JPH0738406A - 高電圧固体リレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 偶発的トリガリングを防止し、過電圧に対し
て動作しにくい高電圧固体リレーを提供する。 【構成】 リレー部４００ａ〜４００ｆよりなるリレー
群３００と光学的に結合するスイッチ回路の切り換えに
よって固体リレー２００が起動され、高電圧コンデンサ
からの電力を負荷に切り換え、リレー群３００から負荷
への漏洩電流を出力部５００で最小限に抑制する。リレ
ー部４００ａ〜４００ｆはリレー小部分４００−１〜４
００−４で構成され、リレー小部分４００−１は、リレ
ー部４００ａ〜４００ｆ間でのオフ状態電圧のバランス
をとり、リレー小部分４００−２はスイッチ回路の起動
時に経時的な電圧変化を制御し、リレー小部分４００−
３はスイッチ回路の起動解除時に経時的な電圧変化を制
御し、リレー小部分４００−４はリレー部４００ａ〜４
００ｆの「多様な」機能を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子回路の分野に関す
る。より詳細には、本発明は除細動器等のさまざまな高
電圧アプリケーションに適した高電圧固体リレーに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】長い間、高電圧を電圧源から負荷に切り
替えるには機械的リレーが用いられてきた。たとえば、
除細動器では高電圧コンデンサに蓄えられたエネルギを
除細動パドルを介して除細動を受ける患者に送るのに機
械的リレーが用いられてきた。機械的リレーはこのよう
なアプリケーションにおいて耐久性があるが、問題がな
いわけではない。たとえば、機械的リレーは最近の基準
からいえば切り換わりが遅い。さらに、機械的リレーは
切り替え時間を達成するために大きいコイル切り換え電
流を必要とし、摩耗が生じ、負荷の中断によって損傷あ
るいは破壊されることがあり、また環境的な機械的な衝
撃（すなわち、衝突または落下した場合）に放電や損傷
が発生する可能性がある。これが十分でない場合には、
また、機械的リレーは大きく非常に高価であり、少なく
とも可燃性の環境においては望ましくないスパークを生
じる可能性がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】固体リレーは技術上周
知であるが、装置の限度（現在では約１２００ボルト）
を越える電圧を切り換えなければならない高電圧のアプ
リケーションには不向きである。５０００ボルトを越え
る電圧を切り換えなければならない除細動器にかかる従
来のリレーを入れた場合には重大な故障が発生する。

【０００４】米国特許４，７５４，１７６号にはある種
のアプリケーションに適しているが、除細動器等の他の
アプリケーションには不適当な問題を有する高電圧固体
リレーが開示されている。たとえば、この特許に開示さ
れた固体リレーは切り換え動作が高速過ぎて不慮のトリ
ガリングが発生することがある。アプリケーションによ
っては不慮のトリガリングは許容できることもあるが、
ほとんどのアプリケーションにおいてこれは望ましいも
のではなく、除細動器等の不慮のトリガリングが発生し
た高電圧リレーの受側に人間が存在するアプリケーショ
ンでは許容できず致命的な場合もある。

【０００５】さらに、上記の特許に開示されたリレーは
非常に複雑で高価な変圧器を必要とし、またこのリレー
の個々の部品の許容誤差や他の物理的属性に起因し、そ
れらを破壊する電位のある過電圧状態を防止する機構は
開示されていない。

【０００６】本発明の主たる目的は改善された高電圧固
体リレーを提供することである。

【０００７】本発明の他の目的はさまざまな高電圧アプ
リケーションに適した高電圧固体リレーを提供すること
である。

【０００８】本発明の他の目的は除細動器への使用に適
した高電圧固体リレーを提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は不慮のトリガリングが
発生しにくい高電圧固体リレーを提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は過電圧状態に対して動
作しにくい高電圧固体リレーを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】以上の目的およ
びその他の目的はここに開示する高電圧固体リレーによ
って達成される。

【００１２】すなわち、除細動器あるいは他の高電圧ア
プリケーションに適した高電圧固体リレーが開示され
る。スイッチによって起動されると、この高電圧固体リ
レーはコンデンサ等の高電圧源からの電力を除細動を受
ける患者等の負荷に切り換える。この高電圧固体リレー
は少なくとも２つのリレー部を有し、これらのリレー部
はそれぞれのリレー部の構成要素のパラメータの変動に
起因する過電圧状態が発生しないように電圧負荷を分担
する。それぞれのリレー部は、リレー部の間でオフ状態
電圧のバランスをとるリレー小部分と、スイッチが起動
されるとき経時的な電圧の変化を制御するリレー小部
分、およびスイッチが起動解除されるとき経時的な電圧
の変化を制御するリレー小部分を有する。また、この高
電圧固体リレーはリレー群から負荷への漏洩電流を最小
限にする出力部分を有する。このスイッチはこのリレー
群に光学的に結合されて絶縁境界が提供されている。

