(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される微小電流を電圧に変換して出力する第１の増幅部と、
入力端を開放して前記微小電流を遮断した状態にある前記第１の増幅部から出力される第１の出力電圧が入力され、前記第１の出力電圧に基づいてリファレンス電圧を決定し、出力するリーク電流計測部と、
前記リーク電流計測部から入力される前記リファレンス電圧と、前記微小電流が入力される状態にある前記第１の増幅部から出力される前記第１の出力電圧との電圧差を増幅して出力する第２の増幅部と、
前記リーク電流計測部が予め決定した前記リファレンス電圧を維持して出力する第１の状態と、前記第１の出力電圧を前記リーク電流計測部に入力し、入力される前記第１の出力電圧に基づいて前記リファレンス電圧を新たに決定し、新たに決定したリファレンス電圧を前記第２の増幅部へ出力する第２の状態とを切り替え可能に構成される切替部と、
前記第２の増幅部が出力する第２の出力電圧と前記第１の増幅部に入力される前記微小電流との関係を示す換算情報と、前記第２の出力電圧とに基づいて前記微小電流を算出する演算部と、を具備し、
前記切替部は、前記第１の増幅部の出力先を、前記第２の増幅部の入力とする第１の経路と前記リーク電流計測部の入力とする第２の経路との何れか一方に切り替えるスイッチで構成されることを特徴とする微小電流計測装置。
【請求項２】
入力される微小電流を電圧に変換して出力する第１の増幅部と、
入力端を開放して前記微小電流を遮断した状態にある前記第１の増幅部から出力される第１の出力電圧が入力され、前記第１の出力電圧に基づいてリファレンス電圧を決定し、出力するリーク電流計測部と、
前記リーク電流計測部から入力される前記リファレンス電圧と、前記微小電流が入力される状態にある前記第１の増幅部から出力される前記第１の出力電圧との電圧差を増幅して出力する第２の増幅部と、
前記リーク電流計測部が予め決定した前記リファレンス電圧を維持して出力する第１の状態と、前記第１の出力電圧を前記リーク電流計測部に入力し、入力される前記第１の出力電圧に基づいて前記リファレンス電圧を新たに決定し、新たに決定したリファレンス電圧を前記第２の増幅部へ出力する第２の状態とを切り替え可能に構成される切替部と、
前記第２の増幅部が出力する第２の出力電圧と前記第１の増幅部に入力される前記微小電流との関係を示す換算情報と、前記第２の出力電圧とに基づいて前記微小電流を算出する演算部と、を具備し、
さらに、前記微小電流を計測する通常計測モードと、前記第１の増幅部で生じるリーク電流を計測し、計測結果に基づいて前記リファレンス電圧を決定して設定するリーク電流計測モードとの二つの計測モードを有しており、
前記リーク電流計測部は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換回路と、
情報を保持可能に構成される記憶回路と、
前記リーク電流計測モードが選択されている場合に、前記第１の出力電圧の電圧値と、
前記第１の出力電圧と設定するリファレンス電圧との関係を規定した情報とに従って、前記リファレンス電圧を決定する演算を実行する演算処理回路と、
入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力するＤ／Ａ変換回路とを備え、
前記Ａ／Ｄ変換回路は、入力される前記第１の出力電圧を所定のタイミングでサンプリングし、アナログ信号からデジタル信号に変換して得られる前記第１の出力電圧の電圧値を前記記憶回路へ出力するように構成され、
前記記憶回路は、前記Ａ／Ｄ変換回路から出力される前記第１の出力電圧の電圧値のうち、前記サンプリングのタイミングが直近側から設定した個数以下の個数で前記第１の出力電圧の電圧値を保持するとともに、前記通常計測モードが選択されている間は、前記演算処理回路で決定した前記リファレンス電圧を保持して前記Ｄ／Ａ変換回路へ出力するように構成され、
前記第１の出力電圧と設定するリファレンス電圧との関係を規定した情報は、前記リファレンス電圧が前記記憶回路に保持される前記第１の出力電圧の電圧値の代表値と等しいことを示す式の情報と、前記第１の出力電圧の電圧値の代表値を導出する演算式の情報とを含んでいる微小電流計測装置。
【請求項３】
前記微小電流を計測する通常計測モードと、前記第１の増幅部で生じるリーク電流を計測し、計測結果に基づいて前記リファレンス電圧を決定して設定するリーク電流計測モードとの二つの計測モードを有しており、
選択されている計測モードが前記通常計測モードであるか前記リーク電流計測モードであるかを判定する計測モード判定部と、
前記計測モード判定部が判定した選択されている計測モードが前記通常計測モードである場合には、前記切替部の状態を前記第１の状態とする一方、選択されている計測モードが前記リーク電流計測モードである場合には、前記切替部の状態を前記第２の状態に切り替える切替制御部をさらに具備する請求項１又は２に記載の微小電流計測装置。
【請求項４】
前記第１の増幅部の入力側に、前記微小電流を発生させる電流発生源と前記第１の増幅部と接続する電路を開閉する開閉部をさらに具備する請求項３記載の微小電流計測装置。
【請求項５】
前記開閉部が開閉する前記電路の開閉状態を制御するスイッチ制御部をさらに具備する請求項４に記載の微小電流計測装置。
【請求項６】
前記スイッチ制御部は、前記切替制御部と一体的に構成される請求項５記載の微小電流計測装置。
【請求項７】
前記リーク電流計測部は、サンプルホールド回路で構成される請求項１から６の何れか１項に記載の微小電流計測装置。
【請求項８】
前記第１の出力電圧と設定するリファレンス電圧との関係を規定した情報は、前記第１の出力電圧の電圧値の出現頻度を示す関数と、前記関数と前記リファレンス電圧との関係を規定した情報とを含み、
前記演算処理回路は、演算として、前記記憶回路に保持される前記第１の出力電圧の電圧値に基づく前記第１の出力電圧の電圧値の出現頻度分布を導出し、導出した出現頻度分布に現れる特徴量と前記関数の特徴量とを用いて前記関数と前記出現頻度分布との関係を求め、求めた前記関数と前記出現頻度分布との関係および前記関数と前記リファレンス電圧との関係から前記リファレンス電圧を求めることによって、前記リファレンス電圧を決定する請求項２記載の微小電流計測装置。
【請求項９】
前記微小電流を計測する計測場所の温度を計測する温度計測手段から出力される計測結果を示す温度信号に基づいて前記計測場所の温度の変動が許容する範囲を超えているか否かを判定する比較部をさらに備え、
前記切替制御部は、前記比較部が前記計測場所の温度の変動が許容する範囲を超えていると判定した場合、前記切替部の状態を前記第２の状態に切り替えるように構成される請求項３から６の何れか１項に記載の微小電流計測装置。
【請求項１０】
前記演算部は、前記第２の出力電圧に基づいて前記微小電流を求める際に使用される演算用出力電圧値を算出する出力電圧算出部と、
前記換算情報を参照し、前記出力電圧算出部が決定した前記演算用出力電圧値を電流値に換算して前記微小電流の電流値を得る電流換算部と、を備える請求項１から９の何れか１項に記載の微小電流計測装置。
【請求項１１】
前記第１の増幅部は、抵抗素子および容量性素子の何れか一方を含み、インピーダンス値を少なくとも二つの値に変化可能な帰還インピーダンスを備える請求項１から１０の何れか１項に記載の微小電流計測装置。
【請求項１２】
前記電流発生源は、電離箱である請求項４，５，６及びこの請求項４を引用する請求項７，９，１０、１１の何れか１項に記載の微小電流計測装置。
【請求項１３】
前記第１の増幅部、前記リーク電流計測部、前記第２の増幅部および前記演算部の少なくとも何れか一つは、リコンフィギュアラブルデバイスを用いて構成される請求項１から１２の何れか１項に記載の微小電流計測装置。
【請求項１４】
入力される微小電流を電圧に変換して出力する第１の増幅部と、入力端を開放して前記微小電流を遮断した状態にある前記第１の増幅部から出力される第１の出力電圧が入力され、前記第１の出力電圧に基づいてリファレンス電圧を決定し、出力するリーク電流計測部と、前記リーク電流計測部から入力される前記リファレンス電圧と、前記微小電流が入力される状態にある前記第１の増幅部から出力される前記第１の出力電圧との電圧差を増幅して出力する第２の増幅部と、前記リーク電流計測部が予め決定した前記リファレンス電圧を維持して出力する第１の状態と、前記第１の出力電圧を前記リーク電流計測部に入力し、入力される前記第１の出力電圧に基づいて前記リファレンス電圧を新たに決定し、新たに決定したリファレンス電圧を前記第２の増幅部へ出力する第２の状態とを切り替え可能に構成される切替部と、前記第２の増幅部が出力する第２の出力電圧と前記第１の増幅部に入力される前記微小電流との関係を示す情報と、前記第２の出力電圧とに基づいて前記微小電流を算出する演算部と、を具備し、前記切替部は、前記第１の増幅部の出力先を、前記第２の増幅部の入力とする第１の経路と前記リーク電流計測部の入力とする第２の経路との何れか一方に切り替えるスイッチで構成される装置を用いた前記微小電流の計測方法であって、
前記微小電流を遮断した状態にある前記第１の増幅部から出力される第１の出力電圧に基づき、前記リーク電流計測部が前記第２の増幅部へ出力する前記リファレンス電圧を決定し、設定する工程と、
前記リーク電流計測部から入力される、前記リファレンス電圧を設定する工程で設定された前記リファレンス電圧と、前記第１の増幅部に前記微小電流が入力される状態とし、前記微小電流が入力される状態にある前記第１の増幅部から出力される前記第１の出力電圧との電圧差を増幅した前記第２の出力電圧を得て、得られる前記第２の出力電圧と前記情報に基づいて前記微小電流を算出する工程とを具備することを特徴とする微小電流計測方法。
【請求項１５】
