JP4834716B2 - 接地不良検知器 - Google Patents

Description

本発明は、商用電源で稼動する電気機器の接地の不良を検知するための接地不良検知器に関する。

一般に、電気機器を使用する際には、その安全性と性能を担保するために接地（アース）への接続が要求される。中でも、人の診断や治療に利用される医療機器においては、健康被害や事故を確実に防止すべく、接地対策が極めて重要となる。

医療機器に関しては、JIS T0601-1「医用電気機器の安全基準」及びJIS T0601-1-2「ＥＭＣ規格」等により厳しい安全基準が定められており、その全てに適合しなければ製造及び販売することができない。安全基準のひとつである電撃事故防止対策としては、漏電防止のための絶縁と、漏電発生時の安全のための接地についての規定がある。また、安全基準のひとつである電磁波障害防止対策としては、医療機器に電磁波シールドを施すことが規定されているが、このシールド機能を発揮するにも接地の確保が前提となる。さらに、医療機器を安全に使用するための電気設備に関しても、JIS T1022「病院電気設備の安全
基準」が定められている。この基準では、全医用室での保護接地設備の設置と、重症室での等電位接地が義務付けられている。このような背景から、一般的に、医療機器には接地端子付きの３Ｐ電源プラグが設けられ、病院の電気設備として保護接地端子付きの３Ｐ電源コンセントが設置されるなどの対策が採られている。

しかしながら、病院においては、可搬性のある医療機器が多用されているため、電源プラグの抜き差しの頻度が極めて高い。そのため、３Ｐ電源コンセントの老朽化による接地極の接触不良が発生しやすい。

また、３Ｐ電源プラグでは、接地極が他の２極よりも長くなっている。これは、電源コンセントに電源プラグを差し込む際、受電前に接地極が接続され、かつ、電源コンセントから電源プラグを抜く際、最後に接地極が外れるようにして、安全を確保するためである。このような接地極の構造に起因して、電源プラグの抜き差しの際に、常に接地極が最大のストレスを受けることとなる。一方で、最も多く使用されている３Ｐ電源プラグは、電源コード部分同様、塩化ビニルを代表とする柔軟性のある樹脂でモールドされており、かつ、接地極とケーブルは溶接固定又は圧着されているため、接地極にかかるストレスは接地極とケーブルの接続部分に直接かかることとなる。よって、３Ｐ電源プラグは、経年変化による接地極の破損や電源コードの断線を招きやすい構造となっている。

上記のようにコンセントの老朽化による接触不良、電源プラグ接地極の破損、電源コードの断線などが生じると、医療機器の接地状態が不安定となったり、接地への接続が絶たれたりする。しかし、このような接地不良が発生した場合でも、医療機器そのものは作動を継続してしまうために、感電や誤作動などの直接の被害が発生するまで接地不良に気付かれないことが多い。しかも、電源コンセントや電源プラグの故障は外観からは分からないことから、その発見は非常に難しい。

病院の場合には、電源コンセントなどの接地設備に関しては電気技術者が定期点検を行うこととなっている。しかしながら、病院内の全ての電源コンセントの接地抵抗を測定したり、接地線の緩みや外れを点検する作業は極めて煩雑なため、ほとんど点検が行われていないのが現実であった。一方、医療機器の保守管理及び安全管理は臨床工学技士が行うこととなっている。しかしながら、上記のように医療機器の電源プラグや電源コードの不
良は発見しづらいとともに、医療機器の接地状態の良否を確認する手段・方法が今まで存在しなかったために、医療機器を使用する際に接地状態を点検するような運用は行われていないのが現実である。

なお、電気機器の接地不良を検出するための技術としては、たとえば特許文献１に記載された接地検出装置が知られている。この装置では、対象機器の外装部と電源の中性線との電位差を測定し、その電位差が所定値を超えた場合に外装部が接地線に接続されていない旨判断する。しかしこの方法は、電源の接地状態が正常であることを前提としているため、コンセント接地線の接触不良、電源プラグや電源コードの断線などを検出することができない。また、電位差測定用の回路を機器内部に取り付ける必要があるため、コスト的に不利であるし、また現在病院で稼働中の医療機器に適用するには機器の改造が必要となるため現実的でない。
特開２００２−９８７２６号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、測定対象の電気機器や電源コンセント等を改造したり分解したりすることなく、簡単かつ即座に電気機器の接地不良を検出するための技術を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は次のような構成を採用する。すなわち、本発明に係る接地不良検知器は、電気機器の接地の不良を検知するための接地不良検知器であって、前記電気機器から放射される、商用電源周波数を含む超低周波領域の電磁波を受信するアンテナと、前記アンテナで受信した電磁波の電界強度に基づいて前記電気機器の接地状態を評価する信号処理手段と、前記信号処理手段の評価結果に基づいて前記電気機器の接地状態を示す情報を出力する出力手段と、を備える。

