JP2006026138A

JP2006026138A - 低周波治療器

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Publication number: JP2006026138A
Application number: JP2004209896A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Sakagami; 敏正坂神; Nobuo Ogiwara; 信夫荻原
Original assignee: Ito Co ltd
Current assignee: Ito Co ltd
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】バランストレーニングや転倒予防トレーニングなどを持続的に長くを行えるように生体に神経筋電気刺激を与えて運動能力の向上を図る低周波治療器を提供する。
【解決手段】基本周波数発信器３で生成された４０Ｈｚの基本パルスは連続してパルス加算器６へ入力される。これに同期する４００Ｈｚの逓倍パルスは、タイミングスイッチ５によって１インターバルごとに、最初の基本パルスのタイミングで１発だけパルス加算器６へ入力される。パルス加算器６は、基本周波数発信器３から出力された基本パルスと、タイミングスイッチ５から出力された１インターバルごとの1発の逓倍パルスとを加算して導子７ａ、７ｂへ供給し、１インターバル毎に４０Ｈｚの連続する基本パルスと４００Ｈｚの1発の逓倍パルスとの可変で生体を刺激し運動トレーニングを行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、医療用に供される低周波治療器に関し、特に、生体にパルス波を印加して筋肉等に電気刺激を与えるための低周波治療器に関する。

従来より、生体に低周波のパルス波を印加して筋肉等を刺激するための低周波治療器が広く知られている。このような低周波治療器は、生体の所望の箇所に導子を当て、その導子に対して数Ｈｚから数百Ｈｚの低周波電圧を印加することによって生体の筋肉に電気刺激を与えるものである。また、２枚で１対の導子を複数組用意して生体に当て、それぞれの組の導子に対して僅かに異なる周波数のパルスを印加して複数組の導子間で干渉波を生成することにより、等価的に生体に対して低周波電圧を印加するように構成された治療用干渉低周波治療器の技術も開示されている。この技術によれば、周波数の若干異なる複数の発信部からそれぞれの導子にパルスを供給することにより、数Ｈｚ程度の干渉波による低周波信号を容易に生成することができる。例えば、４０００Ｈｚで発振する導子と４０１０Ｈｚで発振する導子とによって、１０Ｈｚの干渉波を生体上に簡単に生成することができる（例えば、特許文献１参照）。さらに、筋肉の疲労度を検出して疲労度に応じた低周波信号を電極（導子）に印加することにより、電極が筋肉の疲労度に応じて効果的に生体を刺激する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。また、高周波の搬送波を低周波で振幅変調して導子に印加することにより、その導子が生体の表面から深部まで刺激することのできる電気刺激装置の技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００４−４９６５１号公報（段落番号００１８〜００３１、図１〜図５参照）特開平１１−２５３５６０号公報（段落番号０００５〜００２２、図１〜図３参照）特開２００３−１０３４４号公報（段落番号００１８〜００３３、図１〜図５参照）

しかしながら、上記従来の低周波治療器は一定周波数の低周波電圧を導子に印加して筋肉を刺激しているので、一般的な又は、筋肉トレーニング後の筋肉の疲労回復には効果があるものの、筋力トレーニング中における筋肉疲労度軽減効果は期待できない。また、干渉波を利用した上記の特許文献１の低周波治療器においても、干渉波の周波数が一定であるので、前述と同様に疲労軽減効果は殆んど期待できない。さらに、上記の特許文献２の技術は疲労度に応じた筋肉刺激を行うものの、生体に対して運動トレーニングを行う予防医学的な考慮はなされていない。また、上記の特許文献３の技術においても、高周波のパルスと低周波の搬送波とによって生体の表面から深部に至るまで電気刺激を行うことができるので、筋肉疲労の回復効果はあるものの、転倒予防を行うなどの予防医学的な考慮はなされていない。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、運動能力の向上を図ることができる低周波治療器を提供することを目的とし、とりわけ、ユーザの年齢、性別、健康状態などに応じて、リハビリ効果にくわえバランストレーニングや転倒予防などを行えるように生体に神経筋電気刺激を与えることができる低周波治療器を提供することを目的とする。

