発刊・体裁・価格
発刊 2021年6月24日 定価 70,400円 (税込(消費税10％））
体裁 B5判 411ページ ISBN 978-4-86502-216-2 →詳細、申込方法はこちらを参照
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本書のポイント
★医療機器・一般電子機器におけるEMC設計の具体的手法を、経験豊富な実務担当者を中心に解説。国内外の規格やリスクマネジメントへも対応
★これからEMC業務に携わる方にもオススメの導入本！
【このような方におすすめです】
・社内でのEMC設計ノウハウやルール、意識の差にばらつきがあり困っているという方
・電子機器開発の経験が浅く、基礎的なことからマスターしたい方
・ノイズ対策を考慮したEMC設計の具体的な手法を学びたい方
〇EMC設計の規格体系と評価手法対応
・初学者にも安心！ノイズ理解に必要な基礎理論から解説
・製品カテゴリ別の規格規制。国際規格の最新情報。規格情報の入手先など
・車載搭載用電子機器に必要なEMC規格と評価試験のセットアップ例
・医療機器における要求事項も掲載
⇒医療機器に必要なEMC規格、各国EMD４版の適用状況、AMD1:2020改正内容、リスクアセスメントの手法とリスク低減策
〇医療機器とその他電子機器に共通の対策技術～「とりあえず合格できれば何でも…」とならない為に
・設計段階での考え方。フロントローディングの重要性
・現場でのノイズ対策に向けたノウハウ蓄積と対策の実施論
⇒問題発生時まずどこから調べればよいか？再現性の確保は？対策部品の使い方は？
・筐体設計やGNDの取り方、微小信号やケーブルのノイズ対応などの基本的考え方
〇ノイズ対策実践：一般電子機器/ドローン/車両編
・ノイズ問題が発生した場合のスムーズな原因特定方法
・エミッションの簡易的な計測手法とその実例
・試験をパスしたのに実使用時にノイズトラブルが出る原因とその対策
・近傍電磁界の可視化によるEMC問題解決へのアプローチ手法
・機械学習の適用による電磁界シミュレーションからの放射要因特定手法
・プリント基板設計時でのEMC対策。部品配置やビア、GNDプレーン、層構成の設け方は？
・ケーブルにおけるノイズ問題原因とその対策
・ノイズ対策部品としてのコイル、フェライトの適切な使い方。実使用時のノイズ減衰量の考え方
・PI設計の実施によるEMC問題および対策工数の低減アプローチ
・電子機器のノイズ対策はどのような手順で行えば良いか？
・ドローンEMCに関する規格化の動向は？どのような妨害波を考慮すべきか？測定例など
・部品単体ではなく、車両全体での電磁ノイズ解析手法
〇ノイズ対策実践：医療機器編
・EMDJIS化対応に向けた新規格改訂の内容解説
・医療電源におけるフィルタとシールド対策。安全性／機器性能とのトレードオフをどう考慮すべきか？
・医用電子機器に対する無線LAN／WBAN信号の影響評価。ウェアラブル機器に関する規格
〇対策部品の設計と評価
・電波吸収体、シールド材料の具体的評価事例と材料評価手法
・CNT（カーボンナノチューブ）の電波吸収材料としての可能性と製造方法
・電波吸収体の最適設計技術と開発例、電波吸収体の材料選定基準
・アルミナセラミックス製電波吸収体の設計製造
執筆者一覧（敬称略）
●原田徹（（株）Wave Technology）
●正岡賢治（（一社）ＫＥＣ関西電子工業振興センター）
●佐藤智典（（株）イー・オータマ）
●中村哲也（（株）東陽テクニカ）
●山口哲志（（株）アイピーエス）
●倉西英明（倉西技術士事務所）
●橋本修（青山学院大学）
●佐野栄一（北海道大学）
●齋藤章彦（大同特殊鋼（株））
●前田益利（（株）ウイセラ）
●日髙貴志夫（山形大学）
●高梨哲行（サンリツオートメイション（株））
●清水義明（コーセル（株））
●藤田真敬（防衛医科大学校）
●井上友紀（（株）イー・エム・シー・ジャパン）
●石上忍（東北学院大学）
●丸川信明（テュフズードジャパン（株））
●渡部雄太（（地独）東京都立産業技術研究センター）
●滝沢耕平（（地独）東京都立産業技術研究センター）
●平田源二（（株）電研精機研究所）
●蔦ヶ谷洋（（株）ペリテック）
●藤尾昇平（日本アイ・ビー・エム（株））
