JP2617942C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、生体に貼着し得る程度に小型化された低周波治療器に関する。 生体に貼着し得る程度に小型化された低周波治療器は、幅広い使用態様を得る
ことができ、又常時貼着使用可能でもある。 しかしながら、超小型化された故に、強度の変化、各種刺激パターンの変化等
の機能操作を行う為の操作入力面積が非常に限られる為、その機能を充分に発揮
できないのが現況である。又、たとえ少数ながらその機能操作を行う為のスイッ
チ等を装置表面に発現できたとしても、背中あるいは仕事時間中の使用時、きわ
めて不便な部位及び状況における操作は事実上不可能であった。 係るに本発明の目的は、使用目的及び要求に応じ、生体における不便な部位あ
るいは不便な状況であっても、操作使用可能な皮膚貼着型の電気刺激装置キット
を提供することにある。 本発明は入力手段、及び電気刺激パルス出力手段により構成されている。即ち
人体が皮膚に貼着して使用する低周波治療器の動作を、外部に設けた入力手段に
よって操作することに特徴がある。入力手段は電気刺激パルス出力手段の動作開
始及び停止、あるいは出力モードの選択を示す情報信号を出力し、この出力信号 を電波、超音波、光、磁気、赤外線等の無線手段によって電気刺激パルス出力手
段に変調送信し、電気刺激パルス出力手段はこの情報信号を受信復調し、これに
従って動作を行うものである。 更に入力手段は、電気刺激パルス出力手段の電源部に電気エネルギィも供給し
得る（これ以降、入力手段が電気刺激パルス出力手段に供給する電気エネルギィ
をエネルギィ信号とする）。 以上が本発明の実施例の概要であるが、より詳しく説明する為に、第１図の参
考図を参照して説明する。 入力手段（１）は、情報信号（IF−１）及び／又はエネルギィ信号（PW−１）
を出力する。入力手段（１）には、人為的操作を行う為のスイッチ群が必要に応
じて設けてある。 変換出力手段（２−１）は、入力手段（１）の情報信号（IF−１）を所定の伝
達媒体に応じた信号に変換出力する為の手段である。入力復元手段（２−２）は
、この変換出力された情報信号（IF−１）を元の信号に変換し、電気刺激パルス
出力手段（Ａ）に入力する手段である。 電気刺激パルス出力手段（Ａ）は、次のような具体的構成を有する。 （４）は信号処理器で、所定のアルゴリズムに基づいてパルス幅及び／又はパ
ルス間隔が変化するドライブパルス（DP−Ｃ）（DP−Ｄ）を出力する部分である
。これは例えば、全体の大きさが数mm²〜数十mm²、厚さ数mmのマイクロチップIC
であり、例えばプログラムを記憶する為のROM，CPUを内蔵するマイコン、上記プ
ログラム即ちアルゴリズムをPLD、ゲートアレイ、スタンダードセルによって表
してなるASIC及び／又は予めドライブパルスのパルス波形情報を記憶素子に記憶
させておき、出力する際記憶素子の記憶された波形情報を出力するLUTシステム
、マイクロプログラム化したアルゴリズムによってドライブパルスを生成するマ
イクロプログラムシーケンサ等を示すものである。 （Ａ５）は電源で、例えばボタン型電池、シート型電池等の小型電池で、更に
充電機能も併有する２次電池が適当である。上記電源（Ａ５）の一端はコイル（
Ａ７）の一端に接続され、コイル（Ａ７）の他端はトランジスタ（Ａ６）のコレ
クタ及びダイオード（Ａ８）のカソードに接続されている。トランジスタ（Ａ６ ）のベースは、信号処理器（４）から出力されるドライブパルス（DP−Ｃ）の出
力端が接続されている。ダイオード（Ａ８）のアノードは、他端が接地したコン
デンサ（Ａ９）の一端及びトランジスタ（Ａ10）のコレクタに接続されている。 トランジスタ（Ａ10）のベースは、信号処理器（４）から出力されるドライブ
パルス（DP−Ｄ）の出力端が接続されている。トランジスタ（Ａ10）のエミッタ
は、人体に低周波刺激パルスを通電する為の出力端（ａ）及び他端が接地した脱
分極手段（Ａ11）の一端に接続されている。脱分極手段（Ａ11）の他端は、人体
