光スイッチを通る電流漏れの検出
【課題】光スイッチの故障により、漏電流が患者の体内に流れることを防ぐ。
【解決手段】光スイッチをテストする装置は、電源と光スイッチの入力部との間に接続する第１の検出抵抗器と、光スイッチの出力部に接続する第２の検出抵抗器とを含む。テスト回路が、第１の検出抵抗器を流れる第１の電流および第２の検出抵抗器を流れる第２の電流を検出するように接続され、第１の電流と第２の電流との間の関係に応答してテスト信号を生成する。制御装置は、テスト信号を受信するように接続され、テスト信号が事前に設定された限界値を超えると保護動作を実行する。
【解決手段】光スイッチをテストする装置は、電源と光スイッチの入力部との間に接続する第１の検出抵抗器と、光スイッチの出力部に接続する第２の検出抵抗器とを含む。テスト回路が、第１の検出抵抗器を流れる第１の電流および第２の検出抵抗器を流れる第２の電流を検出するように接続され、第１の電流と第２の電流との間の関係に応答してテスト信号を生成する。制御装置は、テスト信号を受信するように接続され、テスト信号が事前に設定された限界値を超えると保護動作を実行する。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の技術分野〕
本発明は、概して電子回路および機器に関し、特に機器のテストおよび安全に関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
光スイッチ（オプトアイソレータまたはオプトカプラーとも言う）は、短い光伝送経路を用いて、回路の要素を電気的に絶縁しながら、その要素間で信号を伝送する。光スイッチは、医療機器において、機器の回路から患者の体への電流漏れを防止するために使用される。光スイッチは、高電圧下であってもほとんど漏電しないと考えられている。しかし、光スイッチが故障すると、高い漏電流が患者に流れる場合がある。漏電流が心カテーテルを流れると、例えば致死的な結果をもたらす可能性がある。
【０００３】
〔発明の概要〕
本発明の発明者によれば、医療機器への装備前に事前テストを行って認証された光スイッチであっても、機器の操作時に故障する可能性が残る。機器が患者の体に接触しているとき、このような故障からの保護が極めて重要になり得る。本発明の実施形態において、このような故障を確実に検出するために、テスト回路が医療機器に付け加えられる。テスト回路は、光スイッチを通る漏電流を示すテスト信号を出力する。制御装置は、信号を受信し、信号が事前に設定された限界値を超えると、保護動作を実行する。
【０００４】
いくつかの実施形態において、機器を人体に接触させる前に、較正段階においてテスト信号を測定する。この較正テスト信号は、機器の実操作時に生成されるテスト信号を監視する際に、制御装置が使用する限界値の設定に使用される。較正工程は、異なる部品および異なる機器の間の差を補完する上で役立つ。較正工程によって、高価で高精度な部品をテストおよび測定回路に使用することなく、漏電の高感度検出および制御が容易となる。
【０００５】
そこで、本発明の実施形態による光スイッチをテストする装置が提供される。この装置は、電源と前記光スイッチの入力部との間に接続された第１の検出抵抗器と；光スイッチの出力部に接続された第２の検出抵抗器と；第１の検出抵抗器を流れる第１の電流および第２の検出抵抗器を流れる第２の電流を検出し、第１の電流と第２の電流との間の関係に応答してテスト信号を生成するように接続されたテスト回路と；テスト信号を受信し、テスト信号が事前に設定された限界値を超えると、保護動作を実行するように接続された制御装置と、を備える。
【０００６】
開示された実施形態において、光スイッチは、患者の体への電流漏れを防止するために、医療機器において使用される。テスト回路および制御装置は、医療機器が人体と接触しているときに保護動作を実行するように、医療機器に装備される。典型的には、制御装置は、医療機器が体と接触していないときに行われる較正段階において、テスト信号を測定することにより、限界値を決定するように構成される。
【０００７】
いくつかの実施形態において、保護動作は、電源を光スイッチから遮断することを含む。ある実施形態において、制御装置は、テスト信号が限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させ、カウンタが事前に設定された閾値に達すると、光スイッチを電源から遮断するように構成される。制御装置は、テスト信号が限界値より低いと判断すると、カウンタを減少させるように構成することができる。
【０００８】
開示された実施形態において、この装置は、電源ならびに第１および第２の検出抵抗器を、複数の光スイッチの各々と接続させるように構成された多重回路を備え、制御装置が、多重回路によって選択された光スイッチの各々によるテスト信号を評価するように構成される。多重回路は、光スイッチの多数の対の各々を、電源ならびに第１および第２の検出抵抗器と同時に接続させることにより、テスト回路が、対の各々について第１および第２の電流を検出するように構成することができ、制御装置が、各対によるテスト信号を評価するように構成することもできる。
【０００９】
ある実施形態において、テスト回路は、第１の検出抵抗器をはさんで接続される第１の差動増幅器であって、第１の出力部を有する第１の差動増幅器と、第２の検出抵抗器を通して接続される第２の差動増幅器であって、第２の出力部を有する第２の差動増幅器と、第１および第２の出力部を通して接続される第３の差動増幅器であって、第１の電流と第２の電流との間の差に応答してテスト信号を生成する第３の差動増幅器と、を備える。
【００１０】
また、本発明の実施形態によれば、医療機器の光スイッチをテストする方法が提供され、この方法は、較正段階の間、光スイッチの入力部へと流れる第１の電流と、光スイッチの出力部から流れる第２の電流との間の第１の関係を測定し、第１のテスト信号を、第１の関係に応答して生成することと；第１のテスト信号に応答して、光スイッチを通る漏電流に対する限界値を設定することと；医療機器を患者の体に接触する状態で操作する間に、光スイッチの入力部へと流れる第１の電流と、光スイッチの出力部から流れる第２の電流との間の第２の関係に応答して、第２のテスト信号を生成することと；第２のテスト信号が前記限界値を超えると、保護動作を実行することと、を含む。
【００１１】
本発明は、後述する本発明の実施形態の詳細な説明を、添付図面と併せて読むことによって、より十分に理解されるであろう。
【００１２】
〔実施形態の詳細な説明〕
図１は、本発明の実施形態による、患者２２を治療する侵襲性医療システム２０の概略図であり、図解したものである。このシステムは、本発明の用途の理解を助けるための例として示すものである。しかし、本発明の原理は、このような特定の種類のシステムに何ら限定されるものではなく、患者の体に接触するほぼあらゆる種類の電気医療機器と共に利用することができる。後述するオプトアイソレータのテスト用回路および技術は、オプトアイソレータを電気的な絶縁のために利用する他のタイプの機器およびシステムにも、適応可能である。
【００１３】
システム２０のオペレータ２６は、カテーテル２８を患者２２の心臓２４に挿入する。この例では、カテーテルの遠位端（図１左側挿入図の心臓内に示す）が、複数の電極３０を備える。電極は、心臓を診断する過程で使用され、オペレータがコンソール３２を通して制御する。コンソール（図の右側挿入図に示す）では、刺激装置３４が刺激信号を生成し、刺激信号は個々の光スイッチ３６を通して電極３０（ＥＬ１、ＥＬ２、…と表記）に送られる。任意の適したタイプの光スイッチ、例えばマサチューセッツ州ベバリーのクレア社（Clare Inc. ）製造の機器ＣＰＣ１０１８Ｎが、システム２０において使用可能である。
【００１４】