入力される微小電流を電圧に変換して出力する第１の増幅部と、入力端を開放して前記微小電流を遮断した状態にある前記第１の増幅部から出力される第１の出力電圧が入力され、前記第１の出力電圧に基づいてリファレンス電圧を決定し、出力するリーク電流計測部と、前記リーク電流計測部から入力される前記リファレンス電圧と、前記微小電流が入力される状態にある前記第１の増幅部から出力される前記第１の出力電圧との電圧差を増幅して出力する第２の増幅部と、前記リーク電流計測部が予め決定した前記リファレンス電圧を維持して出力する第１の状態と、前記第１の出力電圧を前記リーク電流計測部に入力し、入力される前記第１の出力電圧に基づいて前記リファレンス電圧を新たに決定し、新たに決定したリファレンス電圧を前記第２の増幅部へ出力する第２の状態とを切り替え可能に構成される切替部と、前記第２の増幅部が出力する第２の出力電圧と前記第１の増幅部に入力される前記微小電流との関係を示す情報と、前記第２の出力電圧とに基づいて前記微小電流を算出する演算部と、を具備し、さらに、前記微小電流を計測する通常計測モードと、前記第１の増幅部で生じるリーク電流を計測し、計測結果に基づいて前記リファレンス電圧を決定して設定するリーク電流計測モードとの二つの計測モードを有しており、前記リーク電流計測部は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換回路と、情報を保持可能に構成される記憶回路と、前記リーク電流計測モードが選択されている場合に、前記第１の出力電圧の電圧値と、記第１の出力電圧と設定するリファレンス電圧との関係を規定した情報とに従って、前記リファレンス電圧を決定する演算を実行する演算処理回路と、入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力するＤ／Ａ変換回路とを備え、前記Ａ／Ｄ変換回路は、入力される前記第１の出力電圧を所定のタイミングでサンプリングし、アナログ信号からデジタル信号に変換して得られる前記第１の出力電圧の電圧値を前記記憶回路へ出力するように構成され、前記記憶回路は、前記Ａ／Ｄ変換回路から出力される前記第１の出力電圧の電圧値のうち、前記サンプリングのタイミングが直近側から設定した個数以下の個数で前記第１の出力電圧の電圧値を保持するとともに、前記通常計測モードが選択されている間は、前記演算処理回路で決定した前記リファレンス電圧を保持して前記Ｄ／Ａ変換回路へ出力するように構成され、前記第１の出力電圧と設定するリファレンス電圧との関係を規定した情報は、前記リファレンス電圧が前記記憶回路に保持される前記第１の出力電圧の電圧値の代表値と等しいことを示す式の情報と、前記第１の出力電圧の電圧値の代表値を導出する演算式の情報とを含んでいる装置を用いた前記微小電流の計測方法であって、
前記微小電流を遮断した状態にある前記第１の増幅部から出力される第１の出力電圧に基づき、前記リーク電流計測部が前記第２の増幅部へ出力する前記リファレンス電圧を決定し、設定する工程と、
前記リーク電流計測部から入力される、前記リファレンス電圧を設定する工程で設定された前記リファレンス電圧と、前記第１の増幅部に前記微小電流が入力される状態とし、前記微小電流が入力される状態にある前記第１の増幅部から出力される前記第１の出力電圧との電圧差を増幅した前記第２の出力電圧を得て、得られる前記第２の出力電圧と前記情報に基づいて前記微小電流を算出する工程とを具備することを特徴とする微小電流計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電流計測装置および微小電流計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線検出器などから発生する電流を取り扱う際、その電流の大きさは、例えば、数ピコアンペア（ｐＡ）など、１ｐＡの桁から１０００ｐＡの桁と微小であるため、オペアンプやトランジスタなどの電子素子を用いて増幅する必要がある。但し、入力した信号電流は、電子素子を用いて増幅する際に、素子に固有のリーク電流が入力した信号電流と合成（重畳）された状態で増幅されてしまう。
【０００３】
リーク電流は、数〜数十ｐＡ程度と微小であるため、取り扱う信号電流が、リーク電流に対して十分に大きい場合にはリーク電流の影響を無視することができる。しかしながら、放射線検出器などから発生する電流のようにピコアンペアまたはナノアンペア単位の微小電流を計測する回路では、リーク電流の影響を無視することができず、リーク電流が入力した信号電流と合成されることにより、信号電流の計測精度が悪化する。
【０００４】
従って、放射線検出器などから発生するリーク電流の影響を無視することができない程度に微小電流を計測する回路では、素子固有のリーク電流の影響を取り除いたうえで、微小電流の大きさを精度よく計測することが求められており、如何にして信号電流の計測精度の悪化を防ぐかが重要となる。信号電流の計測精度の悪化を防ぐ観点から、リーク電流を補正する技術が提案されている。
【０００５】
リーク電流を補正する技術としては、例えば、電子素子の一例であるオペアンプを用いて組み立てられる増幅回路を有する信号電流を検出する信号電流検出回路に対して、そのオペアンプと同等の特性を有する素子と抵抗とから成るリーク電流計測回路を並列に接続し、さらに信号電流検出回路の出力電圧とリーク電流計測回路の出力電圧との差分を得る補償回路を、信号電流検出回路およびリーク電流計測回路の後段に直列に接続した装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４５２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、オペアンプＯＰ２がオペアンプＯＰ１と同等の特性を有しているが、同等の特性を有するオペアンプＯＰ１およびオペアンプＯＰ２であっても、各オペアンプに生じるリーク電流には個体差によるばらつきがあり、完全に同一となるわけではないため、個々の電子素子に固有なリーク電流のばらつきの影響を完全には抑えることはできていない。
【０００８】
また、電子素子を用いて組み上げられた増幅回路を有する信号電流検出回路に対して、高精度の補正抵抗を取り付けることによって、リーク電流を補正する技術も提案されている（以下、単に「提案技術」とする。）。提案技術では、個々の電子素子に固有なリーク電流のばらつきに関係なくリーク電流を補正することができるものの、増倍率を変化させた際には、取り付ける補正抵抗の抵抗値も増倍率の変化に応じて変化させる必要が生じる。従って、提案技術を採用して増倍率を変化させて使用することが想定される、放射線計測のような広い計測範囲を必要とする計測装置を構成した場合、回路構成が複雑化するとともに計測手順も複雑化し利便性が損なわれる。
【０００９】
上述したように、従来の技術では、回路構成および計測手順を複雑化させることなく個々の電子素子に固有なリーク電流のばらつきの影響を抑制することは困難であり、放射線計測のような広い計測範囲を必要とする被計測対象に対しても、回路構成および計測手順が複雑でなく、精度良く微小電流を計測可能な技術が求められている。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、回路構成および計測手順を複雑化させることなく素子のリーク電流を補正して微小電流を精度良く計測可能な微小電流計測装置および微小電流計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態に係る微小電流計測装置は、上述した課題を解決するため、入力される微小電流を電圧に変換して出力する第１の増幅部と、入力端を開放して前記微小電流を遮断した状態にある前記第１の増幅部から出力される第１の出力電圧が入力され、前記第１の出力電圧に基づいてリファレンス電圧を決定し、出力するリーク電流計測部と、前記リーク電流計測部から入力される前記リファレンス電圧と、前記微小電流が入力される状態にある前記第１の増幅部から出力される前記第１の出力電圧との電圧差を増幅して出力する第２の増幅部と、前記リーク電流計測部が予め決定した前記リファレンス電圧を維持して出力する第１の状態と、前記第１の出力電圧を前記リーク電流計測部に入力し、入力される前記第１の出力電圧に基づいて前記リファレンス電圧を新たに決定し、新たに決定したリファレンス電圧を前記第２の増幅部へ出力する第２の状態とを切り替え可能に構成される第２の切替部と、前記第２の増幅部が出力する第２の出力電圧と前記第１の増幅部に入力される前記微小電流との関係を示す情報と、前記第２の出力電圧とに基づいて前記微小電流を算出する演算部と、を具備し、前記切替部は、前記第１の増幅部の出力先を、前記第２の増幅部の入力とする第１の経路と前記リーク電流計測部の入力とする第２の経路との何れか一方に切り替えるスイッチで構成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の実施形態に係る微小電流計測方法は、上述した課題を解決するため、前記第１の増幅部と、前記リーク電流計測部と、前記第２の増幅部と、前記切替部と、前記演算部と、を具備し、さらに、前記微小電流を計測する通常計測モードと、前記第１の増幅部で生じるリーク電流を計測し、計測結果に基づいて前記リファレンス電圧を決定して設定するリーク電流計測モードとの二つの計測モードを有しており、前記リーク電流計測部は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換回路と、情報を保持可能に構成される記憶回路と、前記リーク電流計測モードが選択されている場合に、前記第１の出力電圧の電圧値と、記第１の出力電圧と設定するリファレンス電圧との関係を規定した情報とに従って、前記リファレンス電圧を決定する演算を実行する演算処理回路と、入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力するＤ／Ａ変換回路とを備え、前記Ａ／Ｄ変換回路は、入力される前記第１の出力電圧を所定のタイミングでサンプリングし、アナログ信号からデジタル信号に変換して得られる前記第１の出力電圧の電圧値を前記記憶回路へ出力するように構成され、前記記憶回路は、前記Ａ／Ｄ変換回路から出力される前記第１の出力電圧の電圧値のうち、前記サンプリングのタイミングが直近側から設定した個数以下の個数で前記第１の出力電圧の電圧値を保持するとともに、前記通常計測モードが選択されている間は、前記演算処理回路で決定した前記リファレンス電圧を保持して前記Ｄ／Ａ変換回路へ出力するように構成され、前記第１の出力電圧と設定するリファレンス電圧との関係を規定した情報は、前記リファレンス電圧が前記記憶回路に保持される前記第１の出力電圧の電圧値の代表値と等しいことを示す式の情報と、前記第１の出力電圧の電圧値の代表値を導出する演算式の情報とを含んでいる。