●金子俊之（（株）XrossVate）
●斉藤成一（SS ノイズラボラトリ）
●廣田大輔（ウルト・エレクトロニクス・ジャパン（株））
●伊藤正明（セイコーエプソン（株））
●藤田嘉美（藤田技術士事務所）
●幸嘉平太（大分県産業科学技術センター）
●李鉀（(株)日立製作所）
目次
第１章 EMC 設計のために必要な基礎知識
はじめに
１．EMCの概要
１．１ EMCで用いられる基本的な用語
１．２ 電磁妨害の歴史
１．３ ノイズの分類
１．４ EMCの資格
２．エミッションに影響を与える要因
２．１ ノイズの発生とエミッション
２．２ ノイズの伝搬とエミッション
２．２．１ 伝播モードによる影響
２．２．２ コモンモードへの変換
２．２．３ 定在波の発生
２．２．４ アンテナの存在
第２章 EMCの規格体系と評価手法
第１節 国内外におけるEMC 規格・規制の基礎知識
はじめに
１．EMC 試験の種類
２．EMC に関する国際規格
３．主要国のEMC 規格・規制の体系
４．主要国の製品カテゴリ別EMC 規格・規制
おわりに
第２節 欧州EMC 指令の概要と要求への適合
１．適用範囲
２．必須要求
３．適合性評価
３．１ 適合性評価手続き
３．２ 電磁両立性評価
３．３ EMC 試験
３．３．１ 規格の選択
３．３．２ 試験の実施
３．４ 技術文書の作成
３．５ 適合宣言書
４．表示やその他の情報
４．１ CE マーキング
４．２ トレーサビリティのための情報
４．３ 機器の使用に関する情報
５．適合の維持
６．各事業者の義務
６．１ 製造業者(manufacturer)
６．２ 承認代理人(authorised representative)
６．３ 輸入業者(importer)
６．４ 流通業者(distributor)
６．５ 取引先の情報の提供
第３節 車載電子機器に適用されるEMC 規格と評価方法
はじめに
１．車載電子機器に適用されるEMC 規格の体系
１．１ 車載電子機器に適用されるEMC 規格の分類
１．２ 各規格の関連性
２．評価方法
２．１ 評価方法全体に共通する考え方
２．２ エミッション測定
２．２．１ エミッション測定に共通する評価方法
２．２．２ エミッション測定方法
２．３ イミュニティ試験
２．３．１ イミュニティ試験に共通する評価方法
２．３．２ イミュニティ試験方法
３．試験法の今後の行方
おわりに
第４節 医療機器に対する要求
第１項 医用電気機器に特徴的な規格体系と適合性確認事項およびAMD1:2020 における改正点
はじめに
１．主な各国規制での適用状況
１．１ 日本
１．２ 欧州
１．３ 米国
２．特徴的な規格体系
２．１ 他の製品群規格との比較
２．２ 個別規格及び他の副通則
３．適合性確認事項
３．１ 基礎安全、基本性能
３．１．１ 基礎安全
３．１．２ 基本性能
３．２ リスクマネジメント
３．３ 非ME 機器
３．４ 附属文書
３．４．１ 取扱説明書
３．４．２ 技術解説
３．５ 試験
３．５．１ エミッション試験
３．５．２ イミュニティ試験
３．６ EMD4 版適合性確認項目のまとめ
４．AMD1:2020 改正概要
４．１ 引用規格
４．１．１ 通則
４．１．２ ISO 14971
４．１．３ 試験方法規格
４．２ 追加された適合性確認事項
４．２．１ 試験
４．２．２ リスクマネジメント
４．２．３ まとめ
おわりに
第２項 欧州医療機器規則の概要と要求への適合
１．医療機器規則と体外診断用医療機器規則の適用範囲
１．１ 医療機器規則
１．２ 体外診断用医療機器規則
２．電磁妨害に関連する要求事項
３．技術文書
３．１ 機器の説明と仕様 ( 変種と付属品を含む)
３．２ 製造業者が提供すべき情報
３．３ 設計と生産の情報
３．４ 一般安全／性能要求事項
３．５ ベネフィット・リスク分析とリスク・マネジメント
３．６ 前臨床、及び臨床データ
３．７ 特定のケースで要求される追加の情報
４．市販後調査に関する技術文書
５．EU 適合宣言書(DoC)
６．文書や記録の保管
７．機器への表示
７．１ CE マーキング
７．２ ラベル上の情報
７．３ 機器の無菌状態を維持する包装上の情報
８．適合手続き
９．市販後の必須の活動
９．１ 市販後調査
９．２ ビジランス
