JP2013244101A - 生体刺激装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体への刺激が特定の部位に限定されず、より広範囲な施術効果を得ることが可能な生体刺激装置を提供する。
【解決手段】本発明の生体刺激装置は、人体の適所に当接する三つ以上の電極１２と、全ての電極１２に対して、選択された一の電極と他の電極との間に正出力および負出力のパルス電圧を供給できる刺激発生手段１４と、を備えて構成される。この場合、人体の適所に当接するどの電極１２に対しても、その中から選択した一の電極と他の電極との間に、一の電極から他の電極に向けて電流が流れる正出力の低周波パルス電圧と、他の電極から一の電極に向けて電流が流れる負出力の低周波パルス電圧とを、適切なタイミングで供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体に電極を当接し、この電極から生体にパルス電圧を供給して刺激を与える生体刺激装置に関する。

この種の生体刺激装置として、例えば特許文献１には、一つの共通電極と少なくとも一つの対電極とを、生体の対向する位置にそれぞれ接触させ、共通電極と対電極との間に低周波のパルス電圧を供給することで、生体深部の筋肉にまで電気的な刺激を与える考えが開示されている。この場合、対電極が当接する例えば皮膚の表皮層には、プラス或いはマイナスの電位が付与される一方で、裏側の皮膚面に当接する共通電極はＧＮＤ（グランド）として作用し、電位が付与された表皮層との間に低周波パルス電圧が発生するようになっている。

特開２０１０−１３１２５３号公報

しかし、上記特許文献１の生体刺激装置は、共通電極や対電極を含めた全ての電極の中で、特定の電極（共通電極）をグランドとして定めているため、生体への電気的な刺激は、この特定の電極とそれ以外の電極（対電極）との間でしか付与することができない。そのため、生体への刺激部位が制約されてしまい、より広範囲な施術効果が得られない問題があった。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、生体への刺激が特定の部位に限定されず、より広範囲な施術効果を得ることが可能な生体刺激装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明では、上記目的を達成するために、生体を電気刺激するための生体刺激装置であって、前記生体の適所に当接する三つ以上の電極と、全ての前記電極に対して、一の電極と他の電極との間に正出力および負出力のパルス電圧を供給できる刺激発生手段と、を備えて構成される。

請求項２の発明では、前記三つ以上の電極は、一つの共通電極と、前記共通電極以外の二つ以上の対電極とにより構成される。

請求項３の発明では、前記刺激発生手段が、全ての前記電極の中から、前記一の電極と前記他の電極をランダムに切替えて選択する出力切替部を備えて構成される。

請求項４の発明では、前記出力切替部が、フォトモスリレーを備えて構成される。

請求項５の発明では、前記刺激発生手段が、前記一の電極と前記他の電極が何れも前記対電極である第１の動作モードと、前記一の電極と前記他の電極の何れかが共通電極である第２の動作モードとにより、前記パルス電圧を供給する構成となっている。

請求項１の発明では、生体の適所に当接するどの電極に対しても、その中から選択した一の電極と他の電極との間に、一の電極から他の電極に向けて電流が流れる正出力のパルス電圧と、他の電極から一の電極に向けて電流が流れる負出力のパルス電圧を、適切なタイミングで供給することができる。そのため、生体への刺激を特定の部位に限定することなく、様々な部位に付与することができ、より広範囲な施術効果を得ることが可能になる。

請求項２の発明では、一つの対電極と一つの共通電極との間にパルス電圧を供給することで、生体の深部に刺激を与えることができるだけでなく、二つの対電極の間にもパルス電圧を供給することができ、電極の当接部位をわざわざ変えなくても、そのままの状態で生体の表層部に刺激を与えることができる。

請求項３の発明では、出力切替部により、全ての電極の中からランダムに選択したどのような二つの電極の間に対しても、正出力と負出力のパルス電圧を供給することができ、一か所に部位に集中することなく、広範囲に効果的な施術効果を得ることが可能になる。

請求項４の発明では、フォトモスリレーの特徴を生かして、パルス電圧を供給する一の電極と他の電極をランダムに高速切替できると共に、長寿命で信頼性の高い出力切替部を得ることができる。

請求項５の発明では、全ての電極の中でどの電極にパルス電圧を供給するのかについて、予め刺激発生手段に異なる第１の動作モードと第２の動作モードが用意されているため、必要に応じて２つの動作モードの何れか、もしくは２つの動作モードを混用して、生体に対して効果的に施術効果を得ることが可能になる。