【００１３】

【実施例】図１１は従来の除細動器回路の基本的構成要
素を示す。トランジスタ１０が発振器１５によって切り
換えられて低電圧源としてのバッテリ２５によって供給
される電力から変圧器２０の一次側に交流電流を生成す
る。これによって、変圧器２０の２次側に交流電流が誘
起される。この電流がダイオード３０および３２によっ
て整流されて高電圧コンデンサ３５を充電する。スイッ
チ４０が作業者によって（あるいは自動的な手段等の他
の手段によって）閉じられると、機械的リレー５０が付
勢され（すなわち、リレーの極５１、５２が閉じ）、そ
れによってコンデンサ３５の電荷が抵抗器５５によって
表わされる除細動器を受ける患者に供給される。インダ
クタ４５が患者に提供される電流パルスの波形を整形す
る。ダイオード３２とリレーの極５２がこの回路をグラ
ウンド近辺でバランスをとり、それによってこの回路の
寄生的効果に対処している。

【００１４】図１は本発明の高電圧固体リレーを内蔵し
た除細動器回路を示す。当業者には、図１の回路の多く
の構成要素は同じ参照符号で示すように図１１の回路の
構成要素と同じであることがわかるであろう。図１１の
スイッチ４０はスイッチとしてのスイッチ回路１００に
置き換えられている。このスイッチ回路については後に
詳述する。機械的リレー５０は固体リレー２００に置き
換えられている。この固体リレーについては後に詳述す
る。

【００１５】図２は本発明の好適なこ実施例の固体リレ
ー２００のブロック図を示す。固体リレー２００はダイ
オード２１０〜２１３、２２０〜２２３、２３０〜２３
３および２４０〜２４３、リレー群３００、および出力
部５００を有する。リレー群３００はリレー部４００ａ
〜４００ｆを有する。それぞれのリレー部４００ａ〜４
００ｆはリレー小部分（回路）４００−１〜４００−４
に分割されでいる。好適な実施例において、これらのリ
レー小部分がリレー部４００ａ〜４００ｆによって実行
されるさまざまな機能に対応し、主としてリレー群３０
０のリレー部のパラメータのばらつきに起因する過電圧
状態を防止する。「パラメータのばらつき」とはここで
はリレー部の構成要素の仕様上の許容誤差あるいはその
他の仕様外の電子的性質のばらつきに起因するリレー群
３００のリレー部の理論上の動作と実際の動作の相違を
意味する。たとえば、１００オームの理論値を有する抵
抗器の実際の測定値は９７オームである場合がある。さ
らに、ゲートキャパシタンスはトランジスタごとにばら
つきがあり、トランジスタの電子的特性については仕様
に明記されていないことが多い。かかるパラメータ上の
ばらつきによってリレー部の切り換えが他の部分に対し
て速くなり過ぎたりあるいは遅くなり過ぎたりする。あ
るいは他のリレー部とバランスがとれなくなり、その結
果１つあるいはそれ以上のリレー部に破壊的な過電圧状
態が発生する。

【００１６】図２には６つのリレー部と４つのリレー小
部分を示すが、当業者には本発明の精神と範囲から逸脱
することなく、２個から数十個、数百個あるいは数千個
というリレー部をリレー群３００に設けることができ、
またリレー部４００ａ〜４００ｆには１個から数十個の
リレー小部分を設けることができる。

【００１７】ダイオード２１０〜２１３，２２０〜２２
３，２３０〜２３３および２４０〜２４３ががリレー群
３００を静電放電によって誤ってオンされたりあるいは
損傷を受けたりすることから保護する。ダイオード２１
０〜２１３および２４０〜２４３は不足減衰された負荷
の切り換えによって生じるアンダーシュート期間中に電
流を通す。ダイオード２２０〜２２３および２３０〜２
３３は通常順バイアスされているが、静電放電が発生し
たときには逆バイアスされる。静電放電中はダイオード
２１０〜２１３（大きな正の静電圧）あるいはダイオー
ド２４０〜２４３（大きな負の静電圧）が順バイアスさ
れる。