９．２．１ 深刻なインシデントと市場安全是正処置の報告
９．２．２ 傾向報告
９．２．３ 深刻なインシデントと市場安全是正処置の分析
10．各事業者の一般的な義務
10．１ 製造業者(manufacturer)
10．２ 承認代理人(authorised representative)
10．３ 輸入業者(importer)
10．４ 流通業者(distributor)
10．５ 規制適合責任者
第３項 リスク・マネジメントー電磁妨害に関連するリスクの評価や低減
１．リスク・アセスメント
１．１ 意図する使用および医療機器の安全に関する特性の特定
１．２ ハザードの同定
１．２．１ 危害の重大さ
１．２．２ 危害の発生確率
１．２．３ リスク・マトリックス
２．リスク・コントロール
２．１ 電磁妨害に起因するリスクの低減の手段の例
２．２ リスク低減手段としてのイミュニティ試験
２．３ 危害の重大さが高い場合
３．イミュニティ試験
３．１ 基礎安全や基本性能の同定
３．２ 動作モードや判定基準の決定
３．３ 試験時の構成の決定
３．４ 試験項目や試験レベルの決定
３．５ イミュニティ試験の結果のリスク・マネジメントでの考慮
４．総合的な残留リスクの受容可能性の評価
５．リスク・マネジメント・ファイルの作成と維持
６．生産時および生産後の情報
第３章 ノイズ対策の基本と実例
第１節 ノイズ対策の基礎技術と考え方～医療機器＆一般電子機器共通の対策
１．ノイズ対策設計の考え方
１．１ エミッション対策設計
１．１．１ 発生源への対策設計
１．１．２ 伝達経路の対策設計
１．１．３ 放射(アンテナ) の対策設計
１．２ イミュニティ対策設計
１．２．１ 侵入経路への対策設計
１．２．２ 伝達経路の対策設計
１．３ 市販品の選定
２．現場ノイズ対策のアプローチ
２．１ 基本はノイズの３要素が軸
２．２ 再現性を確保する手法
２．２．１ 機内ケーブルの固定
２．２．２ 筐体や基板固定のネジ
２．２．３ 使用するケーブル
２．２．４ 装置やケーブルの配置
２．２．５ 環境条件
２．３ 対策部品の特性を理解した上で使う
３．静電気放電…その設計と対策
３．１ 基本的な考え方
３．２ 放電させない筐体
３．３ 放電電流をうまく逃がす設計
４．放射妨害波…その設計と対策
４．１ 対策の考え方
４．２ 侵入させない筐体
４．３ 微小信号回路の遮蔽
４．４ ケーブルを侵入してくる電磁波
５．伝導妨害波…その設計と対策
５．１ 対策の考え方
５．２ システム設計
５．３ ケーブルそのものの設計
５．４ シールドの接地
５．５ コモンモードフィルタの設計
第２節 ノイズ対策部品～電波吸収体・遮蔽材の設計開発とその最新技術
第１項 電磁波吸収と遮断の基礎と研究動向
１．研究開発の動向
２．電波吸収体技術の基礎
３．シールド技術の基礎
４．応用事例例1 ( 摂動素子を装荷した円形パッチ配列電波吸収体）
５．応用事例2 ( 金属筐体のシールド性能の評価))
おわりに
第２項 CNT 複合材料によるEMC 設計対応
はじめに
１．電磁波吸収体の設計と評価
２．CNT 分散紙とCNT 塗布不織布の製造方法
３．CNT 分散紙とCNT 塗布不織布の誘電率
４．CNT 分散紙とCNT 塗布不織布の電磁波応答
おわりに
第３項 電磁波吸収ゴムシートの設計と最新動向
１．開発の背景
２．電波吸収体の設計技術「高周波増幅器内の不要な電磁波結合問題及び検証実験」
３．電波吸収体以外の主な対策と設計
３．１ 筐体の小型化
３．２ 電子基板PCB (Printed Circuit Board) の薄厚化
３．３ 電子基板PCB (Printed Circuit Board) の多層化
３．４ 電波吸収体による不要な電磁波結合対策
４．電磁波吸収体の設計
５．電磁波吸収ゴムシートの最適設計
６．ミリ波レーダー用電波吸収体の開発例
まとめ
第４項 アルミナセラミックスを用いた誘電性電波吸収体
はじめに
１．製造工程
２．設計理論
３．アルミナでの設計、測定
４．材料選択
おわりに
第５項 材料評価法と考え方
１．近傍界の評価法
１．１ 相互減結合率
１．２ 内部減結合率
１．３ 伝送減衰率
１．４ 輻射抑制率
２．遠方界の測定法
２．１ 同軸管法
