JP2005185660A - 電気的刺激装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極装着部位に痛みを与えることなく、より大きな刺激を与えることができるようにする。
【解決手段】患者体表面に装着される一対の電極Ｄに対して、例えば低周波の周期毎に、所定波形の電圧信号がプラス側とマスナス側とに交互に出力される。プラス側出力とマスナス側出力との間に、所定休止時間を設定することもできる。
所定波形は、複数、例えば２つの分割波形に分割された構成とされて、各分割波形の間に短い休止時間が設定される。各分割波形が出力された初期時に大きなピーク電流が得られ、２回目以降のピーク電流の分だけ大きな刺激が得られることになる。
【選択図】 図２

Description

本発明は低周波治療器等の電気的刺激装置に関するものである。

治療用の電気信号を利用して患者の患部に対してマッサージ等を行う治療器の中には、低周波治療器がある。この低周波治療器は、基本的に、患者の体表面のうち患部付近に電極を直接的あるいは間接的に接触させて、治療用の低周波電気信号を印加するものである。電極の患者体表面への通電を所定位置で確実に行うために、特許文献１に示すように、吸引カップ内に電極を配設して、この吸引カップ内を負圧を利用して吸引することによって、吸引カップを患者体表面に圧着させることが行われている。吸引カップ内の吸引負圧の大きさを変更することにより、マッサージ効果を得つつ、吸引カップが圧着される部位の鬱血を防止あるいは低減することも行われている。

低周波の電気信号を生成するために、一対の電極に対して所定波形の電圧信号を、低周波とされた所定周期毎にプラス側とマスナス側とに交互に与えるようにしたものがあり、この中には、さらに、プラス側の電圧信号とマスナス側の電圧信号との間に、電圧が０となって刺激の休止となる所定休止時間を設定したものもある。より具体的には、低周波の周期を１０ＨＺとしたとき、０．１秒毎に、例えば、「プラス側の電圧を５０μｓｅｃ印加→５０μｓｅｃの休止時間→５０μｓｅｃのマスナス側電圧を印加」というように電圧信号を付与するようにしたものがある。

なお、上記５０μｍｓｅｃの設定は、一対の電極が、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされて、患者体表面面に直接接触される場合の設定である。この一方、電極が単なる平板状とされて（患者体表面への接触面積が大）、導電性のゲル剤を介して患者体表面に通電する場合は、プラス側およびマスナス側共に例えば２００〜３００μｓｅｃ継続して電圧信号が印加される場合もある。

上述のように、プラス側とマスナス側とに交互に電圧を印加するのは、プラス側（あるいはマスナス側）の電圧のみを印加した場合には電極の周囲にマイナスイオンが集中的に発生することに起因して電極装着部位に痛みを感じさせることになるのでその防止と、同じ電圧信号を長い時間継続して与えても刺激効果が薄れることをも勘案したためである。また、プラス側電圧の印加とマスナス側の電圧の印加との間に所定休止時間を設定するのは、急激にプラス電圧とマイナス電圧とが変更されることを避けるためであり、この所定休止時間を設けない（０にされる）場合もある。
実開平２−５５９６６号公報

患者への刺激の強さは、一般的には患者に流れる電流の大きさで把握され、流れた電流の大きさを積分（時間との掛け算）することによって、与えた刺激の総量が把握される。したがって、患者への刺激総量を大きくするために、前述の所定波形を印加している時間そのものを大きく（長く）することが考えられる（例えば電極をスパイク式のものとした場合に、５０μｓｅｃの印加時間を８０μｓｅｃにまで大きくする）。