デジタル制御装置３８が、光スイッチの操作を制御する。制御装置３８は、典型的にはマイクロプロセッサを備える。マイクロプロセッサは、適切な入出力インターフェースを有し、ソフトのプログラムによって本明細書に記載した機能を実行する。代わりに、またはこれに加えて、制御装置３８は、専用のまたはプログラム可能なデジタル論理回路を備えることもできる。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態による回路ダイアグラムの概略図であり、コンソール３２の光スイッチ回路４０をさらに詳細に示す。図２の構成においては、電極３０が刺激装置３４からの負入力（negative input）と接続するように、１組の光スイッチ３６（図左側）が接続され、電極が刺激装置からの正入力（positive input）と接続するように、他の光スイッチ（図右側）の組が接続される。光スイッチは、多重回路５２および５４によって選択される。光スイッチを適切に選択することにより、電極３０を、単極または双極の刺激モードのいずれかで起動することができる。このような光スイッチおよび付属回路の構成は、単なる例示に過ぎず、本発明の原理は、１つまたは複数の光スイッチを絶縁のために使用する任意の種類の回路をテストするために実施することが可能である。
【００１６】
電源４２は、ブレーカスイッチ４４ならびに限流抵抗器（Ｒ２，Ｒ３）４８および５０を通して、光スイッチ３６に電力を供給する。入力検出抵抗器（Ｒ１）４６が、電源４２と光スイッチ入力部との間に接続され、出力検出抵抗器（Ｒ４）５６が、光スイッチ出力部と地面との間に接続される。典型的には、これらの抵抗器は、標準的で安価な部品であり、検出可能な漏電流レベルに対応した範囲の抵抗を有する。例えば、１つの実施態様において、本発明の発明者は、３３．２Ωおよび精度１％の検出抵抗器を用いて、１０μＡの漏電流が電圧を約３３０μＶ低下させるようにした。本明細書で後述する較正工程により、回路４０に高価な高精度抵抗器を使用する必要なく、制御装置３８が、光スイッチを通る漏電流の変化を高い感度で検出することが可能である。
【００１７】
光スイッチを通る漏電流が存在しない場合、抵抗器４６を通る電流は、抵抗器５６を通る電流に等しい。これらの電流は各々、テストポイント５８および６０の間における電圧降下、ならびにテストポイント６２および地面の間における電圧降下と比例する。これら２つの電圧降下の関係に何らかの大きな変化が生じた場合、光スイッチの１つまたは複数が故障していることを示している可能性がある。
【００１８】
図３は、本発明の実施形態による回路ダイアグラムの概略図であり、回路４０における光スイッチ３６の漏電流を検出するために使用する、テスト回路７０を示す。回路７０は、１組の差動増幅器７２および７４、例えば計装用増幅器を備える。増幅器７２の差動入力は、テストポイント５８および６０と接続し（図２）、増幅器７４の差動入力は、テストポイント６２および地面と接続する。増幅器７２および７４は各々、検出抵抗器４６および５６を流れる電流に比例した信号を出力する。これらの信号が別の差動増幅器７６に入力されると、差動増幅器７６は、検出抵抗器を流れる各電流の差に比例した信号を出力する。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）７８は、出力信号をデジタル化し、制御装置３８は、デジタル化された結果を処理して、漏電の可能性を検出する。
【００１９】
前述の実施態様において、例えば（３３．２Ωの検出抵抗器によって）本発明の発明者は、増幅器７２、７４、および７６の効果係数（gain factor）を２０と設定し、合計増幅値を４００とした。つまり、１０μＡの漏電流が、増幅器７６の出力部において１３２ｍＶの信号を発生する。この信号が、感度１ビット／ｍＶに設定した１２ビットのＡＤＣに送られる。ただし、本明細書に記載したこれらのパラメータ値は、例示のためにのみ示すものであり、システムおよび用途上の必要に応じて、異なるパラメータを代わりに使用することもできる。
【００２０】
別の実施形態（図示せず）において、別個の検出抵抗器およびテスト回路を、負入力の光スイッチ（多重回路５２に接続）のグループおよび正入力の光スイッチ（多重回路５４に接続）のグループに使用することができる。このような手法はシステムをいくらか複雑にするが、漏電が生じた光スイッチの正確な特定が可能な点で有益である。
【００２１】
図４は、本発明の実施形態によるフローチャートであり、回路４０に設けたテスト回路７０による較正測定方法を概略的に示す。この較正工程は、典型的にはシステム２０の電源を入れた後で行うが、システムのいずれかの部分を患者２２と接触させる前に行う。この工程は、例えば、工場で一度だけ行ってもよく、システム２０の電源を入れるたびに起動処理の一部として行ってもよい。較正工程は、図５を参照して後述するように、回路４０接続時のテスト回路７０の実出力値をチェックし、この出力値を利用して、この後に回路の光スイッチを監視するための限界値を設定する。較正工程により、制御装置３８はシステム２０の操作中に、回路４０の電気部品が非精密であるにも関わらず、回路４０の光スイッチを通る漏電流の小さな変化を、典型的には電源４２によって発生する電流の０．２％のオーダー（例えば、５ｍＡの電流が発生すると、漏電流１０μＡの変化）で検出することができる。
【００２２】
最初に、制御装置３８は、基準測定ステップ８０において、回路４０に光スイッチ３６を１つも選択しない状態で、回路７０の出力を測定する。つまり、制御装置が、多重回路５２および５４の光スイッチを全て電源４２から遮断した状態で、ＡＤＣ７８が出力したデジタル信号を記録する。制御装置はこの測定値を用いて、実操作時に回路４０を監視する際に使用する基準電流の限界値を設定する。
【００２３】
次に、電流の個別測定ステップ８２において、多重回路は各々光スイッチを選択し、制御装置は各光スイッチについて回路７０からの出力信号を測定する。
【００２４】
さらに、多重回路は光スイッチの対を選択する。すなわち、対測定ステップ８４において、多重回路５２は、負側の光スイッチを１つ選択し、多重回路５４は、正側の光スイッチを１つ選択する。制御装置は、光スイッチの各対について、回路７０からの出力信号を測定する（ただし、前述した別の実施形態において、別個のテスト回路を光スイッチの正および負のグループについて使用する場合は、ステップ８４は省略する）。
【００２５】
ステップ８０、８２、および８４における測定値を基に、限界値設定ステップ８６において、制御装置３８は、ランタイム監視で使用する限界電流値を設定する。基準限界値の設定は、例えば、ステップ８０において回路７０で所定の測定時間にわたり測定した検出抵抗器４６および５６間の基準電流差の平均を取った後、平均の上下に所定の幅を設けることによって行う。この幅は、偏差を検出する際の望ましい感度に応じて、予期される誤認警報の煩わしさとのバランスを考慮して設定する。本発明の発明者によれば、幅を約１０μＡとすることで良好な結果が得られた。概して、光スイッチ個別の漏電流についての限界値は、ステップ８２において、光スイッチ個別の測定結果全ての平均値をとった後、適切な幅を加算することで算出することができる。概して、１組の光スイッチの漏電流についての限界値も同様に、ステップ８４で得た結果の平均を基に算出することができる。
【００２６】
これに加えて、または代わりとして、制御装置３８は、各光スイッチおよび／または光スイッチの各対に対する個々の限界値を、特定の光スイッチまたは対についての測定結果に基づき、計算および保存することができる。
【００２７】
さらに別の選択肢として、制御装置が、所定の光スイッチまたは光スイッチの対を通る高電流を較正段階で測定する場合、制御装置は、漏電の疑いがある光スイッチまたはスイッチを特定し、直ちに警報を発することも可能である。このように、システム２０のいずれかの部分を患者と接触させる前に、部品の故障を特定し、解決することができる。
【００２８】
図５は、本発明の実施形態によるフローチャートであり、回路４０の光スイッチ３６の動作をテストする方法を模式的に示す。光スイッチ起動ステップ９０において、ランタイム操作の間、異なる光スイッチまたは光スイッチの対が、多重回路５２および５４によって起動される。システム２０の場合、例えば前述したように、光スイッチは、典型的には起動され、異なる電極３０を通してカテーテル２８に刺激信号を送る。制御装置３８は、起動する光スイッチを選択することができ、または、所定の時間に起動する光スイッチを指示する入力を受信するだけであってもよい。制御装置は、選択した光スイッチに応じて、ステップ８６（図４）で設定したように、較正された適用可能な限界電流を選択し、回路７０の出力値を監視するために使用する。