【００１８】図３は本発明のスイッチ回路１００の概略
を示す。抵抗器１０５および１０６によって形成される
抵抗器分圧器が比較器１２０の負の入力に基準電圧を発
生させる。この基準電圧はバッテリ電圧とグラウンドの
間である。スイッチ１１０が位置１１１にあるとき、コ
ンデンサ１１５はダイオード１１８を介してバッテリ
（図１）の電圧レベルまで充電される。したがって、比
較器１２０の正の端子の電圧は負の端子の電圧より高く
なり、それによって比較器１２０の出力がハイになる。
比較器１２０の出力がハイであるとき、発光ダイオード
１５０には電流が流れず、したがってこれらのダイオー
ドはオフになる。スイッチ１１０が位置１１２に入る
と、コンデンサ１１５は抵抗器１２５を介して放電し始
める。コンデンサ１１５の電圧が抵抗器分圧器１０５と
１０６の間の電圧より低くなると、比較器１２０はロー
状態に切り替わり、発光ダイオード１５０の各発光ダイ
オード１５０ａ〜１５０ｈをオンする。スイッチ回路１
００はスイッチ１１０からの「はね返り」あるいは雑音
が発光ダイオード１５０を偶発的にトリガすることを防
止する。

【００１９】好適な実施例おいて、発光ダイオード１５
０ａ〜１５０ｆは６つのリレー部４００ａ〜４００ｆの
それぞれのオプトカプラ４２５（図４）に物理的に入っ
ている。同様に、発光ダイオード１５０ｇおよび１５０
ｈが出力部５００のオプトカプラ５２５および５５５
（図５）に入っている。当業者には、図４および図５の
オプトカプラは、本発明の精神と範囲から逸脱すること
なく、光導体、光ファイバーケーブルその他を介して送
出される単一の光源からの信号を受け取る光電検出器に
置き換えることができることが理解されるであろう。

【００２０】図４は本発明のリレー部４００の概略を示
す。リレー群３００中の参照符号４００ａ〜４００ｆ
は、それぞれのリレー部４００ａ〜４００ｆが図４によ
り詳細に示すように同じリレー部４００を有することを
示す。

【００２１】好適な実施例において、図４のリレー部４
００は図２に示すような各リレー小部分に論理的に分け
られている。前述したように、これらのリレー小部分は
主としてリレー群３００のリレー部の構成要素のパラメ
ータ上のばらつきに起因する過電圧状態を防止するため
の、リレー部４００によって実行されるさまざまな機能
に対応する。これらのリレー小部分には、リレー部間で
オフ状態電圧のバランスを取るためのリレー小部分、ス
イッチが起動されるときの経時的な電圧変化を制御する
ためのリレー小部分、およびスイッチが起動解除される
ときの経時的な電圧変化を制御するためのリレー小部分
が含まれる。

【００２２】リレー部４００の特定のリレー小部分の構
成要素は必ずしも物理的にまとめられていないことに注
意しなければならない。さらに、構成要素の中には２つ
以上のリレー小部分において用いられるものもある。

【００２３】図４のリレー部４００のそれぞれのリレー
小部分の動作をより詳細に説明する。リレー小部分４０
０−１はリレー部間でオフ状態電圧のバランスをとるた
めのものである。好適な実施例においては、これは高電
圧コンデンサ３５（図１）が充電される期間、放電前に
高電圧コンデンサ３５の電荷が保持される間、およびデ
ィスアーム（ｄｉｓａｒｍ）動作あるいはエネルギ・タ
ーン−ダウン動作中に高電圧コンデンサ３５からエネル
ギが流出する場合にオフ状態電圧のバランスをとる。出
力部５００（図５）の抵抗器５１０とツェナ・ダイオー
ド５１５〜５１７に加えて、それぞれのリレー部４００
の抵抗器４１０、抵抗器４１５およびツェナ・ダイオー
ド４１８はこれらの期間中に高電圧コンデンサ３５の分
圧器を形成する。それぞれのリレー部４００のトランジ
スタ４２０はこれらの期間中導通しないため、それぞれ
のリレー部４００の電圧は抵抗器４１０、抵抗器４１５
およびツェナ・ダイオード４１８の分圧器ネットワーク
を流れる直列電流によって設定される。好適な実施例に
おいて、抵抗器４１０は複数のより電圧の低い抵抗器と
して示され、小型の面実装型の抵抗器を使用できるよう
になっている。次に説明する代替実施例（図１０）の場
合のように出力部がない場合、負荷５５は分圧器ネット
ワーク中の要素となる。

