JP2006296669A

JP2006296669A - 磁気コイル

Info

Publication number: JP2006296669A
Application number: JP2005121367A
Authority: JP
Inventors: Kazutomo Yunokuchi; 万友湯ノ口
Original assignee: Kagoshima University NUC
Current assignee: Kagoshima University NUC
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02
Also published as: TW200637627A; WO2006115120A1

Abstract

【課題】身体の機能の回復を促進することを、可及的に簡単な構成で実現できる磁気コイルを提供する。
【解決手段】磁気コイル１２〜１４を用いて０．１［Ｔ］以上、１．０［Ｔ］以下のパルス磁界を発生させて、身体の筋疲労等の軽減を図れるようにすることにより、従来よりも細い電線を用いて磁気コイル１２〜１４を形成することができるにして、磁気コイル１２〜１４（マット１５）を撓ませることができるようにする。これにより、身体の肩や膝等の湾曲部に可及的に磁気コイル１２〜１４をフィットさせることができる。よって、身体の機能の回復を促進することが、可及的に簡単な構成の磁気コイル１２〜１４で実現することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気コイルに関し、特に、磁界を与えて身体の機能の回復を促進させるために用いて好適なものである。

従来から、身体にパルス磁界を与えて筋疲労等を軽減させるようにする治療器がある。かかる従来の磁気刺激装置では、身体の近くに置いた磁気コイルに、３０００［Ａ］以上の非常に大きなパルス電流を短時間（１００［μｓ］）流して、１［Ｔ］よりも大きな値を有するパルス磁界を身体に加えるようにする。そうすると、身体内で渦電流が発生し、この渦電流により身体の興奮性組織が刺激される。

このように、従来の磁気刺激装置では、身体の興奮性組織を刺激（痙攣）させることを目的としていたので、磁気コイルに大電流を流さなければならなかった。したがって、大電流が流れることによって発生する熱や、力学的応力に耐え得るべく、非特許文献１に記載されているように、強固で絶縁強度が高い磁気コイルを形成する必要があった。具体的に説明すると、例えば、直径２［ｍｍ］程度の銅線を用いて磁気コイルが形成されていた。

Sudhansu Chokroverty, "Magnetic Stimulation in Clinical Neurophysiology", Butterworths, p.63

しかしながら、前述したように従来の磁気コイルは、強固なものであった。したがって、磁気コイルを身体にフィットさせることが困難であり、身体の機能の回復を促進できる構成にすることが簡単ではないという問題点があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、身体の機能の回復を促進することを、可及的に簡単な構成で実現できる磁気コイルを提供することを目的とする。

本発明の磁気コイルは、身体に磁界を与える磁気治療器に用いられる磁気コイルであって、前記身体に取り付けられる際に、前記身体の形状に合わせて撓むことを特徴とする。

本発明によれば、身体に合わせて撓むように磁気コイルを構成したので、磁気コイルを身体に可及的にフィットさせることが可及的に簡単な構成で実現でき、身体の機能の回復を可及的に適切に促進することができる。

前述したように、従来の磁気刺激装置では、身体の興奮性組織を刺激（痙攣）させることを目的としていた。これに対し、本願発明者らは、このように身体の興奮性組織を刺激（痙攣）させなくても、身体の機能（例えば身体の筋疲労）の回復を促進させることができることを今回初めて見出した。すなわち、筋肉の痙攣が認められない程、磁気コイルに流すパルス電流の大きさを小さくしても、身体の機能の回復を促進させることができることを見出した。そして、このような現象は、パルス磁界を与えて身体内に渦電流が発生するとイオンが発生し、このイオンが筋肉に作用するためであることを突き止めた。
以下では、このようにして本願発明者らが今回初めて見出したことを前提として本発明の一実施形態を説明する。

図１は、本実施形態の磁気コイルが用いられる磁気刺激装置（磁気治療器）の機能構成の一例を示す図である。なお、以下の説明において、電流、電圧、及び磁界の値は、波高値を示すものとする。
図１において、磁気刺激装置１０は、パルス発生装置１１と、磁気コイル１２〜１４とを有している。

パルス発生装置１１は、パルス信号を生成して、磁気コイル１２〜１４に与えるためのものである。
なお、本実施形態のパルス発生装置１１は、前記パルス信号を生成するパルス発生回路と、マイクロコンピュータと、電源スイッチと、磁界調節スイッチとを有している。

