著作：電波環境協議会

第

37

号

EMCC レポート第 37 号●

目次

医療機関において安心・安全に電波を利用するための手引き」の改定…………………………………… 3
滋慶医療科学大学大学院

加納

医療管理学研究科

隆● 医療機関における電波利用機器に配慮した建築ガイドライン・同解説－医用テレメータ編 –………………………………………………………………………………………… 10
日本建築学会 電磁環境運営委員会
大成建設株式会社

遠藤哲夫● 宇宙線起因半導体ソフトエラーの対策・評価技術と国際標準化 … ……………………………………… 17
NTT 宇宙環境エネルギー研究所

岩下秀徳● 2019 年度 イミュニティ委員会の活動
近接電磁界イミュニティ試験に関する調査研究（アンテナ種別による依存性）………………………… 23
一般社団法人 情報通信ネットワーク産業協会（CIAJ）
電磁妨害対策委員会

飯塚

二郎

−2−

医療機関において安心・安全に電波を利用するための手引き」の改定
滋慶医療科学大学大学院

医療管理学研究科

加納隆

詳細な検討を行い、平成 28 年には「医療機関におい

1. はじめにて安心・安全に電波を利用するための手引き」２） を発行した。この中では特に電波管理が重要と指摘され病院内で電波を利用する医用電気機器（ME 機器）ている医用テレメータ、無線 LAN ならびに携帯電話には、心電図等をモニタリングする医用テレメータがについて、これらの電波と安心・安全に付き合うにはあるが、携帯電話（スマートフォンを含む）
・PHS や

どうすればよいかについて書かれている。さらに、令無線 LAN（Wi-Fi）等の電波を利用する情報通信機器

和 3 年 7 月 30 日には、EMCC の医療機関における電波の普及も目覚ましく、医療スタッフだけでなく患者・利用推進委員会（医療推進委員会）から、その改定版

来訪者にも欠かせないものとなっている。特に、新型

３）コロナウイルス感染症の発生をきっかけとして、医療いる内容の中でも、特に医療従事者が知っておくべき機関における感染症対策のための電波利用が広がっ

電波利用に関する諸情報と留意点について解説する。

ている。2020 年度のアンケート調査結果

１）が発行されたが、本稿ではこの改定版に書かれてによれば、新型コロナウイルス感染症の発生後、オンライン診療

2. 手引き改定版の変更点

用無線端末やオンライン面会端末、無線型監視カメラ、
無線式呼出しチャイム等の導入が広がっている（図１）。しかし、一方では、携帯電話の電波による ME

この度「医療機関において安心・安全に電波を利用

機器への影響が危惧されたり、医用テレメータや電子するための手引き」の改定版が発行されたが、その内カルテ用無線 LAN の電波不到達・混信・電波干渉な容が大きく変わったということではない。医療推進委

どの問題も顕在化してきている。

員会による初版発行後の調査活動として、医用テレ

そこで、電波環境協議会（EMCC）は総務省の指示

メータの電波不到達の原因やノイズ源の調査が行われの下、厚生労働省と連携して関係識者・団体等によるたが、その結果を反映したものとなっている。また、

図１．病院における電波利用機器の導入状況と導入時期（2020 年度アンケート調査結果）−3−医療機関における電波利用の拡大状況や最新の無線方と回答している。また、その「トラブルの経験がある」

式の紹介（ローカル 5G、sXGP など）ならびに ME 機と答えた群で、最も多いのが「特定の場所で電波が十器の EMC 規格改定による離隔距離の変化等の最新情分に届かない」であり、トラブル経験の 76.8% を占め報の更新が行われている。

ている。そのほか、「チャネル設定を間違える」、「電さらに、医療従事者に対する周知のために手引きの概要をポスター形式で 1 枚にまとめたエッセンス版を

池切れに気が付かない」、「同一チャネルの送信機が使われる」などの人的ミスも目立つ（図２）。

作成したり、Q ＆ A 形式でよくある質問と回答を手引

このアンケート調査では、「特定の場所で電波が十きの参考資料として紹介するとともに、医療機関のエ分に届かない」というトラブル経験が約 8 割を占めてリア別の実施例も同じく参考資料として紹介し、手引

いたが、この主な原因は病院の建築設計段階で適切なきの利用しやすさの改善も行われた。

受信アンテナシステム（マルチアンテナ方式と漏洩同軸ケーブルアンテナ方式があり病室の天井裏の空間に設置する）の配置ならびに遮蔽対策が行われないこと

3. 医用テレメータ

によるものである。実際、受信範囲になっている病室の天井裏にコンクリートの梁や防火壁があることで必総務省・EMCC による全国の病院約 3,000 施設を対
４）

要なアンテナ・ケーブルの配線ができていない事例もでは、回答少なくない。この問題を解決するためには、建築設計

病院の 80.9% で医用テレメータを導入していることが段階における早めの対応が重要であるが、現状では病分かったが、導入病院における無線チャネル管理の院建設後に適切なアンテナ・ケーブルの配線ができな

実施率は 66.3% で、33.2% の病院で「実施していない」

いことに気付くケースが後を絶たない。具体的には予もしくは「分からない」と回答している。さらに、管めコンクリートの梁や防火壁に貫通孔というケーブル

理実施病院における担当者は、「小電力医用テレメーを通す穴をあけておく必要があるが、そのことを理解

象に行った 2019 年度のアンケート調査

５）で無線チャネル管理者に相応しいしている臨床工学技士や医療機器メーカへの相談がなと記載されている臨床工学技士が大半であるが、2018

いままに病院建設工事が進み、手遅れになってしまっ

タの運用規程」

６）にあるように、臨床工学技士ている現状がある。これは非常に大きな問題であり、が不在の病院では医師、看護師ならびに外部事業者が従来の手引きにおいても早めの対応の必要性が書かれ担当しているところも少なくない。また、2019 年度ているが、目に見えた改善が見られないこともあっのアンケート調査では、医用テレメータの電波に関すて、医療推進委員会の協力の下、主に建築設計・施工

るトラブルの経験については、40.9% で「トラブルの者向けに、医用テレメータの受信用アンテナシステム

経験がある」、58.6% で「特にトラブルの経験がない」

を付設する場合の留意点が記載された建築ガイドライ

年度アンケート調査ン（医療機関における電波利用機器に配慮した建築ガ
イドライン・同解説－医用テレメータ編－）が作成され、令和 3 年 9 月に発行された。この建築ガイドライ
ンは、病院建築設計者・施工者、医用テレメータを利用・管理する病院関係者ならびに医用テレメータ製造
販売業者が、施設計画段階から情報を共有することによって、医用テレメータを安心して使用するための電波環境を提供することを目的としている。
それ以外に、アンテナシステムの経年劣化が受信不良の原因の場合もあり、臨床工学技士等による定期的
図２．医用テレメータの電波に関するトラブルの内容（2019年度アンケート調査結果【病院】）（2020 年度アンケー
ト調査結果）な電波環境の点検も必要である。
また、「チャネル設定を間違える」、「電池切れに気−4−が付かない」、「同一チャネルの送信機が使われる」な
どの人的ミスによるトラブルも多く、使用者教育の重要性が示唆される。その他、回答数は少ないが「他施設からの電波が受信される」というトラブルの報告もあり、施設間の使用チャネル情報の共有や ID 機能（ID の異なる他施設から到来する電波を受信表示しない機能）の活用も必要である。さらに「他の機器・設備から障害を受ける」には、医用テレメータと一部同じチャネルを共用しているテレメータテレコントロール（非観血血圧患者モニタ、離床センサシステム、分娩監視装置、一人歩き監視システム、輸血用血液製剤

図３．無線 LAN のトラブルの内容（2019 年度アンケート調査
結果【病院】）

保管庫の温度計測用データロガーなど）による混信やステムをはじめとして、インターネットへの接続、医同じ天井裏に設置される電気・電子機器（LED 照明

療機器のデータ伝送用など、幅広い用途に用いられて器具、無線 LAN アクセスポイント、無線式監視カメいることや、同一周波数帯が他の機器・システムにもラ等）から発生する電磁ノイズによる受信障害事例も使用されていることによる電波干渉がその主な原因で報告されている。前述の建築ガイドラインには天井裏ある。特に、2.4GHz 帯の無線 LAN は利用可能な無線に設置される電気・電子機器から発生する電磁ノイズチャンネル数が少なく、チャネルの重なりによる電波による受信障害対策についても記載されている。

干渉の可能性が高い。具体的には、医療スタッフが管以上のように、医用テレメータの電波に関するトラ

理者に無断で手術室や執務室等に無線 LAN アクセス

ブルに対して、「トラブルの経験がある」とトラブル

ポイントを設置したり（アンケート調査結果の「管理を認識している群はそのトラブル対策を検討するで外の AP が設置されている：11.4%」に相当する）、患

あろうが、問題は「特にトラブルの経験はない」と者や来訪者が Wi-Fi モバイルルータや携帯電話を用い回答した約 6 割の群である。これは “ トラブルをトラてテザリングを行ったりすることで、電子カルテシス

