(57)【要約】  医療機器用のアクティブＥＭＣフィルタが、一般に相−接地間コンデンサによって誘導される漏れ電流を低減することを可能にする。このフィルタは、アクティブシャントモジュール又はインピーダンス変換器又は補正信号発生器から構成され、三相の用途及び単相の用途の双方に対して適している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気医療機器（３１）及びこの電気医療機器の電源ラインに挿入されたＥＭＣ電気フィルタから構成されたシステムにおいて、このＥＭＣフィルタは、この電源ラインからの望まない干渉を抑制するアクティブ回路から構成されるシステム。
【請求項２】
ＥＭＣフィルタは、少なくとも１つのインダクタンス及び干渉に対する低インピーダンス経路を提供するアクティブシャントモジュール（３２）を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
ＥＭＣフィルタは、電源ライン上に伝わったコモンモード干渉を抑制するために配置されている請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
電源ラインは、単相又は三相の電源ラインであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
ＥＭＣフィルタは、相−接地間コンデンサ（１２）をさらに有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
ＥＭＣフィルタは、インピーダンス変換器（４２）から構成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
ＥＭＣフィルタは、変圧器，電源ラインに直列接続されている一方の巻線及び負性インピーダンス変換器に接続されている他方の巻線を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
フィルタは、電源ライン上の妨害信号を検出する電圧又は電流ピックアップ手段（４７），この妨害信号に基づいて補正信号を生成するアクティブ回路（４９，５０）及びこの補正信号を電源ライン中に入力する信号入力手段（４９，５０）から構成される請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
フィルタは、アクティブ回路に電源ラインの電圧より低い電圧を給電する電圧低下手段（７６ａ，７６ｂ，７６ｃ）有する請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療電気機器中の望まない雑音成分を抑制するアクティブ電気フィルタに関する。特に本願は、必須ではないものの、電気医療機器のメインライン又は電源ライン用の電磁環境適合性フィルタを扱う。
【背景技術】
【０００２】
今日、電磁環境適合性（ＥＭＣ）は、電気電子産業で益々重要な要因になっている。望まない無線周波数の電磁障害の生成に法的責任があるか又はその他の回路若しくは機器によって生成された干渉の影響を受ける多数の電気回路及び機器が存在する。
電気機器内に誘導される雑音及び外乱は、一般に雑音を発生する装置又は雑音感知装置の電源ライン上に低域通過ＬＣフィルタを挿入することによって対処される。このようなフィルタは、望まない周波数レベルを無害なレベルに減衰させる。「Ｌ形」，「Ｔ形」及び「π形」フィルタを含む多くのフィルタ構成が採用され得る。
【０００３】
ヨーロッパ特許第 1069673号明細書は、受動素子から構成されている三相型ノイズ抑制フィルタの例を示す。
【０００４】
受動ＥＭＣフィルタは、多くの機器で有効であることが証明されている。しかしながら、要求される減衰レベルを達成するためには、大きい値のコンデンサ及びインダクタンスがこの機器に対して要求されることが、この技術の欠点である。結果としてのフィルタの大きさ及び費用は、特にコモンモードノイズの高い減衰が必要とされる場合はこれらの大きい素子によって主に決定される。しかも漏れ電流が、フィルタコンデンサの静電容量に直接比例する。
【０００５】
電気医療機器は、外乱に対する信頼性及び耐性に関して特に安全な要求を満たす必要があり、電気医療機器に接続された患者に対する電気ショックの危険を最小限することを目的とする。特に漏れ電流は、医療機器で非常に影響する。この場合、患者が、ショックを受けるかもしれない。低レベルの漏れ電流でさえも、又は漏れ電流が、内部器官に通電した場合は、衰弱した又は無意識の患者に命にかかわるショックを与えるのに十分である。      