本発明における生体刺激装置の電気的構成を示すブロック図である。 同上、刺激発生手段の要部の一例を示す回路図である。 同上、対電極だけを使用する例を示す要部の回路図である。 同上、対電極と共通電極とを使用する例を示す要部の回路図である。 同上、対電極と共通電極とを使用する別な例を示す要部の回路図である。 同上、対電極モードにおける出力パターンの一例を示す刺激信号のタイミングチャートである。 同上、組合せモードにおける出力パターンの一例を示す刺激信号のタイミングチャートである。 従来の生体刺激装置における電気的構成の一例を示すブロック図である。 従来の生体刺激装置における電気的構成の別な例を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明における生体刺激装置の好適な一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の概要をあらわす生体刺激装置のブロック図である。同図を参照して説明すると、生体刺激装置は、正出力および負出力の低周波パルス電圧を刺激信号として生成出力する装置本体１０と、装置本体１０の出力側に接続し、生体に当接する少なくとも三つ以上の電極１２とにより構成される。

装置本体１０は、表示部２０と、スイッチ入力部２２と、制御部２４と、波形生成部２６と、出力切替部２８と、接続部３０とを備えて構成される。本実施形態では、装置本体１０から電極１２に刺激信号を出力する接続部３０として、三組で合計六つの出力接続口ＯＵＴ１Ａ，ＯＵＴ１Ｂ、出力接続口ＯＵＴ２Ａ，ＯＵＴ２Ｂ、および出力接続口ＯＵＴ３Ａ，ＯＵＴ３Ｂと、一つの共通接続口ＣＯＭとを有する。これに対応して電極１２も、三組の対電極１Ａ，１Ｂ、対電極２Ａ，２Ｂ、および対電極３Ａ，３Ｂと、一つの共通電極４とにより構成される。なお、共通接続口ＣＯＭや共通電極４の数は一つに限定されるが、出力接続口ＯＵＴ１Ａ〜ＯＵＴ３Ａ，ＯＵＴ１Ｂ〜ＯＵＴ３Ｂや、対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂは一以上の任意の組数としてよい。対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂや共通電極４の使用形態については、後程説明する。

スイッチ入力部２２は、例えば一乃至複数の操作ボタンにより構成され、特定の操作ボタンを操作することにより、群波形として出力される低周波パルス電圧の期間やオフ期間の他に、当該低周波パルス電圧のオン／オフをどの程度繰り返し行うのかという周期時間や、どのようなパターンで電極１２に出力させるのかという周期パターンなどの各種パラメータを設定変更したり、共通電極４の使用状態（共通電極４の使用または不使用）を選択したりする操作信号を、制御部２４に送出するものである。また表示部２０は、制御部２４からの表示制御信号を受けて、そうした設定や選択の状態と、動作の確認を表示するために設けられている。

制御部２４は周知のように、ＣＰＵ（中央処理装置）３２に入出力手段３４や記憶手段３６などを接続して構成され、ＣＰＵ３２は、図示しない水晶発振器からの基準クロック信号に基づくタイミングで動作するようになっている。また、入出力手段３４の入力ポートにはスイッチ入力部２２が接続され、入出力手段３４の出力ポートには表示部２０，波形成形部２６および出力切替部２８がそれぞれ接続される。記憶手段３６には、生体刺激装置として必要な制御をＣＰＵ３２に行なわせるプログラムだけでなく、前述した各種パラメータや共通電極４の使用状態を記憶保持する領域が各々設けられている。

ＣＰＵ３２は、記憶手段３６から読み出したプログラムの制御シーケンスに従って、同じく記憶手段３６の別な領域からから読み出した各種パラメータや共通電極４の使用状態に基づき、電極１２に適切な低周波パルス電圧を出力するための低周波信号Ｓ１と出力制御信号Ｓ２，Ｓ３とを、波形生成部２６と出力切替部２８に各々送出すると共に、表示部２０に適切な表示を行わせるために、当該表示部２０に表示制御信号を送出するものである。併せてＣＰＵ３２は、スイッチ入力部２２からの操作信号を受け付けて、記憶手段３６に記憶された各種パラメータや共通電極４の使用状態を書換える機能も備えている。

波形生成部２６は、前記制御部２４からの低周波信号Ｓ１を受けて、その出力端子＋，−間に所定の低周波パルス電圧を生成するものである。また出力切替部２８は、制御部２４からの出力制御信号Ｓ２，Ｓ３を受けて、波形生成部２６の対をなす出力端子＋，−を、接続部３０のどの出力接続口ＯＵＴ１Ａ〜ＯＵＴ３Ａ，ＯＵＴ１Ｂ〜ＯＵＴ３Ｂまたは共通接続口ＣＯＭにそれぞれ接続するのかを設定するものである。