に電気刺激パルスを通電する為の出力端（ｂ）に接続されている。 脱分極手段（Ａ11）とは、電気刺激を生体に印加した際に生ずる分極電荷を中
和せしめる手段であり、例えば印加パルスの休止期間に出力端（ａ）及び出力端
（ｂ）間を短絡せしめれば、分極状態は極性的に中和状態となる。この短絡する
手段は、抵抗器又は印加パルスの休止期間にONするスイッチングトランジスタ等
を関導子及び不関導子間に接続すること等を示すものでもある。 又、脱分極部（Ａ11）を第１図に示す部分に設定するだけでなく、脱分極を行
う際、出力端（ａ）を電源部（Ａ５）に接続することによって分極電荷を中和せ
しめてもよい。 即ち本発明に於ける電源は、ボタン電池、シート電池等の通称マイクロバッテ
リを使用してなるものである。故に内部インピーダンスは極めて小さく、しかも
出力電圧は 1.5〜３Ｖであるから、低周波刺激パルスとして関導子−不関導子間
に出力される50〜100 Ｖの電圧に比べ近似的に“０”となり、電源は短絡した状
態に等しい。 尚、電源（Ａ５）で脱分極を行う際、電池を２次電池とすれば、脱分極時に流
れる電流が回収され、再び使用することができる。以上様々な形態を持つ脱分極
部（Ａ11）は、使用状況に応じ適宜的に選択されるものである。 以上各構成にっいて分説したが、全体の動作について説明する。 入力手段（１）で生成された情報信号（IF−１）は、変換出力手段（２−１）
で情報信号（IF−２）に変換される。この情報信号（IF−２）は、入力復元手段
（２−２）で信号処理器（４）に適当な情報信号（IF−３）に変換され、低周波
刺激パルス出力手段（Ａ）の信号処理器（４）に入力される。 信号処理器（４）に入力された情報信号（IF−３）は、所定のアルゴリズム等
として処理され、信号処理器（４）は、これに対応したドライブパルス（DP−Ｃ
）及び（DP−Ｄ）を出力する。 信号処理器（４）から出力されるドライブパルス（DP−Ｃ）（第２図（ｉ））
がトランジスタ（Ａ６）に入力され、トランジスタ（Ａ６）がオンオフの動作を
行うと、電源（Ａ５）からコイル（Ａ７）へ流れる励磁電流が断続され、昇圧パ
ルスが発生する（第２図（ii））。昇圧パルスは、ダイオード（Ａ８）を介して
コンデンサ（Ａ９）に蓄積される。信号処理器（４）から出力されるドライブパ
ルス（DP−Ｄ）が立ち上がる（第２図（iv））と、トランジスタ（Ａ10）はオン
し、コンデンサ（Ａ９）に蓄積された蓄積エネルギィが刺激パルス（第２図（ｖ
））として出力端（ａ）から人体負荷（RZ）に印加される。ドライブパルス（DP
−Ｄ）が立ち下がるとトランジスタ（Ａ10）はオフし、人体負荷（RZ）に分極し
て残存する電荷が脱分極手段（Ａ11）を介して中和される。 一方、入力手段（１）から変換出力手段（２−１）、入力復元手段（２−２）
を経て低周波刺激パルス出力手段（Ａ）に入力されたエネルギィ信号（PW−３）
は、電源（Ａ５）に入力供給される。 第３図乃至第５図は、信号処理器（４）から出力されるドライブパルスと出力
端（ａ）及び（ｂ）から出力される低周波刺激パルスの出力モードとの関係を例
示した波形図である。 第３図で（３−ｉ）はドライブパルス（DP−Ｄ）の出力波形図である。ドライ
ブパルスを等間隔で間欠にした場合、刺激パルス出力モード（３−ii）も同様に
間欠する。 第４図は、ドライブパルス（DP−Ｄ）のパルス幅を経時的に変化せしめた場合
（４−ｉ）、刺激パルス出力モード（４−ii）も同様にパルス幅が変化する図で
ある。人体は刺激の強弱を感応する。 第５図は、ドライブパルス（DP−Ｄ）のパルス周期を経時的に変化せしめた場
合（５−ｉ）、刺激パルス出力モード（５−ii）も同様にパルス周期が変化する
（５−ii）ことを示した図である。 上述した動作波形図は例示したものであるが、他にドライブパルス（DP−Ｃ） のパルス幅を変化させることにより、刺激パルス出力の強度も変化させることが
できる。又、ドライブパルス（DP−Ｃ）のパルス間隔を可変させても、刺激パル
