JP5423957B2

JP5423957B2 - 電子治療器

Info

Publication number: JP5423957B2
Application number: JP2009160684A
Authority: JP
Inventors: 克利豊島; 伸子美藤; 清仁原川
Original assignee: MARUTAKATECHNO Co Ltd
Current assignee: MARUTAKATECHNO Co Ltd
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: JP2011015723A

Description

本発明は、生体に電流を流して筋肉や神経を刺激することによりコリや痛みを緩和する電子治療器に関する。

従来より経皮電気刺激によりコリや痛み緩和する電子治療器が使用されている。電気刺激の繰り返し周波数が２０〜３０Ｈｚ以下では、個々の電気刺激に追随して筋肉は収縮と弛緩を繰り返すので電気刺激を強く感じることができる。しかし電気刺激の繰り返し周波数が２０〜３０Ｈｚ以上の場合、周波数が高くなるにつれて電気刺激を感じ取ることは難しくなる。また、皮膚の電気的インピーダンスは、周波数が高いほど低くなる傾向にあるが、経皮電気刺激の場合には、皮膚表面の湿潤・乾燥状態も大きく影響する。治療効果を上げるには、一定以上の電流を流す必要があるが、電子治療器による治療の開始時には、電気刺激によるビリビリ感やチクチク感が不快を招くことが多い。しかし時間経過とともに、電気刺激に慣れて不快感が減少する。このため、２０ｋＨｚ以上の最高周波数から１００Ｈｚ程度の最低周波数まで複数の周波数をスイープ（掃引）する周波数変化パターンで電気刺激し、一回の周波数掃引毎に、自動的に刺激強度を上昇させる電子治療器がある（例えば、特許文献１）。

特開２００２−２００１７９号公報

しかしながら、上記従来の自動的に刺激強度を上昇させる電子治療器にあっては、比較的高い周波数を用いているので、電気刺激を感じ取ることは難しく、実際には多くの電流が流れているにもかかわらず、電気刺激を感じないために、知らないうちに過電流による皮膚の発赤を生じる虞があるという問題点があった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、程良い刺激感を与えながら経皮的に奥深くまで電流を流して神経に鎮痛作用することができる電子治療器を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、第１周波数と第１周波数より低い第２周波数との間で繰り返し周波数が連続的または段階的に繰り返して変化するパルス信号により、第１周波数より高い第３周波数の搬送波を変調した変調波を導子から出力する電子治療器において、第１周波数から第２周波数への変化が連続的または段階的であり、第２周波数から第１周波数への変化が跳躍的であり、前記繰り返し周波数が変化する周期を時間経過とともに増大させることを要旨とする。

また本発明においては、第１周波数から第２周波数に至る複数の周波数のそれぞれに対応する周期を短い周期から長い周期へ順次複数個配列した第１テーブルを記憶する第１記憶手段を備え、第１記憶手段に記憶された周期を順次読み出して、パルス信号の制御に用いることができる。

また本発明においては、繰り返し周波数が変化する周期を短い周期から長い周期へ順次複数個配列した第２テーブルを記憶する第２記憶手段を備え、第２記憶手段に記憶された周期を順次読み出して、繰り返し周波数が変化する周期の制御に用いることができる。

また本発明においては、前記出力の開始から所定時間経過する毎に、音声又は表示により出力増加を促す報知を行う報知手段と、操作入力により前記変調波の出力を変化させる出力調整手段と、を備えることができる。

また本発明においては、第１周波数は、３００Ｈｚ〜３ｋＨｚの帯域とし、第２周波数は、３０Ｈｚ〜３００Ｈｚの帯域とし、第３周波数は、３ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの帯域とすることができる。

また本発明においては、出力電流の実効値が規定値に達すると、前記パルス信号のデューティの減少、または変調波の出力電圧の低下により、出力電流の実効値が規定値を超えないように制御することができる。

本発明によれば、第１周波数と第１周波数より低い第２周波数との間で繰り返し周波数が連続的又は段階的に繰り返して変化するパルス信号により、第１周波数より高い第３周波数の搬送波を変調した変調波を導子から出力することにより、周波数の高い第３周波数の搬送波により、ビリビリ感やチクチク感を感じさせることなく皮膚表面から内部へ電流が高い浸透性を有するとともに、個々の神経細胞の脱分極を確実に引き起こして、痛みの伝達を遮断することができるという効果がある。

また第１周波数から第２周波数へパルス信号の周期が連続的又は段階的に変化するので、複数の周波数による神経細胞の脱分極の加重が起こり、神経伝達路へ強く抑制作用を及ぼすとともに、無感覚領域から有感覚領域へ移行するので、刺激に変化が感じられるという効果がある。