ブルと思わない ”、もしくは “ トラブル発生に気が付

テムに通信障害が発生する事例が報告されている。
ここでテザリングの説明を加える。テザリングとは、かない ” ことによる回答が含まれている可能性が高い。
ナースステーションから遠く離れた病室の患者を見守

Wi-Fi モバイルルータや携帯電話を用いて、①テザリ

るはずの医用テレメータが、その本来の使命を果たせングを行う機器とインターネットの間を携帯電話通信ていないかもしれない現状を重く受け止めるべきであ

で、②テザリングを行う機器と他の無線 LAN 機器のろう。

間を無線 LAN 通信で、それぞれ接続する機能で、無線 LAN がない環境でも、無線 LAN 機器からインター
ネットに接続することができる（図４）。

4. 無線 LAN

また、電子レンジ、高周波治療器、Bluetooth 機器 、

現在、無線 LAN（Wi-Fi）は病院内の電子カルテシ
ステムをはじめとして、様々な用途に使用されており、2019 年度のアンケート調査では、回答病院の 88.7% で導入されている。また、「無線 LAN につながらない・
つながりづらい」（71.3%）、「特定の場所で電波が十分に届かない」（56.2%）などのトラブルも多く経験されている（図３）。
これは、無線 LAN が電子カルテを含む医療情報シ−5−

図４．テザリングのイメージ（手引き改定版より引用）

RFID 機器など、同じ 2.4GHz 帯を使用する無線 LAN

電話の使用に際しては、一定の使用制限を設けるなど、以外の電波利用機器が近くで用いられている場合にも、使用に関して適切なルール作りが求められている。

電波干渉による通信速度の低下等の通信障害が発生する可能性があるので、注意が必要である。

しかし、最近は医療スタッフや患者・来訪者の利便性向上などのために、医療機関での携帯電話の利用対策としては電子カルテ用には利用可能なチャネル

が急速に拡大している。2020 年度のアンケート調査

数が多く、競合する電波干渉源の少ない 5GHz 帯を使

結果によれば、病院の 47.8%、有床診療所の 27.7% が、用することが第一に挙げられるが、患者・来訪者向け

携帯電話を業務用端末として導入している（図６）。

に無線 LAN（専用の SSID）を提供し、これを使用し携帯電話は現在、第 3 世代（W-CDMA、CDMA2000、てもらうように誘導すれば、テザリング対策としても

送 信 電 力：250mW）、 第 4 世 代（LTE、 送 信 電 力：

有効と考えられる。

200mW）、 第 5 世 代（5G、 送 信 電 力：200mW） と 呼

無線 LAN は病院内の様々なシステムに利用されてばれる方式を用いて、音声通話サービスや、メール・いるため、各システムの無線 LAN の通信量の増加がインターネットなどのデータ通信サービスが提供さ

他のシステムのネットワークに影響を与えないように、れている（図 7）。なお、それ以前の第 2 世代の携帯電システムや用途ごとにネットワークの分離を行うこと

話は、携帯電話端末の最大送信電力が 800mW で、現が有効である。特に、患者・来訪者向けに無線 LAN

在運用されている携帯電話に比較して 3 ～ 4 倍の非常を提供する場合は、これと業務用無線 LAN のネットに大きな送信電力となっていたが、日本では、2012

ワークを分離することが重要で、ネットワーク分離に

年をもって全ての第 2 世代携帯電話サービスは終了し、は、用途ごとにネットワーク自体を別系統で構築（物以降の携帯電話の最大送信電力は第 3 世代の携帯電話

理分離）するほか、仮想 LAN（Virtual LAN: VLAN）

端末の 250mW へと大きく下がった。このため、携帯技術や無線 LAN のネットワークの名称（SSID）に

電話端末による ME 機器へ影響の可能性は低くなってよって論理的に別のネットワークを構築（論理分離）

きている。

する方法がある（図５）。

図６. 業務用端末としての携帯電話の導入状況（2020 年度ア
ンケート調査結果）

図５．無線 LAN ネットワークの分離（手引き改定版より引用）

5. 携帯電話注）第 3.9 世代、第 4 世代の周波数帯に第 5 世代のサービスを提供することも可能

携帯電話は、病院内の ME 機器に近接して使用され

図 7．日本における携帯電話システムの概要（手引き改定版より引用）

た場合には、誤作動などの影響を与える可能性があり、通話時の音声、着信音等によるマナーの問題も心配さ

ところで、指針における携帯電話と ME 機器間のれる。そのため、平成 26 年 8 月に総務省・EMCC か

推 奨 さ れ る 離 隔 距 離（1m 程 度 ） は、ME 機 器 の 電ら出された「医療機関における携帯電話等の使用に関

磁 両 立 性（EMC） に 関 す る 国 際 規 格 IEC 60601-1-

する指針」（以下、指針）では、病院内における携帯

2:2001+A1:2004（国内規格は JIS T 0601-1-2:2012）の−6−

推奨分離距離の計算式から算出されたものであるが、良くても、大量のデータを高速に伝送する場合、例

各医療機関において独自に行った試験の結果や ME 機

えば SNS に大容量の動画や画像をアップロードする、器の取扱説明書等からの情報をもとに安全性を確認しビデオ通話をする場合は、一時的だが携帯電話端末がている場合は、1m 程度よりも短い離隔距離を設定す

強い電波を発射することがあるので注意する）。一方、ることができるとしている。例えば、最新の規格で電波の受信状況が不良の場合は、携帯電話端末から発ある IEC 60601-1-2:2014（国内規格は JIS T 0601-1-

射される送信電力は大きくなり、ME 機器への影響が

2:2018）に適合した ME 機器の場合、携帯電話等の携大きくなる（図８）。病院では、建物の構造的な特性

帯型の無線通信機器が ME 機器に近接した場合を考慮（壁・天井・床・扉等で金属が多く用いられている等）

したより厳しい試験（表１）が追加されており、このによる電波遮へい効果で、屋外にある基地局からの電試験を基に 30cm の離隔距離（最小分離距離）を設定

波が届きにくい場所がある。特に手術室、検査室、地することができる。さらに、海外で使用されている下室などは、携帯電話端末から発射される送信電力が携帯電話の最大電力 P = 2W の場合は、離隔距離 d =大きくなる傾向があるので、ME 機器の使用に当たっ

0.3m では 電界強度 E = 28V/m のイミュニティ試験レては注意が必要である。

ベルのクリアが必要であるが、これを日本の携帯電話の最大電力の P = 0.25W で計算すると、離隔距離 d≒ 11cm となる。つまり、海外で製造販売される新規格適合の ME 機器を日本国内で使用する場合、この離隔距離がほぼ担保されていると考えることもできる。
表１． 近接電磁界に対するイミュニティ試験（手引き改定版
より引用）

図８．電波の受信状況による ME 機器への影響（手引き改定版
より引用）

RF 無線通信機器からの近接電磁界に対するイミュニ

したがって、そのエリアの電波状況を確認できれば、

ティ試験：
試験周波数

：規格で規定された試験周波数

ME 機器への影響に対する配慮も変わってくる。具体

注 1）

最小分離距離：0.3m（30cm）
試験レベル

的には携帯電話端末のアンテナ表示で携帯電話基地局：E=6/d ×√ P V/m 注 2）からの電波の強さは容易に確認できる（図９）。携帯P ：無線通信機器の最大電力（W）

電話の場合は、特に患者・来訪者向けの使用ルールの

注 1）規格に示されている周波数はあくまで無線通信機器（携
帯電話や無線 LAN 機器）で使われる周波数の代表例であり、例えば日本で使用されている携帯電話の周波数帯が全て網羅されているわけではない。各国で用いている
周波数及びサービス、最新の通信サービスを考慮して試
験周波数を追加することが望ましいとされている。
注 2）より高い試験レベル（電界強度）で適合している場合は、より高い試験レベルから算出したより短い最小分離距離
としてもよい。

設定が重要であるが、具体的なルール作りは指針ならびに手引き改定版等を参考に、各病院個別の状況を考慮しながら適切に設定することが望まれる。
しかし、ME 機器への影響に対する配慮をエリアご

一般に携帯電話端末が発する電波による ME 機器への影響は、携帯電話端末の送信電力に大きく依存し、送信電力が大きくなればその影響も大きくなる。また、携帯電話端末は、携帯電話基地局からの電波の受信状況に応じて、携帯電話端末の電波の強さ（送信電力）が変化する。電波の受信状況が良好ならば、携帯電話端末から発射される電波の送信電力は小さくなり、ME 機器への影響が小さくなる（ただし、受信状況が

