JP6014824B1 - Biological stimulator - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波のスイッチング動作後の漸減波形による生体への刺激を短時間に抑制する生体刺激装置を提供する。【解決手段】本発明は、生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、出力トランスと、前記出力トランスの一次側に所定方向の電流を流すための第1スイッチと、前記出力トランスの一次側に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第2スイッチと、前記出力トランスの二次側において前記刺激信号を出力する出力部と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部とを備え、前記制御部は、群通電期間のパルス群GPにより前記第1スイッチ及び第2スイッチの一方のスイッチを繰り返しオン・オフさせた後、前記パルス群GPのパルス幅t1よりも長いパルス幅t2のパルスP2により他方のスイッチをオンにすることを特徴とする生体刺激装置である。【選択図】図2Provided is a biological stimulation device that suppresses stimulation of a living body by a gradually decreasing waveform after a high-frequency switching operation in a short time. The present invention relates to a biostimulation apparatus that outputs a stimulation signal to a living body, an output transformer, a first switch for flowing a current in a predetermined direction to a primary side of the output transformer, and the output transformer. A second switch for flowing a current in a direction opposite to the predetermined direction on the primary side, an output unit for outputting the stimulation signal on the secondary side of the output transformer, and controlling the first switch and the second switch The control unit repeatedly turns on or off one of the first switch and the second switch by the pulse group GP in the group energization period, and then determines the pulse width GP of the pulse group GP. Further, the biostimulation apparatus is characterized in that the other switch is turned on by a pulse P2 having a long pulse width t2. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、生体刺激装置に関する。 The present invention relates to a biological stimulation device.
電極を内蔵する導子(出力部)から生体に電流(刺激信号)を流す生体刺激装置が知られている。このような生体刺激装置では、生体に刺激信号を流すことによって、神経を刺激したり、筋肉を収縮・弛緩させたりして、生体に刺激を付与する。例えば特許文献1、2には、出力トランスの二次側巻線に接続された導子から刺激信号を出力することによって、生体を刺激する生体刺激装置が記載されている。 2. Description of the Related Art There is known a biological stimulation device that allows an electric current (stimulation signal) to flow from a conductor (output unit) incorporating an electrode to a living body. In such a living body stimulating device, stimulation is applied to the living body by stimulating nerves or contracting / relaxing muscles by flowing a stimulation signal through the living body. For example, Patent Documents 1 and 2 describe a biological stimulation device that stimulates a living body by outputting a stimulation signal from a conductor connected to a secondary winding of an output transformer.
特許文献1、2に記載の生体刺激装置では、出力トランスの一次側のスイッチ手段に高周波パルス群を出力して、出力トランスの二次側に高周波の刺激信号を誘起させている。
特許文献1に記載の生体刺激装置では、出力トランスの一次側巻線の両端にFET(スイッチ手段)が接続されており、一次側巻線のセンタータップに所定電圧が印加された状態で、一方のFETを高周波パルス群により繰り返しオン・オフさせて二次側に正極性の高周波の刺激信号を出力させた後、他方のFETを高周波パルス群により繰り返しオン・オフさせて二次側に逆極性の高周波の刺激信号を出力させている。
特許文献2に記載の生体刺激装置では、2つのトランスを備えており、一方のトランスの一次側に高周波パルス駆動信号を供給して高周波パルスを誘起させるとともに、他方のトランスの一次側に低周波パルス駆動信号を供給して低周波パルスを誘起させ、別々のトランスの二次側で発生させた高周波パルスと低周波パルスとを重畳させた刺激信号を導子から生体に出力させている(なお、特許文献2に記載の生体刺激装置では、高周波パルス及び低周波パルスを重畳させることになるため、一方のトランスの一次側への高周波パルス駆動信号の群通電期間は、他方のトランスの一次側への低周波パルス駆動信号の通電期間と重複することになる)。
In the biostimulators described in Patent Documents 1 and 2, a high-frequency pulse group is output to the switching means on the primary side of the output transformer, and a high-frequency stimulation signal is induced on the secondary side of the output transformer.
In the biostimulator described in Patent Document 1, FETs (switch means) are connected to both ends of the primary side winding of the output transformer, and a predetermined voltage is applied to the center tap of the primary side winding. The FET is repeatedly turned on and off by the high frequency pulse group to output a positive high frequency stimulation signal to the secondary side, and then the other FET is repeatedly turned on and off by the high frequency pulse group to reverse polarity to the secondary side. The high-frequency stimulation signal is output.
The biostimulation apparatus described in Patent Document 2 includes two transformers, supplies a high-frequency pulse drive signal to the primary side of one transformer to induce a high-frequency pulse, and low-frequency to the primary side of the other transformer. A low-frequency pulse is induced by supplying a pulse drive signal, and a stimulus signal in which a high-frequency pulse and a low-frequency pulse generated on the secondary side of separate transformers are superimposed is output from a conductor to a living body (note that In the living body stimulation apparatus described in Patent Document 2, since the high-frequency pulse and the low-frequency pulse are superimposed, the group energization period of the high-frequency pulse drive signal to the primary side of one transformer is the primary side of the other transformer. It will overlap with the energization period of the low-frequency pulse drive signal to).
出力トランスの一次側に高周波のパルス群が入力している間、出力トランスには、直流磁化によるエネルギーが蓄積され続ける。このため、出力トランスの一次側への高周波のパルス群の入力がオフになると、出力トランスに蓄積されたエネルギーによって、指数関数的に漸減する漸減波形が二次側巻線に誘起され、刺激信号として出力されることがある(後述)。この漸減波形は、部品(例えば出力トランスやスイッチング素子)の特性に依存する波形であり、生体に不快な刺激を与えてしまうことがある。また、漸減波形による不快感を与えないように部品を選択しようとすると、生体刺激装置の高コスト化を招くことになる。 While a high-frequency pulse group is input to the primary side of the output transformer, energy due to DC magnetization continues to be accumulated in the output transformer. For this reason, when the input of a high-frequency pulse group to the primary side of the output transformer is turned off, a gradually decreasing waveform that decreases exponentially is induced in the secondary winding by the energy accumulated in the output transformer, and the stimulation signal May be output (described later). This gradually decreasing waveform is a waveform that depends on the characteristics of components (for example, an output transformer and a switching element), and may give an unpleasant stimulus to the living body. In addition, when trying to select a part so as not to cause discomfort due to the gradually decreasing waveform, the cost of the biostimulator is increased.
本発明は、高周波のスイッチング動作後の漸減波形による生体への刺激を短時間に抑制することを目的とする。 An object of this invention is to suppress the irritation | stimulation to the biological body by the gradually decreasing waveform after high frequency switching operation | movement for a short time.