また本発明によれば、第１周波数から第２周波数への変化が連続的または段階的であり、第２周波数から第１周波数への変化が跳躍的としたので、通電電流は同じでも電気刺激感が徐々に強くなる自然な刺激感を得ることができるという効果がある。

また本発明によれば、繰り返し周波数が変化する周期を時間経過とともに増大させるので、パルス信号のオン時間が長くなり、体感に変化はないが、体に流れる電流が増加するので痛みの緩和効果が増加する。

また本発明によれば、出力の開始から所定時間経過する毎に、音声又は表示により出力増加を促す報知を行い、操作入力により変調波の出力を変化させることができるので、不快感のない気持ちのよい出力から初めて、時間経過とともに電気刺激に慣れてくると、出力増加を促す報知に従って、出力を増加させて効果を更に増加させることができる。

また本発明によれば、第１周波数は、極超長波（３００Ｈｚ〜３ｋＨｚ）の帯域とし、記第２周波数は、極極超長波（３０Ｈｚ〜３００Ｈｚ）の帯域とし、第３周波数は、超長波（３ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ）の帯域としたことにより、電気刺激による不快感を無くしながら、痛み緩和作用を著しく向上させることができるという効果がある。

また本発明によれば、出力電流の実効値が規定値に達すると、前記パルス信号のデューティの減少、または変調波の出力電圧の低下により、出力電流の実効値が規定値を超えないように制御することにより、過大な出力電流を防止することができるという効果がある。

本発明に係る電子治療器の実施形態の構成を説明するブロック回路図である。（ａ）電子治療器の外観例を示す平面図、（ｂ）電子治療器の外観例を示す側面図である。（ａ）搬送波の波形例を示すタイムチャート、（ｂ）パルス信号の波形例を示すタイムチャート、（ｃ）変調波の波形例を示すタイムチャート、（ｄ）１サイクルを示すタイムチャートである。（ａ）パルス信号の周波数の時間変化例を示すタイムチャート、（ｂ）出力増加を促す報知のタイミング例を示すタイムチャート、（ｃ）出力の時間変化例を示すタイムチャートである。実施例の電子治療器の動作を説明するフローチャートである。

次に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る電子治療器の構成を示すブロック回路図である。

図１において、電子治療器１は、電源入力端子２と、電源回路３と、昇圧回路４と、ＣＰＵ５と、発振回路６と、増幅変調回路７と、導子８と、電流検出回路９と、操作表示回路１０と、スピーカ１１とを備えている。

電源入力端子２は、図外のＡＣアダプタから、例えばＤＣ６Ｖの直流電圧供給を受ける端子である。電源回路３は、電源入力端子２から入力した直流電圧を安定化して昇圧回路４やＣＰＵ５に供給する回路である。昇圧回路４は、電源回路４から入力した直流電圧を昇圧して増幅変調回路７へ出力するＤＣ／ＤＣコンバータである。また昇圧回路４は、ＣＰＵ５が出力する電圧制御信号に従って、その出力電圧を制御可能となっている。

ＣＰＵ５は、中央処理ユニット（狭義のＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び周辺回路を一体化した所謂ワンチップマイクロコンピュータである。ＣＰＵ５は、電子治療器１全体を制御するとともに、第１周波数と第１周波数より低い第２周波数との間で繰り返し周波数が連続的または段階的に変化するパルス信号を発生する。

発振回路６は、第１周波数より高い第３周波数を有する正弦波の搬送波を発生させる回路である。増幅変調回路７は、発振回路６から入力した搬送波を増幅するとともに、増幅した搬送波をＣＰＵ５から供給されるパルス信号により変調した変調波を生成し、この変調波を導子８へ出力する回路である。

増幅変調回路７における変調は、アナログ変調の振幅変調（ＡＭ）、デジタル変調の振幅偏移変調（ＡＳＫ：amplitude shift keying）、或いはパルス信号が２値であることからオン・オフ・キーイング（ＯＯＫ：on-off-keying ）、の何れを用いても、結果的に得られる変調波形は同じである。

導子８は、コリや痛みを有する患部の表皮に着脱可能に固定されて、電子治療器１から負荷である患部に電流を流すための電極である。電流検出回路９は、導子８から負荷へ供給する電流の実効値を検出し、電流検出信号としてＣＰＵ５へ出力する回路である。尚、ＣＰＵ５は、電流検出信号が規定値に達したときに、パルス信号のデューティの減少、または出力電圧の低下により、出力電流の実効値が規定値を超えないように制御する電流制御も行うものとする。出力電圧を低下させることにより電流制御する場合、ＣＰＵ５は、昇圧回路４から増幅変調回路７へ出力する電圧を低下させる。