図９．携帯電話基地局からの電波の強さの目安の確認例【アンテナ表示が最大 4 本の場合】（手引き改定版より引用）−7−

とに替えることは医療スタッフの負担になる場合もあな現状を鑑みて作成されたものであるが、各病院内でる。そこで、屋内基地局を設けて、PHS のように病

具体的にどのような電波管理体制を構築すればいい

院内各所に屋内アンテナを設置すれば、受信状況は改かの提案も必要であった。平成 29 年に公表された “ 医

善され、携帯電話による ME 機器への影響は格段に低療機関における「電波の安全利用規程（例）」” ８） は下する。したがって、指針で推奨されている最大出力

そのニーズに応えるものである。各医療機関の実情に状態を前提とした離隔距離（1m 程度）を保つ必要性

合わせて、すぐにでも作成可能な規程のひな形が提示もなくなり、安心・安全な携帯電話の院内使用が可能

されているので、参考にして頂きたい。その概要を図となる。

10 に示すが、新たに委員会を立ち上げることが難し

現在、ポスト PHS として業務用の携帯電話ならびい場合は、近い役割を持つ既存の委員会（例：医療安に屋内基地局の導入が進みつつあるが、一般用の携帯

全管理委員会、医療機器安全管理委員会、情報システ

電話に対応した屋内基地局を設けるためには、携帯電ムに関する委員会等）の所管としたり、既存の委員会

話事業者各社に対応するシステムを導入する必要があの下部組織（WG や専門委員会等）として設置するこる。その場合、多大なインフラ整備コストがかかることも可能である。また、こういった病院内の電波管理とから、総務省では災害時を含む医療機関における通の推進の実務を担う「電波利用コーディネータ」の人

信確保の重要性に鑑みて、基幹災害拠点病院ならびに材であるが、この分野に関する学校教育も受け、また、

地域災害拠点病院を対象に、携帯電話の電波受信状況「小電力医用テレメータの運用規程」で無線チャネルを改善する「電波遮へい対策事業」

７）を行っている。

これは無線システム普及支援事業等補助金として、国管理者に最適任と記載されている臨床工学技士（医療機器管理担当）等が適任ではないかと考える。

が総事業費の 3 分の 1 を負担し、（公社）移動通信基盤

しかしながら、現状ではこのような病院内電波管理整備協会が 2 分の 1 を負担することによって、病院は体制の充実が進まない施設が多いのも事実である（図6 分の 1 の費用負担（状況によっては負担なし）で携11）。そこで、総務省ならびに EMCC 医療推進委員会

帯電話の電波遮へい対策工事が施行できる。現在、対では、2018 年 10 月に（公財）日本医療機能評価機構

象となる医療機関は限られているが、今後、このように赴き、医療機関内における電波管理の重要性を説明な事業が拡大すれば、医療機関における携帯電話使用

し、理解を得ることができた。その後、医療推進委員の安全性と利便性の向上が期待される。

会の周知啓発作業部会において「電波環境整備に資す
る病院機能評価の修正案」を作成し、次回の病院機能評価の改定の際に、電波管理に関する評価項目の追加

6. 病院内電波管理体制の構築を検討して頂くことになった。したがって、各医療機

病院内ではいろいろな目的で様々な電波利用機器がり組み、準備する必要があるのではないかと考える。

関では今から施設内の電波管理体制の構築と推進に取使用され、特に医用テレメータ、無線 LAN ならびに携帯電話はその主なものであるが、それぞれを管理する部門が異なっている場合が大半である。そのことで、ある部門で使用している電波が別の部門の電波利用機器に影響を与える事例が発生している。したがって、特に電波に関しては部門横断的な管理が必要と考えられるが、今まではそのような電波管理が行われておらず、問題が発生してからその対応に追われる事態になっているのが現状である。平成 28 年に総務省・EMCC による「医療機関において安心・安全に電波を利用するための手引き」が発行されたのはそのよう−8−

１．電波利用安全管理委員会の設置・電波利用に関する情報の共有、調整
２．電波利用コーディネータの設置
・各 部門の担当者間の調整
・院内の他部門や対外的な窓口
３．電波管理担当者の配置
・委員会への参加
・製造販売業者等との連携
４．電波利用状況の把握／トラブル対応
・電波利用リストの作成
・電波環境調査・トラブル発生時の原因確認・解決
５．職員の教育・研修
６．病院関係者へ必要な教育（周知啓発用の動画、リーフレット、e-learning 教材）

【参考資料】
１）電波環境協議会 医療機関における電波利用推進委員会：2020 年度医療機関における適正な電波利用推進に関する調査の結果【病院】
2021 年 5 月
２）電波環境協議会 医療機関における電波利用推進委員会：「医療機関において安心・安全に電波を利用するための手引き」 2016 年 4 月
３）電波環境協議会 医療機関における電波利用推進委員会：「医療機関において安心・安全に電波を利用するための手引き」（改定版） 2021
年7月

図 10．病院内における電波管理体制（例）４）電波環境協議会 医療機関における電波利用推進委員会：2019 年度医療機関等における適正な電波利用推進に関する調査の結果【病院】
2020 年 6 月
５）電 子情報技術産業協会：JEITA AE-5201B 小
電力医用テレメータの運用規定 2020 年 3月
図 11．電波管理担当者・電波利用コーディネータ・電波環境の管理を所管する組織（委員会等）の設置状況（2019年度アンケート調査結果【病院】）６）電波環境協議会 医療機関における電波利用推進委員会：2018 年度医療機関における適正な電波利用推進に関する調査の結果【病院】
2019 年 5 月
７）総務省（遮蔽対策事業）：令和 3 年度「無線システム普及支援事業費等補助金」（電波遮へい
対策事業のうち医療施設を対象とするもの）に係る提案の公募

7. おわりに
本稿では 2021 年 7 月に発行された「医療機関において安心・安全に電波を利用するための手引き（改定版）」に書かれている内容を中心に、特に医療機関の関係者が知っておくべき電波利用に関する諸情報と留意点について解説させて頂いた。また、多くの方に手引き改定版の全文を読んで頂きたいところではあるが、100 頁以上にも上る冊子なので、少なくとも参考資料となっている【よくある質問と回答（Q&A）
】と【エリア別の実施例】には目を通して頂ければと思う。さらに、手引き改定版には、エッセンス版（1 枚のポスター）も用意されているので、病院内の各部署に配布し周知して頂きたい。
また、本稿では触れていないが、医療機関における
安心・安全な電波利用には、セキュリティ対策も重要である。これに関しては、総務省から「Wi-Fi 提供者
向けセキュリティ対策の手引き」（2020 年 5 月）等が発行されているので、こちらの方を参照願いたい。
−9−

 ttps://www.soumu.go.jp/menu_news/hs-news/01kiban16_02000258.html
８）電波環境協議会 医療機関における電波利用推進委員会：医療機関における「電波の安全利用規程（例）」 2017 年 6 月

医療機関における電波利用機器に配慮した
建築ガイドライン・同解説－医用テレメータ編 –日本建築学会 電磁環境運営委員会 (Electromagnetic Environment Steering Committee)
大成建設株式会社 (Taisei Corporation)

遠藤

哲夫（Tetsuo ENDO）

送する。ここで、アンテナシステムで受信する信号強

1. 目的

度と環境ノイズの比で表される C/N 比が十分でない携帯電話を積極的に利⽤する医療機関が増え、医⽤のトラブルが発生する。C/N 比は伝送系における搬

テレメータや無線 LAN などの電波利⽤が拡⼤する中、送波の受信強度（C）と電磁ノイズ（N）との大きさ

電波管理が適正でない場合に、医療機器にトラブルがの比であり、安定して通信するためには必要な強度の発⽣することが危惧されている。

搬送波を確実に受信すると共にセントラルモニタで受場合、モニタリングしている波形に異常が見られる等

2019 年度に電波環境協議会医療機関における電波利用推進委員会が行ったアンケート調査（実施期間：

信する環境ノイズが低い電波環境を確保する事が重要である。

2020 年 1 月～ 2 月、回答数 1,132 件）において、医療C/N 比が低下する要因は、「送信機と受信アンテナ

機関で多く利用されている電波利用機器は、業務用の距離が遠い（距離減衰）」、「送信機と受信アンテナ

内線電話（PHS）：82.6％、無線 LAN：81.1％、医用の間に建築部材・設備配管など電波を遮へいする特テレメータ：80.9％であった。このうち、「つながら性を持つ材料がある」など搬送波の減衰によって受ない・つながりづらい」、「特定の場所で電波がとどか

信強度が低下し、正常動作に必要な C/N 比が得られない」などのトラブルを経験した医療機関は、無線ないケースと受信アンテナ周囲の電気機器等からの環

LAN が 50.4％、医用テレメータが 40.9％であった。

境ノイズをアンテナシステムが受信し正常動作に必要

携帯型テレメータ送信機を利用した患者情報モニ（1）

な C/N 比が得られないケースが考えられる。後者は、。テレ

前者の搬送波の受信強度が弱い環境では、相対的に環メータ送信機から 400MHz 帯の電波が送信され、天井境ノイズの影響を受けやすいため C/N 比が低下するに設置したアンテナシステムで受信する。アンテナシ可能性が高くなり注意が必要である。

