伝導性エミッション (CE) は、回路の配線、またアセンブリや構造の導電性の部分を伝搬する電流である。 例えば、自動車のオルタネータからのノイズが電源線をラジオまで伝導し、ラジオの性能に影響する。 CE は (時には意図せずに) 導電性のシャーシを電気的経路とすることにもよるかも知れない。 例 ― スイッチング・トランジスタと放熱器のあいだの寄生容量が電流経路を閉じ、 CE 電流をもたらす。 配線長と CE ノイズの周波数によっては、これは放射エミッションももたらすかも知れない。
様々なタイプの電気機械デバイス (ソレノイド、リレー) の使用に伴い、CE の変種が生じ得る。 例えば、ある古い医療施設の更改に際して、HVAC システムに可変周波数駆動装置 (VFD) が設置された。 その更改に際して、MRI 装置も設置された。 その後、医療要員によって MRI 装置からの誤った読みが得られた。 最も手早い解決策は、MRI 装置のための独立した電源を設置することであった。
(Taken from "Chapter Chatter, Rock River Valley", compiled by Todd Robinson, in the 2013 IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine, Volume 2, Quarter 1, http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6512209.
米軍の主な懸念は干渉であった。 マイクロスティミュレータは高出力防衛システムと同じスペクトラムで動作させなければならないだろう。 「ここで言っているのはメガワットのレーダーのことである」と、IRAC の空軍の代表で、 Alfred Mann Foundation と軍のあいだの連絡係であった Fred Moorefield は言う。
1mW のマイクロスティミュレータが軍の航空防衛システムを役立たずにすることを 心配した者はいなかったと彼は言う。 そうではなく、Moorefield やその他の者が最も恐れていたシナリオは、 レーダーがマイクロスティミュレータを動作不能とし、患者を傷付け、 また共感的な立法者がその帯域から軍を締め出すことを刺激するという不幸な結果を招くことであった。
当時、軍はまさにこの問題の薄められたバージョンに直面していた: 2004年からのロールアウト以来、 二次業務として軍と同じスペクトラムを用いる数万台のガレージ・ドア・オープナーに 新しい防衛無線が害を与えていると報じられてきた。
(Taken from "Peaceful Coexistence - The trials of a small team of engineers who set out to reanimate paralyzed limbs demonstrate the virtues of dynamic spectrum sharing", by Ariel Bleicher, in IEEE Spectrum (International Edition) April 2013, http://spectrum.ieee.org/telecom/wireless/peaceful-coexistence-on-the-radio-spectrum.)
2013年3月19日、日本の厚生労働省は、 電気自動車 (EV) とプラグイン・ハイブリッド自動車 (PHV) のための充電器の近くでの ペースメーカと ICD の誤動作の可能性についての通知を出した。 その実験の要約は、2013年6月に発行された医薬品・医療機器等安全性情報 No.302 で報じられた。
植込み型心臓ペースメーカと植込み型除細動器25機種が、 EV/PHV用の普通充電器(モード2及びモード3)と急速充電器と共に試験された。 その実験では、ペースメーカ/ICD が単極設定とされた時、 試験された25機種のペースメーカ/ICDのうちの12機種が急速充電器の近くで影響を受け、 試験された25機種のうちの10機種が普通充電器の近くで影響を受けた。 ペースメーカ/ICD への影響が観察された最大距離は、急速充電器については 53cm、 そしてモード2とモード3の普通充電器についてはそれぞれ 12.5cm と 7.5cm であった。 それらのペースメーカ/ICD が双極設定にされた時は、2機種がモード2普通充電器の近くで影響を受けた。 観察された影響は、ペーシング・パルスの抑制と意図しないペーシング・パルスの発生を含む。 ペースメーカ/ICD が充電器から遠ざけられた時、観察された影響は消失した。
その通知のもと、ペースメーカ/ICD のユーザーは、急速充電器を使ったり近付いたりしないように、 また普通充電器を使用する際に充電器やケーブルに密着しないように勧告されることになろう。 充電器と EV/PHV の製造業者、輸入業者、販売業者も、取扱説明書や警告ラベルなどを通じて ユーザーにそのリスクについて警告するように求められるであろう。
