CN101909689B

CN101909689B - 治疗器

Info

Publication number: CN101909689B
Application number: CN200880122836.1A
Authority: CN
Inventors: 藤田安生; 浅井里佳; 仓濑幸二; 村濑泰孝
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2009160328A; CN101909689A; WO2009087856A1

Abstract

本发明提供一种治疗器。在数字信号产生电路(251)的存储器中，存储有用于定义调制波的波形的波形数据。数字信号产生电路(251)根据所选择的波形数据而输出数字信号。DA转换电路(252)将数字信号转换为模拟信号，输出调制波的源波形。源波形被放大电路(255)放大，输出调制波的治疗波形。

Description

治疗器

技术领域

本发明涉及能够输出调制波作为治疗电流的治疗器。

背景技术

已知这样的治疗器：经由电极衬垫而使治疗电流在身体上流过，从而起到如同按摩般的效果。在这种治疗器中，通常使用矩形脉冲波作为治疗电流，通过控制其波高值/脉冲宽度/休止宽度等，实现所希望的体感。另外，也提出了使用振幅调制波来作为治疗电流的类型的治疗器(参照专利文献1)。脉冲波主要刺激肌肉，与此相对，调制波刺激到肌肉内的组织(神经、关节等)，在这点上两者治疗效果不同。

如图9所示，在现有的治疗器中，由模拟电路生成调制波。即，从两个振荡电路A、B获取频率稍微不同的两个正弦波A、B，利用混频器来合成这两个正弦波A、B，产生与频率差(122Hz＝2522Hz-2400Hz)对应的“拍频”，由此生成振幅调制波。然而，这种现有结构存在如下问题。

(1)由于利用拍频，因此只能够生成一种波形。另外，也不能使调制波、载波的频率变化，不能使最大振幅动态变化。因此，在现有的治疗器中，只能够实现单调体感。虽然通过准备多个振荡电路对，能够获取多种调制波形，但这样一来会导致电路基板的大型化及成本增加，并非优选。

(2)为了得到完美的(无变形的)合成波形，需要使两个正弦波的振幅一致的振幅调整电路。另外，由于是模拟电路，为了确保相对于环境变动的稳定性，需要设置温度补偿电路、电压补偿电路等。因此，电路结构变得复杂，导致电路基板的大型化及成本增加。

(3)进一步，在制造时，需要用于调整两个振荡电路的振荡频率的调整作业。在该调整作业中，必须一边用示波器确认波形一边进行手动作业，非常繁杂，并且会导致准备时间(lead time)增加和成本增加。

专利文献1：

JP特表2003－532453号公报（WO01/051122）。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的发明，目的在于，提供一种能够以简单的电路结构来输出稳定的调制波的技术。

本发明的其他目的在于，提供一种能够以简单的电路结构输出各种波形的调制波的技术。

用于解决问题的方法

为了达到所述目的，本发明的治疗器采用以下结构。

本发明的治疗器能够输出连续的调制波和连续的脉冲波来作为治疗电流，具有：存储单元，其用于存储用于定义所述调制波的波形的波形数据和用于定义所述脉冲波的波形的波形数据，数字信号产生单元，其用于根据用于定义所述调制波的波形的所述波形数据来输出所述调制波的数字信号，或者根据用于定义所述脉冲波的波形的波形数据来输出所述脉冲波的数字信号，转换单元，其用于对所述调制波的所述数字信号进行模拟转换，从而输出所述调制波的源波形，或者对所述脉冲波的所述数字信号进行模拟转换，从而输出所述脉冲波的源波形，抗混滤波器，其用于对源波形进行边缘柔化，放大单元，其用于对通过了所述抗混滤波器的所述调制波的源波形进行放大，从而输出治疗电流，或者对所述脉冲波的源波形进行放大，从而输出治疗电流；所述调制波的源波形通过所述抗混滤波器，所述脉冲波的源波形迂回所述抗混滤波器。

在此，所述调制波的所述波形数据及所述脉冲波的所述波形数据分别是记录有每个规定时间的振幅值的数据，所述数字信号产生单元根据所述调制波的所述波形数据而输出用于表示所述调制波的所述源波形的振幅值的数字信号，或者根据所述脉冲波的所述波形数据而输出用于表示所述脉冲波的所述源波形的振幅值的数字信号。

