JPS5919692B2 - 生体の抵抗変化測定表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は抵抗測定装置に関し、特に生体の抵抗を測定す
る装置に関する。

従来から生体の抵抗を測定する装置は存在する。

このような装置は、時にはガルバニック皮膚反応（ＧＳ
Ｒ）装置と呼ばれ、種々の応用分野で用いられている。

この応用例にはうそ発見器及び研究用が含まれる。

従来のこの種の装置はいくつかの欠点を有している。

第１に、良い装置程消費電力が多く、高価で、必要な安
定性を得るのに複雑な手段を要し、持ち運びができず、
制御が複雑且つまぎられしい。

一方、安価で持ち運びのできる装置も又他の欠点を有し
ている。

特に主な欠点は、消費電力が大きく安定性が悪いばかり
か感度が低く、また、高価で複雑な電池を必要とすると
共に複雑な充電器に対する衝撃を避けるようにしなげれ
ばならないことである。

本発明の目的は、低消費電力、高安定度、可搬性、高感
度を有し、操作が簡単な生体の抵抗変化を測定し表示す
る装置を提供するにある。

本発明の他の目的は、比較的簡単で安価な生体の抵抗変
化を測定し表示する装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、簡単で安全な充電器を有する
生体の抵抗変化を測定し表示する装置を提供するにある
。

本発明は、生体を抵抗ブリッジの一辺に用いた平衡型抵
抗ブリッジに基準電圧を供給する高安定基準電源と、抵
抗ブリッジに生じる不平衡分を増巾した信号を指示計に
供給する増幅器、生体に結合されたプラグが挿入され、
そのプラグを介して生体を平衡型抵抗ブリッジの一部と
する常閉ジャックおよびプラグが常閉ジャックに挿入さ
れていないときに平衡型抵抗ブリッジと接続されるよう
にされた較正抵抗を有する。

ここで高安定基準電圧は、電池の両端に少くとも１つの
ダイオードをつなぎ、ダイオード両端の電圧を利得１の
緩衝増巾器への入力として用いることにより得られる。

この緩衝増巾器は高入力インピーダンス及び低出力イン
ピーダンスを有する演算増巾器である。

コスト削減のためゼナーダイオードの代りに通常のダイ
オードを用いて安定基準電圧を設定する。

更に、ダイオードを含む電圧ループ内に発光ダイオード
を設けて装置の動作状態を判定定するのが好適であり、
このように発光ダイオードを設けることにより電力消費
を節減できる。

更に、寸法を減じ可搬性を高めるために、緩衝増巾器及
びブリッジ不平衡増巾器に集積回路を用いている。

更にまた、プラグを外すと平衡型抵抗ブリッジが較正抵
抗と接続されるので、ブリッジの較正が容易である。

本発明の装置は、更に、装置の使用者に対する安全性を
高めるための充電回路を有している。

即ち、充電回路は生体の抵抗変化を検知するのに用いる
電極を挿入するジャックと、装置の電池の充電器を挿入
するジャックとが同一としている。

詳述すると、他の発明は、上記電池、ダイオード、緩衝
増幅器および平衡型抵抗ブリッジに加えて、生体に結合
された第１のプラグが挿入されたときに生体が平衡型抵
抗ブリッジの一部を形成するように平衡型抵抗ブリッジ
と接続可能であり、充電器に結合された第２のプラグが
挿入されたとき充電器が電池と接続されるように電池と
接続された常閉ジャック、第１〜第３の切換位置を有す
る多接点スイッチを有し、多接点スイッチが第１の切換
位置にありかつ第１のプラグが常閉ジャックに挿入され
たときに生体の抵抗変化が測定され、多接点スイッチが
第２の切換位置にありかつ第２のプラグが常閉ジャック
に挿入されたときに充電するようにしたものである。

