(57)【要約】【課題】電気回路の抵抗値を非接触で簡単に得ることができる抵抗用測定回路を提供する。【解決手段】  被測定抵抗ＲLの値を求めるための電気特性を得る抵抗用測定回路は、被測定抵抗に並列接続され，所定の周波数ｆで並列共振する第１コイル及び第１コンデンサと、第１コイルと電磁結合される第２コイルと、第１コイルと第２コイルとが電磁結合されていない状態で第２コイルのみの周波数ｆでのインダクタンス成分L20及び抵抗成分R20とからなる電気特性を検出し，第２コイルが前記第１コイルと電磁結合した状態で前記周波数ｆでの第２コイルのインダクタンス成分L2a及び抵抗成分R2aとからなる電気特性を検出する検出回路と、を備える。【選択図】      図１
2012037246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定抵抗ＲLの値を求めるための電気特性を得る抵抗用測定回路において、
前記被測定抵抗に並列接続され，所定の周波数ｆで並列共振する第１コイル及び第１コンデンサと、
前記第１コイルと電磁結合される第２コイルと、
前記第１コイルと前記第２コイルとが電磁結合されていない状態で前記第２コイルのみの周波数ｆでのインダクタンス成分L20及び抵抗成分R20とからなる電気特性を検出し，前記第２コイルが前記第１コイルと電磁結合した状態で前記周波数ｆでの前記第２コイルのインダクタンス成分L2a及び抵抗成分R2aとからなる電気特性を検出する検出回路と、
を備えることを特徴とする抵抗用測定回路。
【請求項２】
請求項１の抵抗用測定回路は、
前記被測定抵抗ＲLの値を求めるための抵抗演算回路を備え、
該抵抗演算回路は、前記検出回路で得られる前記第１コイルと前記第２コイルの電磁結合が無い状態での前記第２コイルのインダクタンス成分L20及び抵抗成分R20，前記第１コイルと前記第２コイルが電磁結合している状態での前記第２コイルのインダクタンス成分L2a及び抵抗成分R2aと，前記第１コイルに対する前記第２コイルの巻線比をＮとしたときに，式（１）を用いて前記被測定抵抗ＲLの値を算出することを特徴とする抵抗用測定回路。
【数１】
2012037246.tif 000011
【請求項３】
被測定抵抗ＲLの値を求めるための電気特性を得る抵抗用測定回路において、
前記被測定抵抗に並列接続され所定の周波数ｆで並列共振する第１コイル及び第１コンデンサからなる第１共振回路と、
前記第１コイルと電磁結合される第２コイルと第２コンデンサとを備え、前記第１共振回路と同じ前記周波数ｆで並列共振する第２共振回路と、
前記第１コイルと前記第２コイルが所定の結合係数kで結合されたときに前記第２コイルのインダクタンスと同じインダクタンスを有する第３コイルと前記第２コンデンサと同じキャパシタンスを有する第３コンデンサと可変抵抗Rxにて構成される基準共振回路と、
前記第２共振回路に発生する第１の電圧波形，及び前記基準共振回路に発生する第２の電圧波形を検出する検出回路と、
を有し、
前記第１及び第２電圧波形を一致させるように前記第１コイルと前記第２コイルの距離および前記可変抵抗Rxの値を調整したときに、前記検出回路によって検出された前記可変抵抗Rxから前記被測定抵抗ＲLの値を求めることを特徴とする抵抗用測定回路。
【請求項４】
請求項３の抵抗用測定回路は、
前記被測定抵抗ＲLの値を求めるための抵抗演算回路を備え、
該抵抗演算回路は、前記検出回路で得られる前記可変抵抗Rx、前記基準共振回路と前記第２共振回路の電圧波形が一致された状態での前記第１コイルと前記第２コイルの結合係数k、前記第１コイルに対する前記第２コイルの巻線比Ｎとしたときに、式（２）を用いて前記被測定抵抗ＲLの値を算出することを特徴とする抵抗用測定回路。
【数２】
2012037246.tif 000012
【請求項５】