本実施例では、制御部２４からの出力制御信号Ｓ２を受けて、電位の高い出力端子＋と、何れか一つの出力接続口ＯＵＴ１Ａ〜ＯＵＴ３Ａ，ＯＵＴ１Ｂ〜ＯＵＴ３Ｂまたは共通接続口ＣＯＭとを選択的に接続する第１の出力切替回路３８と、制御部２４からの出力制御信号Ｓ３を受けて、前記出力端子＋よりも電位の低い出力端子−と、何れか一つの出力接続口ＯＵＴ１Ａ〜ＯＵＴ３Ａ，ＯＵＴ１Ｂ〜ＯＵＴ３Ｂまたは共通接続口ＣＯＭとを選択的に接続する第２の出力切替回路４０とにより、出力切替部２８が構成される。これらの波形生成部２６や出力切替部２８と、前述の制御部２４は、全ての電極１２である対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂおよび共通電極４の中から選択した如何なる二つの電極間であっても、正出力および負出力の低周波パルス電圧を供給できる刺激発生手段１４として設けられている。

図２は、出力切替部２８としてフォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ１４を備えた例として、刺激発生手段１４の要部における基本的な回路構成を示している。同図において、波形生成部２６は、直流動作電圧Ｖccとグランドとの間に、トランス４２の一次巻線とＭＯＳＦＥＴ４４との直列回路を接続し、トランス４２の二次巻線の一端と他端に、出力端子＋，−をそれぞれ接続して構成され、ＭＯＳＦＥＴ４４の制御端子であるゲートにパルス状の低周波信号Ｓ１を印加することで、直流動作電圧Ｖccの電圧値に対して、トランス４２の一次巻線と二次巻線の巻数に比例した電圧値を有する低周波パルス電圧が、出力端子＋，−間に生成されるようになっている。

なお、図２に示す波形生成部２６は、その入出力を電気的に絶縁するために、トランス４２とＭＯＳＦＥＴ４４とによるインバータ構成を採用しているが、制御部２４からの低周波信号Ｓ１を増幅し、低周波パルス電圧を生成する増幅回路を代わりに採用してもよい。この場合、出力端子＋，−の一方を増幅回路の出力側に接続し、出力端子＋，−の他方をグランドに接続すればよい。またＭＯＳＦＥＴ４４は、直流動作電圧Ｖccを交流の低周波パルス電圧に変換するインバータのスイッチング素子として設けられているが、代わりにバイポーラトランジスタなどの制御端子付き半導体スイッチ素子を用いても構わない。

出力切替部２８は、前述のように第１の出力切替回路３８と第２の出力切替回路４０とにより構成される。第１の出力切替回路３８は、電極１２の数と同数のスイッチ素子として、長寿命で信頼性が高く、高速なスイッチ動作が可能なフォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ７が設けられると共に、電流制限用の抵抗Ｒ１を備えて構成される。同様に、第２の出力切替回路４０も、電極１２の数と同数のスイッチ素子であるフォトモスリレーＰＭ８〜ＰＭ１４と、電流制限用の抵抗Ｒ２とにより構成される。全てのフォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ１４は同一構成で、入力側の発光素子（ＬＥＤ）と、出力側の受光素子（パワーＭＯＳＦＥＴ）とをパッケージに封入して構成される。

第１の出力切替回路３８の入力側は、直流動作電圧ＶDDラインに抵抗Ｒ１の一端を接続し、この抵抗Ｒ１の他端に、フォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ７を構成する各ＬＥＤのアノードを接続し、各ＬＥＤのカソードに出力制御信号Ｓ２の通信線をそれぞれ接続して構成される。また、第１の出力切替回路３８の出力側は、波形生成部２６の出力端子＋に、フォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ７を構成する各パワーＭＯＳＦＥＴの一端を接続し、各パワーＭＯＳＦＥＴの他端に、出力端子ＯＵＴ１Ａ，出力端子ＯＵＴ１Ｂ，出力端子ＯＵＴ２Ａ，出力端子ＯＵＴ２Ｂ，出力端子ＯＵＴ３Ａ，出力端子ＯＵＴ３Ｂ，共通端子ＣＯＭをそれぞれ接続して構成される。

第２の出力切替回路４０の入力側は、直流動作電圧ＶDDラインに抵抗Ｒ２の一端を接続し、この抵抗Ｒ２の他端に、フォトモスリレーＰＭ８〜ＰＭ１４を構成する各ＬＥＤのアノードを接続し、各ＬＥＤのカソードに出力制御信号Ｓ３の通信線をそれぞれ接続して構成される。また、第２の出力切替回路４０の出力側は、波形生成部２６の出力端子＋に、フォトモスリレーＰＭ８〜ＰＭ１４を構成する各パワーＭＯＳＦＥＴの一端を接続し、各パワーＭＯＳＦＥＴの他端に、出力端子ＯＵＴ１Ａ，出力端子ＯＵＴ１Ｂ，出力端子ＯＵＴ２Ａ，出力端子ＯＵＴ２Ｂ，出力端子ＯＵＴ３Ａ，出力端子ＯＵＴ３Ｂ，共通端子ＣＯＭをそれぞれ接続して構成される。

