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　　　　ポリグラフ計測のしくみ　　　　　ーハ－ドウェア中心にー

（株）デジテックス研究所

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はじめに

　生体現象の導出原理、電極の考え方、ポリグラフ

検査機器の基本構成、及び計測のポイントなどに

ついてハ－ドウェア中心に解説します。

　特に、最近の主流となっているデジタル式の機器

についてアナログ式と比較しながら留意点を説明

します。　

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　目　次

2. 機器の構成ﾎﾟﾘｸﾞﾗﾌ * アナログ式　＊デジタル式　＊疑似デジタル式　＊各種方式の主な相違点

1.生体現象の導出原理　

* 概念 * 接触インピ－ダンス　 * 分極電圧　 * 差動増幅器　

3. 計測のポイント

＊システムリファレンス＊モンタ－ジュ処理＊ハ－ド時定数

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1. 生体現象の導出原理

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1. 生体現象の導出原理　　 - 概　念 -

　　　

★ 生体現象の導出原理はアナログ、デジタル式に共通

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等価回路

1. 生体現象の導出原理　 - 接触インピ－ダンス -

接触インピ－ダンスは小さく揃えることが大切　　　　　　　　（高く揃えるのは難しい）

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1. 生体現象の導出原理 - 接触インピ－ダンス -

ｲﾝﾋﾟ - 周波ﾀﾞﾝｽﾁｪｯｸ数　　　＝ 10Hz

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1. 生体現象の導出原理 - 分極電圧 -

＊分極電圧は、電極表面の＋イオンと生体　 のーイオンとの電位差＊金属電極には、必ず分極電圧が存在＊分極電圧＝数１００ｍＶ＊分極電圧の軽減法　（塩化膜を作る）　　・電極ペ－ストに浸ける　　・飽和食塩水に浸ける ・食塩水中の電気分解法

　　分極電圧に起因する測定障害◆ 　波形が基線レベルで平坦になる◆ 　基線変動を伴う雑音混入

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1. 生体現象の導出原理　 分極電圧 ｰ ｰ 　　　

　分極電圧起因のアーチファクト例

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1. 生体現象の導出原理　 差動増幅器 ｰ ｰ 　　　

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1. 生体現象の導出原理　 - 差動増幅器 -　　　

同相入力分（外来雑音分）を除去する比率を示します。（＞ 86dB）この値が大きいほど外来雑音の排除能力が高くなります。

　優れた差動増幅器の条件

② 低雑音

③ 最大直流入力電圧

① 同相分除去比 (CMRR)

差動入力増幅度

同相入力増幅度（ dB）

＝

増幅器自身の内部雑音　（＜ 4μV p-p)

この値が大きいほど分極電圧による増幅器の飽和がなくなります。（＞0.5V）

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２．ポリグラフ検査機器の構成

　最近のＰＳＧ検査機器や脳波計はアナログ式　からデジタル式に移行しています。　また、疑似デジタル式な構成を持つ機器も　海外製品に多く見かけられます。　これらの方式の相違は、使用方法に違いが　でます。　　　ここでは、一般的な機器の構成方式を知って　もらい、信頼性のあるデ－タ収集と検査効率 の向上に役立つことを期待します。

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２．ポリグラフ検査機器の構成

バッ フ ァ ア ンプ

　　　　　　

　　　

電極選択器

(

モンター

ジュ)

差動増幅器

電極接続箱 　 本 　 　体

　ＴＣ( ＬＦＦ）

フ ｨ ル タ

Ｌ ＦＦＨ ＦＦ

　　　　

主増幅器

　　　

アナログ出力

＜　アナログ式　＞

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　　　　２．ポリグラフ検査機器の構成　 　　　

　差動増幅器

電極接続箱 本　体

　　　

表示／収録

　　　　　　

　　　　　

Ａ／Ｄ変換器

ＴＣ( ＬＦＦ）

　　　　デジタル信号処理

ＬＦＦ処理

　

モンター

ジュ

処理

ＨＦＦ処理

　　

感度切替処理

＜　デジタル式　＞

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２．ポリグラフ検査機器の構成 ＜疑似デジタル式＞

電極接続箱 　　本　　体

ﾊﾞｯﾌｧｱﾝﾌﾟ

　　　　　　

　　

　 　差動増幅器

　

ＴＣ フ ｨルタ

電極選択器 　

主増幅器

　

デジタル信号処理

ＨＦＦ処理

LＦＦ処理

感度切替処理

Ａ／Ｄ変換器

　

表示／収録

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　　　　２．ポリグラフ検査機器の構成 　　　 各方式の主な相違点

アナログ式

　チャネル単位　の信号取得　　　　　

デ－タは検査 時設定に固定　　　　

デジタル式

　電極単位の　信号取得

モンタ－ジュ、誘導、フィルタ等の変更可能

疑似デジタル式

　チャネル単位　の信号取得

基本的にデ－タ は検査時設定に固定

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　　　　２．ポリグラフ検査機器の構成 　　　 各種方式の主な相違点

　　デジタル式差動増幅器　　　　　電極単位

アナログ式差動増幅器　　　チ ネル単位ｬ

C3A1

C4A1

O2A1

　 １ ｃｈ(C3-A1)

