医療機関における電源・接地に関するトラブル事例――医療機器のUPS短絡保護は故障とは限らない

1. 対象機器：OPMI LUMERA 700 は眼科用の手術用顕微鏡

対象機器は、ZEISSの OPMI LUMERA 700 です。 取扱説明書では、眼科領域の手術において術野を照明・拡大し、可視化を支援する surgical microscope として説明されています。

日本国内の添付文書でも、販売名は 手術顕微鏡 OPMI Lumera 700 マウントタイプ、分類は 一般医療機器 手術用顕微鏡、さらに 特定保守管理医療機器 とされています。

これは一般的な家電やPC周辺機器ではありません。 光源、制御基板、電動ズーム、フォーカス、XY駆動、フットコントロール、モニター系統などを含む医療機器です。 電源品質、接地、漏れ電流、EMCとの関係を無視して扱うことはできません。

3. 「故障していないのに止まる」電源トラブルが迷宮入りする理由

医療機器やUPSで短絡保護、電圧低下、出力停止といった警報が出ると、多くの場合、現場ではまずハードウェアの不具合として受け止められます。 「機器が壊れたのではないか」「UPSが故障したのではないか」「配電盤に問題があるのではないか」という見方です。

その結果、メーカー、商社、設備業者、UPS業者に確認を依頼することになります。 しかし、各業者がそれぞれの担当範囲を点検しても、顕微鏡本体に明確な故障はない、UPS本体も正常、分電盤や配線経路にも異常はない、という結果になることがあります。

ここで問題が迷宮入りします。 単体機器としてはどれも故障していないにもかかわらず、システムとしては短絡保護や出力停止が起きているからです。

こうした事象では、「どの部品が壊れたか」だけでなく、UPS、医療機器の電源入力部、接地、EMCフィルタ、待機回路がどのように相互作用したかを見る必要があります。

4. UPSログでは「入力」と「出力」を分けて読む

今回の現場でも、手術室の手術用顕微鏡に接続されたUPSで、AC出力電圧が一時的に大きく低下し、出力短絡保護が記録されました。 一見すると、雷による瞬低、UPS故障、または顕微鏡側の故障のようにも見えます。

しかし現地確認では、配電部分、分電盤、UPS本体、UPS出力側経路に明確な異常は確認されていませんでした。 そこで必要になったのが、UPSログ上で「入力側の電圧」と「出力側の電圧」を分けて読むことです。

UPSに入ってくる電圧が下がったのか、それともUPSから負荷側へ出ていく電圧が下がったのか。 この違いを見ないまま「電圧が落ちた」とだけ捉えると、原因の切り分けを誤ります。

4.1 17:57頃：落雷影響とみられる外部電源瞬低

まず確認されたのは、17時57分頃のAC入力側の瞬低です。 この時点では、UPSに入ってくるAC入力電圧 VGRID が大きく低下していました。 一方で、UPSから負荷側へ出ていくAC出力電圧 VINV は維持されています。

AC入力電圧は28.3Vまで低下していますが、AC出力電圧は102.8Vを維持していました。 出力電力も92W記録されているため、負荷側への給電は継続していたと読めます。

したがって、17:57頃の事象は、雷などによる外部電源瞬低に対して、UPSが正常にバックアップ動作を行っていたものと判断できます。

4.2 18:17頃：AC入力正常時に発生したUPS出力側の電圧低下

次に確認されたのが、18時17分頃のAC出力側の電圧低下です。 ここでは17:57の事象とは逆に、AC入力電圧 VGRID は正常範囲にあります。 しかし、AC出力電圧 VINV だけが急低下し、UPSログには ERR1-BIT-5 が記録されています。

18:17台では、AC入力電圧であるVGRIDは正常範囲で推移していました。 にもかかわらず、AC出力電圧であるVINVだけが、102.9Vから60.0V、43.3V、31.2V、22.5Vへと低下しています。 この区間で最も低い値は、18:17:57.888に記録された22.5Vです。

