードウェアの構成例を示す図である。
　情報処理端末６００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０１によってその全体が制御されている。ＣＰＵ６０１にバス６０８を介して接続されたＲＡＭ（Random Access Memory）６０２には、ＣＰＵ６０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラム、ＣＰＵ６０１による処理に必要な各種データが格納される。
　バス６０８に接続されている周辺機器としては、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive；ＨＤＤ）６０３、グラフィック処理装置６０４、入力インタフェース６０５、光学ドライブ装置６０６、及び通信インタフェース６０７がある。
　ＨＤＤ６０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。グラフィック処理装置６０４は、ＣＰＵ６０１からの命令に従って、画像をＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた表示装置や液晶表示装置等のモニタ６１１の画面に表示させる。入力インタフェース６０５は、キーボード６１２やマウス６１３から送られてくる信号をＣＰＵ６０１に送信する。光学ドライブ装置６０６は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の光ディスク６１４に記録されたデータの読み取りを行う。通信インタフェース６０７は、ネットワーク６１０を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。
　以上のようなハードウェア構成によって、情報処理端末６００の処理機能を実現することができる。
　上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができ、情報処理端末６００が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。
　以上、信号発生ユニット、電位計測ユニットを備える電位計測装置、及び電位計測装置を用いた電位計測システムについて説明した。上記の電位計測装置及び電位計測システムによれば、様々な被計測体の、様々な計測点の電位を、簡便に計測することができる。
　尚、電位計測装置が備える信号発生ユニット、電位計測ユニットには、熱、振動、光等を電気に変換する素子を設け、それによって生成されたエネルギーを電源に利用する、いわゆるハーベスト電源を用いることが可能である。
　上記については単に本発明の原理を示すものである。更に、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成及び応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例及び均等物は、添付の請求項及びその均等物による本発明の範囲とみなされる。
　１０，５００　電位計測装置
　１１　検出部
　１２　生成部
　１３　計測部
　１００，１１０　被計測体
　２００　信号発生ユニット
　３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄ，３００Ｅ　電位計測ユニット
　２０１，３０１　筐体
　２０２ａ，２０２ｂ，３０２ａ，３０２ｂ　電極
　２０３，３０３　粘着材
　２０４　オシレータ
　２０５，３０５，３０８，７０３　アンプ回路
　２０６，３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ　信号
　３０４　ＡＣカップリング回路
　３０６　ＬＰＦ回路
　３０７　ＨＰＦ回路
　３０９　波形平均化回路
　３０９ａ，３０９ｂ　ミラー積分回路
　３１０　差動アンプ回路
　３１１　ＡＡＦ／ＡＤＣ回路
　３１２　マイクロコントローラ
　３１３　変調回路
　３１４，７０１　アンテナ
　３１６　アッテネータ
　３１７　ノイズ生成回路
　４００　電位計測システム
　６００　情報処理端末
　６０１　ＣＰＵ
　６０２　ＲＡＭ
　６０３　ＨＤＤ
　６０４　グラフィック処理装置
　６０５　入力インタフェース
　６０６　光学ドライブ装置
　６０７　通信インタフェース
　６０８　バス
　６１０　ネットワーク
　６１１　モニタ
　６１２　キーボード
　６１３　マウス
　６１４　光ディスク
　７００　受信部
　７０２　同調回路
　７０４　ミキサ
　７０５　ローカルオシレータ
　７０６　フィルタ／アンプ回路
　７０７　復調回路
　７０８　ベースバンド処理回路
　７１０　パルス列
　７１１，７１２　抽出データ
　７１３　表データ

Claims (15)

  1. 　被計測体表面に接触して、前記被計測体を伝播する電位計測対象の信号であり、且つ第１周波数範囲を有する第１信号が含まれる第２信号を、前記被計測体から検出する検出部と、