【００２９】
出力測定ステップ９２において、制御装置３８は、ＡＤＣ７８からデジタル値を受信する。前述したように、これらの値は、回路７０が測定した電流差を示す。電流テストステップ９４において、制御装置は、これらの値を適用可能な限界値と比較する。測定値が限界値を超えると、増加ステップ９６において、制御装置がカウンタの値を増加させる。カウンタ値は、典型的にはゼロから始まり、測定値が限界値を超える状態が続くたびに増加する。カウンタを使用するのは、個々の測定値が、実際の漏電ではなくノイズが原因で限界値を超える場合があるため、限界値を超えるすべての測定値と積極的に反応することを回避するためである。その後の測定値が適用可能な限界値より低いと、減少ステップ９８において、制御装置３８がカウンタ値を減少させる。カウンタ値はこのように減少してゼロまで戻ることがあるが、ゼロを下回ることはない。
【００３０】
ステップ９６においてカウンタを増加させた後、閾値チェックステップ１００において、制御装置３８は、カウンタ値が事前に設定された閾値に達したかどうかをチェックする。閾値は、典型的には、危険と思われる漏電の長さによって選択する。例えば、制御装置がＡＤＣのデジタル出力を８，０００サンプル／秒受信する場合、漏電流が１秒続くと閾値に達するように、閾値を約８，０００に設定することができる。カウンタ値が閾値に近づくと、保護ステップ１０２において、制御装置３８は保護動作を実行する。例えば、制御装置がブレーカスイッチ４４を作動させて光スイッチを電源から遮断し、どの光スイッチまたは光スイッチの対が高レベルの漏電の原因であるかを示す警報を発することができる。その後、保守技術員がこれらの部品を交換することが可能である。一方、前述したように、別個のテスト回路を光スイッチの正および負のグループに用いる場合は、漏電のある光スイッチを特定して電源を切り、他の光スイッチは電源から切り離さずに残すことも可能である。
【００３１】
代わりに、好ましくは、光スイッチを含む回路基板全体を、単に交換することもできる。特に、ステップ１００においてカウンタが閾値に達した場合は、回路基板全体を交換し、どの光スイッチも選択しない（つまり、測定された電流が基準電流の限界値を上回ったことを意味する）。
【００３２】
従って、前述した回路および方法によれば、高価な高精度部品を必要とすることなく、漏電の高感度な検出および制御が可能である。較正工程は、異なる部品および異なる回路カードの間で生じ得る差を考慮する。カウンタを使用して、較正された限界値からの偏差を監視することも、カウンタが閾値に達することなく過渡電流の変化を全体的に平均化するため、実際の故障と「ノイズを発する」部品による過渡電流とを区別する上で役立つ。複数の光スイッチを同時に監視することは、個々の部品のランタイム中の故障を検出する上でも、部品同士の組み合わせが悪い場合に起こり得る複数部品の故障を検出する上でも有益である。
【００３３】
前述の実施形態は、例示として記載したものであり、本発明は、本明細書で前述した内容に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、本発明の範囲は、本明細書に記載したさまざまな特徴の組合せおよび組合せ要素をいずれも含むと共に、本明細書で前述した内容を読んだ当業者が想到し得る変形および変更であって、先行技術において開示されていないものも含む。
【００３４】
〔実施の態様〕
（１）光スイッチをテストする装置において、
電源と前記光スイッチの入力部との間に接続された第１の検出抵抗器と、
前記光スイッチの出力部に接続された第２の検出抵抗器と、
前記第１の検出抵抗器を流れる第１の電流および前記第２の検出抵抗器を流れる第２の電流を検出し、前記第１の電流と前記第２の電流との間の関係に応答してテスト信号を生成するように接続されたテスト回路と、
前記テスト信号を受信し、前記テスト信号が事前に設定された限界値を超えると、保護動作を実行するように接続された制御装置と、
を備える、装置。
（２）実施態様１に記載の装置において、
前記光スイッチは、患者の体内への電流漏れを防止するために医療機器において使用され、
前記テスト回路および前記制御装置は、前記医療機器が前記体と接触している間、前記保護動作を実行するために、前記医療機器に装備される、装置。
（３）実施態様２に記載の装置において、
前記制御装置は、前記医療機器が前記体と接触していないときに実行される較正段階において、前記テスト信号を測定することにより、前記限界値を決定するように構成される、装置。
（４）実施態様１に記載の装置において、
前記保護動作は、前記電源を前記光スイッチから遮断することを含む、装置。
（５）実施態様４に記載の装置において、
前記制御装置は、前記テスト信号が前記限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させ、前記カウンタが事前に設定された閾値に達すると、前記光スイッチを前記電源から遮断するように構成される、装置。
（６）実施態様５に記載の装置において、
前記制御装置は、前記テスト信号が前記限界値より低いと判断すると、前記カウンタを減少させるように構成される、装置。
（７）実施態様１に記載の装置において、
前記電源ならびに前記第１および第２の検出抵抗器を、複数の光スイッチの各々と接続させるように構成された、多重回路、
を備え、
前記制御装置は、前記多重回路によって選択された前記光スイッチの各々による前記テスト信号を評価するように構成される、装置。
（８）実施態様７に記載の装置において、
前記多重回路は、前記光スイッチの多数の対の各々を、前記電源ならびに前記第１および第２の検出抵抗器と同時に接続させることにより、前記テスト回路が、前記対の各々について前記第１および第２の電流を検出するように構成され、
前記制御装置は、前記対の各々による前記テスト信号を評価するように構成される、装置。
（９）実施態様１に記載の装置において、
前記テスト回路は、前記第１の検出抵抗器をはさんで接続される第１の差動増幅器であって、第１の出力部を有する、第１の差動増幅器と、前記第２の検出抵抗器をはさんで接続される第２の差動増幅器であって、第２の出力部を有する、第２の差動増幅器と、前記第１および第２の出力部を通して接続される第３の差動増幅器であって、前記第１の電流と前記第２の電流との間の差に応答して前記テスト信号を生成する第３の差動増幅器と、を備える、装置。
（１０）医療機器の光スイッチをテストする方法において、
較正段階の間、前記光スイッチの入力部へと流れる第１の電流と、前記光スイッチの出力部から流れる第２の電流との間の第１の関係を測定し、第１のテスト信号を、前記第１の関係に応答して生成することと、
前記第１のテスト信号に応答して、前記光スイッチを通る漏電流に対する限界値を設定することと、
前記医療機器を患者の体に接触する状態で操作する間に、前記光スイッチの前記入力部へと流れる前記第１の電流と、前記光スイッチの前記出力部から流れる前記第２の電流との間の第２の関係に応答して、第２のテスト信号を生成することと、
前記第２のテスト信号が前記限界値を超えると、保護動作を実行することと、
を含む、方法。
【００３５】
（１１）実施態様１０に記載の方法において、
前記保護動作を実行することは、前記光スイッチを、前記第１および第２の電流を供給する電源から遮断することを含む、方法。
（１２）実施態様１１に記載の方法において、
前記保護動作を実行することは、前記第２のテスト信号が前記限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させること、および前記カウンタが事前に設定された閾値に達すると、前記光スイッチを前記電源から遮断することを含む、方法。
（１３）実施態様１２に記載の方法において、
前記第２のテスト信号が前記限界値より低いと判断すると、前記カウンタを減少させること、
を含む、方法。
（１４）実施態様１０に記載の方法において、
