JP2015112269A - 電位治療器 - Google Patents

Abstract

【課題】 交流電圧における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との落差を大きくして、治療者の体感を高めることができる電位治療器を得ることを目的とする。【解決手段】 制御回路６が、交流電圧発生回路３により発生される交流電圧ＶＡＣの波形が正電圧のピーク値から減少に転じる直前に、正の電圧を交流電圧ＶＡＣに重畳して波形の山を形成し、あるいは、交流電圧ＶＡＣの波形が負電圧のピーク値から増加に転じる直前に、負の電圧を交流電圧ＶＡＣに重畳して波形の谷を形成する。【選択図】 図１

Description

この発明は、治療者（患者）の体に交流の高電圧を与えて電位治療を施す電位治療器に関するものである。

電位治療器は、治療者の体（以下、「生体」と称する）に交流電圧を与えて電位治療を施すものであるが、以下の特許文献１には、交流電圧の正電圧が生体に与えられると興奮作用がもたらされ、交流電圧の負電圧が生体に与えられると鎮静作用がもたらされる旨の記載がある。
電位治療器が、生体に印加する高電圧の波形としては、一般的には、交流電圧の正電圧のピーク値より、負電圧のピーク値の方が大きい波形が、生体の新陳代謝を促す上で望ましいとされている。

以下の特許文献１には、上記の興奮作用と鎮静作用が得られるようにするために、トランスの一次側に入力される交流電圧を発生する交流電圧発生部と、このトランスの二次側から出力される交流電圧によって電界を形成する電界形成部とから構成されている電位治療器が開示されている。
この交流電圧発生部は、交流電圧における正電圧の領域と、交流電圧における負電圧の領域とが同一面積で、正負非対称の波形を形成する波形発生部を有しており、この波形発生部が、交流電圧の負電圧のピーク値が正電圧のピーク値より大きくなるように設定されたオフセット波形をトランスの一次側に入力するようにしている。
なお、特許文献１には、交流電圧における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率を５０：５０〜１０：９０の範囲で切り替えることができる旨が記載されている。

特許第４２４６６７４号公報（段落番号［００１１］から［００１３］）

従来の電位治療器は以上のように構成されているので、交流電圧における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率を５０：５０〜１０：９０の範囲で切り替えることができるが、この比率の可変範囲でピーク値の比率を切り替えると、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との落差（ピークｔｏピーク値）が小さくなることがある。ピーク値の落差が小さくなると、生体に影響を与えるエネルギーが低下して、治療者の体感が減少してしまうことがある課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、交流電圧における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との落差を大きくして、治療者の体感を高めることができる電位治療器を得ることを目的とする。

この発明に係る電位治療器は、交流電圧を発生する交流電圧発生回路と、交流電圧発生回路により発生された交流電圧を昇圧して、昇圧後の交流電圧を出力する変圧器とを設け、制御回路が、その交流電圧発生回路により発生される交流電圧を制御して、その交流電圧の波形が正電圧のピーク値から減少に転じる直前に、正の電圧を交流電圧に重畳して波形の山を形成し、あるいは、その交流電圧の波形が負電圧のピーク値から増加に転じる直前に、負の電圧を交流電圧に重畳して波形の谷を形成するようにしたものである。

この発明に係る電位治療器は、変圧器の二次側における２つの出力端子のうち、電位出力端子と接続されていない側の出力端子とグランド間に直流電圧を印加する直流電圧発生回路を設け、制御回路が、その直流電圧発生回路により印加される直流電圧を制御して、その電位出力端子から出力される交流電圧における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率を調整するようにしたものである。

この発明に係る電位治療器は、変圧器の二次側における２つの出力端子の間に、固定の直流電圧を印加する直流電圧発生回路を備えるようにしたものである。

この発明によれば、交流電圧における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との落差を大きくして、治療者の体感を高めることができる効果がある。

この発明の実施の形態１による電位治療器を示す構成図である。 波形に山を形成する前の交流電圧の波形（シミュレーション波形）例を示す説明図である。 波形に山を形成した後の交流電圧の波形（シミュレーション波形）例を示す説明図である。 波形に山を形成する前の交流電圧の波形（シミュレーション波形）例を示す説明図である。 波形に山を形成した後の交流電圧の波形（シミュレーション波形）例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による他の電位治療器を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による電位治療器を示す構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電位治療器を示す構成図である。
図１において、電源回路２はＡＣ電源１から交流電力の供給を受けて、電位治療器の各デバイス（例えば、交流電圧発生回路３、直流電圧発生回路５、制御回路６など）に対して駆動用の電力を供給する回路である。
交流電圧発生回路３は制御回路６から出力される交流電圧制御信号にしたがって交流電圧Ｖ_ＡＣを発生する回路である。

