DC/DCコンバータによる患者に装着する医療機器への給電

プロホームヘルスケアでは、数多くの健康状態の兆候を測定するため人体に医療機器を取り付けることは特別なことではありません。これらは、皮膚電気抵抗のような表面特性、体温、血中酸素飽和度からECG（心電図）を利用した心拍モニタなどにまで広がっています（図1）。

時にセンサは、手術の時などは体内により侵襲的に装着されることがあります。ほとんどのセンサは電子式で、それらの設計は電圧と電流は十分に低いことが保証されることが必要なのは明白で、患者に対する電気ショックの危険性はありません。また、センサは、他の障害が生じている機器から患者に流れセンサに戻る、ダメージを及ぼす電流の経路を提供しないことを要求されます。これは、センサとその電源は危険な高電圧、そしてまたグランドから十分に絶縁されていなければならないことを意味しています。たとえ、バッテリ給電ハンドヘルド機器でも、例えば接続したプリンタ、USBポート、ラップトップPC通じてグランドへの経路を持つ可能性があります。電子機器では、関連する安全規格は医療用電子機器用のIEC 60601-1、欧州バージョンのEN 60601-1、米国バージョンのANSI/AAMI ES 60601-1があり、絶縁は特に重要で実質上、危険電圧、または高エネルギー源と患者間は二重絶縁が要求されます。それゆえ、医療機器は2つの「保護手段（MOP）」を持ち、もし1つの手段が機能しなくても第2の手段が十分な保護を提供します。MOP要求には2つのグレードあり、MOOPはオペレータ向け、最も高いグレードのMOPPは患者向けです。

センサに電力を供給する、もしくは絶縁バリアを越えてデータを読み込むには、強化絶縁の小型安全トランスやオプトカプラは実用的なソリューションです。これらは高い絶縁耐圧を提供しますが、漏れ電流を流す可能性がある絶縁バリア間の結合容量を持っています。したがって、結合容量はできるだけ小さく維持しなければなりません。

センサの電源がAC/DC個から行われている場合、標準的にすべての電源が安全絶縁出力を持っています。しかしながら、民生用やIT用のAC/DCの絶縁グレードは、医療用基準に適合するためには十分ではありません。唯一の保護対策として絶縁結合容量を用いることができますが、普通は低漏れ電流の規定からかけ離れています。さらに、出力は「フローティング」ではありますが、グランドへの絶縁は不十分です。「オペレータ保護手段（MOOP）」を持つ「医療用グレードAC/DC」がありますが、入力と出力間および出力とグランド間の絶縁が不十分でAC/DC絶縁バリア結合容量が十分に低くないため、患者に直接装着するのには適しません。規定された2つの患者保護手段（2MOPP）を持つAC/DCコンバータがありますが、ラインアップがあまりなく高価です。他チャネルセンサは、多くの場合複数の相互絶縁電源レールを必要とします。完全なカスタム2MOPP AC/DCコンバータより、電源レールに必要とされるすべてを備えている他のものはありません。

DC/DCコンバータモジュールは簡単なソリューションで、製品としてはRECOMの低コスト2Wの新製品REM2シリーズがあり（図4）、コンパクトなSIP8パッケージで2MOPP絶縁と250VAC動作電圧定格を提供しています。このコンバータはIEC/EN/ES 60601-1認証済みで、最終適合試験が非常に簡略になります。シングル出力とデュアル出力が用意されており、センサや計装アンプに給電することができ、5つの公称入力電圧が選択できます。

動作温度は-40℃～+95℃（+80℃以上はディレーティング要）で、最大動作標高は5000mです。ピーク効率は85%と高く、IEC/EN/ES 60601-1-2の要求に適合する低ノイズで、加えてEN 55011のEMC要求にも適合します。絶縁容量はわずか25pF（標準）です。

絶縁型DC/DCコンバータは、患者装着型機器に対する医療規格で要求される安全絶縁レベルを達成するには必須のツールです。認証済み既成品は、1つの小型パッケージで、すべてのアプリケーションでの問題を解決します。