感度(かんど)とは統計的な概念の一つ。分野によって定義が異なっているが、概ね「ある対象に与えた刺激とそれに対する応答の関係」に関わる指標である。

目次

計測機器の感度編集

計測機器の分野、およびそれを用いる分野では、「感度」という言葉は主に以下の2つの意味のどちらかである。[1]

感度限界 (Sensitivity limit)編集

計測機器が測定し得る最少量を意味する。分解能といわれることもある。言い換えればこの値を下回る測定値の差は、意味をなさないとされる量のことである。何を以って感度限界とするかは、非常に難しい問題で、工業製品については何らかの標準が国際標準化機構などによって定められていることがあるも、計測機器や測定対象などによってさまざまな学説が存在するなど、それ自身が学問の一大問題となる場合がある。通常は、既製品の計測機器には、その値が記載されている。

卑近な例を挙げると、1点刻み100点満点の試験で50点の人と51点の人がどちらが優秀かという問題については、(その間に合格、不合格の境目がある場合もあるがそういった場合をのぞき)ナンセンスと考える人が多いであろう。俗には「どんぐりの背比べ」といわれる類の話である。両者の差が無意味と考える理由は(両者ともその間何らかの勉強等差のつくような行為をしなかったとして)次に似たような試験を行ったとた場合に、序列が維持されるかどうかに疑問があるからである。計測機器示す値の差も、同様な意味でナンセンスな差であることがある。例えばある物体(ここでは棒としよう)の長さを、何らかの原理で長さを測定するモノサシで測定した場合[2]、その測定値が1回目が31.52[cm]であり、2回目が31.51[cm]であったとする。この場合、少なくとも小数点2桁以下の値というのは「1回の測定値」のみからでは意味を成さないと考えるのが妥当であろう。同様の理屈で、このモノサシでの測定値が71.3[cm]の物体Aと71.5[cm]の物体は、どちらが長いのかをこのモノサシの1回の測定値から議論することは意味がない。素朴には、同一の測定物を充分な回数測定し[3]、その標準偏差を以って「感度限界」とする。但し、標準偏差(σ)あるいはそれの何倍(2σ、3σ場合によっては6σ)かを以って感度限界とする方式では、暗に「偶然誤差以外の誤差は存在しない」ことを仮定している。

「1回の測定」からでは意味のない差であっても、「100回測定した場合」には意味を成すことがある。一般にN回測定し、その平均を以って測定値とするN回積算という方法がある。その場合、どの程度までの差が有意なのかは、通常標準誤差を用いることがある。この場合、その測定値の平均値が32.5172… cmというように無限小数となる場合があるが、標準誤差が0.01[cm]ならば、有効数字を小数点2桁とし、それ以下を四捨五入して31.52±0.01 cmのように書く。

また、周波数特性等を勘案して考える場合もある。例えば500 Hz以上の雑音が常に200 mVpp程度載っているが、直流成分の1回の測定値としては50mVpp程度の差までは信頼できるというようなことは充分ありえる。

感度係数 (Sensitivity coefficient)編集

計測機器測定量の大きさと計測機器の出力値の比のこと。オシロスコープのレンジがこれにあたる。通常は、可変である。

検出限界(分析化学において感度限界と同義)編集

測定値が互いに相関がなく正規分布をすることを前提として、ブランクの測定値の標準偏差の3倍(Kaiserの限界)、または3.29倍 (Currieの限界)を限界とすることが行われている。

機器の雑音と検出限界との関係編集

測定値の変動の原因は実験条件のわずかな変動とともに測定機器の雑音がある。連続測定ではラインの変動となって表れる。信号を増幅しても雑音も増幅されるから信号が雑音より十分大きくないとわかりにくくなるので雑音は感度を制約する要因になる。

機器の雑音の定義としては (1) rms noise 平均値からの変動の2乗の和をn-1で割ったものの平方根 (2) peak to peak noise 一定時間内の最大値と最 小値との差、または複数の区間の最大値と最小値の差の平均があり、理論的には (1) を用いるが通常は (2) で表示されている。(1) は標準偏差と同じ数式であるが、観測点間の時間が極めて短いrms noiseでは測定値の間に自己相関があるため標準偏差と同じに扱って数学的に厳密な検出限界を与えることはできない。しかし自己相関がなければ(2) は (1) の約5倍といわれるので(2)はほぼ雑音の範囲を示すとみられ、その2~3倍離れていれば有意差ありとして大体誤りはないと考えられる。 (「雑音」の項目の「測定機器の雑音」を参照)

医学における感度編集

医学における感度とは、臨床検査の性格を決める指標の1つで、ある検査について「陽性と判定されるべきものを正しく陽性と判定する確率」として定義される値である。

感度が高い(高感度である)、とは、「陽性と判定されるべきものを正しく陽性と判定する可能性が高い」、あるいは「陽性と判定されるべきものを間違って陰性と判定する可能性が低い」という意味である。

感度と特異度編集

感度と対となる表現に特異度があり、特異度は感度と関連性をもっている。以下に具体的な例で説明する。

ある病気Aで血清中の値が上昇する酵素を考えるとする。この検査では正常人では平均100程度の数字であるが、病気Aを持っている者では平均1000程度の数字まで大幅に上昇する、と、統計的に分かっているとしよう。この場合、カットオフ値、つまり正常と異常の境目をどこにするのが妥当であろうか。