前記第１および第２の関係は、前記第１の電流と前記第２の電流との間の第１および第２の差をそれぞれ含む、方法。
（１５）実施態様１０に記載の方法において、
前記医療機器の前記操作は、複数の光スイッチの間で多重化させることを含み、
前記第２のテスト信号を生成することは、前記多重化によって選択された前記光スイッチの各々による前記第２のテスト信号を評価することを含む、方法。
（１６）実施態様１５に記載の方法において、
前記複数の前記光スイッチの間で多重化させることは、前記光スイッチの多数の対の各々を選択することと、前記対についての前記第１および第２の電流を検出することと、を含み、
前記第２のテスト信号を評価することは、前記対の各々による前記第２のテスト信号を確認することを含む、方法。
（１７）実施態様１５に記載の方法において、
前記限界値を設定することは、前記複数の前記光スイッチについての前記第１のテスト信号の平均を得ることと、前記平均に応答して前記限界値を設定することと、を含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態による、侵襲性医療システムの概略図であり、図解したものである。
【図２】本発明の実施形態による、医療機器の光スイッチ回路を示す、回路ダイアグラムの概略図である。
【図３】本発明の実施形態による、図２の回路と共に使用するテスト回路を示す、回路ダイアグラムの概略図である。
【図４】本発明の実施形態による、光スイッチ回路の較正方法を概略的に示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態による、光スイッチのテスト方法を概略的に示すフローチャートである。
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の技術分野〕
本発明は、概して電子回路および機器に関し、特に機器のテストおよび安全に関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
光スイッチ（オプトアイソレータまたはオプトカプラーとも言う）は、短い光伝送経路を用いて、回路の要素を電気的に絶縁しながら、その要素間で信号を伝送する。光スイッチは、医療機器において、機器の回路から患者の体への電流漏れを防止するために使用される。光スイッチは、高電圧下であってもほとんど漏電しないと考えられている。しかし、光スイッチが故障すると、高い漏電流が患者に流れる場合がある。漏電流が心カテーテルを流れると、例えば致死的な結果をもたらす可能性がある。
【０００３】
〔発明の概要〕
本発明の発明者によれば、医療機器への装備前に事前テストを行って認証された光スイッチであっても、機器の操作時に故障する可能性が残る。機器が患者の体に接触しているとき、このような故障からの保護が極めて重要になり得る。本発明の実施形態において、このような故障を確実に検出するために、テスト回路が医療機器に付け加えられる。テスト回路は、光スイッチを通る漏電流を示すテスト信号を出力する。制御装置は、信号を受信し、信号が事前に設定された限界値を超えると、保護動作を実行する。
【０００４】
いくつかの実施形態において、機器を人体に接触させる前に、較正段階においてテスト信号を測定する。この較正テスト信号は、機器の実操作時に生成されるテスト信号を監視する際に、制御装置が使用する限界値の設定に使用される。較正工程は、異なる部品および異なる機器の間の差を補完する上で役立つ。較正工程によって、高価で高精度な部品をテストおよび測定回路に使用することなく、漏電の高感度検出および制御が容易となる。
【０００５】
そこで、本発明の実施形態による光スイッチをテストする装置が提供される。この装置は、電源と前記光スイッチの入力部との間に接続された第１の検出抵抗器と；光スイッチの出力部に接続された第２の検出抵抗器と；第１の検出抵抗器を流れる第１の電流および第２の検出抵抗器を流れる第２の電流を検出し、第１の電流と第２の電流との間の関係に応答してテスト信号を生成するように接続されたテスト回路と；テスト信号を受信し、テスト信号が事前に設定された限界値を超えると、保護動作を実行するように接続された制御装置と、を備える。
【０００６】
開示された実施形態において、光スイッチは、患者の体への電流漏れを防止するために、医療機器において使用される。テスト回路および制御装置は、医療機器が人体と接触しているときに保護動作を実行するように、医療機器に装備される。典型的には、制御装置は、医療機器が体と接触していないときに行われる較正段階において、テスト信号を測定することにより、限界値を決定するように構成される。
【０００７】
いくつかの実施形態において、保護動作は、電源を光スイッチから遮断することを含む。ある実施形態において、制御装置は、テスト信号が限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させ、カウンタが事前に設定された閾値に達すると、光スイッチを電源から遮断するように構成される。制御装置は、テスト信号が限界値より低いと判断すると、カウンタを減少させるように構成することができる。
【０００８】
開示された実施形態において、この装置は、電源ならびに第１および第２の検出抵抗器を、複数の光スイッチの各々と接続させるように構成された多重回路を備え、制御装置が、多重回路によって選択された光スイッチの各々によるテスト信号を評価するように構成される。多重回路は、光スイッチの多数の対の各々を、電源ならびに第１および第２の検出抵抗器と同時に接続させることにより、テスト回路が、対の各々について第１および第２の電流を検出するように構成することができ、制御装置が、各対によるテスト信号を評価するように構成することもできる。
【０００９】
ある実施形態において、テスト回路は、第１の検出抵抗器をはさんで接続される第１の差動増幅器であって、第１の出力部を有する第１の差動増幅器と、第２の検出抵抗器を通して接続される第２の差動増幅器であって、第２の出力部を有する第２の差動増幅器と、第１および第２の出力部を通して接続される第３の差動増幅器であって、第１の電流と第２の電流との間の差に応答してテスト信号を生成する第３の差動増幅器と、を備える。
【００１０】
また、本発明の実施形態によれば、医療機器の光スイッチをテストする方法が提供され、この方法は、較正段階の間、光スイッチの入力部へと流れる第１の電流と、光スイッチの出力部から流れる第２の電流との間の第１の関係を測定し、第１のテスト信号を、第１の関係に応答して生成することと；第１のテスト信号に応答して、光スイッチを通る漏電流に対する限界値を設定することと；医療機器を患者の体に接触する状態で操作する間に、光スイッチの入力部へと流れる第１の電流と、光スイッチの出力部から流れる第２の電流との間の第２の関係に応答して、第２のテスト信号を生成することと；第２のテスト信号が前記限界値を超えると、保護動作を実行することと、を含む。
【００１１】
本発明は、後述する本発明の実施形態の詳細な説明を、添付図面と併せて読むことによって、より十分に理解されるであろう。
【００１２】
〔実施形態の詳細な説明〕
図１は、本発明の実施形態による、患者２２を治療する侵襲性医療システム２０の概略図であり、図解したものである。このシステムは、本発明の用途の理解を助けるための例として示すものである。しかし、本発明の原理は、このような特定の種類のシステムに何ら限定されるものではなく、患者の体に接触するほぼあらゆる種類の電気医療機器と共に利用することができる。後述するオプトアイソレータのテスト用回路および技術は、オプトアイソレータを電気的な絶縁のために利用する他のタイプの機器およびシステムにも、適応可能である。
【００１３】
システム２０のオペレータ２６は、カテーテル２８を患者２２の心臓２４に挿入する。この例では、カテーテルの遠位端（図１左側挿入図の心臓内に示す）が、複数の電極３０を備える。電極は、心臓を診断する過程で使用され、オペレータがコンソール３２を通して制御する。コンソール（図の右側挿入図に示す）では、刺激装置３４が刺激信号を生成し、刺激信号は個々の光スイッチ３６を通して電極３０（ＥＬ１、ＥＬ２、…と表記）に送られる。任意の適したタイプの光スイッチ、例えばマサチューセッツ州ベバリーのクレア社（Clare Inc. ）製造の機器ＣＰＣ１０１８Ｎが、システム２０において使用可能である。