パルス発生装置１１に設けられている電源スイッチがユーザによりオンされると、パルス発生装置１１に電力が供給される。そうすると、マイクロコンピュータは、磁界調節スイッチで設定されている大きさのパルス信号を発生するように、前記パルス発生回路を制御する。このマイクロコンピュータの制御により、前記パルス発生回路はパルス信号を生成し、生成したパルス信号が磁気コイル１２〜１４に与えられ、磁気コイル１２〜１４からパルス磁界が発生する。

磁気コイル１２〜１４は、それぞれ同じものである。各磁気コイル１２〜１４は、例えば、直径が０．１［ｍｍ］の電線（銅線）が５０回巻き回されて構成され、例えば、直径が１０［ｃｍ］程度の大きさを有する。

図１に示すように、磁気コイル１２〜１４の巻き始め側の端子１２ａ〜１４ａは、前記パルス発生回路のパルス発生端子１１ａに接続されている。一方、磁気コイル１２〜１４の巻き終わり側の端子１２ｂ〜１４ｂは、前記パルス発生回路のパルス発生端子１１ｂに接続されている。このように、磁気コイル１２〜１４は、並列に接続されている。

なお、磁気コイル１２〜１４は、印加される電圧により、絶縁破壊が生じないように、絶縁材料を用いて加工されるのが好ましい。例えば、テフロン（登録商標）等の絶縁材料を用いて形成されたチューブに電線を通す等して、磁気コイル１２〜１４を構成する。

図２は、磁気刺激装置１０の外観構成の一例を示す図である。
図２において、磁気コイル１２〜１４は、テフロン（登録商標）製のマット１５の内部の所定の位置に固着されている。すなわち、磁気コイル１２〜１４は、マット１５の内部で一列に並ぶようにに配置されている。なお、マット１５を形成する材料は、テフロン（登録商標）に限定されない。例えば、布製のマット１５であってもよい。
マット１５には、簡易ファスナ（所謂マジックテープ（登録商標））１５ａ、１５ｂが取り付けられている。使用に際しては、例えば、図３（ａ）に示すように、人間の足３１の膝付近にマット１５を巻き付けて簡易ファスナ１５ａ、１５ｂでマット１５の両端部を留めるようにしている。このとき、磁気コイル１２〜１４が、人間の足３１の膝付近の形状に合わせて撓むようにしている。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ´方向から見た断面図である。また、磁気コイル１２〜１４は、３０度から４５度位まで撓むようにするのが好ましいが、患部に応じて撓めば、磁気コイル１２〜１４が撓む角度はこのような範囲に限定されない。

（試験結果）
本願発明者らは、本実施形態の磁気コイル１２〜１４の有用性を評価するために、以下のような試験を行った。
骨、関節、及び神経に既往歴がなく、普段特別な筋力トレーニングを行っていない健常成人５名を被験者とした。なお、被験者の平均年齢は２３．６歳である。また、被験者の前腕部を測定対象とした。

仰臥位で腕に負担の掛からない体勢で被験者に握力計を把持してもらい、この握力計を用いて運動タスクを行ってもらった。運動タスクは、等尺性把握運動とした。また、最大随意収縮（Maximum Voluntary Contraction；ＭＶＣ）の５０％を運動負荷とした。このような運動負荷を３０秒間維持してもらうことで、前腕部に局所的筋疲労を与えた後、１８０秒間休息をとってもらった。このような運動負荷と休息とを１セットとして試験を行った。

このような試験において、前記運動負荷を３０秒間維持してもらった後、本実施形態の磁気刺激装置１０を用いて被験者の前腕部にパルス磁界（磁気刺激）を与えながら休息をとってもらった場合と、磁気刺激を与えずに休息をとってもらった場合とで、発揮筋力と積分筋電図（筋電図の電位を時間積分した値）がどのように異なるのかを調査した。

図４は、前記運動負荷と休息とからなる試験の回数（セット数）と、被験者の発揮筋力との関係を示した図である。図４において０［Ｔ］とは、パルス磁界を与えずに休息をとってもらった場合を示している。一方、０．１［Ｔ］、０．５［Ｔ］、１．０［Ｔ］は、それぞれ、本実施形態の磁気刺激装置１０を用いて被験者の前腕部に０．１［Ｔ］、０．５［Ｔ］、１．０［Ｔ］のパルス磁界を与えたことを示している。なお、図４では、各セットで前記運動負荷を被験者にかけた場合に被験者が発揮した発揮筋力の平均値を、疲労前に前記運動負荷を被験者にかけた場合に被験者が発揮した発揮筋力の平均値で規格化した値を示している。すなわち、図４では、各セットでの発揮筋力の平均値を１セット目での発揮筋力の平均値で割った値を示している。