【発明の効果】
【００１３】
本実施形態によれば、回路構成および計測手順を複雑化させることなく素子のリーク電流を補正して微小電流を精度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る微小電流計測装置の機能ブロック図。
【図２】実施形態に係る微小電流計測装置の第１の回路構成例を示した概略図（リーク電流計測時）。
【図３】実施形態に係る微小電流計測装置の第１の回路構成例を示した概略図（通常計測時）。
【図４】実施形態に係る微小電流計測装置の第２の回路構成例を示した概略図（通常計測時）。
【図５】実施形態に係る微小電流計測装置の第３の回路構成例を示した概略図（通常計測時）。
【図６】実施形態に係る微小電流計測方法（微小電流計測手順）における工程の流れ（メインフロー）を説明する流れ図。
【図７】微小電流計測手順におけるリファレンス電圧設定工程のより詳細な流れ（サブフロー）を説明する流れ図。
【図８】微小電流計測手順における通常計測工程のより詳細な流れ（サブフロー）を説明する流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る微小電流計測装置および微小電流計測方法について、図面を参照して説明する。
【００１６】
なお、本実施形態において使用される微小電流とは、増幅回路を構成する、オペアンプやトランジスタなどの素子に固有のリーク電流（例えば、数〜数十ｐＡ程度の大きさ）の影響を無視することができない程度に小さい、例えば、ピコアンペアまたはナノアンペア単位の電流である。
また、本実施形態において使用される前および後は、信号電流の流れ方向に対する前および後を意味する。例えば、図１〜３および図７では、信号電流Ｉinの流れ方向は左から右であり、装置入力端子Ｐinがある左側が前側、装置出力端子Ｐoutがある右側が後側となる。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る微小電流計測装置の一例である微小電流計測装置１０の構成を機能的に示した構成図（機能ブロック図）である。
【００１８】
微小電流計測装置１０は、例えば、第１の切替部１１と、第２の切替部１２と、前段増幅部１３と、リーク電流計測部１４と、後段増幅部１５と、演算部１６と、切替制御部１７と、帰還インピーダンス制御部１８と、計測モード判定部１９と、第１の比較部２１と、第２の比較部２２とを具備して構成される。
【００１９】
微小電流計測装置１０は、計測モードとして、装置入力端子Ｐinから入力される電流を計測（以下、「通常計測」とする。）する通常計測モードと、前段増幅部１３のリーク電流を計測し、通常計測時に後段増幅部１５へ入力するリファレンス電圧（参照電圧）Ｖrefを設定するリーク電流計測モードとを有し、何れのモードが選択されるかに応じて、第１の切替部１１および第２の切替部１２が、微小電流計測装置１０内の電路を切り替える。計測モードの選択は、計測モード選択部（図示せず）に選択する計測モードを入力して指定することで行われる。
【００２０】
計測モードの切り替えは、例えば、１時間に１回１０秒間などのように、あらかじめ設定した時間間隔毎に所定時間行われる。リーク電流の計測結果に基づいて設定されるリファレンス電圧Ｖrefは、計測モードを切り替えるたびに更新される。
【００２１】
装置入力端子Ｐinから入力される電流は、微小電流を発生させる電流発生部１などの電流発生源からの微小な信号電流Ｉinである。電流発生部１は、例えば電離箱などの放射線検出器などが考えられる。ここで、電離箱とは、放射線が電離箱内部に入射した際に、ガス電離を利用することで１ｐＡ程度の電流信号を出力する装置である。
【００２２】
第１の切替部１１は、装置入力端子Ｐinよりも後段で前段増幅部１３の入力側に配設され、前段増幅部１３の入力側の電路の開閉状態を、開状態（開放）と閉状態（短絡）とに切り替え可能に構成される。すなわち、第１の切替部１１は、前段増幅部１３の入力側の電路を開閉する開閉部として機能する。
【００２３】
第２の切替部１２は、前段増幅部１３の出力側であって後段増幅部１５の入力側に配設され、前段増幅部１３の出力側と後段増幅部１５の入力側とを直接連絡する第１の電路および前段増幅部１３の出力側と後段増幅部１５の入力側とをリーク電流計測部１４を経由して連絡する第２の電路のうち、少なくとも第２の電路の開閉状態を切り替え可能に構成される。
【００２４】
なお、第２の切替部１２が第２の電路を開閉する位置は、第２の電路が開状態となる場合（通常計測モードの場合）においても、リーク電流計測部１４の出力であるリファレンス電圧Ｖrefが後段増幅部１５に入力される必要があるため、リーク電流計測部１４の入力以前となる。
【００２５】
従って、第２の切替部１２は、より具体的には、第２の電路をリーク電流計測部１４の入力以前で開放してリーク電流計測部１４の出力以降と切り離した開状態（以下、「リーク電流計測部入力側開放状態」とする。）とするか、第２の電路をリーク電流計測部１４の入力側と出力側とで接続されている閉状態（以下、「リーク電流計測部入力側短絡状態」とする。）とするかを切り替え可能に構成される。
【００２６】
ここで、リーク電流計測部入力側開放状態とは、リーク電流計測部１４の出力であるリファレンス電圧Ｖrefが電流計測部１４に入力される電圧の影響を受けない状態、すなわち、電流計測部１４に入力される電圧の変動に関わらず事前に設定したリファレンス電圧Ｖrefの出力が維持されている状態をいう。
【００２７】
また、リーク電流計測部入力側短絡状態とは、リーク電流計測部１４の出力であるリファレンス電圧Ｖrefが電流計測部１４に入力される電圧値の影響を受ける状態、すなわち、電流計測部１４に入力される電圧に応じて事前に設定したリファレンス電圧Ｖrefが更新される状態をいう。
【００２８】
なお、リーク電流計測部入力側開放状態は、リーク電流計測部１４の入力以前の位置で前段増幅部１３の出力側と切り離されていれば、どのような態様でもよい。同様にリーク電流計測部入力側短絡状態についても、第２の電路全体が接続されていれば、どのような態様でもよい。
【００２９】
例えば、前段増幅部１３の出力側とリーク電流計測部１４の入力側とを連絡する電路にスイッチを設けてこのスイッチを開閉することで、リーク電流計測部入力側開放状態とリーク電流計測部入力側短絡状態とを切り替えるようにして実現してもよい。
【００３０】
また、リーク電流計測部１４の内部で入力側と出力側とが接離自在な構成であれば、リーク電流計測部１４の内部で入力側と出力側とを切り離したり接続したりすることによってリーク電流計測部入力側開放状態とリーク電流計測部入力側短絡状態とを切り替えるようにして実現してもよい。
【００３１】
前段増幅部１３は、例えば、オペアンプやトランジスタなどの素子によって構成され、入力を増幅する機能と、入力される電流（被計測対象）を電圧に変換して出力する機能とを有する。前段増幅部１３は、入力される電流（被計測対象）を電圧に変換して後段へ出力する。
【００３２】
リーク電流計測部１４は、リーク電流計測モード選択時に、前段増幅部１３において発生するリーク電流に起因して発生する電圧（以下、「リーク電流起因電圧」とする。）Ｖleakを計測し、計測結果をリファレンス電圧Ｖrefとして設定する。また、リーク電流計測部１４は、通常計測モード選択時に、設定しているリファレンス電圧Ｖrefを後段増幅部１５へ出力する。
【００３３】
後段増幅部１５は、例えば、二つの入力端子を有する差動増幅回路で構成され、二つの入力端子からそれぞれ入力される二つの電圧の差に比例する電圧を出力する。
【００３４】
演算部１６は、例えば、後段増幅部１５からの出力電圧に相当する値であって、信号電流Ｉinを得る演算実行時に使用する演算用出力電圧値Ｖoutを後段増幅部１５から出力される電圧の出力信号に基づいて算出する出力電圧算出部１６１と、出力電圧算出部１６１が算出した演算用出力電圧値Ｖoutと装置入力端子Ｐinから入力される信号電流Ｉinとの関係を規定した換算情報に基づいて演算用出力電圧値Ｖoutから信号電流Ｉinを得る電流換算部１６２とを備える。
【００３５】
換算情報は、例えば、微小電流計測装置１０、すなわち装置入力端子Ｐin以降であって装置出力端子Ｐout以前の回路に対して回路方程式を立てることで作成することができる。なお、微小電流計測装置１０の回路構成例および回路方程式の具体的内容については、別途後述する。
【００３６】
切替制御部１７は、例えば、計測モードの選択を受け付け、受け付けた計測モードに応じて、第１の切替部１１および第２の切替部１２が行う開閉状態の切り替えを制御する機能を有しており、選択を受け付けた計測モードに応じて第１の切替部１１および第２の切替部１２が行う開閉状態の切り替えを制御する。
【００３７】
