JP2015163145A - Bioelectric stimulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気刺激信号により生体に刺激を与える生体電気刺激装置に関するものである。 The present invention relates to a bioelectric stimulation device that stimulates a living body with an electrical stimulation signal.
筋肉増強、筋肉の引き締め、疲労回復を目的として、電気的筋肉刺激法（ＥＭＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍｕｓｃｌｅ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）を用いた生体電気刺激装置が実用化されている。 For the purpose of muscle strengthening, muscle tightening, and fatigue recovery, a bioelectric stimulation device using an electrical muscle stimulation method (EMS) has been put into practical use.
生体電気刺激装置は、皮膚に覆われた電気の良導体である人体に、電気刺激信号である電流を直接流して筋を刺激すると、運動神経が興奮して筋収縮が起こることを利用している。矩形波パルスなどで単発の電気刺激を与えた場合、単縮といわれる瞬間的な収縮が起こる。一方で、同じ電気刺激を複数回与えた場合、加重が生じてより大きな収縮力が得られるが、ＥＭＳではこれを利用している。 The bioelectric stimulation device utilizes the fact that when the muscles are stimulated by directly applying a current, which is an electrical stimulation signal, to the human body that is a good conductor of electricity covered by the skin, the motor nerves excite and muscle contraction occurs. . When a single electrical stimulation is applied by a rectangular wave pulse or the like, instantaneous contraction called single contraction occurs. On the other hand, when the same electrical stimulation is given a plurality of times, weighting occurs and a greater contraction force is obtained, but EMS uses this.
ところで、電気刺激信号の周波数が低周波の場合は表層筋に作用し、高周波の場合は深層筋に作用するため、周波数の値は電気刺激において重要な因子の一つである。生体電気刺激装置に用いられる周波数帯として、１キロヘルツ以下は低周波、１キロヘルツ〜１０キロヘルツは中周波、１０キロヘルツ以上は高周波と称される。 By the way, when the frequency of the electrical stimulation signal is low, it acts on the surface muscle, and when it is high frequency, it acts on the deep muscle, so the frequency value is one of the important factors in electrical stimulation. As a frequency band used for the bioelectric stimulation apparatus, 1 kHz or less is referred to as a low frequency, 1 kHz to 10 kHz is referred to as a medium frequency, and 10 kHz or more is referred to as a high frequency.
その他、電気刺激信号の波形、パルス幅、振幅、その他の条件により、刺激の強弱や筋収縮の仕方が異なることがわかっており、種々の波形が用いられている。 In addition, it is known that the intensity of stimulation and the manner of muscle contraction differ depending on the waveform, pulse width, amplitude, and other conditions of the electrical stimulation signal, and various waveforms are used.
特許文献１には、所定の繰り返し周波数で出力される矩形波パルスをパルス幅変調し、この矩形波パルスよりも高い周波数成分を複数含む矩形波パルス群の繰り返しを刺激信号とする生体刺激装置が記載されている。この場合、矩形波パルス群が立ち上がりから所定時間幅の半分が経過するまでは、個々のオンパルスの時間幅が徐々に拡がり、その後立ち下がりに近づくに従って個々のオンパルスの時間幅が徐々に狭まる。 Patent Document 1 discloses a biological stimulation device that performs pulse width modulation on a rectangular wave pulse output at a predetermined repetition frequency and uses a repetition of a rectangular wave pulse group including a plurality of frequency components higher than the rectangular wave pulse as a stimulation signal. Have been described. In this case, the time width of each on-pulse gradually increases until half of the predetermined time width elapses from the rise of the rectangular wave pulse group, and then the time width of each on-pulse gradually narrows as the fall approaches.
特許文献２には、同一群内で同一の周期を有する複数の矩形波パルスによって構成される矩形波パルス群の繰り返しを刺激信号として出力し、さらに矩形波パルス群を正負交互に周期的に繰り返し出力し、複数の矩形波パルス群からなる所定の時間幅において、この時間幅の半分が経過するまでは、正負一組の矩形波パルス群を出力する毎に矩形波パルスのデューティを徐々に大きくし、その後この時間幅が終わりに近づくに従って、正負一組の矩形波パルス群が出力する毎に矩形波パルスのデューティを小さくする生体刺激装置が記載されている。 In Patent Document 2, a repetition of a rectangular wave pulse group composed of a plurality of rectangular wave pulses having the same period in the same group is output as a stimulus signal, and the rectangular wave pulse group is periodically repeated alternately in positive and negative directions. The duty of the rectangular wave pulse is gradually increased every time a set of positive and negative rectangular wave pulses is output until a half of this time width elapses in a predetermined time width consisting of a plurality of rectangular wave pulse groups. A biostimulator is described in which the duty of a rectangular wave pulse is reduced each time a set of positive and negative rectangular wave pulses are output as the time width approaches the end.