操作表示回路１０は、電子治療器１の操作入力を受け入れるメンブレンスイッチと、電子治療器１の状態を表示する発光ダイオード（ＬＥＤ）等の表示素子とを備え、ＣＰＵ５に接続されている。スピーカ１１は、圧電スピーカ等を用いた小型のスピーカであり、ＣＰＵ５が出力する音声信号を音声に変換して出力する。ＣＰＵ５がスピーカ１１へ出力する音声信号には、電子治療器１の出力の開始から所定時間経過する毎に、音声により出力増加を促す報知を行うための音声信号が含まれる。

図２（ａ）は、電子治療器１の外観例を示す平面図、図２（ｂ）は、電子治療器１の外観例を示す側面図である。図２（ａ）に示すように、電子治療器１の上面には、電子治療器１の出力のオン／オフを制御するＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰスイッチ３１と、点灯時にオン状態を表示し消灯時にオフ状態を表示するＰＯＷＥＲランプ３２と、出力レベルを増加させるＨＩスイッチ３３と、出力レベルを減少させるＬＯＷスイッチ３４と、出力レベルを点灯しているＬＥＤの個数で十段階の表示するＬＥＶＥＬインジケータ３５と、スピーカからの音声出力をオン／オフするスピーカスイッチ３６と、スピーカグリル部３７とを備えている。スイッチ３１，３３，３４，３６，ランプ３２及びインジケータ３５は、図１の操作表示回路１０に相当する。図２（ｂ）に示すように、電子治療器１の側面には、電源入力端子２が設けられている。

次に、図３、図４のタイムチャートと、図５のフローチャートを参照して、本実施形態の電子治療器１の動作を説明する。

図３（ａ）は、搬送波の例を示し、実施形態における搬送波は、周波数４ｋＨｚの正弦波としている。しかし、搬送波の周波数は、４ｋＨｚに限らず、超長波帯域（ＶＬＦ：very low frequency，３ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ）の周波数であればよい。

図３（ｂ）は、パルス信号の例を示し、繰り返し周波数が第１の周波数である１ｋＨｚ（周期：１ｍＳ）から、繰り返し周波数が第２の周波数である５０Ｈｚ（周期２０ｍＳ）まで連続的または段階的に変化する方形波である。またパルス信号のデューティは、３０％を基準値として設定されている。

尚、第１周波数の値は、１ｋＨｚに限らず、極超長波帯域（ＵＬＦ：ultra low frequency，３００Ｈｚ〜３ＫＨｚ）の周波数であればよい。また、第２周波数の値は、５０Ｈｚに限らず、極極超長波帯域（ＳＬＦ：super low frequency，３０Ｈｚ〜３００Ｈｚ）の周波数であればよい。

図３（ｃ）は、（ａ）の搬送波を（ｂ）のパルス信号で変調した変調波である。図３（ｄ）は、パルス信号の繰り返し周波数が１ｋＨｚから５０Ｈｚまで変化する１サイクルを示している。この１サイクルの長さは、電子治療器１の出力開始から、例えば３０分間の治療時間が終了するまで、時間経過とともに長くなるように設定されている。

図４（ａ）は、パルス信号の繰り返し周波数の時間変化を示す。パルス信号の繰り返し周波数は、１ｋＨｚから始まり５０Ｈｚまで連続的または段階的に繰り返し周波数が低下する。５０Ｈｚまで低下すると、１ｋＨｚに戻り再び５０Ｈｚまで連続的または段階的に低下する。この繰り返し周波数の変化を繰り返しながら、１サイクルの周期は、時間変化とともに長くなる。

図４（ｂ）は、出力増加の報知タイミングを示す。出力開始から所定時間（本実施形態の例では１０分）経過する毎に、言い換えれば、出力開始から１０分後と、２０分後に、ユーザへ電子治療器１の出力増加を促す報知を行うために、出力増加を促す音声メッセージをスピーカ１１から出力する。この音声メッセージは、例えば、「１０分経過しましたので、レベルを上げてください。」というように出力する。ＣＰＵ５は、音声信号をデジタル符号化して記憶する領域を内蔵するＲＯＭに備えているものとする。そして音声出力するタイミングになると、ＣＰＵ５は、ＲＯＭから読み出した符号化音声信号を内蔵するＤ／Ａ変換器でアナログ音声信号に変換してスピーカ１１へ出力する。これによりユーザは、音声メッセージを聞くことができる。