ス出力の可変は容易に実施可能である。 伝達手段を具体的に示した本発明の実施例を第６図に示した。伝達手段はをFM
無線としたものである。 入力部（１）は所定のアルゴリズムを電気信号に変換する部分であり、後段に
設けた変調送信部（21）でFM波に変調され送信される。送信されたFM波は、空間
を伝達し低周波出力キット（Ａ）内部の復調入力部（23）で受信され、元の電気
信号に戻される。更にフィルタ（24）で雑音が濾波される。濾波された電気信号
は、信号処理部（25）に入力され、所定のアルゴリズムとして動作し、ドライブ
パルス（DP−Ｃ）（DP−Ｄ）が生成される。 又、他の伝達手段を具体的に示した参考例を第７図に示した。第７図は有線に
よる伝達手段を示したものである。 （32）はリード線で、樹脂で被覆された複数の導線が束になったもの、あるい
は同心円状のもの等が挙げられる。 入力手段（31）から出力される情報信号は、前記無線伝達による実施例と同様
、パルスパターンの選択を行わせる為の選択アルゴリズム、あるいは新規パルス
パターンを生成する為の新規アルゴリズム、又は低周波刺激パルス出力部（Ａ）
の動作を開始あるいは所定時間後停止させる為のアルゴリズム等を出力する部分
である他に、電源（Ａ５）へエネルギィを供給する為のエネルギィ信号、例えば
直流電圧を出力する部分でもある。 （33）は接続手段で、コネクタあるいは導電性面状ファスナー、スナップファ
スナー等の導電性係合部材を用いたもの、あるいは導電材と係合材を分離構成し
たもの等で構成される。 即ち、入力手段（31）で生成された情報信号及びエネルギィの信号は、リード
線（32）、接続手段（33）を介して低周波刺激パルス出力部（Ａ）に入力される
ものである。その他は第６図と同じ構成機能を有するものであることから、その
説明は省略した。 以上、有線、無線による伝達手段を具体的に例示したが、この他にも超音波、 磁界、光、赤外線等が利用可能である。又、伝達される信号は、デジタル信号あ
るいはアナログ信号の何れでも実施可能である。 尚、エネルギー信号を伝達する伝達手段は有線のみに限らず、例えば入力手段
で高周波電流を流す為のコイルを設け、このコイルを流れる高周波電流によって
生ずる磁界で、低周波刺激パルス出力部（Ａ）内に設けたコイルに誘導起電力を
生じせしめることで、エネルギー信号の伝達が可能である。 第８図に信号処理器の具体的構造を示した。 （81）は変換器で、入力部（IN）から入力された信号を濾波した後、デジタル
信号に変換する部分である。 （83）は選択器で、変換器（81）から入力される信号を判読し、その信号に基
づき、基準発振器（82）と、４対の群に分けられた分周器群（85ａと86ａ，85ｂ
と86ｂ，85ｃと86ｃ，85ｄと86ｄとが１対の群となっている）との接続を切り換
えたり、その接続を閉じたり開いたりする機能を有する。又、選択器（83）は記
憶手段（84）からの信号を読み出し、この記憶手段（84）の記憶に従って選択動
作を行う場合もある。 基準発振器（82）は、一定の周波数を有するパルスを発振する。記憶手段（84
）は、変換器（81）と接続されており、変換された情報信号を一時的に記憶する
メモリである。 （85ａ，85ｂ，85ｃ，85ｄ）はドライブパルス（DP−Ｃ）を出力する為の各々
異なった周波数で基準発振器（82）から出力される基準パルスを分周する分周変
換器である。 （86ａ，86ｂ，86ｃ，86ｄ）は、ドライブパルス（DP−Ｄ）を出力する為の各
々異なった周波数、又はパルス幅で基準発振器（82）から出力される基準パルス
を分周する分周器である。 動作は次の通りである。 入力端（IF）から入力された情報信号は、変換器（81）でデジタル信号等に変
換された後、選択器（83）及び記憶手段（84）に入力される。記憶手段（84）は
この信号を記憶し、選択器（83）は、この信号に基づいて１対の分周器群を選択
し、基準発振器（82）と１対の分周器群とを接続する。 基準発振器（82）の出力パルスは、選択された分周器によって分周され、ドラ
