JP2903280B2

JP2903280B2 - 電気刺激装置

Info

Publication number: JP2903280B2
Application number: JP4177782A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　　実
Original assignee: ADOBANSU KK
Current assignee: ADOBANSU KK
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: JPH05337195A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気刺激装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】脈拍等の生体信号から、生体に刺激を加
えることが好ましい時期を検出し、その時期を重点的に
生体に電気刺激を与えることによって、従来の電気刺激
装置、例えば低周波治療器とは比較にならない程、すぐ
れた血行促進効果を図ることができしかも、血行促進に
よって、痩身効果が、得られるようになった。ところ
で、生体に刺激を加えることが好ましい時期とは、心臓
の活動の中で、静脈を介して心臓に血液が、もどる時期
（拡張期と呼ばれる）を示す。一般的に静脈は、血液を
駆動させる為の力のもとが無い為、これを駆動させる為
の補助動力を加えれば血液の循環が可及的に促がされる
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の様な装置を構成
する際、脈波を検出する手段と、この脈波から、拡張期
間信号を弁別する手段と、この拡張期間信号が入力され
ると、電気刺激パルス出力を開始する出力手段とによっ
て構成される。上記、拡張期間信号が入力されて、始め
て電気刺激パルスを出力する出力手段に於いて、その具
体的構成を考えると、拡張期間信号が入力されてから、
電気刺激パルスを出力する迄に設定された構成部品によ
る初期の過度的遅延が生じたり、マイコンを使用する場
合等は、ノイズによる誤動作防止の為の他のプログラム
ルーチンが組み込まれたりしており、電気刺激パルスの
出力と拡張期間信号の一致が、困難な場合がある。更
に、携帯型の装置を形成する場合等、部品点数を少なく
抑さえる必要がある場合、別の装置を組み込むわけには
いかず重要な課題となる。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】上記に鑑み本発明は、電気
刺激用ドライブパルスを発振する発振手段と、このドラ
イブパルス発振手段から発振されるドライブパルスによ
って昇圧された刺激パルス又は昇圧され、人体が感応で
きる程度に蓄積された電気刺激パルスを出力させる為の
ドライバとの間に両者の接続をオンオフ等の制御をさせ
るゲート手段を設け、このゲートを断続操作する為の入
力部に、脈波から得られた収縮期信号を入力させて、入
力時ゲート手段をオフさせることによって拡張期と、電
気刺激パルス出力とを一致させることを実現した。

【０００５】

【実施例】図１に於いて、図１は、本発明の実施例を示
すブロック図であり、(１)は脈波センサーであり、光電
変換素子、圧電変換素子等より、構成され、耳たぶ、指
先等に装着されて使用される。他、電極等によって生体
各所より直接電気的信号によって捕捉する手段も取り得
る。(２)は、増幅器であり、電流、電圧を増幅する手段
である。(３)は、収縮期信号生成手段であり、脈波信号
上から、収縮期を検出し、パルスとして出力するもので
ある。その検出方法は様々であり、特に限定されない。
(４)は、発振器であり、単極性パルスを出力する装置で
パルス幅、パルス間隔が、一定ないし可変に調整されて
いる。主にマルチバイブレータによって構成されてい
る。(５)は、ゲート回路であり、ＡＮＤゲート、ＯＲゲ
ートＮＡＮＤゲート、ＮＯＲゲート等より構成される。
(６)は出力手段であり、トランス、コイル、等の昇圧素
子及び、スイッチングトランジスタ、ＦＥＴ等のスイッ
チング素子及びコンデンサ等の蓄積素子によって構成さ
れており、スイッチング素子の断続によって昇圧素子の
励磁電流を断続し、〜２００(Ｖ)の昇圧パルスを出力し
たり、昇圧素子の励磁電流を数ＫＨｚで断続し、不感で
あるが〜２００(Ｖ)の昇圧パルスを生成し、蓄積素子に
感応するまで蓄積し、出力するものである。