特許文献３には、低周波パルス信号波と高周波信号波とを重畳させた合成波を刺激信号とし、低周波パルス信号波のオン状態時に高周波信号波が低周波パルス信号波に重畳され、合成波はそのレベルが重畳開始時点から徐々に上昇するように構成された合成波であり、合成波のオン・オフ周期を連続して組み合わせた電気的生体刺激用波形発生装置が記載されている。 In Patent Document 3, a synthesized wave obtained by superimposing a low-frequency pulse signal wave and a high-frequency signal wave is used as a stimulus signal, and the high-frequency signal wave is superimposed on the low-frequency pulse signal wave when the low-frequency pulse signal wave is turned on. The wave is a composite wave whose level is gradually increased from the superimposition start time, and an electrical biostimulation waveform generator that continuously combines the on / off cycles of the composite wave is described.
しかし、上記従来の生体電気刺激装置を使用した場合、低周波信号に高周波信号を重畳させた合成波を電気刺激信号として用いているため深層筋に刺激を付与できるが、生体の深さ方向における刺激位置は限定され、深さ方向全体にわたって刺激されなかった。また、電気刺激信号が規則的で単調であるため、長期間にわたって継続して使用する意欲を消失させることがあった。かかる事情に鑑み、本発明は、生体に付与する刺激パターンを変化することができる生体電気刺激装置を提供することを目的とするものである。 However, when the above-described conventional bioelectric stimulation apparatus is used, stimulation can be applied to deep muscles because a synthetic wave in which a high-frequency signal is superimposed on a low-frequency signal is used as an electrical stimulation signal. The stimulation location was limited and was not stimulated throughout the depth direction. In addition, since the electrical stimulation signal is regular and monotonous, the willingness to use it continuously for a long time may be lost. In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a bioelectric stimulation device capable of changing a stimulation pattern applied to a living body.
上記目的を達成し得た本発明の生体電気刺激装置は、第１信号と第２信号とを含む電気刺激信号を生成する刺激発生手段を備えた生体電気刺激装置であって、前記第１信号は、低周波信号に高周波信号を重畳させた合成波であり、前記第２信号は、低周波信号に周波数が前記高周波信号よりも低い中周波信号を重畳させた合成波であり、前記電気刺激信号は、前記第１信号と前記第２信号が交互に出力されることを特徴とするものである。このような本発明の生体電気刺激装置は、従来から用いられている低周波信号に高周波信号を重畳させた合成波に加えて、低周波信号に中周波信号を重畳させた合成波を電気刺激信号として用いているため、深層筋及び表層筋だけではなく、深層筋のうち、比較的浅い部位に位置する筋に対しても刺激を付与することができる。また、第１信号と第２信号を交互に出力することにより、刺激パターンを複雑に変化させることができる。 The bioelectric stimulation device of the present invention that has achieved the above object is a bioelectric stimulation device comprising a stimulus generating means for generating an electrical stimulation signal including a first signal and a second signal, wherein the first signal Is a synthesized wave in which a high-frequency signal is superimposed on a low-frequency signal, and the second signal is a synthesized wave in which a medium-frequency signal having a frequency lower than that of the high-frequency signal is superimposed on a low-frequency signal, and the electrical stimulation The signal is characterized in that the first signal and the second signal are alternately output. Such a bioelectric stimulation device according to the present invention is configured to electrically stimulate a synthesized wave obtained by superimposing a medium frequency signal on a low frequency signal, in addition to a synthetic wave obtained by superimposing a high frequency signal on a low frequency signal conventionally used. Since it is used as a signal, stimulation can be applied not only to the deep layer muscle and the surface layer muscle but also to a muscle located in a relatively shallow portion of the deep layer muscle. Further, by alternately outputting the first signal and the second signal, the stimulation pattern can be changed in a complicated manner.
本発明の生体電気刺激装置においては、前記第１信号の出力開始から前記第２信号の出力開始までの時間幅は、前記第２信号の出力開始から前記第１信号の次の出力開始までの時間幅の整数倍であることが好ましい。第１信号と第２信号の出力時間幅に一定の差を設けることで、生体に付与する刺激パターンのリズムを変化させることができる。 In the bioelectric stimulation device of the present invention, the time width from the start of output of the first signal to the start of output of the second signal is from the start of output of the second signal to the start of output next to the first signal. It is preferably an integer multiple of the time width. By providing a certain difference in the output time width of the first signal and the second signal, the rhythm of the stimulation pattern applied to the living body can be changed.