【００１４】
デジタル制御装置３８が、光スイッチの操作を制御する。制御装置３８は、典型的にはマイクロプロセッサを備える。マイクロプロセッサは、適切な入出力インターフェースを有し、ソフトのプログラムによって本明細書に記載した機能を実行する。代わりに、またはこれに加えて、制御装置３８は、専用のまたはプログラム可能なデジタル論理回路を備えることもできる。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態による回路ダイアグラムの概略図であり、コンソール３２の光スイッチ回路４０をさらに詳細に示す。図２の構成においては、電極３０が刺激装置３４からの負入力（negative input）と接続するように、１組の光スイッチ３６（図左側）が接続され、電極が刺激装置からの正入力（positive input）と接続するように、他の光スイッチ（図右側）の組が接続される。光スイッチは、多重回路５２および５４によって選択される。光スイッチを適切に選択することにより、電極３０を、単極または双極の刺激モードのいずれかで起動することができる。このような光スイッチおよび付属回路の構成は、単なる例示に過ぎず、本発明の原理は、１つまたは複数の光スイッチを絶縁のために使用する任意の種類の回路をテストするために実施することが可能である。
【００１６】
電源４２は、ブレーカスイッチ４４ならびに限流抵抗器（Ｒ２，Ｒ３）４８および５０を通して、光スイッチ３６に電力を供給する。入力検出抵抗器（Ｒ１）４６が、電源４２と光スイッチ入力部との間に接続され、出力検出抵抗器（Ｒ４）５６が、光スイッチ出力部と地面との間に接続される。典型的には、これらの抵抗器は、標準的で安価な部品であり、検出可能な漏電流レベルに対応した範囲の抵抗を有する。例えば、１つの実施態様において、本発明の発明者は、３３．２Ωおよび精度１％の検出抵抗器を用いて、１０μＡの漏電流が電圧を約３３０μＶ低下させるようにした。本明細書で後述する較正工程により、回路４０に高価な高精度抵抗器を使用する必要なく、制御装置３８が、光スイッチを通る漏電流の変化を高い感度で検出することが可能である。
【００１７】
光スイッチを通る漏電流が存在しない場合、抵抗器４６を通る電流は、抵抗器５６を通る電流に等しい。これらの電流は各々、テストポイント５８および６０の間における電圧降下、ならびにテストポイント６２および地面の間における電圧降下と比例する。これら２つの電圧降下の関係に何らかの大きな変化が生じた場合、光スイッチの１つまたは複数が故障していることを示している可能性がある。
【００１８】
図３は、本発明の実施形態による回路ダイアグラムの概略図であり、回路４０における光スイッチ３６の漏電流を検出するために使用する、テスト回路７０を示す。回路７０は、１組の差動増幅器７２および７４、例えば計装用増幅器を備える。増幅器７２の差動入力は、テストポイント５８および６０と接続し（図２）、増幅器７４の差動入力は、テストポイント６２および地面と接続する。増幅器７２および７４は各々、検出抵抗器４６および５６を流れる電流に比例した信号を出力する。これらの信号が別の差動増幅器７６に入力されると、差動増幅器７６は、検出抵抗器を流れる各電流の差に比例した信号を出力する。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）７８は、出力信号をデジタル化し、制御装置３８は、デジタル化された結果を処理して、漏電の可能性を検出する。
【００１９】
前述の実施態様において、例えば（３３．２Ωの検出抵抗器によって）本発明の発明者は、増幅器７２、７４、および７６の効果係数（gain factor）を２０と設定し、合計増幅値を４００とした。つまり、１０μＡの漏電流が、増幅器７６の出力部において１３２ｍＶの信号を発生する。この信号が、感度１ビット／ｍＶに設定した１２ビットのＡＤＣに送られる。ただし、本明細書に記載したこれらのパラメータ値は、例示のためにのみ示すものであり、システムおよび用途上の必要に応じて、異なるパラメータを代わりに使用することもできる。
【００２０】
別の実施形態（図示せず）において、別個の検出抵抗器およびテスト回路を、負入力の光スイッチ（多重回路５２に接続）のグループおよび正入力の光スイッチ（多重回路５４に接続）のグループに使用することができる。このような手法はシステムをいくらか複雑にするが、漏電が生じた光スイッチの正確な特定が可能な点で有益である。
【００２１】
図４は、本発明の実施形態によるフローチャートであり、回路４０に設けたテスト回路７０による較正測定方法を概略的に示す。この較正工程は、典型的にはシステム２０の電源を入れた後で行うが、システムのいずれかの部分を患者２２と接触させる前に行う。この工程は、例えば、工場で一度だけ行ってもよく、システム２０の電源を入れるたびに起動処理の一部として行ってもよい。較正工程は、図５を参照して後述するように、回路４０接続時のテスト回路７０の実出力値をチェックし、この出力値を利用して、この後に回路の光スイッチを監視するための限界値を設定する。較正工程により、制御装置３８はシステム２０の操作中に、回路４０の電気部品が非精密であるにも関わらず、回路４０の光スイッチを通る漏電流の小さな変化を、典型的には電源４２によって発生する電流の０．２％のオーダー（例えば、５ｍＡの電流が発生すると、漏電流１０μＡの変化）で検出することができる。
【００２２】
最初に、制御装置３８は、基準測定ステップ８０において、回路４０に光スイッチ３６を１つも選択しない状態で、回路７０の出力を測定する。つまり、制御装置が、多重回路５２および５４の光スイッチを全て電源４２から遮断した状態で、ＡＤＣ７８が出力したデジタル信号を記録する。制御装置はこの測定値を用いて、実操作時に回路４０を監視する際に使用する基準電流の限界値を設定する。
【００２３】
次に、電流の個別測定ステップ８２において、多重回路は各々光スイッチを選択し、制御装置は各光スイッチについて回路７０からの出力信号を測定する。
【００２４】
さらに、多重回路は光スイッチの対を選択する。すなわち、対測定ステップ８４において、多重回路５２は、負側の光スイッチを１つ選択し、多重回路５４は、正側の光スイッチを１つ選択する。制御装置は、光スイッチの各対について、回路７０からの出力信号を測定する（ただし、前述した別の実施形態において、別個のテスト回路を光スイッチの正および負のグループについて使用する場合は、ステップ８４は省略する）。
【００２５】
ステップ８０、８２、および８４における測定値を基に、限界値設定ステップ８６において、制御装置３８は、ランタイム監視で使用する限界電流値を設定する。基準限界値の設定は、例えば、ステップ８０において回路７０で所定の測定時間にわたり測定した検出抵抗器４６および５６間の基準電流差の平均を取った後、平均の上下に所定の幅を設けることによって行う。この幅は、偏差を検出する際の望ましい感度に応じて、予期される誤認警報の煩わしさとのバランスを考慮して設定する。本発明の発明者によれば、幅を約１０μＡとすることで良好な結果が得られた。概して、光スイッチ個別の漏電流についての限界値は、ステップ８２において、光スイッチ個別の測定結果全ての平均値をとった後、適切な幅を加算することで算出することができる。概して、１組の光スイッチの漏電流についての限界値も同様に、ステップ８４で得た結果の平均を基に算出することができる。
【００２６】
これに加えて、または代わりとして、制御装置３８は、各光スイッチおよび／または光スイッチの各対に対する個々の限界値を、特定の光スイッチまたは対についての測定結果に基づき、計算および保存することができる。
【００２７】
さらに別の選択肢として、制御装置が、所定の光スイッチまたは光スイッチの対を通る高電流を較正段階で測定する場合、制御装置は、漏電の疑いがある光スイッチまたはスイッチを特定し、直ちに警報を発することも可能である。このように、システム２０のいずれかの部分を患者と接触させる前に、部品の故障を特定し、解決することができる。
