JPH10305009A - 医用電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】異なる商用電源地域に共通に使用することが可
能で、且つ電源回路の入出力効率を一定に保つ医用電気
機器を提供すること。 【解決手段】電源ユニット５０は、商用電源の雑音を取
り除き良好な正弦波電圧を得るラインフィルタ６２と、
この正弦波電圧を全波整流するダイオードブリッジ６３
と、全波整流波形をスイッチング素子によってパルス化
し、このパルス幅を制御回路によって変化させることに
より必要な電力を後段のスイッチングトランス６５の１
次側巻線６５ａに供給するＰＷＭ制御部６４と、入出力
巻線６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄが高耐圧に絶縁さ
れて巻線間の漏れ電流を所定値以下に抑制されたスイッ
チングトランス６５と、入力巻線６５ｃ，６５ｄに生じ
たパルスを平滑化して安定的な直流電圧を２次回路ブロ
ック５６及び患者回路ブロック５５に供給するレギュレ
ータ６６ａ，６６ｂとで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異なる商用電源地
域に共通に使用することが可能な医用電気機器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】医療に用いる電気機器には数々の規定が
設けられている。その規定のひとつである国際電気標準
会議が刊行した医用電気機器安全通則ＩＥＣ６０１−１
において、漏れ電流に関する定義がされており、ＢＦ
形、ＣＦ形という分類がされている。

【０００３】ＢＦ形とは患者に接触する装着部が単一故
障時でも規定の漏れ電流を越えず、その機器のすべての
他の部分から切り離されており、漏れ電流の規定値内で
ある医療機器と定義されている。また、ＣＦ形とは更に
漏れ電流の規定値が低い医療機器として定義されてい
る。

【０００４】医療分野に用いる医用電気機器では、患者
や術者に直接触れる部分は漏れ電流による感電等を防止
するため安全上の対策が施されている。すなわち、商用
電源に直接接続される１次回路、この１次回路と電源用
の絶縁トランスを介して構成される２次回路に加えて、
１次回路及び２次回路に対して所定の耐圧、漏れ電流値
の基準を十分満たすような患者回路で構成するようにし
ている。

【０００５】また、医療に用いられる電気機器は、使わ
れる地域毎例えば、日本では１００Ｖ，北アメリカでは
１２０Ｖなどのように商用電源電圧が異なっているた
め、商用電源電圧が異なる地域においてトランスの出力
電圧を一定にしなければならない。そこで、特開平２−
１９３６３４号公報には内視鏡撮像装置の絶縁トランス
に、異なる商用電源入力に対して負荷側の効率を一定に
保つため、複数の入力端子を設けた内視鏡撮像装置のシ
ールド装置が示されている。

【０００６】また、特開昭５０―１０８７９８号公報に
は患者と導電的には接続されているが商用電源に対して
は高周波トランスによって絶縁された DC-DC変換電源を
備えて、生体を含む入力回路は大地及び出力回路から電
気的に絶縁され、商用電源などからの生体に対する電撃
を防止することができるようにした電気的医学装置が示
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平２−１９３６３４号公報の内視鏡撮像装置のシール
ド装置では、商用電源電圧の異なる地域向けの製品は異
なる入力端子に接続するなど、製造工程が複雑になると
いう不具合があった。

【０００８】また、前記特開昭５０−１０８７９８号公
報の電気医学的装置では患者回路用の高周波発信回路が
設けられているが、構成部材が多く電気医学的装置のコ
ストアップという問題があった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、異なる商用電源地域に共通に使用することが可能
で、且つ電源回路の入出力効率を一定に保つ医用電気機
器を提供することを目的にしている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の医用電気機器
は、機器本体に電気的に接続され、患者に対して物理的
に接触する患者装着部を備えた医用電気機器であって、
前記機器本体内の内部電源に、入出力をそれぞれ高耐圧
に絶縁し、２系統以上の出力を有するスイッチングレギ
ュレータを用いている。

【００１１】この構成によれば、医用電気機器に異なる
商用電源電圧を供給した際、医用電気機器内部の患者回
路、２次回路の２系統に安定した直流電圧が供給され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１及び図２は本発明の一実施形
態に係り、図１は医用電気機器の１例である硬性内視鏡
システムを示す図、図２は硬性内視鏡システムのＣＣＵ
の電源ユニットの構成を示すブロック図である。