上記目的を達成するための主たる発明は、生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、出力トランスと、前記出力トランスの一次側に所定方向の電流を流すための第1スイッチと、前記出力トランスの一次側に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第2スイッチと、前記出力トランスの二次側において前記刺激信号を出力する出力部と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部とを備え、前記出力トランスは、前記第1スイッチ又は第2スイッチが群通電期間のパルス群によりオン・オフを繰り返すと当該群通電期間にエネルギーを蓄積し、前記群通電期間直後に逆極性の漸減波形を前記出力部から出力させる構成であり、前記制御部は、群通電期間のパルス群により前記第1スイッチ及び第2スイッチの一方のスイッチを繰り返しオン・オフさせた後、前記漸減波形の生じる期間内に、前記パルス群のパルス幅よりも長いパルス幅のパルスにより他方のスイッチをオンにすることによって、前記群通電期間直後に前記出力部から出力される前記漸減波形を抑制させることを特徴とする生体刺激装置である。
A main invention for achieving the above object is a biological stimulation device that outputs a stimulation signal to a living body, the output transformer, a first switch for flowing a current in a predetermined direction to a primary side of the output transformer, A second switch for flowing a current in a direction opposite to the predetermined direction to the primary side of the output transformer; an output unit for outputting the stimulation signal on the secondary side of the output transformer; the first switch; and the second switch A controller for controlling the switch, and the output transformer accumulates energy during the group energization period when the first switch or the second switch is repeatedly turned on and off by a pulse group of the group energization period, and the group energization period is configured to output a reverse polarity gradually decreasing waveform from the output section immediately after the control unit, one of the first and second switches by pulse group of the group conduction period After repeated on-off switch, within a period of occurrence of the decreasing waveform, by turning on the other switch by a pulse of a pulse width longer than the pulse width of the pulse groups, the immediately said group conduction period The biostimulation apparatus is characterized in that the gradually decreasing waveform output from the output unit is suppressed .
本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。 Other characteristics of the present invention will be made clear by the description and drawings described later.
本発明によれば、高周波のスイッチング動作後の漸減波形による生体への刺激を短時間に抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the irritation | stimulation to the biological body by the gradually decreasing waveform after high frequency switching operation | movement can be suppressed in a short time.
後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will be apparent from the description and drawings described below.
生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、出力トランスと、前記出力トランスの一次側に所定方向の電流を流すための第1スイッチと、前記出力トランスの一次側に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第2スイッチと、前記出力トランスの二次側において前記刺激信号を出力する出力部と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部とを備え、前記制御部は、群通電期間のパルス群により前記第1スイッチ及び第2スイッチの一方のスイッチを繰り返しオン・オフさせた後、前記パルス群のパルス幅よりも長いパルス幅のパルスにより他方のスイッチをオンにすることを特徴とする生体刺激装置が明らかとなる。このような生体刺激装置によれば、高周波のスイッチング動作後の漸減波形による生体への刺激を短時間に抑制できる。 A biostimulation apparatus that outputs a stimulation signal to a living body, wherein an output transformer, a first switch for causing a current in a predetermined direction to flow to a primary side of the output transformer, and the predetermined direction to a primary side of the output transformer A second switch for flowing a current in the reverse direction, an output unit for outputting the stimulation signal on the secondary side of the output transformer, and a control unit for controlling the first switch and the second switch, The control unit repeatedly turns on or off one of the first switch and the second switch by a pulse group in a group energization period, and then turns on the other switch by a pulse having a pulse width longer than the pulse width of the pulse group. A biological stimulator characterized by being turned on is revealed. According to such a living body stimulating device, it is possible to suppress the stimulation to the living body by the gradually decreasing waveform after the high frequency switching operation in a short time.
前記一方のスイッチを繰り返しオン・オフさせる前記群通電期間の終了から、前記他方のスイッチをオンにさせるまでの時間は、前記他方のスイッチをオンにさせる前記パルスのパルス幅以下であることが望ましく、前記パルス群のパルス幅以下であることが更に望ましい。これにより、高周波のスイッチング動作後の漸減波形による生体への刺激を短時間に抑制できる。 The time from the end of the group energization period in which the one switch is repeatedly turned on / off until the other switch is turned on is preferably equal to or less than the pulse width of the pulse for turning on the other switch. More preferably, it is not more than the pulse width of the pulse group. Thereby, the irritation | stimulation to the biological body by the taper waveform after a high frequency switching operation | movement can be suppressed in a short time.
前記制御部は、前記群通電期間の後、前記パルス群のパルス幅よりも長いパルス幅の複数のパルスにより前記他方のスイッチを複数回オンにすることが望ましい。これにより、群通電期間後の各パルスのパルス幅を短くでき、生体への刺激を和らげることができる。 The control unit preferably turns on the other switch a plurality of times by a plurality of pulses having a pulse width longer than the pulse width of the pulse group after the group energization period. Thereby, the pulse width of each pulse after a group energization period can be shortened, and the irritation | stimulation to a biological body can be relieved.
前記制御部は、前記群通電期間の後、前記パルス群のパルス幅よりも長いパルス幅のパルスにより前記他方のスイッチをオンにすることと、群通電期間のパルス群により前記他方のスイッチを繰り返しオン・オフさせた後、前記パルス群のパルス幅よりも長いパルス幅のパルスにより前記一方のスイッチをオンにすることとを交互に繰り返すことが望ましい。これにより、生体への刺激信号が両極性になる。 After the group energization period, the control unit turns on the other switch by a pulse having a pulse width longer than the pulse width of the pulse group, and repeats the other switch by a pulse group in the group energization period. After turning on / off, it is desirable to alternately repeat turning on the one switch with a pulse having a pulse width longer than the pulse width of the pulse group. Thereby, the stimulus signal to the living body becomes bipolar.
前記制御部は、群通電期間のパルス群により繰り返しオン・オフさせることは前記他方のスイッチでは行わず、群通電期間のパルス群により前記一方のスイッチを繰り返しオン・オフさせることを繰り返すことが望ましい。このような場合であっても、生体に直流の電流が流れ続けることを抑制できるので、特に有効である。 Preferably, the controller does not repeatedly turn on / off the pulse group during the group energization period by using the other switch, but preferably repeatedly turns the one switch on / off by the pulse group during the group energization period. . Even in such a case, since it is possible to suppress a direct current from flowing through the living body, it is particularly effective.
===第1実施形態===
<構成>
図1は、本実施形態の生体刺激装置1の構成の説明図である。図中の符号Rは、人体の抵抗、若しくは人体抵抗を模した疑似抵抗である。例えばJIS C 6310では、生体刺激装置1の出力端子間に500Ωの無誘導抵抗器を接続することが規定されている。
=== First Embodiment ===
<Configuration>
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of the biological stimulation device 1 of the present embodiment. The symbol R in the figure is a resistance of the human body or a pseudo resistance that simulates the human body resistance. For example, JIS C 6310 stipulates that a 500Ω non-inductive resistor is connected between the output terminals of the biological stimulation device 1.