イブパルス（DP−Ｃ）（DP−Ｄ）が出力される。 次に信号処理器を汎用マイコンとした本発明の実施例について説明する。 汎用マイコンとは、中央処理装置、ROM，RAM等で構成され、従って入力手段で
生成出力される情報信号は、プログラムの形態を取る。このプログラム例を第９
図にフローチャートとして示した。 フローチャートの内容は、ドライブパルスのパルス幅の制御ルーチン、ドライ
ブパルスのパルス間隔の制御ルーチンを行う場合を示した。又、他には極性変換
ルーチンやパルス間隔を増加ないし減少させるルーチン等の機能ルーチンがある
。 各々パルス幅及び間隔の制御を行う為のパラメータは、予めROM に記憶されて
いる。ここでは以下のようにパラメータを設定した。Ｍ₁：ドライブパルス（ｃ
）のパルス幅、Ｍ₂：ドライブパルス（ｃ）のパルス間隔、Ｍ₃：ドライブパルス
（ｄ）のパルス間隔。又、マイコンに内蔵されているメモリ（レジスタ）をｒ₁
，ｒ₂，ｒ₃，ｒ₄とした。 １）スタートSWをONし、ｒ₁にＭ₁をｒ₃にＭ₃の値をセットする。ドライブパル
ス（ｃ）及びドライブパルス（ｄ）は“１”、即ちハイレベルが出力される。 ２）ｒ₃の値が“０”であるかを判定し、“０”でなければｒ₃の値を“１”だ
け引き、ｒ₄にＭ₄の値をセットして進む。 ３）ｒ₃の値が“０”の時、ドライブパルス（ｄ）は“０”となりローレベル
が出力される。次にｒ₄の値が“０”であるかどうかを判定し、“０”でない場
合はｒ₄の値が１だけ引かれてに進む。ｒ₄が“０”の場合はドライブパルス（
ｄ）は“１”となりハイレベルが出力され、ｒ₃にＭ₃の値がストアされてに進
む。 ４）クロックパルスφ（第１図に示すクロックパルス発生部（10）からの出力
パルス）のパルスを確認した後、ｒ₁の値が“０”であるかを判定する。ｒ₁の値
が“０”の時、ドライブパルス（ｃ）が“０”となり、ローレベルが出力される
。次にｒ₂の値が“０”であるかを判定する。ｒ₂の値が“０”でない場合は ｒ₂の値が１だけ引かれて１に進む。ｒ₂の値が“０”の場合は、ドライブパルス
（ｃ）は“１”の状態となり、ハイレベルが出力され、ｒ₁にＭ₁の値がストアさ
れてに進む。 ５）ｒ₁の値が“０”でない場合、ｒ₁の値を１だけ引いて、ｒ₂にＭ₂の値をセ
ットし、に進む。 以上のようにしてパラメータＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄に従い、ドライブパルス（ｃ
）及び（ｄ）が所望のパルス幅、パルス間隔となって出力される。 尚、上記プログラム例は、このプログラムが予め低周波刺激パルス出力部（Ａ
）の信号処理手段（４）にストアされており、入力手段からは、ルーチンの選択
信号を出力するような形態を取るものである。 次に本発明の全体構成を示す第１の実施例を第10図、第11図に示し、その構成
、動作について説明する。 第10図に示す実施例は、伝達媒体として無線を利用した時の入力手段と低周波
刺激パルス出力端末の具体的形状を示す。 (121)は入力手段で、硬質樹脂で成型した筐体(123)の上面に操作ボタン(122)
を備え、筐体(123)内部には、操作ボタン(122)を押すことにより情報信号が生成
される為の電気回路等が設けられている。筐体(123)末端には、例えば伝達媒体
が無線電波である場合、これを空中へ発射する為の送信用アンテナ(124)が設け
られている。 （Ａ）は刺激パルス出力端末で、受信用アンテナ(126) が上部表面に装着され
、底部には導電性と粘着性とを備えるか、又はそれらの組み合わせよりなる界面
部材(129)(132)が皮膚に接着する部分として位置し、更にその内部には低周波刺
激パルスを発生させるパワーサプライユニットを内蔵する。 第10図（Ｉ−Ｉ’）の切断面を第12図に示す。 (133)は底部シート部材で、合成樹脂よりなり、その下面長方向両側には、互
いに絶縁性を保ちながら、導電性シート(130)(132)が付設され、導電性シート(1
30)(132)下面には、導電性粘着性を有する界面部材(129)(132)が独自の粘着力に