【００１３】図１に示すように本実施形態の内視鏡シス
テム１は、患者の体腔内に挿入される患者装着部となる
例えば観察光学系を内蔵した挿入部２ａが硬性な硬性内
視鏡２と、この硬性内視鏡２にライトガイドケーブル３
ａを介して照明光を供給する医用電気機器の1つである
光源装置３と、前記硬性内視鏡２の基端部に接続され、
前記硬性内視鏡２でとらえた光学像を電気信号に変換す
る電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を撮像手段
として内蔵したＴＶカメラ４と、このＴＶカメラ４の固
体撮像素子から伝送される電気信号に対する信号処理を
行う医用電気機器の1つであるカメラコントロールユニ
ット（以下ＣＣＵと略記する）５と、このＣＣＵ５で生
成された映像信号を表示するモニタ６とで患者の診断、
処置、手術を行う構成になっている。

【００１４】前記ＣＣＵ５の機器本体内部には１次回路
５１，２次回路５２，患者回路５３を備えた電源ユニッ
ト５０と、体腔内に挿通されて患者に対して物理的に接
触する硬性内視鏡２などの患者装着部に接続される患者
回路ブロック５５と、モニタ６などの周辺機器に接続さ
れる２次回路ブロック５６と、前記患者回路ブロック５
５と２次回路ブロック５６との電気安全性を確保するト
ランスやフォトカプラなどのアイソレーションデバイス
５７などが設けられている。なお、前記患者回路ブロッ
ク５５と２次回路ブロック５６との間などは、それぞれ
所定の沿面、空間距離をもって配置することによって、
感電等を防止するなど電気的安全上の対策が施されてい
る。

【００１５】図２に示すように商用電源が供給される電
源ユニット５０は、供給された商用電源が通る入力端に
設けたヒューズ６１ａ，６１ｂと、商用電源の雑音を取
り除き良好な正弦波電圧を得るためのラインフィルタ６
２と、入力された正弦波電圧を全波整流するダイオード
ブリッジ６３と、入力された全波整流波形を例えばＦＥ
Ｔ等のスイッチング素子によってパルス化し、このパル
ス幅を制御回路によって変化させることにより必要な電
力を後段のスイッチングトランス６５の１次側巻線６５
ａに供給するＰＷＭ制御部６４と、入出力巻線６５ａ，
６５ｂ，６５ｃ，６５ｄの各々が高耐圧に絶縁されて巻
線間の漏れ電流を所定値以下に抑制されたスイッチング
トランス６５と、前記入力巻線６５ｃ，６５ｄに生じた
パルスを平滑化して安定的な直流電圧を２次回路ブロッ
ク５６及び患者回路ブロック５５に供給するレギュレー
タ６６ａ，６６ｂとで構成されている。すなわち、電源
ユニット５０をＰＷＭ制御部６４を設けたスイッチング
トランス６５とレギュレータ６６ａ，６６ｂとでいわゆ
るスイッチング電源としている。

【００１６】前記電源ユニット５０は、スイッチングト
ランス６５に設けられたフィードバック用巻線６５ｂか
らＰＷＭ制御部６４へ巻線比Ｎ65a：Ｎ65bに比例した制
御電圧をフィードバックすることにより、スイッチング
トランス６５に供給される電力を一定にするように制御
されている。また、スイッチングトランス６５は、入力
電圧から巻線比Ｎ65a：Ｎ65c、及びＮ65a：Ｎ65dに比例
した電圧を２次側巻線６５ｃ及び患者側巻線６５ｄに発
生させる。このため、異なる商用電源を入力した場合、
電源ユニット５０の効率を落とすことなく、２次回路ブ
ロック５６及び患者回路ブロック５５に安定的な直流電
圧を供給する。

【００１７】ここで、スイッチングトランス６５は、前
記１次側巻線６５ａから２次側巻線６５ｃ及び患者側巻
線６５ｄ間の容量結合を介して流れる漏洩電流が所定値
以下になるように設計されると共に、前記１次回路５
１、２次回路５２、患者回路５３の各回路は所定の沿
面、空間距離をもって配置されている。

【００１８】なお、前記レギュレータ６６ａ、６６ｂか
らの出力値は、図示しない過電流・過電圧保護回路によ
り出力電流値・出力電圧値が検知されており、フォトカ
プラ６７ａ、６７ｂを通じてＰＷＭ制御部６４に制御信
号をフィードバックすることによって、２次回路ブロッ
ク５６、患者回路ブロック５５における過負荷、短絡時
に出力が停止するように制御されている。

【００１９】上述のように構成した内視鏡システム１の
作用を説明する。まず、ＣＣＵ５を商用電源に接続す
る。すると、電源ユニット５０の患者回路５３から患者
回路ブロック５５に対して所定の電力を供給する一方、
電源ユニット５０の２次回路５２から２次回路ブロック
５６に対して所定の電力を供給する。