【００２８】
図５は、本発明の実施形態によるフローチャートであり、回路４０の光スイッチ３６の動作をテストする方法を模式的に示す。光スイッチ起動ステップ９０において、ランタイム操作の間、異なる光スイッチまたは光スイッチの対が、多重回路５２および５４によって起動される。システム２０の場合、例えば前述したように、光スイッチは、典型的には起動され、異なる電極３０を通してカテーテル２８に刺激信号を送る。制御装置３８は、起動する光スイッチを選択することができ、または、所定の時間に起動する光スイッチを指示する入力を受信するだけであってもよい。制御装置は、選択した光スイッチに応じて、ステップ８６（図４）で設定したように、較正された適用可能な限界電流を選択し、回路７０の出力値を監視するために使用する。
【００２９】
出力測定ステップ９２において、制御装置３８は、ＡＤＣ７８からデジタル値を受信する。前述したように、これらの値は、回路７０が測定した電流差を示す。電流テストステップ９４において、制御装置は、これらの値を適用可能な限界値と比較する。測定値が限界値を超えると、増加ステップ９６において、制御装置がカウンタの値を増加させる。カウンタ値は、典型的にはゼロから始まり、測定値が限界値を超える状態が続くたびに増加する。カウンタを使用するのは、個々の測定値が、実際の漏電ではなくノイズが原因で限界値を超える場合があるため、限界値を超えるすべての測定値と積極的に反応することを回避するためである。その後の測定値が適用可能な限界値より低いと、減少ステップ９８において、制御装置３８がカウンタ値を減少させる。カウンタ値はこのように減少してゼロまで戻ることがあるが、ゼロを下回ることはない。
【００３０】
ステップ９６においてカウンタを増加させた後、閾値チェックステップ１００において、制御装置３８は、カウンタ値が事前に設定された閾値に達したかどうかをチェックする。閾値は、典型的には、危険と思われる漏電の長さによって選択する。例えば、制御装置がＡＤＣのデジタル出力を８，０００サンプル／秒受信する場合、漏電流が１秒続くと閾値に達するように、閾値を約８，０００に設定することができる。カウンタ値が閾値に近づくと、保護ステップ１０２において、制御装置３８は保護動作を実行する。例えば、制御装置がブレーカスイッチ４４を作動させて光スイッチを電源から遮断し、どの光スイッチまたは光スイッチの対が高レベルの漏電の原因であるかを示す警報を発することができる。その後、保守技術員がこれらの部品を交換することが可能である。一方、前述したように、別個のテスト回路を光スイッチの正および負のグループに用いる場合は、漏電のある光スイッチを特定して電源を切り、他の光スイッチは電源から切り離さずに残すことも可能である。
【００３１】
代わりに、好ましくは、光スイッチを含む回路基板全体を、単に交換することもできる。特に、ステップ１００においてカウンタが閾値に達した場合は、回路基板全体を交換し、どの光スイッチも選択しない（つまり、測定された電流が基準電流の限界値を上回ったことを意味する）。
【００３２】
従って、前述した回路および方法によれば、高価な高精度部品を必要とすることなく、漏電の高感度な検出および制御が可能である。較正工程は、異なる部品および異なる回路カードの間で生じ得る差を考慮する。カウンタを使用して、較正された限界値からの偏差を監視することも、カウンタが閾値に達することなく過渡電流の変化を全体的に平均化するため、実際の故障と「ノイズを発する」部品による過渡電流とを区別する上で役立つ。複数の光スイッチを同時に監視することは、個々の部品のランタイム中の故障を検出する上でも、部品同士の組み合わせが悪い場合に起こり得る複数部品の故障を検出する上でも有益である。
【００３３】
前述の実施形態は、例示として記載したものであり、本発明は、本明細書で前述した内容に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、本発明の範囲は、本明細書に記載したさまざまな特徴の組合せおよび組合せ要素をいずれも含むと共に、本明細書で前述した内容を読んだ当業者が想到し得る変形および変更であって、先行技術において開示されていないものも含む。
【００３４】
〔実施の態様〕
（１）光スイッチをテストする装置において、
電源と前記光スイッチの入力部との間に接続された第１の検出抵抗器と、
前記光スイッチの出力部に接続された第２の検出抵抗器と、
前記第１の検出抵抗器を流れる第１の電流および前記第２の検出抵抗器を流れる第２の電流を検出し、前記第１の電流と前記第２の電流との間の関係に応答してテスト信号を生成するように接続されたテスト回路と、
前記テスト信号を受信し、前記テスト信号が事前に設定された限界値を超えると、保護動作を実行するように接続された制御装置と、
を備える、装置。
（２）実施態様１に記載の装置において、
前記光スイッチは、患者の体内への電流漏れを防止するために医療機器において使用され、
前記テスト回路および前記制御装置は、前記医療機器が前記体と接触している間、前記保護動作を実行するために、前記医療機器に装備される、装置。
（３）実施態様２に記載の装置において、
前記制御装置は、前記医療機器が前記体と接触していないときに実行される較正段階において、前記テスト信号を測定することにより、前記限界値を決定するように構成される、装置。
（４）実施態様１に記載の装置において、
前記保護動作は、前記電源を前記光スイッチから遮断することを含む、装置。
（５）実施態様４に記載の装置において、
前記制御装置は、前記テスト信号が前記限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させ、前記カウンタが事前に設定された閾値に達すると、前記光スイッチを前記電源から遮断するように構成される、装置。
（６）実施態様５に記載の装置において、
前記制御装置は、前記テスト信号が前記限界値より低いと判断すると、前記カウンタを減少させるように構成される、装置。
（７）実施態様１に記載の装置において、
前記電源ならびに前記第１および第２の検出抵抗器を、複数の光スイッチの各々と接続させるように構成された、多重回路、
を備え、
前記制御装置は、前記多重回路によって選択された前記光スイッチの各々による前記テスト信号を評価するように構成される、装置。
（８）実施態様７に記載の装置において、
前記多重回路は、前記光スイッチの多数の対の各々を、前記電源ならびに前記第１および第２の検出抵抗器と同時に接続させることにより、前記テスト回路が、前記対の各々について前記第１および第２の電流を検出するように構成され、
前記制御装置は、前記対の各々による前記テスト信号を評価するように構成される、装置。
（９）実施態様１に記載の装置において、
前記テスト回路は、前記第１の検出抵抗器をはさんで接続される第１の差動増幅器であって、第１の出力部を有する、第１の差動増幅器と、前記第２の検出抵抗器をはさんで接続される第２の差動増幅器であって、第２の出力部を有する、第２の差動増幅器と、前記第１および第２の出力部を通して接続される第３の差動増幅器であって、前記第１の電流と前記第２の電流との間の差に応答して前記テスト信号を生成する第３の差動増幅器と、を備える、装置。
（１０）医療機器の光スイッチをテストする方法において、
較正段階の間、前記光スイッチの入力部へと流れる第１の電流と、前記光スイッチの出力部から流れる第２の電流との間の第１の関係を測定し、第１のテスト信号を、前記第１の関係に応答して生成することと、
前記第１のテスト信号に応答して、前記光スイッチを通る漏電流に対する限界値を設定することと、
前記医療機器を患者の体に接触する状態で操作する間に、前記光スイッチの前記入力部へと流れる前記第１の電流と、前記光スイッチの前記出力部から流れる前記第２の電流との間の第２の関係に応答して、第２のテスト信号を生成することと、
前記第２のテスト信号が前記限界値を超えると、保護動作を実行することと、
を含む、方法。
【００３５】
（１１）実施態様１０に記載の方法において、
前記保護動作を実行することは、前記光スイッチを、前記第１および第２の電流を供給する電源から遮断することを含む、方法。
