JP2012024244A

JP2012024244A - 電位治療器

Info

Publication number: JP2012024244A
Application number: JP2010164784A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Onishi; 郁夫大西; Hisashi Kuroda; 寿黒田; Tatsuya Nakamura; 竜也中村
Original assignee: Ito Co ltd
Current assignee: Ito Co ltd
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器を提供する。
【解決手段】商用電源の交流電圧から直流高電圧を生成する電圧生成部１００を備える電位治療器１であって、電圧生成部１００は、商用電源の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を２００Ｖから３００Ｖの２次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部１０と、昇圧トランス部１０によって昇圧された２次交流電圧を３段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧（ＤＣ１０００Ｖ程度）を生成する昇圧整流回路部２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電位治療器に関する。

電位治療器は、電極間、又は電極とアースとの間に高電圧をかけて電界を発生させ、その電界内に人間の体を置くことで治療に用いる医療機器である。このような電位治療器では、治療の目的や症状により、出力電圧の異なる電位治療器が広く利用されている（例えば、特許文献１を参照）。
また、昨今では高電圧の電位治療器が要求され、その電圧は、ＤＣ（直流）１０００Ｖ（ボルト）程度である。このような高電圧（高圧の直流）を商用電源であるＡＣ（交流）１００Ｖから得るには、昇圧トランスを用いて昇圧する方法と、倍電圧整流回路を用いて昇圧する方法（例えば、特許文献２を参照）がある。

特開昭６４−５８２６６号公報特開平１１−７６４２４号公報

しかしながら、昇圧トランスを用いて昇圧する方法では、要求される電圧が１０００Ｖ程度の高電圧（高圧の直流）であるため、昇圧トランスが大型化する。また、１０００Ｖ程度の高電圧（高圧の直流）を絶縁する必要がある。このため、昇圧トランスの大型化及び高コスト化が問題になる。また、昇圧後に行われる整流にも高耐圧のダイオードを使用する必要がある。このため、昇圧トランスと同様に、ダイオードの大型化及び高コスト化が問題となる。
一方、特許文献２に示される倍電圧整流回路を用いて昇圧する方法では、１０段前後の倍電圧整流回路が必要である。このため、この方法では、基板に占める倍電圧整流回路の占有面積が増大してしまうという問題がある。また、使用するコンデンサの数が多くなるとともに、コンデンサにチャージされた電荷による感電事故の危険性も増大する。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、商用電源の交流電圧から直流高電圧を生成する電圧生成部を備える電位治療器であって、前記電圧生成部は、前記商用電源の交流電圧を２００Ｖから３００Ｖの２次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部と、前記２次交流電圧を３段の倍電圧整流により昇圧整流して前記直流高電圧を生成する昇圧整流回路部とを備えることを特徴とする電位治療器である。

また、本発明は、上記発明において、前記昇圧整流回路部は、前記２次交流電圧が出力される端子の一端である第１の端子にアノード端子が接続される第１のダイオードと、前記第１のダイオードと同極方向に直列に、前記第１のダイオードに接続される第２のダイオードと、前記第２のダイオードと同極方向に直列に、前記第２のダイオードに接続される第３のダイオードと、前記２次交流電圧が出力される端子の他端である第２の端子と前記第１のダイオードのカソード端子との間に接続される第１のコンデンサと、前記第１の端子と前記第２のダイオードのカソード端子との間に接続される第２のコンデンサと、前記第１のダイオードのカソード端子と前記第３のダイオードのカソード端子との間に接続される第３のコンデンサとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、電位治療器は、商用電源の交流電圧を２００Ｖから３００Ｖの２次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部と、昇圧トランス部の２次交流電圧を３段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧を生成する昇圧整流回路部とを備える。これにより、昇圧トランス部は、２００Ｖから３００Ｖ程度の電圧（低圧）を絶縁すればよいため、小型化が可能になる。また、整流に使用する部品も低耐圧のものを用いることができる。さらに、３段の倍電圧整流を行うため、使用するコンデンサの数を低減することができる。このため、コンデンサにチャージされた電荷による感電事故の危険性を低減することができる。
結果として、本発明によれば、小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器を提供することができる。