昇圧トランス４は一次側が交流電圧発生回路３と接続されて、二次側の出力端子４ａが電流制限抵抗７を介して電位出力端子８と接続されており、交流電圧発生回路３により発生された交流電圧Ｖ_ＡＣを昇圧して、昇圧後の交流電圧Ｖ_ＡＣ’を二次側に出力する。
直流電圧発生回路５は例えば出力可変型の直流電源（以下、「直流可変電源」と称する）などから構成されており、制御回路６から出力される直流電圧制御信号にしたがって昇圧トランス４の二次側の出力端子４ｂとグランド間に直流電圧Ｖ_ＤＣを印加する回路である。

制御回路６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、交流電圧発生回路３により発生される交流電圧Ｖ_ＡＣを制御して、正弦波形、矩形波形、あるいは、正弦波と矩形波の組み合わせからなる波形の交流電圧を発生させるとともに、直流電圧発生回路５により印加される直流電圧Ｖ_ＤＣを制御して、電位出力端子８から出力される交流電圧Ｖ_ＡＣ’における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを調整する回路である。
また、制御回路６は交流電圧発生回路３により発生される交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が正電圧のピーク値から減少に転じる直前に、正の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳して波形の山を形成し、あるいは、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が負電圧のピーク値から増加に転じる直前に、負の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳して波形の谷を形成する処理を実施する。
電流制限抵抗７は漏れ電流を制限するために、昇圧トランス４の二次側の出力端子４ａと電位出力端子８の間に挿入されている抵抗である。
なお、電位出力端子８には、図示せぬ通電マット内に収納されている導電電極板が接続されており、治療者が通電マットの上に乗ると、電位出力端子８から出力された交流電圧Ｖ_ＡＣ’が治療者に与えられる。

次に動作について説明する。
最初に、交流電圧Ｖ_ＡＣにおける正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを調整する処理について説明する。
まず、制御回路６は、交流電圧の波形の形状（例えば、正弦波形、矩形波形、あるいは、正弦波と矩形波の組み合わせ）や、交流電圧の周波数ｆなどを示す交流電圧制御信号を交流電圧発生回路３に出力する。
交流電圧発生回路３は、制御回路６から交流電圧制御信号を受けると、その交流電圧制御信号にしたがって交流電圧Ｖ_ＡＣを発生する。
なお、交流電圧発生回路３は、制御回路６の指示の下で、所望の波形形状の交流電圧Ｖ_ＡＣを発生することができればよく、交流電圧発生回路３の回路構成は特に問わない。

昇圧トランス４は、一次側が交流電圧発生回路３と接続されており、交流電圧発生回路３が交流電圧Ｖ_ＡＣを発生すると、その交流電圧Ｖ_ＡＣを昇圧して、昇圧後の交流電圧Ｖ_ＡＣ’を二次側に出力する。
Ｖ_ＡＣ’＝Ｋ・Ｖ_ＡＣ
ただし、Ｋは昇圧トランス４の利得（ゲイン）である。
この実施の形態１では、二次側の出力端子４ｂに直流電圧発生回路５が接続されているが、直流電圧発生回路５が接続されていなければ、昇圧トランス４により発生された交流電圧Ｖ_ＡＣ’における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒは変えられず、電位出力端子８に出力される。

制御回路６は、直流電圧発生回路５により印加される直流電圧Ｖ_ＤＣを示す直流電圧制御信号を直流電圧発生回路５に出力する。
例えば、交流電圧Ｖ_ＡＣ’における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを５０：５０〜０：１００の範囲で調整する場合、０Ｖ〜−ＸＶ（この場合、ＸはＶ_ＡＣの波高値となる）の直流電圧Ｖ_ＤＣを示す直流電圧制御信号を直流電圧発生回路５に出力する。
また、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを５０：５０〜１００：０の範囲で調整する場合、０Ｖ〜＋ＸＶの直流電圧Ｖ_ＤＣを示す直流電圧制御信号を直流電圧発生回路５に出力する。

具体的には、例えば、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを変更せずに、５０：５０で使用する場合、０Ｖの直流電圧Ｖ_ＤＣを示す直流電圧制御信号を直流電圧発生回路５に出力する。
例えば、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを２５：７５で使用する場合、−Ｘ／２Ｖの直流電圧Ｖ_ＤＣを示す直流電圧制御信号を直流電圧発生回路５に出力する。
例えば、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを０：１００で使用する場合、−ＸＶの直流電圧Ｖ_ＤＣを示す直流電圧制御信号を直流電圧発生回路５に出力する。
例えば、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを７５：２５で使用する場合、＋Ｘ／２Ｖの直流電圧Ｖ_ＤＣを示す直流電圧制御信号を直流電圧発生回路５に出力する。
例えば、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを１００：０で使用する場合、＋ＸＶの直流電圧Ｖ_ＤＣを示す直流電圧制御信号を直流電圧発生回路５に出力する。