一般に、医療機器をはじめとする電気機器は、電磁波障害防止対策のために静電シールドなどの電磁波シールドを施している。この種のシールドは、接地への接続が確保されてはじめて正常に機能する。もし接地への接続がなく電磁波シールドが機能しなくなると、機器内部で発生する電気エネルギーは電磁波として機器筐体から外部に放射されることになる。このとき電気機器から放射される電磁波には、商用電源周波数（東日本では５０Ｈｚ、西日本では６０Ｈｚ）の電磁波（ハムノイズともよばれる）が含まれる。本発明者らの実験によれば、この種の電磁波（ハムノイズ）は、電気機器の接地が正常な場合はまったく観測されないが、接地抵抗が大きくなるほど強く観測されるようになる。

本発明に係る接地不良検知器は、商用電源周波数を含む超低周波領域（数Ｈｚ〜３０ｋＨｚ程度）の電磁波を受信するアンテナを備えるため、接地不良の電気機器から放射される電磁波を観測可能である。そして、その観測した電磁波の電界強度に基づいて電気機器の接地状態を評価し、その結果に基づいて電気機器の接地状態を示す情報を出力するため、測定者は簡単かつ即座に電気機器の接地状態を検査することが可能である。しかも、電気機器から放射される電磁波を外部から観測するだけで済むため、測定に際して電気機器や電気設備を分解等する手間が不要であるし、また予め電気機器に改造等を行う必要がない。よって、本発明の接地不良検知器は、導入も運用も極めて容易である。

本発明の接地不良検知器は、大別して、２つの形態のものが存在する。ひとつは、測定者が接地不良検知器を手で持ち測定対象となる電気機器にかざすようにして用いられる形態（以下、手持ちタイプとよぶ）の接地不良検知器であり、もうひとつは、電気機器の外装に取り付けられて電気機器の接地不良を監視するために用いられる形態（以下、取付タ
イプとよぶ）の接地不良検知器である。

手持ちタイプの接地不良検知器にあっては、少なくともアンテナを内蔵する検知器本体と、測定者が把持するためのハンドルと、を備え、前記アンテナが前記検知器本体の前端部に配置され、且つ、前記ハンドルが前記検知器本体に対して前記アンテナとは反対の側に伸びた形状を有している構成が好ましい。

かかる構成により、測定者は、ハンドルを把持してアンテナを電気機器に向けるという測定姿勢をとりやすくなる。そして、この測定姿勢によれば、測定者の身体が自然と電気機器及びアンテナから離れた位置に置かれるので、導体である人体が測定に影響を与えることを防止できる。

手持ちタイプの接地不良検知器が、アンテナと電気機器との間の距離を規定するスペーサをさらに備えることが好ましい。

このスペーサを利用することにより、測定時に、アンテナと電気機器との間の距離（測定距離）をほぼ一定に保つことが容易になる。そして、測定距離をほぼ一定にすることで、測定した電磁波の電界強度を客観的に評価することができるため、結果として接地状態の良否判定の信頼性を向上することが可能となる。

前記出力手段は、複数の色を表示可能な表示器であり、前記信号処理手段は、前記電磁波の電界強度に応じて前記表示器に表示する色を段階的に変化させることが好ましい。

この構成によれば、測定者は、表示器に表示される色を認識することで、電気機器の接地状態を一目で把握することができるため、ユーザビリティの向上と点検作業の効率化を図ることができる。

一方、取付タイプの場合は、接地不良検知器の筐体が、電気機器（特に医療機器）の外装面に対して取り付けられる面を有しており、アンテナが、接地不良検知器の筐体の内部に、前記面の方向に指向性をもつように配置されているアンテナであることが好ましい。また、前記信号処理手段が、所定の時間間隔で、前記アンテナで受信した電磁波の電界強度と所定の閾値とを比較し、前記電界強度が前記閾値を超えた場合に前記出力手段にて警報を出力させることが好ましい。さらに、接地不良検知器が取り付けられる医療機器の電磁波シールドの種類に応じて、アンテナから出力される信号に対するゲイン、又は、所定の閾値を切り替えるためのスイッチを備えることが好ましい。

