心電図装置、内視鏡、血液分析装置といった現代の医療機器は、正確な動作と患者の安全性を確保するために、精密かつ高信頼性の内部電源分配ネットワークに依存しています。これらの機器に含まれる各サブシステムは、最適な動作を実現するために、それぞれ特定の電圧および電力要件を必要とします。本記事では、こうした医療機器の電源要件を解説し、医療グレードDC/DCコンバータの重要性に焦点を当てるとともに、P-DUKE社のMPU01シリーズを紹介し、その特長とシステム性能への貢献について詳しくご紹介します。

医療グレードDC/DCコンバータによる心電図・内視鏡・血液分析装置への電源ソリューション

医療機器における電源要件の理解

1. 心電図装置（ECG）
心電図装置は心臓の電気活動をモニタリングするため、正確な信号処理と低ノイズが求められます。主な電源要件は以下の通りです:

アナログフロントエンド回路：アンプやフィルターには±5Vまたは±12Vの低ノイズ電源が必要
デジタル処理ユニット：マイコンやプロセッサーには3.3Vまたは5Vが使用されます
表示およびユーザーインターフェース：バックライトやタッチパネルには12Vまたは24Vが一般的

アナログ回路は信号の歪みを防ぐため、高い電圧安定性が必要です。

2. 内視鏡システム
内視鏡は画像処理、照明、制御モジュールを統合しており、次のような電源要件があります：

カメラモジュール：イメージセンサー用に3.3Vまたは5Vが必要
照明システム：LEDやファイバー光源には12V以上が使用されます
モーター制御：内視鏡の正確な動作には24Vが必要です

漏電電流から患者を保護するため、絶縁された電源供給が求められます。

3. 血液分析装置
血液分析装置は化学的および生物学的な検査を行う高度なサブシステムを含みます：

測定回路：高精度アンプやセンサー用に±12Vまたは±15Vが必要
マイコンや通信モジュール：3.3Vまたは5Vが一般的
ポンプおよびアクチュエータ：液体制御には24Vが使用されます

負荷変動時でも正確な検査結果を確保するために、安定した電源供給が不可欠です。

なぜ医療用DC/DCコンバータを選ぶべきか？

医療機器において医療グレードDC/DCコンバータを使用することには、以下のような重要な理由があります：
1. 患者の安全性の確保: 医療用コンバータは IEC 60601-1 などの厳格な安全規格に準拠し、強化絶縁、超低漏洩電流、高絶縁耐圧を備えており、患者や医療従事者への感電リスクを防ぎます。

2. 優れた電磁両立性（EMC）: 機器間の干渉を抑え、外部からの電磁妨害（EMI）の影響を最小限に抑えることで、他の医療機器との併用を可能にします。

3. 電圧ドメイン間の絶縁要件: 医療機器には複数の電圧領域が存在し、それぞれを電気的に分離する必要があります。信号の混在やノイズ干渉を防ぎ、システム全体と患者の安全性を確保します。

4. 認証取得の簡略化: 医療機器は国際規格に準拠する必要があり、あらかじめ認証された電源モジュールを採用することで、製品の認証プロセスを大幅に効率化できます。

5. 高い信頼性の実現: 医療用DC/DCコンバータは、変動する負荷条件下でも安定動作を維持するように設計されており、重要な環境下での長時間稼働に適しています。

ECGシステム構成図

医療機器の信頼性を高める先進的なDC/DCコンバータの機能

1. 高精度な電圧レギュレーション
入力電圧の変動や負荷の変化にも対応し、常に安定した出力電圧を維持します。特に心電図（ECG）機器では、電圧の不安定さが微弱な信号の歪みを引き起こし、診断精度に悪影響を与える可能性があります。高精度なレギュレーションにより、全ての医療機器で信号品質が向上します。

2. 出力短絡（ショート）保護
出力のショートが発生した際に、電源モジュールや接続機器を損傷から守ります。血液分析装置など生命に関わる重要機器では、故障部位を隔離し、他のシステムを継続動作させることが極めて重要です。

3. システム全体の信頼性向上
過熱保護、過電流保護、低リップルなどの機能は、医療機器の長期運用と安定性に貢献します。メンテナンス頻度の削減やダウンタイムの最小化にもつながり、患者の安全性向上に寄与します。

医療向けに設計されたP-DUKEのMPU01シリーズ

MPU01シリーズは、医療機器向けに特化した電源ソリューションであり、安全性・信頼性・効率性に優れ、多様な医療機器のニーズに対応します。

MPU01 シリーズ

MPU01シリーズは 5V、12V、15V、24V の直流入力に対応しており、さまざまな医療機器へのスムーズな組み込みが可能です。高い絶縁性能を備え、最大 5kVac の絶縁耐圧と、IEC 60601-1 の 8mm クリーぺージ距離要件を満たす 2xMOPP 強化絶縁に対応しており、患者の安全を確保します。

感電リスクを最小限に抑えるため、MPU01 は超低漏洩電流設計（10μA 未満）を採用しており、ECG（心電図）など患者に直接接触する医療機器に最適です。さらに、3.3V、5V、12V、15V、±5V、±12V、±15V など、多様な単一出力電圧をラインアップしており、医療システムにおける電源分配設計を簡素化します。

また、MPU01シリーズは絶縁容量をわずか 15pF に抑えることで、コモンモードノイズを大幅に低減し、優れた電磁両立性（EMC）を実現しています。特に高い信号忠実度が求められる内視鏡装置などに適しています。コンパクトな SIP-9 パッケージにより、スペースに制約のある医療機器への実装も容易です。

総括すると、P-DUKE の MPU01 シリーズは、優れた安全性、多様な出力仕様、先進的な技術特性を備えた医療向け電源ソリューションであり、進化し続ける医療機器市場のニーズに応える理想的な選択肢です。

MPU01シリーズの主な特長

MPU01 が選ばれる理由

同等製品と比較して、MPU01 シリーズは高い絶縁耐圧、超低漏洩電流、そしてコンパクトなパッケージという独自の組み合わせにより、医療分野において安全性・信頼性・省スペース性を重視する場面に最適な選択肢です。

1. 医療規格への適合
IEC/EN/UL 60601-1 に準拠しており、世界中での規制認証を簡素化し、市場投入を加速させます。

2. 高効率な電力変換
85%以上の変換効率で電力損失や発熱を抑え、システム全体の効率と安定性の向上に貢献します。

3. 優れた競争力
同等スペックの製品が存在する中、MPU01はその独自の組合せによって、生命維持機器などのクリティカルな用途で比類なき価値を提供します。

医療システムにおける MPU01 の重要性

MPU01シリーズは、医療機器設計における主要な課題に対応することで、システム性能を大幅に向上させます：

高絶縁耐圧と低漏洩電流により、患者と直接接触するアプリケーションにおいても安全性を確保。
幅広い入力電圧範囲により、地域ごとの異なる電源仕様にも柔軟に対応可能。
短絡保護や低リップルなどの高度な機能が、高精度回路の信頼性と信号品質を向上させます。

MPU01を心電図装置、内視鏡、血液分析装置などに組み込むことで、高性能と厳格な医療基準への適合を同時に実現できます。

安全かつ認証済みの電源で医療機器の将来性を確保

医療機器には、安全性、精度、効率性を重視した信頼性の高い電源ソリューションが不可欠です。医療グレードのDC/DCコンバータは、これらの要件を満たしながら国際規格に対応する鍵となります。P-DUKEのMPU01シリーズは、先進機能、コンパクト設計、強固な安全性を兼ね備えた電源モジュールとして、医療用途における理想的な選択肢です。