請求項４の抵抗測定回路の前記抵抗演算回路は、前記第１共振回路に前記被測定抵抗に代えて既知の基準抵抗RRを接続したときに前記基準共振回路と前記第２共振回路の電圧波形が一致したときの前記可変抵抗Rxbとし、前記第１共振回路に前記被測定抵抗を接続したときの前記基準共振回路と前記第２共振回路の電圧波形が一致したときの前記可変抵抗Rxとしたときに、式（３）を用いて前記被測定抵抗ＲLの値を算出することを特徴とする抵抗用測定回路。
【数３】
2012037246.tif 000013
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非接触にて回路の抵抗値を得るための抵抗用測定回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路の断線、短絡等の異常発生を確認する場合、回路にプローブを当てて電気抵抗を測定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−２２７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えばペースメーカや視覚再生補助装置等、体内に長期間装置を埋埴する必要がある装置において、その防水性やケーブルの耐久性試験のために動物に当該装置を埋め込み、測定用のケーブルを装置から体外に引き出すような方法を採用した場合、動物がケーブルを引きちぎってしまう可能性がある。また、埋埴した装置に体液等がケーブルを介して侵襲してしまい、却って装置に異常を引き起こす可能性もある。
また、埋植する装置に通信回路等を組み込むことで抵抗値を得る方法も考えられるが専用ＩＣを設計するのは時間と多大な費用が必要になる。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、電気回路の抵抗値を非接触で簡単に得ることのできる抵抗用測定回路を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような原理を利用することを特徴とする。
【０００７】
（１）  被測定抵抗ＲLの値を求めるための電気特性を得る抵抗用測定回路において、前記被測定抵抗に並列接続され，所定の周波数ｆで並列共振する第１コイル及び第１コンデンサと、前記第１コイルと電磁結合される第２コイルと、前記第１コイルと前記第２コイルとが電磁結合されていない状態で前記第２コイルのみの周波数ｆでのインダクタンス成分L20及び抵抗成分R20とからなる電気特性を検出し，前記第２コイルが前記第１コイルと電磁結合した状態では前記周波数ｆでの前記第２コイルのインダクタンス成分L2a及び抵抗成分R2aとからなる電気特性を検出する検出回路と、を備えることを特徴とする。
（２）  （１）の抵抗用測定回路は、前記被測定抵抗ＲLの値を求めるための抵抗演算回路を備え、該抵抗演算回路は、前記検出回路で得られる前記第１コイルと前記第２コイルの電磁結合が無い状態での前記第２コイルのインダクタンス成分L20及び抵抗成分R20，前記第１コイルと前記第２コイルが電磁結合している状態での前記第２コイルのインダクタンス成分L2a及び抵抗成分R2aと，前記第１コイルに対する前記第２コイルの巻線比をＮとしたときに，式（１）を用いて前記被測定抵抗ＲLの値を算出することを特徴とする。
【数１】
2012037246.tif 000003
（３）  被測定抵抗ＲLの値を求めるための電気特性を得る抵抗用測定回路において、前記被測定抵抗に並列接続され所定の周波数ｆで並列共振する第１コイル及び第１コンデンサからなる第１共振回路と、前記第１コイルと電磁結合される第２コイルと第２コンデンサとを備え、前記第１共振回路と同じ前記周波数ｆで並列共振する第２共振回路と、前記第１コイルと前記第２コイルが所定の結合係数kで結合されたときに前記第２コイルのインダクタンスと同じインダクタンスを有する第３コイルと前記第２コンデンサと同じキャパシタンスを有する第３コンデンサと可変抵抗Rxにて構成される基準共振回路と、前記第２共振回路に発生する第１の電圧波形，及び前記基準共振回路に発生する第２の電圧波形を検出する検出回路と、を有し、前記第１及び第２電圧波形を一致させるように前記第１コイルと前記第２コイルの距離および前記可変抵抗Rxの値を調整したときに、前記検出回路によって検出された前記可変抵抗Rxから前記被測定抵抗ＲLの値を求めることを特徴とする。