这种电路例如能够采用集成电路、DA转换电路、放大电路等构成。由此，与现有的使用模拟电路的治疗器相比，电路结构极为简单，能够实现装置的小型化和降低成本。

另外，能够利用数字信号处理来生成调制波的波形，因此能够生成稳定的波形。另外，还有如下优点：不需要如现有治疗器所需的针对环境变动的补偿电路以及制造时的调整作业等。

另外，能够全凭对波形数据的不同定义来制作任意的波形，因此能够生成并输出现有治疗器无法输出的各种波形的调制波（治疗电流）。例如，能够生成具有调制过的振幅或频率、或这两者（振幅＋频率）都被调制过的波形的调制波。作为进一步复杂的波形，能够生成具有振幅以非恒定周期发生变化的波形的调制波，或生成具有振幅以恒定或非恒定周期发生变化并且振幅最大值在每周期内发生变化的波形的调制波等。

另外，本发明的治疗器还具有用于生成并输出脉冲波的脉冲波生成单元，优选能够选择性地输出调制波和脉冲波来作为治疗电流。由于脉冲波和调制波在治疗效果方面有差异，因此如果能够选择这两类治疗电流，则能够提高治疗器的便利性和利用价值。

此外，既可以使脉冲波生成用的电路和调制波生成用的电路分开，也可以利用通用的电路结构来产生调制波和脉冲波这两类波形。具体来说，优选所述存储单元还存储用于定义脉冲波的波形的波形数据，所述数字信号产生单元根据所述脉冲波的波形数据来输出数字信号，由此还能够输出脉冲波来作为治疗电流。这样通过使脉冲波和调制波的电路结构通用，能够进一步实现小型化和降低成本。

优选能够改写所述存储单元所存储的波形数据。由此能够提高治疗器的扩展性和灵活性。

优选在所述转换单元和所述放大单元之间具有抗混滤波器(anti-aliasing filter)。通过抗混滤波器使波形平滑，由此能够提高体感。

优选所述转换单元为电阻梯形电路。由此能够廉价实现高速的DA转换电路。

此外，所述各结构能够在可能的条件下互相组合来构成本发明。

发明的效果

本发明的治疗器能够利用简单的电路结构来输出稳定的各种波形的调制波。

附图说明

图1是表示治疗器的外观的图。

图2是示意表示治疗器的结构的框图。

图3A是表示波形数据的一例的图，图3B是表示波形数据和数字信号产生电路的端子输出之间的对应关系的表。

图4是表示电阻梯形电路的结构的图。

图5是表示调制波的生成/输出处理的流程的图。

图6A是表示振幅调制波形的例子的图，图6B是表示频率调制波形的例子的图，图6C是表示振幅/频率调制波形的例子的图。

图7A是表示振幅以非恒定周期发生变化的波形的例子的图，图7B是表示振幅以恒定周期发生变化并且每周期内振幅的最大值发生变化的波形的例子的图，图7C是振幅以非恒定周期发生变化并且每周期内振幅的最大值发生变化的波形的例子的图。

图8是示意表示第一变形例的治疗器的结构的框图。

图9是表示用于生成调制波的现有电路结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的最佳实施方式。在此，例示使用低频的治疗电流的治疗器(低频治疗器)。

<治疗器的结构>

参照图1、图2，说明本发明的实施方式的治疗器。图1是表示治疗器的外观的图，图2是示意表示治疗器的硬件结构的框图。

治疗器100大致由治疗器主体200、一对衬垫300、软线400构成，所述一对衬垫300用于将治疗器100粘贴在治疗部位，所述软线400用于使治疗器主体200和衬垫300电连接。

衬垫300由薄并且灵活性高的构件构成。在衬垫300的一侧的面(与身体接触的面)形成有电极301。衬垫300的电极侧的表面被具有粘着性的胶状材料覆盖。

在衬垫300的另一侧的面上设有与电极301对应的扣(snap)302。使软线400的扣402与衬垫300侧的扣302对接，使软线400的插塞(plug)401插入治疗器主体200的插孔(jack)内，由此使治疗器主体200与衬垫300(电极301)相连接。

如图2所示，在治疗器主体200上大致设有操作部210、显示部220、CPU(Central Processing Unit)230、电源部240、调制波生成/输出部250。

(操作部)

在操作部210上，设有用于切换电源的接通/断开(ON/OFF)的电源开关、用于调整强度的强度调整标度盘、用于选择治疗模式(波形)的功能开关等。如果用户操作开关或标度盘，则其信号被输入至CPU230。