２．２ 空洞共振法
２．３ 自由空間法
まとめ
第３節 ノイズ対策実践 医療機器編
第１項 医療のEMD(EMC)JIS 化対応と最新対策技術に関して
はじめに
１．新規格の適用について
２．使用環境別イミュニティ試験について
３．ポート別イミュニティとイミュニティ追加要求について
４．リスクマネジメントの強化と試験報告書の記載について
５．最新対策技術に関して
第２項 医療電源における雑音端子電圧(フィルタ)と電界強度(シールド)対策
はじめに
１．医療機器の安全規格について
１．１ 医療規格IEC60601-1 の構成について
１．２ EMC 対策と通則、および設計上の考慮事項( トレードオフ) について
１．３ EMC に関わる直近の改訂について
２．EMC 対策について
２．１ 雑音端子電圧への対策手段「フィルタ」について
２．２ 雑音電界強度への対策「シールド」について
おわりに
第３項 航空機への搭載にあたり考慮すべき事項
はじめに
１．医療機器と電磁適合性の規格
２．国内の患者空輸の現状
３．欧米の患者空輸の現状
４．統一基準と課題
おわりに
第４項 ウェアラブル機器/WBAN と医用電子機器の電磁両立性
１．研究動向
２．標準化及び規格について
２．１ 医用電子機器の規格
２．２ ウェアラブル機器の規格
３．電磁両立性の検討例
３．１ 医用電子機器の放射イミュニティ試験
３．２ WBAN の生体計測信号への干渉評価試験
４．まとめと今後の課題
第４節 ノイズ対策実践～その他一般電子機器・自動車・ドローン編
第１項 ノイズ問題発生時のスムーズな原因特定方法
はじめに
１．EMC について
２．ノイズ解析の重要性
３．偏波に見るノイズ原因特定
４．ノイズ波形に見るノイズ原因特定
４．１ クロックノイズ
４．２ VIDEO ノイズ
４．３ 印字ノイズやモーター系ノイズ
４．４ BASE ノイズ
５．オシロスコープに見るノイズ原因特定
６．基板設計にみるノイズ原因特定
７．伝送線路に見るノイズ原因特定
８．プローブによる原因特定
９．シミュレータを用いたノイズ原因特定
10. 共振長から原因を特定する
11. デザインからの原因特定方法
12. 大型機器のデザインに見るノイズ原因特定
第２項 エミッション簡易計測の手法とその実例
はじめに
１．電磁波の近傍界と遠方界
１．１ 近傍界と遠方界とは
１．２ アンテナによる近傍界と遠方界の変化
２．簡易計測によるエミッション測定
２．１ 簡易計測のシステム例
２．２ 簡易計測の測定箇所
２．３ 簡易計測の注意点
３．簡易計測の実例
３．１ LED 照明
３．２ カメラモジュール
おわりに
第３項 伝導エミッション試験とフィールドのノイズ対策
はじめに
１．ノイズトラブルとEMC
２．伝導エミッションの試験環境とフィールド環境の違い
３．伝導エミッションと伝搬径路
４．効果的なエミッションノイズ対策について
おわりに
第４項 EMI テスターによる近傍電磁界測定手法と事例
はじめに
１．EMI テスターとは
２．近傍電磁界測定のしくみ
２．１ 磁界プローブ
２．２ 電界プローブ
２．３ スペクトラムアナライザー
２．４ 装置本体
３．測定事例
３．１ 磁界測定(1MHz)
３．２ 電界測定(1MHz)
３．３ 電界測定・磁界測定(1GHz)
３．４ デジタル信号の磁界測定
３．５ フィルタによる磁界低減効果の確認
おわりに
第５項 機械学習を用いた電磁界シミュレーション・適用手法と分析例
はじめに
１．これまでのEMI 設計と電磁界シミュレーション
２．機械学習のための環境およびEMI解析への応用手法
３．放射電磁界解析への応用手法・解析例
まとめ
第６項 プリント基板の回路実装設計
１．プリント基板の回路実装設計について
１．１ 装置( システム) 開発におけるプリント基板設計とは
１．２ プリント基板とは
１．３ プリント基板に使われる絶縁材料
１．４ 部品配置の基礎
２．プリント基板におけるEMC対策設計手法
２．１ 基本的な対策手法
２．２ 電源/GND プレーンの共振周波数対策
２．３ 電源プレーンのフリンジ対策
３．EMC 対策における注意点
第７項 ケーブルにおけるEMC 対策
はじめに
１．ケーブルの基本技術
１．１ ケーブルにおける信号の伝わり方