この構成によれば、電気機器の外装に取り付けた接地不良検知器により当該電気機器の接地状態を自動で監視することができるようになる。そして、何らかの原因で接地状態が悪化した場合には警報が出力されるため、電気機器の接地不良を即座に発見することが可能となる。なお警報の出力態様は、光、音、振動、画像などいかなるものでも採用できる。

ここで、前記出力手段が警報を出力した後は、前記アンテナで受信した電磁波の電界強度にかかわらず、前記警報の出力が継続されることが好ましい。つまり、一度でも接地不良が観測された場合には、警報の出力が維持される仕組みである。

接地不良の発生の初期段階では、電界強度の値が大きくばらつき、閾値（許容限）の前後を行き来することが多い。よって、閾値を超えたか否かで単純に警報のオン／オフを切り替えるようにすると、警報が出力されていることを看過してしまうおそれがある。特に、電気機器の近くに常に人がいるとは限らない環境においては、警報を見過ごす可能性が高まる。

その点、上記のように警報の出力が維持されるような構成であれば、警報の見過ごしをなくすことができ、接地不良をその発生の初期段階でいち早く発見することが可能となる。

取付タイプの接地不良検知器が、前記電気機器の接地状態を示す情報を無線通信により外部機器に対して送信する無線通信手段をさらに備えることも好ましい。

この構成により、離れた場所に設置された外部機器で電気機器の接地状態を監視したり、多数の電気機器の接地状態を外部機器で集中的に管理したりすることが可能となる。なお無線通信手段としては、たとえば、ＲＦＩＤや無線ＬＡＮの技術を利用できる。

本発明によれば、測定対象の電気機器や電源コンセント等を改造したり分解したりすることなく、簡単かつ即座に電気機器の接地不良を検出することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。なお、以下に述べる実施形態では、本発明を医療機器の接地不良検知に適用する例を説明する。ただし本発明の適用範囲はこれに限られることはなく、通信機器、オーディオ機器、映像機器、コンピュータ機器、産業機械など、商用電源で稼動するあらゆる種類の電気機器に本発明を適用することができる。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態は、手持ちタイプの接地不良検知器（以下単に「検知器」ともよぶ）である。

（検知器の構成）
図１〜図４を参照して、第１実施形態の検知器の構成を説明する。図１は、第１実施形態の検知器の外観を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）はスペーサを収納した様子を示す断面図である。図２は、同検知器のアンテナ部の構成を示す図であり、図３は、同検知器の受信信号処理部及び表示器の構成を示す図であり、図４は、同検知器の電源回路の構成を示す図である。

図１に示すように、検知器１は、概略、検知器本体１０とハンドル２０を備えて構成される。検知器本体１０は、樹脂材で構成される筐体１１の内部に、アンテナ１２、回路基板１３、バッテリ１４を有する。また図１（ａ）に示すように、筐体１１の上面には、電源ボタン１５、作動状況表示ＬＥＤ１６、感度切り替えボタン１７、感度表示ＬＥＤ１８、及び、１０個のＬＥＤから構成される表示器１９が配置されている。

ハンドル２０は、測定者が把持するための部材であり、樹脂材で構成されている。図１（ｂ）に示すように、ハンドル２０は、検知器本体１０の背面に取り付けられており、検知器本体１０に対してアンテナ１２とは反対の側（つまり、検知器の後端側）に伸びた形状を有している。ハンドル２０の前端には、樹脂材からなるスペーサ２１が設けられている。スペーサ２１は、ハンドル２０に対して引き出し自在の構造となっており、使用時には図１（ｂ）に示すようにアンテナ１２の前方に引き出されるが、非使用時には図１（ｃ）に示すように収納可能である。このスペーサ２１は、アンテナ１２と測定対象機器との間の距離（測定距離）を規定するために利用される。本実施形態では１０ｃｍの長さのスペーサ２１が用いられる。

アンテナ１２は、商用電源周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）を含む超低周波領域（数Ｈｚ〜３０ｋＨｚ程度）の受信帯域をもつアンテナである。図２に示すように、本実施形態のアンテナ１２は、銅箔、銅板などの２枚の導体からなる平行平板アンテナで構成されており、検知器本体１０の前方（図の左側）に指向性を持たせている。なお、アンテナ１２は
、検知器本体１０の前端部に配置されている。