(显示部)

显示部220由LCD(液晶显示器)、LED(发光二极管)、后退信号灯、蜂鸣器等构成。显示部220被CPU230控制，输出当前动作状态、操作的提示、警告等。

(电源部)

电源部240由电源电路、电源状态监视电路等构成。使用AC适配器或电池作为电源。电源电路是根据AC适配器或电池的供给电压而生成DC3.3V电压的电路。来自电源电路的DC输出被供给至CPU230。在来自电源电路的输出电压低于规定的容许电压的情况下，电源状态监视电路使CPU230(治疗器主体200)停止。

(调制波生成/输出部)

调制波生成/输出部250(调制波生成单元)是功能模块，用于生成并输出调制波的治疗电流。调制波生成/输出部250由数字信号产生电路251、DA转换电路252、滤波器253、强度调整电路254、放大电路255等构成。

数字信号产生电路251具有存储波形数据的功能(存储单元)以及根据该波形数据而输出数字信号的功能(数字信号产生单元)，该波形数据用于定义治疗电流的波形。数字信号产生电路251存储多种波形数据，能够根据治疗模式来改变输出波形。

本实施方式的数字信号产生电路251使用FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)构成，波形数据存放在FPGA的内置存储器内。此外，并不仅限于FPGA，也可以使用微处理器、嵌入CPU、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、微型计算机等其他集成电路来构成数字信号产生电路。另外，由于FPGA的内置存储器容量小，因此也可以将波形数据存放在外部存储器内。

图3A表示波形数据的一例。波形数据是如下形式的数字数据，其按时间顺序，每隔规定时间记录振幅值。在图3A的例子中，用0～10这11等级的值来表示每0.1msec的振幅值。在对一个振幅值分配4比特的情况下，为了定义0.01sec的波形而需要50字节的数据大小。此外，所述规定时间(波形的抽样间隔)越短，并且振幅值的范围(波形的分解能)越大，则越能够生成高精细的波形。

图3B是表示波形数据的振幅值与数字信号产生电路的端子输出之间的对应关系的表。数字信号产生电路251具有#1～#10这10个端子，根据波形数据的振幅值来切换各端子的输出值(0/1)。具体来说，振幅值为0时将全部端子的输出置为“0”，在振幅值为n(0＜n≤10)时将#1～#n的n个端子的输出置为“1”(剩余的端子置为“0”)。在图3A、图3B的例中，振幅值为4、6、3，……，因此，最初的0.1msec时#1～#4的端子输出为“1”，下个0.1msec时#1～#6的端子输出为“1”，再下个0.1msec时#1～#3的端子输出为“1”。由此，生成并输出与治疗电流的源波形对应的数字信号。此外，图3B的虚线示意地表示源波形。

DA转换电路252具有对从数字信号产生电路251输出的数字信号进行模拟转换从而输出源波形的功能(转换单元)。在本实施方式中，如图4所示，使用电阻梯形电路。由此，能够廉价地实现高速的DA转换电路。

滤波器253是用于进行源波形的边缘柔化(anti-aliasing：边缘柔化、抗锯齿)处理的滤波器，典型的使用低通滤波器(low-pass filter)。强度调整电路254是电位器(electronic volume)，其根据利用操作部210的强度调整标度盘所指定的“强度”，对源波形的振幅进行定标(scaling)。此外，滤波器253和强度调整电路254的顺序也可相反。

放大电路255具有放大源波形并输出治疗电流的功能(放大单元)。具体来说，由放大器和变压器构成放大电路255。在该放大电路255中，mV级的源波形被放大至数V～数十V级的波形。

<调制波的生成/输出处理>

参照图5，详细说明治疗器的动作(特别是调制波的生成/输出处理)。

用户能够利用操作部210的功能开关来选择治疗模式。作为治疗模式，能够指定称为“揉”“敲”“按”“摩挲”的治疗方法以及称为“肩”“腰”“关节”“足底”的治疗部位等。另外，用户能够利用操作部210的强度调整标度盘来调整治疗电流的强度。

如果用户指定了治疗模式，则经由CPU230将该治疗模式通知到数字信号产生电路251。数字信号产生电路251读取与所指定的治疗模式对应的波形数据，按顺序生成并输出数字信号。该数字信号被DA转换电路252转换为模拟信号，从而生成治疗电流的源波形。