制御部２４は、ＭＯＳＦＥＴ４４のゲートに低周波信号Ｓ１を印加しながら、第１の出力切替回路３８を構成するフォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ７の何れか一つに、出力制御信号Ｓ２を所定時間毎に切替えて供給し、第２の出力切替回路４０を構成するフォトモスリレーＰＭ８〜ＰＭ１４の何れか一つに、出力制御信号Ｓ３を所定時間毎に切替えて供給する。

例として、フォトモスリレーＰＭ１だけにＬ（低）レベルの出力制御信号Ｓ２が与えられ、フォトモスリレーＰＭ８だけにＬレベルの出力制御信号Ｓ３が与えられたとすると、フォトモスリレーＰＭ１，ＰＭ８の各ＬＥＤが発光して、対向するパワーＭＯＳＦＥＴのゲートが充電し、出力端子＋と出力接続口ＯＵＴ１Ａが接続すると共に、出力端子−と接続部３０の出力接続口ＯＵＴ１Ｂが接続する。したがって、この場合は対電極１Ａから対電極１Ｂに向けて電流が流れ、対電極１Ａ，１Ｂ間に正出力の低周波パルス電圧が供給される。

また、フォトモスリレーＰＭ４だけにＬレベルの出力制御信号Ｓ２が与えられ、フォトモスリレーＰＭ１１だけにＬレベルの出力制御信号Ｓ３が与えられたとすると、フォトモスリレーＰＭ４，ＰＭ１１の各ＬＥＤが発光して、対向するパワーＭＯＳＦＥＴのゲートが充電し、出力端子＋と出力接続口ＯＵＴ１Ｂが接続すると共に、出力端子−と接続部３０の出力接続口ＯＵＴ１Ａが接続する。したがって、この場合は対電極１Ｂから対電極１Ａに向けて電流が流れ、対電極１Ａ，１Ｂ間に負出力の低周波パルス電圧が供給される。

このように、本実施例における刺激発生手段１４は、制御部２４からの出力制御信号Ｓ２，Ｓ３によって、フォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ７の何れか一つと、フォトモスリレーＰＭ８〜ＰＭ１４の何れか一つを導通状態にすることで、選択された一の電極である対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂまたは共通電極４の何れかと、他の電極である対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂまたは共通電極４の何れかとの間に、正出力と負出力の低周波パルス電圧を、刺激信号として供給できる構成になっている。

なお、図２に示す出力切替部２８の回路構成は、あくまでも一例に過ぎない。フォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ１４以外の半導体スイッチ素子を用いてもよいし、直流動作電圧Ｖcc，ＶDDを共通化してもよい。

図３〜図５は、電極１２を構成する対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂや共通電極４の使用形態をそれぞれ示したものである。これらの各図において、対電極１Ａ，１Ｂと、対電極２Ａ，２Ｂと、対電極３Ａ，３Ｂは、制御部２４の記憶手段３６に記憶される共通電極４の使用状態に拘わらず、それぞれ接続部３０の出力接続口ＯＵＴ１Ａ，ＯＵＴ１Ｂと、出力接続口ＯＵＴ２Ａ，ＯＵＴ２Ｂと、出力接続口ＯＵＴ３Ａ，ＯＵＴ３Ｂに常時接続される。また、対電極１Ａ，１Ｂと、対電極２Ａ，２Ｂと、対電極３Ａ，３Ｂは、シート状に形成された可撓性の固定パッド５０の縁部に沿って、所定間隔に配列されて固定される。

一方、共通電極４は共通接続口ＣＯＭに常時接続する必要ななく、共通電極４の使用または不使用に応じて、制御部２４の記憶手段３６に記憶される共通電極４の使用状態も、使用（組合せモード）または不使用（対電極モード）の何れかに設定変更される。図３は、共通電極４を共通接続口ＣＯＭに接続せず、対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの中から選択した二つの間に低周波パルス電圧を供給する対電極モードでの使用状態を示し、図４および図５は、共通電極４を共通接続口ＣＯＭに接続し、対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの一つと共通電極４との間に低周波パルス電圧を供給する組合せモードでの使用状態を示している。

共通電極４は、対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂを固着した固定パッド５０に着脱自在に設けられる。固定パッド５０の中心部には取付部５２が設けられ、共通電極４を使用する場合は、接続部３０の共通接続口ＣＯＭに共通電極４を接続して、取付部５２に固定パッド５０を装着若しくは装着せずに施術を行なう。図４は、共通電極４を固定パッド５０から外した状態で、固定パッド５０と共通電極４とを、生体である人体の対向する位置にそれぞれ接触させて使用する例を示している。また図５は、共通電極４を固定パッド５０に取付けた状態で、固定パッド５０を人体の治療部位に接触させて使用する例を示している。