しかしながら、所定波形を長い時間継続して印加すると、電極装着部位に痛みを与えてしまうことになり、所定波形を単に長い時間継続して印加し続けるという手法を採用することは不可能である。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、患者体表面に装着される一対の電極に対して所定波形の電圧信号を所定周期毎にプラス側とマスナス側とに交互に与える場合に、上記所定波形を工夫することにより、電極装着部位に痛みを与えることなくより大きな刺激量が得られるようにした電気的刺激装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、基本的に、同じ大きさの電圧を継続して印加し続けた場合に、初期時に大きな電流が流れるつまりピ−ク電流が得られる一方、その後は、比較的小さなほぼ一定電流しか流れないことに着目したもので、所定波形として、大きな電流が流れる初期時の状態を複数回得られるような形状に設定したものである。具体的には、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
患者体表面に装着される一対の電極に対して所定波形の電圧信号を所定周期毎にプラス側とマスナス側とに交互にに与えるようにした電気的刺激装置において、
前記所定波形が、電圧が０となって刺激の休止となる短い休止時間を途中に含むように複数の分割波形によって構成されている、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、所定波形の電気信号を印加したとき、複数の分割波形の数に応じた複数回の大きなピーク電流を得ることができ、２回目以降に生じる大きなピーク電流分だけ刺激量を大きくすることができる。また、１つの分割波形が与えられた直後に、短い休止時間が設定されているので、電極装着部位に痛みを与えてしまう事態の防止や、次の分割波形を出力したときの初期時に出現するピーク電流を効果的に発生させる上で好ましいものとなる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記プラス側の電圧信号とマスナス側の電圧信号との間に、電圧が０となって刺激の休止となる所定休止時間が設定され、
前記短い休止時間が、前記所定休止時間よりも短い時間となるように設定されている、
ようにすることができる（請求項２対応）。この場合、所定休止時間の設定によって、プラス側とマスナス側とで電圧が急激に変更されることを防止しつつ、所定波形を出力する時間が不必要に長くなってしまう事態が防止される。

前記所定波形は、前記短い休止時間を１つのみ有して２つの前記分割波形によって構成されている、ようにすることができる（請求項３対応）。この場合、所定波形を与えている全体の時間が長くなり過ぎることを防止する上で好ましいものとなる。

前記２つの分割波形のうち、前半の前分割波形が後半の後分割波形よりも短い時間となるように設定されている、ようにすることができる（請求項４対応）。この場合、後分割波形の時間を長くして、持続的に十分に電気的刺激を与える時間を確保する上で好ましいものとなる。

前記一対の電極が、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされ、
前記前分割波形が与えられる時間が、１５μｓｅｃ〜２５μｓｅｃに設定され、
前記後分割波形が与えられる時間が、４０μｓｅｃ〜６０μｓｅｃに設定されている、
ようにすることができる（請求項５対応）。この場合、所定波形によって実際に電流を流す時間を従来よりも大きく確保しつつ、所定波形全体としての時間が長くなり過ぎることの防止とを共に高い次元で満足させることができる。

前記一対の電極が、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされ、
前記前分割波形が与えられる時間と後分割波形が与えられる時間との合計時間が、６０μｓｅｃ〜９０μｓｅｃの範囲に設定されている、ようにすることができる（請求項６対応）。この場合、所定波形によって実際に電流を流す時間を従来よりも大きく確保しつつ、所定波形全体としての時間が長くなり過ぎることの防止とを共に高い次元で満足させることができる。

前記前分割波形が与えられる時間が、前記短い休止時間とほぼ同一時間となるように設定されている、ようにすることができる（請求項７対応）。この場合、所定波形全体としての時間が長くなり過ぎてしまうのを防止する上で好ましいものとなる。

前記後分割波形が与えられる時間が、前記所定休止時間とほぼ同一時間に設定されている、ようにすることができる（請求項８対応）。この場合、所定休止時間を考慮しつつ、後分割波形によって持続的に十分に電気的刺激を与える時間を確保する上で好ましいものとなる。

前記一対の電極が、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされ、
前記前分割波形が与えられる時間が、１５μｓｅｃ〜２５μｓｅｃに設定され、
前記後分割波形が与えられる時間が、４０μｓｅｃ〜６０μｓｅｃに設定され、
前記前分割波形が与えられる時間が、前記短い休止時間とほぼ同一時間となるように設定され、
前記後分割波形が与えられる時間が、前記所定休止時間とほぼ同一時間に設定されている、
ようにすることができる（請求項９対応）。この場合、請求項５、請求項７、請求項８に対応した効果を得ることができる。

前記短い休止時間とその直前の前記分割波形の時間とがほぼ同一時間となるように設定されている、ようにすることができる（請求項１０対応）。この場合、所定波形全体としての時間が長くなり過ぎてしまうのを防止する上で好ましいものとなる。

前記一対の電極が、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされ、
前記各分割波形の設定時間が１５μｓｅｃ〜６０μｓｅｃの範囲となるように設定されている、ようにすることができる（請求項１１対応）。この場合、各分割波形の大きさを、電極装着部位に痛みを与えることのない大きさの範囲に設定することができる。