直流電圧発生回路５は、制御回路６から直流電圧制御信号を受けると、内蔵している直流可変電源から直流電圧制御信号が示す直流電圧Ｖ_ＤＣを出力することで、その直流電圧Ｖ_ＤＣを昇圧トランス４の二次側の出力端子４ｂとグランド間に印加する。
これにより、直流電圧発生回路５から出力された直流電圧Ｖ_ＤＣが交流電圧Ｖ_ＡＣ’に重畳され、その分だけ、交流電圧Ｖ_ＡＣ’がシフトされるため、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒが調整され、比率Ｒが調整された後の交流電圧Ｖ_ＡＣ’が電位出力端子８から出力される。
例えば、直流電圧Ｖ_ＤＣがマイナスの電圧であれば、昇圧後の交流電圧Ｖ_ＡＣ’が直流電圧Ｖ_ＤＣの値に応じてマイナス側にオフセットされて、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒが５０：５０〜０：１００の範囲になる。
一方、直流電圧Ｖ_ＤＣがプラスの電圧であれば、昇圧後の交流電圧Ｖ_ＡＣ’が直流電圧Ｖ_ＤＣの値に応じてプラス側にオフセットされて、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒが５０：５０〜１００：０の範囲になる。

次に、交流電圧Ｖ_ＡＣにおける正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との落差を大きくする処理について説明する。
ここでは、説明の便宜上、交流電圧発生回路３により発生される交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が矩形波であり、比率調整後の交流電圧Ｖ_ＡＣ’が図２に示すように正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒが２０：８０であるものとする。
この場合の正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との落差は、約１５０００Ｖである。

制御回路６は、図２の交流電圧Ｖ_ＡＣ’の波形（あるいは、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形）において、正電圧のピーク値から減少に転じる直前（概ね時刻４２〜４９の付近）に、正の電圧を重畳する旨を示す交流電圧制御信号を交流電圧発生回路３に出力する。
この交流電圧制御信号は、事前に、交流電圧の周波数ｆなどを示す交流電圧制御信号に含めて交流電圧発生回路３に出力するようにしてもよいし、周波数ｆなどを示す交流電圧制御信号と別個に交流電圧発生回路３に出力するようにしてもよい。

交流電圧発生回路３は、制御回路６から正の電圧を重畳する旨を示す交流電圧制御信号を受けると、図３に示すように、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が正電圧のピーク値から減少に転じる直前（概ね時刻４２〜４９の付近）に、正の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳することで、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形に山を形成する。
交流電圧Ｖ_ＡＣの波形に山を形成する手法としては、矩形波の交流電圧Ｖ_ＡＣに対して高調波を重畳させる手法などが考えられる。
図３の例では、約９０００Ｖの電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳しており、その結果、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との落差が約２４０００Ｖになっており、ピーク値の落差が約９０００Ｖ大きくなっている。

ここでは、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が正電圧のピーク値から減少に転じる直前に、正の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳することで、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形に山を形成する例を示したが、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が負電圧のピーク値から増加に転じる直前に、負の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳して波形の谷を形成するようにしてもよい。
この場合、制御回路６は、例えば、図４の交流電圧Ｖ_ＡＣの波形において、負電圧のピーク値から増加に転じる直前（概ね時刻４２〜４９の付近）に、負の電圧を重畳する旨を示す交流電圧制御信号を交流電圧発生回路３に出力する。
交流電圧発生回路３は、制御回路６から負の電圧を重畳する旨を示す交流電圧制御信号を受けると、図５に示すように、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が負電圧のピーク値から増加に転じる直前（概ね時刻４２〜４９の付近）に、負の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳することで、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形に谷を形成する。
図５の例では、約−９０００Ｖの電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳しており、その結果、正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との落差が約２４０００Ｖになっており、ピーク値の落差が約９０００Ｖ大きくなっている。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、制御回路６が、交流電圧発生回路３により発生される交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が正電圧のピーク値から減少に転じる直前に、正の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳して波形の山を形成し、あるいは、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が負電圧のピーク値から増加に転じる直前に、負の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳して波形の谷を形成するように構成したので、電位出力端子８から出力される交流電圧Ｖ_ＡＣ’における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との落差を大きくして、治療者の体感を高めることができる効果を奏する。