（４）  （３）の抵抗用測定回路は、前記被測定抵抗ＲLの値を求めるための抵抗演算回路を備え、該抵抗演算回路は、前記検出回路で得られる前記可変抵抗Rx、前記基準共振回路と前記第２共振回路の電圧波形が一致された状態での前記第１コイルと前記第２コイルの結合係数k、前記第１コイルに対する前記第２コイルの巻線比Ｎとしたときに、式（２）を用いて前記被測定抵抗ＲLの値を算出することを特徴とする。
【数２】
2012037246.tif 000004
（５）  （４）の抵抗測定回路の前記抵抗演算回路は、前記第１共振回路に前記被測定抵抗に代えて既知の基準抵抗RRを接続したときに前記基準共振回路と前記第２共振回路の電圧波形が一致したときの前記可変抵抗Rxbとし、前記第１共振回路に前記被測定抵抗を接続したときの前記基準共振回路と前記第２共振回路の電圧波形が一致したときの前記可変抵抗Rxとしたときに、式（３）を用いて前記被測定抵抗ＲLの値を算出することを特徴とする。
【数３】
2012037246.tif 000005
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電気回路の抵抗値を非接触で簡単に得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本実施形態を図面に基づき説明する。図１は非接触で回路の抵抗値を求めるために電気特性を測定する抵抗用測定回路１の回路図である。抵抗用測定回路１は、測定回路１の被測定抵抗（以下、抵抗）ＲLに並列接続され、周波数ｆで共振するコイルＬ1とコンデンサＣ1とからなる並列共振回路と、コイルＬ1と結合係数ｋで電磁結合される巻線比ＮのコイルＬ2とから構成される。
【００１０】
以上のような抵抗用測定回路１を用いて、抵抗ＲLの値を得る原理について説明する。まず、コイルＬ1との電磁結合が無い状態での周波数ｆでのコイルＬ2のインピーダンスＺ20は、式（４）で求められる。
【００１１】
【数４】
2012037246.tif 000006
ここで、ｊωＬ20はインピーダンスＺ20のインダクタンス成分、Ｒ20はインピーダンスＺ20の抵抗成分（コイルL2の巻き線抵抗）をそれぞれ示している。
一方、周波数ｆでコイルＬ1に電磁結合されたときのコイルＬ2のインピーダンスＺ2aは式（５）で求められる。
【００１２】
【数５】
2012037246.tif 000007
ここで、ｊωL2a＝ｊω（１−ｋ2）Ｌ20はインピーダンスＺ2aのインダクタンス成分、R2a=Ｒ20 +（ｋＮ）2ＲLはインピーダンスＺ2aの抵抗成分をそれぞれ示している。
つまり、コイルＬ1とコイルＬ2の電磁結合がある状態では、電磁結合がない状態に比べて、インピーダンスＺ2のインダクタンス成分が「ｋ2Ｌ20」だけ減少し、抵抗成分が「（ｋＮ）2ＲL」だけ増加することになる。
【００１３】
ここで、結合係数ｋが既知であれば、インピーダンスＺ2aの抵抗成分から、式（５）を利用して容易に抵抗ＲLの値を算出することができる。しかし、結合係数ｋはコイルＬ1とコイルＬ2の間距離によって変化するので、コイルＬ1とコイルＬ2のコイル間距離や角度が不明な状態では抵抗ＲLの値を求めることはできない。そこで、本発明では電磁結合の有無によって、インピーダンスＺ2aのインダクタンス成分が結合係数ｋの二乗（k2）に比例して減少することを利用して結合定数ｋを特定し、これにより抵抗ＲLの値を算出することを可能としている。