【０００６】脈波センサー(１)の出力端は端子(ａ)を介
して増幅器(２)と接続し、更に増幅(２)の出力端は収縮
期パルス生成手段(３)の入力端は端子(ｂ)を介してゲー
ト手段(５)の制御入力部に接続される。発振器(４)の出
力端は、端子(Ｃ)を介してゲート手段(５)の入力部に抵
抗し、ゲート手段(５)の出力部は端子(ｄ)を介して、出
力手段(６)に接続される。出力手段(６)の出力端は１対
の端子(ｅ)に出力される。１対端子(ｅ)各々には導子が
接続される。

【０００７】次に図１の動作を図２を参照して詳細に説
明する。脈波センサー(１)は、生体の脈波を電気信号に
変換し、(２ａ)に示す波形を端子(ａ)に出力する。増幅
器(２)はこの電気信号を増幅し、収縮期パルス生成手段
(３)で、収縮期間パルス(ＳＳＳ)を端子間に分離出力す
る。この収縮期パルスを(２ｂ)に示す。発振器(４)は
(２ｃ)に示す様なパルスを端子(ｃ)に出力する。ゲート
手段(５)は、端子(Ｃ)の出力を収縮期パルスに応じて断
続し、(２ｄ)に示すパルスを出力する。出力手段(６)
は、(２ｄ)に示すパルスに対応して昇圧パルスを生成
し、端子(ｅ)に(２ｆ)に示す昇圧パルスを出力する。
又、上述の説明に更に実用性という点から次の様なこと
が指摘できる。収縮期パルス生成手段から出力する主に
収縮期パルスに応じて制御するゲート手段とは、収縮期
間、人体に電気刺激パルスを全く加えないという否定を
しないことを意味する。即ち脈波は激しい運動をすると
共に、脈拍数が高くなり、全体として、電気刺激パルス
を出力する時間が短かくなり、あまり意味が無くなって
しまうからである。それよりはむしろ、この様に脈拍数
が高くなった場合初めの脈波に対しては、収縮期間、ゲ
ート手段は電気刺激パルスが生成されない様に、遮断状
態を形成し、次の脈波に対しては、収縮期間を含む期間
ゲート手段は接続状態を維持し、これを繰り返えす方
が、効果があるのである。本発明で示す電気刺激装置
は、少なくとも30分〜８時間の長時間連続して使用され
る場合も多く、又、たとえ短時間の使用であっても、電
気刺激パルスが収縮期に加わったからとはいえ、その効
果が、収縮期に電気刺激パルスを全く加えない場合と比
べ大差が無いのである。つまり、収縮期に比べ、拡張期
の方が刺激を加えた総時間に於いて、明らかに密度の高
い刺激を人体に加えられれば良いのである。尚、電気
刺激パルスの持続時間は、任意であり、長くても短くて
も、又連続でも間欠でも良い、また人体に感応する電気
刺激パルスはそのパルス幅が、数百(μｓｅｃ)程度であ
るのに対し拡張期は数百(ｍｓｅｃ)と非常に長いことか
ら、複数個の連続した電気刺激パルスを、時に振幅を変
化させて、出力する場合があっても良い。又、電気刺激
パルスの出力様式も特に限定されないが、好ましくは、
数(ＫＨｚ)〜数十(ＫＨｚ)の昇圧パルスを生成し、これ
を人体が感じる迄蓄積し、放電するものの方が、省エネ
ルギー的にもモードの作成にも好都合である。

【０００８】次に図３に示す他の実施例について説明す
る。脈波センサー(１)、増幅器(２)、収縮期パルス生成
手段(３)は、図１で示す構成と同一であるから説明は省
略する。但し、収縮期パルス生成手段(３)の出力は、収
縮期間がローレベルでその他がハイレベルとなる出力を
行なう。つまり、図１で示した収縮期パルス生成手段
(３)の出力を反転させたものである。(41)は自励発振器
であり、自走マルチバイブレータ等よりなり、制御入力
端(ＣＯ１)の入力により、周波数デューティが変更さ
れる。(42)は調整器であり、単安定マルチバイブレータ
等よりなり、制御入力端 (ＣＯ２）の入力により、デ
ューティが変更されたパルスを出力する。(51)はゲー
トであり、ＡＮＤゲートで構成される。(61)はドライバ
ーであり、スイッチング素子によって構成される。ここ
ではトランジスタを示した。(62)は、昇圧手段であり、
トランス、コイル等よりなる。ここでは、トランスを設
定した。トランスは、差数比が同一であっても異っても
よい。(７)は電池であり、１次、２次の単数乃至複数の
電池である。