本発明の生体電気刺激装置においては、前記低周波信号は、正負交互に出力される矩形波または三角波であることが好ましい。矩形波は、立ち上がり及び立ち下がりが速く、強縮が速やかに進むことから、刺激感を強くすることができる。三角波は立ち上がり及び立ち下がりが矩形波に比べて緩やかであるため、強縮がゆっくり進むことから、刺激感を柔らかくすることができる。 In the bioelectric stimulation device of the present invention, it is preferable that the low-frequency signal is a rectangular wave or a triangular wave that is output alternately between positive and negative. The rectangular wave has a fast rise and fall and a rapid advance and contraction, so that a sense of stimulation can be strengthened. Since the triangular wave rises and falls more slowly than the rectangular wave, the twitching progresses slowly, so that the feeling of stimulation can be softened.
本発明の生体電気刺激装置においては、前記低周波信号は、第１所定時間毎に第１所定時間に対するオン状態での出力時間の割合（デューティ比）が変化することが好ましい。デューティ比が大きい場合は刺激が連続的になるため、刺激感が強くなる。一方、デューティ比が小さい場合は、刺激は間欠的になるため、刺激感は弱くなる。デューティ比が変化することで、刺激を与える時間間隔を変化させることができ、刺激感に強弱をつけることができる。 In the bioelectric stimulation device of the present invention, it is preferable that the low-frequency signal has a ratio (duty ratio) of an output time in an ON state with respect to the first predetermined time every first predetermined time. When the duty ratio is large, the stimulation is continuous, so the feeling of stimulation becomes strong. On the other hand, when the duty ratio is small, the stimulation is intermittent, and thus the feeling of stimulation is weakened. By changing the duty ratio, the time interval for applying the stimulus can be changed, and the stimulus feeling can be increased or decreased.
本発明の生体電気刺激装置においては、前記低周波信号の振幅は、手動で調節できることが好ましい。使用目的、使用者の体調、好みなどに合わせて、生体に加える刺激の強弱を調節することができる。 In the bioelectric stimulation device of the present invention, it is preferable that the amplitude of the low frequency signal can be adjusted manually. The intensity of the stimulus applied to the living body can be adjusted according to the purpose of use, the physical condition of the user, and the preference.
本発明の生体電気刺激装置においては、前記低周波信号の振幅は、複数の第１所定時間からなる第２所定時間の途中から終わりにかけて徐々に減少することが好ましい。この態様によれば、電気刺激信号が付与されたときの刺激に強弱が生じ、刺激のリズムに変化を加えることができる。 In the bioelectric stimulation device of the present invention, it is preferable that the amplitude of the low-frequency signal gradually decreases from the middle to the end of the second predetermined time consisting of a plurality of first predetermined times. According to this aspect, the intensity of the stimulation when the electrical stimulation signal is applied can be changed, and the rhythm of the stimulation can be changed.
本発明の生体電気刺激装置においては、前記デューティ比は、前記第１信号の出力開始から前記第２信号の出力開始までの間に増加及び減少が二回なされ、前記第２信号の出力開始から前記第１信号の次の出力開始までの間に増加及び減少が一回なされることが好ましい。この態様によれば、刺激を与える時間間隔を変化させることができ、刺激感に強弱をつけることができる。 In the bioelectric stimulation device of the present invention, the duty ratio is increased and decreased twice between the start of output of the first signal and the start of output of the second signal, and from the start of output of the second signal. It is preferable that the increase and decrease are performed once before the start of the next output of the first signal. According to this aspect, the time interval for applying the stimulus can be changed, and the feeling of stimulation can be increased or decreased.
本発明の生体電気刺激装置においては、前記デューティ比が、０．５以上０．９以下であることが好ましい。使用者の安全を確保しつつ、必要な刺激を付与することができる。 In the bioelectric stimulation device of the present invention, the duty ratio is preferably 0.5 or more and 0.9 or less. Necessary stimuli can be applied while ensuring the safety of the user.