さらに、18:17:52.944から18:17:56.271にかけて ERR1-BIT-5 が記録されています。 これは、UPSが出力側で何らかの保護判定を行ったことを示す重要なログです。

つまり、17:57は外部電源瞬低に対してUPSが出力を維持した事象です。 一方、18:17はAC入力が正常な状態で、UPS出力側だけが低下した事象です。 この2つを同じ「電圧低下」として一括りにしてはいけません。

5. ERR1-BIT-5 は Output short Protection

このUPSでは、ERR1-BIT-5 は Output short Protection、すなわち出力短絡保護を示します。

ログの並びは次のように読めます。

通常出力
  ↓
出力短絡保護を検出
  ↓
ERR1-BIT-5 発報
  ↓
VINV が 102.9V → 60.0V → 43.3V → 31.2V → 22.5V へ低下
  ↓
PINV が 0W近傍へ低下
  ↓
出力段を一時停止または制限
  ↓
自動復帰
  ↓
VINV が 103.1V へ復帰

これは単なる電圧の揺れではありません。 UPSが自ら保護判定を行い、出力段を守るために出力を落としたと見るべきです。

6. なぜ「OFFの医療機器」がUPSに影響するのか

医療機器の電源入力部には、EMC対策や安全対策のための部品が入っています。 主電源スイッチがOFFでも、ACプラグが接続されている限り、入力部の一部がUPS側と電気的につながったまま残る構成は十分にあり得ます。

「装置を使っていない」ことと、「電気的に完全に切り離されている」ことは同じではありません。

7. 医療電源の相互作用は、学会でも問題化している

この問題は、現場だけの特殊事例ではありません。 医療電磁環境研究会の資料では、スイッチング電源を内蔵した医用電気機器において、機器の接地漏れ電流が規格値以下であっても、絶縁監視装置が誤動作し警報を発する事例が示されています。

同資料では、EMC対策用のフィルタ回路が接地漏れ電流の主要因である場合が多いこと、絶縁監視装置は動作原理的に誤警報を発生する可能性があること、原因を設備・機器・マルチタップ等に切り分けて判断することの重要性も示されています。

UPS、医療機器、接地、絶縁監視装置、EMCフィルタの組み合わせでは、単体では正常な機器同士でも、システムとして予期しない警報や保護動作が起こり得ます。

8. 「UPSが悪い」「顕微鏡が悪い」ではない

今回の現場確認では、配電部分、分電盤、UPS本体、UPS出力側経路に明確な異常は確認されていません。 この場合、問題は単体故障ではなく、UPSと手術用顕微鏡の電源入力部との相互作用として見るべきです。

部品交換だけで終わらせると、再発防止にはならないことがあります。 特に医療機器の電源部を交換する場合でも、交換前に「なぜUPSが短絡保護を出したのか」をログと構成から整理しておく必要があります。

10. ただし、これは単なるスイッチ追加ではない

切り離し用スイッチ回路を入れる場合、これは単なる家庭用スイッチや電源タップの追加ではありません。 医療電気システムとしての安全性、接地、漏れ電流、EMC、接点容量、メーカー指定構成との整合確認が必要です。

接地線を外す、2P変換プラグを使う、アース端子を折るといった対処は安全上行ってはいけません。 警報や保護動作を止めるために安全機能を外すのは、医療現場では最も避けるべき対応です。

11. メーカー・商社に確認すべきこと

現場で必要なのは、原因の押し付けではありません。 適合する対策を選定するための情報開示です。

12. 病院設備側にも必要な確認

この種の事象では、医療機器だけでなく、病院設備側の確認も必要です。 特に、接地、医用コンセント、分電盤、絶縁監視装置、UPSの運転モードは切り分け対象になります。

コンセントに接続されている医用電気機器をすべて外し、原因が医用電気機器側にあるのか、配電設備側にあるのかを切り分けることが基本です。 UPSログ解析でも同じ考え方が必要です。