【００２４】リレー小部分４００−２はスイッチ１１０
が起動されるときの経時的な電圧変化を制御するための
ものである。それぞれのリレー部の構成要素には、スイ
ッチ１１０の起動に応じて各リレー部を他のリレー部と
少し異なる速度でオンさせるパラメータ上のばらつきが
あるため、リレー部の中には他のリレー部より高速にオ
ンになるものがあり、その結果オン状態になるのが遅い
リレー部が電圧のより多くあるいはすべてをオフ状態に
保持する。これが発生すると、リレー部のトランジスタ
間に過電圧状態が起こる可能性がある。この過電圧状態
は制御されない場合、トランジスタおよび／またはリレ
ー部の他の構成要素の破壊を引き起こす可能性がある。

【００２５】この過電圧状態を制御するために、コンデ
ンサ４２２がトランジスタ４２０のゲートへの帰還路を
提供する。オプトカプラ４２５内の発光ダイオード１５
０が通電されると、オプトカプラ４２５がオンになる。
オプトカプラ４２５がオンになると、オプトカプラ４２
５はツェナ・ダイオード４２６および抵抗器４２７とと
もにトランジスタ４２０のゲートに供給する電流の電流
源を形成する。トランジスタ４２０がオンし始めると、
トランジスタ４２０のコレクタ／エミッタ電圧が降下し
始め、コンデンサ４２２の電圧を降下させる。これによ
って、トランジスタ４２０のゲートからコンデンサ４２
２に次の（１）式によって与えられる電流が誘起され
る。

【００２６】

【数１】

【００２７】ここで、Ｉはトランジスタ４２０のゲート
からコンデンサ４２２に与えられる電流、Ｃはコンデン
サ４２２のキャパシタンス、ｄｖ／ｄｔは時間ｔに対す
るコンデンサＣの電圧変化、を示す。

【００２８】この電流はトランジスタ４２０をオフさせ
ようとし、同時にオプトカプラ４２５はそれをオンしよ
うとする。その結果、これら２つの電流が釣合い、トラ
ンジスタ４２０のコレクタ／エミッタ電圧のスリュー・
レート（slew rate ）は次の（２）式によって与えられ
る。

【００２９】

【数２】

【００３０】ここで、Ｉはオプトカプラ４２５、ツェナ
・ダイオード４２６および抵抗器４２７からの電流源か
らの電流、Ｃはコンデンサ４２のキャパシタンス、dv/d
t は時間ｔに対するコンデンサＣの電圧変化、である。

【００３１】リレー部４００のリレー小部分４００−２
の動作を説明するために、リレー群３００は２つのリレ
ー部４００ａおよび４００ｂを有し、リレー部４００ｂ
はリレー部４００ａよりオンになるのが遅いものと仮定
する。図６は「代表的な」リレー部４００ａについての
経時的な電圧変化を示し、図７は「低速な」リレー部４
００ｂについての経時的な電圧変化を示す（測定値はい
ずれもトランジスタ４２０のコレクタ／エミッタ接合部
で測定したものである）。リレー部４００ａがオンし始
めると（図６の点７１０）、負のdv/dt が発生する。こ
れが発生すると、より低速なリレー部４００ｂに正のdv
/dt が発生し始める（図７の点７２０）。これは、２つ
のリレー部の総電圧が一定であるためである。点７２０
から点７３０への電圧の上昇は、トランジスタ４２０の
ゲート電圧にトランジスタ４２０のゲート・キャパシタ
ンスをかけ、それをコンデンサ４２２のキャパシタンス
で割ったものに等しい。したがって、点７２０と点７３
０の間の電圧の飛躍を適当に小さくしておくためにコン
デンサ４２２のキャパシタンス値は比較的大きく選択す
ることが重要である。点７２０と点７３０の間の電圧の
飛躍の傾斜の急峻さはリレー群３００中のリレー部の数
に比例する（すなわち、リレー部が多いほどこの傾斜は
急峻である）。