（１２）実施態様１１に記載の方法において、
前記保護動作を実行することは、前記第２のテスト信号が前記限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させること、および前記カウンタが事前に設定された閾値に達すると、前記光スイッチを前記電源から遮断することを含む、方法。
（１３）実施態様１２に記載の方法において、
前記第２のテスト信号が前記限界値より低いと判断すると、前記カウンタを減少させること、
を含む、方法。
（１４）実施態様１０に記載の方法において、
前記第１および第２の関係は、前記第１の電流と前記第２の電流との間の第１および第２の差をそれぞれ含む、方法。
（１５）実施態様１０に記載の方法において、
前記医療機器の前記操作は、複数の光スイッチの間で多重化させることを含み、
前記第２のテスト信号を生成することは、前記多重化によって選択された前記光スイッチの各々による前記第２のテスト信号を評価することを含む、方法。
（１６）実施態様１５に記載の方法において、
前記複数の前記光スイッチの間で多重化させることは、前記光スイッチの多数の対の各々を選択することと、前記対についての前記第１および第２の電流を検出することと、を含み、
前記第２のテスト信号を評価することは、前記対の各々による前記第２のテスト信号を確認することを含む、方法。
（１７）実施態様１５に記載の方法において、
前記限界値を設定することは、前記複数の前記光スイッチについての前記第１のテスト信号の平均を得ることと、前記平均に応答して前記限界値を設定することと、を含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態による、侵襲性医療システムの概略図であり、図解したものである。
【図２】本発明の実施形態による、医療機器の光スイッチ回路を示す、回路ダイアグラムの概略図である。
【図３】本発明の実施形態による、図２の回路と共に使用するテスト回路を示す、回路ダイアグラムの概略図である。
【図４】本発明の実施形態による、光スイッチ回路の較正方法を概略的に示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態による、光スイッチのテスト方法を概略的に示すフローチャートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光スイッチをテストする装置において、
電源と前記光スイッチの入力部との間に接続された第１の検出抵抗器と、
前記光スイッチの出力部に接続された第２の検出抵抗器と、
前記第１の検出抵抗器を流れる第１の電流および前記第２の検出抵抗器を流れる第２の電流を検出し、前記第１の電流と前記第２の電流との間の関係に応答してテスト信号を生成するように接続されたテスト回路と、
前記テスト信号を受信し、前記テスト信号が事前に設定された限界値を超えると、保護動作を実行するように接続された制御装置と、
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記光スイッチは、患者の体内への電流漏れを防止するために医療機器において使用され、
前記テスト回路および前記制御装置は、前記医療機器が前記体と接触している間、前記保護動作を実行するために、前記医療機器に装備される、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記制御装置は、前記医療機器が前記体と接触していないときに実行される較正段階において、前記テスト信号を測定することにより、前記限界値を決定するように構成される、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記保護動作は、前記電源を前記光スイッチから遮断することを含む、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記制御装置は、前記テスト信号が前記限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させ、前記カウンタが事前に設定された閾値に達すると、前記光スイッチを前記電源から遮断するように構成される、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記制御装置は、前記テスト信号が前記限界値より低いと判断すると、前記カウンタを減少させるように構成される、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、
前記電源ならびに前記第１および第２の検出抵抗器を、複数の光スイッチの各々と接続させるように構成された、多重回路、
を備え、
前記制御装置は、前記多重回路によって選択された前記光スイッチの各々による前記テスト信号を評価するように構成される、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、
前記多重回路は、前記光スイッチの多数の対の各々を、前記電源ならびに前記第１および第２の検出抵抗器と同時に接続させることにより、前記テスト回路が、前記対の各々について前記第１および第２の電流を検出するように構成され、
前記制御装置は、前記対の各々による前記テスト信号を評価するように構成される、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
前記テスト回路は、前記第１の検出抵抗器をはさんで接続される第１の差動増幅器であって、第１の出力部を有する、第１の差動増幅器と、前記第２の検出抵抗器をはさんで接続される第２の差動増幅器であって、第２の出力部を有する、第２の差動増幅器と、前記第１および第２の出力部を通して接続される第３の差動増幅器であって、前記第１の電流と前記第２の電流との間の差に応答して前記テスト信号を生成する第３の差動増幅器と、を備える、装置。
【請求項１０】
医療機器の光スイッチをテストする方法において、
較正段階の間、前記光スイッチの入力部へと流れる第１の電流と、前記光スイッチの出力部から流れる第２の電流との間の第１の関係を測定し、第１のテスト信号を、前記第１の関係に応答して生成することと、
前記第１のテスト信号に応答して、前記光スイッチを通る漏電流に対する限界値を設定することと、
前記医療機器を患者の体に接触する状態で操作する間に、前記光スイッチの前記入力部へと流れる前記第１の電流と、前記光スイッチの前記出力部から流れる前記第２の電流との間の第２の関係に応答して、第２のテスト信号を生成することと、
前記第２のテスト信号が前記限界値を超えると、保護動作を実行することと、
を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記保護動作を実行することは、前記光スイッチを、前記第１および第２の電流を供給する電源から遮断することを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記保護動作を実行することは、前記第２のテスト信号が前記限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させること、および前記カウンタが事前に設定された閾値に達すると、前記光スイッチを前記電源から遮断することを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
前記第２のテスト信号が前記限界値より低いと判断すると、前記カウンタを減少させること、
を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法において、
前記第１および第２の関係は、前記第１の電流と前記第２の電流との間の第１および第２の差をそれぞれ含む、方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の方法において、
前記医療機器の前記操作は、複数の光スイッチの間で多重化させることを含み、