図４に示すように、被験者にパルス磁界を与えない場合は、セット数が増すにつれて、前記運動負荷を維持することができなくなり、発揮筋力が低下していることが分かる。これに対して、被験者に１．０［Ｔ］、０．５［Ｔ］、及び０．１［Ｔ］のパルス磁界を与えると、発揮筋力の低下を抑制することができることが分かる。このように、１．０［Ｔ］以下のパルス磁界を与えた場合であっても、発揮筋力の低下を抑制することができることが分かる。

図５は、前記運動負荷と休息とからなる試験の回数（セット数）と、積分筋電図との関係を示した図である。図５において、「磁気刺激なし」とは、パルス磁界を与えずに休息をとってもらった場合を示している。一方、「磁気刺激あり」とは、本実施形態の磁気刺激装置１０を用いて被験者の前腕部に０．１［Ｔ］のパルス磁界を与えたことを示している。なお、図５においても、図４と同様に、各セットで前記運動負荷を被験者にかけた場合の積分筋電図の平均値を、疲労前に前記運動負荷を被験者にかけた場合の積分検電図の平均値で規格化した値を示している。すなわち、図５では、各セットでの積分検電図の平均値を１セット目での積分検電図の平均値で割った値を示している。

図５に示すように、被験者にパルス磁界を与えない場合は、セット数が増すにつれて、積分検電図は、急激に増加する。これに対し、被験者に０．１［Ｔ］のパルス磁界を与えると、積分検電図の増加を抑制することができることが分かる。
図４及び図５から、筋肉の痙攣が認められない程に、磁気コイルに流すパルス電流の大きさを小さくしても、筋疲労の回復を促進させることができることが裏付けられた。このように筋疲労の回復が促進するのは、身体内に発生するイオンが筋肉に作用しているためであると考えられる。

以上のように本実施形態では、磁気コイル１２〜１４を用いて０．１［Ｔ］以上、１．０［Ｔ］以下のパルス磁界を発生させて、身体の筋疲労等の軽減を図れるようにしたので、従来よりも細い電線を用いて磁気コイル１２〜１４を形成することができる。これにより、磁気コイル１２〜１４（マット１５）を比較的自由に変形させることができ、使用に際し、磁気コイル１２〜１４を身体の形状に合わせて撓ませることができる。したがって、身体の肩や膝等の湾曲部に可及的に磁気コイル１２〜１４をフィットさせることができる。よって、身体の機能の回復を促進することが、可及的に簡単な構成の磁気コイル１２〜１４で実現することができる。

また、本実施形態では、磁気コイル１２〜１４が一列に配置されるように、磁気コイル１２〜１４をマット１５内に固着するようにして、磁気コイル１２〜１４をシート状にしたので、従来よりも磁気コイル１２〜１４を身体に取り付けやすくすることができる。これにより、磁気刺激装置１０の使用範囲を従来よりも拡大させることができる。

さらに、本実施形態では、磁気コイル１２〜１４に１００［Ａ］のパルス電流を流すようにし、磁気コイル１２〜１４に流す電流を従来よりも大幅に低くするようにしたので、従来よりも使用場所や、取り扱い方法の制限を少なくすることができる。なお、磁気コイル１２〜１４に流すパルス電流の値は、５０［Ａ］以上、３００［Ａ］以下、好ましくは１００［Ａ］以上１５０［Ａ］以下にすることができる。また、このパルス電流は、短時間（例えば１００［μｓ］）磁気コイル１２〜１４に与えられるものであり、磁気コイル１２〜１４から発せられる熱により磁気コイル１２〜１４が絶縁破壊を起こさないように、間隔をあけて与えられる。

なお、本実施形態では、３つの磁気コイル１２〜１４を用いるようにしたが、磁気コイルの数は、１つ以上であればいくつであってもよい。
また、本実施形態では、磁気コイル１２〜１４の大きさを、１０［ｃｍ］程度にしたが、磁気コイル１２〜１４の大きさは、使用する箇所に合わせることができる。例えば、磁気コイル１２〜１４の大きさを、２０［ｃｍ］程度にすることもできる。なお、本実施形態の磁気コイル１２〜１４の大きさは、５［ｃｍ］以上、１５［ｃｍ］以下、好ましくは６［ｃｍ］以上、１２［ｃｍ］以下の範囲で適宜決定することができる。

