JPH08506032A - 電気装置のための電気的安全システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電話のような消費者装置のための、且つ手持ち式診断装置のような医療機器のための装置及び電気回路構成は、複数のモジュール（１又は２）のうちの少なくとも一つに設けられた、露出された電気的接触子（２１，２３，２５及び２７）に電気的絶縁を与える。該装置は、一つのモジュール（１）内に少なくとも一つのアクチュエータ構成部分（３６）と、第２モジュール（２）内に少なくとも一つのセンサ構成部分（３３）とを備えており、これにより、センサ構成部分（３３）がモジュール（１）の好ましい配置を検知したとき、露出された電気的接触子の電気的絶縁を解除する。モジュール内の装置及び電気回路構成の配置は、電気的安全性を向上させると同時に、装置の安全面での勝手な変更がなされるのを最小限に抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】 電気装置のための電気的安全システム発明の分野 本発明は、電気装置のための電気的安全システムに係り、特に、医師や患者の 周囲で用いられる医療機器のためのシステムに関する。発明の背景 電気の使用を必要とする医療機器のような電気装置は、電気製品の安全性を検 討する協会で挙げている要求を達成するために、電気的安全のための要求に従わ なければならない。医療機器のために存する如何なる関心も、医療機器の一部と して用いられる電気接点に触れることで生じる電気ショックの可能性を最小にす ることにある。この関心は、技術者にして、絶縁アンプのような、或いは、患者 や医師を電圧及び電流にさらす危険性を最小限にする同様物のような電気回路構 成を発展させる。例えば、米国特許第４,８０３,９９６号（ピールその他）の明 細書を参照されたい。 電気回路構成におけるその外の発展は、医療機器が、バッテリー電源を用いる ためにモジュールが適用されるときに電気接触を必要とするような二つもしくは それ以上の分離可能なモジュールを有する場合の状況においてなされてきた。例 えば、バッテリーパックとこれに組付け可能な無線部分との間の適切な接続を確 実にし、且つバッテリー端子の不用意な短絡の防止を確実にするスイッチ手段及 びヒューズ手段を用いている、米国特許第４,５７８,６２８号（シウィアック） の明細書を参照されたい。 医療機器市場の供給者及び使用者は、アンダーライターズ・ラボラトリーズと 提携して、もし、人が装置の露出された電気的接触子に接触したとしても、これ らの露出された電気的接触子に流れる電流を非常に小さな電流に制限するような 、医療機器のための安全操作性基準を設けた。現在、安全性５４４のためのアン ダーライターズ・ラボラトリーズの基準は、二重絶縁回路のための５０マイクロ アンペアの制限を設定し、他の場合には１００マイクロアンペアの制限を設定し ている。 電子医療機器は、時として小型で携帯可能に作られなければならない。例とし ては、聴診器やその他の診断上のシステム、経皮性の電子神経刺激装置のような 電子人工補綴装置、患者モニタリング設備が挙げられる。このリストは、限定的 なものではないが、小型の携帯可能な電子医療機器の設計及び製造に関する問題 点を包括的に示している。 そのような電子医療機器における要求には、簡単且つ安全な操作が可能な内蔵 電源（時としては、再充電可能なバッテリー）を有する、軽量にして携帯可能な 診断装置を含むことができる。そのような電子医療機器のための静止状態におい て付帯する典型的な操作には、バッテリーの充電装置及び回路構成が含まれ、そ して、コンピュータや機器、あるいは設備との間のデータ連絡が含まれる。携帯 装置と静止装置との間における機構上の位置合わせや電気的連結は、重要病院（ critical hospital）及び医療環境において、便利且つ安全でなければならない 。これらの要求は、特に、電子聴診器や、心臓及び肺の聴診検知及び画像表示装 置のような、携帯の手持ち診断器具に当てはまる。 静止支援モジュールと、携帯用の診断モジュールとを含む複数のモジュールを 備えた携帯電子医療装置の二つの例は、米国特許第５,０１０,８８９号及び第５ ,２１３,１０８号（双方とも、ブレッドセンその他）に開示された設備と共に用 いられるものや聴診器が含まれる。 露出した電気的接触子は、バッテリー及びその充電器を有する携帯医療機器の ように、携帯装置と、これと連携する支援設備との間の有効な接続をなすことが 、しばしば要求される。電気的安全性は、種々の方法によって達成される。