また、切替制御部１７は、通常計測モードが選択されている最中に、例えば、温度センサ２から計測した温度を示す温度信号の絶対値の変動範囲が設定した閾（しきい）値を超えるなど、設定した条件が成立した場合、選択される計測モードを通常計測モードからリーク電流計測モードに自動的に変更する機能を有し、設定した条件が成立した場合には新たなリファレンス電圧Ｖrefが設定されるように構成されている。設定した条件が成立しているか否かは、第１の比較部２１から入力される判定結果を示す二値信号（Ｈ,Ｌ）に基づいて判定される。
【００３８】
帰還インピーダンス制御部１８は、前段増幅部１３に設けられる帰還インピーダンス（図１において図示省略）の値を制御する機能を有する。帰還インピーダンス制御部１８は、第２の比較部２２から入力される判定結果を示す二値信号（Ｈ，Ｌ）に応じて、帰還インピーダンスの値を変化させる。
【００３９】
計測モード判定部１９は、選択される計測モードが、通常計測モードであるか否（リーク電流計測モード）であるかを判定する機能を有し、判定結果を示す二値信号（Ｈ，Ｌ）を切替制御部１７へ出力する。
【００４０】
計測モード判定部１９は、計測モード選択部（図示せず）から選択される計測モードを示す二値信号を受信し、受信した二値信号の信号レベルがＨ（Ｈｉｇｈ）かＬ（Ｌｏｗ）かに基づいて選択される計測モードを判定するように構成されてもよいし、計測モード選択部と一体的に構成されており、選択される計測モードを示す二値信号が判定結果を示す二値信号として切替制御部１７へ直接出力されてもよい。
【００４１】
第１の比較部２１は、電流を計測する計測場所の温度を計測する温度センサ２の温度変動が設定した閾値を超えて変動しているか否かを判定し、判定結果を示す二値信号を切替制御部１７へ出力する。
【００４２】
第１の比較部２１の比較処理は、リーク電流を変動させる大きな要因の一つに温度がある点を考慮したもので、計測場所の温度変動に対して、信号電流Ｉinの計測精度を維持するために行う処理である。例えば、第１の比較部２１は、温度センサ２の温度変動（温度の変化量）が閾値を超えていると判断した場合にはＨを、閾値を超えていないと判断した場合にはＬを出力する。
【００４３】
第２の比較部２２は、演算部１６からの出力が設定した閾値を超えているか否（閾値以下）かを判定し、判定結果を示す二値信号を帰還インピーダンス制御部１８へ出力する。
【００４４】
なお、上述した微小電流計測装置１０は一例であり、上述した微小電流計測装置１０の構成要素のうち、任意の構成要素である、第１の切替部１１、切替制御部１７、帰還インピーダンス制御部１８、計測モード判定部１９、第１の比較部２１および第２の比較部２２の一部または全部を省略して微小電流計測装置１０を構成することもできる。
【００４５】
つまり、微小電流計測装置１０が、第２の切替部１２と、前段増幅部１３と、リーク電流計測部１４と、後段増幅部１５と、演算部１６とを具備して構成されていれば、回路構成および計測手順を複雑化させることなく素子のリーク電流を補正して（リーク電流の計測精度に対する影響を取り除いて）微小電流を精度良く計測することができる。
【００４６】
例えば、第１の切替部１１については、装置入力端子Ｐinの手前（装置外部）に電流発生部１と微小電流計測装置１０とを接続する電路の開閉が可能なスイッチを設けるなど、電流発生部１からの信号電流Ｉinが前段増幅部１３へ流入される状態とされない状態とを切替可能であれば省略することができる。
【００４７】
切替制御部１７および計測モード判定部１９については、計測モードの選択に追従した自動的な切り替えが必須でない場合には省略することができる。
【００４８】
切替制御部１７は、第１の切替部１１および第２の切替部１２の両方を制御可能に構成されているが、第１の切替部１１が省略されている場合には第２の切替部１２のみを制御する機能を有していればよい。また、図１に例示される切替制御部１７は、第１の切替部１１による切り替えを制御する構成と第２の切替部１２による切り替えを制御する構成とが一体的に構成されているが、それぞれが独立に構成されていてもよい。
【００４９】
帰還インピーダンス制御部１８および第２の比較部２２については、出力電圧の高低に応じた帰還インピーダンス（図２，３）のインピーダンス値の自動的な変更が必須でない場合には省略することができる。
【００５０】
第１の比較部２１については、計測場所の温度変動に追従した自動的な計測モードの切り替えが必須でない場合には省略することができる。
【００５１】
続いて、微小電流計測装置１０（図１）の、具体的な回路構成例、動作および作用について、第１、第２および第３の実施例を示して説明する。
【００５２】
[第１の実施例]
図２および図３は、微小電流計測装置１０（図１）の一例である第１の微小電流計測装置１０Ａの回路構成例（第１の回路構成例）を示した概略図であり、それぞれ、リーク電流計測時（図２）および通常計測時（図３）における回路状態を示している。
なお、図２および図３では、図の煩雑化を防ぐ観点から、図１に示される温度センサ２、計測モード判定部１９および第１の比較部２１を省略した第１の微小電流計測装置１０Ａについて説明する。
【００５３】
第１の微小電流計測装置１０Ａでは、例えば、第１の切替部１１が電路を開閉可能なスイッチＳＷ１で構成される。第２の切替部１２は、例えば、前段増幅部１３の出力先を、後段増幅部１５（接点Ｐ１側）か第１のリーク電流計測部１４Ａ（接点Ｐ２側）かに切り替え可能なスイッチＳＷ２で構成される。
【００５４】
前段増幅部１３は、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）側とオペアンプＯＰ１の出力端子との間に設けられる帰還インピーダンス３１とを備えて構成される。
【００５５】
帰還インピーダンス３１は、例えば、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）側とオペアンプＯＰ１の出力端子との間に設けられる抵抗素子Ｒ１と、抵抗素子Ｒ１と並列に設けられる抵抗素子Ｒ４と、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）側と抵抗素子Ｒ４を経由してオペアンプＯＰ１の出力端子とを接続する電路を開閉するスイッチＳＷ３とを備えた回路で構成される。ここで、抵抗素子Ｒ１は、抵抗値ＲがＲ＝ｒ１（例えば、数十ＧΩ）となる抵抗素子であり、抵抗素子Ｒ４は抵抗値ＲがＲ＝ｒ４となる抵抗素子である。
【００５６】
例示される帰還インピーダンス３１は、スイッチＳＷ３を開閉（入／切）することで、帰還インピーダンス３１のインピーダンス値（図示の例は抵抗値）を変化させることができる。
【００５７】
リーク電流計測部１４の一例である第１のリーク電流計測部１４Ａは、例えば、サンプルホールド回路４１で構成されており、前段増幅部１３からリーク電流起因電圧Ｖleakが入力される状態（サンプルモード）では、前段増幅部１３の出力電圧に応じたリファレンス電圧Ｖrefが決定されて出力され、前段増幅部１３からリーク電流起因電圧Ｖleakが入力されない状態（ホールドモード）では、直前のサンプルモードで出力していた電圧、すなわち、前段増幅部１３の出力電圧に応じて出力されるリファレンス電圧Ｖrefを保って（ホールド）出力する。
【００５８】
後段増幅部１５は、例えば、オペアンプＯＰ２と、オペアンプＯＰ２に接続される２個の抵抗素子Ｒ２と２個の抵抗素子Ｒ３とで構成される差動増幅器である。なお、抵抗素子Ｒ２は、抵抗値ＲがＲ＝ｒ２（例えば、数ｋΩ）となる抵抗素子であり、抵抗素子Ｒ３は抵抗値ＲがＲ＝ｒ３（例えば、数百ｋΩ）となる抵抗素子である。
【００５９】
後段増幅部１５において、オペアンプＯＰ２は、非反転入力端子（＋）が１個の抵抗素子Ｒ３を介して接地されている。
【００６０】
２個の抵抗素子Ｒ２は、後段増幅部１５の入力端子よりも後であって、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子（＋）および反転入力端子（−）よりも前に、それぞれ設けられる。
【００６１】
また、非反転入力端子（＋）を接地する抵抗素子Ｒ３以外の抵抗素子Ｒ３は、オペアンプＯＰ２の反転入力端子（−）よりも前であってこの反転入力端子（−）側に接続される抵抗素子Ｒ２よりも後とオペアンプＯＰ２の出力端子との間に設けられる。
【００６２】
演算部１６は、例えば、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器（以下、「ＡＤＣ」と省略し、図２，３，４および５においても「ＡＤＣ」と示す。）５１と、コンピュータの一例であって少なくともプロセッサ（図示せず）および記憶回路（図示せず）を有するマイコン（以下、「ＣＯＭ」と省略し、図２，３，４および５においても「ＣＯＭ」と示す。）５２とを備えて構成される。
【００６３】
図２に例示される演算部１６では、ＡＤＣ５１からの出力（デジタル信号：電圧値）をサンプリングし、サンプリングした電圧値に基づいて演算用出力電圧値Ｖoutを決定するプログラム（以下、「出力電圧算出ＰＧ」とする。）と、ハードウェアであるＣＯＭ５２とが協働することによって、後段増幅部１５からの出力電圧に基づいて信号電流Ｉinを求める際に使用する演算用出力電圧値Ｖoutを決定する具体的手段である出力電圧算出部１６１（図１）が実現されている。
【００６４】
また、出力電圧算出部１６１と同様に、演算用出力電圧値Ｖoutと装置入力端子Ｐinから入力される信号電流Ｉinとの関係を規定した換算情報を参照し、決定した演算用出力電圧値Ｖoutから信号電流Ｉinを得る処理を実行するプログラム（以下、「換算ＰＧ」とする。）と、ＣＯＭ５２とが協働することによって、出力電圧算出部１６１が算出した演算用出力電圧値Ｖoutと換算情報とから信号電流Ｉinを得る具体的手段である電流換算部１６２（図１）が実現されている。
【００６５】