本発明の生体電気刺激装置は、第１信号と第２信号とを含む電気刺激信号を生成する刺激発生手段を備え、第１信号は、低周波信号に高周波信号を重畳させた合成波であり、第２信号は、低周波信号に周波数が前記高周波信号よりも低い中周波信号を重畳させた合成波であり、第１信号と第２信号が交互に出力されることを特徴とする。本発明の生体電気刺激装置は、低周波信号及び高周波信号の合成波だけではなく、低周波信号及び中周波信号の合成波を電気刺激信号として用いているため、深層筋及び表層筋だけではなく、深層筋のうち、比較的浅い部位に位置する筋に対しても刺激を付与することができる。また、従来の規則的な刺激の単調さを回避することができ、長期間にわたって継続して使用することができる。 The bioelectric stimulation device of the present invention includes a stimulus generation unit that generates an electrical stimulation signal including a first signal and a second signal, and the first signal is a synthesized wave in which a high-frequency signal is superimposed on a low-frequency signal. The second signal is a synthesized wave obtained by superimposing a low-frequency signal on a medium-frequency signal having a frequency lower than that of the high-frequency signal, and the first signal and the second signal are alternately output. Since the bioelectric stimulation device of the present invention uses not only the synthesized wave of the low-frequency signal and the high-frequency signal but also the synthesized wave of the low-frequency signal and the medium-frequency signal as the electrical stimulation signal, not only the deep muscle and the surface muscle Of the deep muscles, stimulation can also be applied to muscles located at relatively shallow sites. Moreover, the monotonousness of the conventional regular stimulation can be avoided and it can be used continuously for a long period of time.
本発明の生体電気刺激装置は、低周波信号に高周波信号を重畳させた合成波である第１信号と、低周波信号に周波数が前記高周波信号よりも低い中周波信号を重畳させた合成波である第２信号とを含む電気刺激信号を生成する刺激発生手段を備え、第１信号と第２信号が交互に出力されるものである。本発明において、低周波信号、高周波信号、中周波信号は電圧が周期的に変動する信号であり、それぞれ周波数が低い信号、高い信号、高周波信号より低い信号を指す。低周波信号に高周波信号が重畳された合成波である第１信号は、低周波成分と高周波成分を含んでいるため、生体に付与すると表層筋及び深層筋に作用する。一方、低周波信号に中周波信号が重畳された合成波である第２信号は、高周波よりも低い周波数成分を含んでいるため、生体に付与すると、表層筋と深層筋のうち比較的浅い部位に位置する筋に作用する。さらに、第１信号と第２信号を交互に出力、つまり生体に電気刺激信号として付与すると、常に表層筋が刺激され、かつ深層筋と深層筋のうち比較的浅い部位に位置する筋肉とが交互に刺激される。これにより、生体の深さ方向が全体にわたって刺激されることになり、また、刺激パターンを複雑にさせることができるため、長期間にわたって継続して使用するのが容易になる。 The bioelectric stimulation device of the present invention includes a first signal that is a composite wave in which a high-frequency signal is superimposed on a low-frequency signal, and a composite wave in which a medium-frequency signal having a frequency lower than that of the high-frequency signal is superimposed on the low-frequency signal. Stimulus generating means for generating an electrical stimulus signal including a second signal is provided, and the first signal and the second signal are alternately output. In the present invention, a low-frequency signal, a high-frequency signal, and a medium-frequency signal are signals whose voltages periodically change, and indicate a signal having a low frequency, a high signal, and a signal that is lower than a high-frequency signal. The first signal, which is a composite wave in which a high-frequency signal is superimposed on a low-frequency signal, includes a low-frequency component and a high-frequency component. Therefore, when applied to a living body, it acts on the surface layer muscle and the deep layer muscle. On the other hand, since the second signal, which is a composite wave in which the medium frequency signal is superimposed on the low frequency signal, includes a frequency component lower than the high frequency, when applied to the living body, a relatively shallow portion of the surface muscle and the deep muscle Acts on muscles located in the. Furthermore, when the first signal and the second signal are alternately output, that is, given to the living body as an electrical stimulation signal, the surface muscle is always stimulated and the deep muscle and the muscle located in a relatively shallow part of the deep muscle alternate. Be stimulated by. Thereby, the depth direction of the living body is stimulated over the whole, and the stimulation pattern can be complicated, so that it is easy to use continuously for a long period of time.
生体電気刺激装置の全体構成を図１に基づき説明する。以下、本発明の理解を容易にするため、図面で用いた符号を適宜付して説明するが、本発明は図示例に限定されるものではなく、符号により発明特定事項が限定されるものでもない。 The overall configuration of the bioelectric stimulation apparatus will be described with reference to FIG. Hereinafter, in order to facilitate understanding of the present invention, the reference numerals used in the drawings are attached as appropriate, but the present invention is not limited to the illustrated examples, and the invention-specific matters may be limited by the reference numerals. Absent.
図１は、本発明に係る生体電気刺激装置の外形を示す図である。本発明の生体電気刺激装置は、電気刺激信号の入力操作を行うための入力部と、電気刺激信号を生成する刺激発生手段と、生体に電気刺激信号を付与するための出力部から構成されている。 FIG. 1 is a view showing the outer shape of a bioelectric stimulation device according to the present invention. The bioelectric stimulation device according to the present invention includes an input unit for performing an input operation of an electrical stimulation signal, a stimulation generating unit for generating an electrical stimulation signal, and an output unit for applying an electrical stimulation signal to a living body. Yes.
