医療環境における無停電電源装置の重要な役割

停電のない電力供給による患者の安全と業務継続の確保

病院やクリニックでは、単一障害点を持たないバックアップ電源システムが不可欠です。短時間の停電でも患者ケアに深刻な支障をきたす可能性があるためです。2023年にMarketsandMarketsが発表した最近の市場分析によると、医療機器に関する問題の約8割は実際には電力品質の問題に起因しています。そのため、信頼性の高い無停電電源装置（UPS）システムが今日ますます重要になっています。手術中に人工呼吸器が停止したり、心電モニターが突然消灯したりする状況を想像してみてください。現代のUPSシステムは、現在では99.999％の稼働率（業界では「ファイブナイン」と呼ばれる信頼性）を達成しています。これは複数の電力経路を利用し、病院内の各部門がその時々にどれだけの電力を消費しているかを常時監視することで実現されています。

無停電電源装置（UPS）が停電時に即座にバックアップ電源を供給し、電圧を安定化させる仕組み

医療用グレードのUPSシステムは、停電時に20ミリ秒以内に自動的に起動し、照明のちらつきに気づくよりも速やかに電源を供給します。これにより、MRI装置などの精密な医療機器が円滑に動作し続け、電子カルテに保存された患者データも保護されます。これらのシステムは高度な二重変換技術を使用して、常にさまざまな電圧の問題をフィルタリングしています。非線形負荷から発生する高調波を処理し、機器のオン・オフによる急激なサージを吸収し、発電機が切り替わった際の周波数変動も平滑化します。病院では、NFPA 99規格に準拠するためにこのような信頼性が求められます。この規格によれば、生命維持に必要なシステムは最大でも10秒未満の停電しか許容されません。すべての秒が重要となる施設において、これほど迅速に作動するバックアップ電源は単なる利便性ではなく、絶対に不可欠です。

透析装置や人工呼吸器など、生命維持に必要な医療機器を支える

昨年発表された臨床工学の研究によると、血液透析装置は一般的に1.5から3キロワットの電力を消費し、電圧供給が8％以上低下すると動作を停止する。病院での運用を円滑に保つため、無停電電源装置（UPS）は他の機器から分離された専用回路に接続される必要がある。この構成により、電気的な問題が施設全体に広がるのを防ぐことができる。例えば、通常約500ワットを必要とする人工呼吸器であっても、緊急度の低い他の医療機器と同じ電力系統に接続されていても、中断なく運転を継続できる。病院が適切な容量のバックアップ電源システムを導入すれば、長時間の停電時に非常用発電機が稼働する時間を実際に短縮できる。このようなシステムは、患者ケアの重要な機能を維持しつつ、燃料消費量を大幅に節約し、長期的にメンテナンスコストも削減する。

無停電電源装置の保護を必要とする医療機器の種類

電源の変動に敏感な手術および手術室用デバイス

今日の手術室は、ロボット手術プラットフォーム、麻酔導入システム、電気メス装置など、ごくわずかな停電でも深刻な影響を受ける可能性がある高精度機器に大きく依存しています。昨年発表された研究によると、2秒未満の電圧低下が発生した場合、ほぼ10回中9回の割合で医療機器が実際にリブートしてしまうことが明らかになりました。これにより手術中に問題が生じたり、少なくとも不必要な遅延が発生する可能性があります。そのため病院では無停電電源装置（UPS）に投資しており、これは感度の高い機器を電圧降下から保護するバックアップシステムです。これらのUPS装置は、手術中の手術用ナビゲーションシステムや天井照明などの安定した動作を維持します。特に患者が生命維持装置やモニタリング機器に接続されている区域において、JIS T 1022で規定される厳しい安全基準を満たすことが重要です。

電子医療記録および医用画像システムはデータ損失のリスクにさらされている

わずか1回の電圧サージでも、数百人の患者記録が消去されたり、PETスキャナーから送信される重要なDICOM画像の転送が乱れる可能性がある。冗長なUPSシステムを導入している医療機関によると、このような保護措置を講じていない病院と比較して、データ復旧に関する問題が約99.6％少なくなるという。バックアップ電源は通常45分程度かかるMRI検査において特に重要である。適切な保護対策がなければ、1件あたり8,000ドルから12,000ドルもする貴重な3D血管造影再構成データを失うリスクがある。

医療用無停電電源装置（UPS）の性能および技術要件

重要医療機器向けのUPS容量の選定およびバックアップ時間の決定

医療用グレードのUPSシステムの適切な容量を決定するには、機器が運転中に実際に消費する電力を把握し、さらに起動時の大きな突入電流も考慮する必要があります。例えば、MRI装置は動作中は約30kWを必要とする場合でも、電源投入直時には最大45kWまで引き込むことがあります。バックアップ時間は病院の要件に合致している必要があります。一般的に、機器を安全にシャットダウンしたり発電機に切り替えたりするために少なくとも15分間のバックアップが必要とされています。2023年の最近の報告によると、ほぼ8割の医療施設が人工呼吸器のような重要な機器に対して、短時間の停電でも危険になり得るため、20分以上持続するUPSシステムを求めています。