(Kindly provided by Banana Skins' long-term correspondent in Japan, Tom Sato, on the 29 th June 2013. 医薬品・医療機器等安全性情報 No.302 は、 http://www1.mhlw.go.jp/kinkyu/iyaku_j/iyaku_j/anzenseijyouhou/302-2.pdf より。)
Northern Victoria の Wangaratta の電話網の問題が、ある故障した冷蔵庫内照明のせいだとされている。
その網は数週間にわたって干渉に悩まされてきた。
Telstra の技師らは、携帯型のアンテナを用い、 広範なドロップアウトを引き起こしていた無線周波ノイズを追跡した。 彼らは、冷蔵庫内の故障した照明からの空電が犯人であることを見出した。
Telstra の Max Jennings は、その家の所有者は、 彼の冷蔵庫が干渉を生じていたと告げられた時、非常に驚いたと言った。 「それを引き起こしていたのが彼の冷蔵庫だということを信じられたとは思わない」と彼は言った。 「だが、彼はとても協力的で、我々がその照明を止めた時、干渉源は消失した。」 「彼はまだビールを冷やすことができる。」
Jennings 氏は、「膨大な範囲」の行儀の悪い器具が妨害を引き起こし得ると言った。 「小売店で良く用いられている水銀灯と呼ばれるものがあり、家庭用テレビは大きいもので、 大型電子式広告表示装置でさえも干渉を引き起し得る」と彼は言った。
(From http://www.abc.net.au/news/2013-06-04/fridge-light-blamed-for-phone-interference/4732534, first posted Tue Jun 4, 2013 2:23pm AEST, updated Tue Jun 4, 2013 4:02pm AEST, which was kindly provided by Banana Skins' long-term correspondent in Australia, Chris Zombolas of EMC Technology Pty Ltd, on the 6th June 2013.)
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セッション: ポスターセッションII、2013年5月9日 9:30〜12:00
プレゼンテーション: PO02-17 - iPad の使用が植込み型心拍デバイスを使用している患者への電磁干渉を引き起こし得る
場所: Exhibit Hall
著者:
Gianna Chien, Teri Kozik, RN, PhD, Therese Connolly, RN, BSN,
Gurinder S. Grewal, MD and Walter Chien, MD. Central Valley Arrhythmia,
Stockton, CA, St.Joseph Medical Center, Stockton, CA
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| 磁石式スマートカバーを付けた Apple iPad 2 (Image: Apple) |
要旨:
概要:
外部信号によって引き起こされる電磁干渉 (EMI) は、
心拍デバイス (CRD) の過渡的な停止や変調である。
それが CRD への EMI を引き起こすかどうかを判断するために、
複数の電子デバイスが調査された。
磁石は EMI を引き起こし得るし、
最近販売開始された Apple が生産した iPad の本体とカバーの双方には磁石が組み込まれている。
我々は、現在、複数の CRD について、ノイズやオーバーセンシングの発生、
及び/もしくはこれらのデバイスに組み込まれたマグネット・モードのトリガによる EMI を
iPad2 が引き起こし得るかどうかを調査している。
手法: 我々は、最初にオリジナルのパッケージ内の CRD への iPad2 の影響を試験した。 デバイスの製造業者が供給したプログラマによるマグネット・モードのトリガが確認された。 マグネット・モードがトリガされたならば、そのデバイスに対する iPad2 の位置が記録された。 その後、植込み型 CRD を装着した被験者での調査を行なった。 これは、除細動器、ペースメーカ、あるいはループ・レコーダを装着した被験者を含んでいた。 iPad2 の影響は、セルラー通信がオンとオフの状態で、オリジナルのプログラム設定で行なわれ、 またペースメーカの単極検出構成を含む最も敏感なプログラム設定でも繰り返された。
被験者は iPad2 を画面を見る距離に、 また iPad2 を使用しながら眠り込んだ状態を模擬するように彼/彼女の胸の上に保持した。