（１）入力部
生体電気刺激装置１の正面には、図１に示されるように、入力部である操作パネルが設けられている。電源の入切を操作するための電源ボタン２、低周波信号の出力レベルを手動で調整するための振幅調整つまみ４、動作継続時間の設定を行うためのタイマー設定つまみ６、動作モードを選択するためのモード切替ボタン８が設けられている。
(1) Input unit As shown in FIG. 1, an operation panel as an input unit is provided on the front surface of the bioelectric stimulation apparatus 1. The power button 2 for operating the power on / off, the amplitude adjustment knob 4 for manually adjusting the output level of the low frequency signal, the timer setting knob 6 for setting the operation duration, and the operation mode are selected. For this purpose, a mode switching button 8 is provided.
また、生体電気刺激装置１の正面には、図１に示されるように、電源の入切状態を表示するための電源表示ランプ３、低周波信号の出力レベルを表示するための出力表示ランプ５、動作継続時間の残り時間を表示するためのタイマー表示ランプ７、動作モードを表示するためのモード表示部９がそれぞれ配設されている。 Further, as shown in FIG. 1, a power supply display lamp 3 for displaying the power on / off state and an output display lamp 5 for displaying the output level of the low frequency signal are displayed on the front surface of the bioelectric stimulation apparatus 1. A timer display lamp 7 for displaying the remaining time of the operation continuation time and a mode display unit 9 for displaying the operation mode are provided.
本発明に係る生体電気刺激装置１の使用にあたっては、電源を入にし、モード切替ボタン８により特定の動作モードを選択し、スタートボタンを操作する。選択した動作モードに沿った電気刺激信号が刺激発生手段（図示しない）によって生成され、出力部である導子（図示しない）から出力される。 In using the bioelectric stimulation device 1 according to the present invention, the power is turned on, a specific operation mode is selected by the mode switching button 8, and the start button is operated. An electrical stimulus signal in accordance with the selected operation mode is generated by a stimulus generator (not shown) and output from a conductor (not shown) as an output unit.
（２）刺激発生手段
図２に刺激発生手段のブロック図を示す。刺激発生手段は、信号発生器、波形合成回路、波形調整回路、ＣＰＵを備えている。信号発生器では、入力部で操作された入力信号に基づき、図３上段に示すように、所定の周波数、振幅の高周波信号、中周波信号及び低周波信号が生成される。図３の縦軸は電圧、横軸は時間を示している。波形合成回路では、第１信号、第２信号及び電気刺激信号の生成を行う。第１信号は、低周波信号に高周波信号を加算または減算して重畳された合成波である。また、第２信号は、低周波信号に中周波信号を加算または減算して重畳された合成波である。そして、第１信号と第２信号が所定の時間毎に交互に出力されるように結合されたのが、図３下段に示す電気刺激信号である。波形調整回路では、波形合成回路で生成された電気刺激信号の周波数や振幅の調整、各波形の同期がなされ、出力信号が生成される。ＣＰＵには、記憶装置、演算処理装置が内蔵され、記憶装置にあらかじめ記憶されたデータに基づき、回路及び機器の制御やデータの計算及び処理を行う。
(2) Stimulus generating means FIG. 2 shows a block diagram of the stimulus generating means. The stimulus generation means includes a signal generator, a waveform synthesis circuit, a waveform adjustment circuit, and a CPU. In the signal generator, as shown in the upper part of FIG. 3, a high frequency signal, an intermediate frequency signal, and a low frequency signal having a predetermined frequency and amplitude are generated based on the input signal operated by the input unit. In FIG. 3, the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time. The waveform synthesis circuit generates the first signal, the second signal, and the electrical stimulation signal. The first signal is a synthesized wave superimposed by adding or subtracting a high frequency signal to a low frequency signal. The second signal is a composite wave superimposed by adding or subtracting a medium frequency signal to a low frequency signal. The electrical stimulation signal shown in the lower part of FIG. 3 is combined so that the first signal and the second signal are alternately output at predetermined time intervals. The waveform adjustment circuit adjusts the frequency and amplitude of the electrical stimulation signal generated by the waveform synthesis circuit and synchronizes each waveform to generate an output signal. The CPU incorporates a storage device and an arithmetic processing unit, and controls circuits and devices and calculates and processes data based on data stored in advance in the storage device.