タリングシステムの基本構成を図 -1 に示す

ステムから患者情報をモニタリングするための受信機

このため電波を安心して利用する環境を提供するに（セントラルモニタ）までは受信した信号を有線で伝は搬送波の減衰を考慮したアンテナシステムの配置計画を行う必要がある。そこで、日本建築学会電磁環境
運営委員会では、電波環境協議会、日本医療福祉設備
協会臨時委員会「無線通信と電磁環境研究委員会」と協力して、医療機関における電波利用に配慮した建築
計画について検討を進め、2021 年度 9 月に環境工学基準「医療機関における電波利用機器に配慮した建築ガ
イドライン・同解説 - 医用テレメータ編」（以下、建図 -1

医用テレメータの基本構成

築ガイドライン）を発行した− 10 −（2）。

建築ガイドラインは、電波を管理する医療従事者

アンテナ（ホイップアンテナ）、分配器、増幅器で構（施設管理部門、情報システム部門、臨床工学技士、成され、分配器は集合器としても作動する機能を持つ。

看護師など）、医療機器製造販売業者（医療機器メー

図 -2 にマルチアンテナ方式のシステム構成例を示す。

カ）、建築設計者・施工者が施設計画段階から情報を

アンテナシステム（漏えい同軸ケーブルアンテナ方

共有することによって、電波を利用した医療機器を安式）は、受信アンテナ（漏えい同軸ケーブルアンテ

心して使用するための電波環境を提供することを目的

ナ）、分配器、増幅器で構成され、分配器は集合器ととし、医用テレメータを建物内に設置して運用する際しても作動する機能を持つ。図 -3 に漏えい同軸ケーに安定して無線通信を行うために、施設計画上注意すブルアンテナ方式のシステム構成例を示す。

べき点や避けるべき事項を記載した。本レポートでは
建築ガイドラインの概要を紹介する。

２．医用テレメータの概要
建築ガイドラインは、医療機関において医用テレメータの受信障害を低減する為の建築計画、設備計画、
設計（基本設計、実施設計）、及び受信状態を評価す

図 -2

マルチアンテナ方式の構成例

るための評価方法について規定する。
医用テレメータは、テレメータ送信機（携帯型、据置型）、アンテナシステム（マルチアンテナ方式、漏えい同軸ケーブルアンテナ方式）、セントラルモニタ
で構成されている。
テレメータ送信機（携帯型）は、患者が移動する病
室内・トイレ・検査室・食堂・談話室、検査室、リハ
ビリ室などで生体情報をモニタリングする装置である。
テレメータ送信機（据置型）は、主に移動しない患者に使用しベットサイドで患者の生体情報をモニタリン

図 -3

漏えい同軸ケーブルアンテナ方式の構成例

グする装置である。写真 1-1、写真 1-2 に各送信機の例を示す。
テレメータ送信機は、400MHz 帯の電波を発信する機器を対象とし、建築ガイドラインでは、医用テレメー
タに割り当てられた周波数：420.0500 ～ 449.6625MHzを適用周波数とした。
アンテナシステム（マルチアンテナ方式）は、受信
写真 -2

写真 1-1

携帯型送信機

写真 1-2

写真 -3

据置型送信機− 11 −

セントラルモニタの運用例

セントラルモニタのトラブル発生例

セントラルモニタは、主にスタッフステーションに

断・製造販売業者を決定し、受信エリアの検討・事前置かれたテレメータ受信機である。写真 -2 にセントラ調査などに関する情報を建築事業者と共有することが

ルモニタ４台で 32 人の患者を集中モニタリングの例

望ましい。これにより、建築事業者は医用テレメータを示す。波形に異常がでるとアラームが出る仕組みに製造販売業者と協力して医用テレメータの受信システ

なっている。写真 -3 に電波トラブルが発生した場合

ムの最適設計・アンテナ施工・分配器や増幅器などののセントラルモニタの写真を示す。このように患者の機器配置を行うことが可能となり、「電波トラブル」

生体情報が適切に表示されないなどの問題が発生する。

を起こさない病院建築を進めるうえで最も重要な対応であると考えている。
また、建築事業者は、医用テレメータのアンテナシ３．基本設計ステムに関する情報として、竣工図に受信アンテナの建築設計者、医療関係者などは、医用テレメータお口の位置やサイズ等を記載し、医療機関に提出するこよびそのシステムが適切に構築され、問題なく運用でとが望ましい。これにより、電波トラブルが発生した

きるように配慮する必要がある。

場合のアンテナシステムの改修が容易になると考えて設置や配線を行う際に必要な天井点検口や壁等の貫通

医用テレメータが利用される医療機関の基本計画・いる。

基本設計においては、医用テレメータの通信障害が生

マルチアンテナ方式の標準概念図を図 -5 に示す。

じないよう、適切な通信環境を整える必要がある。そホイップアンテナの設置間隔は 7m 以内が推奨されてのためには、医用テレメータの設置要件や建物の意匠いるため、各病室に 1 台以上の受信アンテナを設置す図、構造図、設備図などの情報を関係者間（建築設計ることが望ましい。また、廊下から病室の貫通口を 2者、医療関係者および医療機器製造販売業者）で共有か所にすることで 2 系統のアンテナの設置によるダイ

し、アンテナシステムの配置や配線経路、および建物

バーシティ方式の採用が可能となり、より安定した電内の電波環境などの計画を適切に行うことが望ましい。

波の受信が可能になる。

図 -4 に医用テレメータを導入する医療施設を新築

同軸ケーブルアンテナ方式の標準概念図を図 -6 にする場合に医療機関、医用テレメータ製造販売業者、示す。受信アンテナのカバーエリアは漏えい同軸ケー

建築事業者が共有すべき情報と取組みのフローを示す。

ブルから 5m 以内が推奨されるため、各病室中央付近

建築事業者が「テレメータ導入に伴う設計変更」を適に漏えい同軸ケーブルを配線することが望ましい。こ

切に行うために医療機関は、医用テレメータの導入判のため、漏えい同軸ケーブルの配線経路は、病室間を

図 -4

医療テレメータ導入に関する取組みフロー− 12 −

貫通するルートを推奨する。さらに、十分な C/N 比

め、50cm 以上の離隔距離を確保することが望ましい。

が得られない場合のアンテナ増設を想定し、廊下と病

医用テレメータの電波調査は、①病院建設中、②医室間には 2 か所以上の貫通口を設けることが望ましい。

用テレメータ導入後（診療サービス運用開始前）、③

また、医用テレメータのアンテナシステムは、受信

診療サービス運用開始後の各段階で実施することが重アンテナ周辺の金属体やノイズなど周辺環境によって要である。電波調査の方法については６．評価で記載影響を受ける。図 -7 に通信障害に関わる模式図を示する。

す。受信アンテナの周囲に金属製の物があると、アンテナの利得や指向性が変化し、受信強度を低下させる

４．実施設計要因となる。空調ダクトなど受信アンテナに比べて比較的面積の大きな金属体との離隔距離は 30cm 以上確保することが望ましい。ただし、受信アンテナが適切実施設計では、関連する機器などの具体的な配置がに設置され、所望の受信強度が確保された状態であっ

決まり、機器相互の電磁的干渉について想定が可能ても、環境ノイズの混入により通信障害が生じる場合となる。医用テレメータの受信アンテナから 50cm 以がある。このような電波干渉（通信障害）を避けるた

内での設置や利用が考えられる設備機器については、め、電磁環境に配慮した設備機器を採用することに努

医用テレメータが使用する周波数帯（420MHz から

図 -5

図 -6

マルチアンテナ方式の標準概念図

図 -7

漏えい同軸ケーブルアンテナ方式の標準概念図

医用テレメータの通信障害に関する模式図− 13 −

450MHz）における放射ノイズが、CISPR 規格、FCC

5．施工

規格、VCCI 規格などにおいて定める許容値を満たす機器を選定することに努める。住宅環境相当の許容値

現状、医用テレメータの施工は、建物引き渡し後にを満たすことができない機器の場合には更に距離をと行うことが多く、アンテナシステムの位置や配線経路ることが望ましい。
また、電磁的なノイズを放射する可能性がある設備の制限から、通信障害が発生する要因となっている。

機器の電気配線とアンテナシステムは、50cm 以上の医療機器製造販売業者は、施工中にアンテナシステ

離隔距離を取ることが望ましい。特に、漏えい同軸ムの配置、配線経路などに関する要望を建築事業者にケーブルアンテナは、ノイズを放射する電気配線と並伝えることが望ましい。建築事業者は、医療機器製造

行して敷設した場合、ノイズの影響を受けやすいため、販売業者の要望を受け配線スペースを確保する。その配線ルートを再検討するなどの配慮が必要となる。表際、受信アンテナと電磁ノイズの放射が考えられる設-1 に過去にノイズによる受信障害の原因となった設

備機器や配線との離隔、ダクトなど金属体との離隔に備機器の例を示す。

ついての情報を共有することが望ましい。

表 -1

アンテナシステムの配線および固定は、医療機器製

受信障害の原因となった設備機器の例

造販売業者の施工要領に従い、実施することを基本とする。
また、吊りボルトへアンテナシステムを固定する場
合は、躯体工事の段階で建築事業者と情報共有し、医療機器製造販売業者の責任で施工する。なお、後施工
でアンカーや吊りボルトを増設する場合は、躯体埋設
配管を傷つけるおそれがあるため、建築事業者と十分協議して施工する必要がある。