帰還インピーダンス制御部１８は、図２に例示される帰還インピーダンス３１に対しては、第２の比較部２２から入力される判定結果を示す二値信号（Ｈ，Ｌ）に応じて、スイッチＳＷ３を開閉する指令を与える。スイッチＳＷ３の開閉状態が切り替えられることによって帰還インピーダンス３１のインピーダンス値も切り替えられる。
【００６６】
第２の比較部２２は、例えば、設定される閾値（基準電圧）との大小を比べてその判定結果を示す二値信号を出力可能な比較回路によって構成される。この比較回路は設定される閾値（基準電圧）と演算部１６のＡＤＣ５１から入力される演算用出力電圧値Ｖoutとを比べて演算用出力電圧値Ｖoutが設定される閾値を超えているか否（閾値以下）に応じた二値信号を帰還インピーダンス制御部１８へ出力する。例えば、演算用出力電圧値Ｖoutが設定される閾値を超えている場合にはＨ信号が、演算用出力電圧値Ｖoutが設定される閾値以下の場合にはＬ信号が出力される。
【００６７】
上記比較回路の閾値は、例えば、ＡＤＣ５１の計測可能な電圧範囲内で設定される。一般的なＡ／Ｄ変換器は計測可能な電圧範囲が４Ｖ程度までである。ＡＤＣ５１が一般的なＡ／Ｄ変換器である場合に４Ｖを閾値として設定しておけば、第２の比較部２２が、Ｈ信号を出力している場合、ＡＤＣ５１が計測可能な電圧範囲を超えて動作していると判定でき、Ｌ信号を出力している場合、ＡＤＣ５１が計測可能な電圧範囲内で動作していると判定できる。
【００６８】
ＡＤＣ５１が計測可能な電圧範囲を超えている場合には、ＡＤＣ５１に入力される電圧、すなわち後段増幅部１５からの出力電圧Ｖa_outが４Ｖ以下となるように、帰還インピーダンス３１のインピーダンス値を下げて前段増幅器１３の増幅率を下げてやればよい。従って、帰還インピーダンス制御部１８にＨ信号が入力された場合、帰還インピーダンス制御部１８は帰還インピーダンス３１のスイッチＳＷ３を閉じることによって低いインピーダンス値を選択し、Ｌ信号が入力された場合、帰還インピーダンス制御部１８は帰還インピーダンス３１のスイッチＳＷ３を開いて高いインピーダンス値を選択することができる。
【００６９】
なお、図２および図３において例示される第１の微小電流計測装置１０Ａは、一例であり、図示の構成に限定されない。
【００７０】
例えば、図２および図３に示される第１の微小電流計測装置１０Ａにおける帰還インピーダンス３１は、インピーダンス値を二通り以上に変更可能な一例であり、上記構成例以外にも種々の構成を採用できる。
【００７１】
例えば、図２および図３に示される帰還インピーダンス３１において、抵抗素子Ｒ１を、抵抗値を所定範囲内で変更自在な可変抵抗素子とした構成でもよい。この場合、抵抗素子Ｒ４およびスイッチＳＷ３を省略しても、抵抗素子Ｒ１単独で帰還インピーダンス３１のインピーダンス値が変更可能な構成を実現することができる。
【００７２】
また、帰還インピーダンス３１を構成する素子は、全て抵抗素子である必要はなく、抵抗素子および容量性素子から選択される何れか一方の素子を適宜組み合わせて用いることができる。
【００７３】
例えば、抵抗素子Ｒ１および抵抗素子Ｒ４の少なくとも一方の抵抗素子を容量性素子（例えば数ｐＦ）に置き換えてもよい。また、抵抗素子Ｒ１と直列または並列に容量性素子をさらに接続してもよいし、抵抗素子Ｒ４についても抵抗素子Ｒ１と同様に抵抗素子Ｒ４と直列または並列に容量性素子を接続してもよい。
【００７４】
なお、容量性素子についても、定容量の素子に限らず、例えば、可変コンデンサなどの静電容量を可変な素子を用いてもよい。
【００７５】
さらに、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）側とオペアンプＯＰ１の出力端子とを接続する抵抗素子または容量性素子の個数、すなわち抵抗素子Ｒ１との並列数を２個以上とし、帰還インピーダンス３１のインピーダンス値を２通り以上に変更可能に構成してもよい。
【００７６】
また、後段増幅部１５は、差動増幅機能を有するものであれば回路構成は任意であり、例えば、抵抗素子Ｒ２に容量性素子を並列にとりつけた構成、抵抗素子Ｒ２およびＲ３の少なくとも一方を容量性素子に置換した構成、接続する抵抗素子の個数を変更した構成、または抵抗素子Ｒ２およびＲ３の接続位置を変更した構成などでもよい。
【００７７】
さらに、上述した第１の微小電流計測装置１０Ａは、演算部１６と別の構成であって、例えば比較回路で構成される第２の比較部２２を具備する例を説明しているが、第２の比較部２２は、演算部１６と一体的に構成されていてもよい。例えば、ＣＯＭ５２にＡＤＣ５１の出力と設定する閾値とを比べて結果を示す二値信号を出力する比較プログラムをインストールして、ＣＯＭ５２を第２の比較部２２として機能させることによって、第２の比較部２２を演算部１６と一体的に構成することができる。
【００７８】
続いて、リーク電流計測時（図２）および通常電流計測時（図３）における第１の微小電流計測装置１０Ａの動作および作用について説明する。
【００７９】
＜リーク電流計測時＞
上述のように構成される第１の微小電流計測装置１０Ａ（図２）では、リーク電流計測時には、リーク電流計測モードが選択される。リーク電流計測モードでは、後段増幅部１５に入力するリファレンス電圧Ｖrefが設定される。リファレンス電圧Ｖrefは、通常計測時に計測精度に影響を及ぼし得るリーク電流を補正するための補正値としての役割を担う。
【００８０】
リーク電流計測モードが選択されている場合、切替制御部１７は、第１の切替部１１に対して前段増幅部１３の入力側の電路を開いた開状態にする旨の制御信号を出力し、第２の切替部１２に対してリーク電流計測部入力側短絡状態とする旨の制御信号を出力する。
【００８１】
切替制御部１７からの制御信号を受けた第１の切替部１１および第２の切替部１２は、それぞれ、電路の開閉状態を切り替える。
【００８２】
第１の切替部１１は、前段増幅部１３の入力側の電路を開いた開状態にして、計測される微小電流（被計測対象）を発生させる電流発生部１などの微小電流発生源から発生した微小な信号電流（被計測対象）Ｉinが前段増幅部１３へ入力されない状態、すなわち信号電流Ｉinを前段増幅部１３の入力端よりも手前で遮断して、前段増幅部１３に入力される信号電流Ｉinをゼロ（Ｉin＝０）の状態とする。
【００８３】
第２の切替部１２は、前段増幅部１３の出力先を、第１のリーク電流計測部１４Ａ（接点Ｐ２側）に切り替えて、前段増幅部１３から出力されるリーク電流起因電圧Ｖleakが、第１のリーク電流計測部１４Ａに入力される状態（リーク電流計測部入力側短絡状態）とする一方、後段増幅部１５（接点Ｐ１側）とは切り離した状態にする。
【００８４】
すなわち、第２の切替部１２は、第２の電路の開閉状態をリーク電流計測部入力側短絡状態とし、前段増幅部１３から発生したリーク電流起因電圧Ｖleakが第１のリーク電流計測部１４Ａに入力されて計測された計測結果を反映したリファレンス電圧Ｖrefを設定可能な状態にする。
【００８５】
第１の切替部１１および第２の切替部１２によって、上記のように切り替えた電路の開閉状態では、前段増幅部１３を構成する素子に固有のリーク電流が発生し、発生したリーク電流に起因して発生するリーク電流起因電圧Ｖleakが前段増幅部１３から出力され、第１のリーク電流計測部１４Ａへ入力される。
【００８６】
リーク電流起因電圧Ｖleakは、リーク電流Ｉbと帰還インピーダンス値（抵抗素子Ｒ１の抵抗値Ｒ＝ｒ１）とを用いて下記式（１）で計算することができる。
［数１］
Ｖleak＝ｒ１×Ｉb  …（１）
【００８７】
第１のリーク電流計測部１４Ａでは、サンプルホールド回路４１がサンプルモードとなり、前段増幅部１３から出力されるリーク電流起因電圧Ｖleakに応じたリファレンス電圧Ｖrefが出力される。従って、リファレンス電圧Ｖrefとリーク電流起因電圧Ｖleakとの関係は、下記式（２）で表すことができる。
［数２］
Ｖref＝Ｖleak  …（２）
【００８８】
なお、リーク電流起因電圧Ｖleakおよびリファレンス電圧Ｖrefは、アナログ信号であり、サンプルモードの間はリーク電流起因電圧Ｖleakの変動に応じてリファレンス電圧Ｖrefも変動する。
【００８９】
＜通常計測時＞
通常計測時には、通常計測モードが選択される。通常計測モードが選択されている場合、切替制御部１７は、第１の切替部１１に対して前段増幅部１３の入力側の電路を閉じた閉状態（短絡）にする旨の制御信号を出力し、第２の電路の開閉状態を、リーク電流計測部１４の入力側と出力側とが切り離されたリーク電流計測部入力側開放状態とする旨の制御信号を出力する。
【００９０】
切替制御部１７からの制御信号を受けた第１の切替部１１および第２の切替部１２は、それぞれ、電路の開閉状態を切り替える。
【００９１】
第１の切替部１１は、前段増幅部１３の入力側の電路を閉じた閉状態（短絡）にして、信号電流Ｉinが前段増幅部１３に入力される状態とする。
【００９２】
第２の切替部１２は、前段増幅部１３の出力先を、後段増幅部１５（接点Ｐ１側）に切り替えて、前段増幅部１３から出力される電圧信号Ｖnorが後段増幅部１５に入力される状態とする一方、リーク電流計測部１４（接点Ｐ２側）とは切り離した状態にする。すなわち、第２の切替部１２は、第２の電路の開閉状態をリーク電流計測部入力側開放状態に切り替える。
【００９３】
第１の切替部１１および第２の切替部１２によって、上記のように切り替えた電路の開閉状態では、信号電流Ｉinが前段増幅部１３に入力される。前段増幅部１３は、入力された信号電流Ｉinを電圧に変換し、信号電流Ｉinが変換された電圧（以下、「信号電流起因電圧」）とする。）を後段増幅部１５へ出力する。
【００９４】
なお、前段増幅部１３は、計測モードに関わらずリーク電流を発生するため、通常計測時にもリーク電流起因電圧を出力することになる。従って、スイッチＳＷ１が閉じている通常計測モード選択時における前段増幅部１３からの出力電圧Ｖnorには、信号電流起因電圧の他にリーク電流起因電圧が重畳している。