ここで、低周波信号は、電圧が周期的に変動する信号である。低周波信号は、アナログ信号でもよいし、デジタル信号でもよい。正の信号のみ、負の信号のみ、またはこれらの組み合わせでもよいが、正負の信号を組み合わせることが好ましい。低周波信号の波形としては、例えば、矩形波、パルス波、正弦波、半月波、三角波、またはこれらの合成波を用いることができる。特に、本発明においては、矩形波または三角波を用いるのが好ましい。矩形波は、立ち上がり及び立ち下がりが速いため、強縮が速やかに進むことから、人体に対する刺激感を強くすることができる。一方、三角波は立ち上がり及び立ち下がりが矩形波に比べて緩やかであるため、強縮はゆっくり進むことから、人体に対する刺激感を柔らかくすることができる。いずれの波形も、目的に応じて選択することができる。図３では、正負交互に出力される矩形波を低周波信号として用いた。 Here, the low frequency signal is a signal whose voltage fluctuates periodically. The low frequency signal may be an analog signal or a digital signal. Only positive signals, only negative signals, or a combination thereof may be used, but it is preferable to combine positive and negative signals. As the waveform of the low frequency signal, for example, a rectangular wave, a pulse wave, a sine wave, a half moon wave, a triangular wave, or a synthesized wave thereof can be used. In particular, in the present invention, it is preferable to use a rectangular wave or a triangular wave. Since the rising and falling of the rectangular wave is fast, the squeezing proceeds quickly, so that the human body can be stimulated. On the other hand, since the rising and falling edges of the triangular wave are gentler than those of the rectangular wave, the squeezing progresses slowly, so that the stimulation to the human body can be softened. Either waveform can be selected according to the purpose. In FIG. 3, a rectangular wave that is output alternately between positive and negative is used as the low-frequency signal.
低周波信号として用いる周波数は１キロヘルツ以下が一般的であり、なかでも５０ヘルツ程度が最も筋の収縮を強く起こすが、２０キロヘルツまでは刺激反応が起こる。したがって、低周波信号の周波数は、１０ヘルツ以上１０キロヘルツ以下が好ましく、５０ヘルツ以上６キロヘルツ以下がより好ましく、５００ヘルツ以上４キロヘルツ以下がさらに好ましい。 The frequency used as the low-frequency signal is generally 1 kilohertz or less, and among them, about 50 hertz causes the strongest muscle contraction, but a stimulus response occurs up to 20 kilohertz. Therefore, the frequency of the low frequency signal is preferably 10 hertz or more and 10 kilohertz or less, more preferably 50 hertz or more and 6 kilohertz or less, and further preferably 500 hertz or more and 4 kilohertz or less.
高周波信号は、電圧が周期的に変動する信号であって、その周波数が低周波信号よりも高いものをいう。高周波信号のアナログ／デジタル、正負、波形については低周波信号の場合と同様に適宜設定することができる。高周波信号の周波数は、低周波信号及び中周波信号の周波数よりも大きければ特に限定されないが、低周波信号の周波数の１０倍以上が好ましく、３０倍以上がより好ましく、５０倍以上がさらに好ましい。１００キロヘルツ以上１０メガヘルツ以下が好ましく、３００キロヘルツ以上８００キロヘルツ以下がより好ましく、５５０キロヘルツ以上６５０キロヘルツ以下がさらに好ましい。 A high-frequency signal is a signal whose voltage fluctuates periodically and whose frequency is higher than that of a low-frequency signal. The analog / digital, positive / negative, and waveform of the high-frequency signal can be set as appropriate as in the case of the low-frequency signal. The frequency of the high frequency signal is not particularly limited as long as it is higher than the frequencies of the low frequency signal and the medium frequency signal, but is preferably 10 times or more, more preferably 30 times or more, and even more preferably 50 times or more the frequency of the low frequency signal. 100 kHz or more and 10 MHz or less is preferable, 300 kHz or more and 800 kHz or less is more preferable, and 550 kHz or more and 650 kHz or less is more preferable.