結果: iPad2 は、パッケージ内の除細動器のマグネット・モードのトリガを引き起こし、抗頻拍療法を停止させた。 この時調査された合計19人の被験者は以下を含む: 除細動器を装着した被験者16人、ペースメーカを装着した被験者2人、ループ・レコーダを装着した被験者1人。 試験されたデバイスは St. Jude Medical and Medtronic が製造したものであった。 2人の除細動器の被験者らはマグネット・モードのトリガを示し、 1人ではマグネット・モードのトリガの後で非侵襲プログラム刺激モードが開始された。 合計で、除細動器を装着した患者の 18.8% で、iPad2 によってマグネット・モードがトリガされた。 パッケージ内の、また植え込まれた CRD で、ノイズやオーバーセンシングは見られなかった。 これまで、ペースメーカやループ・レコーダでは影響は見られていない。
結論: iPad2 は除細動器のマグネット・モードをトリガし、抗頻拍療法を停止させ得る。 磁石が組み込まれた他のデバイスも同様の干渉を引き起こす可能性がある。 これまで、この調査は干渉が起こり得ることを、 そして iPad と CRD を持つ各個人が注意すべきことを示唆する。
公開情報: G. Chien: None. T. Kozik: I - Research Grants; 0; St. Jude Medical. T. Connolly: None. G.S. Grewal: None. W. Chien: A - Consulting Fees/Honoraria; 1; St. Jude Medical. I - Research Grants; 2; St. Jude Medical.
(The above is taken from Gianna Chien et al's study, which is available from:
http://www.abstractsonline.com/Plan/ViewAbstract.aspx?mID=3068&sKey=4a1780d2-d99a-475f-a6e9-8228f59e7e2d&cKey=4df92828-f029-492d-8e59-88cdd1e57823&mKey=%7bCA11C8B6-ED27-4A20-953E-64F913C9A29D%7d.
The Medtronic press release below is taken from a link provided by an article on the above study
by Aliza Becker of Interference Technology magazine on 05/14/2013, which is available at
http://www.interferencetechnology.com/apple-ipad-2-could-interfere-with-implanted-cardiac-devices-study-suggests.)
プレスリリース: iPad の干渉の調査に関する Medtronic の声明。
Medtronic の現状の内部分析と試験は、製造業者の指示に従って使用した時、
iPad のテクノロジの Medtronic 植込み型心拍デバイスへの電磁干渉のリスクはないことを示す。
だが、予防策として、ペースメーカや ICD を移植された患者は、
Apple と Medtronic が示した推奨事項に従い、
iPad と植え込まれたデバイスのあいだに6インチ (15cm) の距離を保つように勧告される。
ICD 治療の停止、及び IPG の非同期ペーシングは、
10ガウス以上の静磁界を持つ磁石への曝露によってトリガされ得る。
これはほとんどの ICD と IPG (ペースメーカ) の標準の機能である。
Medtronic は、予防のため、
デバイスが移植された部分の近くにどのような磁石を置くことも避けるように伝えている。
iPad のカバーはそれをタブレットに固定するためにしばしば磁石を用いているので、
Heart Rhythm 2013 での発表は、新しい技術とアクセサリに注意し続け、
iPad と植え込まれたペースメーカや ICD とのあいだに6インチの距離を保つようにという、
患者への良い助言である。
現時点で、Medtronic は植え込まれたデバイスとの iPad の干渉のいかなるインシデントも把握していない。
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| Figure 1. ありふれた欠陥を含む基板 |
議論: 私は、コンサルティング作業に際して、 ありふれた回路設計上の欠陥によって引き起こされた、システムの動作上の多くの問題を見ている。 この Technical Tidbit では、これらの欠陥のいくつかを議論し、例を示す。 これらの多くの例、そして私のコンサルティング作業を貫く糸の1つは、 「グランド」を異なる領域に分離して それらのあいだを「一点」接続しようとする試みによって引き起こされる問題である。 一例は、プリント配線板 (PWB) のグランド・プレーンのアナログとデジタルの領域への分離であろう。
グランドを切り離さなければならない少数の比較的稀なケースがあるが、 これを行なう時は、問題を避けるために相当の注意を払わなければならない。 私が見てきたほとんどのケースで、グランドの分離がシステムの動作上の問題を引き起こした。
グランドは、絶対に必要である時にのみ、 そしてそうする必要があるという確固たる証拠 (おそらくは測定に基づいた) のもとで分離すべきである。