【００９５】
出力電圧Ｖnorは、リーク電流Ｉbと信号電流Ｉinと帰還インピーダンス値（抵抗素子Ｒ１の抵抗値Ｒ＝ｒ１）とを用いて下記式（３）で計算することができる。
［数３］
Ｖnor＝ｒ１×（Ｉin＋Ｉb）  …（３）
【００９６】
一方、第１のリーク電流計測部１４Ａでは、サンプルホールド回路４１がホールドモードとなっているため、切り替え直前のリーク電流起因電圧Ｖleakの値（サンプルモードにおける直近のリーク電流起因電圧Ｖleakの値）がリファレンス電圧Ｖrefとして保持され、後段増幅部１５へ出力される。
【００９７】
後段増幅部１５では、反転入力端子（−）に前段増幅部１３からの出力電圧Ｖnorが入力され、非反転入力端子（＋）に第１のリーク電流計測部１４Ａからの出力電圧であるリファレンス電圧Ｖrefが入力される。図２および図３に例示される後段増幅部１５は、非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）との間の電圧差が、抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３の抵抗比（＝ｒ３／ｒ２）によって増幅される。
【００９８】
後段増幅部１５の出力電圧Ｖa_outは、反転入力端子（−）に入力される電圧Ｖnorと、非反転入力端子（＋）に入力されるリファレンス電圧Ｖrefと、抵抗素子Ｒ２の抵抗値Ｒ＝ｒ２および抵抗素子Ｒ３の抵抗値Ｒ＝ｒ３とを用いて下記式（４）で計算することができる。
［数４］
Ｖa_out＝（Ｖnor−Ｖref）ｒ３／ｒ２  …（４）
【００９９】
演算部１６では、出力電圧算出部１６１（図１）および電流換算部１６２（図１）としてのＣＯＭ５２に入力するに先立ち、ＡＤＣ５１が後段増幅部１５から出力される出力電圧Ｖa_out（アナログ信号）をデジタル信号へ変換し、変換されたデジタル信号（電圧値）がＣＯＭ５２に入力される。
【０１００】
出力電圧算出部１６１（図１）および電流換算部１６２（図１）として機能するＣＯＭ５２では、まず、ＡＤＣ５１から所定タイミングで入力される電圧値をサンプリング（保存）し、サンプリングした幾つかの電圧値に基づいて演算用出力電圧値Ｖoutが決定される。演算用出力電圧値Ｖoutは、サンプリングした一つの電圧値ででもよいし、サンプリングした幾つかの電圧値を統計的に処理して一つの値を決定してもよい。
【０１０１】
統計的に処理して演算用出力電圧値Ｖoutを決定する手法としては、例えば、サンプリングした幾つかの電圧値に対して代表値を求め、求まる代表値を演算用出力電圧値Ｖoutとして決定する手法や、頻度分布を求め、求める頻度分布を設定した関数（例えば、ガウス分布）にフィッティングし、その特徴量（例えば、ガウス分布の平均値）に対応する電圧値を演算用出力電圧値Ｖoutとして決定する手法がある。代表値としては、例えば、平均値、最大値、最小値、中央値、最頻値などがあり、これらの何れを採用するかは任意に設定することができる。
【０１０２】
出力電圧算出部１６１（図１）としてのＣＯＭ５２が演算用出力電圧値Ｖoutを決定すると、続いて、電流換算部１６２（図１）としてのＣＯＭ５２が保持する換算情報と演算用出力電圧値Ｖoutとを用いて、演算用出力電圧値Ｖoutを信号電流Ｉinに換算する演算を行う。換算情報は回路方程式を立てることで作成することができる。
【０１０３】
図３に例示される第１の微小電流計測装置１０Ａの場合、後段増幅部１５の出力電圧Ｖa_outを代表する演算用出力電圧値Ｖoutと装置入力端子Ｐinから入力される信号電流Ｉinとの関係は、上記式（４）に上記式（１）〜（３）を代入し、後段増幅部１５の出力電圧Ｖa_outを演算用出力電圧値Ｖoutに置換することで求めることができ、具体的には、下記式（５）で表すことができる。
［数５］
Ｖout＝Ｉin×（ｒ１×ｒ３））／ｒ２  …（５）
【０１０４】
上記式（５）をさらに信号電流Ｉinで解くと、下記式（６）となる。式（５）および式（６）に示されるように、数式内にリーク電流Ｉbが含まれる項は残っておらず、第１の微小電流計測装置１０Ａでは、リーク電流Ｉbの影響を取り除いた、信号電流Ｉinに比例する演算用出力電圧値Ｖoutを得ることができる。
［数６］
Ｉin＝Ｖout×ｒ２／（ｒ１×ｒ３）  …（６）
【０１０５】
演算用出力電圧値Ｖoutから換算された信号電流Ｉinは、ＣＯＭ５２が有する表示部に表示される。また、装置出力端子Ｐoutを介して接続される外部装置がある場合、信号電流Ｉinは、ＣＯＭ５２から装置出力端子Ｐoutを介して外部装置へ出力される。
【０１０６】
ここで、想定される電流値および抵抗値を考慮した具体例を挙げて、リーク電流を補正（リーク電流Ｉbの影響を除外）可能な第１の微小電流計測装置１０Ａと、リーク電流を補正しない従来回路とを比較し、従来回路に対する優位性を説明する。
【０１０７】
ここでは、図２および図３に示される第１の微小電流計測装置１０Ａにおいて、信号電流Ｉinが１ｐＡ（Ｉin＝１ｐＡ）、リーク電流Ｉbが１０ｐＡ（Ｉb＝１０ｐＡ）、抵抗素子Ｒ１の抵抗値が１ＧΩ（ｒ１＝１ＧΩ）、抵抗素子Ｒ２の抵抗値（ｒ２）に対する抵抗素子Ｒ３の抵抗値（ｒ３）の比が１００（ｒ３／ｒ２＝１００）である場合の例を説明する。
【０１０８】
上記例において、リーク電流Ｉbの影響を受けずに信号電流Ｉinが増幅されて出力される場合、理論的には、演算用出力電圧値ＶoutＶは０．１Ｖになる。また、リーク電流起因電圧Ｖleakおよび通常計測モード選択時における前段増幅部１３からの出力電圧Ｖnorは、それぞれ、上記式（１）および（３）を計算して、電圧Ｖleakが１ｍＶ（Ｖleak＝０．１×１０−２Ｖ）、電圧Ｖnorが１１ｍＶ（Ｖnor＝１．１×１０−２Ｖ）となる。
【０１０９】
第１の微小電流計測装置１０Ａの場合、上述したように、上記式（５）の関係が成立するので、上記式（５）を計算すると、演算用出力電圧値Ｖoutは０．１Ｖとなり、上記例において設定される電流値、抵抗値および抵抗比から理論的に導出される０．１Ｖと合致する。
【０１１０】
一方、従来回路の場合は、第１の微小電流計測装置１０Ａにおいてリファレンス電圧Ｖrefをゼロ（Ｖref＝０）とする場合に相当するので、上記式（４）を計算し、左辺項Ｖa_outをＶoutに置換することで求めることができる。この場合の演算用出力電圧値Ｖoutは１．１Ｖとなり、理論的に導出される理論値（０．１Ｖ）から大きくずれてしまっている。
【０１１１】
このように、被計測対象となる信号電流Ｉinの大きさが、例えば、リーク電流Ｉbの１／１０である場合などのように、リーク電流Ｉbの影響を無視することができない程度に小さいときには、リーク電流を補正（リーク電流Ｉbの影響を除外）可能な第１の微小電流計測装置１０Ａとリーク電流を補正しない従来回路とでは、計測精度に顕著な違いがある。
【０１１２】
［第２の実施例］
図４は、微小電流計測装置１０（図１）の一例である第２の微小電流計測装置１０Ｂの回路構成例（第２の回路構成例）を示した概略図であり、通常計測時における回路状態を示している。
【０１１３】
第２の微小電流計測装置１０Ｂ（図４）は、第１の微小電流計測装置１０Ａ（図２）に対して、第１のリーク電流計測部１４Ａの代わりに、第２のリーク電流計測部１４Ｂを具備する点、より詳細にはリーク電流計測部１４（図１）の回路構成が異なるが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、後述する第２の微小電流計測装置１０Ｂの説明では、第１の微小電流計測装置１０Ａと実質的に相違しない第２のリーク電流計測部１４Ｂ以外の構成要素に同じ符号を図４に付して重複する説明を省略する。
【０１１４】
なお、第２の微小電流計測装置１０Ｂでは、第１の切替部１１および第２の切替部１２の開閉動作は第１の微小電流計測装置１０Ａと同様に行われる点を考慮して、通常計測時における回路状態のみを図示する。また、図４では、重複する説明を省略する、第２のリーク電流計測部１４Ｂ以外の構成要素については、記載を簡略化（ブロックのみで回路構成は省略）して示している。
【０１１５】
第２の微小電流計測装置１０Ｂ（図４）は、第１の微小電流計測装置１０Ａ（図２）に対して、第１のリーク電流計測部１４Ａを構成するサンプルホールド回路４１（アナログ電子回路）の代わりに、少なくともサンプルホールド回路４１が有するサンプル機能とホールド機能とを実現するデジタル回路で構成したものである。
【０１１６】
第２のリーク電流計測部１４Ｂは、例えば、上記デジタル回路として、Ａ／Ｄ変換を行うＡＤＣ４５と、リファレンス電圧Ｖrefの算出、保持および出力を行うＣＯＭ４６と、Ｄ／Ａ変換を行うＤＡＣ４７とを備える。
【０１１７】
第２のリーク電流計測部１４Ｂにリーク電流起因電圧Ｖleakが入力されるリーク電流計測時の場合（スイッチＳＷ１が開、スイッチＳＷ２の接続先が接点Ｐ２である場合）、第２のリーク電流計測部１４Ｂでは、ＡＤＣ４５が入力されるリーク電流起因電圧Ｖleak（アナログ信号）をＣＯＭ４６に読み込み可能なデジタル信号に変換する。
【０１１８】
続いて、ＣＯＭ４６がＡＤＣ４５からのデジタル信号（リーク電流起因電圧Ｖleakのサンプリング時の電圧値）をサンプリングし、サンプリングした電圧値に基づいてリファレンス電圧Ｖrefを決定する。続いて、ＤＡＣ４７がＣＯＭ４６からのリファレンス電圧Ｖref（デジタル信号）をアナログ信号に変換して出力する。
【０１１９】
ＣＯＭ４６は、例えば、リファレンス電圧Ｖrefを決定するプログラム（以下、「リファレンス電圧決定ＰＧ」とする。）と、ハードウェアであるＣＯＭ４６とが協働することによって、第２のリーク電流計測部１４Ｂに入力されるリーク電流起因電圧Ｖleakに基づいてリファレンス電圧Ｖrefを算出、保持および出力を行う機能が実現され、リファレンス電圧Ｖrefを算出、保持および出力する手段として機能する。
