46PM26｜第46回 第2種ME技術実力検定試験 過去問

正答

4

この問題のポイント

この問題では、心電図、脳波、筋電図などで使う生体計測用体表面電極の性質が問われています。

体表面電極では、電極と皮膚の間に接触インピーダンスが生じます。接触インピーダンスはノイズやアーチファクトに関係するため、測定精度に大きく影響します。

解説

体表面電極では、金属電極、電解質ペースト、皮膚の間に電気化学的な界面ができます。この界面では、分極電位や接触インピーダンスが問題になります。

接触インピーダンスを小さくするには、一般に次のような工夫をします。

• 電極面積を大きくする
• 皮膚を清拭し、角質や皮脂の影響を減らす
• 電解質ペーストやゲルを適切に使用する
• 電極を安定して接触させる

電極と皮膚の界面は、抵抗成分だけでなく容量成分も持ちます。容量性リアクタンスは、

Xc = 1 / (2πfC)

で表されます。

周波数 f が高くなると Xc は小さくなります。したがって、一般に接触インピーダンスは周波数が高いほど小さくなる傾向があります。

そのため、「周波数が高いほど接触インピーダンスが大きい。」という記述は誤りです。

ひっかけポイント
接触インピーダンスは、単なる抵抗だけではなく容量成分を含みます。コンデンサのインピーダンスは周波数が高いほど小さくなる、という基本を思い出すと判断しやすくなります。

選択肢の確認

1．分極電位が小さいほど電極と体表との電位差が小さい。
記述としては正しい。
分極電位は電極と電解質、皮膚との界面で生じる電位です。分極電位が小さいほど不要な電位差が小さくなり、生体信号を安定して測定しやすくなります。

2．接触インピーダンスが小さいほどノイズの混入が少ない。
記述としては正しい。
接触インピーダンスが大きいと、外来ノイズや体動によるアーチファクトが入りやすくなります。接触インピーダンスを小さく保つことは、生体計測で重要です。

3．電極面積が大きいほど接触インピーダンスが小さい。
記述としては正しい。
電極面積が大きいほど、電流が通る面積が広くなり、電極と皮膚の接触インピーダンスは小さくなりやすいです。

4．周波数が高いほど接触インピーダンスが大きい。
正答。記述としては誤り。
電極と皮膚の界面には容量成分があり、周波数が高いほど容量性リアクタンスは小さくなります。したがって、接触インピーダンスは一般に周波数が高いほど小さくなる傾向があります。

5．入力インピーダンスが小さいほど分極電位が大きい。
記述としては正しい。
測定器の入力インピーダンスが小さいと、電極から測定器へ流れる電流が大きくなりやすく、電極界面での分極の影響が大きくなります。生体電気計測では、入力インピーダンスを高くすることが重要です。

覚えるポイント

• 体表面電極では接触インピーダンスがノイズに関係します。
• 接触インピーダンスは小さいほど安定した測定がしやすくなります。
• 電極面積を大きくすると、接触インピーダンスは小さくなりやすいです。
• 電極と皮膚の界面には容量成分があり、周波数が高いほどインピーダンスは小さくなる傾向があります。
• 生体電気計測では、測定器の入力インピーダンスを高くすることが重要です。