生体刺激装置1は、出力部31から出力される刺激信号によって生体に刺激を付与する装置である。刺激信号による電流が生体に流れることによって、神経が刺激され、筋肉が収縮・弛緩され、これにより生体に刺激が付与されることになる。一般的に、刺激信号の周波数が高いほど、人体のインピーダンスが小さくなり、筋刺激の感覚が小さくなる。例えば、百kHz以上の高周波数においては、刺激信号による筋刺激はほとんど無くなる。一方、刺激信号の周波数が低いほど、人体のインピーダンスが大きくなり、刺激感が強くなる。
The biological stimulation device 1 is a device that gives a stimulus to a living body using a stimulation signal output from the
なお、本実施形態の生体刺激装置1において、高周波数とは、概ね数十kHz以上の周波数帯域をいう。また、低周波数とは、概ね数kHz以下(数Hzの領域も含む)の周波数帯域をいう。後述する群通電期間のパルス群GP(図2参照)の周波数は高周波数であり、群通電期間の繰り返し周波数は低周波数である。 In the biological stimulation device 1 of the present embodiment, the high frequency means a frequency band of approximately several tens of kHz or more. The low frequency means a frequency band of approximately several kHz or less (including a region of several Hz). The frequency of the pulse group GP (see FIG. 2) in the group energization period described later is a high frequency, and the repetition frequency of the group energization period is a low frequency.
生体刺激装置1は、出力トランス10と、第1スイッチ21及び第2スイッチ22と、出力部31と、制御部40とを有する。
The biological stimulation device 1 includes an
出力トランス10は、一次側巻線と二次側巻線との間で信号を変換する変換器(変圧器)である。出力トランス10は、一次側に供給された電気エネルギーを磁気エネルギーに変換し、磁気エネルギーを二次側で電気エネルギーに再変換して刺激信号として出力する。
The
高周波信号を一次側から二次側に伝えるために、出力トランス10の巻線の巻数を減らして、巻線のインダクタンスを小さくすることが一般的に行われている。但し、出力トランス10の巻数を減らすと、低周波信号が二次側に伝わり難くなるという問題が生じることになる。一方、低周波信号を一次側から二次側に伝えるために巻数を増やすと、高周波数でのインピーダンスが大きくなって電流が流れにくくなり、高周波特性が劣化するという問題が生じることになる。このように相反する問題を解消するために、出力トランス10のコア材に高性能なパーマロイやアモルファスを用いると、高コスト化を招くことになる。また、一次側巻線と二次側巻線を分割してサンドイッチ状に配置したり、単線ではなく複数の巻線を並列接続したりするなどの別の方法を採用した場合にも、高コスト化を招くことになる。
これに対し、本実施形態では、珪素鋼板をコアとして用いた小型で安価な出力トランス10を用いるとともに、高周波信号を二次側に伝えるために巻数を減らしている。但し、この結果、本実施形態では、低周波特性やヒステリシス特性が犠牲となり、一次側への高周波パルス群の入力後に蓄積エネルギーにおける逆起電圧が高くなるという問題(後述)が生じることになる。なお、出力トランス10のコア材は、珪素鋼板の代わりにフェライトでも良い。
In order to transmit a high-frequency signal from the primary side to the secondary side, the number of windings of the
In contrast, in the present embodiment, a small and
出力トランス10は、第1入力端子11、第2入力端子12、センタータップ13、第1出力端子14及び第2出力端子15を有する。出力トランス10の一次側には、第1入力端子11、第2入力端子12及びセンタータップ13が設けられている。第1入力端子11は、一次側巻線の一端側の端子である。第2入力端子12は、一次側巻線の他端側(一次入力端子とは逆側)の端子である。センタータップ13は、一次側巻線の中間点を引き出した端子である。出力トランス10の二次側には、第1出力端子14及び第2出力端子15が設けられている。
The
第1スイッチ21は、出力トランス10の一次側巻線にプラス方向(所定方向)の電流を流すためのスイッチである。第1スイッチ21は、出力トランス10の一次側巻線の一端側の第1入力端子11に接続されている。第1スイッチ21は、例えばFETであり、ソース接地されたFETのドレインが第1入力端子11に接続され、ゲートに入力される信号に応じてオン・オフ(通電・休止)の制御が行われることになる。第1スイッチ21がオンになると一次側巻線にプラス方向の電流が流れる。第1スイッチ21がオフになると、このプラス方向の電流が遮断される。
The
第2スイッチ22は、出力トランス10の一次側巻線にマイナス方向(前記所定方向とは逆方向)の電流を流すためのスイッチである。第2スイッチ22は、出力トランス10の一次側巻線の他端側(第1スイッチ21が接続された側とは逆側)の第2入力端子12に接続されたスイッチである。第2スイッチ22も、第1スイッチ21と同様に、例えばFETであり、ソース接地されたFETのドレインが第2入力端子12に接続され、ゲートに入力される信号に応じてオン・オフが行われることになる。第2スイッチ22がオンになると一次側巻線にマイナス方向の電流が流れる。第2スイッチ22がオフになると、このマイナス方向の電流が遮断される。
The
出力部31は、生体に刺激信号を出力する電極である。出力部31は、出力トランス10の二次側巻線の第1出力端子14及び第2出力端子15にそれぞれ接続されている。出力部31は、生体に接触させる導子(例えば粘着パッド、吸引パッド、金属棒状若しくはグローブ状の形態をした導子)に内蔵されており、導子を介して生体に刺激信号を出力する。
The
制御部40は、第1スイッチ21及び第2スイッチ22の駆動を制御する部分(コントローラー)である。つまり、制御部40は、第1スイッチ21及び第2スイッチ22を介して出力トランス10への入力を制御している。また、制御部40は、出力トランス10の一次側巻線のセンタータップ13の電圧を制御することも行っている。制御部40は、不図示の記憶部に記憶されているプログラムを実行することにより、後述する各種処理を実行する。ここでは、制御部40は、処理装置41と、電圧設定部42と、駆動信号生成部43とを有する。
The
処理装置41は、例えばCPUやMPUなどの処理装置41である。処理装置41は、設定電圧を指示するための設定信号を電圧設定部42に出力する。また、処理装置41は、第1駆動信号や第2駆動信号の生成を指示するための指示信号を駆動信号生成部43に出力する。
The
電圧設定部42は、出力トランス10のセンタータップ13の電圧(設定電圧)を設定する部位(回路)である。ここでは、電圧設定部42は、D/Aコンバーター42Aとアンプ42Bとを有する。D/Aコンバーター42Aは、処理装置41から入力された信号に応じた電圧を出力し、アンプ42Bは、D/Aコンバーター42Aからの出力電圧を増幅してセンタータップ13の電圧を設定する。処理装置41からの設定信号が変更されると、出力トランス10のセンタータップ13の設定電圧が変更され、刺激信号の電圧が調整されることになる。なお、電圧設定部42は、センタータップ13に出力する設定電圧を可変に構成するのではなく、一定の電圧を出力するように構成しても良い。
The
駆動信号生成部43は、第1駆動信号及び第2駆動信号を生成する信号生成部(回路)である。駆動信号生成部43は、第1駆動信号を第1スイッチ21(詳しくはFETである第1スイッチ21のゲート)に出力し、第2駆動信号を第2スイッチ22(詳しくはFETである第2スイッチ22のゲート)に出力する。なお、駆動信号生成部43を設けずに、処理装置41が第1スイッチ21及び第2スイッチ22に第1駆動信号及び第2駆動信号を出力するように制御部40を構成しても良い。
第1駆動信号は、第1スイッチ21を駆動するための信号(駆動信号、スイッチ制御信号)である。第1駆動信号がHレベルのとき、第1スイッチ21がオンになり、出力トランス10の第1入力端子11とセンタータップ13の間の一次側巻線に設定電圧がかかり、一次側巻線にプラス方向(所定方向)の電流が流れる(通電)。第1駆動信号がLレベルのとき、第1スイッチ21がオフになり、プラス方向の電流が遮断される(休止)。
第2駆動信号は、第2スイッチ22を駆動するための信号である。第2駆動信号がHレベルのとき、第2スイッチ22がオンになり、出力トランス10の第2入力端子12とセンタータップ13の間の一次側巻線に設定電圧がかかり、一次側巻線にマイナス方向(前記所定方向とは逆方向)の電流が流れる。第2駆動信号がLレベルのとき、第2スイッチ22がオフになり、マイナス方向の電流が遮断される。
The drive
The first drive signal is a signal (drive signal, switch control signal) for driving the
The second drive signal is a signal for driving the
<各種信号について>
まず、本実施形態の各種信号について説明する前に、比較例の各種信号について説明する。
<About various signals>
First, before describing the various signals of the present embodiment, various signals of the comparative example will be described.