回路基板１３には、図２〜図４に示すように、チャージアンプ３０、アンプ３１、ゲインセレクタ３２、感度切り替えボタン１７、感度表示ＬＥＤ１８、ＡＣ／ＤＣコンバータ３３、ＬＥＤディスプレイコントローラ３４、ＬＥＤ表示器１９、電源回路３５、電源ボタン１５、作動状況表示ＬＥＤ１６が実装されている。

チャージアンプ３０は、測定対象機器とアンテナ１２の間の静電結合により発生する電圧（電圧変化）を信号化し、出力する回路である。また、アンプ３１は、チャージアンプ３０の出力信号をゲインセレクタ３２で設定した感度に増幅する回路である。ＡＣ／ＤＣコンバータ３３は、アンプ３１によって増幅された電圧信号を直流に変換する回路である。ＬＥＤディスプレイコントローラ３４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３３から出力されたＤＣ電圧信号（この電圧値は、アンテナ１２で受信した電磁波の電界強度に対応している。）に基づいてＬＥＤ表示器１９を制御する回路である。ＬＥＤ表示器１９は＃１〜＃１０の１０個のＬＥＤを有しており、ＬＥＤディスプレイコントローラ３４によってＤＣ電圧値に対応したＬＥＤを点灯し、測定対象機器の接地の状態を１０段階表示する。すなわち、本実施形態では、アンプ３１、ＡＣ／ＤＣコンバータ３３、及び、ＬＥＤディスプレイコントローラ３４が本発明の信号処理手段に対応し、ＬＥＤ表示器１９が本発明の出力手段に対応する。

電源ボタン１５は、本検知器の電源のオン／オフを切り替えるスイッチである。電源ボタン１５が長押しされると、電源回路３５が検知器の電源をオンして、作動状況表示ＬＥＤ１６を点灯させる。バッテリが消耗した場合には、電源回路３５が作動状況表示ＬＥＤ１６を点滅させて、ユーザにバッテリ交換を促す。

ゲインセレクタ３２は、感度切り替えボタン１７が押されるたびに、「×１０」と「×１００」の間で感度の設定を切り替えるとともに、設定した感度に対応する感度表示ＬＥＤ１８を点灯させる回路である。なお、「×１０」及び「×１００」はアンプ３１のゲインを表すのではなく、ＬＥＤ表示器１９で点灯したＬＥＤの番号（もしくは個数）に対する電界強度の値の比率を表すものである。つまり、ＬＥＤが＃３まで点灯していた場合に、感度が「×１０」であれば電界強度は約３×１０Ｖ／ｍ、感度が「×１００」であれば電界強度は約３×１００Ｖ／ｍという意味である。デフォルトでは「×１０」の設定で使用することを想定しており、「×１０」でＬＥＤ表示が振り切れた場合に「×１００」への感度を落とせばよい。なお、後述するように、「×１０」の設定でＬＥＤが＃１０まで点灯する状態は明らかな接地不良であるため、接地不良の検知が目的であれば「×１００」の感度設定は必須の機能ではない。したがって、感度を「×１０」で固定し、感度切り替えボタン１７、感度表示ＬＥＤ１８、ゲインセレクタ３２を省略することも可能である。

一般に、医療機器をはじめとする電気機器は、電磁波障害防止対策のために静電シールドなどの電磁波シールドを施している。この種のシールドは、接地への接続が確保されてはじめて正常に機能する。もし接地への接続がなく電磁波シールドが機能しなくなると、機器内部で発生する電気エネルギーは電磁波として機器筐体から外部に放射されることになる。このとき電気機器から放射される電磁波には、商用電源周波数の電磁波（ハムノイズともよばれる）が含まれる。本発明者らの実験によれば、この種の電磁波（ハムノイズ）は、電気機器の接地が正常な場合はまったく観測されないが、接地抵抗が大きくなるほど強く観測されるようになる。

以下、ＬＥＤ表示と、測定対象機器から放射される電磁波の電界強度（単位Ｖ／ｍ）との対応関係を示す。

（１）感度「×１０」の場合
ＬＥＤ表示０（ＬＥＤ点灯なし） ：電界強度＜９Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示１（＃１を緑色点灯） ：電界強度＞１０Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示２（＃２を緑色点灯） ：電界強度＞２０Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示３（＃３を黄色点灯） ：電界強度＞３０Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示４（＃４を黄色点灯） ：電界強度＞４０Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示５（＃５を赤色点灯） ：電界強度＞５０Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示６（＃６を赤色点灯） ：電界強度＞６０Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示７（＃７を赤色点灯） ：電界強度＞７０Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示８（＃８を赤色点灯） ：電界強度＞８０Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示９（＃９を赤色点灯） ：電界強度＞９０Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示１０（＃１０を赤色点灯） ：電界強度＞１００Ｖ／ｍ

