電極とトランスデューサ

電極又は変換器 ： 生体信号の取入れ　　　　増幅器 ： 弱い生体信号の増幅　　　 演算器 ： 入力信号の処理
表示装置・記録計 ： 信号の表示と記録　　　　発信器･受信器 ： データの伝送

電極

電極に求められる性能

電極インピーダンス・接触インピーダンス

≪電極インピーダンス・接触インピーダンスとは≫

　 電極インピーダンスとは、電極自体が持つインピーダンス。接触インピーダンスとは、皮膚と電極との間の接触部に発生するインピーダンスです。電極インピーダンスは接触インピーダンスに比べてかなり小さいため無視することができます。

≪接触インピーダンスの抑制≫

分極電圧

≪分極電圧とは≫

　 分極電圧とは、電極に外部から電流を流した結果発生した電極と生体との電位差のことです。

≪分極電圧の抑制≫

電極材質

必ず同じ材質のものを用います

エージング

　エージングとは、新しい電極を食塩水などに浸して表面に塩化膜を形成することで雑音を小さくし、安定した電極とする。そのため、電極が汚れているからといって電極をやすり等で磨いてはなりません。

電極

変換器（トランスデューサ)

　変換器(トランスデューサ)とは、心電図などの電気信号以外の物理信号、化学的信号、状態信号を電気信号諸量(電圧、電流、抵抗など)に変換する装置のことです。

変換器の原理

≪力・変位・振動→電気変換≫

�@圧電素子 （振動・力→起電力)

　物体に外力が作用し変形するとその大きさに比例した電荷が材料表面に発生する(ピエゾ効果)ことを利用して起電力へと変換します。
　例) 超音波診断装置の探触子(ジルコン酸チタン酸鉛；PZT、ポリフッ化バニルデン；PVDF)に使われています。

�Aストレインゲージ （力・変位→電気抵抗)

　力が加わることによって金属線が伸縮するとその伸縮の割合により電気抵抗値へと変換します。

�B差動トランス （変位→相互インダクタンス)

　コイルの中に入れた磁性体コアの位置変化(変位)により１次コイルと２次コイルの間の相互インダクタンス変化を利用して変換します。

�C可動極板形コンデンサ （変位→電気容量)

　 コンデンサの極板の対向面積や対向距離の変化を電気容量へと変換します。

≪温度→電気変換≫

�@熱電対 （温度→起電力)

　2種類の金属を結合させ、その結合部と結合した金属の両端との間に温度差が生じるとその温度差に応じて両端間に電位差が発生する(ベーゼック効果)ことを利用して起電力へと変換します。

�Aサーミスタ （温度→電気抵抗)

　半導体でできた抵抗体に温度変化に応じて電気抵抗が大きく変化することをを利用して変換します。
例）サーミスタ体温計等で使われています

≪光→電気変換≫

�@光電池 （光量→起電力)

　 光の照射によって光電面より光電子が放出されることを利用して起電力に変換します。

�Aフォトダイオード （光量→電流)

　 pn接合に逆バイアスをかけ、pn接合部に光当たると電流が流れることを利用して変換します。

�Bフォトトランジスタ （光量→電流)

　 入射光を電流増幅した形で変換します。

�C光電管 （光量→電流)

　 光が照射されると入射光に応じた電子(光電子)が放出されることを利用して電流へと変換します

�D光電子増倍管 （光量→電流)

　 光電管で放出された電子(光電子)を２次電子増倍管によって新たな電子(２次電子)をたたき出すことで感度を上げたです。

�E光導電素子(ＣdＳ・ＣdＳe) （光量→電気抵抗)

　 光照射により光導電素子の導電率が高くなることを利用して電気抵抗に変換します。
光導電素子には、ＣdＳやＣdＳeなどが用いられます。

≪磁気→電気変換≫

�@ホール素子（磁場→起電力)

　 半導体に一定の電流を流し直角方向から磁気変化より起電力へと変換します。

�AＳＱＵＩＤ磁束計（磁場→電流)

　 超電導のジョセフソン効果を利用して磁場変化を電流へと変換します。ホール素子に比べて高感度であるため生体磁気計測機器として多く利用されています
例）心磁図、脳磁図、肺磁図など

変換器（トランスデューサ)と変換様式