新人技術者の脳波測定記 番外編（補足）
はじめに
脳波とは？EEG（イーイージー）とは？何がわかるの？
そんな状況からスタートした新人技術者が実際にEEGをさわってみて感じたことを掲載する”新人技術者の脳波測定記”。
予備知識なしで挑む生の声をお伝えしようと思います。
入力インピーダンスの考え方
”脳波計（EEG）の選び方”にて入力インピーダンスが大きいことにより、接触抵抗の影響度をさえることができると説明致しました。
今回は、脳波から一度離れで電気回路の復習をおこないたいと思います。
電気回路から見た脳波計
電気回路から見た脳波計の模式図は、下記の通りとなります。
脳活動によって活性化された数百万個のニューロン郡が発生させる電気信号が頭皮まで伝搬し、直上に取り付けられた脳波計のセンサーモジュールによって取り込まれる形となります。
R1がニューロンから電極のインピーダンス（固定値＋接触インピーダンス）、R2が入力インピーダンス（脳波計内の抵抗）です。
図1.脳波計の電気回路模式図
計算してみよう
中学校でならったオームの法則、合成抵抗を思い出してみましょう。
電流 ＝ 電圧 ／ 抵抗
合成抵抗 ＝ (抵抗１ x 抵抗２) / (抵抗１ ＋ 抵抗２)
でしたね。
では、具体的に当てはめてみましょう。
仮にニューロン郡から発生する電気信号の電位差（基準点と測定点の電位差）が10uVとします。
人体のインピーダンスは約1KΩ、今回は接触抵抗を0Ωとして計算します。
この時点で電極間に流れる電流は、
10uV / 1KΩ = 0.01uA
となります。
仮に、脳波計の入力インピーダンスが10MΩであれば、
合成抵抗は、
(1K x 10M) / (1K + 10M) = 999.9Ω
となり、観測される電圧は、
0.01uA x 999.9Ω = 9.999uV
となり誤差はほとんど生じません。
図2.入力インピーダンスが大きい場合
では、入力インピーダンスが10KΩ、1KΩの場合同じ計算をしてみましょう。
(1K x 10K) / (1K + 10K) = 909Ω
(1K x 1K) / (1K + 1K) = 500Ω
つまり、観測される電圧は、
入力インピーダンスが10KΩ時:
0.01uA x 909Ω = 9.09uV
入力インピーダンスが1KΩ時:
0.01uA x 500Ω = 5uV
となります。
入力インピーダンスが小さい場合、誤差が大きくなることを実感頂けたと思います。
図3.入力インピーダンスが10kΩの場合
図4.入力インピーダンスが1kΩの場合
まとめ
結果からご理解頂けると思いますが、
・入力インピーダンスがニューロンから電極のインピーダンス（固定値＋接触抵抗）に比べて十分に大きい場合、
測定誤差が無視できるレベルに低下する
・入力インピーダンスが十分に大きい場合、接触抵抗が多少大きくなっても影響度合いを抑えることができる
・ニューロンから電極のインピーダンスのうち接触抵抗が変数なので、入力インピーダンスを大きくすることができない場合、
接触抵抗を小さくする努力が必要になる
と言えます。
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