６．評価

建築ガイドラインでは実施設計段階で医用テレメー
タ用配線ルートを確保することを推奨している。また、

医用テレメータの受信不良などの無線に係るトラブ

医用テレメータ用アンテナシステムの設置工事では、ルが発生した際の原因調査、対応検討を効率よく進め

以下の配慮を行う事が望ましい。

るために医療関係者が受信アンテナ設置前後の電波環① 通線管は後施工を想定した配管サイズとし、配線境に関する情報を記録・継承していくことが望ましい。

距離やケーブルの曲げ半径、配管の屈折数などを考

建築ガイドラインでは、受信アンテナ設置前後の電波慮し配線経路を確保する。

環境を測定する方法の指針を日本建築学会として規定② 防火区画を貫通する場合は建築基準法に準拠した

６．
１工法による。
③

した。
受信アンテナを設置する前の電波環境調査は、周辺必要箇所に点検口を設ける。

④ 遮音・防振壁の貫通処理は機能を低下させない工の他医療機関もしくは同一医療機関別棟からの医用テレメータ電波や医用テレメータと同一の周波数帯域を法を選定する。
⑤ 貫通処理が構造に影響するときは、構造設計に反利用する他の無線機器による電波の有無を確認し、医療関係者へ情報提供することを目的とする。

映する。

受信アンテナ設置前に行う測定器の構成図を図 -8⑥ 通線管の本数は、アンテナシステムの配線を単独で通す前提で決める。

アンテナを設置する前の電波環境調査に示す。測定装置はスペクトラムアナライザと測定− 14 −

アンテナ（半波長ダイポールアンテナ、ログペリオ所に配置したスペクトラムアナライザで測定する。受ディックアンテナ、バイコニカルアンテナ）で構成し、信アンテナ設置後の接続例を写真 -4 に示す。セント基準階の東西南北側の窓・外壁面に近い箇所、もしく

ラルモニタに接続するケーブルを分岐しスペクトラム

は屋上など、周囲の見通しが取れる箇所において測定

アナライザに接続する。スペクトラムアナライザの設を行うことを基本とする。以下に測定手順を示す。

定例を表 -2 に示す。また、送信機は携帯型テレメー① スペクトラムアナライザの各種条件（周波数スパタ送信機は、再現性向上のため図 -9 の例のように固ン（420MHz ～ 450MHz）、RBW（1kHz）、VBW定する。設置治具は、金属材料を用いない。心電図誘（1kHz）、掃引時間など）を設定する。

電コードを固定し、同じ状態を保つ。設置高さを一定② 測定アンテナを測定箇所に設置する。測定アンテとする。などに配慮する。測定手順を以下に示す。

ナ高さは床面から天井までの間の中央を基本とする。

① セントラルモニタへの入力ケーブルを取り外してここでの天井高さとは竣工時の天井高とする。

スペクトラムアナライザに接続する。

③ 測定アンテナの偏波面は，垂直，水平の 2 偏波を② スペクトラムアナライザの各種条件を「受信アン測定することを基本とする。

テナを設置する前の電波環境調査」と同じ設定とす④ スペクトラムアナライザの最大値ホールドモード

る。

（MAX HOLD）を選択し、1 分以上の最大値保持を③ スペクトラムアナライザの最大値ホールドモード

行い、測定値を記録する。

（MAX HOLD）を選択し、1 分以上の最大値保持を行い、測定値を記録する。

６．２

受信アンテナ設置後の電波環境測定④ 携帯型テレメータ送信機を送信点に移動させて、携帯型テレメータ送信機の受信エリアを網羅するよ電波を発信する。

うに定めた送信点に逐次移動させて、その都度、受信⑤ スペクトラムアナライザで測定した受信信号電圧

信号電圧とノイズレベルをセントラルモニタの設置箇

値とノイズレベルから算出した C/N 比 を評価する。

図 -8

受信アンテナ設置前の測定概念図

表 -2

写真 -4

受信アンテナ設置後の接続例

図 -9

電波調査時の送信機の固定例

スペクトラムアナライザの設定例− 15 −

７．まとめ建築ガイドラインは、電波を管理する医療従事者、
医療機器製造販売業者、建築事業者が施設計画段階か
ら情報を共有することによって、建物建設後に電波を利用した医療機器を安心して使用するための電波環境を提供することを目的とした。
今後、本ガイドラインが広く普及し医用テレメータの電波トラブルが解消することを期待する。

【参考・引用文献】(1) 医療機関で電波を安全に利⽤するための⼿引き（改定版）、電波環境協議会・総務省、2021
年 7 月．
(2) 医療機関における電波利⽤機器に配慮した建築ガイドライン・同解説 - 医⽤テレメータ編、⽇本建築学会、2021 年 9 月．

− 16 −

宇宙線起因半導体ソフトエラーの対策・評価技術と国際標準化
NTT 宇宙環境エネルギー研究所 (NTT Space Environment and Energy Laboratories)

岩下

秀徳（Hidenori Iwashita）

本記事では、この様なソフトエラーに関するメカニ

1. はじめにズムや対処法、試験法および ITU-T 国際標準について解説する。

サービスの多様化、利便性の追求により、現代の社
会基盤は、デジタルトランスフォーメーションが進んでいる。社会が便利になる一方で、原因の特定が困難

2.	ソフトエラー発生メカニズムな宇宙現象による電子機器のトラブルであるソフトエ

ソフトエラーが発生する主な要因は半導体デバイス

ラーが増えている。
ソフトエラーは永久的に半導体デバイスが故障するに微量に含まれる放射性同位元素から生成されるα線

ハードエラーとは異なり、電気的ノイズにより発生すと、宇宙線によって生成される中性子線がある。α線

る一時的な故障（メモリのビット反転）で、半導体デによるソフトエラーに対する影響は高純度材料（低α

バイスの再起動やデータの上書きで回復可能な故障で線樹脂等）を採用することによって低減することがである。保存データが書き換わり誤動作やシステムダウ

きる。一方、中性子線によるソフトエラーの影響はンを引き起こす可能性がある一方、再起動・上書きで以下のように発生する。図 1 に示すように宇宙では太回復するため事象の再現や原因特定が困難である。発陽や超新星爆発によって、陽子を主体とした高エネル

生すると利用者に多大な影響を及ぼす可能性があり、ギー粒子が飛び交っている。この高エネルギー粒子がまた運用者にも原因究明・対策が大きな負担となる場

地球の大気に突入すると、大気中の窒素原子核や酸素合がある。通信装置ではこの様な故障も想定しサービ

原子核と衝突し、核反応が起きる。この時、原子核内スに影響を及ぼさないように設計するが、ソフトエ部にあった中性子が飛散する。大気中で発生した中性

ラーの再現が困難であるため、開発段階での十分な検子の大部分は通常、半導体デバイスに突入しても透過証ができなかった。
この様な状況に対応するため、NTT 研究所では、一般企業が保有できる数メートル程度の小型加速器中性子源を用いて通信装置のソフトエラーを再現させ、効率的に通信装置のソフトエラーによる影響を測定することができる技術を確立した。さらに、本試験の実施により開発段階でのソフトエラー対策が可能となり大幅な通信品質の向上が図られるため、ITU-T 標準化
活動を行いソフトエラーに関する新規勧告が制定された。

図1− 17 −

ソフトエラー発生メカニズム

し何ら影響を与えないが、まれに半導体デバイスを構

中性子エネルギー依存性の測定は困難な状況であっ成するシリコン原子核と核反応を起こし、電荷を持った。そこで、NTT 研究所は世界で初めて飛行時間法

た様々な粒子を発生させる。これが電気的なノイズとによるソフトエラー断面積の中性子エネルギー依存性なり、一時的なエラーであるソフトエラーを発生させの測定を行った。実験は米国ロスアラモス国立研究所る。

の 800 MeV 陽子加速器（図 2）で実施し、図 3 のような連続的な中性子エネルギー毎のソフトエラー断面積を測定した 1）。

3.	中性子とソフトエラー発生率の関係
さまざまな環境における、ソフトエラー発生率（単位時間当たりのソフトエラー発生数）を算出するためには、ソフトエラー断面積σ（中性子が半導体へ入射した時にソフトエラーが発生する割合）が不可欠である。ソフトエラー断面積は下記の式で表せる。

式⑴ここで、Φ（En ）はデバイスに照射された単位面

図3

積当たりの中性子数（中性子フルエンス）で、NSEU

中性子エネルギー毎のソフトエラー断面積（En ）はそれら中性子によって生じたソフトエラーの発生数を示します。中性子が引き起こすソフトエラーある。宇宙から降り注ぐ中性子や加速器で発生させる