本実施例では、共通電極４の使用または不使用に関し、前述の対電極モードまたは組合せモードの設定変更を、スイッチ入力部２２の操作により決定している。しかし、対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの組数や、共通電極４の有無など考慮すると、様々な電極１２が想定されるので、例えば電極１２のコネクタ数を二ピン程度増設し、その増設したコネクタを受ける接続口を制御部２４の入力ポートに接続することで、接続部３０に装着した電極１２がどのようなものなのかを、制御部２４で識別する構成としてもよい。この場合、電極１２の増設したコネクタには、電極１２の種類に応じて異なる特性の抵抗や、静電容量や、データＲＯＭなどの識別素子を組み込み、これを装置本体１０側の例えば制御部２４で読み取る構成とすればよい。

次に、上記構成について、その作用を図６および図７に示すタイミングチャートを参照しながら詳しく説明する。

装置の使用に際しては、予め利用者が対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂを接続部３０の出力接続口ＯＵＴ１Ａ〜３Ａ，ＯＵＴ１Ｂ〜３Ｂにそれぞれ接続すると共に、共通電極４の使用または不使用を選択する。すなわち、共通電極４を使用する場合には、接続部３０の共通接続口ＣＯＭに共通電極４を接続し、共通電極４を使用しない場合には、共通接続口ＣＯＭから共通電極４を取り外す。また、共通電極４を使用する場合、図４に示すように、固定パッド５０に共通電極４を装着せずに、人体の対向する位置である例えば腹部と背中に、対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂを備えた固定パッド５０と共通電極４を接触させるか、さもなければ図５に示すように、固定パッド５０の取付部５２に共通電極４を装着して、当該固定パッド５０を人体の施術部位に接触させる。こうした電極１２の使用状態は、装置の動作中にも適宜変更が可能である。

次に、装置本体１０に備えた電源スイッチ（図示せず）をオン操作して、制御部２４を起動させると、ＣＰＵ３２は記憶手段３６から読み出したプログラムに基いて、電極１２に適切な低周波パルス電圧を供給するための一連の制御シーケンスを実行する。具体的には、ＣＰＵ３２が記憶手段３６に記憶される各種パラメータや共通電極４の使用状態を読出し、これを表示部２０に表示させる。このとき、スイッチ入力部２２の操作ボタンを押動操作すると、スイッチ入力部２２から制御部２４への操作信号によって、記憶手段３６に記憶する各種パラメータや共通電極４の使用状態が書き換えられ、その旨が表示部２０にも表示される。

本実施例では、スイッチ入力部２２の操作によって、上述した共通電極４を使用する場合には、共通電極４の使用状態として組合せモードが設定され、共通電極４を使用しない場合には、共通電極４の使用状態として対電極モードが設定される。また、共通電極を使用する場合に、組合せモードと対電極モードとをランダムに混在させた混用モードを設定できるようにしてもよい。

この後、スイッチ入力部２２の別な操作ボタンによって、低周波パルス電圧の出力開始を指示すると、制御部２４は、記憶手段３６に記憶された各種パラメータや共通電極４の使用状態にしたがって、電極１２に刺激信号として低周波パルス電圧を出力する。

図６は、対電極モードにおける刺激信号の出力例を示したものである。対電極モードの設定時において、刺激信号発生手段１４は、全ての電極１２から共通電極４を除く対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの中で、何れか二つの電極間に低周波パルス電圧を供給する。

例えば図６に示す出力パターンでは、第１のタイミングで、選択された二つのフォトモスリレーＰＭ１，ＰＭ８に対して、Ｌレベルの出力制御信号Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ与えることで、対電極１Ａ，１Ｂ間に正出力の低周波パルス電圧を供給し、第２のタイミングで、それまでとは別に選択された二つのフォトモスリレーＰＭ２，ＰＭ９に対して、Ｌレベルの出力制御信号Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ与えることで、対電極２Ａ，２Ｂ間に正出力の低周波パルス電圧を供給し、第３のタイミングで、それまでとは別に選択された二つのフォトモスリレーＰＭ３，ＰＭ１０に対して、Ｌレベルの出力制御信号Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ与えることで、対電極３Ａ，３Ｂ間に正出力の低周波パルス電圧を供給することができる。

また第１のタイミングで、選択された二つのフォトモスリレーＰＭ４，ＰＭ１１に対して、Ｌレベルの出力制御信号Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ与えることで、対電極１Ａ，１Ｂ間に負出力の低周波パルス電圧を供給し、第２のタイミングで、それまでとは別に選択された二つのフォトモスリレーＰＭ５，ＰＭ１２に対して、Ｌレベルの出力制御信号Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ与えることで、対電極２Ａ，２Ｂ間に負出力の低周波パルス電圧を供給し、第３のタイミングで、それまでとは別に選択された二つのフォトモスリレーＰＭ６，ＰＭ１３に対して、Ｌレベルの出力制御信号Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ与えることで、対電極３Ａ，３Ｂ間に負出力の低周波パルス電圧を供給することもできる。