たとえば、150以上は異常、150未満では正常、として、この検査を運用するとする。すると、本当は病気Aではないのに「異常」と判定される被験者の数は必然的に増加する(偽陽性が増加する)。このような検査は、病気Aを持っている人を見逃す可能性は低いが、病気Aを持っていない人を正しく判定できる可能性は低い。つまり、高感度、低特異度の検査となる。

全く同じ検査でも、800以上は異常、800未満では正常、として、この検査を運用すると、今度は病気Aであるのに「正常」と判定される被験者の数が増える(偽陰性が増加する)。このような検査は、病気Aを持っていない人を不必要に心配させる可能性は低いが、病気Aを持っている人を正しく判定できない、低感度、高特異度の検査である。

理想の検査とは感度も特異度も完全に100%である検査であるが、実際にはそのような完璧な検査は存在しない。カットオフ値は、感度と特異度、両方の値を出来るだけ高くするよう適切な値に取るのが原則である。が、検査の目的によって調整されるのが実情である。たとえば日本の狂牛病全数検査では、まず最初に、ELISA法でスクリーニング検査を行うが、これは安価な検査ながら感度を非常に高め、陽性の見逃しの可能性を極力減らし、特異度を犠牲にした検査である(すなわち偽陽性が出やすい)。

参考編集

感度,特異度,陽性適中率,陰性適中率については,以下の表を参考にされたい.


真の状態
(生検などの詳細検査の結果で決定)
陽性 陰性
検査
結果
陽性 真陽性 偽陽性
(第Ⅰ種の過誤:α過誤)
陽性適中率 =
真陽性の数
   検査陽性の数
陰性 偽陰性
(第Ⅱ種の過誤:β過誤)
真陰性 陰性適中率 =
真陰性の数
 検査陰性の数
感度 =
真陽性の数
本当に陽性の人の合計
特異度 =
真陰性の数
本当に陰性の人の合計

関連項目編集

参考文献編集

  • 日本疫学会 (2000):疫学辞典第3版,日本公衆衛生協会
  • M. H. Katz(2006):Study Design and Statistical Analysis: A Practical Guide for Clinicians,Cambridge University Press,2006.(邦訳) 臨床研究のための統計実践ガイド―論文の企画から投稿まで EDIXi出版部 2011

写真の感度(ISO感度)編集

ISO感度(アイエスオーかんど、イソかんど、ISO speed)とはフィルムの国際規格の一つ。ISO100、ISO400、ISO800などの数字で表され、数字が大きいほど暗い場所でも撮影ができるが、画質は荒くなる。デジタルカメラでは「ISO100相当」などとして、同様に用いられることがある。

無線における感度編集

アンテナの感度編集

アンテナの性能(利得)を指して言うことがあるが、正しい言い方ではない。

受信機の感度編集

外来ノイズレベルの十分に低い環境では、感度が良いほど弱い電波が受信可能である。標準信号発生器を使って測定する。

無線システムに必要とされる受信信号の品質を確保するための最小入力信号として定義され、具体的にはSINAD、BER等の品質評価指標と入力信号強度の対として測定される。

  • ナローFM受信機
    • SINAD (SIgnal to Noise And Distortion) 感度
    • 雑音抑圧感度
    • スケルチ感度
  • デジタル受信機
    • BER(ビットエラーレート)
    • FER(フレームエラーレート)
    • PER(パケットエラーレート)

無線交信時の慣例的表現編集

無線交信の開始時、相手局に受信状態を大雑把に報告する際に使われる。

  • 感度良好です。
  • 感明ともに良好です。(感度・明瞭度ともに良好です、の略)

火薬学における感度編集

感度とは、火薬の外部からの刺激に対する爆発感度性の尺度である。 ある火薬が外部からの刺激に対して容易に爆発する場合には、その火薬はその刺激に対して感度が高いと表現する。 逆に容易に爆発しない場合は感度が悪い、鈍感であると表現する。 刺激には衝撃、摩擦、熱、火炎、火花などがある。 感度は温度、湿度、雰囲気の圧力など外的要因によっても変化する。 また、火薬内部の気泡や不純物などによっても変化する。 火薬類の感度は保安上、重要であるため各種の感度試験を行い厳密に測定される。

参考文献・脚注編集

  1. ^ 小笠原 正明 『測定とデータ分析の基本』 東京化学同人
  2. ^ 例えば、波(音波等)の干渉を用いて長さを計る干渉計の場合、「長さ」という一次的な測定量を、「干渉強度」という二次的な測定量におきかえ、さらに通常はそれを、(マイクロホン等で)電圧に変換して、それを電圧計で読み取っているので、後段の電圧計の感度限界と、干渉計全体の感度限界は、干渉計の感度限界のほうが悪くなる。しかし表示は電圧計の感度限界に基づいてはじき出されるのでどこまでが意味のある数字なのかをさまざまな測定から明らかにせねばならない。そのような考察は一般には非常に難しく、場合によっては哲学的な問題になる場合もある。
  3. ^ 充分な回数の測定を行った場合、その測定値の標準偏差は一定値に収束する。
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