デバイスの説明書のアプリケーション・ノートはこの点について時に誤ったアドバイスを与える。
従って、私のお気に入りの問題、PWB 上のグランド・プレーンの分離から始めよう。
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| Figure 2. グランドにスロットがある試験用基板の図 |
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| Figure 3. 信号がプレーン分割を横切る基板の別の例 |
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| Figure 4. 信号がプレーン分割を横切る基板の第三の例 |
Figure 2 は、私の複数の Technical Tidbits で使用された、 10cm×15cm 程度の小さい試験用基板の配置図を示す。 下側の信号トレースは連続したグランド・プレーン上にあるが、 上側のトレースはソリッドな銅のプレーンの 5cm のスロットを横切る。 その基板はそれぞれに同一の分離部を持つ2つのプレーンを持つ。 裏側のプレーンは使用されていないが、 それぞれの経路の左端の BNC コネクタで表側のプレーンと短絡されている。
全ての信号は発生源から負荷へ行って再び戻るループを形成し、 しばしば問題をもたらすのはこの「戻り」である。 このケースでは、下側のトレースの戻りの電流は、長い (信号トレースの長さ) ものの 数ミリメートルの高さに過ぎない非常に狭いループを形成する。 だが、上側のトレースについては、発生源への戻りの電流はスロットの端を回らなければならず、 そうすることで相当のループを形成する。 このループの悪い効果の多くは このページの最後からリンクされている Technical Tidbits で述べられており、 立ち上がり時間の低下、他の経路へのクロストークの増加、EMI エミッション、 そして ESD や放射 RF 電磁界への感受性を含む。 Figure 3 と 4 は基板全体を切るプレーンの分離箇所を横切るトレースのもう2つの例を示す。 そのような特徴が今日の基板設計で依然として見られることは、私にとっては驚きである。
Figure 4 に、2つの興味深い特徴がある。 小さい方は、図の右下のビアの近くの縦の領域である。 これらのビアのための電源/グランド・プレーンの抜きは重なり合うほど大きく、 それらのプレーンにスロットを形成する。 これらのビアのあいだを通る横方向の信号のための充分な余地があったならば、 そのスロットをより小さい部分に分割するように ビアのあいだの電源/グランド層にパターンを通す機会があるだろう。 この基板でこれが行なわれたかどうかを告げることはできないが、 これらのパターンが追加されたかどうかは疑問である。
Figure 4 で気付くより大きな特徴は、その基板のデジタルとアナログの領域のあいだの横方向のスロット (そして、その分離箇所の上の少数の信号トレース) である。 その設計者らはデジタル・ノイズが敏感な小信号アナログ回路に入ることを避けるために その分離が必要であると考えた。
この基板が過剰なエミッションを含む多くの問題を生じたことは言うまでもない。
全てのプレーン分割を埋めた時、この基板は (アナログの問題なしに) 完璧に動作し、
エミッションは低減した。
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| Figure 5. 銅板に取り付けられたディスク・ドライブ基板 |
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| Figure 6. 一点以外はシャーシから絶縁された基板 |
Figure 6 は、私が見る多くの機器で生じる、関連する例を示す。 システム内の基板全てが、一点を除き、シャーシから分離されている。
これは Figure 5 で示したケースよりもさらに悪い。 1つの基板への ESD は、基板とシャーシのあいだの静電容量を加味した電流経路を通り、 シャーシへの経路上の全ての基板を通過する。 このケースは 2007年3月の Technical Tidbit でより詳細に述べた。
このシステム・アーキテクチャが本当に必要であることは極めて稀である。 私が見たそれぞれのケースで、システム要求を満足させる、より良い代替手段があった。
一例は、本当に分離が必要な接続に絶縁型インターフェースを用い、 基板をシャーシに多くの箇所でしっかりと接続することであろう。 稀なケースでは、シャーシ接続の1つが問題を引き起こすかも知れず、 その場合、そのケースを例外として扱い、何が起きているのかを分析する。
既存の接続を取り除く方が、設計に新しいものを追加するよりも遥かに容易である。
3. プロセッサのリセット・リードの引き回し: これは安んじるためにはあまりにもしばしば生じる。 私は、リセット・リードがプロセッサ・ボード全体を引き回されていて、それだけで充分に悪いのに、 さらにノイジーな I/O ボードにまで延長されているものを見たことがある。 最近、4層基板上の 10cm のリセット・トレースが 部屋の反対側での ESD 事象への反応として回路のリセットを引き起こしていたケースを扱った。