なお、上記一連の動作では、それまでとは異なる電極に低周波パルス電圧の供給を切替えるタイミングで、全てのフォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ１４に出力制御信号Ｓ２，Ｓ３を与えない休止期間が設けられる。この休止期間では、全てのフォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ１４がオフ状態となり、全ての電極１２に対する低周波パルス電圧の供給が一時的に停止する。

対電極モードでは、対電極１Ａ，１Ｂ間に正出力→対電極２Ａ，２Ｂ間に正出力→対電極３Ａ，３Ｂ間に正出力→対電極１Ａ，１Ｂ間に正出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したり、対電極１Ａ，１Ｂ間に負出力→対電極２Ａ，２Ｂ間に負出力→対電極３Ａ，３Ｂ間に負出力→対電極１Ａ，１Ｂ間に負出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したり、対電極１Ａ，１Ｂ間に正出力→対電極１Ａ，１Ｂ間に負出力→対電極２Ａ，２Ｂ間に正出力→対電極２Ａ，２Ｂ間に負出力→対電極３Ａ，３Ｂ間に正出力→対電極３Ａ，３Ｂ間に負出力→対電極１Ａ，１Ｂ間に正出力→対電極１Ａ，１Ｂ間に負出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したりすることができる。

また、隣り合う対電極１Ａ〜３Ａと対電極１Ｂ〜３Ｂとの間ではなく、離れた対電極１Ａ〜３Ａと対電極１Ｂ〜３Ｂとの間に、正出力や負出力の低周波パルス電圧を供給してもよい。例えば、一つずつ間をおいて離れた対電極１Ａ，２Ａ間に正出力→対電極１Ｂ，２Ｂ間に正出力→対電極２Ａ，３Ａ間に正出力→対電極２Ｂ，３Ｂ間に正出力→対電極１Ａ，２Ａ間に正出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したり、対向して離れた対電極１Ａ，２Ｂ間に正出力→対電極１Ｂ，３Ａ間に正出力→対電極２Ａ，３Ｂ間に正出力→対電極２Ｂ，１Ａ間に正出力→対電極３Ａ，１Ｂ間に正出力→対電極３Ｂ，２Ａ間に正出力→対電極１Ａ，２Ｂ間に正出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したりすることができる。

それ以外にも、対電極モードでは、決められた順番にではなくランダムな順番で、一の対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの何れかと、他の対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの何れかとの間に、正出力や負出力の低周波パルス電圧を供給してもよい。

一方、図７は組合せ電極モードにおける刺激信号の出力例を示している。組合せ電極モードの設定時において、刺激信号発生手段１４は、対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂと共通電極４とを含む全ての電極１２の中で、何れか二つの電極間に低周波パルス電圧を供給する。

例えば図７には、一の対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの何れかと、他の共通電極４音の間で、決められた順に切替えて、正出力の低周波パルス電圧を供給する周期パターン（パターン１）と、決められた順に切替えて、負出力の低周波パルス電圧を供給する周期パターン（パターン２）と、ランダムな順に切替えて、正出力の低周波パルス電圧を供給する周期パターン（パターン３）と、決められた順に切替えて、両出力（正出力に続いて負出力）の低周波パルス電圧を供給する周期パターン（パターン４）と、決められた順に切替えて、正負交互の出力で低周波パルス電圧を供給する周期パターン（パターン５）がそれぞれ示されている。本実施例では、これらの周期パターンの何れかが、記憶手段３６にパラメータとして設定変更できるように記憶されており、記憶手段３６から読み出した周期パターンに従って、電極１２に低周波パルス電圧が供給される。また、一つの周期パターンではなく、複数の周期パターンを記憶手段３６に記憶し、決められた順番またはランダムな順番の周期パターンに従って、電極１２に低周波パルス電圧を供給してもよい。

上記一連の動作では、それまでとは異なる電極に低周波パルス電圧の供給を切替えるタイミングで、全てのフォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ１４に出力制御信号Ｓ２，Ｓ３を与えないオフ期間としての休止期間が設けられる。この休止期間では、全てのフォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ１４がオフ状態となり、全ての電極１２に対する低周波パルス電圧の供給が一時的に停止する。

組合せ電極モードでは、対電極１Ａと共通電極４との間に正出力→対電極１Ｂと共通電極４との間に正出力→対電極２Ａと共通電極４との間に正出力→対電極２Ｂと共通電極４との間に正出力→対電極３Ａと共通電極４との間に正出力→対電極３Ｂと共通電極４との間に正出力→対電極１Ａと共通電極４との間に正出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したり、対電極１Ａと共通電極４との間に正出力→対電極２Ａと共通電極４との間に正出力→対電極３Ａと共通電極４との間に正出力→対電極１Ｂと共通電極４との間に正出力→対電極２Ｂと共通電極４との間に正出力→対電極３Ｂと共通電極４との間に正出力→対電極１Ａと共通電極４との間に正出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したり、対電極１Ａと共通電極４との間に正出力→対電極２Ｂと共通電極４との間に正出力→対電極１Ｂと共通電極４との間に正出力→対電極３Ａと共通電極４との間に正出力→対電極２Ａと共通電極４との間に正出力→対電極３Ｂと共通電極４との間に正出力→対電極１Ａと共通電極４との間に正出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したりすることができる。

