JP5031861B2

JP5031861B2 - 電気的刺激装置

Info

Publication number: JP5031861B2
Application number: JP2010056359A
Authority: JP
Inventors: 徳利吉岡
Original assignee: Nihon Medix Co Ltd
Current assignee: Nihon Medix Co Ltd
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: JP2011188926A

Description

本発明は低周波治療器等の電気的刺激装置に関するものである。

治療用の電気信号を利用して患者の患部に対してマッサージ等を行う治療器の中には、低周波治療器がある。この低周波治療器は、基本的に、患者の体表面のうち患部付近に電極を直接的あるいは間接的に接触させて、治療用の低周波電気信号を印加するものである。電極の患者体表面への通電を所定位置で確実に行うために、吸引カップ内に電極を配設して、この吸引カップ内を負圧を利用して吸引することによって、吸引カップを患者体表面に圧着させることが行われている。吸引カップ内の吸引負圧の大きさを変更することにより、マッサージ効果を得つつ、吸引カップが圧着される部位の鬱血を防止あるいは低減することも行われている。

低周波の電気信号を生成するために、一対の電極に対して所定波形の電圧信号を、低周波とされた所定周期毎にプラス側とマスナス側とに交互に与えるようにしたものがあり、この中には、さらに、プラス側の電圧信号とマスナス側の電圧信号との間に、電圧が０となって刺激の休止となる所定休止時間を設定したものもある。より具体的には、低周波の周期を１０ＨＺとしたとき、０．１秒毎に、例えば、「プラス側の電圧を５０μｓｅｃ印加→５０μｓｅｃの休止時間→５０μｓｅｃのマスナス側電圧を印加」というように電圧信号を付与するようにしたものがある。

患者に対して与えた電気的刺激量の大小（多少）は、患者に実際に与えられる電流量によって決定される。すなわち、刺激用の１つの波形に着目したとき、瞬間的な電流値を１つの波形を出力している時間について積分した値が電流量となる。１つの波形として矩形状のパルス波を出力した場合、初期時に大きなピーク電流が流れ、その後、急激に電流値が減少するようになる。特許文献１には、ピーク電流が流れる回数を多くするため、１つの波形を複数に分割して、分割波形が立ち上がる毎にピーク電流を得るようにして、全体として電流量を増大させることが提案されている。

特開２００５−１８５６６０号公報

特許文献１に記載のものは、電流量を増大させることができるものの、１つの波形を複数の分割波形に分割することから、分割波形の間で出力が０となる短い休止時間を確保せざるを得ないことから、電流量の増大には限度がある。また、ピーク電流は、患者に対してちりちり感あるいはひりひり感を与える原因となるが、このピーク電流を数多く与えることは、患者への痛み軽減の観点からは好ましくないものとなる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、ピーク電流を小さくしつつ大きな刺激量が得られるようにした電気的刺激装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
患者体表面に装着される一対の電極に対して出力電圧が零から一気に上昇されると共に出力電圧が最大出力電圧から零まで一気に低下される所定波形の電圧信号を所定周期毎に与えるようにした電気的刺激装置において、
前記所定波形が、階段状に出力電圧が増大される多段波形とされ、
前記多段波形を出力している所定時間において、該多段波形の出力によって得られる電流量が、該多段波形における最大出力電圧を有するように設定された矩形波形を前記所定時間だけ出力することによって得られる電流量よりも大きくなるようにされている、
ようにしてある。上記解決手法によれば、多段波形が出力された直後の出力電圧が小さくされているので、ピーク電流が過大になるのを防止でき、またその後に出力電圧が大きくされることにより電流値がピーク電流値から大きく低下されることが防止され、全体として電流量つまり電気的刺激量を増大させることができる。勿論、ピーク電流値を小さくできることから、ひりひり感やチリチリ感を患者に対して与えないようにする上でも好ましいものとなる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記多段波形が、低電圧出力状態となる前段波形と高電圧出力状態となる後段波形との２段階波形とされている、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、出力電圧の変更を最小限の２段階というように簡単化することができる。

前記前段波形の出力電圧が、前記後段波形の出力電圧の６０〜８５％となるように設定されている、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、ピーク電流抑制と電流量増大のために好ましい前段波形の出力電圧の具体的な設定範囲が提供される。

