Biophysics · 15.02
生体信号の代表的周波数・振幅範囲
Typical frequency and amplitude ranges of biological signals
🧠 生体信号ごとの振幅と周波数帯域を知ることは、増幅率・入力雑音・電極・フィルターbarrierフィルター（barrier）barrier（フィルター）・標本化sampling標本化（sampling）sampling（標本化）周波数を決める出発点になる。
代表的な桁
| 信号 | 代表振幅 | 主な周波数帯域の目安 | 測定上の特徴 |
|---|---|---|---|
| 心電図 | 約mV | 約0.05–150 Hz | 基線baseline基線（baseline）baseline（基線）変動と商用周波数雑音 |
| 脳波electroencephalography, EEG脳波（electroencephalography, EEG）electroencephalography, EEG（脳波） | 数十µV | 約0.5–100 Hz | 微小でアーチファクトartifactアーチファクト（artifact）artifact（アーチファクト）に敏感 |
| 表面筋電図electromyography筋電図（electromyography）electromyography（筋電図） | µV–mV | 約10–500 Hz | より高周波high frequency高周波（high frequency）high frequency（高周波）成分を含む |
値は装置目的、誘導、電極間隔、筋収縮で変わるので、固定した境界ではなく設計目安である。
振幅が回路を決める
EEGのような微小信号では低雑音・高入力インピーダンスhigh input impedance高入力インピーダンス（high input impedance）high input impedance（高入力インピーダンス）・高い同相成分除去が必要となる。ECG/EMGでは飽和を避けながら安定した利得gain利得（gain）gain（利得）を設定する。
帯域が処理を決める
低域遮断を上げすぎると緩やかな生理変化を失い、高域遮断を下げすぎるとQRS波やEMGの速い成分が歪む。目的帯域に合わせてフィルターbarrierフィルター（barrier）barrier（フィルター）を設定し、ナイキスト条件Nyquist conditionナイキスト条件（Nyquist condition）Nyquist condition（ナイキスト条件）を満たす標本化sampling標本化（sampling）sampling（標本化）周波数を選ぶ。
まとめ
- ECGはmV、EEGはµV、EMGはµV–mV程度の桁をもつ。
- 信号帯域は生理現象だけでなく電極・誘導・測定目的で変わる。
- 振幅は利得gain利得（gain）gain（利得）と雑音、帯域はフィルターbarrierフィルター（barrier）barrier（フィルター）と標本化sampling標本化（sampling）sampling（標本化）設計を決める。