また、対電極１Ａと共通電極４との間に負出力→対電極１Ｂと共通電極４との間に負出力→対電極２Ａと共通電極４との間に負出力→対電極２Ｂと共通電極４との間に負出力→対電極３Ａと共通電極４との間に負出力→対電極３Ｂと共通電極４との間に負出力→対電極１Ａと共通電極４との間に負出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したり、対電極１Ａと共通電極４との間に負出力→対電極２Ａと共通電極４との間に負出力→対電極３Ａと共通電極４との間に負出力→対電極１Ｂと共通電極４との間に負出力→対電極２Ｂと共通電極４との間に負出力→対電極３Ｂと共通電極４との間に負出力→対電極１Ａと共通電極４との間に負出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したり、対電極１Ａと共通電極４との間に負出力→対電極２Ｂと共通電極４との間に負出力→対電極１Ｂと共通電極４との間に負出力→対電極３Ａと共通電極４との間に負出力→対電極２Ａと共通電極４との間に負出力→対電極３Ｂと共通電極４との間に負出力→対電極１Ａと共通電極４との間に負出力の順で、繰り返し低周波パルス電圧を供給したりすることもできる。

それ以外にも、組合せ電極モードでは、決められた順番にではなくランダムな順番で、一の対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの何れかと共通電極４の間に、正出力や負出力の低周波パルス電圧を供給してもよい。本実施例では基本的に、電極１２の中から選択した２つの電極に対して、出力の対線である正負を入れ替えたり、刺激発生手段１４に繋がれた全ての電極１２に対して、出力の極性を問わず接続できるようにすることを目的としている。

なお、図６および図７に示すタイミングチャートは、説明をわかり易くする目的で、単純な凹凸状のパルス波形を記載しているが、実際にはこのパルス波形の部分に、低周波パルスが群波形として出力される。この低周波パルス群のパルス幅や周波数は、低周波信号Ｓ１のパルス幅や周波数に依存する。図２に示すように、波形成形部２６としてトランス４２を使用した場合は、トランス４２の偏磁を避けるために、低周波パルスが片側（正出力または負出力）に偏らないように、出力制御信号Ｓ２，Ｓ３が出力切替部２８に与えられる。

一例として、低周波パルス電圧の振幅は数百Ｖｐ−ｐ（ピーク−ピーク値）であり、低周波パルス電圧の群波形が出力されているオン期間は、スイッチ入力部２２の操作により所定の例えば１ｍＳ〜１Ｓの範囲で可変でき、切替のためのオフ期間は、スイッチ入力部２２の操作により所定の例えば１ｍＳ〜１００ｍＳの範囲で可変できる。また、選択された２つの電極間で、低周波パルス電圧の群波形を何回オン・オフさせるのかという回数を設定状態数としたときに、電極１２の切替周期期間は（オン期間＋オフ期間）×設定状態数に等しく、この切替周期期間もスイッチ入力部２２の操作により任意の所定範囲に可変できる。

参考のために、従来の生体刺激装置の回路例を図８と図９にそれぞれ示す。図８の生体刺激装置は、波形成形部２６の出力端子＋と出力接続口ＯＵＴ１Ａ〜ＯＵＴ３Ａ，ＯＵＴ１Ｂ〜ＯＵＴ３Ｂとの接続を、出力切替部２８で切り替える構成になっており、波形成形部２６の出力端子−は共通接続口ＣＯＭに常時接続される。また、図９の生体刺激装置は、波形成形部２６に出力切替部２８の機能を兼用させた例であり、この場合は波形成形部２６として出力接続口ＯＵＴ１Ａ〜ＯＵＴ３Ａ，ＯＵＴ１Ｂ〜ＯＵＴ３Ｂに常時接続する第１の波形成形部２６ａ〜第６の波形成形部２６ｆを備え、第１の波形成形部２６ａ〜第６の波形成形部２６ｆのいずれか一つが選択的に動作して、出力接続口ＯＵＴ１Ａ〜ＯＵＴ３Ａ，ＯＵＴ１Ｂ〜ＯＵＴ３Ｂの何れか一つと、共通接続口ＣＯＭとの間に、正出力の低周波パルス電圧が生成されるようになっている。

しかし、図８や図９に示す生体刺激装置は何れも、対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂと共通電極との間でしか、正出力の低周波パルス電圧を供給することができず、また共通接続口ＣＯＭから共通電極４を外した状態で、低周波パルス電圧を生体に付与することができない。本実施例における生体刺激装置は、こうした問題を一掃して、より広範囲な施術効果を得ることができる。