【００２０】次に、硬性内視鏡２の挿入部２ａを患者の
体腔内に挿入し、光源装置３から出射される照明光によ
って写し出される内視鏡像をＴＶカメラ４の内部に設け
られているＣＣＤで撮像する。このＣＣＤの撮像面に結
像した内視鏡像は、電気信号に光電変換されてＣＣＵ５
内の患者回路ブロック５５に入力されて所定の信号処理
が施された後、アイソレーションデバイス５７を介して
２次回路ブロック５６に伝送される。そして、この２次
回路ブロック５６では、入力された電気信号に所定の映
像処理を施して標準映像信号を生成してＴＶモニタ６に
出力する。

【００２１】このように、電源ユニットをＰＷＭ制御部
を設けたスイッチングトランスとレギュレータとでスイ
ッチング電源としたことによって、異なる商用電源を入
力した場合、電源ユニットの効率を落とすことなく、患
者回路ブロック及び２次回路ブロックに安定的な直流電
圧を供給することができる。このことにより、異なる商
用電源電圧に接続される機器のバージョンを１種類に統
一することが可能になって、製造工程が簡略化される。

【００２２】また、スイッチング電源を設けた電源ユニ
ットを使用した内視鏡システムにおいては、患者に物理
的に接触する硬性内視鏡及び医師の手を介して電気的に
接続されるＴＶカメラに供給される電力を、電源ユニッ
トの患者回路としているので、患者回路―患者―大地に
流れる患者漏れ電流を国際規格の許容値以下とすること
が可能になる。

【００２３】さらに、１次回路、２次回路、患者回路を
所定の沿面、空間距離をもって配置しているので、各々
の回路間の耐電圧を国際規格に適合させることが可能に
なる。

【００２４】なお、本実施形態の電源ユニットを使用し
た医用電気機器は、内視鏡システムに限定されるもので
はなく、患者に対して電気的に接触する患者装着部を備
えた医用電気機器である、例えば患者挿入部に固体撮像
素子を内蔵した電子内視鏡装置や、患者の生体組織にプ
ローブから高周波エネルギーを供給する高周波焼灼装
置、あるいは患者の体腔内に挿入される内視鏡と電気的
に接続された内視鏡用光源装置、または患者の体表にプ
ローブを密着させて体内をエコー観察する超音波診断装
置、患者の生体組織にプローブから超音波エネルギーを
供給する超音波手術装置、患者の体腔内に挿入されるプ
ローブからマイクロ波を発生し生体組織を温熱治療する
温熱治療装置等、その他の医用電気機器に対しても応用
可能であり、その応用範囲は広く、この電源ユニットを
各装置に使用することで大きな効果を得られる。

【００２５】ところで、上述した内視鏡装置のような医
用電気機器は、国際規格により例えば不要輻射等のノイ
ズ規制を受けている。特に欧州では、１９９６年より国
際規格に適合しない機器の流通が禁止されるといった厳
しい規制がなされている。上記特開平２−１９３６３４
号公報に示されている内視鏡撮像装置のシールド装置で
はシールドケースの接地が不十分であるため、特に欧州
地域で求められるＥＭＣ規制をクリアするのに十分なシ
ールド特性が得られないという問題があった。このた
め、電磁波シールドが不完全であるという問題点を解消
し、不要電磁波を輻射する回路を確実にシールドする医
用電気機器の提供が望まれていた。

【００２６】図３に示すように本実施形態の医用電気機
器１０の外装部を構成する金属製筐体１１には金属製ス
タッド１２が導電性の接着剤などを介して導電接続され
ている。この金属製スタッド１２の先端面には複数の回
路部品１３を実装した回路基板１４が配置されるように
なっており、前記金属製スタッド１２のネジ部に対応す
る位置には取付け孔１４ａが形成されている。

【００２７】また、前記回路基板１４は、金属製のシー
ルドケース１５によって覆われるように構成されてお
り、このシールドケース１５には前記取付け孔１４ａ及
び金属製スタッド１２に形成されているネジ部１２ａに
対応する第１の透孔１５ａ及び前記金属製筐体１１との
接続部となる第２の透孔１５ｂとが形成されている。な
お、前記金属製筐体１１の前記第２の透孔１５ｂに対応
する位置にネジ部が設けられている。

【００２８】上述のように構成されている医用電気機器
１０の作用を説明する。金属製スタッド１２の先端面上
に回路部品１３などを実装した回路基板１４を配設し、
この状態で前記回路基板１４の上面にシールドケース１
５を配置する。そして、固定ネジ１６を前記第１の透孔
１５ａ及び取付け孔１４ａに挿通させて、金属製スタッ
ド１２の先端面に形成されているネジ部１２ａに螺合し
ていく。このことによって、回路基板１４とシールドケ
ース１５とが一体的に固定される。