より貼着固定されている。 底部シート部材(133)上面長方向片側には、第１図電気刺激パルス出力手段（ Ａ）に示した小型電池及び電子回路が一体的にセットされたパワーサプライユニ
ット(128)が配置され、更にパワーサプライユニット(128)は、絶縁性を有するシ
ート状の固定部材(134)で被覆固定されている。 固定部材(134)上面には、無線電池を受信する為の受信アンテナが付設され、
受信アンテナ(126)を除く部分を柔軟性合成樹脂によってシート状に形成された
バッキング部材(127)が被覆している。 尚、バッキング部材(127)、固定部材(134)、底部シート部材(133)等は、片面
あるいは両面に接着剤等が塗布され、その粘着力により互いに積層固定されてい
る。 次に上記実施例の使用方法及び作用を説明する。 生体治療部に刺激パルス出力端末(125)の界面部材(129)(132)を当接、若干の
押圧を行い生体表面に貼着させる。 次に入力手段(121)の操作ボタン(122)を押して、刺激パルスのスタート命令、
及びパルスパターンの選択を行う。 スタート命令とモードの選択は、各々情報信号として無線電波を介して刺激パ
ルス出力端末(125)の受信アンテナ(126)に入力、内部信号処理において処理実行
され、低周波刺激パルスが界面部材(129)(132)を介して人体に印加される。 更に第２の生体構成を示す参考例を第12図、第13図に示し、その構成、動作に
ついて説明する。 低周波刺激パルス出力端末(125)は、関導子(125Ｋ)と不関導子(125Ｆ)に分離
構成したもので、入力手段(121)と低周波刺激パルス出力端末(125)との間を導電
線を樹脂で被覆したリード線によって連結するものとした。 入力手段(121)は、筐体(123)表面に情報信号を設定すべく設けられた操作ボタ
ン(122)の他に、出力ボタン(141)を設けた。入力手段(121)の筐体(123)内部には
、情報信号を生成する回路の他、乾電池、バッテリー等の直流電源が具備されて
いる。 リード線(141)は、情報信号を伝達する部分と入力手段(121)から出力される直
流電圧を伝達する部分が電気的に区分けされた配置構成をとる。低周波刺激パル
ス出力端末(125)を、II−II’で切断した時の断面図を第13図に示した。 (145)は接続手段で、互いに着脱を機械的に行うようなコネクタ状の係合部材(
154Ｈ)と(154Ｇ)とで構成されている。係合部材(154Ｈ)は、接続手段(145)に付
設され、リード線(141)と電気的に接続している。 係合部材(154Ｇ)は、関導子(125Ｋ)に付設され、その周辺を硬質性樹脂等より
なるカバー部材(143)が囲繞、カバー部材(143)内面には、低周波刺激パルスを生
成する為のチップサーキット(153)が底部シート部材(152)に挟み込まれるように
配置固定され、底部シート部材(152)下面には、チタン等よりなる導電性部材(14
8)が内設されている。導電性部材(148)下面には粘着性導電性を有する界面部材(
150)が独自の粘着性により貼着している。 底部シート部材(152)とカバー部材(143)は嵌合形成されている。チップサーキ
ット(153)の出力は導電伝達材(151Ｆ)を介して導電性部材(148)に接続し、更に
チップサーキット(153)の他の出力は、導電伝達材(151Ｅ)及び(151Ｄ)を介して
不関導子部(125Ｆ)の導電性部材(151Ｇ)に接続され、更に不関導子部(125Ｆ)に
配置したボタン電池、シート電池等のマイクロバッテリー(156)と導電伝達材(15
1Ｅ)を介して電気的に接続されている。 不関導子部(125Ｆ)は、チップサーキット(153)の代わりにマイクロバッテリー
(156)が装着されている他は、関導子部(125Ｋ)と同様の配置構成をとるものであ
るから、その説明は省略する。 次にその動作を説明する。 関導子部(125Ｋ)と不関導子(125Ｆ)を治療部位に貼着させる。接続手段(135)