従って、本発明の装置を充電するには、電極用プラグを
先づ抜いてから充電器用プラグを挿入しなければならな
い。

従って充電電流が電極に流れて使用者に危険な状態をも
たらすことはあり得ない。

本発明の上述の目的及び特徴は図面を参照して行なう以
下の説明より一層明らかになろう。

図は本発明の実施例を示す回路図である。

図に示すように、本装置は接地されていない常閉ジャッ
クＪ１を有する。

このジャックＪ１の両端に抵抗２とコンデンサ４が並列
に接続されている。

抵抗２は常閉ジャックＪ□に接続されており、プラグが
ジャックＪ１に挿入されると抵抗２がジャックＪ１の両
端から切り離されるようになっている。

ジャックＪ１の先端は端子板８の端子６に接続され、更
に可変抵抗器１０を介して端子板８の端子１２に接続さ
れている。

ジャックＪ１のリング接点は、可変抵抗器１４の摺動子
、多接点スイッチである連動スイッパ□のスイッチ８１
Ｂの接点Ｃ及び端子板８の端子１６につながれている。

電池１８の陽極及び陰極は連動スイッチＳｌのスイッチ
ＳｔＡ及びＳＩＢの可動接点へそれぞれ接続されている
。

スイッチＳＩＡの接点ａは発光ダイオード２２を介して
端子板８の端子２０へ、端子板８の端子２４へ、そして
抵抗１４を介して端子板８の端子６へ接続されている。

スイッチＳＩＡの接点すはメータＭ１の正端子へ、スイ
ッチＳＩＣの接点Ｃへそして端子板８の端子２８へ接続
されている。

メータＭ１の負端子はスイッチＳＩＣの可動接点に接続
されている。

スイッチＳＩＡの接点Ｃは端子板８の端子３０に接続さ
れ、スイッチＳＩＣの接点ｂ、スイッチＳＩＢの接点す
及びスイッチＳＩＢの接点ａはそれぞれ端子板８の端子
３２，３４，３６に接続されている。

スイッチＳＩＣの接点Ｃは端子板８の端子３８へ、そし
てスイッチＳ２の可動接点に接続されている。

スイッチＳ２の接点ａ、ｂ、ｃはそれぞれ端子板８の端
子４０，４２，４４に接続されている。

更に、端子板８の端子４６及び４８の間には可変抵抗器
５０が接続されている。

端子２０は抵抗５２を介して可変抵抗器５４の一端へ、
そして、直列接続のダイオード５６及び５８を介して端
子３６に接続されている。

可変抵抗器５４の他端は抵抗６０を介して端子３６に接
続されている。

端子３６は更に抵抗６２を介して端子３８へ、可変抵抗
器６４を介して端子１２へ、そして直列接続の可変抵抗
器６４及び６６並びに固定抵抗６８を介して端子１６へ
接続されている。

可変抵抗器５４の摺動子は演算増巾器７０の正入力端子
に接続され、コンデンサ７２が演算増巾器７０の正入力
端子と負入力端子の間に接続されている。

演算増巾器７０の負入力端子は更に演算増巾器７０の出
力端子に接続され、また、可変抵抗器１４を介して端子
２６にも接続されている。

演算増巾器１０の出力はまた端子４８へそして固定抵抗
７６を介して端子４６に接続されている。

端子４６はまた可変抵抗器７８を介して演算増巾器８０
の負入力端子へ、固定抵抗８２を介して端子４０へ、直
列接続の固定抵抗８２及び８４を介して端子４２へ各々
接続され、そして、直列接続の抵抗８２，８４及び８６
を介して端子４４に接続されている。

演算増巾器８０の負入力は、更にコンデンサ８８及び９
０を介してそれぞれ演算増巾器８０の正入力端子及び出
力端子に接続されている。

演算増巾器８０の出力は抵抗９２及びダイオード９４の
直列回路を介して端子板８の端子２８に接続されている
。

更に、端子２８は抵抗９６を介して端子３４に接続され
、この端子３４は直列接続の抵抗９６及び可変抵抗器９
８を介して端子３２に接続されている。

ダイオード１００は端子６と３０の間につながれ、端子
６は更に抵抗１０２を介して演算増巾器８０の正入力端
子に接続されている。

実際には、演算増巾器７０及び８０は、例えばナショナ
ル、セミコンダクターズ社ＬＭ３５８の如き任意の高利
得、高入力インピーダンスの演算増巾器でよい。

更に、抵抗２は高精密抵抗であるべきである。

また、ダイオード５６及び５８は好ましくは０．５ボル
ト以上の順方向接合電圧を有するダイオードであるべき
であり、そのようなダイオードの一例がｌＮ９１４であ
る。

更に、点線で囲んだ回路部分はプリント回路基板上に設
けてよく、残りの素子、例えばスイッチ、メータ、ジャ
ックは止面パネルに設は配線でプリント回路基板に接続
する。

動作に際して、スイッチＳ１の各スイッチの可動接点が
接点Ｃにつながっている第２の切換位置の場合、装置は
動作オフで且つ充電位置にある。

この状態では電池は回路から切り離され、メータＭ１は
短絡されている。

従って装置は遮断されている。

しかし、この状態でも装置は充電可能である。

次にスイッチＳ１をその各スイッチＳ Ｉ Ａｌ５ＩＢ
ｔＳＩＣの可動接点が接点すに切換えられると、すなわ
ち、第３の切換位置では、装置はテスト位置になる。

この状態では、電池１８の電圧がメータＭ１の両端に加
えられ、電池１８が十分な電圧を有しているか否かが判
定される。

次にスイッチＳｌの可動接点が、その各スイッチＳＩ
Ａｌ ＳＩ Ｂ 、ｓｌＣの可動接点が接点ａに切換
えられると、すなわち、第１の切換位置では、装置はオ
ンになる。