本実施形態による電位治療器を示すブロック図である。同実施形態における電位治療器の使用例を示す図である。同実施形態における電圧生成部の動作を示す波形図である。同実施形態における昇圧整流回路部の動作を示す図である。

以下、本発明の一実施形態による電位治療器について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による電位治療器１を示す概略ブロック図である。
この図において、電位治療器１は、電圧生成部１００を備える。電位治療器１は、電床マット３と導線４によって接続される。電位治療器１は、交流電源２から電力の供給を受け、直流高電圧（高圧の直流）を生成する。電位治療器１は、生成した直流高電圧（高圧の直流）を出力端子Ｔ１に出力する。電位治療器１によって生成された直流高電圧（高圧の直流）は、出力端子Ｔ１に接続された導線４を介して電床マット３に供給される。

また、この図において、交流電源２は、ＡＣ（交流）１００Ｖの商用電源を示す。また、電床マット３は、人体を電位治療する際に、電界を発生させて人体に電位をかける導体５を内部に備える。導体５は、人体と直接接触しないように絶縁体で覆われている。
なお、本実施形態の説明において、ＡＣで示される電圧は全て実効値として説明する。

電圧生成部１００は、交流電源２と接続され、商用電源の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）から直流高電圧（例えば、ＤＣ（直流）１０００Ｖ程度）を生成する。
電圧生成部１００は、昇圧トランス部１０及び昇圧整流回路部２０を備える。

昇圧トランス部１０は、１次側コイルに供給される商用電源の交流電圧ＡＣ１００Ｖを、２００Ｖから３００Ｖの２次交流電圧に昇圧して、２次側コイルから昇圧整流回路部２０に供給する。すなわち、昇圧トランス部１０は、商用電源の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を２００Ｖから３００Ｖの２次交流電圧に昇圧する。つまり、昇圧トランス部１０は、２倍から３倍の昇圧を行う。
昇圧トランス部１０の出力端子の一端（第１の端子）は、ノードＮ１に接続され、出力端子の他端（第２の端子）は、ノードＮ２に接続される。また、ノードＮ２は、電位治療器１の接地端子Ｔ２に接続される。なお、接地端子Ｔ２は、接地されて使用される。

昇圧整流回路部２０は、昇圧トランス部１０から供給される２次交流電圧を３段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧（例えば、ＤＣ１０００Ｖ程度）を生成する。昇圧整流回路部２０は、生成した直流高電圧（高圧の直流）を導線４を介して電床マット３に供給する。つまり、昇圧トランス部１０から供給される２次交流電圧を整流して、３倍昇圧して電床マット３に供給する。

また、昇圧整流回路部２０は、ダイオード（２１、２２、２３）及びコンデンサ（２４、２５、２６）を備える。
ダイオード２１（第１のダイオード）は、アノード端子がノードＮ１と接続され、カソード端子がノードＮ３に接続される。なお、ノードＮ１は、昇圧トランス部１０の出力端子の一端（第１の端子）に接続される。つまり、ダイオード２１（第１のダイオード）は、２次交流電圧を出力する出力端子の一端（第１の端子）にアノード端子が接続される。

ダイオード２２（第２のダイオード）は、アノード端子がノードＮ３と接続され、カソード端子がノードＮ４に接続される。ダイオード２２（第２のダイオード）は、ダイオード２１（第１のダイオード）と同極方向に直列に接続される。
ダイオード２３（第３のダイオード）は、アノード端子がノードＮ４と接続され、カソード端子がノードＮ５に接続される。ダイオード２３（第３のダイオード）は、ダイオード２２（第２のダイオード）と同極方向に直列に接続される。
つまり、ダイオード（２１、２２、２３）は、３つのダイオードが同極方向に直列に接続される。なお、ノードＮ５は、電位治療器１の出力端子Ｔ１に接続される。

コンデンサ２４は、ノードＮ２とノードＮ３との間に接続される。なお、ノードＮ２は、昇圧トランス部１０の出力端子の他端（第２の端子）に接続される。つまり、コンデンサ２４は、２次交流電圧を出力する出力端子の他端である第２の端子とダイオード２１（第１のダイオード）のカソード端子との間に接続される。