【００１４】
ここで、図１を用いて、抵抗用測定回路１を用いて抵抗ＲLの値を求めるための電気特性を得る場合の動作を説明する。なお、ここでは、コイルＬ2の両端に設けられた端子Ａ、Ｂ（検出回路）に周知のインピーダンスメータ１０が接続される。また、インピーダンスメータ１０には周知の演算回路（抵抗演算回路）１０ａが接続されており、インピーダンスメータ１０の測定結果が抵抗演算回路１０ａに入力されることで、コイルＬ2の両端に生じるインダクタンス成分と抵抗成分とが求められるようになっている。
【００１５】
はじめに、コイルＬ1と電磁結合しないときのコイルＬ2のインダクタンス成分Ｌ20及び抵抗成分Ｒ20をインピーダンスメータ１０にて測定する。測定結果は抵抗演算回路１０ａの図示を略すメモリに記憶される。次に、コイルＬ1とコイルＬ2とが電磁結合したときの、コイルＬ2のインダクタンス成分Ｌ2aと抵抗成分Ｒ2aとを測定する。同様に測定結果は抵抗演算回路１０ａのメモリに記憶される。そして、抵抗演算回路１０ａを用いて抵抗ＲLの値が式（１）に基づき求められる。
【００１６】
【数６】
2012037246.tif 000008
なお、式（１）において、ＮはコイルＬ2に対するコイルＬ1の巻線比Ｎである。
【００１７】
以上のように、抵抗用測定回路１を用いて、電磁結合の有無により変化するコイルＬ2のインピーダンス（電気特性）を得ることで、式（１）を用いて、非接触で簡単に抵抗ＲLの値を求めることができるようになる。なお、本実施形態では抵抗演算回路１０ａを用いて抵抗ＲLの値を自動的に求めているが、検者が式（１）に基づき手動で抵抗ＲLの値を求めることもできる。
【００１８】
次に、図２に第２実施形態の抵抗用測定回路１ａの回路図を示す。なお、図２において、図１の抵抗用測定回路１と同じ構成には同じ図番号を付して説明する。
抵抗用測定回路１ａはコイルＬ1とコイルＬ2による電磁結合にて電気的に被測定抵抗RL側と結合されるようになっている。抵抗ＲLに接続されるコイルＬ1側は周波数ｆで共振するコイルＬ1とコンデンサC1からなる並列共振回路にて構成される。
【００１９】
一方、周波数ｆの交流信号を出力する交流電源Ｆが抵抗R2を通して接続されるコイルＬ2側は、コイルＬ2に並列接続されたコンデンサＣ2によって周波数ｆに共振する並列共振回路（第２共振回路）と、コイルＬ3とコンデンサＣ3（Ｃ2と同じ容量）とからなる並列共振回路と、コイルＬ3とコンデンサＣ3に直列接続された可変抵抗Ｒｘと、コンデンサＣ3と交流電源Fを接続する抵抗Ｒ1（Ｒ2と同じ抵抗値）とから構成される。なお、コイルＬ3はコイルL1とコイルL2が所定の距離（結合係数ｋ）の時のコイルL2のインダクタンスと同じ値となるになるように設計されている。
【００２０】
また、測定回路１ａには、端子Ａ１、Ｂ１からなる検出回路が用意されており、コイルＬ3とコンデンサＣ3と可変抵抗Ｒｘからなる基準共振回路３０の出力が端子Ａ１に入力され、第２共振回路６０の出力が端子Ｂ１に入力されるようになっている。そして、端子Ａ１と端子Ｂ１がオシロスコープ１１に接続されることで、基準共振回路３０の電圧波形と第２共振回路６０の電圧波形とを視覚的に確認できるようになる。また、本実施形態ではオシロスコープ１１に周知の演算回路（抵抗演算回路）１１ａが接続されており、これにより抵抗ＲLの値が演算されるようになっている。
【００２１】
基準共振回路３０と第２共振回路６０の電圧波形が一致されるように、コイルＬ1とコイルＬ2の結合係数ｋ（距離）が調節されると共に可変抵抗Ｒｘを調節し、基準共振回路３０と第２共振回路６０とを等価にする。この時の可変抵抗Ｒｘの値、結合係数ｋ、巻線比Ｎが抵抗演算回路１１ａに入力されると、抵抗ＲLの値は式（２）に基づき算出されるようになる。なお、ＮはコイルＬ2に対するコイルＬ1の巻線比である。
【００２２】
【数７】
2012037246.tif 000009