    　前記第１周波数範囲と異なる第２周波数範囲を有する第３信号を平均化して第４信号を生成する生成部と、
    　前記第１信号の電位を、前記第４信号の電位を基準にして計測する計測部と
    　を備えることを特徴とする電位計測装置。
  2. 　更に、前記第３信号を発生する発生部を備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載の電位計測装置。
  3. 　前記検出部、前記生成部及び前記計測部を有する第１ユニットと、
    　前記第１ユニットと別体であり、前記発生部を有する第２ユニットと
    　を備え、
    　前記第２ユニットは、前記発生部によって発生された前記第３信号を前記被計測体に供給し、
    　前記第１ユニットは、前記第１信号と前記第３信号とを含む前記第２信号を前記検出部によって検出し、検出された前記第２信号に含まれる前記第３信号を前記生成部によって平均化して前記第４信号を生成する
    　ことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電位計測装置。
  4. 　前記第１ユニットを複数備えることを特徴とする請求の範囲第３項記載の電位計測装置。
  5. 　前記第１ユニットは、前記生成部及び前記計測部を収容する第１筐体を有し、前記検出部が前記第１筐体表面に設けられ、
    　前記第２ユニットは、前記発生部を収容する第２筐体を有し、前記発生部によって発生された前記第３信号を前記被計測体に供給する供給部が前記第２筐体表面に設けられる
    　ことを特徴とする請求の範囲第３項記載の電位計測装置。
  6. 　前記第１筐体の、前記検出部が設けられた表面、及び、前記第２筐体の、前記供給部が設けられた表面に、前記被計測体に接着可能な接着部が設けられていることを特徴とする請求の範囲第５項記載の電位計測装置。
  7. 　前記検出部は、前記第２信号を検出する第１電極及び第２電極を有し、
    　前記生成部は、前記第１電極で検出された前記第２信号に含まれる前記第３信号を平均化して前記第４信号を生成し、
    　前記計測部は、前記第２電極で検出された前記第２信号に含まれる前記第１信号の電位を計測する
    　ことを特徴とする請求の範囲第３項記載の電位計測装置。
  8. 　前記検出部は、前記第１信号を検出する単一の電極を有し、
    　前記生成部は、前記電極で検出されて分岐された前記第２信号に含まれる前記第３信号を平均化して前記第４信号を生成し、
    　前記計測部は、前記電極で検出されて分岐された前記第２信号に含まれる前記第１信号の電位を計測する
    　ことを特徴とする請求の範囲第３項記載の電位計測装置。
  9. 　前記検出部、前記生成部、前記計測部及び前記発生部を含む第１ユニットを備え、
    　前記第１ユニットは、前記発生部によって発生された前記第３信号を前記生成部によって平均化して前記第４信号を生成する
    　ことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電位計測装置。
  10. 　前記第１ユニットと、
    　被計測体表面に接触し、前記被計測体から前記第１信号を含む前記第２信号を検出する第２検出部と、前記第１ユニットから発生される前記第３信号を平均化して前記第４信号を生成する第２生成部と、前記第２検出部によって検出された前記第２信号に含まれる前記第１信号の電位を、前記第２生成部によって生成された前記第４信号の電位を基準にして計測する第２計測部と、を有する第２ユニットと
    　を備えることを特徴とする請求の範囲第９項記載の電位計測装置。
  11. 　前記第２ユニットを複数備えることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の電位計測装置。
  12. 　前記第１ユニットは、前記検出部、前記生成部、前記計測部及び前記発生部を収容する第３筐体を有し、前記発生部によって発生された前記第３信号を前記被計測体に供給する供給部が前記第３筐体表面に設けられることを特徴とする請求の範囲第９項記載の電位計測装置。
  13. 　前記第３筐体の、前記供給部が設けられた表面に、前記被計測体に接着可能な接着部が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の電位計測装置。
  14. 　前記発生部は、発振回路であることを特徴とする請求の範囲第９項記載の電位計測装置。
  15. 　前記計測部によって計測された電位の情報を情報処理端末に無線送信する送信部を備えることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１４項記載の電位計測装置。
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