コンデンサ２５は、ノードＮ１とノードＮ４との間に接続される。なお、ノードＮ１は、昇圧トランス部１０の出力端子の一端（第１の端子）に接続される。つまり、コンデンサ２５は、２次交流電圧を出力する出力端子の一端である第１の端子とダイオード２２（第２のダイオード）のカソード端子との間に接続される。

コンデンサ２６は、ノードＮ３とノードＮ５との間に接続される。なお、ノードＮ３は、ダイオード２１（第１のダイオード）のカソード端子と接続される。つまり、コンデンサ２６は、ダイオード２１（第１のダイオード）のカソード端子とダイオード２３（第３のダイオード）のカソード端子との間に接続される。

ダイオード２１とコンデンサ２４との組、ダイオード２２とコンデンサ２５との組、及びダイオード２３とコンデンサ２６との組が３段の倍電圧整流回路として機能する。また、ダイオード２１とコンデンサ２４との組は、半波整流回路として機能する。

次に、本実施形態による電位治療器１の動作について説明する。
図２は、実施形態における電位治療器１の使用例を示す図である。
この図において、電位治療器１の出力端子Ｔ１と電床マット３とが導線４によって接続される。また、人体６が、電床マット３の上に乗り、人体６は、アース電極７を介して接地端子Ｔ２に接続される。
電位治療器１は、出力端子Ｔ１と接地端子Ｔ２との間に直流高電圧（例えば、ＤＣ１０００Ｖ程度）を出力し、電床マット３と人体６との間に電位差を生じさせることで電界を発生させる。電位治療器１は、その電界内に人体６を置くことで治療（電位治療）に用いられる。

次に、電位治療器１の電圧生成部１００の動作について説明する。
図３は、本実施形態における電圧生成部１００の動作を示す波形図である。
この図において、横軸は、時間ｔを示し、縦軸は、電圧を示す。なお、図３（ａ）から図３（ｅ）の横軸は、全て共通のタイムスケールである。

図３（ａ）は、交流電源２から昇圧トランス部１０に供給される交流電圧波形を示す。この図において、実効値１００Ｖの交流電圧が、昇圧トランス部１０の１次側コイルに供給されるため、その交流電圧波形の振幅は、約１４１Ｖである。

図３（ｂ）は、昇圧トランス部１０から出力される交流電圧波形を示す。この図において、振幅Ｖ１の交流電圧が、昇圧トランス部１０の２次交流電圧として出力される。例えば、昇圧トランス部１０がＡＣ１００Ｖから実効値２５０Ｖに昇圧する昇圧トランスである場合、振幅Ｖ１は、約３５３Ｖである。つまり、昇圧トランス部１０は、ＡＣ１００Ｖを２．５倍の交流電圧に昇圧する。

図３（ｃ）は、昇圧整流回路部２０のノードＮ３における電圧波形を示す。この図において、ノードＮ３における電圧は、電圧Ｖ２を示す。電圧Ｖ２は、ダイオード２１とコンデンサ２４とによって２次交流電圧が半波整流され、図３（ｂ）の振幅Ｖ１とほぼ等しい値になる。例えば、図３（ｂ）の振幅Ｖ１が、約３５３Ｖである場合、電圧Ｖ２は、約３５３Ｖである。

図３（ｄ）は、昇圧整流回路部２０のノードＮ４における電圧波形を示す。この図において、ノードＮ４における平均電圧は、電圧Ｖ３を示す。この電圧波形は、平均電圧Ｖ３を中心とした振幅Ｖ１の交流信号が重畳された波形である。また、電圧Ｖ３は、ノードＮ３における電圧Ｖ２の約２倍である。例えば、図３（ｂ）の振幅Ｖ１が、約３５３Ｖである場合、電圧Ｖ３は、電圧Ｖ２の２倍にあたる約７０６Ｖである。