（２）感度「×１００」の場合
ＬＥＤ表示０（ＬＥＤ点灯なし） ：電界強度＜９９Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示１（＃１を赤色点灯） ：電界強度＞１００Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示２（＃２を赤色点灯） ：電界強度＞２００Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示３（＃３を赤色点灯） ：電界強度＞３００Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示４（＃４を赤色点灯） ：電界強度＞４００Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示５（＃５を赤色点灯） ：電界強度＞５００Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示６（＃６を赤色点灯） ：電界強度＞６００Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示７（＃７を赤色点灯） ：電界強度＞７００Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示８（＃８を赤色点灯） ：電界強度＞８００Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示９（＃９を赤色点灯） ：電界強度＞９００Ｖ／ｍ
ＬＥＤ表示１０（＃１０を赤色点灯） ：電界強度＞１０００Ｖ／ｍ

感度「×１０」において、ＬＥＤ点灯なし、又は、ＬＥＤ点灯色が緑色の場合、すなわち、電界強度が３０Ｖ／ｍ未満の場合には、測定対象機器の接地状態が良好であることを意味する。また、ＬＥＤ点灯色が黄色の場合、すなわち、電界強度が３０Ｖ／ｍ〜５０Ｖ／ｍの場合は、接地抵抗が上昇している疑いがあり、要点検状態であることを意味する。ＬＥＤ点灯色が赤色の場合、すなわち、電界強度が５０Ｖ／ｍを超える場合は、接地抵抗が異常上昇しているか断線が生じているため、至急の点検が必要であることを意味する。

なお、このような電界強度と接地状態との関係は、本発明者らの実験により得られた知見に基づくものである。すなわち、本発明者らは、いくつかの医療機関において、数多くの使用中の医療機器を対象として、接地抵抗変化時や接地の断線時に医療機器筐体から放射される電磁波電界強度を測定し、それらのデータを解析することにより、一定の距離で測定した電界強度が接地状態と深く関係することを発見した。本実施形態では、このような実験で得られたデータ及び知見を元に、スペーサの長さと電界強度の値と接地状態の関係を定め、安全範囲、注意範囲、危険範囲を色別に表示するようにしたものである。

（運用例）
図５は、本検知器を用いて医療機器の接地状態を点検する際の運用例を示している。

まず医療機器の接地端子付き３Ｐ電源プラグを３Ｐ電源コンセントに接続する。そして、検知器のハンドル２０を把持し、スペーサ２１を引き出した状態で、検知器本体１０を医療機器にかざす。このとき、スペーサ２１の先端が医療機器の筐体（外装）に当接するように位置決めすることで、医療機器とアンテナ１２との間の距離を一定値（ここでは１０ｃｍ）に保つことができる。

ＬＥＤが点灯しないか、ＬＥＤ点灯色が緑色の場合は、この医療機器の接地状態が良好であることが確認できる。一方、何らかの原因で接地抵抗が異常に上昇していたり、接地への接続が絶たれていたりした場合には、ＬＥＤ点灯色が黄色又は赤色となるため、接地不良を直ちに発見することができる。

接地が不良であるときには、医療機器の電源プラグを他の電源コンセントに差し込み、再度、検知器による測定を行う。もし安全範囲の表示に変わったら、電源コンセントの不良であったことが分かる。逆に注意範囲又は危険範囲の表示のままであれば、医療機器側の不良であることが分かる。このように、本検知器を用いることで、電源コンセントと医療機器のどちらに不良があるのかを、その場で容易に判断することが可能となる。なお、機器側の不良の場合は、他の良好な機器に交換して、治療や診断を行えばよい。

電源コンセントの不良に関しては、設備保守担当者に連絡を行い、電源コンセントの修理・交換を行うことで解決することができる。機器側の不良に関しては、医療機器保守担当者を介してメーカーに点検・修理を依頼する。機器側の不良には、電源コードの断線、電源プラグ接地極の損傷、電源回路の故障など、いくつかの原因が存在するため、専門家の点検により接地不良の原因究明を行うことが望ましい。なお電源コードが着脱式のものの場合は、テスターを使用することによって、電源コードの断線の有無を容易に確認できるため、電源コードの交換で解決する場合もある。