の係合部材(154Ｇ)と(154Ｈ)とを係合させる。係合させた後、操作ボタン(122)
と(151)を操作し情報信号及びエネルギー信号をリード線(131)を介して関導子部
(125Ｋ)のチップサーキット(153)に入力させる。入力が終了した後、接続手段(1
35)を取り外す。 低周波刺激パルス出力端末(125)は、入力手段(121)から与えられた情報信号に
従い低周波刺激パルスを生成する。このパルスが導電性部材、界面部材を介して
生体に印加される。 本発明の界面部材として、例えば、 特開昭52年 95895号、同54年 77489号、同55年 52742号、同55年 81635号、同 55年129035号、同56年 15728号、同56年 36939号、同56年 36940号、同56年 605
34号、同56年 89270号、同56年143141号、同57年 28505号、同57年 49431号、同
57年 52463号、同57年 55132号、同57年131428号、同57年160439号、同57年1640
64号、同57年166142号、同57年168675号、同57年4569号、同58年 10066号、実開
昭54年 80689号、同56年135706号、同56年138603号、同57年 93305号、同57年17
9413号、同57年185309号、等々に開示されているものを好適に使用し得る。 上記例は、例えばカラヤガム、トラガカントガム、ザンサンガム等の天然樹脂
多糖類又はポリビニルアルコール部分ケン化物、ポリビニルホルマール、ポリビ
ニルメチルエーテル及びそのコーポリマ、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメ
タクリレート等のビニル系樹脂、ポリアクリル酸及びそのナトリウム塩、ポリア
クリルアミド及びその部分加水分解物、ポリアクリル酸エステル部分ケン化物、
ポリ（アクリル酸−アクリルアミド）等のアクリル系樹脂など、親水性を有する
各種天然又は合成樹脂等を水及び／又はエチレングリコール、グリセリン等のア
ルコール類で柔軟可塑化して自己保形性、皮膚接着性を有する柔軟フィルム乃至
シート状ゲルとして提供される導電性ゲルの調製例につき詳細に開示している。 以上詳述の如く、本発明は人体に貼着使用する電気刺激装置に対し、使用する
人の意志に応じてその刺激を変化させたり、その動作を開始、停止させたりする
ことが可能となる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は参考例を示すブロック図、第２図は第１図に示したブロック図の各部
波形図、第３図乃至第５図は、第１図に第１図に示したブロック図の出力波形図
、第６図は、本発明の実施例を示すブロック図、第７図は、他の参考例を示すブ
ロック図、第８図は本発明の信号処理器を示すブロック図、第９図は本発明の信
号処理器の動作を示すフローチャート、第10図、第12図は、本発明の全体構成を
示す図、第17図は第10図のＩ−Ｉ’間に於ける断面図、第13図は第12図のII−II
’間に於ける断面図である。 １…入力手段、 ２−１…変換出力手段、 ２−２…入力復元手段、 ４…信号処理器、 Ａ５…電源、 Ａ６，Ａ10…トランジスタ、 Ａ７…コイル、 Ａ８…ダイオード、 Ａ９…コンデンサ、 Ａ11…脱分極手段、 ａ，ｂ…出力端、 DP−Ｃ，DP−Ｄ…ドライブパルス出力部、 Ａ…電気刺激パルス出力手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．外部からディジタル信号により形成された出力選択信号を無線により送信
   する送信手段、 前記無線により送信された出力選択信号を受信し、該出力選択信号に基づき、
   予めＲＯＭに記憶したプログラムのルーチンを選択し、選択的されたルーチンに
   従って、自走的に選択された低周波刺激パルスを出力する小型電気刺激デバイス
   及び、 皮膚貼着性導子、 を一体化した皮膚貼着型電気刺激出力手段よりなる皮膚貼着型電気刺激装置キ
   ット。