JP2002153565A - 電気刺激装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生体に強い刺激を与えることなく極性の切替を
行なえる電気刺激装置を提供する。 【解決手段】パルス出力回路２からのパルス波形[A]に
対して極性切替回路３に与えたCPU１からの波形[B]の信
号と波形[C]の信号により、極性切替回路３から極性が
交互に反転した波形[D]の出力パルスが出力される際、
極性の切替時に出力パルスを生成しない休止期間Ｓを設
け極性の反転を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体治療器、美容
器などの電気刺激装置に係り、例えば薬液，美容液等の
プラス（＋）イオン化する成分とマイナス（−）イオン
化する成分の混在した被浸透液を生体内に浸透させる電
気刺激装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生体治療器や美容器等の電気刺激装置と
して、パルス信号を発生する回路と、前記回路からのパ
ルス信号を生体に通電するための関導子と不関導子とを
有し、生体に接触する関導子に接触する薬液，美容液等
の被浸透液にパルス信号を印加することによりイオン化
し、前記被浸透液の有効成分を生体中に浸透させるよう
にしている。

【０００３】このような電気刺激装置は、前記回路から
プラス又はマイナス極性を有するパルス信号が出力され
るもので、プラスまたはマイナスにイオン化される有効
成分を有する被浸透液が使用される。

【０００４】しかしながら、前記被浸透液の中には、プ
ラス及びマイナスにそれぞれイオン化される有効成分を
有するものがあるが、上記の電気刺激装置では、プラス
またはマイナスのいずれか一方のイオン化された有効成
分のみしか生体中に浸透させることができない。

【０００５】そこで、プラス極性のパルス信号とマイナ
ス極性のパルス信号とを交互に出力することで、このよ
うなプラスとマイナスにイオン化される有効成分の両方
を生体内に浸透させることができる電気刺激装置が提案
されており、前記関導子に接触する被浸透液をイオン化
してプラスイオンの成分とマイナスイオンの成分を正極
のパルス信号と負極のパルス信号の交互通電で生体中に
浸透させるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の両極
性にイオン化された有効成分を浸透させることができる
電気刺激装置において、プラス極性のパルス信号からマ
イナス極性のパルス信号への切替、また逆にマイナス極
性のパルス信号からプラス極性のパルス信号への切替の
際に、非常に強いショックを与えるという問題があっ
た。

【０００７】すなわち、図４の生体電気刺激時の等価回
路に示すように、生体はコンデンサーを含む回路とみな
すことができる。

【０００８】このため、電気刺激装置による生体刺激を
開始すると、生体内にパルス信号の通電による電荷が蓄
積されることになり、例えばプラス極性のパルス信号を
印加すると、生体内にはプラス極性の電荷が蓄積され、
極性の切替で次にマイナス極性のパルス信号が印加され
ると、蓄積されたプラスの電荷にマイナスの電荷が付加
され、瞬時ではあるが大きな電流がながれ、これが非常
に強いショックとして感じることになる。

【０００９】本出願に係る発明は、生体に強い刺激を与
えることなく極性の切替を行なえる電気刺激装置を提供
しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
構成は、２極の接触端子を介して生体にプラスのパルス
信号とマイナスのパルス信号とを交互に通電するための
出力パルスを生成するパルス生成手段を有し、前記パル
ス生成手段は、生成される前記出力パルスの極性の切替
の際に、刺激低減期間を設けて極性の反転を行なうこと
を特徴とする電気刺激装置とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を示す。

【００１２】１は装置全体を司るＣＰＵで、クロック発
振器４で励起されるクロック信号に基づいて駆動され
る。ＣＰＵ１は、周波数切替手段５の指令に基づいた周
波数のパルスをパルス出力回路２に出力し、またパルス
出力回路２に出力されるパルスのレベルは出力レベル切
替手段６の指令に基づいて設定される。また、本実施の
形態の装置は、携帯性等を考慮して、ACアダプター８よ
り給電された電源を電源回路７を介して各回路等に供給
している。

【００１３】パルス出力回路２は、ＣＰＵ１からのパル
スのレベル調整を調整し、図１（ｂ）の[Ａ]に示す波形
のパルスを極性切替回路３に出力する。

【００１４】極性切替回路３は、パルス出力回路２から
のパルスをブリッジ回路を用いてプラス極性のパルス信
号とマイナス極性のパルス信号を交互に出力するもの
で、ＣＰＵ１からプラス極性のパルス信号を出力するタ
イミングを指示するＢ信号と、マイナス極性のパルス信
号を出力するタイミングを指示するＣ信号とが入力され
る。

