JP2010063764A - 電気治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人体に治療を目的とするより効果的な電気的刺激を与えることができる電気治療装置を提供する。
【解決手段】商用交流電源を電源として、高圧トランス９に１０００Ｖ〜９０００Ｖの所定の電圧を発生させる。高圧トランス９の出力電流を微弱電流変調器１０によって所定の範囲内で不規則に変化する微弱電流に変換し、出力側電極１２を介して人体Ａに高電圧を直接印加する。同時に、人体Ａの電位を接地側電極１６と一組の疑似アース回路１５のいずれか一方とを介して商用電源の接地極へ抜くことにより、人体Ａには不規則に変化する微弱電流を流がす。人体に高電位を加えて人体を電界で覆うだけでなく、それと同時に不規則に変化する微弱電流を人体に流すことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、人体に電気的な刺激を与える電気治療装置に関するものである。

従来、人体に電気的な刺激を与える電気治療装置としては電位治療器が医療現場や一般家庭においても使用されている。電位治療器は、電極間又は、電極からアースの間に高電圧をかけて電界を発生させ人体に高電位を加えることによって、頭痛、肩こり、不眠症及び慢性便秘の緩解といった治療効果が得られるものである。

しかしながら、上記電位治療器は人体に高電位を加えることによる前述した治療効果は期待できるものの、その作用は、電界による皮膚や体表面の感覚受容器の刺激や、生体内における電流の誘導に限られるため、人体に与えることができる電気的な刺激には限界があった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、人体に治療を目的とするより効果的な電気的刺激を与えることができる電気治療装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため請求項１記載の発明に係る電気治療装置にあっては、高電圧を発生し出力する電圧発生部と、この電圧発生部から出力された高電圧の出力電流を意図した範囲で不規則に変化する微弱電流に変換する電流変換部と、この電流変換部による変換後の出力電流の電圧を人体に印加するための出力側電極と、この出力側電極と対をなすとともに人体を接地するための接地側電極とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２記載の発明に係る電気治療装置にあっては、前記電流変換部が、前記電圧発生部と接続された入力側電極と、この入力側電極と隙間を設けて配置され、前記出力側電極と接続された出力側電極と、前記隙間に充填された絶縁物質からなる所定の充填材とを備え、前記隙間において放電を繰り返すことにより、前記電圧発生部から出力された高電圧の出力電流を意図された範囲で不規則に変化する微弱電流に変換し前記出力側電極に出力する微弱電流変調器により構成されたことを特徴とする。

また、請求項３記載の発明に係る電気治療装置にあっては、人体への電流を防護しつつ前記接地側電極を商用交流電源の接地極に接続するための疑似アース回路を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、人体に高電圧をかけると同時に不規則に変化する微弱電流を流すことにより、人体に治療を目的とするより効果的な電気的刺激を与えることが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係る電気治療装置１の回路構成を示すブロック図である。図示したように電気治療装置１は、２ピン型の電源プラグ２が取り付けられたＡＣコード（電源供給線）３を介して片側接地配線方式によるＡＣ１００Ｖの商用交流電源を供給される構成であって、電源トランス６と、波形発生回路７、電位切替回路８、高圧トランス９、微弱電流変調器１０、マイコン１１を備えており、微弱電流変調器１０の出力側には、人体Ａに接する出力側電極１２が接続されている。

また、前記ＡＣコード３の一方の電源線３ａはヒューズ４及び主電源スイッチ５を介して電源トランス６に接続され、かつＡＣコード３の他方の電源線３ｂは主電源スイッチ５を介して電源トランス６に接続されている。さらに、主電源スイッチ５の入力側において、ＡＣコード３の一方の電源線３ａと他方の電源線３ｂには、抵抗器１３とネオン球１４とが直列接続された疑似アース回路１５がそれぞれ接続されており、この一組の疑似アース回路１５，１５に、人体Ａに接する接地側電極１６が接続されている。なお、上記抵抗器１３の抵抗値は２０ＫΩである。

前記電源トランス６はＡＣ１００ＶをＡＣ１２Ｖに下げる絶縁トランスあり、波形発生回路７は所定の電圧波形を生成するための回路、電位切替回路８は、電気治療装置１の出力電圧、すなわち治療電圧を複数段階に切り替えるために電位（波高値）を調整する回路である。高圧トランス９は本発明の電圧発生部であり、所定の電圧波形を有する電位調整後の電流を１０００Ｖ〜９０００Ｖまで昇圧し、微弱電流変調器１０は昇圧後の高電圧の電流を所定の範囲内で不規則に変化する微弱電流に変換する。なお、微弱電流変調器１０の詳細については後述する。