最後の前記分割波形の時間が前記所定休止時間とほぼ同一時間となるように設定されている、ようにすることができる（請求項１２対応）。この場合、最後の分割波形による刺激付与の時間を次の所定休止時間を考慮して適切な関係として、大きな刺激付与と次の所定波形による刺激効果を高めることとを共に高い次元で満足させることができる。

前記各分割波形が矩形波とされている、ようにすることができる（請求項１３対応）。この場合、所定波形を構成する複数の分割波形を、従来と同様に矩形波を利用して生成して、従来装置を有効に利用する等の上で好ましいものとなる。

前記所定周期が低周波となるようにされた低周波電気治療装置とされている、ようにすることができる（請求項１４対応）。この場合、本発明における所定波形を利用した低周波治療器が提供される。

本発明によれば、電極装着部位に痛みを与えることなく、所定波形によって与えられる刺激量を従来よりも大きくすることができる。

図１において、Ｋは患者、ＴＣは低周波治療器である。図１では、患者Ｋの腕部に対して２個一対の吸引式電極（吸引式電極装置）Ｄが装着されている。一対の吸引式電極Ｄに対しては、ケーブルＣを介して、低周波治療器ＴＣから治療用電圧信号（電気信号）が印加されて、一対の電極Ｄ間の部位（特に電極装着部位）に対する治療が行われる。また、ケーブルＣは、中空構造とされて、低周波治療器本体ＴＣからの吸引負圧を、吸引式電極Ｄに伝達する機能をも有する。

一対の電極Ｄは、実施形態では、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされている。より具体的には、上記金属板と突起部とをそれぞれステンレスにより形成して、その表面に銀メッキを施して導電性を十分に高めたものとされている。そして、上記金属板および突起部は、患者体表面面に直接接触されるものとされている。

一対の電極Ｄに印加される低周波治療用の電圧信号の一例について、図２を参照しつつ説明する。なお、図２では、一対の電極Ｄとして前述のスパイク式のものを用いた場合となっている。まず、図２（ａ）は、低周波治療器ＴＣから出力される電圧信号である。この電圧信号は、所定波形をプラス側（ｔ０〜ｔ３）とマスナス側（ｔ４〜ｔ７）とに交互に出力するようになっており、プラス側の出力とマスナス側の出力との間に所定休止時間（ｔ３〜ｔ４、ｔ７以降）が設定される。すなわち、「所定波形のプラス側出力→所定休止時間→所定波形のマスナス側出力→所定休止時間」を１サイクルとする低周波電圧信号が一対の電極Ｄに出力されるようになっている。

上記電圧信号を構成するための所定波形は、矩形波からなる２つの分割波形、つまり前分割波形（ｔ０〜ｔ１）と後分割波形（ｔ２〜ｔ３）とを有して、この前後の分割波形の間に短い休止時間（ｔ１〜ｔ２）が設定されたものとして構成されている。実施形態では、図２（ａ）に示すように、前分割波形の時間は、所定休止時間（ｔ３〜ｔ４）よりも短くて、かつ短い休止時間とほぼ同一時間となるように設定されている。後分割波形の時間は、前分割波形の時間よりも長くて、かつ所定休止時間とほぼ同一となるように設定されている。より具体的には、実施形態では、前分割波形の時間が２０μｓｅｃ、短い休止時間が２０μｓｅｃ、後分割波形の時間が５０μｓｅｃ、所定休止時間が５０μｓｅｃとして設定されている。上述した各時間は、刺激を継続して与えた時間と同じ時間だけ休止する（電圧０とする）ということを大前提に設定されている。

なお、ｔ４〜ｔ７の間のマスナス側の信号波形は、プラス側の信号波形に対してプラス・マスナスの関係を逆にしただけなので、その重複した説明は省略する（ｔ４時点がｔ０時点に対応で、ｔ４がｔ０に重なるように位相をずらしたときに、プラス側の所定波形とマスナス側との所定波形は電圧０を境に対称形状となっている）。

ｔ０時点から図７時点までが、所定波形をプラス側とマスナス側とに出力する１つのサイクルとなり、ｔ７以後は、次の１サイクルを出力するまでの待機時間となる(待機時間は設定された所定周期によって変化される）。すなわち、所定周期を例えば１０ＨＺとしたとき、０．１秒毎にｔ０〜ｔ７で示すような電圧信号が印加されることになる。

