JP4627958B2 - パルス電気刺激装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、人体にパルス電流を流して筋肉刺激や疼痛緩和等をおこなうパルス電気刺激装置に関するもので、特に、パルス刺激による鋭い刺激感や痛みが少ない高い周波数領域で刺激をおこないながら低周波の治療感を得ることのできる、疼痛緩和では即効性と持続性を同時に得ることのできる、パルス式電気刺激装置を提供することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
パルス式の電気刺激装置は、発振器から出力される低周波のパルス電流を、導子を介して患部に流して刺激をするものである。通常、パルス電流の波形、パルス幅、周波数、通電時間、休止時間、極性などの各種パラメータはスイッチの操作により設定できるようになっている。
パルス幅は、通常、数十から数百μＳ程度のものが、周波数（パルス頻度）は１０００Ｈｚ以下が、主に１００Ｈｚ程度以下が使用されている。
【０００３】
周波数が２０〜３０Ｈｚ以下の刺激では、個々のパルスに追従して筋肉は収縮と弛緩を繰返すが、それ以上の周波数になると、筋肉はパルスの変化に追従できず、収縮した状態を維持する。ここでは、筋肉の反応がパルスに追従しないパルス周波数領域を不応期、この領域の周波数を不応期の周波数、不応期の周波数以下の周波数を不応期以下の周波数と定義する。通常は、周波数２０〜３０Ｈｚを境界に、これよりも高い周波数が不応期の周波数、又は不応期に相当する周波数であり、これよりも低い周波数が不応期以下の周波数である。
【０００４】
疼痛緩和では、即効的な効果を得たい場合は数十Ｈｚ以上の高い周波数が、持続的な効果を得たい場合は数Ｈｚの低い周波数が、それぞれ用いられる。
また、疼痛緩和には、筋肉を収縮させる方法と収縮させない弱い刺激法とがあるが、筋肉を収縮させると血流が改善し、疼痛も緩和するという、電流の直接作用以外の間接効果もあるので、通常は筋肉を収縮させながら刺激を行う方法が多用されている。
このため、低周波領域を重点的に刺激するもの、高周波領域を刺激するもの、低周波領域から高周波領域までスイープするもの等がある。
【０００５】
皮膚インピーダンスは周波数に依存し、周波数が高くなるほど、インピーダンスは低くなる。
また、パルスの周波数が低いと、筋肉は個々のパルスに反応して収縮と弛緩を繰返すので、物理的なショックが生じ、しかもインピーダンスが高いため、出力を高くすると、疼痛や不快な刺激感が生じ、このため大きなエネルギーを供給することは困難である。
これに対して周波数が高いと、不快な刺激は少なく、多くのエネルギーを供給できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の低周波領域、つまり不応期以下の周波数による刺激では、ショック様の不快な刺激や痛みなどが生じることがあった。
また、パルスは時系列的に低い頻度で出力されるので、刺激に時間がかかり、効率を良くすることには限界があった。さらに、広域と低域の刺激量の割合によっては治療効果に差異が出ていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
これらの課題を解決するために、請求項１記載の発明では、
周波数ｆのパルス電流を出力するパルス式電気刺激装置において、
前記周波数ｆは筋肉の不応期に相当する周波数とし、
前記周波数ｆの低い周波数ｆＬと高い周波数ｆＨとを定め、
前記周波数ｆを、前記低い周波数ｆＬと前記高い周波数ｆＨの範囲で、不応期に相当する周波数以下の周波数δｆで周波数変調するとともに、前記周波数δｆを変化させて、周波数がδｆのパルス群を作成し、
前記周波数δｆのパルス群を連続的に、又は間欠的に、又は複数のパルス群をグループとする複合パルス群にして出力するようにした。
【０００８】
【作用】
請求項１記載の発明により、不応期の高い周波数ｆを、ｆＬとｆＨの範囲で、不応期以下の低い周波数δｆで周波数変調して生体を刺激するので、従来おこなっていた低周波領域から高周波領域までのスイープを周波数δｆで1個のパルス期間内におこなうことができ、この間、筋肉の連続収縮を生じさせ、周波数によって異なる電気刺激感が1個のパルス期間内に得られて、高い周波数と低い周波数の両方で生体を同時に刺激することができる。このため、痛みやショック様の不都合な刺激感は少なく、大きなエネルギーを供給することができ、低周波の筋肉刺激効果は十分に得ることができる。また、周波数変化に伴う刺激感覚を得ることができ、疼痛緩和の即時効果と持続効果の両方を同時に得ることができる。
【０００９】
【実施例】
請求項１記載の発明は、
周波数ｆのパルス電流を出力するパルス式電気刺激装置において、
前記周波数ｆは筋肉の不応期に相当する周波数とし、
前記周波数ｆの低い周波数ｆＬと高い周波数ｆＨとを定め、
前記周波数ｆを、前記低い周波数ｆＬと前記高い周波数ｆＨの範囲で、不応期に相当する周波数以下の周波数δｆで周波数変調するとともに、前記周波数δｆを変化させて、周波数がδｆのパルス群を作成し、
前記周波数δｆのパルス群を連続的に、又は間欠的に、又は複数のパルス群をグループとする複合パルス群にして出力するようにしたことを特徴とする、パルス電気刺激装置である。
【００１０】
図１は周波数δｆのみを制御する例である。
この例では、ｆＬを１００Ｈｚ、ｆＨを１ｋＨｚとしている。この周波数は不応期の周波数であり、パルスの繰り返しに筋肉は追従できず、持続的な収縮を行う。