■■■比較例の各種信号について■■■
図6は、比較例の各種信号の説明図である。図中の横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。図中の各種信号は、上から順に、設定信号、第1駆動信号、第2駆動信号、説明用の仮想刺激信号、及び刺激信号である。
■■■ Various signals in the comparative example ■■■
FIG. 6 is an explanatory diagram of various signals of the comparative example. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates voltage. Various signals in the drawing are a setting signal, a first drive signal, a second drive signal, a virtual stimulus signal for explanation, and a stimulus signal in order from the top.
設定電圧は、出力トランス10のセンタータップ13の電圧(電位)である。ここでは設定電圧はV1であるが、制御部40は設定電圧V1を変更可能であり、これにより、刺激信号の強度を調整可能である。
The set voltage is the voltage (potential) of the
比較例の第1駆動信号は、高周波のパルス群GPにより第1スイッチ21を高周波でスイッチングさせる群通電期間と、高周波のパルス群GPを休止して第1スイッチ21をオフにする群休止期間とを交互に繰り返す。高周波のパルス群GPは、所定のパルス幅t1のパルスPを高周波で繰り返す信号である。群通電期間には、高周波のパルス群GPが第1スイッチ21に入力され、第1スイッチ21は高周波でのオン・オフを繰り返す。同様に、比較例の第2駆動信号も、群通電期間と群休止期間とを交互に繰り返す。第1駆動信号の群通電期間と第2駆動信号の群通電期間とが交互に発生するため、第1スイッチ21及び第2スイッチ22は、高周波のスイッチング動作を交互に行うことになる。なお、第1駆動信号の群通電期間と第2駆動信号の群通電期間は重複せず、一方の駆動信号が群通電期間のとき、他方の駆動信号は群休止期間となる。
The first drive signal of the comparative example includes a group energization period in which the
第1スイッチ21(又は第2スイッチ22)が高周波のパルス群GPにより高周波でオン・オフを繰り返すと、出力トランス10の二次側に高周波の刺激信号が誘起される。第1スイッチ21がオンになったときと第2スイッチ22がオンになったときとでは、一次側の電流の方向が逆になるため、プラス側の極性の高周波の刺激信号と、マイナス側の極性の高周波の刺激信号とが交互に発生することになる。
When the first switch 21 (or the second switch 22) is repeatedly turned on and off at a high frequency by the high-frequency pulse group GP, a high-frequency stimulation signal is induced on the secondary side of the
ところで、第1スイッチ21(又は第2スイッチ22)にパルスPが入力されて第1スイッチ21がオンになると、一次側巻線の直流の電流によってコアの磁化が発生し、この直流磁化によるエネルギーが出力トランス10に蓄積される。第1スイッチ21(又は第2スイッチ22)へのパルスPの入力後に第1スイッチ21がオフになると、直流磁化の解放による逆起電力により、二次側に逆極性の信号が発生する。
第1スイッチ21(又は第2スイッチ22)が高周波のパルス群GPによりオン・オフを繰り返すと、直流磁化によるエネルギーが蓄積され続けることになる。このため、群通電期間のパルス群GPの各パルスPがLレベルのとき(スイッチがオフのとき)、二次側の刺激信号の電圧は、仮想刺激信号のように基準電圧(0V)にはならずに、逆極性側に徐々に漸増することになる。すなわち、刺激信号は、群波形GP’が仮想刺激信号のように方形波にならず、逆極性側の包絡線が漸増した群波形になる。高周波のパルス群GPの各パルスPのパルス幅t1(通電期間)は短くても、高周波のパルス群GPが一次側に入力されて直流磁化によるエネルギーが蓄積され続けると、群通電期間終了時には、逆極性側の漸増波形の電圧(図中の電圧V3)は大きくなる。
By the way, when the pulse P is input to the first switch 21 (or the second switch 22) and the
When the first switch 21 (or the second switch 22) is repeatedly turned on and off by the high-frequency pulse group GP, energy due to DC magnetization is continuously accumulated. For this reason, when each pulse P of the pulse group GP in the group energization period is at L level (when the switch is off), the voltage of the secondary side stimulation signal is not equal to the reference voltage (0 V) like the virtual stimulation signal. Instead, it gradually increases to the opposite polarity side. That is, the stimulus signal is not a square wave like the virtual stimulus signal in the group waveform GP ′ but a group waveform in which the envelope on the reverse polarity side is gradually increased. Even if the pulse width t1 (energization period) of each pulse P of the high-frequency pulse group GP is short, when the high-frequency pulse group GP is input to the primary side and energy due to DC magnetization is continuously accumulated, at the end of the group energization period, The voltage of the gradually increasing waveform on the reverse polarity side (voltage V3 in the figure) increases.
そして、第1スイッチ21(又は第2スイッチ22)を高周波でスイッチングさせる群通電期間が終了し、第1スイッチ21(及び第2スイッチ22)がオフになると、出力トランス10に蓄積された直流磁化によるエネルギーが解放され、このときの逆起電力により、逆極性側に漸減波形が発生する。図中の比較例の刺激信号には、群通電期間直後に逆極性の電圧V3から指数関数的に基準電圧(0V)に漸減する漸減波形が発生していることが示されている。
When the group energization period in which the first switch 21 (or the second switch 22) is switched at a high frequency ends and the first switch 21 (and the second switch 22) is turned off, the direct current magnetization accumulated in the
群通電期間後に発生する漸減波形は、高周波のパルスPのパルス幅t1と比べると時間幅が長いため、生体に刺激を与えてしまいやすい。また、この漸減波形は、部品(例えば出力トランス10やスイッチング素子)の特性に依存する波形であり、生体に不快な刺激になりやすい。特に、本実施形態のように、安価な珪素鋼板をコアとし巻数を減らした出力トランス10が用いられた場合、漸減波形が顕著に現れ、生体に刺激を与えてしまいやすい。なお、既に説明した通り、不快感を与えないように漸減波形が速やかに基準電圧になるような部品を選択しようとすると、高コスト化を招くことになる。
Since the gradually decreasing waveform generated after the group energization period has a longer time width than the pulse width t1 of the high-frequency pulse P, it tends to stimulate the living body. In addition, this gradually decreasing waveform is a waveform that depends on the characteristics of the components (for example, the
加えて、群休止期間が短い場合には、漸減波形が基準電圧になる前に、次の群通電期間になることがある。次の群通電期間の極性を逆転させる場合、漸減波形が基準電圧になる前に次の群通電期間になってしまうと、刺激信号の立ち上がり電圧(図中の電圧V2)が小さくなってしまうという問題も生じる(この結果、所望の刺激感が得られないおそれがある)。 In addition, when the group rest period is short, the next group energization period may occur before the gradually decreasing waveform becomes the reference voltage. In the case of reversing the polarity of the next group energization period, if the next group energization period is reached before the gradually decreasing waveform becomes the reference voltage, the rising voltage (voltage V2 in the figure) of the stimulation signal is reduced. A problem also arises (as a result, a desired feeling of stimulation may not be obtained).