また、本実施形態では、０．１［Ｔ］以上、１．０［Ｔ］以下のパルス磁界を発生させるようにしたが、磁気コイル１２〜１４から発生させるパルス磁界をより小さくしてもよい。例えば、０．０５［Ｔ］以上、０．１［Ｔ］以下のパルス磁界を与えるようにしても、発揮筋力の低下を抑制することができる。すなわち、本実施形態の磁気刺激装置１０により発生させるパルス磁界は、０．０５［Ｔ］以上、１．０［Ｔ］以下、好ましくは、０．０５［Ｔ］以上、０．２［Ｔ］以下となる。このようにすれば、磁気コイル１２〜１４に流す電流をより一層小さくすることができる。これにより、磁気コイル１２〜１４に使用される電線をより一層細くすることができ、磁気コイル１２〜１４をより自由に撓ませることができる。したがって、身体の肩や膝等の湾曲部に磁気コイル１２〜１４をより一層フィットさせることが可能になる。
なお、磁気コイル１２〜１４に使用される電線の直径は、０．０５［ｍｍ］以上、１［ｍｍ］以下、好ましくは、０．１［ｍｍ］以上、０．５［ｍｍ］以下にすることができる。

また、本実施形態では、断面が円形である電線を用いて磁気コイル１２〜１４を形成するようにしたが、必ずしも断面が円形である電線を用いて磁気コイルを形成する必要はない。例えば、薄板状の電線（銅線）を用いて磁気コイルを形成するようにしてもよい。

例えば、図６に示すように、幅が２０［ｍｍ］、厚さが０．１［ｍｍ］の薄板状の電線（例えば銅線）６１ａ〜６１ｎを円形に加工し、円形に加工した複数の電線（例えば銅線）６１ａ〜６１ｎを、巻順の方向（図の矢印の方向）が同一方向になるように電気的に接続して磁気コイルを形成するようにすればよい。この場合、絶縁材料で形成された布状のテープを電線６１ａ〜６１ｎに巻き付けるなどして、形成された磁気コイルに絶縁破壊が生じるのを防止するようにするのが好ましい。

このようにすれば、前述した効果に加え、マット１５の厚さを可及的に薄くしつつ、磁気コイルに流す電流を可及的に大きくすることが可能になる。これにより、磁気コイルから発生させるパルス磁界の範囲をより広範囲にすることができ、磁気刺激装置１０のダイナミックレンジをより拡大させることができる。
なお、薄板状の電線６１ａ〜６１ｎの幅と厚さは、前述したものに限定されない。例えば、幅を７．５［ｍｍ］以上、２５［ｍｍ］以下、好ましくは１０［ｍｍ］以上、２０［ｍｍ］以下にすることができる。また、厚さを０．０２［ｍｍ］以上、０．５［ｍｍ］以下、好ましくは０．０５［ｍｍ］以上、０．２［ｍｍ］以下にすることができる。

また、本実施形態では、簡易ファスナ１５ａ、１５ｂでマット１５の両端部を留めるようにしたが、簡易ファスナ１５ａ、１５ｂに加え、患部に取り付けられたマット１５の周囲にバンドを巻いて、マット１５の位置がずれることをより一層防止することができるようにしてもよい。

本発明の実施形態を示し、磁気刺激装置の機能構成の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、磁気刺激装置の外観構成の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、磁気刺激装置の取り付け例を示す図である。本発明の実施形態を示し、運動負荷と休息とからなる試験のセット数と、被験者の発揮筋力との関係を示した図である。本発明の実施形態を示し、前記運動負荷と休息とからなる試験のセット数と、積分筋電図との関係を示した図である。本発明の実施形態を示し、薄板状の電線を用いて形成される磁気コイルの一例を示した図である。

符号の説明

１０磁気刺激装置
１１パルス発生装置
１２〜１４磁気コイル
１５マット
３１患部（人間の足）

Claims

身体に磁界を与える磁気治療器に用いられる磁気コイルであって、
前記身体に取り付けられる際に、前記身体に合わせて撓むことを特徴とする磁気コイル。
断面の直径が０．０５［ｍｍ］以上、１［ｍｍ］以下である導体を用いて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の磁気コイル。
断面の幅が７．５［ｍｍ］以上、２５［ｍｍ］以下であり、厚さが０．０２［ｍｍ］以上、０．５［ｍｍ］以下である導体を用いて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の磁気コイル。
波高値が５０［Ａ］以上、３００［Ａ］以下の電流を流す回路に接続される第１及び第２の端子を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気コイル。