【００１５】このＢ信号は、図１（ｂ）の[Ｂ]に示すよ
うに、プラス極性のパルス信号を出力する期間を一定周
期で出力する信号であり、またＣ信号は、図１（ｂ）の
[Ｃ]に示すように、マイナス極性のパルス信号を出力す
る期間を一定周期で出力する信号であり、前記Ｂ信号の
指示パルスと指示パルスの間に出力される。

【００１６】本実施の形態において、前記Ｂ信号の指示
パルスの立下りと、前記Ｃ信号の立ち上がり、及び前記
Ｃ信号の立下りと前記Ｂ信号の立ち上がりとの間に休止
時間Ｓを設けている。

【００１７】したがって、極性切替回路３は、出力信号
Ｄとして、前記Ｂ信号の指示パルスが出力されている間
はプラス極性のパルス信号を、また前記Ｃ信号の指示パ
ルスが出力されている間はマイナス極性のパルス信号を
出力する。そして、前記休止時間（間隔）Ｓの間はプラ
ス極性のパルス信号もマイナス極性のパルス信号も出力
されない。すなわち、パルス信号の極性の切替時に出力
の休止期間（間隔）を設けている。

【００１８】本実施の形態において、極性の切替時に休
止期間を設けているのは、生体内に蓄積された電荷を自
然放電させるためで、電荷の放電後に次のパルス信号が
印加されることにより、上記した極性切替時における瞬
時に流れる高電流による強いショックを低減できるよう
にしたもので、この休止期間を刺激低減期間としてい
る。

【００１９】この休止期間Ｓと極性切替時のショックの
関係について実験した結果を図３に示す。

【００２０】図３に示す実験結果は、電気刺激装置の出
力パラメータとして、出力周波数：1200Hz（DUTY50
％）、出力電圧：６V、極性は1.5sec毎に反転する（但
し、反転時の休止間隔は除く）。

【００２１】また出力負荷は、人上腕部（上腕部に２極
の導子を約10cmの間隔で配置した）。

【００２２】図３（ａ）は極性反転時の休止間隔がない
（Ｓ＝０）従来の場合、図３（ｂ）は極性反転時の休止
間隔が5ms（S=5ms）の場合、図３（ｃ）は極性反転時の
休止間隔が20ms（S=20ms）の場合、図３（ｄ）は極性反
転時の休止間隔が50ms（S=50ms）の場合を示している。

【００２３】図３（ａ）のように、休止期間を設けるこ
となく極性を反転すると、矢印で示す生体に瞬時に流れ
る電流は非常に大きな値を示す。このため、生体には大
きなショックが感じられた。このようなショックが感じ
られる理由としては前述したが、さらに詳しく説明する
と、通電以前には生体内にはまだ電荷が蓄えられていな
いため、その開始時の初期パルスの立ち上がり時に瞬時
ではあるが大きな電流が流れる。そして、その通電した
パルスを終了させたとき、その直後に生体内に蓄えられ
た電荷が前回に通電した向きとは逆の起電力となって放
電を開始し、瞬時ではあるが大きな電流が流れることに
なる。

【００２４】この生体へのパルス通電による現象を考慮
して、本発明では、生体に対してパルス通電を行いその
極性を反転するとき、刺激低減期間を設け、極性反転後
の初期パルスに上記の現象が重なり、かなり大きな電流
が流れるのを防止している。

【００２５】図３（ｂ）は、反転時に休止期間として5m
sの時間を設けると、その間における生体内に蓄積され
た電荷がある程度放電され、極性反転時における生体に
流れる矢印で示す電流値は上記の休止期間０の時の約半
分に減り、生体に感じるショックは全くなく、刺激の低
減が図られていた。また、同様に、図３（ｃ）（ｄ）に
示すように、休止期間を20ms、50msとした場合も、生体
内に蓄積された電荷が十分に放電され、全くショックを
感じることはなかった。

【００２６】このように、極性反転時に刺激低減のため
の領域として休止期間（間隔）を5ms程度設けるだけ
で、生体内に蓄積された電荷の十分な自然放電が期待で
き、極性の反転毎に強い刺激を感じるということがなく
なり、安心して使用することができる。また、あまり休
止期間を長く取ると、全体の使用時間も長くなるので、
50ms程度の時間で十分である。

【００２７】第２の実施の形態 図２は本発明の第２の実施の形態を示している。

【００２８】図２において、上記した図１に示す回路と
同じ要素には同じ符号を付してその説明を省略する。

【００２９】上記した第１の実施の形態においては、極
性反転時における刺激低減期間をパルス通電を行なわな
い休止期間としているが、本実施の形態では、1周期に
おける出力波形を漸増させ、極性反転の初期時における
パルス波形を小さくし、その間を刺激低減期間としてい
る。