【００３２】リレー部４００ｂのトランジスタ４２０の
正のdv/dt はリレー部４００ｂのコンデンサ４２２に電
流が誘起されるが、上述したリレー部４００ａのコンデ
ンサ４２２中に誘起される電流とは反対の方向に流れ
る。つまり、リレー部４００ｂのコンデンサ４２２中に
誘導される電流はトランジスタ４２０のゲートに入る。
この電流はトランジスタ４２０をオンさせる傾向があ
る。しかし、この電流を維持するためには、dv/dt は正
のままでなければならない。したがってリレー部４００
ｂの電圧は増大し続けなければならない。（抵抗器４２
８を介した）ゲートからの電流の流れを非常に低くする
ことによって、このゲートへの平衡化電流（上記（１）
式の電流Ｉ）もまた非常に低く、したがってdv/dt は非
常に小さい値に保持される。これを図７の点７３０と点
７４０の間に示す（ただし、この傾斜は非常に小さいた
め、これら２つの点の間でほぼ平坦に見える）。したが
って、かなり長い時間遅延（dt）によって電圧の増大
（dv）はかなり小さくなる。この遅延はトランジスタ４
２０がそのしきい値電圧に達するには比較的長い時間が
かかることを意味する。トランジスタ４２０がそのしき
い値電圧に達する前に、オプトカプラ４２５は（非常に
低速であっても）オンしており、それによって（図７の
点７４０に示すように）トランジスタ４２０がオンされ
ている。

【００３３】リレー小部分４００−３はスイッチ１１０
が起動解除されるときの経時的な電圧変化を制御するた
めのものである。スイッチ１１０が起動される上述の場
合と同様に、それぞれのリレー部４００は少し異なる時
間あるいは速度でオフすることがあり、高電圧コンデン
サ３５（図１）に残っているいかなる電圧もリレー部間
で等しく分担することができず、過電圧状態が発生する
可能性がある。上述の場合と同様であるが、この状況は
実際上より制御困難である。それは、制御すべき電圧に
固定された上限がなく、スリュー・レートの制御によっ
てはリレー部に過電圧状態が発生しないことが保証され
ないためである。固体リレーが除細動器に用いられる好
適な実施例において、最悪のシナリオは除細動器のパド
ルが開いており（すなわち、抵抗の低い患者と接触して
いない）、全エネルギで放電する場合である。この最悪
の場合のシナリオはツェナ・ダイオード４３０が抵抗器
４１０と抵抗器４１５と連動することによって処理され
る。これらの構成要素はスイッチ１１０が不能化される
ときトランジスタ４２０の電圧が階段状のスリュー・レ
ートを有するようにする。このスリュー・レートは抵抗
器４１０と抵抗器４１５によって形成される分圧器の電
圧がツェナ・ダイオード４３０のオンさせ始められるだ
け高くなるまで非常に高くすることができる。ツェナ・
ダイオード４３０が逆バイアスし、導通し始めると、ト
ランジスタ４２０のスリュー・レートは劇的に降下す
る。これは、ツェナ・ダイオード４３０とダイオード４
３２を流れてトランジスタ４２０のゲートに入る電流の
導通による。これによってトランジスタ４３４がオフさ
れ、トランジスタ４２０がオンされる。

【００３４】リレー部４００のリレー小部分４００−３
の動作を説明するために、リレー群３００は２つのリレ
ー部４００ａおよび４００ｂを有し、リレー部４００ｂ
はリレー部４００ａよりオフになるのが速いものと仮定
する。図８は「通常の」リレー部４００ａについての経
時的な電圧変化を示し、図９は「高速な」リレー部４０
０ｂについての経時的な電圧変化を示す（測定値はいず
れもトランジスタ４２０のコレクタ／エミッタ接合部で
測定したものである）。「高速な」リレー部には通常過
電圧状態が発生する。これは、その電圧が他のものより
高速に旋回するためである。しかし、その電圧がツェナ
・ダイオード４３０がオンになる点に達すると、ツェナ
・ダイオード４３０によってクランプされ、それによっ
てより低速なリレー状態が追い付くことができる。図９
の点８２０においては、「通常の」リレー部４００ａが
追い付き、オフになっており、電圧を分担する。これが
起こると、「高速な」リレー部４００ｃの傾斜は点８３
０において到達されるその定常状態の「オフ」電圧レベ
ルに向かってその方向を反転する。

【００３５】リレー小部分４００−４はリレー部４００
のいくつかの「多様な」機能を実行するためのものであ
る。リレー小部分４００−４は抵抗器４４０を用いてオ
プトカプラ４２５とスイッチ回路１００の絶縁境界にお
ける漏洩キャパシタンスとdv/dt に対するオプトカプラ
４２５の感度を小さくする。さらに、リレー小部分４０
０−４はツェナ・ダイオード４１８とコンデンサ４１９
を用いてターン・オン回路に給電する電源を形成する。
トランジスタ４２０の電圧はオンされるリレー部のため
に低くなる。