スイッチＳ□がこの位置にあると、装置は生体抵抗の変
化を測定し表示することができる。

即ち、この状態では、電池１８からの電圧が発光ダイオ
ード２２及び抵抗５２を介して、ダイオード５６及び５
８の直列回路およびこの回路と並列接続されている可変
抵抗器５４及び６０の直列回路に加えられる。

その結果、電池の全電圧が発光ダイオード２２、抵抗５
２及び直列接続のダイオード５６，５８の間に印加され
る。

その結果、発光ダイオード２２はオンになり、発光ダイ
オード２２、抵抗５２及びダイオード５６゜５８を通っ
て電流が流れて発光ダイオード２２は発光する。

更に、ダイオード５６，５８の接合電圧の和に等しい電
圧がダイオード５６．５８の間に生じる。

このようにして、安価なダイオードを用いて基準電圧を
設定することができる。

更に、ダイオード５６．５８を流れる電流は発光ダイオ
ード２２にも流れて光を発するので、装置の電力消費を
実質的に増大させることなく発光ダイオード２２により
簡単にオン表示を行なうことができる。

また、可変抵抗器５４の使用により、演算増巾器７０へ
の入力電圧を成る基準電圧、例えば、１ボルトに設定で
きる。

この基準電圧はダイオード５６．５８の接合電圧の和以
上である。

演算増巾器７０は高入力インピーダンス、低出力インピ
ーダンスの利得１の増巾器として構成される。

従って１ボルトの基準電圧を演算増巾器７０の入力に与
えると、■ボルトの基準電圧が出力に現われる。

その結果、演算増巾器１０は緩衝段として働き、極めて
安定な出力基準電圧レベルを与える。

緩衝増巾器からの出力基準レベルはブリッジ回路に加え
られる。

ブリッジ回路は抵抗１０，１４゜６４．６６．６８及び
１４を有する。

更に、プラグＰ１をジャックＪ１に差し込むと、抵抗２
がジャックＪ１から切り離され、プラグＰ１につながれ
た電極が装置に接続される。

次いで生体が電極に結合されると、生体の抵抗が装置に
結合される。

この生体の抵抗はブリッジ回路の一部を形成する。

従って、ブリッジ回路が平衡していて生体の抵抗が変る
と、ブリッジが不平衡になり電圧が幾分変化する。

この電圧変化が演算増巾器８０の正入力に加えられる。

演算増巾器８０はその関連回路素子と共にメータ駆動回
路を構成する。

メータ駆動回路は演算増巾器８０、抵抗５０．７６、７
８． ８２． ８４゜８６．１０２及びコンデンサ８８
．９０よりなる。

このメータ駆動回路は非制動の電流を供給する電流源で
あり、メータ駆動回路内の帰還はメータに流れる電流に
比例する。

その結果、こめ形式のメータ駆動回路はメータＭ１に演
算増巾器８０の入力に応じて迅速に変化する出力信号を
供給し、これにより必要な感度が与えられる。

加えて、このメータ駆動回路では抵抗８２，８４，８６
がスイッチＳ２と共に利得切換手段を構成し、スイッチ
Ｓ２を接点ａから接点すへそして接点Ｃへと切換えるこ
とによりメータ駆動回路の利得が変わる。

更に、抵抗５０．７８を変えると、メータ駆動回路の感
度を調節できる。

また、無線周波放射及び５０又は６０サイクルの交流（
商用電源）の影響を除くために、抵抗１０２とコンデン
サ８８．９０よりなる低域通過フィルタが設けられてい
る。

コンデンサ９０は５０又は６０サイクル交流信号を除去
するローパスフィルタを構成し、抵抗１０２とコンデン
サ８Ｂは無線周波信号を除去するローパスフィルタを構
成する。