この所定時間（例えば、１０分）の設定は、電子治療器１から導子８を介して患部の皮膚に低周波を出力開始すると、時間経過のともに電気刺激に対して慣れが生じ、さらに強い電気刺激に対しても不快感を感じることがなくなるためである。このため、所定時間経過毎に、ユーザに対して出力増加を促す音声をスピーカ１１から出力している。尚、出力増加を促す報知は、音声のみに限らず、操作表示回路１０に設けた表示により行ってもよい。

図４（ｃ）は、電子治療器１の出力の時間変化例を示す。図４（ｂ）の１０分の報知と、２０分の報知に応じて、ユーザが出力レベルを増加させるために、ＨＩスイッチ３３を操作したとすれば、１０分経過と２０分経過の時点で出力レベルが増加させられている。

次に、図５のフローチャートを参照して、電子治療器１の動作を詳細に説明する。電子治療器１の電源入力端子２にＡＣアダプターが接続されて、電源が供給されると、このフローチャトが開始される。まずステップ（以下、ステップをＳと略す）１０において、ＣＰＵ５の初期化（パワーイニシャライズ）が行われる。この初期状態では、ＬＥＶＥＬインジケータ３５が示す出力レベルは最低のレベル１に設定される。

次いでＳ１２で、出力レベルを設定するレベル設定入力を受け入れる。このときユーザに対してレベル設定を促す音声メッセージを出力してもよい。ユーザは、出力レベルを増加させるＨＩスイッチ３３と、出力レベルを減少させるＬＯＷスイッチ３４とを操作して、十段階で示すＬＥＶＥＬインジケータ３５の表示を好ましい値に設定する。尚、ＨＩスイッチ３３とＬＯＷスイッチ３４による出力レベル設定は、電子治療器１の動作中は、いつでも受け入れることができる。

次いでＳ１４でスタート入力待ちとなる。ここでユーザがＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰスイッチ３１を押すと、操作表示回路１０からＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰスイッチ３１の信号がＣＰＵ５へ送られる。この信号を入力したＣＰＵ５は、操作表示回路１０のＰＯＷＥＲランプ３２を点灯させ、Ｓ１６へ進む。Ｓ１６では、ＣＰＵ５は、発振回路６による搬送波の発振を開始させる。次いでＳ１８で、ＣＰＵ５は、パルス信号を出力する。パルス信号は、図３、図４で説明したパルス信号である。このパルス信号により、増幅変調回路７は、搬送波をパルス信号で変調した変調波を導子８へ出力するので、変調波による治療が開始される。

ここで、ＣＰＵ５は、パルス信号の繰り返し周波数を第１周波数（例えば１ｋＨｚ）から第２周波数（例えば５０Ｈｚ）へ連続的または段階的に変化させるために、次の表１に示すような繰り返し周波数制御用のテーブルをＲＯＭに格納して利用してもよい。

表１のような繰り返し周波数制御用のテーブルを使用する場合、ＣＰＵ５は、テーブルのエントリを指すポインタを備える。そして、ポインタの値を１から初めて、順次１ずつ増加させながら、繰り返し周期の値を読み出して、該当周期と、パルス信号のデューテイ（初期値３０％）により、パルス信号をオン／オフすることによりパルス信号を生成する。ポインタの値が最終エントリの１２に達すると、次にポインタの値は１に戻る。このような制御により、パルス信号の繰り返し周波数を第１周波数（例えば１ｋＨｚ）から第２周波数（例えば５０Ｈｚ）へ段階的に変化させることができる。尚、表１のエントリ数で示される繰り返し周波数の変化の段階数は、特に限定されることはない。この変化の段階数を極限まで細かくして、１つのパルス信号を発生させる毎に、少しずつ繰り返し周波数を低下させる連続的な変化を行ってもよい。

さらに、時間経過に対する周波数変化は、直線的な変化でもよいし、時間経過とともに変化の程度が小さくなるような曲線的な変化、例えば指数関数的な変化であってもよい。

また、本実施形態では、パルス信号の繰り返し周波数が最小値の第２周波数に達すると、跳躍的に最大値の第１周波数に戻り、再び第２周波数へ向かって段階的に変化するようにしている。このようにパルス信号の繰り返し周波数を第１周波数から第２周波数へ連続的または段階的に変化させ、第２周波数に達すると、跳躍的に第１周波数に戻すように制御すると、次のような効果がある。