【００３６】リレー小部分４００−４の他の構成要素の
機能について説明する。ツェナ・ダイオード４４１はト
ランジスタ４２０のゲートを過電圧から保護する。抵抗
器４４３はオプトカプラ４２５がオフであるときトラン
ジスタ４３４をオンさせるバイアス電流パスを提供す
る。抵抗器４４５はコンデンサ４２２を流れることので
きる電流を制限し、それによってトランジスタ４２０が
オンされ、そのコレクタ／エミッタ電圧が低いとき、小
さいdv/dt の変化に対するトランジスタ４２０の感度を
低くする。

【００３７】図５は本発明の出力部の概略を示す。前述
したように、負荷への漏洩電流を制限することは、たと
えば好適な実施例の除細動器のような多くのアプリケー
ションにおいて重要である。好適な実施例において、ト
ランジスタ５２０および５２１は低電圧高電流Ｐチャン
ネルMOSFETである。これら２つのトランジスタのソース
は接続され、オプトカプラ５２５とツェナ・ダイオード
５１７、コンデンサ５３０、抵抗器５３２、ツェナ・ダ
イオード５３５、および抵抗器５３７の組み合わせによ
って形成される電流源によってオンされる。これらのト
ランジスタはオプトカプラ５２５がオンになるときにの
み、その発光ダイオード１５０が通電される（図３）の
に応じてオンされる。この回路の動作は上述したリレー
小部分４００−２の動作と同様である。同様に、トラン
ジスタ５５０および５５１は低電圧高電流Ｎチャンネル
MOSFETである。これら２つのトランジスタのソースは接
続され、オプトカプラ５５５とツェナ・ダイオード５１
６、コンデンサ５６０、抵抗器５６２、ツェナ・ダイオ
ード５６５、および抵抗器５６７の組み合わせによって
形成される電流源によってオンされる。抵抗器５１０に
よってオフ状態バイアス電流パスが完成され、この抵抗
器はそれに印加されるオン状態電圧に耐えられる大きさ
である。さらに、ツェナ・ダイオード５１６および５１
７は、オン状態におけるかなり高い逆電流パルスに耐え
ることができなければならない。ツェナ・ダイオード５
１５は、不足減衰された負荷におけるリンギングによっ
て出力部５００の出力電圧が負に旋回する場合にコンデ
ンサ５３０および５６０の放電を防止する。トランジス
タ５２０、５２１、５５０および５５１がオフであると
き、出力部５００と負荷５５（図１）の間の漏洩電流は
非常に低い。好適な実施例においては、漏洩電流は通常
数十ピコアンペアのオーダーである。

【００３８】代替実施例が提案されており、それを図１
０に示す。この代替実施例では、リレー群９００は２つ
のリレー部４００ｇおよび４００ｈのみを有する。リレ
ー部４００ｇおよび４００ｈは上に説明しまた図４に示
すリレー部４００と同じ回路を有することに注意しなけ
ればならない。リレー群９００は高電圧源９２０と負荷
９５０に接続されている。出力部５００（図２）は本実
施例には不要であることに注意しなければならない。そ
れは、負荷９５０は前述の実施例において除細動を受け
る患者ほどには漏洩電流の影響を受けないためである。
さらに、ダイオード２１０〜２１３、２２０〜２２３、
２３０〜２３３および２４０〜２４３（図２）もまた不
要である。これは、この代替実施例では静電放電は許容
可能であるためである。

【００３９】また、リレー部４００ｈを改造して本発明
のリレー小部分のうちの１つあるいはそれ以上の機能を
除外する別の代替実施例も提案されている。これを行な
うと、一方のリレー部にのみパラメータの変動に起因す
る両方のリレー部の過電圧状態を防止する回路を設ける
ことができる。この代替実施例では、この改造されたリ
レー部４００ｈが常にリレー部４００ａより高速にオン
になり、常にリレー部４００ａより低速にオフになるこ
とが重要である。このようにするためには、リレー部４
００はコンデンサ４２２を削除することによって改造さ
れる。この改造によって、改造されたリレー部４００ｈ
はリレー部４００ａより常に低速にオフになる。もちろ
ん、当業者にはリレー部４００ｈに他の改造を行なって
かかる効果のいくつかあるいは全部を達成することがで
き、またリレー群９００に３つ以上のリレー部が含まれ
る場合１つあるいはそれ以上のリレー部に同様の改造を
加えうることは明らかであろう。