本発明の低周波治療器は、前記の目的を達成するために創案されたものであり、電極に低周波のパルス波を印加し、その電極を介して生体に電気刺激を与える低周波治療器であって、所定のインターバルにおいてパルス波の周波数を任意に可変させるパルス周波数可変装置を備える構成とした。

かかる構成によれば、パルス周波数可変装置が可変周波数の低周波パルスを電極に印加するので、電極は生体の筋肉に対して可変周波数の電気刺激を与えることができる。このような可変周波数の電気刺激は、一定周波数の電気刺激よりはより効果的に筋収縮作用を行うので、特に高齢者などのユーザに対してリハビリ効果に加え転倒防止などのバランストレーニングを行うことができる。このようなことから、本発明の低周波治療器は予防医学的な用途に供することができる。また前記パルス周波数可変装置は、基本周波数を発生する第１の発振手段と、該基本周波数より高周波を発生する第２の発振手段とを有し、前記第１の発振手段は筋弛緩時に観測される程度のパルスを生成し、前記第２の発振手段は筋収縮に関与する程度のパルス列を生成する。

また、本発明の低周波治療器においては、前記パルス周波数可変装置は、低周波の基本パルス波を生成する基本周波数発振手段と、基本パルス波に同期してその基本パルス波の逓倍周波数の逓倍パルス波を生成する逓倍周波数発振手段と、所定のインターバルごとに、逓倍周波数発振信手段で生成された逓倍パルス波を出力するタイミングを決定するタイミングスイッチ手段と、基本周波数発信手段から出力された基本パルス波とタイミングスイッチ手段から出力された逓倍パルスとを加算して加算パルスを出力するパルス加算手段と、パルス加算手段から出力された加算パルスを可変周波数パルスとして入力し、その可変周波数パルスに基づいて生体に電気刺激を与える電極とを備える構成とした。

かかる構成によれば、基本周波数発振手段が、例えば４０Ｈｚの基本パルスを生成してパルス加算手段へ入力する。さらに、逓倍周波数発信手段が基本パルスに同期した４００Ｈｚの逓倍パルスを生成すると、タイミングスイッチ手段が、基本パルスの連続する１インターバル（例えば３秒間）ごとに、基本パルスの最初のパルスタイミングで１発だけ４００Ｈｚの逓倍パルスをパルス加算手段へ入力する。これによって、パルス加算手段は、４０Ｈｚの基本パルスと１発だけの４００Ｈｚの逓倍パルスとによって容易に可変周波数パルスを生成して電極へ入力することができる。したがって、電極を介して生体に可変周波数の電気刺激を与えることができるので、患者への筋肉疲労の負担が軽減し、ユーザに対してリハビリのみならず効果的に転倒防止などのバランストレーニングを行うことができる。また、タイミングスイッチ手段からパルス加算手段へ出力する逓倍パルスのパルス数を１インターバルの間に２発、３発、４発と増やして行くことによって、可変周波数パルスの周波数可変モードを任意に変えて行くことができる。これによって、ユーザの年齢や性別や体質などによって適宜に周波数可変モードを変えながら、それぞれのユーザにとって最適なバランストレーニングを行うことができる。

また、本発明の低周波治療器においては、基本周波数発振手段が生成する基本パルス波は筋弛緩時に観測される程度のパルス列となり、逓倍周波数発振手段が生成する逓倍パルス波は筋収縮に関与する程度のパルス列となるように構成した。

かかる構成によれば、逓倍周波数発振手段が高い周波数のアクティブパルスを生成して生体に印加することによって筋収縮を行い、基本周波数発振手段が低い周波数のフォローアップパルスを生成して生体に印加することによって筋弛緩を行うことができる。

また、本発明の低周波治療器においては、電極は第１の電極と第２の電極とによって構成され、生体に貼付された第１の電極と第２の電極とに共通の可変周波数パルスを印加するように構成した。

かかる構成によれば、従来から利用されているように２つの電極を一対として生体に貼付することによって、従来のような筋肉疲労の回復効果だけではなく、可変周波数の電気刺激を行うことによってバランストレーニングや転倒予防などの予防医学的な用途に利用することができる。