従来 における幾つかの成果には、イリノイ州ノースブルックのアンダーライターズ・ ラボラトリーズ株式会社の基準５４４によって網羅されているような注意深く特 定された条件の下においてなされた、運転電圧の制限（例えば、４０ボルトのよ うに、ある閾値よりも低い運転）が含まれていたり、あるいは、低レベルへの漏 電を制限し、且つ露出される接触子を特定のレベルよりも低い電圧に制限する絶 縁や空隙の付与が含まれていた。発明の概要 本発明は、電気装置の複数のモジュールのうちの少なくとも一つの露出した接 触子に、そのような接触子が使用されていないときにおいて、電気的な絶縁を与 えるための装置及び回路構成の双方を提供するものである。電気的絶縁とは、電 気装置が安全目的のために必要とするときに、電気的非接続状態又は電気的接地 状態のいずれか、あるいは双方であることを内包することができる。本発明はま た、医療機器の二つのモジュール間の機構的位置関係が適切であるときにだけ、 接触子を能動電気回路構成に接続するための手段を提供する。医療機器の二つの モジュールの非限定的な実施例としては、典型的には電源ラインに接続される静 止支援設備に対して、機構的に近接して位置が合わされ、且つ電気的に分離可能 に接続される携帯型の診断装置がある。 本発明の他の形態としては、電気回路をスイッチングするための装置及び回路 構成が与えられる。この装置及び回路構成は、使用者にとって明らかではないシ ステム、あるいは使用者の介入を条件とはしないシステムによって、支援設備に 対して、近接した位置で且つ適切な方向に向けられて携帯装置を位置付すること により制御される。 本発明の他の形態では、装置及び回路構成手段は、機構的位置合わせの後に、 単に電気的接触子どうしを係合させる。これら接触子は、医師もしくは患者が通 電されている電気的接触子に対して暴露されるのを防止するように、静止支援設 備に対して機構的に位置合わせされる携帯モジュールの位置に存する。 本発明は、電気装置の複数のモジュールのうちの少なくとも一つにおいて露出 した接触子に、電気的な絶縁を与えるための装置を提供するものである。この装 置は、少なくとも一つのモジュール内に、電気回路構成と電気的に連結された状 態で少なくとも一つのセンサ要素を備えており、これにより、モジュールが所定 の位置におかれたこと、及び露出された電気的接触子が係合したことを各センサ 要素が検知したとき、露出された電気的接触子の電気的絶縁を解除する。 本発明はまた、電気装置における複数のモジュールのうちの少なくとも一つに 露出された電気的接触子を、電気的に絶縁するのための電気回路を提供する。こ の回路は、一つのモジュール内で少なくとも一つのセンサ要素と電気的に連結さ れた電気的スイッチング素子を備えており、これにより、モジュールが所定の位 置におかれたこと、及び少なくとも一つのスイッチング素子が閉じられたことを センサが検知したとき、露出された電気的接触子の電気的絶縁を解除する。 本発明の特徴は、自己包含されて安全性を促進する静止支援設備の中に、装置 及び回路構成を経済的に採用することにある。 本発明の他の特徴は、携帯モジュールと静止支援設備との間で、機構的に適切 に位置が合った状態の接触が得られるまで、そしてそのような接触が得られない 限りは、回路を開のまま維持する回路構成の提供にある。そのような方法におい て、装置の少なくとも一つのモジュールにおいて露出された電気的接触子の電気 的絶縁は、機構的に適切に位置が合うことによって電気的絶縁が解除されるまで 、維持される。 本発明の利点は、携帯モジュールが機構的に適切な位置にあり、且つ電気的に 接続された状態にあるとき、静止支援設備において露出されてエネルギが与えら れている見込みのある電気的接触子が、その周辺に対して最少にされる。機構的 に適切な位置にある携帯モジュールは、こうしてエネルギが与えられている接触 子を露出状態から遮蔽する。 上述の利点、本発明の構成及び作用は、添付の図面及び以下の説明により、さ らに容易に明らかとなるであろう。図面の簡単な説明 図１は、本発明に用いられる聴診器、携帯表示モジュール、静止プリンタ／充 電器モジュール、及び電源ライン（変圧器を含む）を含む医療機器の斜視図であ る。 図２は、露出された電気的接触子の対を示す、携帯表示モジュール及び静止プ リンタ／充電器モジュールの斜視図である。 図３は、安全システムのためのアクチュエータ構成部分が示されている表示モ ジュールと、安全スイッチング構成部分が示されているプリンタ／充電器モジュ ールとを並置して示す部分破断斜視図である。 図４は、アクチュエータとセンサとの互いの相対的作動方向を示す斜視図であ る。 図５は、安全スイッチング回路構成と、医療機器の機能要素に対するその関係 を詳細に示す概略電気回路図である。発明の実施例 本発明に係る装置と共に有用な電気装置は、第１モジュールが携帯可能且つ再 充電可能にして、第２モジュールが静止して電気的に電源ラインに接続可能にさ れた電気装置であり得る。