一方、結合係数ｋが未知の場合には、抵抗演算回路１１ａを用いて抵抗ＲLの値は次のようにして求められる。初めに、未知の被測定抵抗ＲLに変えて基準となる既知の抵抗RR（図示は省略する）をコイルＬ1とコンデンサＣ1とに並列接続させる。そして、コイルＬ1とコイルＬ2との位置関係を調節すると共に可変抵抗Ｒｘを調節して、端子Ａ１と端子Ｂ１とから入力された電圧波形が一致されるようにする。そして、この時の抵抗RRの値と可変抵抗Ｒxbの値を抵抗演算回路１１ａに入力させる。次に、未知の抵抗ＲLをコイルＬ1とコンデンサＣ1とに並列接続させて、同様に端子Ａ１と端子Ｂ１から入力された電圧波形が一致するように、コイルＬ1とコイルＬ2の位置関係を調節すると共に可変抵抗Ｒｘを調節する。そして、電圧波形が一致した状態での可変抵抗Ｒｘの値を抵抗演算回路１１ａに入力させる。これにより、抵抗ＲLの抵抗値は式（３）にて求められる。
【００２３】
【数８】
2012037246.tif 000010
なお、以上の構成を備える抵抗用測定回路１ａにおいて、抵抗Ｒ１、Ｒ２は各共振回路に電流を供給する役割を有する。また、コンデンサＣ3、Ｃ2は端子Ａ１、Ｂ１に接続されるオシロスコープ１１のプローブ（電極）による容量成分を補正した値に決定される事が好ましい。このようにすると、端子Ｂ１に接続された第２共振回路６０がプローブを介してオシロスコープ１１に接続されることで、各共振回路が周波数ｆで好適に共振されるようになる。
【００２４】
次に、以上のような構成を備える抵抗用測定回路１ａの動作を説明する。端子Ａ１と端子Ｂ１とがプローブを介してオシロスコープ１１を接続された状態で、交流信号源Ｆが駆動されると、オシロスコープ１１には基準共振回路３０及び第２共振回路６０の電圧波形（電圧特性）が同時に表示されるようになる。次に、検者は基準共振回路３０と第２共振回路６０の電圧波形が一致される（等価となる）ように、オシロスコープ１１の電圧波形を確認しながら、コイルＬ2とコイルＬ1との距離（位置関係）と、図示を略す操作ノブなどの操作によって可変抵抗Ｒｘの抵抗ＲLの値を調節する。これにより、基準共振回路３０と第２共振回路６０の電圧波形が一致される状態となったら、この時の可変抵抗Ｒｘの値を読取り、演算回路１１ａに値を入力することで抵抗ＲLの値を求める。
以上のように、コイルとコンデンサとからなる簡単な構成の測定回路１ａを用いることで、可変抵抗Ｒｘの値から抵抗ＲLの値を簡単に求めることができるようになる。
【００２５】
更に、この場合には、抵抗RLの値の評価が自動的に行われても良い。例えば、抵抗演算回路１１ａを用いて抵抗RLの経時変化を評価することで、抵抗RLの値が正常であるかどうかが自動的に判断されるようにしても良い。このようにすると、検者にとっての使い勝手が向上される。
【００２６】
なお、以上のような構成を備える測定回路１又は測定回路１ａは、生体等に埋植される回路の電気特性（抵抗値）の測定に用いられると便利である。図３に、失明治療技術の一つとして、複数の刺激電極（以下、電極）が形成された基板を有する体内装置を体内に埋植し、網膜を構成する細胞を電気刺激して視覚の再生を試みる視覚再生補助装置の概略ブロック図を示す。また、図４に第１実施例の抵抗用測定回路１を用いて抵抗ＲLの値を求める場合の説明図を示す。
【００２７】
視覚再生補助装置２００は、外界を撮影するための体外装置２１０と網膜を構成する細胞に電気刺激を与え、視覚の再生を促す体内装置２５０とからなり、体外装置２１０は体内装置２５０と電力及び信号の通信を行うための送受信手段である１次コイルＬ１０を備える。なお、１次コイルＬ１０の中心には図示を略す磁石が取り付けられており、後述する２次コイルＬ２０との位置固定に使用される。
【００２８】
体内装置２５０は、送受信手段である２次コイルＬ２０を有し，体外装置２１０から送信された電力及び情報を電磁誘導にて受信するための送受信部２３０と、網膜を構成する細胞を電気刺激するための刺激部２４０と、送受信部２３０と刺激部２４０とを電気的に接続するケーブル２６０とから構成される。