前記前段波形の出力時間が１０μｓｅｃ〜３０μｓｅｃとされ、
前記後段波形の出力時間が４０μｓｅｃ〜２０μｓｅｃとされている、
ようにしてある（請求項４対応）。この場合、前段波形と後段波形との好ましい出力時間範囲が提供される。

前記多段波形がプラス側とマイナス側とで交互に出力されると共に、プラス側とマイナス側との各出力の間に出力電圧が０となる所定の休止時間が設定されている、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、電極装着部位での分極発生防止と刺激に対する麻痺防止とを行う上で好ましいものとなる。

前記所定周期が低周波とされ、
前記低周波の電気信号に対して、前記所定の休止時間の間でのみ中周波の電気信号が重畳される、
ようにしてある（請求項６対応）。この場合、中周波の重畳によって、電気的刺激量をより大きくすることができ、刺激感を和らげることができ、さらに刺激を深部にまで到達させる上でも好ましいものとなる。

前記低周波の電気信号に対して、多段波形を出力している間のみ中周波の電気信号が重畳される、ようにしてある（請求項７対応）。この場合、請求項６に対応した効果を得つつ、特に低周波電気信号による電気的刺激を中周波を利用してより深部にまで与える上で好ましいものとなる。

前記所定周期が低周波とされ、
前記低周波の電気信号に対して中周波の電気信号が重畳される、
ようにしてある（請求項８対応）。この場合、請求項６に対応した効果を得ることができる。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第２の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項９に記載のように、
患者体表面に装着される一対の電極に対して出力電圧が零から一気に上昇されると共に出力電圧が最大出力電圧から零まで一気に低下される所定波形の電圧信号を所定周期毎に与えるようにした電気的刺激装置において、
低周波電気信号用として、階段状に出力電圧が増大される多段波形を生成する多段波形生成回路と、
サイン波となる中周波を生成する中周波生成回路と、
前記多段波形生成回路からの出力と前記中周波生成回路からの出力とを加算して、低周波の電気信号に対して中周波の電気信号を重畳させる加算回路と、
前記加算回路からの出力を、マニュアル操作される出力調整スイッチの操作に応じて出力調整する出力調整回路と、
前記出力調整回路からの出力を増幅して、前記導子に出力する増幅回路と、
を備え、
前記多段波形を出力している所定時間において、該多段波形の出力によって得られる電流量が、該多段波形における最大出力電圧を有するように設定された矩形波形を前記所定時間だけ出力することによって得られる電流量よりも大きくなるようにされている、
ようにしてある。上記解決手法によれば、請求項１，請求項７に対応した効果を得るためのより具体的な構成が提供される。

本発明によれば、ピーク電流を小さくしつつ大きな刺激量を得ることができる。

電気的刺激装置としての低周波治療器を示す図。図１に示す低周波治療器内に構成された回路例を示す図。多段波形の一例を示す図。多段波形によって得られる電流の様子を示す図。多段波形によって得られる電流と矩形波によって得られ電流の様子を示す図。多段波形に中周波重畳した一例を示す図。多段波形に中周波重畳した別の例を示す図。多段波形に中周波重畳したさらに別の例を示す図。

図１において、Ｋは患者、ＴＣは低周波治療器である。図１では、患者Ｋの腕部に対して２個一対の吸引式電極（吸引式電極装置）Ｄが装着されている。一対の吸引式電極Ｄに対しては、ケーブルＣを介して、低周波治療器ＴＣから治療用電圧信号（電気信号）が印加されて、一対の電極Ｄ間の部位（特に電極装着部位）に対する治療が行われる。また、ケーブルＣは、中空構造とされて、低周波治療器本体ＴＣからの吸引負圧を、吸引式電極Ｄに伝達する機能をも有する。なお、ケーブルＣは、低周波治療器ＴＣに対して着脱自在に接続される。また、一対の電極Ｄは、実施形態では、金属板の表面に患者体表面側に突出する金属突起部を有するスパイク式とされている。