■■■第1実施形態の各種信号について■■■
図2は、第1実施形態の各種信号の説明図である。図中の各種信号は、上から順に、設定信号、第1駆動信号、第2駆動信号、及び刺激信号である。
■■■ Various signals of the first embodiment ■■■
FIG. 2 is an explanatory diagram of various signals according to the first embodiment. Various signals in the figure are a setting signal, a first drive signal, a second drive signal, and a stimulus signal in order from the top.
本実施形態の第1駆動信号は、高周波のパルス群GPにより第1スイッチ21を高周波でスイッチングさせる群通電期間と、高周波のパルス群GPを休止する群休止期間とを交互に繰り返すとともに、群休止期間には、第2駆動信号の群通電期間の直後に第1スイッチ21をオンにさせるパルス期間が含まれている。同様に、第2駆動信号も、群通電期間と群休止期間とを交互に繰り返すとともに、群休止期間には、第1駆動信号の群通電期間の直後に第2スイッチ22をオンにさせるパルス期間が含まれている。
The first drive signal of the present embodiment alternately repeats a group energization period in which the
前述の比較例と同様に、本実施形態では、第1駆動信号の群通電期間と第2駆動信号の群通電期間とが交互に発生するため、第1スイッチ21及び第2スイッチ22は、高周波のスイッチング動作を交互に行うことになる。なお、第1駆動信号の群通電期間と第2駆動信号の群通電期間は重複せず、一方の駆動信号が群通電期間のとき、他方の駆動信号は群休止期間となる。
Similar to the above-described comparative example, in the present embodiment, the group energization period of the first drive signal and the group energization period of the second drive signal are alternately generated. Therefore, the
一方、前述の比較例とは異なり、本実施形態では、第1駆動信号の群通電期間の直後、第1駆動信号が群休止期間になり第1スイッチ21がオフになるとともに、第2駆動信号がパルス期間になり、第2スイッチ22が所定パルス幅t2のパルスP2によってオンになる。同様に、本実施形態では、第2駆動信号の群通電期間の直後、第2駆動信号が群休止期間になり第2スイッチ22がオフになるとともに、第1駆動信号がパルス期間になり、第1スイッチ21が所定パルス幅t2のパルスP2によってオンになる。なお、第1駆動信号においても、第2駆動信号においても、パルス期間の後、次の群通電期間まで、群休止期間となる。
On the other hand, unlike the above-described comparative example, in the present embodiment, immediately after the group energization period of the first drive signal, the first drive signal enters the group pause period, the
本実施形態では、群通電期間の直後のパルス期間に、群通電期間の極性とは逆極性側に出力トランス10が駆動されることになる。これにより、群通電期間に出力トランス10に蓄積されたエネルギーがパルス期間に打ち消されるため、本実施形態の刺激信号では、比較例の刺激信号(図6参照)の漸減波形の発生を短時間にすることができる。また、比較例の刺激信号(図6参照)の漸減波形は部品に依存する波形であるのに対し、本実施形態の刺激信号のパルス期間の波形P2’は、制御された波形によるものであるため、生体に与える刺激感を制御可能であり、生体に不快な刺激を与えることを抑制可能である。なお、所望の刺激感を得るためにパルス期間を調整する際には、生体刺激装置1の設計段階において、例えば群通電期間のパルス数を調整させたり、群通電期間のパルスのデューティを調整したり、設定電圧を調整したりすると良い。
In the present embodiment, the
パルス期間のパルスP2は、その直前の出力トランス10に蓄積されたエネルギーを打ち消す程度のパルス幅t2に設定される。仮に群通電期間に高周波のパルスPで1回だけ第1スイッチ21(又は第2スイッチ22)をオンにしたとすると、そのときのエネルギーを打ち消すためには、同じパルス幅t1で第2スイッチ22(又は第1スイッチ21)をオンにすることになる。本実施形態では、群通電期間には高周波のパルス群GPにより第1スイッチ21(又は第2スイッチ22)のオン・オフが繰り返されて出力トランス10にエネルギーが蓄積され続けるので、その蓄積されたエネルギーを打ち消すためには、パルス期間のパルスP2は、群通電期間の高周波のパルス群GPの各パルスPのパルス幅t1(通電期間)よりも長いパルス幅t2が必要になる(t2>t1))。言い換えると、パルス期間のパルスP2は、群通電期間のパルス群GPの周波数と比べて低い周波数のパルスとなる。
The pulse P2 in the pulse period is set to a pulse width t2 that cancels the energy accumulated in the
ところで、前述の比較例では、群休止期間が短い場合には、漸減波形が基準電圧(0V)になる前に次の群通電期間になるおそれがある(この結果、刺激信号の立ち上がり電圧(図6の電圧V2)が小さくなるおそれがある)。これに対し、本実施形態では、漸減波形の発生を短時間に抑制できるため、群休止期間が短くても、次の群通電期間になる前に刺激信号の波形を基準電圧(0V)に戻すことができる。 By the way, in the above-described comparative example, when the group rest period is short, there is a possibility that the next group energization period may occur before the gradually decreasing waveform becomes the reference voltage (0 V) (as a result, the rising voltage of the stimulation signal (see FIG. 6 voltage V2) may be reduced). In contrast, in the present embodiment, since the generation of a gradually decreasing waveform can be suppressed in a short time, the waveform of the stimulation signal is returned to the reference voltage (0 V) before the next group energization period even if the group pause period is short. be able to.
本実施形態では、第1駆動信号の群通電期間の終了(第1駆動信号の群休止期間の開始)と第2駆動信号のパルス期間の開始が同時であったが、必ずしも同時でなくても良い。但し、群通電期間直後の漸減波形による刺激を短時間に抑制するためには、第1駆動信号の群通電期間の終了(第1駆動信号の群休止期間の開始)から、第2駆動信号のパルス期間を開始させるまで(第2スイッチをオンにさせるまで)の時間は、パルス幅t2以下であることが望ましく、パルス幅t1以下であることが更に望ましい。 In the present embodiment, the end of the group energization period of the first drive signal (start of the group pause period of the first drive signal) and the start of the pulse period of the second drive signal are the same, but not necessarily at the same time. good. However, in order to suppress the stimulation by the gradually decreasing waveform immediately after the group energization period in a short time, from the end of the group energization period of the first drive signal (start of the group pause period of the first drive signal), The time until the pulse period is started (until the second switch is turned on) is preferably not more than the pulse width t2, more preferably not more than the pulse width t1.