また、本発明の低周波治療器においては、電極は第１の電極と第２の電極とからなり、第１の電極と第２の電極とによる一対の電極が１組以上の電極群によって構成され、２組以上の構成の場合は、生体に貼付された電極群のそれぞれの組の電極に対して、個別に、周波数の僅かに異なる可変周波数パルスを印加するように構成した。

かかる構成によれば、例えば、第１の電極と第２の電極とによる一対の電極を２組用意し、その２組の電極をユーザの生体に直交に配置して、それぞれの組の電極の周波数を僅かにずらして干渉波を生成する。このとき、干渉波の周波数を１インターバルの間で可変して行けば可変周波数の神経筋電気刺激を行うことが可能である。これによって、リハビリのみならずバランストレーニングや転倒予防などの予防医学的な用途に利用することができる。

本発明の低周波治療器によれば、生体の筋肉に対して可変周波数の電気刺激を与えるので一定周波数の電気刺激よりはより効果的に筋収縮作用を行うことができ、かつ筋肉疲労を軽減することができる。したがって、高齢者などのユーザに対して転倒防止などのバランストレーニングを行うことが可能となり、予防医学的な用途に供することができる。また、本発明の低周波治療器は、例えば４０Ｈｚの基本パルス列に対して４００Ｈｚの逓倍パルスを１インターバルの間に１発、２発、３発、４発と増やして行くことができる。このようにして、周波数可変モードを任意に変えて行くことができるので、ユーザの年齢や性別や体質などによって適宜に周波数可変モードを変えながら、それぞれのユーザにとって最適なバランストレーニングを行うことができる。また、本発明の低周波治療器によれば、従来から利用されているように２つの電極を一対として生体に貼付することによって、従来のような筋肉疲労の回復効果だけではなく、可変周波数の電気刺激を行うことによって筋肉疲労を軽減し、バランストレーニングや転倒予防などの予防医学的な用途に利用することができる。さらには、一対の電極群を生体に複数配置し、それぞれの電極群の周波数を僅かにずらして干渉波を生成するとき、干渉波の周波数を１インターバルの間で可変して行けば、容易に干渉波による可変周波数の神経筋電気刺激を行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明における低周波治療器の実施の形態について詳細に説明する。本発明は、バランストレーニングや転倒予防といった予防医学的な観点から生体の神経筋に電気刺激を与えることに着目してなされたものである。発明者らのコホート内反復測定試験を用いた二重無作為化比較対照試験によると、生体が耐えられる最大刺激強度の範囲内で、低周波治療器によって充分な収縮強度の電流及び電圧を生体に印加すると、筋力が増強して運動能力の向上に役立つことが解明された。例えば、パルス幅が２００μｓ以上でパルス周波数が７０Ｈｚ程度の電気信号を用いて生体の神経筋に電気刺激を与えた場合は、何も運動を行わないよりは筋力増強の効果あり、随意的運動（自然動作による運動）とほぼ同程度かそれ以上の筋力増強の効果があることが解明された。つまり、神経筋の電気刺激は筋力増強の重要な因子であることが確認された。このようなことから、手術後のギブス内トレーニングや、運動能力の低下した高齢者のバランストレーニングなどに低周波治療器を用いることは充分に予防医療効果があると考えられる。

また、一例として、３１人の被験者を対象として、３１人を一定周波数刺激のグループと可変周波数刺激のグループとの二つのグループに分けて、筋肉疲労の効果に差異があるかどうかの実験を行った。つまり、一つのグループは４０Ｈｚの一定周波数によるパルスによって生体に電気刺激を与え、もう一つのグループは４０Ｈｚからその２倍以上の周波数（９０Ｈｚ）まで可変させた可変周波数によるパルスによって生体に電気刺激を与え、両者における筋肉疲労の差異を比較した。