如图5所示，DA转换后的源波形的振幅呈阶梯状(不连续地、离散地)变化。如果使这种波形的电流流过身体，会产生刺痛感。因此在本实施方式中，通过抗混滤波器253来使波形平滑，从而能够减低痛感并提高体感。但是，只要数字信号产生电路251和DA转换电路252的分解能充分高，能够生成平滑的源波形，则不需要滤波器253。

经由CPU230，将用强度调整标度盘指定的“强度”(0～MAX)通知到强度调整电路254。强度调整电路254根据该强度指定值，对源波形的振幅进行定标。本实施方式中这样设计波形数据：使得从DA转换电路252输出与“强度＝MAX”对应的振幅等级的源波形。由此，在强度调整电路254中，在“强度＝MAX”的情况下使源波形通过，在“强度＜MAX”的情况下使源波形的振幅等级缩小。此外，只要数字信号产生电路251和DA转换电路252的分解能充分高，并且能够生成与强度的各等级对应的源波形，则不需要强度调整电路254。

放大电路255对mV级的源波形进行放大/升压，从而生成数V～数十V级的调制波。如果将该调制波施加到衬垫300上，则治疗电流从高电位侧的衬垫经由身体流向低电位侧的衬垫。该电流使肌肉、神经等的体组织受到电刺激，能够得到按摩似的治疗效果(缓和酸疼)。

<调制波的例>

本实施方式的治疗器能够全凭对波形数据的不同定义来制作出任意的波形。例如，如图6A所示，能够制作出只调制了振幅的振幅调制波形；如图6B所示，能够制作出只调制了频率的频率调制波形；如图6C所示，能够制作出调制了振幅和频率两者的波形。进一步作为复杂波形，如图7A所示，能够制作出振幅以非恒定周期发生变化的波形(即，调制波频率变化的波形)；如图7B所示，能够制作出振幅以恒定周期发生变化并且每周期内振幅最大值发生变化的波形；如图7C所示，能够制作振幅以非恒定周期发生变化并且每个周期内振幅的最大值发生变化的波形。

振幅的大小对应于刺激的强弱，因此，如图6A所示，通过使振幅周期性变化，能够制作出与“揉”、“敲”等的按摩相似的体感。并且，如图7A所示，通过改变振幅变化的周期，能够以“慢→快→慢→快→……”的方式动态地改变按摩的速度，通过如图7B所示那样改变振幅的最大值，能够以“强→中→弱→强→……”的方式动态改变按摩的强度。

另外，载波频率越高，在身体内治疗电流能到达的位置越深。由此，如图6B、图6C、图7A、图7C所示，通过改变载波频率，能够制作出向身体的内部方向刺激的动作。

<治疗器的优点>

本实施方式的治疗器具有以下优点。

在本实施方式的治疗器中，调制波的生成电路由FPGA和DA转换电路构成，因此与现有的使用模拟电路的治疗器相比，本实施方式的治疗器的电路结构极为简单。另外，由于利用了数字信号处理，因此能够生成稳定的波形。并且，不需要现有的治疗器所需的针对环境变动的补偿电路、制造时的调整作业等。因此，与现有的治疗器相比，本实施方式的治疗器能够实现装置的小型化和低成本。

另外，本实施方式的治疗器能够生成各种波形的治疗电流，并且能够在速度、强度、治疗部位的深度等方面动态而有节奏地改变治疗电流的刺激。由此，能够产生现有治疗器无法制作的全新体感及治疗效果。

<变形例>

此外，所述实施方式不过是本发明的一个具体例子。本发明的范围并不限于所述实施方式，在其技术思想的范围内可以有各种变形。以下，叙述优选变形例。

(第一变形例)

图8表示第一变形例的调制波生成/输出部的结构。第一变形例的治疗器具有生成并输出脉冲波的功能(脉冲波生成单元)，能够输出调制波和脉冲波中的任意一种。

如图8所示，在数字信号产生电路251的存储器中，除了存放调制波的波形数据之外，还存放有脉冲波的波形数据。另外，在第一变形例中，在DA转换电路252的后段，设有用于迂回(bypass)滤波器253的迂回线(bypass line)256、迂回开关257。