【０００６】
電流安全規則は、医療機器中の漏れ電流に対して厳しい制限を課す。多くの場合に「Ｙ」コンデンサと呼ばれるライン−接地間のコンデンサが、ＥＭＣフィルタの機能を適切に果たす重要な一部でもあり、漏れ電流の主な源であるという点で、このことは、これらの機器の電源及びＥＭＣフィルタに対して特別な問題を引き起こす。
ＥＭＣフィルタによる接地への漏れ電流は、「Ｙ」濾波コンデンサの値を低減することによって小さくできる。
【０００７】
フィルターチョークのインダクタンス値を大きくすることは、「Ｙ」コンデンサの低い値を補償できるものの、或る程度しか補償できない。大きいインダクタンスは、減衰を制限する大きい浮遊容量を有し、従来のインダクタンスよりコスト高でありかつ大きい容積である。しかも大きいインダクタンスと小さいコンデンサの組み合わせは、フィルタの安定性を低減し、望まない共振の源になりうる。
【特許文献１】ヨーロッパ特許第 1069673号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、低い漏れ電流を呈する医療電気機器用のＥＭＣフィルタを提供することにある。
【０００９】
さらに本発明の課題は、従来の装置の生産コストより低い生産コストを呈する医療電気機器用のＥＭＣフィルタを提供することにある。
本発明のもう１つの課題は、従来の装置よりコンパクトである医療電気機器用のＥＭＣフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの課題は、従属請求項の課題である装置及び請求項１に記載の選択的で追加の有用な特徴によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、１つの電流補償コイル１５，１つの相間コンデンサ１１及び２つの相−接地間コンデンサ１２から構成されている公知の種類のＥＭＣパッシブフィルタを示す。これらの「Ｙ」コンデンサ１２は、電源ライン上で伝わるコモンモードの干渉の抑制で有効であるものの、漏れ電流の顕著な源である。
【００１２】
本発明の概念によれば、ＥＭＣフィルタは、従来のパッシブＥＭＣフィルタ中のような漏れ電流を増大させることなしに、電源ラインによって誘導された望まないＲＦ  ＥＭＩを抑制する能動素子を含む。図２を参照すると、本発明のＥＭＣフィルタは、電流補償コイル１５及びＲＦ  ＥＭＩ成分に対して低いインピーダンスを呈するアクティブシャントモジュール３２を有する。このアクティブシャントモジュール３２は、接地されていて、医療機器３１に到達することが阻止されている。このアクティブシャントモジュールの効果は、電子機器の有限応答時間に起因して上部の周波数スペクトルで制限されるかもしれない。この場合、無視できる漏れを示す２つの「Ｙ」コンデンサが、高い周波数の減衰を高めるために追加されてもよい。
【００１３】
図１，２上に示されたＥＭＣフィルタ及び医療装置は、単相の装置として示されている。しかしながら、三相又は多層の装置又はフィルタも可能であり、本発明の範囲内で構成されることが分かる。
【００１４】
次いで、アクティブシャントモジュール３２の例を、図３を参照して説明する。この例は、三相回路を示す。この三相回路を単相回路用に変更することが、本発明の範囲内で可能である。アクティブシャント３２は、電源ライン３３ａ，３３ｂ，３３ｃ上に存在する特に高周波成分の雑音を減衰する容量性のバイパスとして働く。このアクティブシャント３２は、インピーダンス３７を通じてＲＦ  ＥＭＩを短絡させるための相補型ホロワートランジスタ３４を有する。
【００１５】
アクティブシャントモジュール３２のさらなる例が、図７中に示されている。アクティブモジュール３２は、望まない雑音が予測される周波数で入力点７２を接地電位に近い電位に保持するために配置されている。コンデンサ７６ａ，７６ｂ，７６ｃ及び７７ａ，７７ｂ，７７ｃは、アクティブシャントの供給レール用の分圧器を構成する。こうして、アクティブシャントモジュールは、主電圧より低い電圧で、例えば主電圧の半分の電圧で供給される。このことは、幾つかの構成要素の破損時でも故障電流を無害なレベルに低減し、大きい浮遊インダクタンスを有するフューズの使用を省略する。さらにアクティブシャント内の装置電圧が、容量分割器によって制御できるレベルに維持される。
【００１６】
