脳波計使用に際して気を払うべき接触インピーダンスへの対処

脳に生じる電気反応を判別する脳波計。それを適切に用い、正確な検査結果を得るために必須となる要素の1つに、接触インピーダンスへの対応が挙げられます。これはどういった性質を持つものであり、どのような処置を取ることが望ましいのでしょうか。見ていきたいと思います。

接触インピーダンスとは

脳波検査は、患者さんの頭部に21個もの電極を取り付けて行われるのが一般的です。

それら電極から、脳に生じる電気反応が電位差として検出されます。そうして得られたデータが、縦軸を電位差・横軸に時間を取る座標上に表され、脳波として描写されます。これを元に容態の判別を行うのが検査の主な流れです。

電位差すなわち電圧を検知する脳波計は、いわば電圧を測る装置・電圧計の一種とも言えるでしょう。電圧計測という性質上、電圧計は構造的にオームの法則(電圧=電流×抵抗)を利用した装置となります。脳波計に関しても同様と言えるわけです。

脳波として分析される脳の電気反応は、一定の向きと大きさを持つ直流ではありません。電気的要素が向き・大きさ共に一定ではない反面、周期性を持つ交流に該当します。

直流では、電気の流れにくさを表す要素として抵抗が用いられますが、交流においては、抵抗に代わってインピーダンスが適用されます。

電圧計は、電極2点の間に生じる電位差を測る装置であり、脳波計においても基本的には同様の仕組みで測定が行われます。

脳波計では、実際に装着される21個をはじめ、任意に設定される分も含めて多くの電極を使用します。電極2点の組み合わせが膨大に作り出され、それぞれの区間で電位差が測定される仕組みとなっているわけです。

電極2点間に生じる電位差は、オームの法則に従い、
電位差=電流×インピーダンス
といった関係式で成り立ちます。特に、脳内を通る電極2点の区間で生じる交流電流の流れにくさについては、入力インピーダンスと呼ばれます。

脳波検査で検出されるべき電位差は、この入力インピーダンスに基づく電位差が理想的と言えるわけです。

しかし実際には、検査によって検出されるデータに内在するインピーダンスは、脳内を通る電極2点間に属するものだけとはなりません。電極を頭皮に接着させることによって、接触インピーダンスというものも発生してしまいます。すなわち、実際の脳波作成に用いられる電位差には、接触インピーダンスという余分な要素も含まれてしまうわけです。

これを関係式で示すと、
電位差=電流×(入力インピーダンス+接触インピーダンス)
といった形となります。データ的な精度を向上させるには、接触インピーダンスをできるだけ小さくする必要があるわけです。

対処法について

正確な脳波検査を実施するには、接触インピーダンスを充分に低下させることが条件の1つとなります。

その上で重要な役割を果たしているのは、脳波計に備わるアンプ機能と言えるでしょう。これによって電極間電位差が増幅され、接触インピーダンスの影響を減少させられます。

脳波計自体の性能に関する部分のみならず、検査前に行う処置もまた欠かせない要素と言えるでしょう。

電極装着前に接触部となる頭皮をアルコール綿などで清拭し、皮脂や角質を落とすなどの措置が有効です。これにより、接触インピーダンスを5kΩ未満に低減させることが望ましいとされています。

まとめ

以上、電極と皮膚の間で生じる接触インピーダンスは、正確な脳波検査を行うためには可能な限り抑制すべきものであることを見てまいりました。装置の仕組みや検査の基となる理論的部分について理解を深めていくことにより、より質の高い医療に活かせるものと思われます。