医療用電子機器は、疾患の予防、診断、治療およびモニタリングを支援し、医療分野において極めて重要な役割を果たしています。生命の安全に関わるため、医療機器は電源システムに対して極めて厳格な要求を課しており、厳しい医療安全基準への適合に加え、卓越した信頼性、超低ノイズ、コンパクトかつ堅牢な構造、優れた環境適応性が求められます。
1- 医療用電子機器の電源設計における課題
医療機器は複雑な電子システムに大きく依存しているため、部品の損失、電気的ノイズの干渉、環境ストレスの影響など、電子回路に共通するさまざまな問題も生じます。さらに、医療機器は、厳格な医療機器安全基準への準拠、IEC60601およびその他の医療安全基準の遵守、装置の滅菌要件の満たし、生命を脅かす重要な用途における継続的な信頼性に対する高い要求の確保といった、医療分野特有の課題にも対処しなければなりません。
1.1 電気的課題
医療機器に電源システムを統合することは、一般の電子機器には存在しない独自の電気的課題をもたらします。多くの医療機器は24／7の中断なき動作を必要とし、特に生命維持や重要な作業を伴う医療用途では、予期せぬ停止を許容できないため、高信頼性と継続的な可用性が極めて重要です。生命に関わる用途においては、動作の中断を防ぐためにバッテリーや無停電電源装置（UPS）への瞬時切替が可能なバックアップ電源が不可欠です。
1.2 機械的課題
限られた内部空間の中で性能や安全性を損なうことなく、電源設計を小型かつ堅牢にするため、医療機器の電源システムは機械設計上の課題にも直面しています。携帯型および装着型の医療機器では、使いやすさの向上、疲労の低減、患者の移動性の確保のために重量の削減が極めて重要です。このため、電源システムの小型化は避けられないトレンドとなっています。
放熱管理も考慮すべきもう一つの重要な要素です。小型の筐体では熱が蓄積しやすくなるため、騒音を増加させたり、部品の故障リスクや患者の不快感を引き起こすことなく、安全に熱を放散する必要があります。
1.3 環境による課題
医療機器の電源システムは、さまざまな環境条件下で確実に動作する必要があります。これには、装置の性能や部品の寿命に影響を与える可能性のある、異なる温度や湿度レベルへの耐性が含まれます。モバイル機器や現場で使用される機器、緊急時用の機器においては、振動、機械的衝撃、作動中のショックに耐える能力も、安定した電力供給を確保し内部損傷を防ぐために同様に不可欠です。
1.4 安全基準
医療用電源は、IEC 60601-1などの国際規格に準拠している必要があります。この規格は、医用電気機器の一般的な安全性および基本的性能要件を規定しています。絶縁、漏れ電流の制限、フォールトトレランスなど多くの電気的課題をカバーしており、同時に機械的完全性や環境耐久性も要求します。補足的な規格であるIEC 60601-1-2は、電磁両立性（EMC）に関する要件を定め、機器が電磁妨害（EMI）を発生させたり、その影響を受けたりすることなく確実に動作することを保証します。
2- メイン 応用 および医療用電源におけるインダクタの要件
インダクタは、医療用電子機器において重要な役割を果たしており、その中でも電源管理が最も基本的かつ重要な応用分野です。主な用途には以下が含まれます：
2.1 スイッチング電源およびDC-DCコンバータ： インダクタはスイッチング電源の主要な構成部品であり、スイッチングトランジスタやコンデンサと協働してエネルギーを蓄え、信号をフィルタリングし、電圧を変換します。CTやMRIなどの大型画像診断装置の主電源であれ、モニターや輸液ポンプなどの携帯型デバイスのバッテリ管理回路であれ、パワーインダクタは不可欠です。これらの装置では、交流を装置に必要なさまざまな直流電圧に効率的に変換したり、直流電圧の昇圧・降圧を行ったりします。
医療機器における電源応用の回路図
2.2 ノイズフィルタリングと電磁両立性： 医療機器は電磁妨害（EMI）に対して非常に敏感であり、デバイス自体が発生するノイズが他の機器に干渉してはなりません。高周波ノイズを除去するために、マグネチックビーズや共通モードインダクタが電源入力端子および主要な回路ノードで広く使用されており、装置が厳しい電磁両立性（EMC）規格（例：IEC 60601-1-2）を満たすことを保証しています。
応用シナリオの特殊性から、医療機器の電源に使用されるインダクタは、一般的な民生用インダクタよりも高い電気的性能が要求されます。その要求は主に以下の側面に現れます。
◾ 高い信頼性： 医療機器は生命安全に関わるため、装置のライフサイクル全体を通じて安定した動作が保証されなければならず、極めて低い故障率が求められます。
◾ 低ノイズ： 低ノイズ設計により、電源ノイズが内部の高感度アナログ回路（例：心電図、脳波増幅器など）に干渉することを防ぎます
◾ 高効率: 損失の少ない磁性コア材料を使用してインダクタの損失と発熱を低減することで、特に植込み型および携帯型デバイスにおいてバッテリー寿命を延長できます。
◾ 磁気シールド構造： 磁気シールド構造を持つインダクタを使用し、医療機器内の各種部品からの磁界漏れを防ぎ、周囲の回路や装置との干渉を回避します。
◾ 安全基準の遵守： インダクタ（特に分離トランス）は医療用安全規格に準拠していなければならず、十分な沿面距離および絶縁距離を確保する必要があります。
まとめとして、インダクタは医療機器の電源システムにおける「心臓」と「浄化装置」であり、高効率なエネルギー変換を行うとともに、電源の純度と安全性を保証する役割を担っています。これらは医療機器が厳しい基準と要求を満たすために不可欠な核心部品です。
3- 医療用電子電源向けインダクタソリューション
上述の通り、インダクタは医療用電源システムにおいて極めて重要な役割を果たしており、医療用電源装置の高い要件を満たす必要があります。したがって、製品選定にあたっては、高信頼性、低ノイズ、高効率、EMI耐性などの要素を検討する必要があります。
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