【０００９】収縮期パルス生成手段(３)の出力端はゲー
ト(51)の一端に接続される。自励発振器(41)の出力は調
整器(42)を介してゲート(51)の他端に接続される。ゲー
ト(51)の出力はトランジスタ(61)のベースに接続され、
トランジスタ(61)のコレクタは、トランス(62)の一次側
の一端に入力され、トランス(62)の一次側の他端は電池
(７)の(＋)側に接続される。トランスの二次側は出力端
(ｅ)と接続し、導子と接続している。

【００１０】次の動作を説明する。自励発信器(41)は調
整入力端(Ｃ１)の入力信号に基ずいて、周波数、Duty
が設定されたパルスを出力する。このパルスは、調整器
(42)に入力され、調整入力端(Ｃ２)の入力信号に基ずい
て、デューティが調整され、出力される。調整器(42)
を出力したパルスはゲート手段(51)に入力される。収縮
期パルス生成手段(３)から出力されるパルスがハイレベ
ルの時、調整器(42)から出力したパルスはゲート手段(5
1)から出力され、ゲート手段(51)にローレベルが維持さ
れて入力した時、ゲート手段(51)の出力パルスはローレ
ベルを維持する。ゲート手段(51)から出力されたパルス
はドライブパルスとしてトランジスタ(61)に入力され、
トランジスタ(61)は、断続動作を行う。この時トランジ
スタ(61)の断続動作によってトランス(62)の１次側の励
磁電流が断続される。２次側は、１次側で励磁電流が断
続した際、発生する逆起電力を出力端(ｅ)に出力する。
この逆起電力は、百(Ｖ)に達し更にその幅も人体感応域
値を越えており、刺激パルスとなる。但しこの場合、電
池(７)への負担が大きくなり、しかも、コイル、トラン
スに電気エネルギィを蓄積する時間を要することから、
６〜７時間連続して使用する場合や様々なモードの電気
刺激パルスを生成する場合等は、好ましくないこともあ
る。

【００１１】これに対し、より好ましい実施例を図４に
示す。図４で示す実施例は図１で示した点線内を１つの
ワンチップマイクロコンピュータで形成したものであ
る。本実施例に於けるマイクロコンピュータの動作は、
ドライブパルス生成プログラムをメインルーチンとし、
主に割り込み信号として収縮期パルスを入力し、このパ
ルス期間中マイクロコンピュータ内でのドライブパルス
生成プログラムを一時中断あるいは、他のルーチンプロ
グラムと、ドライブパルス生成プログラムが結合してマ
イクロコンピュータの出力端にドライプパルスが出ない
状態を形成するものである。マイクロコンピュータの入
力される収縮期パルスはそのパルス幅が完全に収縮期で
ある必要がない、例えば収縮期パルスが単に収縮期の始
点、あるいは終点を示すものであって、このパルスをマ
イクロコンピュータが入力し、マイクロコンピュータ内
部において、収縮期間を示すパルスに変換するプログラ
ムを作動させてもよいのである。この期間は、ドライブ
パルス生成プログラムが、中断し、他の命令、例えば出
力ポートの状態をドライバの状態に応じて設定する命令
が実行されている場合、あるいは、上述の様に他のルー
チンプログラムとドライブパルス生成プログラムが結合
して、出力端にドライブパルスが出力されない場合等々
が示される。尚、この場合の割り込みに於ける一時中断
は、ワンチップマイコンのメインルーチンが主としてド
ライブパルス生成プログラムである場合、本実施例の好
適な一構成例となり得るものである。尚、マイクロコン
ピュータは図１で示す収縮期パルス生成手段及びゲート
手段だけの代用体として形成したり、収縮期パルス生成
手段又は、ゲート手段又は、発振器だけの代用として形
成したりしてもよい。