4.	ソフトエラーの増加と通信装置の動作へ及ぼす影響

中性子は、それぞれ異なるエネルギー分布を持つので、情報通信を支える通信装置は年々増加する膨大な通環境ごとの中性子エネルギー分布φ（En ）を考慮し

信トラフィックを処理するため、大容量化・高機能化てソフトエラー発生率SER を式⑵で算出できる。

が求められており、それらに使われる半導体デバイス

発生率には中性子が持つエネルギー En による違いがの高集積化・微細化も進んでいる。
しかし、半導体デバイスの高集積化・微細化に伴いソフトエラー影響を受けやすくなる。特に SRAM
このように、ソフトエラー断面積σは、ある環境に（Static Rando Access Memory）はソフトエラーの影

おけるソフトエラー発生率を算出するためには不可欠響を受けやすく、微細化に伴う低電圧化により、急激なデータであれば、従来までソフトエラー断面積σのにソフトエラー発生率が高くなる傾向にある。図 4 は、
半導体プロセス技術の微細化によりソフトエラーが増加する傾向を示している。通信装置では、高速処理が求められているため読み書きの速い SRAM が大量に使用されている。
ソフトエラーがキャリア通信システムにおいて発生すると想定される事象が故障解析時に事象が再現しな
い未再現故障である。図 5 は未再現故障が発生した場合の保守フローを示している。

図2

キャリア通信システムにおいて故障が発生した場合、

米国ロスアラモス国立研究所 800 MeV 陽子加速器− 18 −

通信ルートを切り替え、通信サービスへの影響を回避

信サービスに重大な影響を与える可能性があることかするとともに、ネットワーク監視センタへ故障を示す

ら、設計段階で様々な対策手法を導入する必要がある。

警報を通知する。故障個所を交換し、システムメー

ソフトエラーの対策手法は⑴低減、⑵隔離、⑶訂正のカーの工場にて故障個所の再現試験や検査を行うが、3 つに大別される。

再起動によってソフトエラーは回復しているため、シ⑴

低減

ソフトエラー低減対策は、ソフトエラー発生そのもステムメーカー工場では事象は再現せず、解析が長期のを抑制するものである。半導体デバイスと異なるソ化してしまう。
また、一部の故障モードではソフトエラーによってフトエラー発生のない磁性体材料等の部品を使用するシステムの動作に異常が発生していても、警報を保守方法、Fin-FET のような 3 次元トランジスタ構造化し者へ通知することができず、保守者が必要な保守アクソフトエラーの影響を受ける面積を縮小させる方法、ションを取ることができないサイレント故障となる可

高速イオンがシリコンに衝突して発生する電荷をダ能性がある。サイレント故障は、ユーザからの申告にミーのインバータ回路で吸収させる RCC 技術を適用

よって初めて保守者が事象に気づくこともあるため、するなどの物理構造を工夫する方法、ソフトエラー耐問題の長期化や重大なサービス品質の低下に繋がる可力の小さい SRAM の使用量を少なくする方法がある。

能性がある。

したがって、ソフトエラー低減対策は、部品レベルの対策であり装置設計の部品選定段階の対策となる。

⑵

隔離

ソフトエラー隔離対策は、ソフトエラーが発生しても品質影響がないように発生部分を隔離するものである。三重化回路構成としソフトエラー発生個所は切り離し動作を継続する、メモリをインタリーブ構成とし
MCU の影響を軽減するなどの回路構成を工夫する方
法と機能影響の有無を識別し機能影響のないソフトエ
ラーは無視する方法がある。ソフトエラー隔離対策は、回路設計および装置設計段階の対策となる。

⑶

訂正

ソフトエラー訂正対策は、ソフトエラーは半導体デ
図4半導体プロセス技術の微細化に伴うソフトエラーの増加

バイス自体が壊れるのでなく保持しているデータの一部のビットが反転してしまうという事象であることから、ソフトエラー発生個所に対し正常データの上書きや初期化により訂正し正常復旧させるものである。訂正を行う契機の違いからハードウェア自律訂正、装置の制御プログラムと連携した装置自律訂正、保守者からの指示による訂正の方法がある。ハードウェア自律訂正方法としては、主にメモリ回路に対する ECC ま

図5

たは正常データを上書きするスクラビング機能、論理未再現故障が発生した場合の保守フロー

回路のラッチ内部で発生したソフトエラーを補償する DICE 構造の適用がある。装置自律訂正方法は、エ5. ソフトエラー対策方法

ラー検出時に制御プログラムが訂正動作を実行するも前述のようにソフトエラーは通信装置の信頼性や通エラー検出時にエラー影響および訂正影響を見て保守のである。これに対し、保守者指示による訂正方法は、− 19 −

者判断により訂正を行うものであり、本方法のみが保蔽用のコンクリートを隔てて通信機器を設置し、中性守品質に影響する。いずれの対策もソフトエラー発生

子を照射する。通信機器には、ユーザ信号を模擬するの検出と訂正の 2 段階で行うことになる。

ため測定器により常に通信トラフィックを流し、そのいずれの訂正対策もソフトエラー発生の検出と訂正影響を把握する。

の２段階で行うことになる。

この様に小型加速器中性子源を用いたソフトエラー
試験は非常に有用であることがわかったため、NTT
研究所は通信システムだけではなく、近年の高集積

6. ソフトエラー試験

化・微細化された半導体デバイスを用いる電子機器の前述のように、ソフトエラーの発生は増加しつつあみ名古屋大学、住重アテックス株式会社と商用化のたり、またソフトエラーの発生は、通信サービスの提供、めの共同実験を行い、2016 年 12 月に NTT-AT にてソ運用へ多大な影響を与える可能性があることから対策

フトエラー試験の商用サービスを開始した。

信頼性を向上させるため、本試験の需要があると見込を講じる必要がある。しかしながら、ソフトエラーは通信システム 1 台あたりで見れば数年～数十年に 1 回

7. ITU-T 国際標準

程度しか発生しないため、開発時や再現検証時にソフトエラーを再現させることはできなかった。設計のみ

NTT 研究所は、この様なソフトエラーの問題に対でソフトエラーによる電子機器の動作や機能の影響をし、高信頼のネットワークを構築するため、TTC にて、考慮し、対策処理を施すのは困難を極める。
そこで、NTT 研究所では 2013 年に効率的にソフトシステム、半導体ベンダと共に議論を行った。その結エラーを再現させるため、北海道大学と協力して小型果、通信の国際標準化を行う国連専門機関 ITU-T に加速器中性子源によるソフトエラー再現技術を確立しおいて、表 1 に示すソフトエラーに対する 6 つの標準2）た 。小型加速器中性子源は、スケジュールが柔軟に勧告の制定が完了した。ここでは、本標準の中で特に組めるというメリットがある。これは通信機器の開発重要である基準の考え方について解説する。

段階では、トライ・アンド・エラー的な修正と再試験

表1が重要であるからである。これまでは、半導体チップ

勧告番号レベルで世界的にも数カ所しか存在しない高エネル

ITU-T ソフトエラーに関する勧告一覧
略称

タイトル

K.124

概要編

Overview of particle radiation effects
on telecommunications systems（通信装置の粒子放射線影響の概要）

K.130

試験編

Soft error test method fortelecommunication equipment（通信装置のソフトエラー試験手法）

K.131

設計編

Design methodologies fortelecommunication systems applying
soft error measures（通信装置のソフトエラー対策設計手
法）

K
補足編
Suppl.11

Suuplement to K.131 - Soft error
measures for FPGA
（K.131 補足資料 - FPGA のためのソフ
トエラー対策）

K.139

基準編

Reliability requirement of particle
radiation effect for telecommunication
systems（通信装置の粒子放射線影響の信頼性
要求基準）

K.138

評価編

Quality estimation methods andapplication guidelines for mitigation
measures based on particle radiation
tests（粒子放射線検査に基づく対策のための品質推定方法とアプリケーショ
ンガイドライン）ギー加速器（数百 MeV）を用いてソフトエラーを再現させる研究は行われていたが、電子システムレベルのソフトエラー試験は行われていない状況だった。
この試験は、図 6 に示すように電子加速器によって加速された電子が鉛ターゲットに衝突すると発生する
光核反応によって中性子を生成する。中性子源から遮図6

ソフトエラー試験技術− 20 −

K.150

し、クラスを設定した（図 10）。この基準を満たすこデバイス Information of semiconductor
編
devices required for the design oftelecommunication equipment applying
soft error mitigation measures（ソフトエラー対策設計を適用する通信装置の設計に必要な半導体デバイスの情報）とで、大規模ネットワークを構築した場合の信頼性を確保できる。
続いて、実際の評価方法について解説する。小型の加速器を用いた中性子照射試験により試験、評価を行

図 7 に示すように半導体デバイスの高集積化に伴いうことができる。この試験では自然界の数百万倍から

ハードエラーに対してソフトエラーが急増しているが、数億倍の強度で中性子を照射することで短時間でソフ

ソフトエラーはハードエラーとは異なり対策によってトエラーを再現させることができる。まず、図 11 に大幅にトラブルを低減することができる。そこで、従示すように中性子線を照射しソフトエラーを発生させ来から発生しているハードエラーを基準として、ソフる。主信号状態および警報発生状態を確認し、発生しトエラー起因の故障交換率および主信号断の発生率がた事象を「3 つの信頼度基準」へ分類する。照射時間