図３（ｅ）は、昇圧整流回路部２０のノードＮ５における電圧波形を示す。この図において、ノードＮ５における電圧は、電圧Ｖ４を示す。電圧Ｖ４は、ノードＮ３における電圧Ｖ２の約３倍である。例えば、図３（ｂ）の振幅Ｖ１が、約３５３Ｖである場合、電圧Ｖ４は、電圧Ｖ２の３倍にあたる約１０５９Ｖである。
これにより、電圧生成部１００によって、商用電源の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）から直流高電圧（ＤＣ１０００Ｖ程度）が生成される。

次に、昇圧整流回路部２０の動作について詳細に説明する。
図４は、本実施形態における昇圧整流回路部２０の動作を示す図である。昇圧整流回路部２０は、３段の倍電圧整流により昇圧トランス部１０の２次交流電圧を整流して約３倍に昇圧する。

図４（ａ）は、ノードＮ１とノードＮ２との間に、ノードＮ２の電位よりノードＮ１の電位が高い電圧（Ｖ１）が昇圧トランス部１０より供給された状態を示す。
この図において、まず、ノードＮ１からダイオード２１を通じてコンデンサ２４に電流が流れる。これにより、コンデンサ２４が充電される。コンデンサ２４に充電される電圧は、電圧Ｖ１である。

次に、昇圧整流回路部２０は、図４（ｂ）の状態に進む。図４（ｂ）は、ノードＮ１とノードＮ２との間に、ノードＮ２の電位よりノードＮ１の電位が低い電圧（−Ｖ１）が昇圧トランス部１０より供給された状態を示す。
この図において、ノードＮ２からダイオード２２を通じてコンデンサ２５に電流が流れる。ノードＮ２からの電圧Ｖ１とコンデンサ２４に充電された電圧Ｖ１とが直列に加算され、コンデンサ２５に充電される。これにより、コンデンサ２５は、電圧（２×Ｖ１）に充電される。

次に、昇圧整流回路部２０は、図４（ｃ）の状態に進む。図４（ｃ）は、再びノードＮ１とノードＮ２との間に、ノードＮ２の電位よりノードＮ１の電位が高い電圧（Ｖ１）が昇圧トランス部１０より供給された状態を示す。
この図において、ノードＮ１からダイオード２３を通じてコンデンサ２６に電流が流れる。この際に、ノードＮ１からの電圧Ｖ１とコンデンサ２５に充電された電圧（２×Ｖ１）が加算され、コンデンサ２６とコンデンサ２４との直列回路に充電される。これにより、コンデンサ２４は、電圧Ｖ１に充電され、コンデンサ２６は、電圧（２×Ｖ１）に充電される。ここで、ノードＮ２を基準としたノードＮ５の電圧は、電圧（３×Ｖ１）である。

この後、図４（ｂ）の状態と図４（ｃ）の状態とが繰り返されることにより、昇圧整流回路部２０は、昇圧トランス部１０から供給される電圧Ｖ１を３倍昇圧した直流電圧（３×Ｖ１）を生成する。

以上のように、電位治療器１では、昇圧トランス部１０が、商用電源の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を２００Ｖから３００Ｖの２次交流電圧に昇圧する。昇圧整流回路部２０が、昇圧トランス部１０の２次交流電圧を３段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧（ＤＣ１０００Ｖ程度）を生成する。これにより、昇圧トランス部１０は、１０００Ｖ程度の高耐圧を必要としなくてよい。昇圧トランス部１０は、２００Ｖから３００Ｖ程度の電圧（低圧）を絶縁すればよいため、小型化が可能になる。また、整流に使用するダイオード（２１、２２、２３）も低耐圧のものを用いることができる。

また、昇圧整流回路部２０は、３段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧（ＤＣ１０００Ｖ程度）を生成する。このため、電位治療器１では、基板に占める倍電圧整流回路の占有面積を低減することができる。
さらに、３段の倍電圧整流を行うため、使用するコンデンサ（２４、２５、２６）は、３個である。これにより、使用するコンデンサの数を低減することができる。このため、コンデンサにチャージされた電荷による感電事故の危険性を低減することができる。
結果として、本発明によれば、小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器１を提供することができる。