【００１２】次により具体的な実施例を図４に示し、説
明する。 (31)は脈波センサーであり、発行ダイオード、ｃｄｓ、
又はＬＥＤ、フォトトランジスタの組み合わせよりな
る。脈波センサー(31)は血流による光の変化を電気的変
化に変換して出力する。 (32)は微分回路であり、増幅手段を兼ねた構造を有す
る。 (33)はピークホールド回路であり入力に対し、その電位
を保持した出力を行なうものである。 (34)はコンパレータであり、少なくとも２つの入力を有
し、これら２つの入力の電位差によって出力をＯＮ，Ｏ
ＦＦさせるものである。 (35)はマイコンであり、内蔵する記憶手段に基づき入力
信号に対し、信号処理判定等を行ない、ドライブパルス
を出力する。ドライブパルス(３ａ)、(３ｂ)(３ｃ)は各
々周波数、ディーティが異なり(３ａ)は数ＫＨｚの昇圧
パルス生成用ドライブパルス、(３ｂ)(３ｃ)は、低周波
数を有する電気刺激生成用ドライブパルスであり、(３
ｂ)(３ｃ)は各々極性変換用に出力されるものであり、
(３ｂ)は正極電気刺激用ドライブパルス(３ｃ)は負極電
気刺激用ドライブパルスである。 (36)はスイッチングトランジスタであり、マイコン(35)
から出力されるドライブパルス(３ａ)によってスイッチ
ング動作を行なう。 (37)は昇圧用インダクタであり、インダクタに流れる励
磁電流を断続される如に昇圧パルスを生成するものであ
る。 (38)は蓄積手段であり、主にコンデンサよりなる。 (39)はスイッチング手段であり、(39ａ)(39ｃ)は、ＰＮ
Ｐ型(39ｂ)と(39ｄ)はＮＰＮ型スイッチングトランジス
タである。 (40)は出力端であり、各々に導子が装着され、生体治療
患部に貼着乃至装着されるものである。

【００１３】次に該動作を説明する。脈波センサー(31)
は、生体諸部位に装着され、脈波を電位の変化に変換
し、出力する。この脈波センサー(31)の出力信号は、微
分回路(32)に入力される。脈波信号は微分回路(32)に於
いて微分信号に変換され、ピークホールド回路(33)及び
コンパレータ(34)の一端出力される。ピークホールド回
路(33)は微分信号のピーク電位を保持した電位を出力
し、コンパレータ(34)の他端に入力される。コンパレー
タ(34)はピークホールド回路(33)の出力信号に対し、微
分回路(32)の微分信号の電位を比較し所定の電位差が生
じた時、パルスを出力する。該パルスはピーク域を第１
区分点とする脈波パルス信号を出力するものである。マ
イコン(35)はこのパルスを入力し、立ち上がりに対し数
(ｍｓｅｃ)の遅延をかけた後立ち下がらせ、１つのパル
スを生成する。このパルスが立ち下がってから、立ち上
がる迄、電気刺激出力許容期間とする。マイコン(35)
は、ドライブパルスを端子(３ａ)、端子(３ｂ)、端子
(３ｃ)を出力する。端子(３ａ)に出力されたパルスは周
波数が数ＫＨｚの短形波パルスであり、該パルスによっ
てトランジスタ(36)がオン、オフする。トランジスタ(3
6)がオンオフすると、インダクタ(37)に流れる電流が断
続される。インダクタ(37)は電流が断続される際、逆起
電力を発生し、ダイオードを介してコンデンサ(38)に蓄
積される。端子(３ｂ)、端子(３ｃ)は数(Ｈｚ)の短形波
パルスを出力し、端子(３ｂ)がパルスを出力する時、ト
ランジスタ(39ｂ)(39ｃ)がオンオフを駆り返す。コンデ
ンサ(38)に蓄積された電荷は、トランジスタ(39ｃ)出力
端(40)負荷(ＲＺ)トランジスタ(39ｂ)を介して放電され
る。端子(３ｃ)がパルスを出力する時、トランジスタ(3
9ａ)(39ｄ)がオンオフを駆り返す。コンデンサ(38)に蓄
積された電荷はトランジスタ(39ａ)出力端(40)負荷(Ｒ
Ｚ)トランジスタ(39ｄ)を介して放電される。端子(３
ｂ)がパルスを出力する場合と端子（３ｃ)がパルスを出
力する場合は、出力端(40)から見た場合、極性が逆とな
る電気刺激パルスが出力される。従ってマイコン(35)か
ら端子（３ａ)、(３ｂ)、(３ｃ)へ出力されるパルスに
よって出力端(40)へ最大200(Ｖ)程度の電気刺激パルス
が出力され、端子(３ｂ)と端子(３ｃ)のパルスの有無に
よって極性が変わり、端子(３ａ)〜端子(３ｃ)のパルス
幅、パルス間隔が変わる場合、変化のある電気刺激を出
力端(40)へ出力することが可能である。パルス幅は具体
例として数百(μｓｅｃ)、周波数は数十(Ｈｚ)程度の一
乃至複数の連続波を示す。尚、マイコンの他、ゲートア
レイ等、論理回路の使用が可能である。またマイコンが
内蔵するプログラムは、上述した動作を行ない得ればい
かなる態様もとり得る。