電気装置の非限定的な実施例は、手持ち式の消費者装 置（フラッシュライトや電気レーザ、電子制御ユニット、無線及びセルラー電話 、携帯の電気手工具のような）や、大型可搬電気設備（芝生及び庭園用の設備の ような）、また、静止モジュールに対する一時的な電気的接続を必要とする他の モジュールを含んでいる。 好ましくは、電気装置は、可搬性を有して手持ち式の診断設備である医療機器 である。図１に示された医療機器は、身体音の、特に心臓音の取得、表示、格納 及び分析用に、医者又は他の医療実務者によって用いられるグラフィック聴診シ ステム１０である。そのような聴診器具の非限定的な例には、米国特許第５,０ １０,８８９号及び第５,２１３,１０８号（双方とも、ブレッドセンその他）に 開示されているグラフィック表示聴診器がある。 システム１０は、医師が適当な音の位置や特徴を選択するために用いる聴診器 ３を備えている。聴診器３と一体的に設けられるのは、音響信号を電気信号に変 換する変換器（図示せず）である。電気信号は、ケーブル４によって、携帯型の 手持ち式の表示モジュール１と連絡される。表示モジュール１は、液晶やあるい はその他の表示及び記憶のための構成部分、その他の電気的構成部分と同様に、 これらは総て内蔵バッテリーによって、好ましくは再充電可能なバッテリーによ って電力供給されるが、これらと同様に複雑な電子処理回路構成を備えていても よい。 携帯表示モジュール１のための電気的なデータ連絡及びその他の支援は、標準 的な電源ライン５から接続ケーブル６を介して電力供給を受けるプリンタ／充電 器モジュール２から提供される。さらに、ケーブル７で連結できるコンピュータ プリンタやパーソナルコンピュータあるいは他の付属品（図示せず）のような、 さらに別の装置とも連結できる。 静止プリンタ／充電器モジュール２は、本発明による使用のために簡単にアク セスでき、且つ電気的に安全にされている。図２は、表示モジュール１とプリン タ／充電器モジュール２との間の電気的相互連結の詳細を示している。電気的接 触子の対２１−２２及び２３−２４は、データ交換の連結をなし、接触子の対２ ５−２６及び２７−２８は、バッテリーの充電の連結をなす。電気的接触子は、 表示モジュール１が機構的に適切に位置が合わせられ、例えばプリンタ／充電器 モジュール２の凹部２０内に位置付けられて着座したときに、これらそれぞれの 接触子の対によってなされる。 好ましい使用においては、プリンタ／充電器モジュール２が、ケーブル６及び 電源５によって電源ラインに接続され、ケーブル７を介して遠隔設備に接続され る。 発明によれば、接続接触子２１，２３，２５及び２７は、表示モジュール１が 充電及び／又はデータ送信のためにプリンタ／充電器モジュール２内に着座して いるとき以外は、プリンタ／充電器モジュールの他の回路構成からは電気的に常 時絶縁されている。 好ましくは、電気的絶縁は、スイッチング素子（例えば、固体スイッチ、電気 リレー、及び同等のもの）を設けることによって達成される。図３に示すように 、通常開の電気リレー３４及び３５が、プリンタ／充電器モジュール２の電気回 路内に、接触子２６及び２８と、２５及び２７とのそれぞれの間で電気的に連結 される状態で設けられている。 プリンタ／充電器モジュール２と表示モジュール１との間の電気回路構成を閉 じるためのリレー３４及び３５の作用は、センサ構成部分３３によって達成され る。このセンサ構成部分３３は、プリンタ／充電器モジュール２内に表示モジュ ール１適切に着座することによって、そしてこれによってアクチュエータ構成部 分３６のセンサ３３に対する位置合わせがなされ、その場合にのみ作動する。 好ましくは、センサ構成部分３３は、プリンタ／充電器モジュール２内の電気 的に絶縁している回路基板３２上に取り付けられた磁気抵抗センサである。また アクチュエータ構成部分３６は、好ましくは、表示モジュール内の電気的に絶縁 している回路基板３８上に取り付けられた永久磁石である。特に磁石は、モデル １０２ＭＧ１５マグネットであり、磁気抵抗デジタル位置センサはモデル２ＳＳ Ｐセンサであり、いずれもミネソタ州ミネアポリスのハネウェル株式会社のマイ クロ・スイッチ部門から販売されている。これらの構成部分における磁気的な相 互の位置関係が図４に示されており、図においては、磁石４４が磁気抵抗センサ ４２の面に平行に、且つ磁気抵抗センサ４２の位置に合わされている。磁石４４ は、磁極のいずれか一方の方向に向けられる。好ましくは、矢印４６が、磁場の 影響を受ける箇所を示している。センサから磁石までの間の作動範囲は約２.５ ｃｍもしくはそれ以下であり、モジュール１及び２が適切な位置にあるときに０ .５ｃｍであるのが好ましい。 装置及び回路構成は、モジュール内に収容されていて、外観では見えないよう に隠されているのが好ましい。