前記マイコン１１は、前記波形発生回路７や電位切替回路８の動作を制御するものであり、主としてＣＰＵと、主記憶装置（メモリ）および補助記憶装置、ＣＰＵの動作に要する直流電源を生成するための電源回路、入出力インターフェース、タイマ回路等から構成されている。マイコン１１には、治療開始スイッチや治療終了スイッチ、治療時間の設定スイッチ等の電気治療装置１の操作に使用されるスイッチ類からなる操作部１７と、電気治療装置１の動作内容の設定状態や、動作状態を示すためのランプ等のインジケータ類からなる表示部１８とが接続されており、上記操作部１７のスイッチ類の操作によって、治療電圧の切り替えや、動作時間（治療時間）等が設定可能となっている。

ここで、前述した微弱電流変調器１０の詳細について説明する。図２（ａ）は微弱電流変調器１０を示す斜視図、同図（ｂ）は、その断面図である。図示したように微弱電流変調器１０は、一方の側面（図で右側）が開口する断面矩形のケース２１の内部に、複数本の炭素繊維を束ねて形成したカーボンブラシ（放電電極）２２が収容され、ケース２１の開口部が板状の対抗極板２３によって閉鎖された構成である。

前記ケース２１の他方の側面（図で左側）には、前述した高圧トランス９に接続された入力側リード線２４が貫通しており、被覆材２４ａに覆われた入力側リード線２４の図示しない先端部に前記カーボンブラシ２２が接続されている。なお、カーボンブラシ２２は入力側リード線２４と共にケース２１内の底部に突設された固定部２５に固着されている。また、前記対抗極板（対向電極）２３の外側表面には、前述した出力側電極１２に接続された出力側リード線２６が固着されており、前記カーボンブラシ２２の先端と対抗極板２３の内側表面２３ａとの間には、距離にして数ミリメートル（具体的には５ｍｍ以下）の隙間ｇが確保されている。

また、ケース２１内においてカーボンブラシ２２の周囲に形成された収容空間Ｓには、セラミックパウダー２７（図２（ｂ）では省略）が充填されている。セラミックパウダー２７は、長石質の鉱石（本実施形態では、含水珪酸アルミニウムを主成分とし、ごく微量の天然放射性稀有元素を含有するもの）を原材料とし、その鉱石をいったん粉砕して焼結した後、それを再び粉砕してふるい分けすることにより得られた粒径４０〜６０μｍ程度の固体粒子からなる絶縁物質である。

係る微弱電流変調器１０においては、前述したように、カーボンブラシ２２の先端と対抗極板２３の内側表面２３ａとの間には隙間ｇが存在するため、両者間つまり入力側リード線２４と出力側リード線２６とが電気的に絶縁状態にある。しかしなから、高圧トランス９からＡＣ１０００Ｖ〜ＡＣ９０００Ｖの高電圧が出力された状態では、上記隙間ｇにおいて絶縁破壊が生じることにより隙間ｇにおいて繰り返し放電が発生する。その際、セラミックパウダー２７の固体粒子から自由電子が放出され、さらに放出された自由電子が、他の固体粒子から自由電子を放出させることを繰り返し、最終的には固体粒子から放出された自由電子が対抗極板２３に移動する。

その結果、入力側リード線２４から出力側リード線２６に微弱電流が流れ、しかも、そのとき隙間ｇにおける放電、並びにセラミックパウダー２７の固体粒子からの自由電子の放出は不規則に行われるため、出力側リード線２６からの出力電流が不規則に変動する。

これにより電気治療装置１においては、出力側電極１２と接地側電極１６とを人体Ａに触れさせた状態で、高圧トランス９からＡＣ１０００Ｖ〜ＡＣ９０００Ｖの所定の電圧を出力させると、絶縁破壊によって通電状態となった微弱電流変調器１０から出力側電極１２を介して人体Ａに高電圧が直接印加される。同時に、人体Ａの電位が、前記接地側電極１６と前述した一組の疑似アース回路１５のいずれか一方とを介して商用電源の接地極へ抜け、その結果、人体Ａには不規則に変化する微弱電流が流れることとなる。

図３は、前述した高圧トランス９の出力電圧がＡＣ９０００Ｖであるときの、人体Ａに流れる電流値の通電時からの時間的な変化の一例を示したグラフである。図示したように人体Ａに流れる電流値は４００μＡ以下に制限されるとともに、通電から２５秒を経過した後には、電流値が変動範囲が約２００μＡ〜３００μＡの間に安定し、以後その範囲内で不規則に変化する。