在选择了使用脉冲波的治疗模式的情况下，CPU230向数字信号产生电路251通知治疗模式，并且将迂回开关257切换到迂回线256一侧。数字信号产生电路251读取与所指定的模式对应的波形数据，生成脉冲波的源波形。此外，在调制波和脉冲波中，波形数据在形式上没有不同，只是所记录的数据的内容(波形的定义)不同。因此，数字信号产生电路251和DA转换电路252中的处理在生成调制波的情况下和生成脉冲波的情况下没有差异。

从DA转换电路252输出的源波形经由迂回线256而输入至强度调整电路254。在脉冲波形的情况下迂回滤波器253的理由在于，防止脉冲波形的变形(なまり)。并且，在进行了与强度指定值对应的等级调整后，利用放大电路255进行放大，从而输出脉冲波的治疗电流。

这样，通过第一变形例的结构，能够利用脉冲波和调制波这两个类型的治疗电流。脉冲波主要针对肌肉起作用，调制波刺激到比肌肉更深的体内，在这点上两者的治疗效果有差别。由此，由于能够选择脉冲波和调制波，因此能够提高治疗器的便利性和利用价值(附加价值)。并且如图8所示，使脉冲波和调制波的电路结构通用，从而能够以小型并且廉价的结构来实现与两种类型的治疗电流对应的高功能治疗器。

(其他变形例)

波形数据的存储单元可以是只读存储介质，也可以是可改写存储介质。但是，扩展性、灵活性、维护性等观点出发，优选将波形数据存放在可改写的存储介质内，以便能够进一步从治疗器外部改写(更新)波形数据。具体来说，也可以在治疗器上设置与外部设备连接的接口(例如，用于与计算机连接的USB连接器、用于与计算机进行无线通信的通信I/F等)，从而从外部设备向治疗器发送并写入波形数据。或者，可以利用治疗器的操作部210和显示部220来对波形数据进行编辑或删除等。这样，由于能够改写波形数据，例如在产品出厂时能够更新为最新版本的波形数据，或根据用户希望而使所写入的波形数据不同。另外，可以利用WEB网络对治疗器的用户提供波形数据，或用户自身能够编辑波形数据等，能够生成各种服务。

波形数据的形式并不仅限于所述实施方式。例如，可以更加细化抽样间隔、分解能，也可以动态改变抽样间隔、分解能。另外，为了节约存储器，也可以压缩波形数据。

Claims

1.一种治疗器，能够输出连续的调制波和连续的脉冲波来作为治疗电流，其特征在于，具有：

存储单元，其用于存储用于定义所述调制波的波形的波形数据和用于定义所述脉冲波的波形的波形数据，

数字信号产生单元，其用于根据用于定义所述调制波的波形的所述波形数据来输出所述调制波的数字信号，或者根据用于定义所述脉冲波的波形的波形数据来输出所述脉冲波的数字信号，

转换单元，其用于对所述调制波的所述数字信号进行模拟转换，从而输出所述调制波的源波形，或者对所述脉冲波的所述数字信号进行模拟转换，从而输出所述脉冲波的源波形，

抗混滤波器，其用于对源波形进行边缘柔化，

放大单元，其用于对通过了所述抗混滤波器的所述调制波的源波形进行放大，从而输出治疗电流，或者对所述脉冲波的源波形进行放大，从而输出治疗电流；

所述调制波的源波形通过所述抗混滤波器，所述脉冲波的源波形迂回所述抗混滤波器。

2.如权利要求1所述的治疗器，其特征在于，

所述调制波的所述波形数据及所述脉冲波的所述波形数据分别是记录有每个规定时间的振幅值的数据，

所述数字信号产生单元根据所述调制波的所述波形数据而输出用于表示所述调制波的所述源波形的振幅值的数字信号，或者根据所述脉冲波的所述波形数据而输出用于表示所述脉冲波的所述源波形的振幅值的数字信号。

3.如权利要求1或2所述的治疗器，其特征在于，

所述调制波具有振幅或频率被调制过的波形，或者所述调制波具有振幅和频率两者都被调制过的波形。

4.如权利要求1或2所述的治疗器，其特征在于，

所述调制波具有振幅以非恒定的周期发生变化的波形。

5.如权利要求1或2所述的治疗器，其特征在于，

所述调制波具有振幅以恒定或非恒定的周期发生变化并且振幅的最大值在每个周期发生变化的波形。

6.如权利要求1或2所述的治疗器，其特征在于，

能够改写所述存储单元所存储的波形数据。

7.如权利要求1或2所述的治疗器，其特征在于，

所述转换单元是电阻梯形电路。