以上のように本実施例は、生体としての人体に接触する電極１２に、パルス電圧として低周波パルス電圧を与えることで、その人体の施術部位を電気刺激するための生体刺激装置であって、前記生体の適所に当接する三つ以上の電極１２と、全ての電極１２に対して、選択された一の電極と他の電極との間に正出力および負出力のパルス電圧を供給できる刺激発生手段１４と、を備えて構成される。

この場合、人体の適所に当接するどの電極１２に対しても、その中から選択した一の電極と他の電極との間に、一の電極から他の電極に向けて電流が流れる正出力の低周波パルス電圧と、他の電極から一の電極に向けて電流が流れる負出力の低周波パルス電圧とを、適切なタイミングで供給することができる。そのため、人体への刺激を特定の部位に限定することなく、様々な部位に付与することができ、より広範囲な施術効果を得ることが可能になる。

また、本実施例における三つ以上の電極１２は、一つの共通電極４と、その共通電極４以外の二つ以上の対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂとにより構成される。

この場合、対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの何れか一つと、一つの共通電極４との間にパルス電圧を供給することで、生体の深部に刺激を与えることができるだけでなく、二つの対電極の間にもパルス電圧を供給することができ、電極の当接部位をわざわざ変えなくても、そのままの状態で生体の表層部に刺激を与えることができる。

また、本実施例の刺激発生手段１４は、全ての前記電極の中から、選択された一の電極と他の電極をランダムに切替えて選択する出力切替部２８を備えている。

この場合、出力切替部２８により、全ての電極１２の中からランダムに選択したどのような二つの電極の間に対しても、正出力と負出力のパルス電圧を供給することができる。そのため、一か所に部位に集中することなく、広範囲に効果的な施術効果を得ることが可能になる。

また、本実施例における出力切替部２８は、切替素子としてフォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ１４を備えて構成される。

この場合、フォトモスリレーＰＭ１〜ＰＭ１４の特徴を生かして、低周波パルス電圧を供給する一の電極と他の電極をランダムに高速切替できると共に、長寿命で信頼性の高い出力切替部２８を得ることができる。

さらに刺激発生手段１４は、前記一の電極と前記他の電極が何れも対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂの中から選択されたものである第１の動作モードとしての対電極モードと、前記一の電極と前記他の電極の何れか一方が共通電極４である第２の動作モードとしての組合せモードとにより、電極１２に低周波パルス電圧を供給する構成となっている。

この場合、全ての電極１２の中でどの電極に低周波パルス電圧を供給するのかについて、予め刺激発生手段１４に異なる対電極モードと組合せモードが用意されているため、必要に応じて２つの動作モードの何れか、もしくは２つの動作モードを混用して、人体に対して効果的に施術効果を得ることが可能になる。

その他に本実施例では、複数の対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂが一つの固定パッド５０に固着される一方で、共通電極４は固定パッド５０に着脱可能に設けられる。

このようにすれば、固定パッド５０から共通電極４を取り外すことで、人体の対向する位置に対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂと共通電極４をそれぞれ簡単に配置でき、また固定パッド５０に共通電極４を装着することで、人体の一側に集中して対電極１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂと共通電極４を配置することができる。

なお本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、図６や図７で示した刺激信号の出力パターンはあくまでも一例であり、任意のタイミングでランダムに選択された２つの電極の間に刺激信号を発生させてよい。また、複数の対をなす電極間で同時に刺激信号を発生させても構わない。

１Ａ〜３Ａ，１Ｂ〜３Ｂ 対電極
４ 共通電極
１２ 電極
１４ 刺激発生手段
２８ 出力切替部
ＰＭ１〜ＰＭ１４ フォトモスリレー

Claims (5)

1. 生体を電気刺激するための生体刺激装置であって、
   前記生体の適所に当接する三つ以上の電極と、
   全ての前記電極に対して、一の電極と他の電極との間に正出力および負出力のパルス電圧を供給できる刺激発生手段と、
   を備えたことを特徴とする生体刺激装置。
2. 前記三つ以上の電極は、一つの共通電極と、前記共通電極以外の二つ以上の対電極とにより構成されることを特徴とする請求項１記載の生体刺激装置。
3. 前記刺激発生手段は、全ての前記電極の中から、前記一の電極と前記他の電極をランダムに切替えて選択する出力切替部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の生体刺激装置。
4. 前記出力切替部は、フォトモスリレーを備えて構成されることを特徴とする請求項３記載の生体刺激装置。
5. 前記刺激発生手段は、前記一の電極と前記他の電極が何れも前記対電極である第１の動作モードと、前記一の電極と前記他の電極の何れかが共通電極である第２の動作モードとにより、前記パルス電圧を供給するものであること特徴とする請求項２記載の生体刺激装置。

Images