中周波信号は、電圧が周期的に変動する信号であって、その周波数が高周波信号の周波数よりも小さいものをいう。中周波信号のアナログ／デジタル、正負、波形については低周波信号の場合と同様に適宜設定することができる。中周波信号の周波数は、高周波信号の周波数よりも小さければ特に限定されないが、高周波信号よりも２０キロヘルツ以上小さいことが好ましく、２００キロヘルツ以上小さいことがより好ましく、４５０キロヘルツ以上小さいことがさらに好ましい。特に、中周波信号の周波数は２０キロヘルツ以上８０キロヘルツ以下であることが好ましく、３０キロヘルツ以上７０キロヘルツ以下であることがより好ましく、４０キロヘルツ以上６０キロヘルツ以下であることがさらに好ましい。これにより、刺激部位や刺激パターンに変化を加えることができる。 The medium frequency signal is a signal whose voltage fluctuates periodically and whose frequency is smaller than the frequency of the high frequency signal. The analog / digital, positive / negative, and waveform of the medium frequency signal can be appropriately set as in the case of the low frequency signal. The frequency of the medium frequency signal is not particularly limited as long as it is lower than the frequency of the high frequency signal, but it is preferably 20 kilohertz or more, more preferably 200 kilohertz or more, and even more preferably 450 kilohertz or less. In particular, the frequency of the medium frequency signal is preferably 20 kilohertz or more and 80 kilohertz or less, more preferably 30 kilohertz or more and 70 kilohertz or less, and further preferably 40 kilohertz or more and 60 kilohertz or less. Thereby, a change can be added to a stimulation part or a stimulation pattern.
（３）出力部
出力部である導子は、生体に電気刺激信号を付与するものであり、大きさ、材質などは特に限定されない。刺激部位に密着するような、粘着剤が塗布された電極、衣類に装着された電極など、市販のものを用いることができる。
(3) Output part The conductor which is an output part gives an electrical stimulation signal to a biological body, and a magnitude | size, a material, etc. are not specifically limited. Commercially available products such as an electrode coated with a pressure-sensitive adhesive so as to be in close contact with the stimulation site and an electrode mounted on clothing can be used.
（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１に係る生体電気刺激装置から出力される電気刺激信号を示すものである。図４では、第１信号の出力開始から第２信号の出力開始までの時間幅Ｔ１２を、第２信号の出力開始から第１信号の次の出力開始までの時間幅Ｔ２１の２倍に設定しているが、Ｔ１２及びＴ２１の値は適宜設定することができる。
(Embodiment 1)
FIG. 4 shows an electrical stimulation signal output from the bioelectric stimulation device according to Embodiment 1 of the present invention. In Figure 4, the time width T 12 from the output start of the first signal to the output start of the second signal, to twice the time width T 21 from the output start of the second signal until the next output start of the first signal it is set, but the value of T 12 and T 21 can be set appropriately.
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る生体電気刺激装置から出力される電気刺激信号を示すものである。図５では、低周波信号として、正負交互に出力される矩形波を用いており、第１所定時間Ｔ１に対する、低周波信号がオン状態である出力時間ＴＯＮの割合を示すデューティ比ｄ（＝ＴＯＮ／Ｔ１）は第１所定時間Ｔ１毎に０．５、０．７、０．９、０．７、０．５と変化するのを繰り返している。これにより、刺激感の強弱を所定のリズムで変化させることができる。図５では、第１所定時間Ｔ１を５０ミリ秒としたが、この値は適宜設定することができる。また、第２所定時間Ｔ２は、連続する複数の第１所定時間の時間幅である。図５では、第２所定時間Ｔ２は５Ｔ１、つまり２５０ミリ秒としたが、その値は適宜設定することができる。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows an electrical stimulation signal output from the bioelectric stimulation device according to Embodiment 2 of the present invention. In Figure 5, a low-frequency signal, and a rectangular wave outputted alternately positive and negative, the duty ratio shown with respect to the first predetermined time T 1, the ratio of the output time T ON the low frequency signal is on d ( = T ON / T 1 ) is repeatedly changed to 0.5, 0.7, 0.9, 0.7, and 0.5 every first predetermined time T 1 . Thereby, the intensity of the stimulation can be changed with a predetermined rhythm. In Figure 5, although the first predetermined time T 1 was 50 ms, the value can be set as appropriate. The second predetermined time T 2 are a plurality of time widths of the first predetermined consecutive time. In FIG. 5, the second predetermined time T 2 is 5T 1 , that is, 250 milliseconds, but the value can be set as appropriate.
デューティ比ｄは、一般に０．５が用いられるが、筋肉に対してより大きい負荷をかけたいときはデューティ比の値をさらに大きくすることも可能である。しかしながら、デューティ比の値が大きすぎる、つまり刺激時間が長すぎると疲労をきたしてしまうため、使用者の安全確保の観点からデューティ比の値は適切に設定されることが望ましい。低周波信号のデューティ比ｄは、０．４以上０．９５以下が好ましく、０．５以上０．９以下がより好ましく、０．６以上０．８以下がさらに好ましい。これにより、使用者の安全を確保しつつ、必要な刺激を付与することができる。 The duty ratio d is generally 0.5, but it is possible to further increase the value of the duty ratio when it is desired to apply a greater load to the muscle. However, if the value of the duty ratio is too large, that is, if the stimulation time is too long, fatigue is caused. Therefore, it is desirable that the value of the duty ratio is set appropriately from the viewpoint of ensuring the safety of the user. The duty ratio d of the low frequency signal is preferably 0.4 or more and 0.95 or less, more preferably 0.5 or more and 0.9 or less, and further preferably 0.6 or more and 0.8 or less. Thereby, a necessary stimulus can be given while ensuring the safety of the user.
