絶縁トランスの役目（漏れ電流とのかかわり）

質問

医療機器を安全面で型別分類するとＢ型、ＢＦ型、ＣＦ型の３つに分類できます（下記ＵＲＬ参照）
http://www2.oninet.ne.jp/ts0905/safety/safesemi.htm
型名に使われているＦというのは、フローティングを意味し、実際には、絶縁トランスやフォトカプラにより、生体信号処理側回路と機関部（主電源を含む高圧部？）を切離すという意味になります。
　概略で話をしますと、フローティングすることにより、漏れ電流を防ぎ、生体をマクロショック（許容値0.1ｍＡ）やミクロショック（許容値0.01ｍＡ）から守ることを元に考えられたものだと、私の持つ書籍に記されてます。
　私の理解としては、漏れ電流という言葉から、素子の破壊による回路自体の電流増加ではなく、絶縁トランスにおいて、浮遊容量を防ぐための導体（アースと接続したの）が、断線等の理由でその機能を失い、生体信号処理回路側に漏れ電流が発生すると思っていたのですが、そうすると下記URL
http://www2.oninet.ne.jp/ts0905/safety/safesemi.htm
の患者漏れ電流IIの説明にありますように、「医療機器の信号入出力部に接続された他のME機器が故障したために、その電源電圧(100V)が信号入出力部を介して被験者を経て大地に流れてしまうといった漏れ電流」という意味が理解できなくなりました。
また、ＪＩＳ　Ｔ　0601-1　2.5.6では、「外部の電源から患者に意図しない電圧が現れることに起因し、患者からＦ型電極装着部を経由して大地に流れる電流（一部抜粋）」と規定されてますが同じく、書いてることの意味がわかりません。
外部の機器が壊れることにより、何故漏れ電流が発生するのでしょうか？
御享受かたよろしくお願いします。

回答No.2

ymmasayan · ベストアンサー

No.1です。補足質問に回答します。

>　１００Ｖ：１００Ｖの絶縁トランスというのは、柱上トランスにある中性点アースと、
>　実際に使っている医療機器の間で閉ループを作らないようにするためのものという
>　解釈でよろしいのでしょうか？
それでいいです。中性線(１００Ｖでは片線)が接地されています。
そのためＭＥ機器の故障(漏電)によって患者又は操作者に１００Ｖがもろにかかってしまう
危険性があります。このループを断ち切るのが絶縁トランスです。

>>　この状態で患者がもし片線を触ると絶縁トランス→大地→患者→電線→絶縁トランスと言う風に
>>微小電流が流れます。

>　この微小電流というのは、静電容量や漏れ抵抗によって機器外装にたまった漏れ電流が、
>　外装に取り付けたアース線（３Ｐコンセント）が断線時において、
>　その機器外装に触った時に、その人を通じて大地に流れる電流の事でよろしいのでしょうか？

静電気では有りませんので機器外装にたまったという表現では有りませんが。
アース線の断線していない状態とアース線が断線した状態の２つを考える必要があります。

ここでは簡略化のために静電容量を無視して漏れ抵抗だけ考えます。
漏れ抵抗はとりあえず６つ考えましょう。
絶縁トランスの出口の電源(２本)と測定端子(２個)の間に計４つ、
同じく電源と外装の間に計２つです。

１．接地漏れ電流
　　電源１本が切れたとき１ｍＡですね。抵抗１個です。
　　正常時0.5ｍＡは本来漏れ抵抗２個の平衡がとれていれば０のはずですが、
　　不平衡で0.5ということです。
２．外装漏れ電流
　　アース線の断線時ケースに触ったとき人体に流れる電流が0.5ｍＡですね。
　　接地漏れ電流が人体を流れると言うことですね。
　　正常時はアース線と人体に並列に流れます。
　　人体に０．１、アース線に０．４という感じですね。
３．患者漏れ電流１
　　アース線が切れた場合４つの漏れ抵抗のアンバランスで測定端子間に流れると考えられます。
　　アース線が生きていると一部が漏れ抵抗を通って外装からアースに逃げますので
　　人体には少なく流れます。このときは測定端子と外装の間の漏れ抵抗２つも追加して考えないと
　　理解しづらいかも知れません。
４．患者漏れ電流２
　　これは信号入出力部と測定端子の漏れ抵抗を考えればいいですね。
５．患者漏れ電流３
　　これは測定端子と外装の間の漏れ抵抗を考えればいいですね。

考え方が少しでもお役に立てば幸いです。

お礼

いつも、迅速な返答をいただきありがとうございます。
今回の丁寧な説明で大変よく理解できました。
あとは容量結合を加えて自分でもう一度勉強してみます。
どうもありがとうございました。

回答No.1

ymmasayan

失礼かもしれませんが通常の接地からお話します。
６６００Ｖは柱上トランスで１００／２００Ｖに下げられますが中性点はアースが義務付けられています。
これはトランスの故障で６６００Ｖがもろに家庭に流れ込むと大惨事になるからです。
ところが、これが実は非常に危険な状態を作り出します。漏電などで接地されていない線(箱)を触ると人体に１００Ｖがかかり感電するのです。
洗濯機などの外箱のアースが義務付けられているのはそのためです。

前置きが長くなりましたが、病院ではこれでは困るので１００Ｖ：１００Ｖの絶縁トランスを(さらに)入れて防御しているわけです。
これで原理的にはどちらの線を触っても大丈夫なはずです。
しかし実際には電線と床(アース)の間、機器と電線の間には静電容量と漏れ抵抗があります。
この状態で患者がもし片線を触ると絶縁トランス→大地→患者→電線→絶縁トランスと言う風に
微小電流が流れます。

全部の説明になりませんがあとはお考えください。

補足

早速の回答ありがとうございます。
１００Ｖ：１００Ｖの絶縁トランスというのは、柱上トランスにある中性点アースと、実際に使っている医療機器の間で閉ループを作らないようにするためのものという解釈でよろしいのでしょうか？

＞この状態で患者がもし片線を触ると絶縁トランス→大地→患者→電線→絶縁トランスと言う風に
微小電流が流れます。

この微小電流というのは、静電容量や漏れ抵抗によって機器外装にたまった漏れ電流が、外装に取り付けたアース線（３Ｐコンセント）が断線時において、その機器外装に触った時に、その人を通じて大地に流れる電流の事でよろしいのでしょうか？

ここまでの、解釈があっているのなら、私の質問の仕方が悪かったみたいです。
もうしわけありません。

現在私が疑問に思っているのは、機器内部にある絶縁トランスのことです。
医療機器の漏れ電流に対する安全対策として、先のホームページに、いくつか種類があります。
その中で、患者漏れ電流I～IIIについての、理解がとうもうまくいかないので、この質問をたてました。
よろしくお願いします。