　 ２ ｃｈ(C4-A1)

Ｎｃｈ(O2-A1)

＋

―

＋

―

＋

―

C3

C4

A1

R

＋

―

＋

―

＋

―

C3 電極（ C3-R）

C4電極（ C4-R）

A1 電極（ A1-R）

●

●

Ｒ：システムリファレンス

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　　　　２．ポリグラフ検査機器の構成 　　　 システムリファレ

ンス

R

例：（ C3 ＋ C4）

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　　　　２．ポリグラフ検査機器の構成 　　　 　　システムリファレン

ス　システムリファレンス (Ｒ ) は、通常、頭皮上の雑音の 混入し難い部位に配置します。

　デジタル式ではこのシステムリファレンスが外れると　記録 できなくなるため、脳波計では 2カ所の電極部位 C3 ､ C4や、 F3 ､ F4の平均電位がシステムリファレンス としてよく使用されています。また、単独のシステム リファレンスとしている機種もあります。 いずれの機種もシステムリファレンスが装着されない と正しい測定が行えません。

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　　　　２．ポリグラフ検査機器の構成 　　　

　　　　　　【システムリファレンス使用時の注意】

　◆ 機器のシステムリファレンスが、割り当てられている　　　電極を必ず装着します。　　　モンタージュに無関係で、 (C3+C4) ､ (F3+F4) ､R （単独）　　　を割り当てている機器が一般的です。

　◆ システムリファレンスで測定した電極単位の信号波形　　　を確認するようにします。　　　　（モンタージュの例： C3-R ）　

　システムリファレンス

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　　　　２．ポリグラフ検査機器の構成 　　　 　　モンタ－ジュ処理

　デジタル式では信号波形を表示する際、モンタージュ　　処理を単純な引き算処理で行います。

　共通のシステムリファレンスを基準に増幅された電極　　データ同士を引き算することにより、すべてのモンタ　　　ージュを作成できます。

　耳朶のデータもシステムリファレンスを基準に増幅され　ているため、耳朶基準の基準電極導出モンタージュも　双極導出モンタージュも同じように処理されます。

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　　　　２．ポリグラフ検査機器の構成 　　　 　　モンタ－ジュ処理

　例えば、システムリファレンス (R) で測定した C3 、 C4、　　 A1 の電極単位の信号をそれぞれ C3 ： C3-R C4 ： C4-R A1 ： A1-R　とすると、　 基準電極導出法　（ C3 － R ）－（ A1 － R) ＝ C3 － A1　 双極導出法　　　　（ C3 － R) －（ C4－ R) ＝ C3 － C4 で計算されます。

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　　　　２．ポリグラフ検査機器の構成 　　　 　　　ハ－ド時定数

　　　　ハ－ド時定数の主目的は直流成分除去。

　電極の分極電圧などの直流成分を含む信号は、大きく　増幅ができません。（主増幅器が飽和する）　そのため、一旦時定数回路を介した後、主増幅します。　一般には、１秒または 10秒の時定数が用いられます。

　　尚、基線レベルの平坦波形は、差動増幅器が飽和し、　　この時定数により出現します。

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　　３．計測のポイント1. 分極電圧の影響

①固有の分極電圧 ②異電極に起因 材質、大きさ、表面状態

2.対電極の接触インピ　　－ダンス

＊基線レベルの平坦波形現象＊基線変動を伴う雑音混入現象

外来雑音（ハム）等の混入防止 ＊接触インピ－ダンス大 →外来雑音の飛び込み増加 ＊接触インピ－ダンスのバラツキ →CMRR 低下

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　　３．計測のポイント

3. 対電極のリ－ド線を 束ねる。

外来雑音（ハム）等の混入防止

＊同相入力をでるだけ同量混入　させて差し引きゼロにします。

4. デジタル式機器の場合には、システムリファレンスの確認と生体への装着を忘れずに。

＊システムリファレンスが生体へ 装着されていない場合＊機器で設定されたシステム リファレンス電極と不一致な場合　

　　差動増幅器は動作しません。

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　　３．計測のポイント

５ . 各種センサを使う　　時の注意（呼吸、いびき、体位、 SpO2 等）

＊専用コネクタタイプ＊汎用コネクタタイプ　　　（ G1G2）

＊汎用コネクタタイプの場合

　①汎用電極－ 間ｼｽﾃﾑﾘﾌｧﾚﾝｽ ②専用入力　の２タイプに注意！

参考：2004 日本臨床神経生理学会技術者講習会テキスト「終夜睡眠記録 と導出のポイント」　虎ノ門病院　川名ふさえ

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　　　　　参　考

　終夜睡眠ポリグラフィ－の診療点数

　１　携帯用装置を使用した場合　　７２０点　２ １以外の場合　　　　　　　　　　３３００点 検査項目

フル PSG（２の場合）

ア　脳波、眼球運動、 筋筋電図ｵﾄｶﾞｲ イ　鼻または口における気流の検知 ウ　胸壁、及び腹壁の 換 気運動記録 エ　パルスオキシメ－タによる動脈血　　 酸素飽和度連続測定

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　　　　　　ポリメイト　 AP1532