図１は、一定周波数刺激と可変周波数刺激とによる筋肉疲労の差異を示す実験データである。図１において、横軸は電気刺激による治療回数であり縦軸は筋肉の最大反復回数である。横軸の電気刺激による治療回数とは、一定周波数又は可変周波数のパルスを例えば３分間連続して生体に印加した場合を１治療回数と定義したものである。もちろん、１治療回数当りのパルス印加時間は任意に可変して設定することもできるが、この実験の例では３分間連続してパルスを印加した場合を１治療回数とした。また、縦軸の最大反復回数とは、筋肉を最大自発的等尺性収縮(MVIC)の７０％で筋収縮させたときの筋肉の最大収縮回数を示すものであり、最大反復回数つまり筋肉の収縮回数が多いほど筋肉疲労が少ないことを示す指標となっている。尚、最大自発的等尺性収縮力とは身体の自然動作時における自発的筋肉収縮力の最大値を云う。

図１から分かるように、治療回数が１回の場合は、（ａ）の可変周波数刺激のときの最大反復回数は“２１”で（ｂ）の一定周波数刺激のときの最大反復回数は“２０”、治療回数が２回の場合は、（ａ）の可変周波数刺激のときの最大反復回数は“１５”で（ｂ）の一定周波数刺激のときの最大反復回数は“１０”というように、何れの治療回数の場合も生体に可変周波数刺激を与えた方が一定周波数刺激を与えた場合より最大反復回数（つまり、筋肉の収縮回数）が多くなっている。すなわち、一定周波数刺激より可変周波数刺激を与えた方が筋肉疲労度が小さくなっている。また、１回の治療回数のときよりも２回以上の治療回数のときの方が可変周波数刺激による筋肉疲労が少なくなっていることが一層顕著に表われている。つまり、図１の例では、４試行中（４回までの治療）における最大反復回数が一定周波数刺激より可変周波数刺激の方が大きいことを示している。

図１に示すデータから云えることは、最大随意収縮（自然行動による筋肉の収縮）の７０％で筋収縮ときの筋肉の収縮回数では、可変周波数刺激の方が一定周波数刺激より引き起こされる疲労が少ないことが解明されたということである。このような傾向は４０Ｈｚのパルスの刺激中に特に明確に示されたが、９０Ｈｚのパルスも刺激中においても同様の傾向が見られた。このことは、可変周波数刺激では低レベルのパルス出力時のみならず高レベルのパルス出力でも、通常の一定周波数刺激の場合より可変周波数刺激の方が被験者の筋肉の収縮回数が多いことを意味している。言い換えれば、一定周波数刺激よりも可変周波数刺激の方が筋肉の運動能力を向上させる効果が高いことを意味している。

このような背景を踏まえて、本発明の低周波治療器では、可変周波数のパルスを生成して導子に印加するように構成した。これによって、身体の所定部分に貼付した導子から生体へ可変周波数の電圧が印加され、筋肉に対して一定周波数刺激よりも軽度の筋肉疲労にて所望の収縮運動を起こさせて運動トレーニングを行うので、特に高齢者や身体虚弱者などに対して運動能力の向上更には転倒防止を行うことが可能となる。

次に、生体に可変周波数刺激を行う本発明の低周波治療器の具体的な実施例について説明する。図２は、本発明における低周波治療器の構成を示すブロック図である。先ず、図２に示す低周波治療器１の構成について説明する。低周波治療器１は、電池などによって構成された電源２と、例えば４０Ｈｚの基本パルスを生成する基本周波数発振器３と、基本周波数発振信器３に同期してその逓倍の周波数の逓倍パルスを生成する逓倍周波数発信器４と、逓倍周波数発信器４で生成された逓倍周波数の逓倍パルスを出力するタイミングを決定するタイミングスイッチ５と、基本周波数発信器３から出力された基本パルスとタイミングスイッチ５から出力された逓倍パルスとを加算して加算パルスを出力するパルス加算器６と、パルス加算器６から出力された加算パルスを可変周波数パルスとして入力して生体に電気刺激を与える第１導子７ａ及び第２導子７ｂとによって構成されている。尚、第１導子７ａ及び第２導子７ｂは生体の所望の箇所に貼り付けられて使用される。