最初は１００Ｈｚと１ｋＨｚの間を１秒かけて（δｆが1Hz）直線的に変化させて、周波数が1Hzのパルスを作成している。このパルス1周期の間に、周波数ｆを１００Ｈｚと１ｋＨｚの間で変化しており、従来は長時間かけて行っていたスイープを1パルス期間内で行っている。
次は９００ｍｓで、その次は８００ｍｓで、最後は１００ｍｓで変化させている。つまり、ｆＬを100Ｈｚ、ｆＨを1ｋＨｚと固定にし、δｆは１Ｈｚから１０Ｈｚまで変化させて周波数変調をおこない、周波数が１Ｈｚから１０Ｈｚまでのパルスを作成し、これを連続して発生している。図には周波数の経時変化を示しているが、電流は断続させていないため、図1の刺激では、全ての時間、筋肉は持続的な収縮をおこなう。
ｆは１００Ｈｚ以上であり、筋肉の不応期に相当する周波数である。一方、δｆは１０Ｈｚ以下であり、不応期以下の周波数である。実際に人体に供給する電流は不応期の周波数ｆのパルス電流であるため、不快なショック様刺激や痛みは少なく、十分に低周波の刺激を得ることができ、筋肉は不応期以下の周波数δｆに反応して十分に筋肉を収縮させることができる。
鎮痛効果の面から見ると、高周波刺激を行いながら、同時に低周波刺激をおこなっているので、鎮痛の即時効果と持続効果を同時に得ることができる。
パルスの周波数ｆは１００Ｈｚ以上であるので、従来の通常使用されていた１００Ｈｚ以下の刺激よりも皮膚インピーダンスが小さく、このため大きな電気エネルギーを供給することができる。
周波数は１００Ｈｚからその１０倍の１ｋＨｚまで変化させている。この程度の周波数変化を持たせると、刺激感覚の違いを十分に識別できる。この周波数帯では、経験的に、数倍以上の範囲で周波数を変えた方がよい。これにより、電気刺激時の慣れを防止することもできる。
【００１１】
この実施例では、ｆＬを１００Ｈｚに、ｆＨを１ｋＨｚにしたが、本発明はこの値に限定するものではない。筋肉の不応期に対応する周波数であればよいので、ｆＬ は２０〜３０Ｈｚ程度以上の不応期の周波数であればよく、ｆＨはｆＬよりも大きければよく、１ｋＨｚ以上であってもよい。周波数の変化に伴って刺激感覚の違いを得たいのであれば、ｆＨはｆＬの数倍以上にした方がよい。
ｆＬとｆＨは１００Ｈｚと１ｋＨｚ固定の例を示したが、ｆＬとｆＨを任意に変化させ、δｆも変化させると、図1のような鋸歯状波だけでなく、任意の刺激波形を発生させることができ、これによって、慣れを少なくすることもできる。
【００１２】
δｆは、実施例では１〜１０Ｈｚの範囲で変化させる例を示したが、変化の幅はより大きくても小さくてもよい。一定の周波数にしてもよい。要は、不応期の周波数以下であればよい。
ここでは周波数δｆを変化させながらパルスの周波数ｆを１００〜１０００Ｈｚの間で変化させ、連続的に刺激する例を示したが、任意のタイミングで任意の時間休止（出力ゼロ）期間を設けてもよい。低周波の１周期毎に、又は複数の周期毎に、休止期間を入れて、断続刺激をするようにしてもよい。これはδｆの関数によって実現できる。この例を図２に示す。図２（Ａ）は、図１の周波数変調をおこないながら、低周波の１周期毎に休止期間を設けた例である。
図２（Ｂ）は図１に示す１０回の刺激を１つの群とし、群刺激の後に休止期間を設けるものである。ただし、１０回の刺激を１つの群とする必要はなく、何回の刺激でも１つの群にすることができる。
図1の刺激法では、全刺激期間中、筋肉は連続収縮をおこなうが、図2のように、休止期間を入れると、この間は筋肉を弛緩させることができる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、筋肉の不応期に相当する高い周波数で刺激をおこない、これを不応期以下の低い周波数で周波数変調し、周波数δｆのパルスを生成する。このため、筋肉は高頻度の個々のパルスには反応しないで、低い周波数変化に反応する。つまり、高い周波数と低い周波数の刺激を同時に得ることができる。また、パルスの周波数は高いので、皮膚インピーダンスは低く、多くの電気エネルギーを供給することができる。
このため、低周波パルス刺激時の収縮弛緩といった激しい反応は示さず、痛みやショック様の刺激感は少ない。筋肉は低い周波数変化に伴ってゆっくり、しかも確実に収縮するので、十分な筋刺激効果を得ることができる。
しかも、低頻度刺激による鎮痛持続効果と、高頻度刺激による鎮痛の即時効果を同時に得ることができる。
【００１４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による刺激パターンの例で、経時的な周波数の変化を示す図である。
【図２】本発明による刺激パターンの別の例で、経時的な周波数の変化を示す図である。
（Ａ）は変調周波数δｆの1周期の期間に周波数変調した刺激波１つを群とし、群と群の間に休止期間を設けた例、（Ｂ）は複数の刺激波を１つの群とし、群と群の間に休止期間を設けた例。

Claims (1)

1. 周波数ｆのパルス電流を出力するパルス式電気刺激装置において、
   前記周波数ｆは筋肉の不応期に相当する周波数とし、
   前記周波数ｆの低い周波数ｆＬと高い周波数ｆＨとを定め、
   前記周波数ｆを、前記低い周波数ｆＬと前記高い周波数ｆＨの範囲で、不応期に相当する周波数以下の周波数δｆで周波数変調するとともに、前記周波数δｆを変化させて周波数がδｆのパルス群を作成し、
   前記周波数δｆのパルス群を連続的に、又は間欠的に、又は複数のパルス群をグループとする複合パルス群にして出力するようにしたことを特徴とするパルス電気刺激装置。

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