図２は、低周波治療器ＴＣ内に構成された回路例を示す。この図２において、１０は、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラである。このコントローラ１０には、それぞれマニュアル操作される各種スイッチＳ１〜Ｓ７からの信号が入力される。スイッチＳ１は、治療用となる多段波形の最大電圧を指示するためのものである（出力電圧変更用）。スイッチＳ２は、上記多段波形の周波数を指示するためのものである（周波数変更用）。スイッチＳ３は、上記多段波形に重畳される中周波の最大電圧を指示するためのものである（出力電圧変更用）。スイッチＳ４は、この中周波の周波数を指示するためのものである（周波数変更用）。スイッチＳ５は、治療時間を指示するためのものである（治療時間変更用）。スイッチＳ６は、出力態様を指示するためのもので、後述するモード変更用となる。スイッチＳ７は、治療開始を指示するためのスイッチである。

図２において、１１は多段波形生成回路で、後述するように、多段波形とされた治療用電気信号を生成する。この多段波形生成回路１１は、スイッチＳ２で指示された周波数の多段波形を生成し、その最大電圧が基準電圧（例えば５Ｖ）となるようにして出力する。また、１２は中周波生成回路で、サイン波とされた中周波を生成する。この中周波生成回路１２は、、スイッチＳ３で指示された周波数の中周波を生成し、その最大電圧が基準電圧（例えば３Ｖ）となるようにして出力する。

上記回路１１と１２からの出力が、加算回路１３で重畳される。加算回路１３からの出力は、レベル調整回路１４によって、多段波形および中周波のそれぞれについて、その最大電圧が正確に所定の基準電圧となるようにレベル調整される。レベル調整回路１４からの出力は、スイッチＳ１で指示された出力要求に応じて、出力調整回路１５によって所定電圧範囲（例えば０〜５Ｖの範囲）の値に変換される（スイッチＳ１で指示された出力が大きいほど５Ｖに近づく）。出力調整回路１５からの出力は、増幅回路１６によって所定割合分だけ増幅されて（例えば０〜２００Ｖ）、最終的に導子Ｄに出力される。なお図２では詳細を略してあるが、従来同様に、一方の導子Ｄに対してプラスあるいはマイナスの出力電圧が出力されているときは、他方の導子Ｄが絶縁されたＧＮＤとされる。

図３は、本発明による治療用電気信号の一例を示す。この図３に示す治療用電気信号は、基本的に多段波形生成回路１１で生成される（出力を増幅したものが増幅回路１６から出力される）。この治療用電気信号の１サイクル分（１周波数分）は、多段波形をプラス側に出力した後、所定の休止時間を経過した後、多段波形をマイナス側に出力するものとなっている）。プラス側のとマイナス側との多段波形同士は、プラスとマイナスが相違するだけで、その波形形状は同一とされている。

１つの多段波形が出力している時間は、「ｔ１＋ｔ２」で、実施形態では５０μｓｅｃとされているが、例えば２０μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲、より好ましくは４０μｓｅｃ〜７０μｓｅｃで設定するのが好ましく、この出力時間をマニュアル操作されるスイッチによって変更するようにしてもよい。上記「ｔ１＋ｔ２」の合計時間を５０μｓｅｃとした場合、前段の出力時間ｔ１は１０μｓｅｃ〜３０μｓｅｃとする一方、後段の出力時間ｔ２は４０μｓｅｃ〜２０μｓｅｃとすることができる。勿論、「ｔ１＋ｔ２」の合計時間を例えば２０μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲で変更したときは、上記したような割合でｔ１およびｔ２を変更すればよい。

プラス側とマイナス側の各多段波形の間に設定される休止時間がｔ３で、実施形態では５０μｓｅｃとされている。この休止時間ｔ３は、例えば３０μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲で適宜設定できる。また、この休止時間ｔ３を設定しないようにしてもよいが（ｔ３＝０にする）、休止時間ｔ３を設けた方が、刺激に対する麻痺感を軽減する上で好ましいものとなる。１サイクル（１周波数）は、プラス側の多段波形の出力開始からマイナス側の多段波形の出力終了までとなるが、１サイクル後の休止時間ｔ４は、スイッチＳ２を操作することによって選択される設定周波数（例えば１ＨＺ〜１ＫＨＺ）に応じて変更される。

図４は、１つの多段波形を拡大して示すと共に、患者Ｋに実際に与えられる電流変化の様子を示すものである。多段波形は、基本的に、まず当初のｔ１時間について小さい一定の低電圧Ｖ１が与えられ、ｔ１が経過した時点以後は、それよりも高い一定の高電圧Ｖ２が与えられた階段状とされる（ステップ状に電圧が増大される）。患者Ｋに与えられる電流は、当初の低電圧Ｖ１が与えられときに、ピーク電流が生じる。電流がピーク電流から低下しはじめてからさほど遅れない時点で、高電圧Ｖ２が与えられることによって、電流値は最後まで大きく低下することがない（わづかに電流が減少していくもののほぼ一定の電流値が得られる）。