統計誤差に収まる範囲をそれぞれの目標基準に設定しから換算した自然界稼働時間と発生頻度から基準値た（図 8）。ただし、ソフトエラーによって、まれにを満たすかを算出する方法である。例えば、図 10 の誤動作を検出できないサイレント故障が発生する可能

1 回目のソフトエラーでは装置警報が発生し、主信号性がある。サイレント故障は発生が許容されないので、が切れた状態である。この場合は、保守交換が必要と1 万年分相当の中性子線を照射してもサイレント故障想定されるので MR に該当する事象としてカウントすが発生しないことを信頼性基準として設定した（図る。また、主信号断も発生したので、SR に該当する

9）。このように、故障交換率・主信号断発生率の低減、事象とカウントする。次に 2 回目のソフトエラーは自サイレント故障を防ぐため、3 つの信頼度基準を定義

動訂正が働き、装置警報もなく主信号影響もない状態

図 7 通信装置のハードエラーとソフトエラーの割合と発生する問題

図9

警報信頼度の基準の考え方

図8

保守信頼度とサービス信頼度の基準設定の考え方

図 10− 21 −

3 つの信頼度基準と基準値であった。この場合は、どの信頼度にもカウントされ

8. まとめないということになる。この様に、試験では主信号影
響と、装置警報状態を確認する。そして例えば 8 回目のソフトエラーでは、装置警報が無い状態で、主信号NTT 研究所は、ソフトエラーによるトラブルをな断が継続しているので、これはサイレント故障に該当

くし、信頼性の高いネットワークを構築するため、宇し、AR が 1 回とカウントできる。この様に各信頼度

宙線起因中性子とソフトエラーの発生率の関係を解明基準に該当する事象をカウントする。さらに、照射時し、ソフトエラー試験技術の確立・商用化、そして間から換算した自然界稼働時間と発生頻度から基準値

ITU-T 国際標準化に取り組んだ。この取り組みによを満たすかどうか判定することができる。

り、今後世界的に様々な電子機器で発生が想定される
ソフトエラーに関する課題の解決に貢献できると考え
ている。
参考文献
1）H. Iwashita et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. 67（2020）2363.
2）H. Iwashita et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. 64

図 11（2017）689.

評価方法の例− 22 −

2020 年度

イミュニティ委員会の活動

近接電磁界イミュニティ試験に関する調査研究（アンテナ種別による依存性）
一般社団法人 情報通信ネットワーク産業協会（CIAJ）
電磁妨害対策委員会

飯塚

二郎

1. 背景

2. 目的

近年スマートフォンやタブレット端末のような携2019 年度テーマ（IEC 61000-4-39 に規定されてい帯型端末の普及がめざましく 1 人 1 台保有する時代とるアンテナの違いによる近接電磁界イミュニティの影なっている。これらの携帯型端末は、例えばスマート

響の検証に関する調査研究）では、EUT を設置したフォンの場合、ノート PC 等で作業をしながら通話し場所の電界均一性は使用したアンテナでほぼ同じでたり、タブレット端末の場合では、保守者が必要なあったが、異なる結果（課題）となった。

データを装置の近傍でダウンロードして通話しながら本研究テーマでは、2019 年度の調査に使用したア

保守をしたりとマルチメディア機器の近傍で使用されンテナ 3 種について、EUT 設置条件による特性評価

ることが多くなっている。このため、これらの端末かを行い、この比較結果から、2019 年度の試験結果がら発する RF 電波によって、マルチメディア機器が誤異なった原因について調査・検討を行うこととした。

動作を起こす可能性が懸念される。しかしながら、マルチメディア機器のイミュニティ試験を規定している
想定した試験法は規定されておらず、製品がイミュニ

3. 2019 年度の試験結果について（振り返り）ティ性能判定基準を満足すると期待される無線機器と2019 年度に使用した EUT2（メディアコンバーター）の保護距離を情報的付則として掲載している。国際規で は、 垂 直 偏 波 の 妨 害 波 を 照 射 時 に、ANT-1 の 妨

格では IEC 61000-4-39[1] が装置の近傍で RF 送信機が害 波 周 波 数 3.50GHz 及 び、ANT-3 の 妨 害 波 周 波 数

使用されることを想定した近接電磁界イミュニティ試

1.95GHz において、受信フレームロスが発生し、アン

験を規定している。

テナの違いによる結果に差が生じた。（2019 年度に使CISPR 35 では近接で RF 送信機が使用されることをこれらのことから、2019 年度の研究テーマでは、用した EUT1 では、全てのアンテナに対し受信フレー

近接電磁界イミュニティの規格である IEC 61000-439[1] で規定されている広帯域アンテナ（TEM ホー
ンアンテナ）および EMC 測定で広く用いられている
DRGA を使用し、マルチメディア機器へ与える影響について調査を実施した。本研究では、2019 年度の実験結果を踏まえ、マルチメディア機器に与えた動作
影響の差について、アンテナ種別による依存性に関して調査・検討をすることとした。
− 23 −

２） 測定項目

ムロスは発生しなかった。）

電界強度分布と VSWR の測定項目を表 5.2.1 および本結果より今年度は、受信ロスが発生したアンテナ
偏波面（垂直）、妨害波周波数（1.95GHz、3.50GHz）

表 5.2.2 に示す。

に条件を絞り、電界強度分布の測定と VSWR の測定を行いアンテナの違いによる特性の違いについて調査・検討を行う。

5. 試験構成、および試験条件
１） 試験構成2019 年度に使用したアンテナを用いて、受信ロスが発生した垂直偏波の周波数 1.95GHz、3.50GHz について、EUT がなにもない状態（測定系①、④）、メディ
アコンバータ（無給電状態）がある状態（測定系②、⑤）、および金属板がある状態（測定系③、⑥）の 3
条件にて、電界強度分布の測定と VSWR の測定を行う。

３） メディアコンバータ（MC）ついて
本研究テーマの EUT の三つの条件に含めた EUT として 2019 年度の研究テーマの試験にて、受信ロスが発生した MC を用いた。なお、MC は 2019 年度の研究テーマで使用した EUT2 である。

４） アンテナについて本研究テーマで使用するアンテナは、2019 年度に使用したアンテナと同一である。表 5.4.1 に各アンテ
ナの仕様および図 5.4.1 から図 5.4.3 に外観を示す。
− 24 −

るため図 6.1.1 に示すような測定構成としたが、物理的制約から EUT とアンテナの中間位置である 5cm とした。このため、アンテナから 5cm の面を電界均一面として電界強度を測定した。ただし、ANT-2 については、開口面の位置が不明なためアンテナカバー端
からの距離とした。

２） 電界強度分布の測定結果
表 5.2.1 に示した電界強度分布の測定項目について測定した結果から、EUT を設置しない場合のが無い

6. アンテナ特性の評価

時の各アンテナの Z 軸中心箇所の電界強度値を基準として、三軸それぞれの面（X/Y/Z 面）の電界強度値

１） 電界強度分布の測定方法との差分を電界測定面の均一エリアとして示す。図

IEC 61000-4-39 では、アンテナの開口面から 10cm

6.2.1 から図 6.2.9 が 1.95GHz 照射時の均一面の結果、図の距離を測定面と規定している。本研究テーマでは

6.2.10 から図 6.2.18 が 3.50GHz 照射時の均一面の結果でEUT とした三つの条件の影響により、測定面での電ある。

界強度分布がどのように変化するのか検証するため

EUT を設置していない状態での電界測定面の均一

EUT とアンテナの間に光電界センサを配置すること

エリアは、Y,X 軸方向に比べて Z 軸方向のエリアが広とした。光電界センサは、X 軸、Z 軸方向に走査させい。また、ANT-1 は他のアンテナに比べて開口面積− 25 −

が広いため均一エリアが他のアンテナに比べて広いと均一エリアは広い傾向となった。これは、金属板の影考えられる。

響により照射した電波が広い範囲で反射しているので

EUT の MC を設置した状態での電界測定面の均一はないかと推定する。

エリアは、EUT を設置しない状態とほぼ同じ傾向となった。

EUT を設置していない状態での電界測定面の均一エリアは、Y,X 軸方向に比べて Z 軸方向のエリアが広金属板を設置した状態での電界測定面の均一エリア

い。また、ANT-1 は他のアンテナに比べて開口面積

は、EUT を設置していない状態および EUT2 を設置が広いため均一エリアが他のアンテナに比べて広いとした状態の両状態に比べて、X,Y,Z 軸の 3 軸方向共に考えられる。ただし、1.95GHz と比較すると均一エリ− 26 −