【０１２０】
なお、ＣＯＭ４６は、プロセッサ（図示せず）および記憶回路（図示せず）を有しているため、入力される電圧値をそのままリファレンス電圧Ｖrefとして決定する以外の手法を採用してリファレンス電圧Ｖrefを決定することができる。すなわち、サンプルホールド回路４１が有するサンプル機能およびホールド機能の他にも機能を追加してデジタル回路を構成することができる。
【０１２１】
他のリファレンス電圧決定手法としては、例えば、演算用出力電圧値Ｖoutを決定する手法と同様に、代表値を求めて決定する手法や頻度分布を求め、求める頻度分布を設定した関数にフィッティングし、その特徴量に対応する電圧値をリファレンス電圧Ｖrefとして決定する手法を採用することができる。
【０１２２】
この場合、リファレンス電圧決定ＰＧには、サンプルした電圧値を所定数保持する機能および保持している電圧値を統計処理などしてリファレンス電圧Ｖrefを決定する演算処理を実行する機能をＣＯＭ４６に付加するプログラムが含まれる。リファレンス電圧決定ＰＧを実行したＣＯＭ４６は、第２のリーク電流計測部１４Ｂに入力されてＡＤＣ４５によってデジタル信号化されるリーク電流起因電圧Ｖleakをサンプリングし、サンプリングした電圧値に基づいてリファレンス電圧Ｖrefを決定することができる。
【０１２３】
一方、第２のリーク電流計測部１４Ｂにリーク電流起因電圧Ｖleakが入力されない通常計測時には、ＣＯＭ４６は、ホールド機能によって、決定したリファレンス電圧Ｖrefを出力する。従って、通常計測時には、決定したリファレンス電圧Ｖref（電圧値）の定電圧信号がＤＡＣ４７から出力される。
【０１２４】
なお、厳密にいえば、ＡＤＣ４５に入力されるリーク電流起因電圧Ｖleakと、リーク電流起因電圧ＶleakをＡ／Ｄ変換およびＤ／Ａ変換して得られる電圧Ｖleak_calとは異なる値となるが、ほぼ同値（Ｖleak_cal≒Ｖleak）となるので、上記式（５）および（６）におけるＶleakをＶleak_calに置き換えて考えても支障はない。従って、第２の微小電流計測装置１０Ｂでは、第１の微小電流計測装置１０Ａと同様に、リーク電流Ｉbの影響を取り除いた、信号電流Ｉinに比例する演算用出力電圧値Ｖoutを得ることができる。
【０１２５】
［第３の実施例］
図５は、微小電流計測装置１０（図１）の一例である第３の微小電流計測装置１０Ｃの回路構成例（第３の回路構成例）を示した概略図であり、通常計測時における回路状態を示している。
【０１２６】
第３の微小電流計測装置１０Ｃ（図５）は、第２の微小電流計測装置１０Ｂ（図４）に対して、第２のリーク電流計測部１４ＢのＣＯＭ４６に第２の切替部１２が有するリーク電流計測部入力側開放状態とリーク電流計測部入力側短絡状態とに切り替える機能を付加したＣＯＭ４８をＣＯＭ４６の代わりに備える点と、第２の切替部１２としてのスイッチＳＷ２が省略されている点とで相違する。
【０１２７】
換言すれば、第３の微小電流計測装置１０Ｃ（図５）は、第２の微小電流計測装置１０Ｂ（図４）に対して、第２の切替部１２としてのスイッチＳＷ２が、第２リーク電流計測部１４Ｂが備えるＣＯＭ４６にソフトウェア的に組み込んで構成され、図１に示されるリーク電流計測部１４に加えて第２の切替部１２の機能をさらに有する点で相違するものの、その他の点については実質的に相違しない。そこで、後述する第３の微小電流計測装置１０Ｃの説明では、第１および第２の微小電流計測装置１０Ａおよび１０Ｂと実質的に相違しない構成要素に同じ符号を図５に付して重複する説明を省略する。
【０１２８】
なお、第３の微小電流計測装置１０Ｃについても、第２の微小電流計測装置１０Ｂと同様に、通常計測時における回路状態のみを図示し、上述した第１および第２の微小電流計測装置１０Ａおよび１０Ｂと重複する構成要素については、記載を簡略化（ブロックのみで回路構成は省略）する。
【０１２９】
第３のリーク電流計測部１４Ｃは、例えば、上記デジタル回路として、Ａ／Ｄ変換を行うＡＤＣ４５と、リファレンス電圧Ｖrefの算出、保持および出力を行うとともに第２の電路の開閉状態を、リーク電流計測部入力側開放状態とするか否（リーク電流計測部入力側短絡状態）とするかを切り替えるＣＯＭ４８と、Ｄ／Ａ変換を行うＤＡＣ４７とを備える。
【０１３０】
ＣＯＭ４８は、例えば、リファレンス電圧決定ＰＧと、ハードウェアであるＣＯＭ４６とが協働することによって、第２のリーク電流計測部１４Ｂに入力されるリーク電流起因電圧Ｖleakに基づいてリファレンス電圧Ｖrefを算出、保持および出力を行う機能が実現される。
【０１３１】
また、ＣＯＭ４８は、例えば、切替制御部１７から入力される選択される第２の電路の開閉状態の切替指令に基づいて第２の電路の開閉状態をＣＯＭ４８の前段側と後段側とで仮想的（ソフトウェア的）に切り替えるプログラム（以下、「電路切替ＰＧ」とする。）と、ハードウェアであるＣＯＭ４８とが協働することによって、第２の電路の開閉状態をＣＯＭ４８の位置で切り替えることで、リーク電流計測部入力側開放状態とリーク電流計測部入力側短絡状態とに切り替える機能を実現し、第２の切替部１２としての役割を果たす。
【０１３２】
第３のリーク電流計測部１４Ｃでは、リーク電流計測部入力側開放状態とする場合、すなわち通常計測時の場合、ＡＤＣ４５には前段増幅部１３から出力される電圧信号Ｖnorが入力されている状態となるが、ＣＯＭ４８は、通常計測時の間、ＡＤＣ４５から出力される電圧値を用いたリファレンス電圧Ｖrefの決定演算を行わず、リーク電流計測時に設定したリファレンス電圧Ｖrefを保って後段増幅部１５へ出力する。
【０１３３】
一方、リーク電流計測部入力側短絡状態とする場合、すなわちリーク電流計測時の場合、ＣＯＭ４８は、第３のリーク電流計測部１４Ｃに入力されてＡＤＣ４５によってデジタル信号化されるリーク電流起因電圧Ｖleakをサンプリングし、サンプリングした電圧値に基づいてリファレンス電圧Ｖrefを決定して設定し、設定後のリファレンス電圧Ｖrefを後段増幅部１５へ出力する。
【０１３４】
なお、上述した微小電流計測装置１０は、実際の素子を用いて構成することもできるが、ソフトウェアで回路構成を切り替え可能なリコンフィギュアラブルデバイスを用いて微小電流計測装置１０の一部または全部を構成することもできる。
【０１３５】
リコンフィギュアラブルデバイスは、アンプ、ＡＤＣおよびＣＯＭといった機器の機能を内蔵するデバイスであり、ソフトウェアで回路構成を切り替える利点がある。従って、リコンフィギュアラブルデバイスを用いて構成される微小電流計測装置１０は、上述した微小電流計測装置１０の回路を比較的簡単に作成することができる。また、事後的な回路の改修を比較的簡単に行うことができる。
【０１３６】
次に、本発明の実施形態に係る微小電流計測方法として、微小電流計測装置１０（図１）を用いた計測方法について説明する。
【０１３７】
図６〜８は、本実施形態に係る微小電流計測方法の一例である微小電流計測手順における工程の流れを説明する流れ図である。
なお、図６および図８において示される記号丸Ａおよび丸Ｂ（それぞれ、白丸の記号「○」内に、文字「Ａ」が記載されている記号および文字「Ｂ」が記載されている記号）は、フローを結合する結合子である。
【０１３８】
まず、図６に例示される微小電流計測手順のメインフローについて説明する。
微小電流計測手順（図６）は、例えば、リファレンス電圧Ｖrefを決定し設定するリファレンス電圧設定工程（ステップＳ１）と、信号電流Ｉinを計測する通常計測工程（ステップＳ２）と、リーク電流を再計測するか否かを確認する工程（ステップＳ３）と、微小電流計測手順を終了するか否かを確認する工程（ステップＳ４）とを具備する。
【０１３９】
微小電流計測手順（図６）では、まず、リファレンス電圧設定工程（ステップＳ１）が行われ、リファレンス電圧Ｖrefが決定される。続いて、通常計測工程（ステップＳ２）が行われ、決定したリファレンス電圧Ｖrefを用いて信号電流Ｉinが計測される。
【０１４０】
通常計測工程（ステップＳ２）が行われ、計測結果が得られた後、リーク電流を再計測せず、微小電流計測手順を終了する場合（ステップＳ３でＮＯ→ステップＳ４でＹＥＳの場合）、電流計測手順を終了する（ＥＮＤ）。
【０１４１】
一方、リーク電流を再計測する場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）、ステップＳ１に戻って、ステップＳ１のリファレンス電圧設定工程以降の工程が行われる。
【０１４２】
また、計測結果が得られた後、リーク電流を再計測せず、電流計測手順を終了せずに継続する場合（ステップＳ３でＮＯ→ステップＳ４でＮＯの場合）、ステップＳ２に戻って、ステップＳ２の通常計測工程以降の工程が行われる。
【０１４３】
続いて、微小電流計測手順のリファレンス電圧設定工程（ステップＳ１：図６）および通常計測工程（ステップＳ２：図６）のより詳細なフロー（サブフロー）について、それぞれ説明する。
【０１４４】
図７は、メインフロー内に示されるリファレンス電圧設定工程（ステップＳ１：図６）のより詳細な内容（サブフロー）を説明する流れ図である。
【０１４５】
リファレンス電圧設定工程（ステップＳ１１〜１４）は、例えば、前段増幅部１３（図１）の入力端を開放するステップ（ステップＳ１１）と、リーク電流起因電圧Ｖleak（図１）を計測するステップ（ステップＳ１２）と、リファレンス電圧Ｖref（図１）を決定するステップ（ステップＳ１３）と、リーク電流を再計測するか否かを確認するステップ（ステップＳ１４）とを備える。
【０１４６】
リファレンス電圧設定工程（ステップＳ１１〜１４）では、まず、前段増幅部１３の入力端を開放し、前段増幅部１３内でリーク電流を発生させる（ステップＳ１１）。発生したリーク電流は前段増幅部１３内でリーク電流起因電圧Ｖleakに変換されて前段増幅部１３からリーク電流計測部１４（図１）へ出力される。