次に、図２のように構成された低周波治療器１の動作を概略的に説明する。基本周波数発信器３で生成された４０Ｈｚの低周波の基本パルスは連続してパルス加算器６へ入力される。一方、逓倍周波数発振器４で生成された基本パルスに同期する４００Ｈｚの逓倍パルスは、タイミングスイッチ５によって、基本パルスが連続する３秒間の１インターバルごとに、最初の基本パルスのタイミングで１発ないし数発がパルス加算器６へ入力される。すると、パルス加算器６は、基本周波数発振器３から出力された４０Ｈｚの連続する基本パルスと、タイミングスイッチ５から出力された１インターバル（３秒間）ごとの1発のないし数発が４００Ｈｚの逓倍パルスとを加算して第1導子７ａ及び第２導子７ｂへ供給する。これによって、第1導子７ａ及び第２導子７ｂは、１インターバル（３秒間）ごとに４０Ｈｚの連続する基本パルスと４００Ｈｚの1発ないし数発の逓倍パルスとの組合せによる可変周波数パルスによって生体を刺激するので、生体に対して効果的に運動トレーニングを行うことができる。

図３は、図２の低周波治療器によって生成される主要部のパルスである。図３に示す各パルスは、図２のそれぞれの回路部分に符号（ａ），（ｂ），（ｃ）、（ｄ）等で示した位置のパルス波形である。したがって、図３のパルス波形を参照しながら図２に示す低周波治療器１の動作を詳細に説明する。

基本周波数発振器３は、図３（ａ）の基本パルスに示すような１周期２５ｍｓの４０Ｈｚの低周波パルスを生成して出力する。このような基本パルスは、例えば、フリップフロップ回路と微分回路からなる公知のパルス発振器によって容易に生成することができるので、具体的な回路構成については説明を省略する。

また、逓倍周波数発振器４は、基本周波数発信器３と同期して基本パルスの１０倍の逓倍パルスを生成する。つまり、逓倍周波数発信器４は、図３（ｂ）の逓倍パルスに示すような１周期２.５ｍｓの４００Ｈｚの逓倍パルスを生成する。このような逓倍パルスは、基本パルスでトリガされる１０進のカウンタなどによって容易に生成することができるので、具体的な回路構成については説明を省略する。

次に、タイミングスイッチ５が、図３（ａ）の基本パルスと同期して生成された図３（ｂ）の逓倍パルスを逓倍周波数発信器４から何発出力させるかを決定する。例えば、タイミングスイッチ５は、図３（ｃ）のタイミングスイッチ出力パルスのように、図３（ａ）の基本パルスの第１発目のパルスと同期して１周期２.５ｍｓの４００Ｈｚの逓倍パルスを１発ないし数発出力する。つまり、タイミングスイッチ５からは、図３（ａ）の基本パルスの１０倍の周波数である４００Ｈｚの逓倍パルスが基本パルスに続いて１発だけ出力される。そして、タイミングスイッチ５で決定された３秒間の１インターバルの後に、再び、４００Ｈｚのタイミングスイッチ出力パルスが１発ないし数発タイミングスイッチ５から出力される。

次に、パルス加算器６が、基本周波数発信器３から出力された図３（ａ）の４０Ｈｚの基本パルスとタイミングスイッチ５から出力された図３（ｃ）の１発の４００Ｈｚのタイミングスイッチ出力パルスとを加算するので、第１導子７ａ及び第２導子７ｂへ入力されるパルスは、図３（ｄ）の導子入力パルスのように、３秒間の１インターバルごとに４００Ｈｚの１発の逓倍パルスとそれに続く部分の４０Ｈｚの基本パルスとが連続する可変周波数パルスとなる。

また、タイミングスイッチ５のスイッチングの設定によって、タイミングスイッチ５から出力されるパルスは、図３（ｃ’）のタイミングスイッチ出力パルスのように４００Ｈｚのパルスを２発連続して出力することもできる。これによって、第１導子７ａおよび第２導子７ｂへ入力されるパルスは、図３（ｄ’）の導子入力パルスのように、３秒間の１インターバルごとに４００Ｈｚの２発の逓倍パルスとそれに続く部分の４０Ｈｚの基本パルスとが連続する可変周波数パルスとなる。