【００３０】図２において、パルス出力回路２からのパ
ルス信号は波形合成回路１０に出力され、波形合成回路
１０では図２（ｂ）の漸増波[B]との合成で、図２
（ｂ）の漸増パルス波[C]が極性切替回路３に出力され
る。

【００３１】極性切替回路３は、ＣＰＵ１からプラス極
性のパルス信号を出力するタイミングを指示するD信号
と、マイナス極性のパルス信号を出力するタイミングを
指示するE信号とが入力され、このD及びE信号により極
性が交互に反転し、且つ立ち上がり時にパルス波が漸増
した図２（ｂ）の[F]に示す出力波形のパルス信号が出
力される。

【００３２】また、本実施の形態では、出力パルスの立
ち上がり時における出力パルスのレベルを指数関数的に
増加（漸増）させ、その間を刺激低減期間としているの
で、上記した第１の実施の形態とは異なり、D信号とE信
号のパルス間には休止期間を設けていない。

【００３３】本第２の実施の形態においても、出力パル
スの立ち上がりに出力レベルを漸増させる刺激低減期間
を設けることにより、第１の実施の形態と同様に、極性
の切替時に大きな電流が瞬時に流れることを防止するこ
とができる。

【００３４】なお、上記した各実施の形態においては、
刺激低減期間として、パルス通電を全く休止する休止期
間とし、また極性の切替初期時に出力パルスのレベルを
漸増させているが、本発明はこれらに限定されるもので
はなく、極性の切替時に小レベルのパルスを出力させる
ようにしても良い。

【００３５】第３の実施の形態 上記した各実施の形態の電気刺激装置の使用態様として
は、治療用あるいは美容用などの装置がある。

【００３６】美容で用いられる場合、化粧水が前述した
被浸透液として使用され、化粧水の中にはプラスイオン
とマイナスイオンの成分に夫々電解される有効成分が配
合されており、この場合、関導子にはプラスとマイナス
のパルス信号が交互に通電されるので、プラスイオンの
有効成分はプラス電極としての前記関導子から生体内に
浸透し、またマイナスイオンの有効成分はマイナス電極
としての前記関導子から生体内に浸透する。その際、極
性の切替の際に、刺激低減期間が設けられているので、
生体（特に顔）へのショックが回避でき、安心して本装
置を使用して化粧水の有効成分を浸透させることができ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力パルスの極性を切り換える際、所定の時間出力パル
スの生成を休止し、また生成するパルスのレベルを漸増
させ、さらに極性が反転する出力パルスの間に該出力パ
ルスのレベルよりも小レベルのパルスを生成する等して
いるので、極性の切替時に大きな電流が瞬時に生体に流
れることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は回
路図、（ｂ）は（ａ）の回路の主要部における出力のタ
イミングチャート

【図２】本発明の第２の実施の形態を示し、（ａ）は回
路図、（ｂ）は（ａ）の回路の主要部における出力のタ
イミングチャート

【図３】（ａ）は従来の装置の実験結果を示す波形図、
（ｂ）〜（ｄ）は第１の実施の形態の実験結果を示す波
形図。

【図４】生体刺激時の等価回路

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ パルス出力回路 ３ 極性切替回路 ４ クロック発振器 ５ 周波数切替手段 ６ 出力レベル切替手段 ７ 電源隘路 ８ ACアダプター ９ 漸増波出力回路 １０ 波形合成回路

フロントページの続き (72)発明者 秋本龍二 東京都渋谷区神泉町17番２号 株式会社ホ ーマーイオン研究所内 (72)発明者 細木力 東京都渋谷区神泉町17番２号 株式会社ホ ーマーイオン研究所内 Ｆターム(参考） 4C053 HH02 HH04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２極の接触端子を介して生体にプラスの
   パルス信号とマイナスのパルス信号とを交互に通電する
   ための出力パルスを生成するパルス生成手段を有し、前
   記パルス生成手段は、生成される前記出力パルスの極性
   の切替の際に、刺激低減期間を設けて極性の反転を行な
   うことを特徴とする電気刺激装置。
2. 【請求項２】 前記刺激低減期間は、所定の時間出力パ
   ルスの生成を休止する休止期間であることを特徴とする
   請求項１に記載の電気刺激装置。
3. 【請求項３】 前記刺激低減期間は、出力パルスの切替
   初期時に生成するパルスのレベルを漸増させる期間であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の電気刺激装置。
4. 【請求項４】 前記刺激低減期間は、極性が反転する出
   力パルスの間に該出力パルスのレベルよりも小レベルの
   パルスを生成する期間であることを特徴とする請求項１
   に記載の電気刺激装置。
5. 【請求項５】 前記刺激低減期間の間隔は、５msから５
   ０msの間であることを特徴とする請求項１から４のいず
   れかに記載の電気刺激装置。