【００１４】更に本発明を人体に装着して使用した際の
一実施態様を図５に示した。(10)は本体であり、前述し
た実施例で示す回路が組み込まれており、更に再充電可
能な２次電池を内蔵している。２次電池はニッケル−カ
ドミウム電池単４型４本程度が例示される。(52)は、イ
ヤーセンサであり、光電変換型の脈波センサである。(5
3)は導子であり、関導子、不関導子を構成している。導
子(53)は、粘着性、非粘着、何れでも良く、すくなくと
も生体と接触する面に導電性を有していれば良い。(54)
は腹帯であり、綿布、合成繊維等によって形成されてい
る。導子(53)は、腹帯と腹部とで、挟まれることによっ
て、固定されている。この様な状態で１日平均７〜８時
間の使用を繰り返し行なうと血行促進作用が顕著となる
と共に内蔵を取り囲む筋肉を動かし、余分な脂肪の燃焼
を体内で促すことから、痩身的効果を奏するものであ
る。

【００１５】

【発明の効果】以上、詳述の如く本発明は、脈波より収
縮期パルスを生成し、電気刺激用パルス出力手段の出力
パルスを収縮期パルスに応じて断続するゲート手段によ
って、短時間でしかも簡単な構成によって、確実に電気
刺激パルスを加える期間すなわち拡張期と電気刺激パル
スの出力時間とを一致させることができる等の効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】図１で示したブロック図の各部構成を示す図。

【図３】本発明の他の実施例を示す図。

【図４】本発明の他の実施例を示す回路図。

【図５】本発明の実施例を説明する図。

【符号の説明】

１脈波センサー２増幅器３収縮期パルス生成手段４発振器５ゲート手段６電気刺激パルス出力手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】脈波センサ、前記脈センサから収縮期パル
ス信号を生成する収縮期信号生成手段、電気刺激パルス
生成の為のパルス信号を自走的に発振出力する電気刺激
生成用信号発振器、前記電気刺激生成用信号発振器の一
つの出力パルス信号に対応して電気刺激パルスを出力す
る電気刺激パルス出力手段、前記電気刺激生成用信号発
振器が出力するパルス信号と、前記収縮期信号生成手段
から出力する収縮期パルス信号間でデジタル論理演算を
行うゲート回路よりなり、前記ゲート回路は、収縮期パ
ルス信号が入力された時、出力がローレベルとなる演算
動作を行うことを特徴とする電気刺激装置。