この実施の形態１では、交流電圧発生回路３により発生される交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が矩形波である例を示したが、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が矩形波であるものに限るものではなく、例えば、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が正弦波や、正弦波と矩形波の組み合わせの波形であっても、矩形波の場合と同様の方法で、波形の山や谷を形成することができる。
例えば、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が正弦波である場合、正電圧及び負電圧のピーク値は波高値に相当し、矩形波の場合のように、ピーク値が所定期間連続しないので、その波高値に正の電圧や負の電圧を重畳することで、波形の山や谷を形成する。

また、この実施の形態１では、昇圧トランス４の出力端子４ｂとグランド間に直流電圧発生回路５が接続されているものを示したが、図６に示すように、昇圧トランス４の出力端子４ａと電流制限抵抗７の間に直流電圧発生回路５が接続されていてもよい。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２による電位治療器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
直流電圧発生回路１１は例えば固定の直流電源などから構成されており、昇圧トランス４の二次側の出力端子４ａと出力端子４ｂの間に固定の直流電圧Ｖ_ＤＣ（正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒが５０：５０〜０：１００の範囲、あるいは、５０：５０〜１００：０の範囲の中の任意の固定比率に設定する直流電圧Ｖ_ＤＣ）を印加する回路である。

制御回路１２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、図１の制御回路６と同様に、交流電圧発生回路３により発生される交流電圧Ｖ_ＡＣを制御して、正弦波形、矩形波形、あるいは、正弦波と矩形波の組み合わせからなる波形の交流電圧を発生させる回路である。
また、制御回路１２は図１の制御回路６と同様に、交流電圧発生回路３により発生される交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が正電圧のピーク値から減少に転じる直前に、正の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳して波形の山を形成し、あるいは、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が負電圧のピーク値から増加に転じる直前に、負の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳して波形の谷を形成する処理を実施する。
ただし、制御回路１２は、図１の制御回路６と異なり、直流電圧発生回路１１により印加される直流電圧Ｖ_ＤＣを制御する処理を実施しない。

上記実施の形態１では、制御回路６が、直流電圧発生回路５により印加される直流電圧Ｖ_ＤＣを制御して、電位出力端子８から出力される交流電圧Ｖ_ＡＣ’における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率Ｒを調整するものを示したが、昇圧トランス４の二次側の出力端子４ａと出力端子４ｂの間に固定の直流電圧Ｖ_ＤＣ（任意の固定の比率Ｒに設定する直流電圧Ｖ_ＤＣ）を印加する直流電圧発生回路１１を設け、制御回路１２が、直流電圧発生回路１１により印加される直流電圧Ｖ_ＤＣを制御しない場合でも、図１の制御回路６と同様に、交流電圧発生回路３により発生される交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が正電圧のピーク値から減少に転じる直前に、正の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳して波形の山を形成し、あるいは、交流電圧Ｖ_ＡＣの波形が負電圧のピーク値から増加に転じる直前に、負の電圧を交流電圧Ｖ_ＡＣに重畳して波形の谷を形成することで、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

この実施の形態２では、昇圧トランス４の二次側の出力端子４ａと出力端子４ｂの間に直流電圧発生回路１１を接続しているが、図１の直流電圧発生回路５と同様に、昇圧トランス４の二次側の出力端子４ｂとグランドの間に直流電圧発生回路１１が接続されていてもよい。

１ ＡＣ電源
２ 電源回路
３ 交流電圧発生回路
４ 昇圧トランス
４ａ 昇圧トランスの二次側の出力端子
４ｂ 昇圧トランスの二次側の出力端子
５，１１ 直流電圧発生回路
６，１２ 制御回路
７ 電流制限抵抗
８ 電位出力端子

Claims (3)

1. 交流電圧を発生する交流電圧発生回路と、
   前記交流電圧発生回路により発生された交流電圧を昇圧して、昇圧後の交流電圧を出力する変圧器と、
   前記交流電圧発生回路により発生される交流電圧を制御して、前記交流電圧の波形が正電圧のピーク値から減少に転じる直前に、正の電圧を前記交流電圧に重畳して波形の山を形成し、あるいは、前記交流電圧の波形が負電圧のピーク値から増加に転じる直前に、負の電圧を前記交流電圧に重畳して波形の谷を形成する制御回路と
   を備えた電位治療器。
2. 前記変圧器の二次側における２つの出力端子のうち、電位出力端子と接続されていない側の出力端子とグランド間に直流電圧を印加する直流電圧発生回路を設け、
   前記制御回路は、前記直流電圧発生回路により印加される直流電圧を制御して、前記電位出力端子から出力される交流電圧における正電圧のピーク値と負電圧のピーク値との比率を調整することを特徴とする請求項１記載の電位治療器。
3. 前記変圧器の二次側における２つの出力端子の間に、固定の直流電圧を印加する直流電圧発生回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の電位治療器。

Images