また、上記変動範囲については、前記カーボンブラシ２２の先端と対抗極板２３の内側表面２３ａとの隙間ｇや、対抗極板２３の内側表面２３ａの面積、カーボンブラシ２２を構成する炭素繊維の本数、セラミックパウダー２７の粒径等を適宜変更することにより意図した範囲に調整することができる。

したがって本実施形態の電気治療装置１においては、従来の電位治療器とは異なり、人体に高電位を加えて人体を電界で覆うだけでなく、それと同時に不規則に変化する微弱電流を人体に流すことができる。したがって、係る電気治療装置１を用いることにより、人体により効果的な電気的刺激を与えることができ、それにより高い治療効果を期待することができる。

また、本実施形態の電気治療装置１においては、前述した微弱電流変調器１０を用いることによって、高圧トランス９から供給される高電圧の出力電流を意図した範囲内で不規則に変化する微弱電流に変換するようにしたことから、それを半導体素子等を用いて行う場合に比べ、電気治療装置１の回路構成を簡素化することができる。

さらに、前記微弱電流変調器１０は、放電路となる前記隙間ｇにセラミックパウダー２７が充填された構造であって、通電中に放電が繰り返されたとしても、それによって生ずる電気的ノイズがごく僅かであることから、マイコン１１等におけるノイズ対策を簡素化することができる。

なお、本発明の実施に際して前記微弱電流変調器１０は、高圧トランス９から供給される高電圧の出力電流を意図した範囲内で不規則に変化する微弱電流に変換することができれば、半導体素子等を用いた所定の電気回路に置き換えることができる。但し、その場合には先に述べたように、電気治療装置１の回路構成は複雑化することとなる。また、前記微弱電流変調器１０を用いる場合には、前述した放電の繰り返しによる電流の変換機能が確保できる範囲内において、具体的な構造、及び構成部材の材質や形状は適宜変更しても構わない。

また、本実施形態の電気治療装置１においては、人体Ａに接する接地側電極１６を抵抗器１３とネオン球１４とが直列接続された疑似アース回路１５を介して商用交流電源に接続することにより、前記接地側電極１６を通電時のみ接地状態とする、つまり擬似的に接地する構成としたことから、アース線を別途確保して接地側電極１６を接地する必要がない。したがって、アース線が確保できない環境下であっても電気治療装置１を使用することができる。さらに、商用交流電源から人体Ａへの電流を確実に防護することができ、安全である。

しかも、接地側電極１６を１組の疑似アース回路１５を介してＡＣコード３の一方の電源線３ａと他方の電源線３ｂとの双方に接続する構成としたことから、使用に際しては極性を意識することなく電源プラグ２をコンセントに接続すればよく、利便性にも優れている。

なお、前述した疑似アース回路１５を構成するネオン球１４については、商用交流電源から人体Ａへの電流を制限することができるものであれば、例えば印加電圧が低い時には抵抗値が大きく、かつ印加電圧が所定の値を超えると急速に抵抗値が低下するスイッチング・タイプの任意のサージ防護素子（サージ・アブソーバ）に代えることができる。

前述した電気治療装置１においてネオン球１４を上記サージ防護素子に代え、これを用いて、人体に高電圧を印加するとともに、人体に微弱電流を流し、かつその微弱電流を不規則に変化させる治療を行った場合の治療効果を確認するため以下の臨床試験を行った。
［試験方法］
図４に示したように前記出力側電極１２として通電マット１０１を用い、当該通電マット１０１を被験者の腰の下に引き、かつ前記接地側電極１６として通電パッド１０２を用い、当該通電パッド１０２を被験者の腹部に載せ、出力電圧（治療電圧）を最大電圧（９０００Ｖ）に設定し、就寝直前に１時間被験者に印加する。
［試験期間（使用期間）］
３ヶ月
［被験者数］
被験者Ａ（６０歳、男性）、被験者Ｂ（５５歳、女性）、被験者Ｃ（５１歳、男性）、被験者Ｄ（５１歳、男性）、被験者Ｅ（３１歳、男性）の計５名
［試験項目］
（１）光学顕微鏡による血液像（ＬＣＡ：Live Cell Analysis）測定器を使用した赤血球の観察
（２）体重、体脂肪率、腹囲、血圧、血液生化学検査（ＧＯＴ，ＧＰＴ，γＧＰＴ，Ｔ-chol，ＨＤＬ-chol，ＴＧ，Ｇluc，ＨbＡlc ）
（３）毎日記入させるアンケート用紙に基づいた自覚症状の変化の確認