図４は、図２に示す第１導子及び第２導子を足の筋肉部分に貼った状態を示すイメージ図である。つまり、図２に示す第１導子７ａ及び第２導子７ｂを図４に示すように足の筋肉部分に貼り、図３（ｄ）の導子入力パルスや図３（ｄ’）の導子入力パルスのような可変周波数パルスを第１導子７ａ及び第２導子７ｂに印加すれば、効果的に神経筋に電気刺激を与えてバランストレーニングを行うことができる。これによって、低周波治療器のユーザに不快感を感じさせることなく、随意的運動以上の刺激を筋肉に与えて運動機能を向上させてユーザのバランス感覚を高め、転倒防止などを行うことができる。

尚、第１導子７ａ及び第２導子７ｂへ入力するパルスは、図３（ｄ）の導子入力パルスのように、１発の４００Ｈｚの逓倍パルスとそれに続く連続した４０Ｈｚの基本パルスとからなる可変周波数パルスにすることもできるし、図３（ｄ’）の導子入力パルスのように、２発の４００Ｈｚの逓倍パルスとそれに続く連続した４０Ｈｚの基本パルスとからなる可変周波数パルスにすることもできるし、さらに４００Ｈｚの逓倍パルスの連続パルス数を増やすこともできる。つまり、年齢、性別、身体的障害の程度、精神的障害の程度、歩行障害の程度、感覚不全の程度、あるいは転倒の病歴などによって、導子へ入力する可変周波数パルスのモードを変えることにより、最適な転倒防止効果を発揮することができる。言い換えれば、４０Ｈｚの基本パルスに対して４００Ｈｚの逓倍パルスを何発加算して可変周波数パルスを生成して導子へ印加するかは、それぞれの臨床実験に基づいて決定することが望ましい。

図５は、ユーザが本発明の低周波治療器を腰に携帯して反応性バランストレーニングを行う状態を示す概念図である。図５に示すように、低周波治療器１を腰に携帯したユーザ１１が、バランスボード１２の上に乗ってステッキ１３を使用しながらバランストレーニングを行っている。すなわち、低周波治療器１によって、左右の足にそれぞれ貼った第１導子７ａおよび第２導子７ｂに前述で説明したような可変周波数パルスを印加しながら、ユーザ１１がバランスボード１２上に乗ってバランストレーニングを行うと、筋力が増強されて転倒予防などの効果が発揮される。

尚、バランストレーニングをセットアップするには、以下に述べるような幾つかの方法がある。図６は、本発明の低周波治療器を用いてバランストレーニングをセットアップする幾つかのバリエーションを示す概念図であり、以下、この図を用いて幾つかのバランストレーニングのセットアップ方法を説明する。

（１）図６（ａ）に示すように、低周波治療器１がバランスボード１２に一体化されていて、低周波治療器１からリード線で接続されている２枚一組の導子７を一組又は複数組ユーザ１１の身体に当ててバランストレーニングのセットアップを行う。このようなセットアップは、比較的運動能力があるユーザ１１がバランストレーニングを行うのに好適である。
（２）図６（ｂ）に示すように、低周波治療器１がバランスボード１２に一体化されていて、低周波治療器１からリード線で接続されている２枚一組の導子７を一組又は複数組ユーザ１１の身体に当てると共に、バランスボード１２は安定構造物１４と一体構造にする。このようなセットアップは、やや運動能力が低下した高齢者などのユーザ１１がバランストレーニングを行うのに好適である。
（３）図６（ｃ）に示すように、低周波治療器１がバランスボード１２に一体化されていて、低周波治療器１からリード線で接続されている２枚一組の導子７を一組又は複数組ユーザ１１の身体に当てると共に、バランスボード１２は安定構造物１４と一体構造にし、さらに、ユーザ１１の腹部の高さにトレーニング時の数値を表示するためのディスプレイ１５を配置する。このようなセットアップは、やや運動能力が低下した治療中のユーザ１１が数値目標を確認しながらリハビリのためのバランストレーニングを行うのに好適である。
（４）図６（ｄ）に示すように、低周波治療器１がバランスボード１２に一体化されていて、低周波治療器１からリード線で接続されている２枚一組の導子７を一組又は複数組ユーザ１１の身体に当てると共に、バランスボード１２は安定構造物１４と一体構造にし、さらに、ユーザ１の腹部の高さにトレーニング時の数値を表示するためのディスプレイ１５を配置すると共に、安全ベルト１６で患者（ユーザ１１）を安定化できるようにする。このようなセットアップは、骨折治療中のユーザ１１が数値目標を確認しながらリハビリのためのバランストレーニングを行うのに好適である。