なお本検知器を適用可能な医療機器としては、たとえば以下のようなものが挙げられる。
１．生命維持管理装置
人工呼吸器、人工心肺装置、血液浄化装置、人工透析装置、輸液ポンプ、シリンジポンプ、など
２．生体情報監視装置
心電図モニター、自動血圧計、パルスオキシメータ、患者監視装置（心電図、観血血圧、呼吸、など）、新生児心電図・呼吸モニター、脳波モニター、呼気ガスモニター、麻酔モニター、など
３．検査、診断装置
心電計、脳波計、筋電計、超音波診断装置、放射線診断装置、MRI、Ｘ線透視装置、な
ど
４．手術機器
電動手術台、手術灯、電気手術器、麻酔装置、など
５．治療機器
結石破砕装置、など
６．血液、化学分析装置
血液自動分析器、尿自動分析器、など

（本実施形態の利点）
以上述べた本実施形態の検知器によれば、商用電源周波数を含む超低周波領域の電磁波を受信するアンテナを備えるため、接地不良の電気機器から放射される電磁波を観測可能である。そして、その観測した電磁波の電界強度に基づいて電気機器の接地状態を評価し、その結果に基づいて電気機器の接地状態をＬＥＤ表示するため、測定者は簡単かつ即座に電気機器の接地状態を検査することが可能である。しかも、電気機器から放射される電磁波を外部から観測するだけで済むため、測定に際して電気機器や電気設備を分解等する手間が不要であるし、また予め電気機器に改造等を行う必要がない。よって、本検知器は、すでに数多くの医療機器を使用している病院に対しても、導入及び運用が極めて容易である。

また本検知器のハンドルの構成によれば、測定者は、ハンドルを把持してアンテナを電気機器に向けるという測定姿勢をとりやすくなる。そして、この測定姿勢によれば、測定者の身体が自然と電気機器及びアンテナから離れた位置に置かれるので、導体である人体が測定に影響を与えることを防止できる。

また、スペーサを設けたので、測定時に、アンテナと電気機器との間の距離（測定距離）をほぼ一定に保つことが容易になる。そして、測定距離をほぼ一定にすることで、測定した電磁波の電界強度を客観的に評価することができるため、結果として接地状態の良否判定の信頼性を向上することが可能となる。

さらに、接地状態に応じてＬＥＤ点灯色を段階的に変化させるようにしたので、測定者は、表示器に表示される色を認識することで、電気機器の接地状態を一目で把握することができる。これにより、ユーザビリティの向上と点検作業の効率化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態は、測定対象機器の外装に取り付ける取付タイプの検知器である。

（検知器の構成）
図６〜図８を参照して、第２実施形態の検知器の構成を説明する。図６は、第２実施形態の検知器の外観を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図７は、同検知器の受信信号処理部及び警報器の構成を示す図であり、図８は、同検知器の電源回路の構成を示す図である。

図６に示すように、第２実施形態の検知器２は、樹脂材からなる直径３〜５ｃｍ程度の円筒型の筐体２１１の内部に、アンテナ２１２、回路基板２１３、バッテリ２１４を配置した構成である。この検知器２は、測定対象機器３の筐体の上面に両面テープなどの接着材で貼り付けられた状態で用いられる。

アンテナ２１２は、第１実施形態のものと同様、銅箔、銅板などの２枚の導体からなる平行平板アンテナで構成されている。検知器２の底面が測定対象機器３の筐体との接触面となっていることから、検知器２の底面方向にアンテナ２１２の指向性を持たせている。

回路基板２１３には、図７及び図８に示すように、アンプ２３１、ゲインセレクタ２３２、コンパレータ２３３、ラッチ回路２３４、３つのＬＥＤから構成される警告ＬＥＤ２３５、モード選択用ディップスイッチ２３６、電源回路２３５、作動状況表示ＬＥＤ２１６が実装されている。なお、図示しないが、アンテナ２１２の電圧変化を信号化するチャージアンプも設けられている。アンテナ及びチャージアンプの構成及び動作については第１実施形態のものと同様なため説明を省略する。