上述した例は、三相主電源の場合を説明する。しかしながら本発明は、この特徴に制限されず、これらの例は、必要に応じて単相電源ラインでの操作に対して容易に変更され得る。
【００１７】
図４は、本発明のＥＭＣフィルタの別の実施の形態を概略的に示す。このフィルタは、負性インピーダンス変換回路（ＮＩＣ）４２から構成される。このため、変圧器４１，４４の巻線が、電源ライン４５，４０上の雑音の存在に対して大きい直列インピーダンスとして発生する。図４の回路は、漏れ電流にほとんど寄与しない小さい「Ｙ」コンデンサを使用することによって医療装置３１に対するＥＭＩの効果的な濾波を可能にする。
有利なことには、この場合、「Ｙ」コンデンサは、全体的に完全に適用され得る。ＮＩＣ回路は、電源ライン４０，４５上の雑音を無効にする電源として働く。
【００１８】
図５は、電流センサ４７，４７′及び電源ライン４５，４５′中に雑音補正電流を入力するアクティブ回路４８から構成されている本発明のフィルタの別の実施の形態を示す。回路４８と電源ライン４５，４５′との間の絶縁が、絶縁コンデンサ４９，４９′によって提供される。電流センサ４７は、例えば電源ライン４５に通電するＲＦ  ＥＭＩを検出するピックアップコイルから構成される。
【００１９】
さらに、たとえ一般的ではなくても、電流センサの１つが省略でき、別の形態では電源ラインのうちの１つの電源ラインだけが感知されてもよいことが分かる。さらなる実施の形態では、例えばコモンモードノイズ成分を感知するため、磁気コイルが、電源ライン４５，４５′の双方に連結され得る。
【００２０】
図６は、本発明のフィルタの別の実施の形態を示す。この実施の形態では、アクティブモジュール４９によって生成された補正信号が、電源ライン４５，４５′をこの補正信号に磁気結合する変圧器５０によってこれらの電源ライン４５，４５′内に入力される。この目的のため、磁気コアの幾つかの構成及び巻線区間(windings bay)が使用されることが分かる。有益な実施の形態では、変圧器５０は、電源ライン４５，４５′に関して電流補償インピーダンスを構成する。
【００２１】
図５，６の実施の形態の示さなかった別形では、電流センサ４７，４７′は、変圧器又は電圧センサとしてのピックアップコンデンサと交換されてもよい。本発明のこれらの実施の形態は、三相の構成に対しても適合され得る。
アクティブ回路４８が、直接接地されず、必要ならば完全に絶縁され得ることが、上述した実施の形態の利点である。こうして、浮遊漏れ電流の希望しない可能性がさらに低減される。
【００２２】
本発明のＥＭＣフィルタは、好ましくは電源ラインに接続された医療機器から構成されるシステム内にも含まれている。このＥＭＣフィルタは、電源ラインに沿って伝わったＥＭＩの減衰を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】公知の種類のＥＭＣパッシブフィルタを示す。
【図２】本発明の概念にしたがって医療機器に接続されたＥＭＣフィルタを示す。
【図３】図２のフィルタの能動部分を示す。
【図４】本発明の概念にしたがう負性インピーダンス回路から構成されているフィルタの簡略図である。
【図５】本発明の概念にしたがう電流ピックアップ検出器から構成されているフィルタの簡略図である。
【図６】図５のフィルタの別形態を示す。
【図７】図２のフィルタ用のシャントモジュールの別形態を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１１  相間コンデンサ
１２  相−接地間コンデンサ
１５  電流補償コイル
３１  医療機器
３２  アクティブシャントモジュール
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ  電源ライン
３４  相補形ホロワートランジスタ
３７  インピーダンス
４０  電源ライン
４１  変圧器
４２  負性インピーダンス変換回路
４４  変圧器
４５  電源ライン
４５′電源ライン
４７  電流センサ
４７′電流センサ
４８  アクティブ回路
４９  絶縁コンデンサ
４９′絶縁コンデンサ
５０  変圧器
５４  電源ライン
７２  入力点
７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７７ａ，７７ｂ，７７ｃ  コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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