こうして、安全システムの部分は、使用者には見 えないようにされている。したがって、安全システムの作用は、それに手を加え て解除したり回避して作動させないようにすることは、使用者にとって解りにく く、また困難となる。さらに、隠された磁石構成部分を用いることは、モジュー ル１又は２のいずれか一方の外から、一般に入手可能な物で、この安全システム を不能にしてしまう可能性を少なくする。さもなければ、非安全的な使用のため には、テープや紐、あるいは接着剤のような物で、外部構成部分を好ましくない 位置に拘束するしかない。外部構成部分の接続を切るためにワイヤカッタを使用 するような手順が取られることは、本発明の安全システムを用いることによって 最小限に抑えられる。 アクチュエータ構成部分３６とセンサ構成部分３３との数多くの組合せが、こ の時点において好ましい磁気抵抗／永久磁石の組合せに代わることが可能である 。非限定的な例としては、磁気ホール効果センサ／永久磁石、リードスイッチ／ 永久磁石、光学スイッチ／発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、磁気力学変換器（ma gneto-dynamic transformer）、静電容量結合（electro-static capacitive cou pl ing）、磁気力学容量結合（electro-dynamic capacitive coupling）、及び高周 波結合（radio frequency coupling）、あるいはその他の固体センサがある。ま た、より特別な位置決めを継続的に行うことによって、あるいは位置決め操作の 段階によって、継続的に高いレベルの安全性を提供するためには、複数のアクチ ュエータとセンサの対を、選択された幾何学形状及び／又は選択されたスイッチ ングの論理形態（switching logic configuration）において用いることが可能 である。 複数のセンサ構成部分と複数のアクチュエータ構成部分はまた、好ましい利点 によって、双方のモジュール又はいずれか一方のモジュールに採用することがで き、例えば、モジュール間での特定の相互作用のために識別されたモジュールを 特定し認識するために、複数のセンサ構成部分及び複数のアクチュエータ構成部 分を使用することができ、また、別々に組合わされているモジュールにおける別 々のアクチュエータ構成部分間の識別をするために、一つのモジュール内で複数 のセンサ構成部分を使用することができる。その点において、複数のセンサ構成 部分及び複数のアクチュエータ構成部分の使用は、安全性制御における付加的な レベル又は連携技術（communication technique）を、あるいはその両方をもた らす。 図５は、通常開のリレー３４及び３５を制御するための磁気抵抗要素３３を用 いた好ましい実施例の回路の概略を示す詳細図である。これらリレーは２極の通 常開接点タイプの素子であり、イリノイ州シカゴのポッター・アンド・ブルムン フィールドから入手可能なモデルＪＷＤ−１７１−２３のリレーである。これら のリレーは、確実な絶縁のために電気的に分離されている。 リレー３４は、充電回路を制御し、充電接触子２７及び２８を電源５４に接続 する。電源５４は、５６で外部電力源に接続されている。 リレー３５は、情報回路を制御し、接触子２１及び２２を処理及び制御システ ム５２に電気的に接続する。システム５２は、プリンタやパーソナルコンピュー タに５８で接続される。複数の組合せによるセンサ構成部分３３とアクチュエー タ３６は、安全性又は連携の特徴（communications features）における多様性 を、あるいは双方の多様性を電気回路構成に付加すべく設けられるが、リレー３ ４及び３５は、単一のセンサ構成部分３３によって制御される。 リレー３４は、電気的に且つ物理的に接触子２５及び２６を閉じるように位置 し、そしてリレー３５は電気的に且つ物理的に接触子２１及び２３を閉じるよう に位置し、電気回路構成の他の部分からの漏れ電流及びクロストークを最小にす る。表１は図５の構成部分のリストである。 プリンタ／充電器モジュール２に用いるための電気的絶縁安全システムが記述 されたが、これは同時に、本発明の範囲内で、表示モジュール１内に補充的なあ るいは補足的な電気的絶縁安全システムを提供する物である。センサ及びアクチ ュエータは、さらなる安全性の用心のために、携帯用診断装置の露出された接触 子の絶縁のための２重の効果もしくは補足的な効果のために、図３に示された位 置と反対のモジュール内に設けることも可能である。 