アンプ２３１は、チャージアンプの出力信号をゲインセレクタ２３２で設定したゲインで増幅する。アンプ２３１から出力された電圧信号（電磁波の電界強度に対応）は、コンパレータ２３３によって警報作動設定値（閾値に対応）と比較され、電圧信号が警報作動設定値を超えるとＯＮ信号が出力される。コンパレータ２３３からＯＮ信号が出力されると、ラッチ回路２３４が３個の警告ＬＥＤ２３５の明滅を開始する。このＬＥＤの明滅が警報に対応する。

本実施形態の検知器２は、原則として２４時間監視を想定しているため、誤作動及び誤操作の防止の観点から、電源スイッチなどの操作ボタンは筐体２１１の表面に一切設けら
れていない。バッテリ２１４を所定の位置に装着すると検知器の電源がオンになり、所定の時間間隔（例えば１秒に１回）で検知が開始される仕組みである。なお電源が入っている場合には、電源回路２３５が作動状況表示ＬＥＤ２１６を緑色で明滅させる。バッテリ２１４が消耗した場合には、電源回路２３５が作動状況表示ＬＥＤ２１６を消灯し、ユーザにバッテリ交換を促す。

モード選択用ディップスイッチ２３６では、ゲインセレクタ２３２のゲインの切り替えと、ラッチ回路２３４の警報作動モードの切り替えと、を行うことができる。

ゲインを切り替えることは、相対的にコンパレータ２３３の閾値を変更することと等価である。本実施形態では、予め２種類のゲインが用意されており、測定対象機器３の電磁波シールドの種類に応じて適切なゲインを選択できるようになっている。具体的には、静電シールドタイプ又は電磁シールドタイプの場合には、電界強度＞１００Ｖ／ｍの場合にＯＮ信号が出力されるような値にゲインを設定し、磁気シールドタイプの場合には、電界強度＞５００Ｖ／ｍの場合にＯＮ信号が出力されるような値にゲインを設定する。磁気シールドタイプの場合に閾値を大きくするのは、磁気シールドは接地状態が良好であっても若干電磁波の放射が起こるため、閾値を小さくしすぎると誤検知を生じやすくなるからである。

警報作動モードには、リアルタイムモードとホールドモードの２種類のモードが用意されている。リアルタイムモードでは、警報作動後に電圧信号が警報作動設定値を下回ると、警告ＬＥＤ２３５による警報を停止する。一方、ホールドモードでは、検知器自体の電源をオフにするまでラッチ回路２３４にＯＮ信号がラッチされ、電圧信号の値にかかわらず、警報の出力が継続される。

接地不良の発生の初期段階では、電界強度の値が大きくばらつき、閾値（許容限）の前後を行き来することが多い。よって、リアルタイムモードのように閾値を超えたか否かで単純に警報のオン／オフを切り替えるようにすると、警報が出力されていることを看過してしまうおそれがある。特に、電気機器の近くに常に人がいるとは限らない環境においては、警報を見過ごす可能性が高まる。これに対し、ホールドモードのように警報の出力が維持されるような構成であれば、警報の見過ごしをなくすことができ、接地不良をその発生の初期段階でいち早く発見することが可能となる。

（本実施形態の利点）
以上述べた本実施形態の検知器によれば、電気機器の外装に取り付けた接地不良検知器により、例えば医療機器を患者の診断、治療に使用しようとする際の始業点検時、つまり医療機器の電源プラグを電源コンセントに差し込むと同時に接地の状態を検知するため、接地不良状態のままで患者に使用することが防止でき、安全性を格段に高めることができる。また、使用中にも当該電気機器の接地状態を自動で監視することができるようになる。そして、使用中何らかの原因で接地状態が悪化した場合には警報が出力されるため、電気機器の接地不良を即座に発見することが可能となる。なお本実施形態では、ＬＥＤの明滅により警報を出力したが、警報の出力態様はこれに限らず、光、音、振動、画像などいかなるものでも採用できる。

また、本実施形態の検知器も第１実施形態のものと同様、電気機器から放射される電磁波を外部から観測するだけで済むため、測定に際して電気機器や電気設備を分解等する手間が不要であるし、また予め電気機器に改造等を行う必要がなく、単に電気機器の外装の上面に両面テープ等で貼付するだけでよい。したがって、本検知器は、すでに数多くの医療機器を使用している病院に対しても、導入及び運用が極めて容易である。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態は、医療機器の接地状態を示す情報（接地状態情報）を無線通信により外部機器に対して送信する形態である。

図９は、第３実施形態の接地不良検知システムの構成を示す図である。この接地不良検知システムは、個々の医療機器に取り付けられた複数の検知器４と、病院内に設置された複数の無線通信ターミナル５と、外部機器である管理サーバ６とを有している。