即ち、最初は通電による電気刺激感を感じにくい高い繰り返し周波数のパルス信号で搬送波を変調し、次第にパルス信号の繰り返し周波数を低下させることで、徐々に強く電気刺激感を感じることができ、刺激に対する違和感がなくなるという効果がある。尚、パルス信号の繰り返し周波数は、実際の表にはなく、繰り返し周期だけでよい。また、表１の各エントリの繰り返し周波数の継続時間は、一定値としてもよいし、繰り返し周波数が低くなる、言い換えれば、繰り返し周期が長くなるにつれて、同一繰り返し周波数の継続時間が長くなるように設定してもよい。

また、パルス信号の繰り返し周波数を第１周波数から第２周波数まで、連続的または段階的に変化させる周期（図４（ｄ）の１サイクル）を時間経過とともに増加させるために、表２に示すような１サイクル制御テーブルを備えてもよい。

次いでＳ２０で、電子治療器１の出力開始から、１０分経過したか否かを判定する。１０分経過していなければ、Ｓ１８に戻って、パルス信号の出力、及び変調波の出力を継続する。Ｓ２０の判定で、１０分経過していれば、Ｓ２２へ進み、出力増加を促す音声メッセージを出力する。次いでＳ２４で、パルス信号及びこのパルス信号による変調波を出力し、Ｓ２６で２０分経過したか否かを判定する。２０分経過していなければ、Ｓ２４へ戻る。

Ｓ２６の判定で２０分経過していれば、Ｓ２８へ進み出力増加を促す音声メッセージを出力する。次いでＳ３０でパルス信号及びこのパルス信号による変調波を出力し、Ｓ３２で３０分経過したか否かを判定する。３０分経過していなければ、Ｓ３０へ戻る。

Ｓ３２の判定で、３０分経過していれば、Ｓ３４へ進み、発振回路６による搬送波の発振停止、及びＣＰＵ５からのパルス信号の停止を行う。これにより変調波の出力が停止する。次いでＳ３６で、例えば、「３０分の治療が終わりました。」という終了メッセージをスピーカ１１から出力して、電子治療器１の動作を終了する。

以上、好ましい実施形態を説明したが、これは本発明を限定するものではない。実施形態で適用した第１、第２、第３周波数の値は、一例であり、それぞれの周波数帯域に属する周波数を任意に選択することができる。また、第１周波数と第２周波数との間で段階的に変化する繰り返し周波数の数（表１のエントリの数）も任意に選択設定することができる。さらに、パルス信号の繰り返し周波数が第１周波数から第２周波数へ変化させる周期の数（表２のエントリの数）も任意に選択設定することができる。

１電子治療器
２電源入力端子
３電源回路
４昇圧回路
５ＣＰＵ
６発振回路
７増幅変調回路
８導子
９電流検出回路
１０操作表示回路
１１スピーカ

Claims

第１周波数と第１周波数より低い第２周波数との間で繰り返し周波数が連続的または段階的に繰り返して変化するパルス信号により、第１周波数より高い第３周波数の搬送波を変調した変調波を導子から出力する電子治療器であって、
第１周波数から第２周波数への変化が連続的または段階的であり、第２周波数から第１周波数への変化が跳躍的であり、
前記繰り返し周波数が変化する周期を時間経過とともに増大させることを特徴とする電子治療器。
前記第１周波数から前記第２周波数に至る複数の周波数のそれぞれに対応する周期を短い周期から長い周期へ順次複数個配列した第１テーブルを記憶する第１記憶手段を備え、
前記第１記憶手段に記憶された周期を順次読み出して、前記パルス信号の制御に用いることを特徴とする請求項１に記載の電子治療器。
前記繰り返し周波数が変化する周期を短い周期から長い周期へ順次複数個配列した第２テーブルを記憶する第２記憶手段を備え、
前記第２記憶手段に記憶された周期を順次読み出して、前記繰り返し周波数が変化する周期の制御に用いることを特徴とする請求項１または２に記載の電子治療器。
前記出力の開始から所定時間経過する毎に、音声又は表示により出力増加を促す報知を行う報知手段と、
操作入力により前記変調波の出力を変化させる出力調整手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電子治療器。
前記第１周波数は、３００Ｈｚ〜３ｋＨｚの帯域とし、
前記第２周波数は、３０Ｈｚ〜３００Ｈｚの帯域とし、
前記第３周波数は、３ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの帯域としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の電子治療器。
出力電流の実効値が規定値に達すると、前記パルス信号のデューティの減少、または前記変調波の出力電圧の低下により、出力電流の実効値が規定値を超えないように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の電子治療器。