１．２ ケーブルにおけるノイズの発生と伝わり方
１．２．１ ケーブル以外の回路やグラウンドのノイズが重畳して伝わる
１．２．２ 空間結合によりケーブル自体にノイズが重畳して伝わる
１．３ ケーブルからノイズが放射されるメカニズム
１．４ ケーブルの共振
１．５ ケーブルのシールド効果
１．５．１ 静電シールド
１．５．２ 電磁誘導による電磁シールド
１．５．３ 電磁波に対する電磁シールド
２．ケーブルの種類
２．１ 平行2線ケーブル
２．２ ツイストペアケーブル
２．３ 同軸ケーブル
２．４ シールド付ケーブルの考え方
２．５ 多心ケーブルの考え方
第８項 コイルおよびフェライトを中心としたノイズ対策部品の基礎と適切な使い方
はじめに
１．チップビーズフェライト
１．１ チップビーズフェライトの基本原理
１．２ チップビーズフェライトの特性
１．３ ノイズ対策部品としての使用
１．４ ノイズ減衰量の検討
１．５ コンデンサとチップビーズフェライト
２．コモンモードチョークコイル
２．１ ディファレンシャルモードノイズとコモンモードノイズ
２．２ コモンモードチョークコイルの基本原理
２．３ コモンモードチョークコイルの特性
２．４ ディファレンシャルモードノイズとコモンモードノイズの見分け方
おわりに
第９項 EMI問題低減に繋がるPI設計の勧め
はじめに
１．PI 設計とは
１．１ PI (Power Integrity) とは
１．２ PI 設計とは
１．３ PI 悪化起因のEMIノイズの特徴と発生原理
１．４ ターゲットインピーダンスとインプットインピーダンス
２．LSI 開発におけるPI 協調設計
２．１ PI 協調設計フロー
２．２ PI 設計の結果
３．基板シミュレーションの有効性
３．１ プロジェクターのPI設計結果とEMI設計結果について
おわりに
第１０項 電子機器のノイズ対策と手順、その事例
はじめに
１．電子機器とノイズ
１．１ ノイズの種類と伝搬経路
１．２ 電気導体のアンテナ効果
１．３ 電源とノイズ
１．４ 宇宙線と核爆発電磁パルス
１．５ E-Fuse(電子ヒューズ)
１．６ 電子機器用電源の三グラウンドと正しい大地(接地極板)との配線
１．７ 電気計装用ケーブル配線のノイズ対策用接地
１．８ ノイズ対策の部材
１．９ EMI(Electromagnetic Interference：電磁妨害) 対策コネクタ
１.10 ESD(Electro-Static Discharge：静電気放電・サージ)対策
２．電子機器のノイズ対策と手順
２．１ 電子機器のノイズ対策の「10 要素」
２．２ 電子機器の設計・制作時点でのノイズ対策
２．３ 電子機器内部でノイズが発生しているときのノイズ対処手順
３．電子機器のノイズ対策の事例
３．１ デジタルプリント回路板での不要電磁波放射と対策
３．２ プリント基板のノイズ対策をパターン設計のみで対処した事例
３．３ プリント基板を収納する筐体でのGND 強化によるノイズ対策例
３．４ 電子機器の設計段階におけるノイズ抑制例
３．５ 電子機器の機構設計で実施したノイズ対策例
３．６ 電子機器でのノイズ抑制シートによるノイズ対策事例
３．７ 携帯電話のノイズ対策例
３．８ ノートパソコンのノイズ対策例
おわりに
第１１項 ドローンとEMC
１．ドローンの概要
１．１ ドローンの登場
１．２ ドローンの用途
１．３ フライトエリアの特徴
２．ドローンにおける電磁波の活用
２．１ 無線通信による遠隔操縦
２．２ 無線通信の特徴
２．３ 妨害波の存在(環境調査の重要性)
２．４ 地磁気センシングの重要性
２．５ 自家中毒の危険性
３．事例紹介( 放射エミッション試験)
４．事例紹介( 放射イミュニティ試験)
５．現在の取り組み紹介(NEDOプロジェクト)
６．規格化の動向
第１２項 車載インバータの電磁ノイズ設計を向けた車両全体解析技術
はじめに
１．インバータの電磁ノイズ発生メカニズムおよびEMC 設計課題
１．１ インバータとその動作原理
１．２ 電磁ノイズの発生メカニズム
１．３ EMC 設計課題
２．車両全体電磁ノイズ解析技術の概要
２．１ 従来の解析手法
２．２ 提案手法
３．解析モデルと精度検証
３．１ 解析モデル
３．２ 精度検証
おわりに