本実施形態の検知器４は、無線通信手段としてのＲＦＩＤタグ（アクティブタグ）を内蔵しており、定期的または必要に応じて、検知器４が取り付けられている医療機器の接地状態情報を検知器４のＩＤとともに発信する。この情報は、無線通信ターミナル５を介して管理サーバ６に送られ、管理サーバ６内の医療機器情報データベースに集約される。

本実施形態のシステムによれば、管理サーバ６において病院内のすべての医療機器の接地状態を集中的に管理できるので、接地不良の早期発見及び迅速な対処が実現できる。

以上、第１から第３の実施形態を挙げて本発明を説明したが、これらの実施形態は本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

第１実施形態の検知器の外観を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）はスペーサを収納した様子を示す断面図である。 図１の検知器のアンテナ部の構成を示す図である。 図１の検知器の受信信号処理部及び表示器の構成を示す図である。 図１の検知器の電源回路の構成を示す図である。 図１の検知器を用いて医療機器の接地状態を点検する際の運用例を示す図である。 第２実施形態の検知器の外観を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図６の検知器の受信信号処理部及び警報器の構成を示す図である。 図６の検知器の電源回路の構成を示す図である。 第３実施形態の接地不良検知システムの構成を示す図である。

符号の説明

１、２、４ 検知器
３ 測定対象機器
５ 無線通信ターミナル
６ 管理サーバ
１２ アンテナ
２０ ハンドル
２１ スペーサ
２１２ アンテナ

Claims (8)

1. 電気機器の接地の不良を検知するための接地不良検知器であって、
   前記電気機器から放射される、商用電源周波数を含む超低周波領域の電磁波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した電磁波の電界強度に基づいて前記電気機器の接地状態を評価する信号処理手段と、
   前記信号処理手段の評価結果に基づいて前記電気機器の接地状態を示す情報を出力する出力手段と、
   前記アンテナと前記電気機器との間の距離を規定するスペーサと、
   を備えることを特徴とする接地不良検知器。
2. 前記接地不良検知器は、測定者が前記接地不良検知器を手で持ち測定対象となる前記電気機器にかざすようにして用いられるものであり、
   少なくとも前記アンテナを内蔵する検知器本体と、
   前記測定者が把持するためのハンドルと、を備え、
   前記アンテナが前記検知器本体の前端部に配置され、且つ、前記ハンドルが前記検知器本体に対して前記アンテナとは反対の側に伸びた形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の接地不良検知器。
3. 前記出力手段は、複数の色を表示可能な表示器であり、
   前記信号処理手段は、前記電磁波の電界強度に応じて前記表示器に表示する色を段階的に変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の接地不良検知器。
4. 医療機器の外装に取り付けられて用いられ、前記医療機器の接地の不良を検知するため
   の接地不良検知器であって、
   前記医療機器から放射される、商用電源周波数を含む超低周波領域の電磁波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した電磁波の電界強度に基づいて前記医療機器の接地状態を評価する信号処理手段と、
   前記信号処理手段の評価結果に基づいて前記医療機器の接地状態を示す情報を出力する出力手段と、を備え、
   前記接地不良検知器の筐体は、前記医療機器の外装面に対して取り付けられる面を有しており、
   前記アンテナは、前記接地不良検知器の筐体の内部に、前記面の方向に指向性をもつように配置されているアンテナであることを特徴とする接地不良検知器。
5. 前記信号処理手段は、所定の時間間隔で、前記アンテナで受信した電磁波の電界強度と所定の閾値とを比較し、前記電界強度が前記閾値を超えた場合に前記出力手段にて警報を出力させることを特徴とする請求項４に記載の接地不良検知器。
6. 前記接地不良検知器が取り付けられる前記医療機器の電磁波シールドの種類に応じて、前記アンテナから出力される信号に対するゲイン、又は、前記所定の閾値を切り替えるためのスイッチをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の接地不良検知器。
7. 前記出力手段が警報を出力した後は、前記アンテナで受信した電磁波の電界強度にかかわらず、前記警報の出力が継続されることを特徴とする請求項５または６に記載の接地不良検知器。
8. 前記医療機器の接地状態を示す情報を無線通信により外部機器に対して送信する無線通信手段をさらに備えることを特徴とする請求項４〜７のうちいずれか１項に記載の接地不良検知器。

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