発明の範囲は、以下の請求の範囲に規定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ // Ａ６１Ｎ 1/08 8825−4Ｃ (72)発明者 フィッシャー、デイビッド・ジェイ アメリカ合衆国 55133―3427ミネソタ州、 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427番（番地の表示なし) (72)発明者 プラット、ジョナサン・シー アメリカ合衆国 55133―3427ミネソタ州、 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427番（番地の表示なし) (72)発明者 サンダーマン、ウィリアム・エル アメリカ合衆国 55133―3427ミネソタ州、 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427番（番地の表示なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電気装置の複数のモジュール（１及び２）上の露出された接触子（２１〜 ２８）の、電源からの電気的絶縁のための装置であって、該装置は、機構的位置 合わせ及び電気的接続が可能な二つのモジュール（１及び２）を備え、少なくと も一つのモジュール（１又は２）が携帯可能である装置において、 第１モジュール（１）上の、エネルギが付与されずに露出された電気的接触子 （２２，２４，２６及び２８）と、 第１モジュール（１）内の少なくとも一つの覆い隠されたアクチュエータ構成 部分（３６）と、 第２モジュール（２）内の少なくとも一つの覆い隠されたセンサ構成部分（３ ３）と、 第２モジュール（２）上の、エネルギが付与されずに露出された電気的接触子 （２１，２３，２５及び２７）と、 対応する覆い隠されたセンサ構成部分（３３）及び電源と電気的な連携関係に ある少なくとも一つの電気的スイッチング素子（３４又は３５）とを備え、 各スイッチング素子は、通常開であるが閉じたときに、第２モジュール上の露 出された対応接触子と電気的連携をなし、電源に接続された電気的回路構成との 間で、エネルギ付与状態の電気的連携をなし、 覆い隠されたアクチュエータ構成部分と、覆い隠された対応センサ構成部分と の位置合わせが、対応するスイッチング素子を閉じさせ、且つ電気的回路構成を 、第２モジュール上の露出された接触子に対してエネルギ付与状態で電気的に連 携させ、そして、 第１モジュールと第２モジュールとの機構的位置合わせが、第２モジュール上 の露出された接触子を、第１モジュール上の露出された対応接触子に対してエネ ルギ付与状態で電気的に連携させる、装置。 ２． 電気的絶縁が解除されたとき、及び二つのモジュール（１及び２）が機構 的位置合わせ及び電気的連携がなされたときに、電気回路構成が第１モジュール （１）にエネルギを付与し、そして、 必要に応じて、電気的絶縁が解除されたとき、及び二つのモジュール（１及び ２）が機構的位置合わせ及び電気的連携がなされたときに、電気回路構成が、第 １モジュール（１）と第２モジュール（２）との間で情報交換する、請求項１記 載の装置。 ３． 各電気回路構成のスイッチング素子は、電気的リレー（３４又は３５）か らなる、請求項１記載の装置。 ４． 各センサ構成部分（３３）は磁気抵抗位置センサであり、各アクチュエー タ構成部分（３６）は磁石であり、そして、上記位置合わせは磁気的位置合わせ である、請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。 ５． 各センサ構成部分（３３）は、磁気ホール効果センサ又はリードスイッチ からなり、アクチュエータ構成部分（３６）は磁石であり、そして、上記位置合 わせは磁気的位置合わせである、請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。 ６． 各センサ構成部分（３３）は光学スイッチであり、各アクチュエータ構成 部分（３６）は発光ダイオードであり、そして、上記位置合わせは光学的位置合 わせである、請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。 ７． 各センサ構成部分（３３）及び各アクチュエータ構成部分（３６）は、磁 気力学変換器結合、静電結合、電気力学容量結合、あるいは高周波結合のいずれ かよりなる、請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。 ８． 電気装置は、医療機器、手持ち式診断装置、消費者装置、または電話のい ずれかである、請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。 ９． 請求項１ないし８のいずれかの電気装置の複数のモジュール（１及び２） 上の露出された電気的接触子（２１〜２８）の、電源からの電気的絶縁のための 電気回路。