ところで、高周波の刺激信号は、血行促進効果や新陳代謝促進効果などを期待できるが、周波数が高いほど人体のインピーダンスが小さくなるため、刺激感が微弱(若しくは無感)になる。刺激信号の刺激感が微弱(若しくは無感)な場合、生体刺激装置1の使用者が、刺激感を強めようとして、刺激信号の振幅を過大に設定しやすくなる。但し、このような設定(設定電圧V1を過大にする設定)が行われると、人体に過電流が流れてしまい、使用者の火傷などの原因になるおそれがある。
これに対し、本実施形態では、群通電期間における高周波の刺激信号GP’の後に、パルス期間における比較的低い周波数の刺激信号(中周波パルスP2’)が発生する。言い換えると、本実施形態では、群通電期間における高周波の刺激信号GP’の後に、群通電期間におけるパルスP’のパルス幅t1よりも長いパルス幅t2のパルスP2’が発生する。人体のインピーダンスは周波数が低いほど大きくなるため、仮に群通電期間の刺激感が微弱であっても、パルス期間に刺激感が得られやすい。なお、比較例の刺激信号(図6参照)の漸減波形は部品に依存する波形であるのに対し、本実施形態の刺激信号のパルス期間の波形P2’は、制御された波形であるため、使用者が設定電圧V1を大きく設定変更したときには、使用者の刺激感(パルス期間の波形による刺激感)が確実に大きくなる。したがって、本実施形態では、使用者の誤操作(設定電圧V1を過大に設定しまうような操作)を抑制できるという効果も得られる。
By the way, a high-frequency stimulation signal can be expected to have a blood circulation promoting effect, a metabolism promoting effect, and the like. However, the higher the frequency, the smaller the impedance of the human body, and the weaker the stimulation (or no feeling). When the stimulation feeling of the stimulation signal is weak (or insensitive), the user of the biological stimulation device 1 tends to set the amplitude of the stimulation signal excessively in an attempt to increase the stimulation feeling. However, if such a setting (setting that makes the setting voltage V1 excessive) is performed, an overcurrent flows in the human body, which may cause burns to the user.
On the other hand, in this embodiment, after a high-frequency stimulation signal GP ′ in the group energization period, a relatively low-frequency stimulation signal (medium frequency pulse P2 ′) in the pulse period is generated. In other words, in the present embodiment, a pulse P2 ′ having a pulse width t2 longer than the pulse width t1 of the pulse P ′ in the group energization period is generated after the high-frequency stimulation signal GP ′ in the group energization period. Since the impedance of the human body increases as the frequency is lower, even if the feeling of stimulation during the group energization period is weak, it is easy to obtain a feeling of stimulation during the pulse period. Note that the gradually decreasing waveform of the stimulation signal of the comparative example (see FIG. 6) is a waveform depending on the parts, whereas the waveform P2 ′ of the pulse period of the stimulation signal of the present embodiment is a controlled waveform. When the user changes the setting voltage V1 greatly, the user's feeling of stimulation (stimulation feeling due to the waveform of the pulse period) is surely increased. Therefore, in this embodiment, the effect that a user's erroneous operation (operation which sets the setting voltage V1 excessively) can be suppressed is also acquired.
なお、制御部40は、第1駆動信号や第2駆動信号の波形を制御することによって、群通電期間のパルスP(高周波のパルス群GPのパルス)の周波数を増減させても良い。例えば、群通電期間内においてパルスPの周波数を増減させても良いし、群通電期間ごとにパルスPの周波数を増減させても良い。また、パルスPの周波数の増減が規則的に行われても良いし、ランダムに行われても良い。このように群通電期間のパルスPの周波数を増減させることによって、複雑な刺激感覚をつくることができ、慣れ防止や施術効果の向上を図ることができる。同様に、制御部40は、群通電期間のパルス群GPのパルスPのデューティを増減させたり、群通電期間や群休止期間の時間幅や繰り返し周期を増減させたり、設定電圧を増減させたりしても良い。制御部40は、生体刺激装置1の入力部(図1では不図示)から入力された施術モードや強度などの入力情報に基づいて、これらの各種パラメータの設定を変更できるように構成されている。
The
===第2実施形態===
第1実施形態では、パルス期間のパルスP2(中周波パルスP2)は、1回のみであった。但し、パルス期間のパルスP2は、出力トランス10に蓄積されたエネルギーを打ち消す程度のパルス幅t2に設定されるため、パルス期間のパルスP2が1回だけの場合、そのパルス幅t2が比較的長く設定されることになる。この結果、パルス期間の刺激信号の波形P2’が低周波になりやすくなり、生体への刺激が強くなってしまうおそれがある。そこで、第2実施形態では、パルス期間のパルスP2を複数回(2回以上)にしている。
=== Second Embodiment ===
In the first embodiment, the pulse P2 (medium frequency pulse P2) in the pulse period is only once. However, since the pulse P2 in the pulse period is set to a pulse width t2 that cancels the energy accumulated in the
図3は、第2実施形態の各種信号の説明図である。図中の各種信号は、上から順に、設定信号、第1駆動信号、第2駆動信号、及び刺激信号である。なお、第2実施形態の生体刺激装置1の構成は、第1実施形態と同様である(図1参照:他の実施例も同様である)。 FIG. 3 is an explanatory diagram of various signals according to the second embodiment. Various signals in the figure are a setting signal, a first drive signal, a second drive signal, and a stimulus signal in order from the top. In addition, the structure of the biostimulation apparatus 1 of 2nd Embodiment is the same as that of 1st Embodiment (refer FIG. 1: other Examples are also the same).