【００４０】以上、本発明を好適な実施例といくつかの
代替実施例を参照して説明したが、当業者には本発明の
精神、範囲および原理から逸脱することなくその細部に
さまざまな変更を加えうることは明らかであろう。たと
えば、図示する回路は他の等価な回路構造に置き換える
ことができる。かかる等価な回路構造は１つのチップあ
るいは数個のチップに入れることができる。したがっ
て、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定されるも
のである。

【００４１】以上本発明の各実施例について詳述した
が、ここで理解を容易にするために、本発明の各実施例
を要約して以下に列挙する。

【００４２】１． スイッチ（１００）に応答し、高電
圧源（３５）の入力を有する第１のリレー部（４００
ａ）、前記のスイッチに応答し、前記の第１のリレー部
に接続され、負荷（３５）への出力を有する第２のリレ
ー部（４００ｅ）、およびパラメータのばらつきに起因
する過電圧状態を防止するための前記のリレー部の少な
くとも１つに設けられた回路（４００−１〜４００−
４）、からなる高電圧固体リレー（２００）である。

【００４３】２． 前記の回路はさらに前記の第１のリ
レー部と前記の第２のリレー部の間でオフ状態電圧のバ
ランスをとるための第１のリレー小部分（４００−１）
を有する前記１の高電圧固体リレーである。

【００４４】３． 前記の回路はさらに前記のスイッチ
が起動されるとき経時的な電圧の変化を制御するための
第２のリレー小部分（４００−２）を有する前記２の高
電圧固体リレーである。

【００４５】４． 前記の回路はさらに前記のスイッチ
が起動解除されるとき経時的な電圧の変化を制御するた
めの第３のリレー小部分（４００−３）を有する前記３
の高電圧固体リレーである。

【００４６】５． 前記のスイッチは前記の第１のリレ
ー部と前記の第２のリレー部に光学的に接続されている
前記１の高電圧固体リレーである。

【００４７】６． 複数のリレー部（４００ａ〜４００
ｆ）を有するリレー群（４００）を有し、前記のリレー
群はスイッチ（１００）に応答し、高電圧源（３５）に
接続された入力を有し、また負荷（５５）に接続された
出力を有し、さらにパラメータのばらつきに起因する過
電圧状態を防止するための前記のリレー群の少なくとも
１つのリレー部に設けられた回路（４００−１〜４００
−４）からなる高電圧固体リレーである。

【００４８】７． 前記のリレー群から前記の負荷への
漏洩電流を最小限にするための回路を有する前記のリレ
ー群に接続された出力部（５００）を有する前記６の高
電圧固体リレーである。

【００４９】８． 前記の回路はさらに前記のリレー部
のリレー群の中のリレー部の間でオフ状態電圧のバラン
スをとるための第１のリレー小部分（４００−１）を有
する前記６の高電圧固体リレーである。

【００５０】９． 前記の回路はさらに前記のスイッチ
が起動されるとき前記のリレー部のリレー群の中のそれ
ぞれのリレー部における経時的な電圧の変化を制御する
ための第２のリレー小部分（４００−２）を有する前記
６の高電圧固体リレーである。

【００５１】１０． 前記の回路はさらに前記のスイッ
チが起動解除されるとき前記のリレー部のリレー群の中
のそれぞれのリレー部における経時的な電圧の変化を制
御するための第３のリレー小部分（４００−３）を有す
る前記６の高電圧固体リレーである。

【００５２】１１． 前記のスイッチは前記のリレー群
に光学的に接続されている前記６の高電圧固体リレーで
ある。

【００５３】１２． 低電圧電源（２５）、前記の低位
電圧電源からの高電圧を蓄積するためのコンデンサ（３
５）、スイッチ（１００）、および前記のコンデンサに
接続され、前記のスイッチに応答する高電圧固体リレー
（２００）からなる除細動器である。