図５は、本発明による多段波形を出力した場合（実線で示す）と従来の矩形波形を出力した場合（破線で示す）とで、患者Ｋに与えられる電流の相違を示すものである。従来のように、高電圧Ｖ２の矩形波形（破線参照）を出力したときは、出力当初は極めて大きなピーク電流が発生するものの、その後は急激に電流が低下してしまうことになる。これに対して、多段波形の場合は、ピーク電流の大きさが矩形波形の場合よりも小さいものの、その後の電流の低下が小さいため、全体としては、患者Ｋに対して与える電流量が、矩形波の場合よりも増大される。すなわち、多段波形の場合は、図５ハッチングで示した面積ＩＸ１分だけ矩形波の場合よりも電流量が減少するが、図５ダブルハッチングで示した面積ＩＸ２分だけ矩形波の場合よりも電流量が増大され、ＩＸ２＞ＩＸ１となり、全体としては電流量が増大されることになる。実際の試験結果では、多段波形を出力した場合の方が矩形波を出力した場合に比して、平均して１８％程度電流量が増大されることが確認された。ちなみに、ピーク電流の大きさが矩形波を出力した場合と同じ程度となるようにしたときは、高電圧Ｖ２をより大きく設定することが可能であり、電流量をさらに増大させることも可能である。なお、多段波形の場合、ピーク電流に起因するひりひり感あるいはちりちり感は、ピーク電流が抑制されるために生じにくいものである。

ここで、多段波形の高電圧Ｖ２に対する低電圧Ｖ１の割合は、実施形態では約７５％としてあるが、６０〜８５％程度の範囲で適宜設定することができる。特に、ピーク電流を小さくするには、上記割合を小さくするのが好ましいが、あまりに小さくすると、電流量が小さくなって好ましくないものとなる。また、上記割合をあまり大きくすると、ピーク電流が大きくなり過ぎる傾向となり、また高電圧Ｖ２を与えた後の電流の低下度合が大きくなって好ましくないものとなる。

図３〜図５において説明した多段波形は、中周波が重畳されていない状態のものである（中周波生成回路１２での出力が０の状態）。図６〜図８には、多段波形に中周波β（例えば１００ＫＨＺ〜５００ＫＨＺ）を重畳した例が示される。すなわち、図６の場合は、多段波形を出力していない休止時間の間に、中周波βが出力されるようにしたものである。この場合、中周波βによって、刺激感が軽減されると共に、矩形波単独で出力した場合に比して電流値が平均して２２％というように大きく増大される（中周波βなしの場合は前述のように約１８％）。また、中周波βを重畳することによって、深部にまで刺激を与ええることが可能となる。なお、重畳される中周波βの周波数は、スイッチＳ３を操作することによって、例えば１００ＫＨＺ〜５００ＫＨＺの範囲で選択（変更）可能とされている。

図７は、全ての時間について中周波βを重畳させた場合を示す。また、図８は、多段波形を出力している時間についてのみ中周波βを重畳させた場合を示す。図８の場合は、多段波形の低周波電気信号を、中周波を利用して患者Ｋの深部にまで到達させることができる。中周波βの重畳なしと、図６の態様での重畳と、図７の態様での重畳と、図８の態様での重畳とが、スイッチＳ５を操作することによって任意に選択可能とされている。中周波βを全ての時間に渡って重畳することは、刺激を麻痺させる原因ともなり、また多段波形の出力を患者Ｋに感じさせる点から、図６に示すように休止時間にのみあるいは多段波形を出力している時間のみ中周波βを出力するようにするのが好ましいものである。図７の場合、中周波βの振幅を全て同じに設定してもよいが、多段波形出力時に出力される中周波βの振幅を、休止時間の間に出力される中周波βの振幅よりも小さく設定することもでき、この場合、多段波形による刺激感を十分に与える上で好ましいものとなる（中周波βによる刺激感抑制作用を抑制する）。