アの範囲が狭くなっている。これは、周波数によるア

均一エリアは広い傾向となった。これは、金属板の影

ンテナの放射パターンなどの特性による差異であると

響により照射した電波が広い範囲で反射しているので推定する。

はないかと推定する。

３） VSWR の測定結果
ア ン テ ナ 毎 の VSWR の 測 定 結 果 を 図 6.3.1 か ら 図
6.3.3 に示す。

ANT － 1 の VSWR 測 定 結 果 は、 全 周 波 数 で IEC
61000-4-39 が規定する許容値（VSWR ≦ 3）を満足しており、EUT（MC）を設置した状態と VSWR 値に
EUT2 の MC を設置した状態での電界測定面の均一

大きな差異はみられない。また、金属板を設置した場

エリアは、EUT を設置しない状態とほぼ同じ傾向と合でも VSWR<2.5 となり反射波による影響は少ない。

なった。

1.95GHz および 3.5GHz の VSWR 値については、EUTの設置による差異はなく、反射板の設置により、若干高くなっている。

ANT － 2 の VSWR 測 定 結 果 は、1.7GHz 以 上 でIEC61000-4-39 の許容値（VSWR ≦ 3）満足しており、EUT（MC）を設置した状態と VSWR 値に大きな差異はみられない。一方、金属板を設置した場合、特に、
1.5GHz 以下で VSWR< ７となり反射波による影響が金属板を設置した状態での電界測定面の均一エリア

大きい。1.95GHz および 3.5GHz の VSWR 値について

は、EUT を設置していない状態および EUT2 を設置

は、EUT および反射板の設置による差異はほとんどした状態の両状態に比べて、X,Y,Z 軸の 3 軸方向共にない。

− 27 −

ANT － 3 の測定結果は、他の TEM ホーンと同様に示す。2019 年度の試験において、受信ロスが発生しEUT（MC）の設置による VSWR 値に大きな差異はた ANT-3 の Y 軸および Z 軸の値は、ANT-1 のこれらみられない。金属板を設置した状態では、2GHz 以下の値と大きな差はみられなかった。

の周波数帯で VSWR<5 となり反射波による影響が大きい。1.95GHz および 3.5GHz の VSWR 値については、
EUT の設置による差異はないが、反射板の設置の場
合、若干低くなっている。
2019 年度の試験結果にて、EUT2 を設置した状態において受信ロスが発生した ANT-1 による 3.50GHz について、今回測定した電界測定面の均一エリア （X、Y、Z 軸）の結果と ANT-2、ANT-3 の結果を図 7.1.2に示す。（白枠□は、EUT の横寸法 7.3cm

正方形を描画し、EUT へ与える影響の範囲を示す。）

7. 結果のまとめ
2019 年度の試験結果を踏まえ、今回測定した電界強度分布の測定結果、及び VSWR の測定結果を比較検討すると以下の内容が判明した。

１） 電界強度分布の測定結果のまとめ
2019 年度の試験結果にて、EUT2 を設置した状態において受信ロスが発生した ANT-3 による 1.95GHz に

EUT を設置しない状態でのアンテナ毎における Z

ついて、今回測定した電界測定面の均一エリア （X、軸中心箇所を基準として 3 軸の中心との差を表 7.1.2 にY、Z 軸 ） の 結 果 と ANT-1、ANT-2 の 結 果 を 図 7.1.1示す。2019 年度の試験において、受信ロスが発生しに示す。
（白枠□は、EUT の横寸法 7.3cm

た ANT-1 の Y 軸および Z 軸の値は、ANT-3 のこれら正方形を描画し、EUT へ与える影響の範囲を示す。）の値と大きな差はみられなかった。

 界測定面の均一エリア面積と VSWR につ２） 電

いてEUT2 を設置した状態におけるアンテナ毎の VSWRの測定結果を図 7.2.1 に示す。
2019 年度の試験結果では、EUT とした MC に LAN
EUT を設置しない状態でのアンテナ毎における Z

ケーブルを接続していたため、EUT 本体以外のメ

軸中心箇所を基準として 3 軸の中心との差を表 7.1.1 にタルケーブル等へ与える影響も考えられる。このた− 28 −め、今回測定した 1.95GHz と 3.50GHz の Z 軸中心の電テナの VSWR への影響はは少ない。一方、⑶大きな界強度を基準とした電界測定面の均一エリアにおいて金属面を有する EUT の場合、アンテナにより影響は－ 4dB 以上が占める面積の割合を算出して VSWR 測

大きく異なることを示した。例えば、ANT-1 の電界定値と比較することとした。

測定面の均一エリアは、他のアンテナに比べて広く、
1GHz から 5GHz の周波数帯においての VSWR 値は、他のアンテナと異なり金属反射板からの影響は低い。
2019 年度の実験において受信データロスが発生した 周 波 数 に つ い て、 電 界 均 一 エ リ ア お よ び VSWRの測定結果を比較した。EUT の配置された場所での各アンテナの電界均一性に大きな差異はないが、3.50GHz で受信ロスが発生した ANT-1 は、他のアンテナに比べて－ 4dB 以上となる電界均一エリアが占める面積の割合は最も高い。このため、同じ電界均一エリア内に EUT を設置した場合でも、照射範囲がアンテナによって異なるため、EUT に接続する LAN ケー
ブルや給電線などがこの均一エリア外にあれば、照射強度が異なり誤動作の要因となると思われる。

2019 年 度 の 試 験 結 果 に て、 受 信 ロ ス が 発 生 し た
ANT-3 の － 4dB 以 上 の 電 界 測 定 面 の 均 一 エ リ ア が

9. 課題

占め る 面 積 の 割 合 は、 他 の ア ン テ ナ よ り も低 い が
VSWR の測定値は最も高かった。

以上のことより、今後の課題となる点を列挙する。
●近傍電磁界によるイミュニティ試験において、今後アンテナの影響を調査するためには、どのようなEUT を選択するのかがポイントとなる。
2019 年 度 の 試 験 結 果 に て、 受 信 ロ ス が 発 生 し た● EUT に接続されるメタルケーブルの影響についても検討する必要がある。

ANT-1 の－ 4dB 以上の電界測定面の均一エリアが占める面積の割合は最も高かった。ただし、VSWR の● EUT における誤動作発生メカニズムを検討するた

測定値は ANT-2 が最も高く、ついで ANT-1 であった。

めには、単純化した構成でかつ内部の誘導電圧や2019 年度の試験結果では、ANT-2 において受信ロス

信号劣化を把握できる模擬 EUT を制作することもは発生していない。

一つの手段と考えられる。
● EUT への影響について、電磁波シミュレーションを使用する手法についても検討する必要がある。

8. まとめ及び考察●近傍電磁界イミュニティ試験を適用する場合に、大きなエリアの金属筐体面については試験が免除され

近接イミュニティ試験での EUT の配置条件によているが、メッシュ、通気孔の大きさなどについてるアンテナ特性評価を行った。TEM ホーンおよびも免除できるかどうかなど、適用面で検討する事項

DRGA の電界測定面の均一エリアおよび VSWR の測は残されている。

定評価から、⑴アンテナ種類により、開口面近傍での均一性および VSWR が異なる。⑵ MC のような均一エリア内に設置できる小さな EUT の場合、各アン− 29 −

10. ＣＩＳＰＲへの対応
マル チ メ デ ィ ア機 器 の イ ミ ュ ニ テ ィ 規 格 であ る
CISPR 35 第 1 版では、製品がイミュニティ性能判定
基準を満足すると期待される無線機器との保護距離を
情報的付則として掲載している。しかしながら、この情報的付則において掲載している電界強度値は、放射源からの距離と放射電力、自由空間伝搬定数から算出した値であり、実験的な検証に基づいたものではない。
このため、2019 年度の研究テーマでは、携帯電話等の無線機が機器類の近接で使用することを想定した近接イミュニティ試験法である IEC 61000-4-39 によりマルチメディア機器に対する影響を検証することとした。この結果、使用した 2 種類の TEM ホーンアンテ
ナの試験結果が異なったことから、本年度の研究テー
マでは各々のアンテナの特性評価を行うこととした。
アンテナの特性としては、電界均一エリアの広さの違い以外に、アンテナと EUT および金属板を対向させた状態において 2 種の TEM ホーンアンテナの VSWRに違いが生じることがわかった。ただし、これらの影
響が 2019 年度に実施した試験結果の違いの要因であるのか特定するに至らないため、継続して原因解析のための検証を行う必要がある。
近接イミュニティ試験は、他国においても注目されており、IEC 61000-4-39 をベースとした試験法の提案が今後される予定である。これらの動向を注視するとともに、2019 年度および本研究において明らかとなった課題を CISPR SC-I へ報告し、検討に寄与すると共に、課題の解決に向けて各国と協調して検討を進める予定である。

− 30 −

－無断転載を禁ず－

ＥＭＣＣレポート第37号
2022年３月
著

作：電波環境協議会
Electromagnetic Compatibility Conference Japan〒100 －0013 東京都千代田区霞が関1－4－1（日土地ビル）
一般社団法人電波産業会内
電波環境協議会事務局
TEL ０３‐５５１０‐８５９６
FAX ０３‐３５９２‐１１０３