対策は、リセット信号をプロセッサの近くの RC フィルタでフィルタすることであった。 ESD に関しては、例えば RC フィルタの例に関して、 1cm のリード長が長過ぎるものとなり得ることを覚えておいて欲しい。
4. グランド・バウンスによるエミッション問題: プロセッサのような大きなチップを含むほとんどのチップ・パッケージは、 基板から見て、チップに数十 mV のグランド・バウンスを持つ。 これはその IC パッケージから出る基板上の全ての回路トレースを 過剰なエミッションを引き起こす程度まで RF ホットとするのに充分である。
典型的なシナリオは、プロセッサが LED を駆動する場合である。 DC 信号として、LED のトレースは、グランド・プレーンの分割の横断のように、 高周波の影響への配慮なしに引き回される。 だが、IC パッケージ・グランド・バウンスは、その LED 信号を 放射して適合試験でのエミッションの不合格を引き起こすのに充分にホットとする。
このようにしない! LED 信号のバッファやフィルタはこの問題を解決するであろう。
5. 保護用コンポーネントの仕様外での使用: 最後の例は、その用途のために規定されていないコンポーネントの使用である。 私の 2005年8月の Technical Tidbit は、 ESD 保護のために用いられた雷 TVS 防護デバイスの例を述べている。 小さい表面実装型やリード付きのインダクタは数 MHz までで規定された特性を持ち、 我々はそれらを数百 MHz までで使用する。
私の 2000年5月の Technical Tidbit は小型インダクタによる ESD の影響の緩和の評価の手法を示す。 その記事で、大きなものと直列に小さいインダクタを置くことで最良の効果が得られることが示された。
要約: 私がコンサルティング作業の中で見た、最も頻繁にある回路設計上の欠陥のいくつかが述べられた。 いくつかのケースでは、その問題は何年も前に理解されて解決された、 だが現在の回路設計でも依然として見られているものである。
(This June 2007 article was copied with Doug Smith's permission from his webpage: http://www.emcesd.com/tt2007/tt060207.htm. Links to Technical Tidbit articles with more information on common circuit design flaws - and much else - are provided by his wonderful website http://www.emcesd.com. But beware: a quote from a visitor to this site is: "Every time I browse your site, I never get any work done. I spend hours on it and get in trouble". Doug Smith is based in Los Gatos, California, and his email address is doug@dsmith.org.)
ある南アフリカの電話会社が、非認定のコードレス電話のその国への流入が 携帯電話網の「サービス悪化」の原因であると報告した。
Vodacom の Western Cape の担当役員である Steven Barnwell によると、 「網の悪化について苦情が出ているが、我々が見出したこと、そして増加している傾向は、 それが ICASA [Independent Communications Authority of South Africa] 認可されておらず 違法であるということに気付かずに、 海外に行った人がコードレス電話を買って持ち帰っているということである。 非認定のコードレス電話は近くの基地局に干渉し、周囲の地域の全ての関係するワイヤレス通信に影響し得る。
Vodacom は違法な電話の追跡を積極的に行なっているが、 これはそれぞれの干渉信号がどこから来るかの三角測量のために 3台の特別な装備を持つ車両を必要とするためにコストと時間を要するプロセスである。
(Adapted from an article originally published by Interference Technology's on-line magazine: http://www.interferencetechnology.com/influx-of-illegal-cordless-phones-cause-interference-deteriorating-service-in-south-africa, dated 02/20/2013. For more information, visit: http://www.news24.com/Technology/News/SA-illegal-phone-problem-growing-20130212)