また、２００Ｖから３００Ｖの電圧範囲の昇圧トランスは、様々な装置において広く使用される電圧範囲に相当する。このため、昇圧トランス部１０は、低価格で入手することができる。また、２００Ｖから３００Ｖの電圧（低圧）を整流するため、昇圧整流回路部２０は、昇圧トランスを用いて１０００Ｖ程度（高圧）に昇圧する場合に比べて、耐圧の低いダイオードを使用することができる。よって、電位治療器１は、製造コストを低減することができる。

なお、本発明の実施形態によれば、商用電源の交流電圧から直流高電圧（高圧の直流）を生成する電圧生成部１００を備える電位治療器１であって、電圧生成部１００は、商用電源の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を２００Ｖから３００Ｖの２次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部１０と、昇圧トランス部１０によって昇圧された２次交流電圧を３段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧（ＤＣ１０００Ｖ程度）を生成する昇圧整流回路部２０とを備える。
これにより、小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器１を提供することができる。

また、昇圧整流回路部２０は、２次交流電圧が出力される端子の一端である第１の端子にアノード端子が接続されるダイオード２１（第１のダイオード）と、ダイオード２１（第１のダイオード）と同極方向に直列に、ダイオード２１（第１のダイオード）に接続されるダイオード２２（第２のダイオード）と、ダイオード２２（第２のダイオード）と同極方向に直列に、ダイオード２２（第２のダイオード）に接続されるダイオード２３（第３のダイオード）と、２次交流電圧が出力される端子の他端である第２の端子とダイオード２１（第１のダイオード）のカソード端子との間に接続されるコンデンサ２４（第１のコンデンサ）と、第１の端子とダイオード２２（第２のダイオード）のカソード端子との間に接続されるコンデンサ２５（第２のコンデンサ）と、ダイオード２１（第１のダイオード）のカソード端子とダイオード２３（第３のダイオード）のカソード端子との間に接続されるコンデンサ２６（第３のコンデンサ）とを備える。

これにより、３個のダイオード（２１、２２、２３）と３個のコンデンサ（２４、２５、２６）を用いて３倍電圧整流を行うことができる。コンデンサの数を低減できるため、コンデンサにチャージされた電荷による感電事故を低減することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。上記の実施形態において、電位治療器１は、人体６にアース電極７を接続させて使用する形態を説明したが、アース電極７を用いずに使用する形態でもよい。また、電位治療器１は、直流又は交流を選択して電床マット３に供給することが可能な形態でもよい。
また、電位治療器１は、電床マット３に電熱線を備え、電位治療の他に温熱治療を併用できる形態でもよい。これにより、血行を促して疲労回復効果を高め、電位治療による効果を向上させることができる。

１電位治療器
２交流電源
３電床マット
４導線
５導体
６人体
７アース電極
１０昇圧トランス部
２０昇圧整流回路部
２１、２２、２３ダイオード
２４、２５、２６コンデンサ
１００電圧生成部

Claims

商用電源の交流電圧から直流高電圧を生成する電圧生成部を備える電位治療器であって、
前記電圧生成部は、
前記商用電源の交流電圧を２００Ｖから３００Ｖの２次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部と、
前記２次交流電圧を３段の倍電圧整流により昇圧整流して前記直流高電圧を生成する昇圧整流回路部と
を備えることを特徴とする電位治療器。
前記昇圧整流回路部は、
前記２次交流電圧が出力される端子の一端である第１の端子にアノード端子が接続される第１のダイオードと、
前記第１のダイオードと同極方向に直列に、前記第１のダイオードに接続される第２のダイオードと、
前記第２のダイオードと同極方向に直列に、前記第２のダイオードに接続される第３のダイオードと、
前記２次交流電圧が出力される端子の他端である第２の端子と前記第１のダイオードのカソード端子との間に接続される第１のコンデンサと、
前記第１の端子と前記第２のダイオードのカソード端子との間に接続される第２のコンデンサと、
前記第１のダイオードのカソード端子と前記第３のダイオードのカソード端子との間に接続される第３のコンデンサと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電位治療器。