次に、図２で述べた低周波治療器の具体的な実施例について説明する。図７は、本発明における低周波治療器の具体的な実施例の構成を示すブロック図である。低周波治療器２１は、ＣＰＵユニット２２、電源２３、操作ボタン２４、及びＬＣＤ（液晶ディスプレイ）２５などによって構成されていて、複数のチャンネル（例えば、２チャンネル）を備えている。したがって、低周波治療器２１は各チャンネルごとに導子の組を接続することができる。

また、ＣＰＵユニット２２は、操作制御部３１、波形生成制御部３２、波形パターンプログラム３３、タイミングコントローラ３４、アクティブパルス生成部３５、フォローアップパルス生成部３６、チャンネル１出力コントロール部３７、及びチャンネル１パルス出力制御回路３８を備えた構成となっている。このうち、アクティブパルス生成部３５、フォローアップパルス生成部３６、チャンネル１出力コントロール部３７、及びチャンネル１パルス出力制御部３８は各チャンネルごとに備えられている。

次に、図７に示す低周波治療器２１の動作について説明する。波形生成制御部３２は、波形パターンプログラム３３のプログラムに基づいて、例えば、４０Ｈｚの低周波の基本パルスの制御信号（トリガ信号）と、基本パルスに同期する４００Ｈｚの逓倍パルスの制御信号（トリガ信号）とを生成する。そして、４０Ｈｚの基本パルスの制御信号（トリガ信号）がフォローアップパルス生成部３６へ供給されると、フォローアップパルス生成部３６は４０Ｈｚのフォローアップパルスを生成する。また、４００Ｈｚの逓倍パルスの制御信号（トリガ信号）がアクティブパルス生成部３５へ供給されると、アクティブパルス生成部３５は４００Ｈｚのアクティブパルスを生成する。

ここで、操作ボタン２４によって、４０Ｈｚのフォローアップパルスに対する４００Ｈｚのアクティブパルスのパルス列の組合せを設定すると、操作制御部３１がそのパルス列の組合せ設定情報をタイミングコントローラ３４へ指示する。したがって、フォローアップパルス生成部３６からの４０Ｈｚのフォローアップパルスは連続してチャンネル１出力コントロール部３７へ供給されるが、アクティブパルス生成部３５からの４００Ｈｚのアクティブパルスは、タイミングコントローラ３４からの指令（つまり、操作ボタン２４による設定条件）に基づいて、フォローアップパルスが連続する例えば３秒間の１インターバルごとに、フォローアップパルスのタイミングで１発乃至ｎ発がチャンネル１出力コントロール部３７へ供給される。

そして、チャンネル１出力コントロール部３７から、フォローアップパルスが出力タイミング信号として、アクティブパルスが出力レベル信号として、それぞれチャンネル１パルス出力制御部３８へ供給される。すると、チャンネル１パルス出力制御部３８は、フォローアップパルス及びアクティブパルスを増幅して導子１及び導子２へ供給する。尚、各パルスの出力レベルは、チャンネル１パルス出力制御部３８からチャンネル１出力コントロール部３７へのフィードバック信号によって最適な値に制御される。

尚、チャンネル２についても同様な動作を行うのでその説明は省略する。また、各導子へ印加されるパルス波形はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）２５によって常時モニタリングされている。

以上説明したように、本発明の低周波治療器によれば、ユーザの所望の部位に導子（電極）を当てながら可変周波数の電気信号をその導子（電極）に印加することにより、微弱な電流が生体に流れて（または、微弱な電圧が生体に印加されて）筋肉を効果的に刺激する。これによって低下している筋力を鍛錬して転倒防止などのバランストレーニングを行うことができる。つまり、本発明の低周波治療器は、可変周波数の電圧または電流によって神経筋電気刺激を行うことにより、従来の低周波治療器では見られなかったバランストレーニングや転倒防止などの予防医学的な用途に供することができる。