【０１４７】
リーク電流起因電圧Ｖleakがリーク電流計測部１４に入力されると、続いて、リーク電流計測部１４は、入力されるリーク電流起因電圧Ｖleakを計測し（ステップＳ１２）、計測結果に基づいてリファレンス電圧Ｖrefとして設定する（ステップＳ１３）。
【０１４８】
リファレンス電圧Ｖrefを決定した後、リーク電流を再計測する場合（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２以降のステップが行われる。
【０１４９】
一方、リーク電流の再計測が不要な場合（ステップＳ１４でＮＯの場合）、リファレンス電圧設定工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）は全処理ステップを完了し、微小電流計測手順の流れは、サブフロー（図８）からメインフロー（図６）へ戻り（ＲＥＴＵＲＮ）、ステップＳ２以降の工程が行われる。
【０１５０】
図８は、メインフロー内に示される通常計測工程（ステップＳ２：図６）のより詳細な内容（サブフロー）を説明する流れ図である。
【０１５１】
通常計測工程（ステップＳ２１〜ステップＳ２７）は、例えば、前段増幅部１３（図１）の入力側および出力側の電路を切り替えるステップ（ステップＳ２１）と、信号電流Ｉin（図１）を電圧に変換するステップ（ステップＳ２２）と、前段増幅部１３の出力電圧Ｖnor（図１）および事前に設定しているリファレンス電圧Ｖref（図１）を後段増幅部１５に入力するステップ（ステップＳ２３）と、後段増幅部１５に入力される二つの電圧差に比例する電圧Ｖa_outを演算部１６に入力するステップ（ステップＳ２４）と、後段増幅部１５からの出力電圧Ｖa_outに基づいて信号電流Ｉinを演算により求めるステップ（ステップＳ２６）と、計測レンジの変更要求がある場合（ステップＳ２５でＹＥＳの場合）に計測レンジを変更するステップ（ステップＳ２７）とを備える。
【０１５２】
通常計測工程（ステップＳ２１〜ステップＳ２７）では、まず、前段増幅部１３（図１）の入力側を電流発生部１（図１）と接続状態とし（スイッチＳＷ１を閉）、出力側を後段増幅部１５と接続される状態（リーク電流計測部入力側開放状態）とする（ステップＳ２１）。電路の切り替えは、自動切替の場合には切替制御部１７が、手動切替の場合にはユーザが行う。
【０１５３】
続いて、前段増幅部１３に入力された信号電流Ｉinは、電圧に変換されて後段増幅部１５へ出力される（ステップＳ２２）。後段増幅部１５へ出力される電圧Ｖnorには、信号電流起因電圧の他にリーク電流起因電圧Ｖleakが重畳している。
【０１５４】
続いて、前段増幅部１３の出力電圧Ｖnor（図１）および事前に設定しているリファレンス電圧Ｖref（図１）を後段増幅部１５に入力して（ステップＳ２３）、後段増幅部１５に入力される二つの電圧差に比例する電圧Ｖa_outを得て、得られる電圧Ｖa_outを演算部１６に入力する（ステップＳ２４）。
【０１５５】
続いて、後段増幅部１５からの出力電圧Ｖa_outの電圧が高すぎるなどの状態にあるなどの理由から計測レンジを変更する必要が生じている場合（ステップＳ２５でＮＯの場合）、計測レンジを変更する（ステップＳ２７）。計測レンジを変更する場合には、リファレンス電圧Ｖrefの設定からやり直す必要がある。つまり、メインフロー（図６）のステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の工程が行われる。
【０１５６】
一方、計測レンジの変更が不要である場合（ステップＳ２５でＹＥＳの場合）、演算部１６は、後段増幅部１５から入力される電圧Ｖa_outに基づいて信号電流Ｉinを導出する（ステップＳ２６）。より具体的には、後段増幅部１５からの出力電圧Ｖa_outに基づいて演算用出力電圧値Ｖoutを決定し、決定した演算用出力電圧値Ｖoutを、上記式（６）などで与えられる換算情報を用いて信号電流Ｉinに換算することによって、信号電流Ｉinが導出される。
【０１５７】
信号電流Ｉinが導出されると、通常計測工程（ステップＳ２１〜ステップＳ２７）は全処理ステップを完了し、微小電流計測手順の流れは、サブフロー（図８）からメインフロー（図６）へ戻り（ＲＥＴＵＲＮ）、ステップＳ２以降の工程が行われる。
【０１５８】
以上、第２の切替部１２、前段増幅部１３、リーク電流計測部１４、後段増幅部１５および演算部１６を具備して構成される微小電流計測装置１０および当該微小電流計測装置１０を用いた微小電流計測方法によれば、回路構成および計測手順を複雑化させることなく素子のリーク電流を補正して（リーク電流の計測精度に対する影響を取り除いて）微小電流を精度良く計測することができる。従って、従来の電流計測技術に対して、利便性を損なうことなく電流の計測精度をより向上させることができる。
【０１５９】
また、前段増幅器１３が帰還インピーダンス３１のインピーダンス値を可変に構成されている微小電流計測装置１０および当該微小電流計測装置１０を用いた微小電流計測方法によれば、信号電流Ｉinの大小に応じた適切な増幅率を得ることができ、広い計測レンジを確保することができる。従って、放射線計測のような広い計測範囲を必要とする被計測対象に対しても、回路構成および計測手順が複雑でなく、微小電流を精度良く計測することができる。
【０１６０】
第２の切替部１２、前段増幅部１３、リーク電流計測部１４、後段増幅部１５および演算部１６に加え、切替制御部１７および計測モード判定部１９をさらに具備する微小電流計測装置１０および当該微小電流計測装置１０を用いた微小電流計測方法によれば、さらに、計測モードの選択に追従して第２の切替部１２が行う切り替えを自動的に行うことができる。
【０１６１】
第２の切替部１２、前段増幅部１３、リーク電流計測部１４、後段増幅部１５および演算部１６に加え、帰還インピーダンス制御部１８および第２の比較部２２をさらに具備する微小電流計測装置１０および当該微小電流計測装置１０を用いた微小電流計測方法によれば、さらに、後段増幅部１５の出力電圧Ｖa_outの高低に応じた帰還インピーダンス（図２，３）のインピーダンス値を自動的に切り替えることができる。
【０１６２】
第２の切替部１２、前段増幅部１３、リーク電流計測部１４、後段増幅部１５および演算部１６に加え、切替制御部１７および第１の比較部２１をさらに具備する微小電流計測装置１０および当該微小電流計測装置１０を用いた微小電流計測方法によれば、計測場所の温度変動に追従して自動的に計測モードを切り替えて第２の切替部１２が行う切り替えを自動的に行うことができる。計測場所の温度変動に追従自動的な切り替えが可能になることで、外部環境の変化によるリーク電流の変化にも柔軟に対応することができ、外部環境の変化による計測精度の悪化を避けることができる。
【０１６３】
なお、上述した実施形態において説明した「プロセッサ」とは、例えば、専用または汎用のＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等のプログラムを実行可能な演算処理回路を意味する。プロセッサは、記憶回路に保存されるプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。
【０１６４】
また、記憶回路にプログラムにプログラムを保存するかわりに、プロセッサを構成する回路内にプログラムを直接組み込むよう構成してもよい。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで各種機能を実現する。
【０１６５】
さらに、複数の独立したプロセッサを組み合わせてプログラムを実行可能な演算処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能を実現してもよい。プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶回路は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、複数のプロセッサの機能に対応するプログラムを幾つか集約して設けてもよい。
【０１６６】
なお、上述した微小電流計測装置１０は、微小電流を計測する機能（微小電流計測機能）を有する例を説明したものであるが、電流を電流と相関がある他の物理量に換算する換算機能をさらに付加して、上記微小電流計測機能を用いて計測された計測結果に基づいて電流とは異なる他の物理量を計測可能な計測装置を構成してもよい。
【０１６７】
例えば、信号電流Ｉinの発生源となる電流発生部１が放射線検出器である場合、演算部１６の信号電流Ｉinを求めるＣＯＭ５２に、信号電流Ｉinと放射線強度とを換算する換算情報を与えることによって、求めた信号電流Ｉinをさらに放射線強度に換算するように構成し、微小電流計測装置１０を具備する放射線強度計測装置を構成することができる。
【０１６８】
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１６９】
１…電流発生部、２…温度センサ、１０…第１の微小電流計測装置、１０Ａ〜１０Ｃ…第１〜第３の微小電流計測装置、１１…第１の切替部（開閉部）、１２…第２の切替部、１３…前段増幅部、１４…リーク電流計測部、１４Ａ〜１４Ｃ…第１〜第３のリーク電流計測部、１５…後段増幅部、１６…演算部、１７…切替制御部、１８…帰還インピーダンス制御部、２１…第１の比較部、２２…第２の比較部、３１…帰還インピーダンス、４１…サンプルホールド回路、４５，５１…Ａ／Ｄ変換器、４６，４８，５２…マイコン、４７…Ｄ／Ａ変換器、Ｐin…装置入力端子、Ｐout…装置出力端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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