以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むものである。多段波形は、２段階に出力電圧が変化される場合を示したが、３段階以上の多段波形としてもよい。ただし、あまり多い段数に設定すると、多段波形の生成が面倒になる一方、電流量の増大には限界があるので、２段あるいは３段に設定するのが好ましいものである。多段波形をプラス側とマイナス側とに反転させないようにするようにしてもよい。それぞれ多段波形が出力される共にその周波数が若干相違する複数組の出力端子つまり複数組の電極を設けて、複数組の電極間での干渉による低周波によって治療を行う干渉低周波治療器としても適用できる（干渉低周波治療器の各周波数の波形を多段波形とする）。中周波βを重畳させないようにすることもできる。前段波形の出力時間ｔ１よりも後段波形ｔ２の出力時間を長く確保するのが、ピーク電流を得た後に極力大きな電流値を長い時間確保する上で好ましいものとなる。本発明は、電気的刺激装置における刺激用信号（波形）の出力方法として把握することも可能である。勿論、本発明の目的は、明記された場合に限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は低周波治療器装置の電気的刺激装置に適用することができる。

ＴＣ：低周波治療器（電気的刺激装置）
Ｄ：電極
Ｋ：患者
β：中周波
Ｓ１：スイッチ（出力調整用）
１０：コントローラ
１１：多段波形生成回路
１２：中周波生成回路
１３：加算回路
１５：出力調整回路
１６：増幅回路
ｔ１：前段波形の出力時間
ｔ２：後段波形の出力時間
ｔ３：休止時間

Claims

患者体表面に装着される一対の電極に対して出力電圧が零から一気に上昇されると共に出力電圧が最大出力電圧から零まで一気に低下される所定波形の電圧信号を所定周期毎に与えるようにした電気的刺激装置において、
前記所定波形が、階段状に出力電圧が増大される多段波形とされ、
前記多段波形を出力している所定時間において、該多段波形の出力によって得られる電流量が、該多段波形における最大出力電圧を有するように設定された矩形波形を前記所定時間だけ出力することによって得られる電流量よりも大きくなるようにされている、
ことを特徴とする電気的刺激装置。
請求項１において、
前記多段波形が、低電圧出力状態となる前段波形と高電圧出力状態となる後段波形との２段階波形とされている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
請求項２において、
前記前段波形の出力電圧が、前記後段波形の出力電圧の６０〜８５％となるように設定されている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
請求項２または請求項３において、
前記前段波形の出力時間が１０μｓｅｃ〜３０μｓｅｃとされ、
前記後段波形の出力時間が４０μｓｅｃ〜２０μｓｅｃとされている、
ことを特徴とする電気的刺激装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記多段波形がプラス側とマイナス側とで交互に出力されると共に、プラス側とマイナス側との各出力の間に出力電圧が０となる所定の休止時間が設定されている、ことを特徴とする電気的刺激装置。
請求項５において、
前記所定周期が低周波とされ、
前記低周波の電気信号に対して、前記所定の休止時間の間でのみ中周波の電気信号が重畳される、
ことを特徴とする電気的刺激装置。
請求項５において、
前記低周波の電気信号に対して、多段波形を出力している間のみ中周波の電気信号が重畳される、ことを特徴とする電気的刺激装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記所定周期が低周波とされ、
前記低周波の電気信号に対して中周波の電気信号が重畳される、
ことを特徴とする電気的刺激装置。
患者体表面に装着される一対の電極に対して出力電圧が零から一気に上昇されると共に出力電圧が最大出力電圧から零まで一気に低下される所定波形の電圧信号を所定周期毎に与えるようにした電気的刺激装置において、
低周波電気信号用として、階段状に出力電圧が増大される多段波形を生成する多段波形生成回路と、
サイン波となる中周波を生成する中周波生成回路と、
前記多段波形生成回路からの出力と前記中周波生成回路からの出力とを加算して、低周波の電気信号に対して中周波の電気信号を重畳させる加算回路と、
前記加算回路からの出力を、マニュアル操作される出力調整スイッチの操作に応じて出力調整する出力調整回路と、
前記出力調整回路からの出力を増幅して、前記導子に出力する増幅回路と、
を備え、
前記多段波形を出力している所定時間において、該多段波形の出力によって得られる電流量が、該多段波形における最大出力電圧を有するように設定された矩形波形を前記所定時間だけ出力することによって得られる電流量よりも大きくなるようにされている、
ていることを特徴とする電気的刺激装置。