第2実施形態では、第1駆動信号の群通電期間の直後、第1駆動信号が群休止期間になり第1スイッチ21がオフになるとともに、第2駆動信号がパルス期間になり、第2スイッチ22が所定パルス幅t3のパルスP2(中周波パルスP2)によって複数回(ここでは2回)オンになる。同様に、第2駆動信号の群通電期間の直後、第2駆動信号が群休止期間になり第2スイッチ22がオフになるとともに、第1駆動信号がパルス期間になり、第1スイッチ21が所定パルス幅t3のパルスP2(中周波パルスP2)によって複数回(ここでは2回)オンになる。
In the second embodiment, immediately after the group energization period of the first drive signal, the first drive signal becomes the group pause period and the
第2実施形態においても、群通電期間の直後のパルス期間に、群通電期間の極性とは逆極性側に出力トランス10が駆動されることになる。これにより、群通電期間に出力トランス10に蓄積されたエネルギーがパルス期間に打ち消されるため、第2実施形態の刺激信号においても、比較例の刺激信号(図6参照)の漸減波形の発生を短時間にすることができる。
Also in the second embodiment, the
第2実施形態では、出力トランス10に蓄積されたエネルギーを複数回(ここでは2回)に分割して打ち消すことになる。このため、第1実施形態と比べて、パルス期間の各パルスP2のパルス幅t3を短く設定することができる(t3<t2)。これにより、パルス期間の刺激信号の波形P2’が、第1実施形態と比べて周波数が高くなり、生体への刺激を和らげることができる。
In the second embodiment, the energy stored in the
なお、第2実施形態では、パルス期間のパルスP2間にLレベルの休止期間が存在し、この休止期間において出力トランス10の直流磁化が解放されることになる。この結果、第2実施形態のパルス期間の各パルスP2のパルス幅t3(通電期間)の合計は、第1実施形態のパルス期間のパルス幅t2よりも短くできる(ここでは、t3+t3<t2)。つまり、第2実施形態では、パルス期間の通電期間を短くできるとともに、更にその通電期間を複数回に分割してパルス幅t3を設定できるため、パルス期間の各パルスP2のパルス幅t3を相乗的に短く設定することが可能になる。
In the second embodiment, there is an L level idle period between the pulses P2 of the pulse period, and the DC magnetization of the
===第3実施形態===
図4は、第3実施形態の各種信号の説明図である。
第3実施形態では、第1駆動信号の群通電期間の直後のパルス期間において、所定パルス幅t4のパルスP2(中周波パルスP2)が、第2駆動信号だけでなく、第1駆動信号にも発生している。また、第2駆動信号の群通電期間の直後のパルス期間においても、所定パルス幅t4のパルスP2(中周波パルスP2)が、第1駆動信号だけでなく、第2駆動信号にも発生している。つまり、本実施形態のパルス期間には、直前の群通電期間の極性とは逆極性側のパルスP2だけでなく、直前の群通電期間の極性と同極性側のパルスP2も含まれている。
=== Third Embodiment ===
FIG. 4 is an explanatory diagram of various signals according to the third embodiment.
In the third embodiment, in the pulse period immediately after the group energization period of the first drive signal, the pulse P2 (medium frequency pulse P2) having a predetermined pulse width t4 is applied not only to the second drive signal but also to the first drive signal. It has occurred. Also in the pulse period immediately after the group energization period of the second drive signal, the pulse P2 (medium frequency pulse P2) having a predetermined pulse width t4 is generated not only in the first drive signal but also in the second drive signal. Yes. That is, the pulse period of the present embodiment includes not only the pulse P2 having the opposite polarity to the polarity of the immediately preceding group energization period but also the pulse P2 having the same polarity as the polarity of the immediately preceding group energization period.
第3実施形態では、パルス期間におけるパルスP2は奇数(ここでは3つ)になり、直前の群通電期間の極性とは逆極性側のパルスP2の方が、同極性のパルスP2よりも1つ多くなる。これは、群通電期間に蓄積されたエネルギーと、直前の群通電期間の極性と同極性側の中周波パルスP2によって蓄積されるエネルギーの両方を、逆極性側の複数の中周波パルスP2によって打ち消すためである。 In the third embodiment, the number of pulses P2 in the pulse period is an odd number (here, three), and one pulse P2 having a polarity opposite to the polarity of the immediately preceding group energization period is one than the pulse P2 having the same polarity. Become more. This cancels both the energy accumulated in the group energization period and the energy accumulated by the medium frequency pulse P2 on the same polarity side as the polarity of the immediately preceding group energization period by the plurality of medium frequency pulses P2 on the opposite polarity side. Because.
ところで、第3実施形態では、パルス期間が比較的長く設定されるため、そのパルス期間の終了までに出力トランス10のエネルギー(群通電期間に蓄積されたエネルギー)が解放されることを見込むことができる。このため、群通電期間に出力トランス10に蓄積されたエネルギーを打ち消すのに必要なエネルギーを小さくできるため、第3実施形態のパルス期間の各パルスP2のパルス幅t4は、第1実施形態のパルス期間のパルス幅t2よりも短くできる(t4<t2)。
By the way, in the third embodiment, since the pulse period is set to be relatively long, it is expected that the energy of the output transformer 10 (energy accumulated in the group energization period) is released by the end of the pulse period. it can. For this reason, since the energy required to cancel the energy accumulated in the
また、第3実施形態では、パルス期間における刺激信号が両極性になるため、第1実施形態や第2実施形態とは異なる刺激感を得ることができる。 In the third embodiment, since the stimulation signal in the pulse period is bipolar, it is possible to obtain a feeling of stimulation different from that in the first embodiment or the second embodiment.
===第4実施形態===
前述の実施形態では、第1駆動信号の群通電期間と第2駆動信号の群通電期間とが交互に発生しており、第1スイッチ21及び第2スイッチ22が交互に高周波のスイッチング動作を行っていた。但し、このような形態に限られるものではない。
=== Fourth Embodiment ===
In the above-described embodiment, the group energization period of the first drive signal and the group energization period of the second drive signal are alternately generated, and the
図5は、第4実施形態の各種信号の説明図である。
第4実施形態の第1駆動信号は、高周波のパルス群GPにより第1スイッチ21を高周波でスイッチングさせる群通電期間と、高周波のパルス群GPを休止する群休止期間とを交互に繰り返す。但し、第4実施形態では、群通電期間は、第1駆動信号のみにあり、第2駆動信号には、高周波のパルス群GPによる群通電期間が設けられていない。
FIG. 5 is an explanatory diagram of various signals according to the fourth embodiment.
The first drive signal of the fourth embodiment alternately repeats a group energization period in which the
第4実施形態においても、第1駆動信号の群通電期間の直後、第1駆動信号が群休止期間になり第1スイッチ21がオフになるとともに、第2駆動信号がパルス期間になり、第2スイッチ22が所定パルス幅t2のパルスP2(中周波パルスP2)によってオンになる。このため、第4実施形態においても、群通電期間の直後のパルス期間に、群通電期間の極性とは逆極性側に出力トランス10が駆動されることになる。これにより、群通電期間に出力トランス10に蓄積されたエネルギーがパルス期間に打ち消されるため、第4実施形態の刺激信号においても、比較例の刺激信号(図6参照)の漸減波形の発生を短時間にすることができる。
Also in the fourth embodiment, immediately after the group energization period of the first drive signal, the first drive signal is in the group pause period, the
なお、第4実施形態では、前述の実施形態とは異なり、高周波のスイッチング動作は第1スイッチ21のみが行っているため、高周波の刺激信号GP’の極性は、片側のみになる。第4実施形態のように高周波の刺激信号GP’の極性を片側にした状況下で、仮にパルス期間を設けずに比較例の刺激信号(図6参照)の漸減波形が発生すると、漸減波形が片側の極性だけに発生するため、刺激信号にDCバイアスのかかったような状態になる。この結果、生体に直流の電流が流れ続けてしまい、生体の細胞を損傷(例えば火傷)させてしまうおそれがある。
これに対し、第4実施形態では、群通電期間に出力トランス10に蓄積されたエネルギーがパルス期間に打ち消されるため、刺激信号は、速やかに基準電圧(0V)に戻ることになる。このため、第4実施形態では、高周波の刺激信号の極性を片側のみにした状況下であっても、生体に直流の電流が流れる続けることを抑制できる。このように、高周波のスイッチング動作が一方のスイッチ(例えば第1スイッチ21)のみによって行われて、高周波の刺激信号GP’の極性が片側のみになる場合に、群通電期間に出力トランス10に蓄積されたエネルギーをパルス期間のパルスP2(中周波パルスP2)で打ち消すことが特に有利になる。
In the fourth embodiment, unlike the above-described embodiments, the high-frequency switching operation is performed only by the
On the other hand, in the fourth embodiment, since the energy accumulated in the
第4実施形態では、群通電期間の後のパルス期間のパルスP2は1回のみであるが、第2実施形態のようにパルス期間のパルスP2を複数回にしても良い。また、第4実施形態では、パルス期間のパルスP2は、直前の群通電期間とは逆極性のパルスP2のみであるが、第3実施形態のように、直前の群通電期間と同極性のパルスP2が含まれても良い。 In the fourth embodiment, the pulse P2 in the pulse period after the group energization period is only once, but the pulse P2 in the pulse period may be plural times as in the second embodiment. In the fourth embodiment, the pulse P2 in the pulse period is only the pulse P2 having a polarity opposite to that of the immediately preceding group energization period, but as in the third embodiment, the pulse having the same polarity as that of the immediately preceding group energization period. P2 may be included.