【００５４】１３． 前記の高電圧固体リレーに接続さ
れた除細動器パドルをさらに有する前記１２の除細動器
である。

【００５５】１４． 前記の高電圧固体リレーがさら
に、複数のリレー部（４００ａ〜４００ｆ）を有するリ
レー群（４００）、パラメータのばらつきに起因する過
電圧状態を防止するための前記のリレー群のそれぞれの
リレー部に設けられた回路（４００−１〜４００−
４）、および前記のリレー群から前記の除細動器パドル
への漏洩電流を最小限にするための回路を有する前記の
リレー群に接続された出力部（５００）を有する前記１
３の除細動器である。

【００５６】１５． それぞれのリレー部の前記の回路
はさらに前記のリレー群の中のリレー部の間でオフ状態
電圧のバランスをとるための第１のリレー小部分（４０
０−１）を有する前記１４の除細動器である。

【００５７】１６． それぞれのリレー部の前記の回路
はさらに前記のスイッチが起動されるとき前記のリレー
群の中のそれぞれのリレー部における経時的な電圧の変
化を制御するための第２のリレー小部分（４００−２）
を有する前記１５の除細動器である。

【００５８】１７． それぞれのリレー部の前記の回路
はさらに前記のスイッチが起動解除されるとき前記のリ
レー群の中のそれぞれのリレー部における経時的な電圧
の変化を制御するための第３のリレー小部分（４００−
３）を有する前記１６の除細動器である。

【００５９】１８． 前記のスイッチは前記の高電圧固
体リレーに光学的に接続されている前記１２の除細動器
である。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、固定リ
レー部に少なくとも二つのリレー部を設け、このリレー
部はその構成要素のパラーメータの変動に起因する過電
圧状態が発生しないように電圧負荷を分担するととも
に、各リレー部にはリレー部間でオフ状態電圧のバラン
スをとるリレー小部分と、スイッチが起動されたとき経
時的な電圧な変動制御と、スイッチの起動解除時の経時
的な電圧の変動を制御するリレー小部分を設けるように
構成したので、偶発的なトリガリングを防止でき、過電
圧状態に対して動作しにくくでき、除細動器等の各種の
高電圧アプリケーションの適用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高電圧固体リレーを内臓する除細動器
回路を示す回路図である。

【図２】本発明の好適な実施例の高電圧固体リレーのブ
ロック図である。

【図３】本発明のスイッチ回路の概略図である。

【図４】本発明のリレー部分の概略図である。

【図５】本発明の出力部分の概略図である。

【図６】スイッチが起動されるときの代表的なリレー部
４００ａの経時的な電圧波形図である。

【図７】スイッチが起動されるときの代表的な「低速
な」リレー部４００ｂの経時的な電圧波形図である。

【図８】スイッチが起動解除されるときの代表的なリレ
ー部４００ａの経時的な電圧波形である。

【図９】スイッチが起動解除されるときの代表的な「高
速な」リレー部４００ｂの電圧波形である。

【図１０】本発明の代替実施例の高電圧固体リレーのブ
ロック図である。

【図１１】従来の除細動器回路の基本的構成要素を示す
回路図である。

【符号の説明】

１０，１２０，４３４，５２０，５２１，５５０，５５
１ トランジスタ １５ 発振器 ２０ 変圧器 ２５ バッテリ ３０，３２，２１０〜２１３，２２０〜２２３，２３０
〜２３３，２４０〜２４３，４３２ ダイオード ３５ 高電圧コンデンサ ５５，１０５，１０６，１２５，４１０，４１５，４２
７，４２８，４４３，４４５，５１０，５３２，５３
７，５６２，６５７ 抵抗器 １００ スイッチ回路 １１０ スイッチ １１５，４１９，４２２，５３０，５６０ コンデンサ １２０ 比較器 １５０，１５０ａ〜１５０ｆ 発光ダイオード ２００ 固体リレー ３００，９００ リレー群 ４００ａ〜４００ｈ リレー部 ４００−１〜４００−４ リレー小部分 ４１８，４２６，４３０，４４１，５１５〜５１７，５
３５，５６５ ツェナーダイオード ４２５，５２５，５５５ オプトカプラ ５００ 出力部 ９２０ 高電圧源 ９５０ 負荷

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチ（１００）に応答し、高電圧源
   （３５）の入力を有する第１のリレー部（４００ａ）、
   前記のスイッチに応答し、前記の第１のリレー部に接続
   され、負荷（３５）への出力を有する第２のリレー部
   （４００ｅ）、およびパラメータのばらつきに起因する
   過電圧状態を防止するための前記のリレー部の少なくと
   も１つに設けられた回路（４００−１〜４００−４）、 からなる高電圧固体リレー（２００）。