前記第２のテスト信号を生成することは、前記多重化によって選択された前記光スイッチの各々による前記第２のテスト信号を評価することを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記複数の前記光スイッチの間で多重化させることは、前記光スイッチの多数の対の各々を選択することと、前記対についての前記第１および第２の電流を検出することと、を含み、
前記第２のテスト信号を評価することは、前記対の各々による前記第２のテスト信号を確認することを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
前記限界値を設定することは、前記複数の前記光スイッチについての前記第１のテスト信号の平均を得ることと、前記平均に応答して前記限界値を設定することと、を含む、方法。
【請求項１】
光スイッチをテストする装置において、
電源と前記光スイッチの入力部との間に接続された第１の検出抵抗器と、
前記光スイッチの出力部に接続された第２の検出抵抗器と、
前記第１の検出抵抗器を流れる第１の電流および前記第２の検出抵抗器を流れる第２の電流を検出し、前記第１の電流と前記第２の電流との間の関係に応答してテスト信号を生成するように接続されたテスト回路と、
前記テスト信号を受信し、前記テスト信号が事前に設定された限界値を超えると、保護動作を実行するように接続された制御装置と、
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記光スイッチは、患者の体内への電流漏れを防止するために医療機器において使用され、
前記テスト回路および前記制御装置は、前記医療機器が前記体と接触している間、前記保護動作を実行するために、前記医療機器に装備される、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記制御装置は、前記医療機器が前記体と接触していないときに実行される較正段階において、前記テスト信号を測定することにより、前記限界値を決定するように構成される、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記保護動作は、前記電源を前記光スイッチから遮断することを含む、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記制御装置は、前記テスト信号が前記限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させ、前記カウンタが事前に設定された閾値に達すると、前記光スイッチを前記電源から遮断するように構成される、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記制御装置は、前記テスト信号が前記限界値より低いと判断すると、前記カウンタを減少させるように構成される、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、
前記電源ならびに前記第１および第２の検出抵抗器を、複数の光スイッチの各々と接続させるように構成された、多重回路、
を備え、
前記制御装置は、前記多重回路によって選択された前記光スイッチの各々による前記テスト信号を評価するように構成される、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、
前記多重回路は、前記光スイッチの多数の対の各々を、前記電源ならびに前記第１および第２の検出抵抗器と同時に接続させることにより、前記テスト回路が、前記対の各々について前記第１および第２の電流を検出するように構成され、
前記制御装置は、前記対の各々による前記テスト信号を評価するように構成される、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
前記テスト回路は、前記第１の検出抵抗器をはさんで接続される第１の差動増幅器であって、第１の出力部を有する、第１の差動増幅器と、前記第２の検出抵抗器をはさんで接続される第２の差動増幅器であって、第２の出力部を有する、第２の差動増幅器と、前記第１および第２の出力部を通して接続される第３の差動増幅器であって、前記第１の電流と前記第２の電流との間の差に応答して前記テスト信号を生成する第３の差動増幅器と、を備える、装置。
【請求項１０】
医療機器の光スイッチをテストする方法において、
較正段階の間、前記光スイッチの入力部へと流れる第１の電流と、前記光スイッチの出力部から流れる第２の電流との間の第１の関係を測定し、第１のテスト信号を、前記第１の関係に応答して生成することと、
前記第１のテスト信号に応答して、前記光スイッチを通る漏電流に対する限界値を設定することと、
前記医療機器を患者の体に接触する状態で操作する間に、前記光スイッチの前記入力部へと流れる前記第１の電流と、前記光スイッチの前記出力部から流れる前記第２の電流との間の第２の関係に応答して、第２のテスト信号を生成することと、
前記第２のテスト信号が前記限界値を超えると、保護動作を実行することと、
を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記保護動作を実行することは、前記光スイッチを、前記第１および第２の電流を供給する電源から遮断することを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記保護動作を実行することは、前記第２のテスト信号が前記限界値を超えたと判断すると、カウンタを増加させること、および前記カウンタが事前に設定された閾値に達すると、前記光スイッチを前記電源から遮断することを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
前記第２のテスト信号が前記限界値より低いと判断すると、前記カウンタを減少させること、
を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法において、
前記第１および第２の関係は、前記第１の電流と前記第２の電流との間の第１および第２の差をそれぞれ含む、方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の方法において、
前記医療機器の前記操作は、複数の光スイッチの間で多重化させることを含み、
前記第２のテスト信号を生成することは、前記多重化によって選択された前記光スイッチの各々による前記第２のテスト信号を評価することを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記複数の前記光スイッチの間で多重化させることは、前記光スイッチの多数の対の各々を選択することと、前記対についての前記第１および第２の電流を検出することと、を含み、
前記第２のテスト信号を評価することは、前記対の各々による前記第２のテスト信号を確認することを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
前記限界値を設定することは、前記複数の前記光スイッチについての前記第１のテスト信号の平均を得ることと、前記平均に応答して前記限界値を設定することと、を含む、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１７２３７５（Ｐ２００９−１７２３７５Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−９５７２（Ｐ２００９−９５７２）
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（５０８０８０２２９）バイオセンス・ウエブスター・インコーポレーテツド (79)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９５７２（Ｐ２００９−９５７２）
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（５０８０８０２２９）バイオセンス・ウエブスター・インコーポレーテツド (79)
【Ｆターム（参考）】
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