例えば、体内装置２５０の検査としてケーブル２６０の抵抗ＲLの値を求める場合、送受信部２３０の代わりにケーブル２６０に並列にコンデンサＬ1とコンデンサＣ1からなる並列共振回路を接続する。
【００２９】
次に、検者は体内装置２５０を耐久性試験用ファントムに取り付ける。この時、抵抗測定装置１のコイルＬ1がファントム外部に位置されるコイルＬ2と電磁結合されるようにする。
体内装置２５０がファントムに埋め込まれた状態で耐久試験が行われる。なお、視覚再生が行われる場合、図３に示すように、体外装置２１０側で撮影された被写体の撮影データ（画像データ）は、所定の帯域内の信号（電気刺激パルス用データ）に変換される。また、電気刺激パルス用データに基づき直流電圧が所定の交流電圧（電磁波）に変換されて１次コイルＬ１０から出力される。そして、１次コイルＬ１０と２次コイルＬ２０による電磁誘導にて、体外装置２１０からの信号が体内装置２５０側へと伝送される。
【００３０】
体内装置２５０側では、体外装置２１０側からの受信信号がケーブル２６０を介して刺激部２４０に伝送される。刺激部２４０は送受信部２３０で受信された電気刺激パルス用データに基づき、電気刺激パルスを図示を略す複数の各電極へと分配して、電気刺激パルス（刺激電流）を出力させる。
【００３１】
以上のような体内装置２５０を継続して動作させ、定期的に又は不具合が生じたときに、抵抗用測定回路１によりケーブル２６０の電気特性を測定する。この場合、図４に示されるように、コイルＬ1とコイルＬ2とを電磁結合させる。そして、予め測定されている電磁結合が無いときのコイルＬ2のインピーダンスと、コイルＬ1との電磁結合が有るときのコイルＬ2のインピーダンスとを求める。各値が抵抗演算回路１０ａに入力されると、式（１）に基づきケーブル２６０の抵抗ＲLの値が求められる。
【００３２】
この時、抵抗RLの値に変化が無い場合は体内装置２５０は正常であると判断される。一方、抵抗RLの値が大きく変動している場合は体内装置２５０（ケーブル２６０）に何らかの異常があると判断できる。例えば、抵抗RLの値が顕著に減少している場合は漏電等の可能性が考えられる。一方、抵抗RLの値が増加している場合は、断線等の可能性が考えられる。
【００３３】
以上のように、体内装置２５０のケーブル等の被測定位置にコイルＬ1とコンデンサＣ1からなる簡単な構成の並列共振回路を設けることで、コイルＬ2による電磁誘導にて抵抗RLの値を非接触で簡単に得ることができるようになる。また、これにより、耐久性試験を簡単で安価に実施することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】抵抗用測定回路の回路図である。
【図２】第２実施形態の抵抗用測定回路の回路図である。
【図３】視覚再生補助装置の概略ブロック図である。
【図４】抵抗ＲLの値を抵抗用測定回路を用いて求める場合の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、１ａ  抵抗用測定回路
１０ａ、１１ａ  抵抗演算回路
Ａ、Ｂ、Ａ１、Ｂ１  端子
Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3  コイル
Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3  コンデンサ
ＲL  被測定抵抗
Ｒｘ  可変抵抗
【図１】
2012037246.tif 000014
【図２】
2012037246.tif 000015
【図３】
2012037246.tif 000016
【図４】
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