===その他===
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
=== Others ===
The above-described embodiments are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
<出力トランス10について>
上記の実施形態では、第1スイッチ21が出力トランスの一次側巻線の一端側に接続されており、第2スイッチ22が出力トランス10の一次側巻線の他端側に接続されており、出力トランス10のセンタータップ13に所定の電圧V1が印加されているため、一次側巻線の分割が不要であり、安価な出力トランス10を利用可能である。但し、出力トランス10の一次側巻線が2つに分割されていても良い。
<About the
In the above embodiment, the
1 生体刺激装置、10 出力トランス、
11 第1入力端子、12 第2入力端子、13 センタータップ、
14 第1出力端子、15 第2出力端子、
21 第1スイッチ、22 第2スイッチ、
31 出力部(導子)、40 制御部、
41 処理装置、42 電圧設定部、
42A D/Aコンバーター、42B アンプ、
43 駆動信号生成部、
GP 高周波パルス群、P 高周波パルス群のパルス、
P2 中周波パルス、R 人体抵抗
1 biological stimulation device, 10 output transformer,
11 First input terminal, 12 Second input terminal, 13 Center tap,
14 1st output terminal, 15 2nd output terminal,
21 1st switch, 22 2nd switch,
31 output part (conductor), 40 control part,
41 processing device, 42 voltage setting unit,
42A D / A converter, 42B amplifier,
43 Drive signal generator,
GP high frequency pulse group, P high frequency pulse group pulse,
P2 Medium frequency pulse, R Human resistance
Claims (6)
出力トランスと、
前記出力トランスの一次側に所定方向の電流を流すための第1スイッチと、
前記出力トランスの一次側に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第2スイッチと、
前記出力トランスの二次側において前記刺激信号を出力する出力部と、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御する制御部と
を備え、
前記出力トランスは、前記第1スイッチ又は第2スイッチが群通電期間のパルス群によりオン・オフを繰り返すと当該群通電期間にエネルギーを蓄積し、前記群通電期間直後に逆極性の漸減波形を前記出力部から出力させる構成であり、
前記制御部は、群通電期間のパルス群により前記第1スイッチ及び第2スイッチの一方のスイッチを繰り返しオン・オフさせた後、前記漸減波形の生じる期間内に、前記パルス群のパルス幅よりも長いパルス幅のパルスにより他方のスイッチをオンにすることによって、前記群通電期間直後に前記出力部から出力される前記漸減波形を抑制させる
ことを特徴とする生体刺激装置。 A biological stimulation device that outputs a stimulation signal to a living body,
An output transformer,
A first switch for flowing a current in a predetermined direction to the primary side of the output transformer;
A second switch for flowing a current in a direction opposite to the predetermined direction on the primary side of the output transformer;
An output unit for outputting the stimulation signal on the secondary side of the output transformer;
A control unit for controlling the first switch and the second switch,
The output transformer accumulates energy in the group energization period when the first switch or the second switch is repeatedly turned on and off by a pulse group in the group energization period, and immediately after the group energization period, the gradually decreasing waveform of the reverse polarity is stored in the output transformer. It is a configuration that outputs from the output unit,
The control unit repeatedly turns on or off one of the first switch and the second switch by a pulse group in a group energization period, and then, within a period in which the gradually decreasing waveform is generated, is greater than a pulse width of the pulse group. The biological stimulation device according to claim 1, wherein the gradually decreasing waveform output from the output unit immediately after the group energization period is suppressed by turning on the other switch with a pulse having a long pulse width.
前記一方のスイッチを繰り返しオン・オフさせる前記群通電期間の終了から、前記他方のスイッチをオンにさせるまでの時間は、前記他方のスイッチをオンにさせる前記パルスのパルス幅以下であることを特徴とする生体刺激装置。 The biostimulator according to claim 1,
The time from the end of the group energization period in which the one switch is repeatedly turned on / off until the other switch is turned on is equal to or less than the pulse width of the pulse for turning on the other switch. Biological stimulation device.
前記一方のスイッチを繰り返しオン・オフさせる前記群通電期間の終了から、前記他方のスイッチをオンにさせるまでの時間は、前記パルス群のパルス幅以下であることを特徴とする生体刺激装置。 The biostimulator according to claim 2,
The biostimulator according to claim 1, wherein a time from the end of the group energization period in which the one switch is repeatedly turned on / off until the other switch is turned on is equal to or less than a pulse width of the pulse group.
前記制御部は、前記群通電期間の後、前記パルス群のパルス幅よりも長いパルス幅の複数のパルスにより前記他方のスイッチを複数回オンにすることを特徴とする生体刺激装置。 The biostimulator according to any one of claims 1 to 3,
The control unit turns on the other switch a plurality of times by a plurality of pulses having a pulse width longer than the pulse width of the pulse group after the group energization period.
前記制御部は、
群通電期間のパルス群により前記第1スイッチを繰り返しオン・オフさせた後、前記パルス群のパルス幅よりも長いパルス幅のパルスにより前記第2スイッチをオンにすることと、
群通電期間のパルス群により前記第2スイッチを繰り返しオン・オフさせた後、前記パルス群のパルス幅よりも長いパルス幅のパルスにより前記第1スイッチをオンにすることと
を交互に繰り返す
ことを特徴とする生体刺激装置。 The biostimulator according to any one of claims 1 to 4,
The controller is
After repeatedly turning on and off the first switch by a pulse group in a group energization period, and turning on the second switch by a pulse having a pulse width longer than the pulse width of the pulse group;
Alternately turning on and off the second switch by a pulse group in a group energization period and then turning on the first switch by a pulse having a pulse width longer than the pulse width of the pulse group. A biostimulator that is characterized.
前記制御部は、群通電期間のパルス群により繰り返しオン・オフさせることは前記他方のスイッチでは行わず、群通電期間のパルス群により前記一方のスイッチを繰り返しオン・オフさせることを繰り返すことを特徴とする生体刺激装置。 The biostimulator according to any one of claims 1 to 4,
The controller repeats turning on and off one of the switches repeatedly by a pulse group in the group energization period, and not repeatedly turning on and off by the pulse group in the group energization period. Biological stimulation device.
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