以上説明した実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、可変周波数パルスは、図２に示すような基本周波数発信器と逓倍周波数発振器の構成に限定されるものではなく、基本周波数発振器が１インターバルごとに連続的に周波数を可変するように構成してもよいし、周波数のビート現象によって周波数を可変するように構成してもよい。また、上記の実施の形態では２枚一対の導子（電極）を１組または２組用いて可変周波数による神経筋電気刺激を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、２組の導子（電極）をユーザの生体に直交配置して、それぞれの組の導子（電極）の周波数を僅かにずらして干渉波を生成する。このとき、その干渉波の周波数を１インターバルの間で可変して行くことによって、上記の実施の形態と同様に可変周波数の神経筋電気刺激を行うことが可能である。これによって上記の実施の形態と同様の効果を呈することができる。

一定周波数刺激と可変周波数刺激とによる筋力増強の差異を示す実験データである。本発明における低周波治療器の構成を示すブロック図である。図２の低周波治療器によって生成される主要部のパルス波形である。図３に示す第１導子及び第２導子を足の筋肉部分に貼った状態を示すイメージ図である。ユーザが本発明の低周波治療器を腰に携帯して反応性バランストレーニングを行う状態を示す概念図である。本発明の低周波治療器を用いてバランストレーニングをセットアップする幾つかのバリエーションを示す概念図である。本発明における低周波治療器の具体的な実施例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、２１低周波治療器
２、２３電源
３基本周波数発振器
４逓倍周波数発振器
５タイミングスイッチ
６パルス加算器
７導子
７ａ第１導子
７ｂ第２導子
１１ユーザ
１２バランスボード
１３ステッキ
１４安定構造物
１５ディスプレイ
１６安全ベルト
２２ＣＰＵユニット
２４操作ボタン
２５ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）
３１操作制御部
３２波形生成制御部、
３３波形パターンプログラム
３４タイミングコントローラ
３５アクティブパルス生成部
３６フォローアップパルス生成部
３７チャンネル１出力コントロール部
３８チャンネル１パルス出力制御回路３８

Claims

電極に低周波のパルス波を印加し、前記電極を介して生体に電気刺激を与える低周波治療器であって、
所定のインターバルにおいて前記パルス波の周波数を任意に可変させるパルス周波数可変装置を備えることを特徴とする低周波治療器。
前記パルス周波数可変装置は、基本周波数を発生する第１の発振手段と、該基本周波数より高周波を発生する第２の発振手段とを有し、
前記第１の発振手段が生成するパルスは筋弛緩時に観測される程度のパルス列であり、
前記第２の発振手段が生成するパルスは筋収縮に関与する程度のパルス列である
ことを特徴とする請求項１に記載の低周波治療器。
前記パルス周波数可変装置は、
低周波の基本パルス波を生成する基本周波数発振手段と、
前記基本パルス波に同期して、その基本パルス波の逓倍周波数の逓倍パルス波を生成する逓倍周波数発振手段と、
前記所定のインターバルごとに、前記逓倍周波数発信手段で生成された前記逓倍パルス波を出力するタイミングを決定するタイミングスイッチ手段と、
前記基本周波数発信手段から出力された前記基本パルス波と前記タイミングスイッチ手段から出力された前記逓倍パルスとを加算して加算パルスを出力するパルス加算手段と、
前記パルス加算手段から出力された前記加算パルスを可変周波数パルスとして入力し、その可変周波数パルスに基づいて前記生体に電気刺激を与える電極と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の低周波治療器。
前記基本周波数発振手段が生成する基本パルス波は筋弛緩時に観測される程度のパルス列であり、
前記逓倍周波数発振手段が生成する逓倍パルス波は筋収縮に関与する程度のパルス列である
ことを特徴とする請求項３に記載の低周波治療器。
前記電極は第１の電極と第２の電極とによって構成され、前記生体に貼付された前記第１の電極と前記第２の電極とに共通の前記可変周波数パルスを印加することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の低周波治療器。
前記電極は第１の電極と第２の電極とからなり、前記第１の電極と前記第２の電極とによる一対の電極が１組以上の電極群によって構成され、前記生体に貼付された前記電極群のそれぞれの組の電極に対して、個別に、周波数の僅かに異なる前記可変周波数パルスを印加することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の低周波治療器。