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る生体電気刺激装置から出力される電気刺激信号を示すものである。図６において、低周波信号の振幅は、複数の第１所定時間Ｔ１からなる第２所定時間Ｔ２の途中から終わりにかけて徐々に減少している。つまり、第２所定時間Ｔ２の開始時点が最も振幅が大きいため、生体に与える刺激も強いものになっているが、時間の経過に従って、生体に与える刺激は弱くなっている。これにより、電気刺激信号が付与されたときの刺激に強弱が生じ、刺激のリズムに変化を加えることができる。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows an electrical stimulation signal output from the bioelectric stimulation device according to Embodiment 3 of the present invention. 6, the amplitude of the low frequency signal is gradually decreased toward the end from the middle of the second predetermined time T 2 comprising a plurality of first predetermined time T 1. That is, the largest amplitude beginning of the second predetermined time T 2, although become stronger irritation given to a living body, with the passage of time, a stimulus to be given to the living body is weakened. As a result, the intensity of the stimulation when the electrical stimulation signal is applied can be increased and the rhythm of the stimulation can be changed.
本発明の実施の形態３では、第２所定時間Ｔ２は第１所定時間Ｔ１の５倍に設定したが、これに限らず、動作モードに応じて適宜設定することができる。 In Embodiment 3 of the present invention, the second predetermined time T 2 can be was set to 5 times the T 1 first predetermined time, not limited to this, appropriately set in accordance with the operation mode.
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係る生体電気刺激装置から出力される電気刺激信号を示すものである。図７において、低周波信号のデューティ比ｄは、前記第１信号の出力開始から前記第２信号の出力開始までの間に増加及び減少が二回なされ、前記第２信号の出力開始から前記第１信号の次の出力開始までの間に増加及び減少が一回なされている。低周波信号の出力開始からデューティ比ｄが増加するにつれ、生体への刺激感は徐々に強まっていくが、デューティ比ｄが所定の最大値まで到達した後はデューティ比ｄが減少し、生体への刺激感は徐々に弱まっていく。これにより、刺激を与える時間間隔を変化させることができ、刺激感に強弱をつけることができる。
(Embodiment 4)
FIG. 7 shows an electrical stimulation signal output from the bioelectric stimulation device according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 7, the duty ratio d of the low-frequency signal is increased and decreased twice between the start of the output of the first signal and the start of the output of the second signal. The increase and decrease are performed once until the start of the next output of one signal. As the duty ratio d increases from the start of the output of the low-frequency signal, the sense of irritation to the living body gradually increases, but after the duty ratio d reaches a predetermined maximum value, the duty ratio d decreases to the living body. The feeling of irritation gradually weakens. Thereby, the time interval which gives a stimulus can be changed and the intensity of a stimulus can be given.
１：生体電気刺激装置
２：電源ボタン
３：電源表示ランプ
４：振幅調整つまみ
５：出力表示ランプ
６：タイマー設定つまみ
７：タイマー表示ランプ
８：モード切替ボタン
９：モード表示部
１０：スイッチ音表示ランプ
１１：スイッチ音調整ボタン
１２：動作音表示ランプ
１３：動作音調整ボタン
1: Bioelectric stimulation device 2: Power button 3: Power display lamp 4: Amplitude adjustment knob 5: Output display lamp 6: Timer setting knob 7: Timer display lamp 8: Mode switching button 9: Mode display section 10: Switch sound display Lamp 11: Switch sound adjustment button 12: Operation sound display lamp 13: Operation sound adjustment button
Claims (8)
前記第１信号は、低周波信号に高周波信号を重畳させた合成波であり、
前記第２信号は、低周波信号に周波数が前記高周波信号よりも低い中周波信号を重畳させた合成波であり、
前記電気刺激信号は、前記第１信号と前記第２信号が交互に出力されることを特徴とする生体電気刺激装置。 A bioelectric stimulation device comprising a stimulus generating means for generating an electrical stimulation signal including a first signal and a second signal,
The first signal is a composite wave in which a high frequency signal is superimposed on a low frequency signal,
The second signal is a synthesized wave obtained by superimposing a low-frequency signal on a medium-frequency signal having a frequency lower than that of the high-frequency signal.
The biostimulation apparatus according to claim 1, wherein the first signal and the second signal are alternately output as the electrical stimulation signal.
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