ゼロトランスファータイムと最高の信頼性のための二重変換オンラインUPSシステム

オンライン二重変換UPSシステムは、通常の電源からバックアップバッテリーへの切り替え時に全く遅延がなく、常に安定した電力供給を提供します。このため、ごく短時間の停電でも危険な状況になり得るECMO装置などの感度の高い医療機器に最適です。これらのシステムは電圧レベルを±1％程度の範囲内で安定させることができ、心電図モニタリングの乱れや輸液ポンプの問題といった調波歪みによる影響を防ぐのに役立ちます。研究によると、このような二重変換方式の装置を導入している病院では、従来のラインインタラクティブ型を使用している施設と比較して、電力の変動に関連する問題が約60～65％少ないと報告されています。

臨床現場における分離出力、電磁両立性およびノイズ低減

出力回路の分離と内蔵型EMI/RFIフィルターにより、EEGモニターなどの低電圧診断機器を妨げる可能性のある電気的ノイズを最小限に抑えます。適合システムはIEC 60601-1の電磁両立性基準を満たしており、『クリニカルエンジニアリングジャーナル（2022年）』で報告されているように、MRI室における信号歪みのリスクを92%低減します。

長時間停電時の延長された稼働サポートと復旧機能

UPSシステムのモジュール設計により、施設は必要に応じて容量を拡張でき、災害発生時でも数時間にわたり継続して稼働させることができます。 バッテリー これらのシステムには自動テスト機能が備わっており、手動での介入なしにすべてが正常に作動しているかを定期的に確認します。また、ディーゼル発電機と接続すれば、8時間以上停電が続く場合でもほぼ中断なく電源を供給できます。2024年に発表された医療インフラに関する最近の調査では、興味深い結果も明らかになりました。こうした柔軟なUPSシステムを導入している病院では、長時間の停電中に失われる患者記録が大幅に減少し、導入していない病院と比較してデータ損失が約81％少なかったのです。このような保護は、1秒が命取りになる医療現場において極めて重要です。

主な特長一覧

この構造により、臨床環境における厳格なIECおよびNFPAの基準を満たしつつ、医療ケアの提供が途切れることなく維持されます。

医療機関における無停電電源装置の安全基準および規制適合性

IEC 60601-1およびUL 60601-1：医用電気機器の安全性に関する国際的基準

医療用グレードのUPSシステムの場合、IEC 60601-1およびUL 60601-1の両方の規格を満たすことは絶対に不可欠です。これらの規格は、漏れ電流（100マイクロアンペア未満）に対して厳しい制限を設けており、患者に近接して使用される機器に必要な絶縁方式についても定義しています。なぜこれが重要なのでしょうか？これらの規則は、手術室のように水が存在する環境において特に重要な、危険な感電を防ぐのに役立ちます。また、電力系統の変動や停電時にも電源が途切れることなく供給されることを保証します。第三者機関による認証を取得することは、製品が実際にこれらの国際的なIEC規格に準拠していることを意味します。この認証プロセスでは、システムが除細動処置をどのように扱うかから、バックアップバッテリーがストレス条件下でどれだけ耐えられるかまで、あらゆる項目が検査されます。

JIS T 1022およびJEM-TR 233：医療用UPSアプリケーションのための日本の規格

日本のJIS T 1022は、MRI検査室や集中治療室（ICU）における無停電電源装置（UPS）の電磁干渉（EMI）許容値（-60 dBµV）を定めており、JEM-TR 233は透析装置への電力供給システムの保守手順を規定しています。手術用ロボットや麻酔装置を使用する医療施設は、JIS T 1022のガイドラインに従い、近接する心電図（ECG）モニターが高調波歪みによって妨害されないよう防止しています。

米国における医療施設電力システムのNFPA 99適合性

NFPA 99は、レベル1の集中治療エリアに対して冗長なUPS構成を義務付けており、換気装置アレイへの電源切り替え時間は10ミリ秒未満であることが要求されます。病院はECMO装置に対する8時間分のバックアップ能力を確認するため、毎年負荷試験（ロードバンクテスト）を実施し、その結果を合同委員会（Joint Commission）の監査提出資料に含める必要があります。

患者近接区分：患者接続と患者周辺要件の違い

患者に接続されるUPS出力（例えば、輸液ポンプを駆動するもの）には二重絶縁が要求され、接触電流は50mV以下でなければなりません。一方、CTスキャナーなどに供給する近接使用許可システムでは、より高い漏れ電流（最大500µA）が許容されます。植込み型医療機器プログラマーをベッドサイドのスタッフから1.5メートル以内で使用する際には、マイクロショックの危険を防ぐため、絶縁トランスの使用が必須です。