上記所定波形を図２に示す態様で一対の電極Ｄに与えたときに、実際に流れる電圧の変化が図２（ｂ）のようになり、実際に流れる電流の変化が図２（ｃ）のようになる。図２（ｃ）の電流の変化から明らかなように、ｔ０時点で前分割波形が与えられた直後に大きなピーク電流（第１ピーク電流）が流れた後、徐々に電流値が小さくなって、前分割波形の終了時点となるｔ１時点で電流値は０となる。短い休止時間ｔ１〜ｔ２の間は、電流値は０を維持される。ｔ２時点で後分割波形が与えられ、その直後に大きなピーク電流（第２ピーク電流）が流れる。ただし、第２ピーク電流は、第１ピーク電流よりは若干小さい値となる。第２ピーク電流が流れた後、徐々に電流値が小さくなってほぼ一定電流値となり、このほぼ一定電流値が、後分割波形の終了時点となるｔ３時点まで継続される。

ｔ３時点からｔ４時点までの所定休止時間の間は、電流値は０とされる。所定休止時間の終了時点となるｔ４時点は、上述した所定波形がマスナス側に与えられるものであり、そのときの電流の流れそのものは、ｔ０〜ｔ３の間での状態に対してプラス・マスナスの関係が逆になるだけである。

ここで、前述した所定波形を変形して短い休止時間（ｔ１〜ｔ２）が存在しない比較波形を想定する（比較波形はｔ０〜ｔ３の間継続して電圧印加）。この比較波形の場合、ｔ１時点からｔ２時点までの間、ｔ２〜ｔ３時点でのほぼ一定電流値が流れることになり、ｔ１〜ｔ２時点でも刺激が与えられることになるので、大きな刺激を得るという点では有利となる。しかしながら、この場合は、ｔ０〜ｔ３までの長時間継続して電圧が印加され続けるので、第２ピーク電流が得られないのは勿論のこと、電極Ｄの装着部位に痛みを与えてしまって事実上採用できないものである。

これに対して、本発明による信号波形によれば、実際に電圧印加している時間は、ｔ０〜ｔ１とｔ２〜ｔ３との合計時間である。この場合、単にこの合計時間継続して、電圧印加した場合は、第２ピーク電流が得られないことになる。換言すれば、本発明における所定波形によれば、同じ時間だけ電圧印加しても、第２ピーク電流が得られる分だけ、大きな刺激を与えることができるということになる。

ここで、前分割波形の時間は、１５〜２５μｓｅｃに設定するのが好ましい。１５μｓｅｃ以上という設定は、第１ピーク電流を十分に確保するの必要な時間であり、これよりも短い時間であると、第１ピーク電流がいまだ生じている間に短い休止時間に入ってしまうことになる。２５μｓｅｃ以下という設定は、これ以上長い時間にしても、小さなほぼ一定電流値（ｔ３時点直前の一定電流値）しか得られないためである。短い休止時間（ｔ１〜ｔ２）は、後分割波形を与えた初期時の第２ピーク電流を効果的に得るためである。

後分割波形の時間（ｔ２〜ｔ３）は、所定休止時間（ｔ３〜ｔ４）とほぼ同じ時間に設定して、婦Ｓ所とマスナス側とで急激に電圧が変更される事態を防止するための緩衝の時間である。後分割波形の時間をあまり長くすることは、痛み防止のために必要なその後の所定休止時間が長くなりすぎることや、後分割波形の時間内（所定休止時間になる前）に痛みを与えてしまう事態にもなり兼ねない。このような観点から、後分割波形の時間は、その間に痛みを与えない範囲で極力長く設定することが好ましく、このような観点から、４０〜６０μｓｅｃの範囲で設定するのが好ましい。

所定波形のうち、電圧印加時間となる前分割波形と後分割波形との合計時間は、あまり短いと従来の場合と同程度の刺激量しか得られないので、６０μｓｅｃ以上とするのが好ましい。この一方、前分割波形と後分割波形との合計時間をあまり大きくし過ぎる、所定波形全体としての時間が長くなり過ぎるので、好ましくは１００μｓｅｃ以下、より好ましくは９０μｓｅｃ以下に設定される。