【００２９】また、前記シールドケース１５の第２の透
孔１５ｂに固定ネジ１６を挿通して金属製筐体１１のネ
ジ部に螺合することによって、シールドケース１５が金
属製筐体１１に直接的に固定される。このことによっ
て、回路基板１４の両縁部（図３中のＡ部）では、回路
基板１４の表面側に設けられているグランド層と、シー
ルドケース１５とが接触して、電気的に接続された状態
で一体的に固定される。

【００３０】このように、医用電気機器において基板の
グランド層であるＡ部と金属製筐体とをシールドケース
を介して接続する構成にしたことにより、回路基板のグ
ランドと金属製筐体とを低インピーダンスで確実に接続
して、不要電磁波のシールドを確実に行うことが可能に
なる。

【００３１】図４を参照して図３に示した実施形態の変
形例を説明する。本実施形態においては図４に示すよう
に前記第２実施形態のシールドケース１５に加えて、こ
のシールドケース１５の内側の回路基板上に配置されて
不要電磁波を主に輻射する回路ブロックを覆うようにし
た小型シールドケース２１を設けている。また、回路基
板１４に対しては前記第２実施形態に加えて、前記小型
シールドケース２１を固定するための取付け穴２２を形
成している。そして、小型シールドケース２１の下端部
を取付け穴２２に挿入させた後、基板裏面のＢ部にハン
ダ２３を設けてシールドケース２１を回路基板１４に一
体的に固定している。その他の構成は前述の実施形態と
同様であり同部材には同符号を付して説明を省略する。

【００３２】このように、回路基板上に設けられている
不要電磁波を主に輻射する回路ブロックを小型シールド
ケースで覆うことによって、前述の実施形態の効果に加
えて、より確実な不要電磁波のシールドが可能になる。

【００３３】なお、本発明は、以上述べた実施形態のみ
に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施可能である。

【００３４】［付記］以上詳述したような本発明の上記
実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができ
る。

【００３５】（１）機器本体に電気的に接続され、患者
に対して物理的に接触する患者装着部を備えた医用電気
機器において、前記機器本体内の内部電源に、入出力を
それぞれ高耐圧に絶縁し、２系統以上の出力を有するス
イッチングレギュレータを用いた医用電気機器。

【００３６】（２）金属製筐体と、この金属製筐体に導
電接続される金属製のスタッドと、このスタッドにネジ
止め固定する取付け穴を有する回路基板と、前記取付け
穴に一致する位置に設けた第１の透孔及び前記金属製筐
体にネジ止めするための第２の透孔とを有する金属製の
シールドケースと、を具備する医用電気機器。

【００３７】（３）前記医用電気機器は、内視鏡撮像装
置である付記１または付記２に記載の医用電気機器。

【００３８】（４）前記医用電気機器は、高周波焼灼装
置である付記１または付記２に記載の医用電気機器。

【００３９】（５）前記医用電気機器は、前記内視鏡撮
像装置と組み合わせて使用される内視鏡用光源装置であ
る付記１または付記２に記載の医用電気機器。

【００４０】（６）前記医用電気機器は、内視鏡撮像装
置と組み合わせて使用される超音波診断装置である付記
１または付記２に記載の医用電気機器。

【００４１】（７）前記医用電気機器は、超音波手術装
置である付記１または付記２に記載の医用電気機器。

【００４２】（８）前記医用電気機器は、電磁波温熱治
療装置である付記１または付記２に記載の医用電気機
器。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、異
なる商用電源地域に共通に使用することが可能で、且つ
電源回路の入出力効率を一定に保つ医用電気機器を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１及び図２は本発明の一実施形態に係り、図
１は医用電気機器の１例である硬性内視鏡システムを示
す図

【図２】硬性内視鏡システムのＣＣＵの電源ユニットの
構成を示すブロック図

【図３】医用電気機器のシールド構成の１例を示す断面
図

【図４】医用電気機器のシールド構成の他の例を示す断
面図

【符号の説明】

５０…電源ユニット ５１…１次回路 ５２…２次回路 ５３…患者回路 ６４…制御部 ６５…スイッチングトランス ６６ａ，６６ｂ…レギュレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器本体に電気的に接続され、患者に対
   して物理的に接触する患者装着部を備えた医用電気機器
   において、 前記機器本体内の内部電源に、入出力をそれぞれ高耐圧
   に絶縁し、２系統以上の出力を有するスイッチングレギ
   ュレータを用いたことを特徴とする医用電気機器。