以上の臨床試験の結果は以下の通りであった。
まず、試験項目（１）について以下の結果が得られた。
（被験者Ａ）
使用前：血球が連鎖して集合体を形成しており、血液が重度にドロドロした状態と言えた。
使用後：一部血球が連なっているものも見られるものの、相対的にそれほど血液年度は高くないと考えられる状態に変化した。
（被験者Ｂ）
使用前：血球が連鎖しているものの、集合体の形成はない状態であった。
使用後：個々の血球の分離がよい状態に変化した。
（被験者Ｃ）
使用前：血球が連鎖し、集合体を形成していた。
使用後：血球が連鎖しているが、それほど重度ではなくなった。
（被験者Ｄ）
使用前：血球が数珠状に連なっており、血液粘度が増していた。
使用後：一部血球が重なっているものも見られるが、相対的にはそれほど血液粘度は高くないと考えられる状態となった。
（被験者Ｅ）
使用前：血球が連鎖し、形状も押しつぶされたように変形していた。集合体を形成しており、血液はドロドロした状態と言えた。
使用後：血球が連鎖しているが、集合体の形成がなくなった。

また、試験項目（２）について表１に示した結果が得られた。

表１に示したように、腹囲、血圧、Ｇluc（血糖）について注目すべき変化があった。まず、腹囲について、被験者５名中３名（Ａ，Ｂ，Ｃ）に改善が見られた。また、血圧（収縮期血圧、及び拡張期血圧）について、被験者５名中３名（Ａ，Ｃ，Ｄ）に顕著な変化が見られた。また、Ｇluc（血糖）について、被験者５名中３名（Ｃ，Ｄ，Ｅ）の数値に減少が見られた。

また、試験項目（３）について次の結果が得られた。
・使用前に頭痛の症状が有った被験者４名のうち３名について、使用後に頭痛の頻度が少なくなった。
・使用前に肩こり、腰痛の症状が有った被験者４名のうち２名について、使用後に肩こり、腰痛の改善が認められた。
・使用前に睡眠障害（眠りが浅いなど）の症状が有った被験者３名の全てについて、使用後に熟睡感が得られるようになった。

以上の試験結果から総合すると、人体に高電圧を印加するとともに、人体に微弱電流を流し、かつその微弱電流を不規則に変化させた治療においては、血液の流動性を高めることができると考えられる。したがって、血行の改善によって肩こりの改善や、自律神経失調症、更年期障害などの症状の改善に対して相応の治療効果を期待することができる。

本発明に係る電気治療装置の回路構成を示すブロック図である。 同電気治療装置に設けられた微弱電流変調器の詳細を示す図であって、（ａ）は内部構造を示す斜視図、（ｂ）は断面図である。 通電時に人体に流れる電流の時間的な変化を示したグラフである。 電気治療装置１を用いた臨床試験方法を示す模式図である。

符号の説明

１ 電気治療装置
２ 電源プラグ
５ 主電源スイッチ
６ 電源トランス
７ 波形発生回路
８ 電位切替回路
９ 高圧トランス
１０ 微弱電流変調器
１２ 出力側電極
１３ 抵抗器
１４ ネオン球
１５ 疑似アース回路
１６ 接地側電極
２２ カーボンブラシ
２３ 対抗極板
２７ セラミックパウダー
１０１ 通電マット
１０２ 通電パッド
Ａ 人体

Claims (3)

1. 高電圧を発生し出力する電圧発生部と、
   この電圧発生部から出力された高電圧の出力電流を意図した範囲で不規則に変化する微弱電流に変換する電流変換部と、
   この電流変換部による変換後の出力電流の電圧を人体に印加するための出力側電極と、
   この出力側電極と対をなすとともに人体を接地するための接地側電極と
   を備えたことを特徴とする電気治療装置。
2. 前記電流変換部が、前記電圧発生部と接続された放電電極と、この入力側電極と隙間を設けて配置され、前記出力側電極と接続された対向電極と、前記隙間に充填された絶縁物質からなる所定の充填材とを備え、前記隙間において放電を繰り返すことにより、前記電圧発生部から出力された高電圧の出力電流を意図された範囲で不規則に変化する微弱電流に変換し前記出力側電極に出力する微弱電流変調器により構成されたことを特徴とする請求項１記載の電気治療装置。
3. 人体への電流を防護しつつ前記接地側電極を商用交流電源の接地極に接続するための疑似アース回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の電気治療装置。

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