以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むものである。所定波形を構成する分割波形は、２つ（短い休止時間は１つ）に限らず、３つ（短い休止時間は２つ）以上とすることもできる。ただし、分割波形の数をあまり大きくすることは、短い休止時間の合計時間も長くなるので（所定波形全体としての時間が長くなりすぎる）、分割波形の数は、２または３に設定しておくのが好ましい。所定休止時間を設定しないようにしてもよい（図２において、ｔ３時点とｔ４時点とが重なる状態）。前分割波形、後分割波形の時間、短い休止時間は、使用する電極Ｄの形式によって大きく相違させることができる。例えば、全体的に平板状の電極を用いつつ、電極と患者体表面との間に導電性ゲル剤を介在させて通電する場合は、図２に示した時間よりも相当に長い時間（スパイク式電極を用いた場合よりも４〜６倍程度）継続して電圧印加することが可能となる。

本発明は低周波治療器装置の電気的刺激装置に適用することができる。

電気的刺激装置としての低周波治療器を示す図。 制御用の電圧信号（の所定波形）と実際の電圧と実際の電流との関係を示す図。

符号の説明

ＴＣ：低周波治療器（電気的刺激装置）
Ｄ：電極
Ｋ：患者
ｔ０〜ｔ１：前分割波形の時間
ｔ１〜ｔ２：短い休止時間
ｔ２〜ｔ３：後分割波形の時間
ｔ３〜ｔ４：所定休止時間
ｔ０〜ｔ３：所定波形のプラス側の出力時間
ｔ４〜ｔ７：所定波形のマスナス側の出力時間

Claims (14)

1. 患者体表面に装着される一対の電極に対して所定波形の電圧信号を所定周期毎にプラス側とマスナス側とに交互に与えるようにした電気的刺激装置において、
   前記所定波形が、電圧が０となって刺激の休止となる短い休止時間を途中に含むように複数の分割波形によって構成されている、
   ことを特徴とする電気的刺激装置。
2. 請求項１において、
   前記プラス側の電圧信号とマスナス側の電圧信号との間に、電圧が０となって刺激の休止となる所定休止時間が設定され、
   前記短い休止時間が、前記所定休止時間よりも短い時間となるように設定されている、
   ことを特徴とする電気的刺激装置。
3. 請求項２において、
   前記所定波形は、前記短い休止時間を１つのみ有して２つの前記分割波形によって構成されている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
4. 請求項３において、
   前記２つの分割波形のうち、前半の前分割波形が後半の後分割波形よりも短い時間となるように設定されている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
5. 請求項３において、
   前記一対の電極が、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされ、
   前記前分割波形が与えられる時間が、１５μｓｅｃ〜２５μｓｅｃに設定され、
   前記後分割波形が与えられる時間が、４０μｓｅｃ〜６０μｓｅｃに設定されている、
   ことを特徴とする電気的刺激装置。
6. 請求項３において、
   前記一対の電極が、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされ、
   前記前分割波形が与えられる時間と後分割波形が与えられる時間との合計時間が、６０μｓｅｃ〜９０μｓｅｃの範囲に設定されている電気的刺激装置。
7. 請求項３において、
   前記前分割波形が与えられる時間が、前記短い休止時間とほぼ同一時間となるように設定されている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
8. 請求項３において、
   前記後分割波形が与えられる時間が、前記所定休止時間とほぼ同一時間に設定されている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
9. 請求項４において、
   前記一対の電極が、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされ、
   前記前分割波形が与えられる時間が、１５μｓｅｃ〜２５μｓｅｃに設定され、
   前記後分割波形が与えられる時間が、４０μｓｅｃ〜６０μｓｅｃに設定され、
   前記前分割波形が与えられる時間が、前記短い休止時間とほぼ同一時間となるように設定され、
   前記後分割波形が与えられる時間が、前記所定休止時間とほぼ同一時間に設定されている、
   ことを特徴とする電気的刺激装置。
10. 請求項１または請求項２において、
    前記短い休止時間とその直前の前記分割波形の時間とがほぼ同一時間となるように設定されている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
11. 請求項１または請求項２において、
    前記一対の電極が、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされ、
    前記各分割波形の設定時間が１５μｓｅｃ〜６０μｓｅｃの範囲となるように設定されている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
12. 請求項２において、
    最後の前記分割波形の時間が前記所定休止時間とほぼ同一時間となるように設定されている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項において、
    前記各分割波形が矩形波とされている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
14. 請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、
    前記所定周期が低周波となるようにされた低周波電気治療装置とされている、ことを特徴とする電気的刺激装置。

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