本発明の装置の較正をチェックするためには、電極（Ｅ
／、ｅｃｔｒｏｄｅｓ）の接続されたプラグＰ１を先ず
ジャックＪ１から抜く。

これにより常閉ジャックＪ１が閉じ、較正抵抗２が生体
の代りに抵抗ブリッジの一辺に、プラグｐ１に接続され
た電極を介して加えられる。

較正抵抗２は所定の値を有する精密抵抗である。

実際には、抵抗２は５ＫＧの０．１％誤差の抵抗である
。

抵抗２の他に、抵抗６２がメータＭ１の指針用の公称基
準位置を与えるために設けられる。

この抵抗６２は、例えばメータＭ１がフルスケールの約
１／３を指すように設定される。

本発明の装置を充電するには、プラグＰ１をジャックＪ
、から抜く。

次に充電器に（Ｂａｔｔｅｒｙｃｈａｒｇｅｒ）接続さ
れたプラグＰ２をジャックＪ１に挿入する。

次にスイッチＳ１を、その各スイッチ５ＩＡｔ ５１Ｂ
ｙ ｓ、ｃの可動接点が接点Ｃに来るように切換える。

これが所謂オフ／充電状態である。

次いで充電器をオンにして電池１８を充電する。

１つのジャックＪ１を電極プラグＰ１と充電器プラグＰ
２の両方に対して用いる方式を採用することにより、生
体に接続されるべき電極に充電電流が流れることは起り
得ない。

このようにして、本発明の装置の充電時の安全性が大巾
に高められる。

当業者にとって明らかな如く、上述の実施例は本発明の
原理の応用例を示す数多くの考えられる具体的実施例の
１つの例示にすぎず、当業者において多（の多種の他の
構成を容易に考えることができよう。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示す回路図である。 ８・・・・・・端子板、１８・・・・・・電池、２，１
０，１４゜５０．６４，６６．６Ｂ、７４，７６．７Ｂ
、８２゜８４．８６，１０２・・・・・・抵抗、２２・
・・・・・発光ダイオード、５６．５８，９４，１００
・・・・・・ダイオード、７０，８０・・・・・・演算
増巾器、８８，９０・・・・・・コンデンサ、Ｊｌ・・
・・・・ジャック、ＰＩ・・・・・・電極プラグ、Ｐ２
・・・・・・充電プラグ、Ｍｌ・・・・・・メータ、Ｓ
、Ａ、Ｓ、Ｂ、Ｓ１Ｃ・・・・・・スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ひとつの電池と、基準電圧レベルを設定すべ（電圧
   降下素子を介して前記電池の両端に接続された少くとも
   １つのダイオードと、前記基準電圧レベルを入力として
   与えられる利得１の高入力インピーダンス且つ低出力イ
   ンピーダンスの緩衝増幅器と、前記緩衝増幅器の出力が
   加えられる平衡型抵抗ブリッジであって、当該ブリッジ
   の一部を形成する生体が接続可能な平衡型抵抗ブリッジ
   と、生体に結合されたプラグが挿入されたときに、生体
   が前記平衡型抵抗ブリッジの一部を形成するように前記
   平衡型抵抗ブリッジと接続された常閉ジャックと、前記
   プラグが前記常閉ジャックに挿入されていないときに前
   記平衡型抵抗ブリッジと接続される較正抵抗と、前記生
   体の抵抗の変化により生じる前記ブリッジ内の不平衡分
   を増幅する計測用増幅器と、前記計測用増幅器の出力に
   つながれ前記生体の抵抗の変化を表示するメータとより
   なる生体の抵抗変化測定表示装置。 ２ ひとつの電池と、基準電圧レベルを設定すべく電圧
   降下素子を介して前記電池の両端に接続された少くとも
   １つのダイオードと、前記基準電圧レベルを入力として
   与えられる利得１の高入力インピーダンス且つ低出力イ
   ンピーダンスの緩衝増幅器と、前記緩衝増幅器の出力が
   加えられる平衡型抵抗ブリッジであって、当該ブリッジ
   の一部を形成する生体が接続可能な平衡型抵抗ブリッジ
   と、生体に結合された第１のプラグが挿入されたときに
   、生体が前記平衡型抵抗ブリッジの一部を形成するよう
   に前記平衡型抵抗ブリッジと接続され、充電器に結合さ
   れた第２のプラグが挿入されたときに、充電器が前記電
   池と接続されるように前記電池と接続された常閉ジャッ
   クと、前記生体の抵抗の変化により生じる前記ブリッジ
   内の不平衡分を増幅するＨ’？ｌｉ用増幅器と、前記計
   測側増幅器の出力につながれ前記生体の抵抗の変化を表
   示するメータと、前記装置をオンさせる第１の切換位置
   、オフさせる第２の切換位置および前記電池の電圧を前
   記メータの両端に印加する第３の切換位置をとる多接点
   スイッチとを有し、該多接点スイッチが第１の切換位置
   にありかつ前記第１のプラグが前記常閉ジャックに挿入
   されているときに生体が前記多接点スイッチを介して前
   記平衡型抵抗ブリッジの一部を形成し、前記多接点スイ
   ッチが第２の切換位置にありかつ前記第２のプラグが前
   記常閉ジャックに挿入されているときに前記電池と充電
   器とが前記多接点スイッチを介して接続されることを特
   徴とする生体の抵抗変化測定表示装置。