JPH0243368Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、生体へ電気刺激を加えて生体の誘発
波を測定するための生体用電気刺激装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

生体用電気刺激装置においては、刺激電流が生
体を通じて誘発波測定用増幅器（アンプ）の入力
に流れ込み、いわゆるアーチフアクト（雑音）を
生じることを防止すると共に電気的安全性を確保
するため、この装置と生体側の回路とを電気的に
絶縁するようになつている。このような絶縁手段
には、絶縁トランス方式や光結合方式或いは両者
の併用方式があり、これらの具体的手段を一般に
アイソレータと呼ぶ。

第３図は、従来の絶縁用トランスを使用したア
イソレータをもつ生体用電気刺激装置を説明する
ための回路図である。同図において破線で囲んだ
部分が絶縁用トランスを使用したアイソレータ
で、この例ではDC−DCコンバータを構成してい
る。発振器１には図示しないDC電源が接続され、
発振AC電圧はトランスの１次巻線L₁及び２次巻
線L₂を介して昇圧される。２次巻線L₂両端の高
電圧e_hはダイオードＤにより整流され、コンデン
サＣの両端にDC（低周波を含む）電圧V_DCが生じ
る。トランス１次側の発振器１は接地されている
が、２次側は出力V_DCのどちら側も接地されてい
ないので、１次巻線L₁と２次巻線L₂とは電気的
に絶縁されていることになる。DC電圧V_DCは出
力回路２に供給され、ここで、V_DCは光結合器３
を介して印加される刺激波形（別の回路で作成さ
れる。）により変調される。こうして、出力回路
２より刺激電流が生体４に加えられる。５は生体
４の誘発波を測定するためのアンプで、ｒはその
入力端子間の生体抵抗、Riはアンプ５の入力抵
抗を示す。また、C_S1はトランスの１次及び２次
巻線L₁，L₂間の容量、C_S2は２次巻線L₂及び接地
間の容量、C_S3は２次巻線L₂の端子間容量を示す。

第４図は、第３図の回路でアーチフアクトの発
生を示す等価回路図である。同図において、e_a
は、高電圧e_hによりアンプ５の入力に生ずるアー
チフアクト電圧を示み、次式で表わされる。

e_a＝γRi／１／ωC_S1C_S2＋γRi・e_h …(1) 〔考案が解決しようとする問題点〕 上述のように、実際のアイソレータでは、絶縁
用トランスに浮遊容量があるため、これを通じて
DC−DCコンバータの２次側電圧e_hの発振波形が
高感度の誘発波測定アンプに対してアーチフアク
トを生じる。このアーチフアクトを低減するた
め、一般に次のような方法が取られている。

(イ) トランスの１次及び２次巻線間の結合容量を
小さくする。

(ロ) 発振周波数を高周波（例えばＭHz帯）とし、
誘発波測定用アンプの通過帯域外にする。

しかし、(イ)については結合容量を小さくするた
め巻線数を減らしたり、巻線間の距離を増したり
すると、トランスの漏れインダクタンスが増加し
て変換効率が低下する。そこで、変換効率を下げ
ないため透磁率の高いコアを使用すると、コアの
使用によりコアとの間の容量が増加してコイルの
自己共振周波数が低下し、高周波での効率化が望
めなくなる欠点がある。なお、この種の刺激装置
では、通常数百ボルトにまで昇圧するので１次側
巻線数を少なくできないという制約がある。

また、(ロ)については、次のような問題がある。
第３図において、C_S3は、巻線の各ピツチ間に生
じる容量、巻線とコア間に生じる容量及び重ね巻
き等により生じる容量の和である。このため、コ
イルの自己共振周波数は、 ただし、L₂はインダクタンス、C_S3は容量の値
とする。

となるので、昇圧比が高く巻数が多い場合には周
波数を高くできない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、DC−DCコンバータにおける絶縁及
び昇圧用のトランスの２次巻線を複数個に分割
し、それぞれの巻線毎に発生AC電圧を整流、平
滑して直流電圧とした後加算し、所定の電圧を得
るようにした。

〔作用〕

各分割巻線に発生するAC電圧は、従来の高電
圧e_hに対して分割数に逆比例して小さくなるの
で、それに従つてアーチフアクトも減少する。ま
た、コイルの自己共振周波数も高くなる。

〔実施例〕

第１図は、本考案の実施例要部を示す回路図で
ある。この図は、第３図における破線内の部分の
みを示し、第３図と対応する部分には同一又は類
似の符号を付した。本例は第３図の２次巻線L₂
を均等にｎ分割したもので、各分割巻線L′₂にそ
れぞれ整流、平滑用のダイオード及びコンデンサ
D₁，C₁；D₂，C₂；…，D_o，C_oを接続し、各コン
デンサC₁〜C_oは直列に接続する。この構成では、
各巻線L′₂に発生する交流電圧e′_hは従来の高電圧
e_hに対して１／ｎとなる。しかし、各コンデンサ
C₁〜C_oは直列に接続されているので、コンデン
サＣ両端の電圧V_DCは従来と変わらない。しか
し、アーチフアクト電圧は、(1)式から分かるよう
にほぼ１／ｎとなる。

また、各巻線は交流的に分割されているので、
インダクタンスL′₂はL′₂＝L₂／n²となり、端子間
容量C_S3′はC_S3′＝C_S3／ｎとなる。したがつて、
各コイルの自己共振周波数ω₀′も となり、ｎが大きい程周波数は高くなるので、高
周波で使用できる。

第２図は、トランスをトロイダル・コアに巻線
して構成した場合の例を示す平面図である。この
例では、L′₂＝L₂／９である。

〔考案の効果〕

以上説明したとおり、本考案によれば、次のよ
うな種々の実用的効果が得られる。

(a) 最終的に得られる直流電圧が同じで且つ浮遊
容量が同じでも、２次巻線に発生する交流電圧
の振幅は巻線の分割数に反比例して小さくなる
ので、アーチフアクトを低減できる。

(b) 動作周波数帯域を高くできるので、高周波で
も変換効率が高く取れる。

(c) 分割巻線毎に重ね巻きをしても、層間容量の
影響を受けにくいので、小形化が可能となる。

(d) 高周波化により、コンデンサ等の部品の小形
化ができる。

(e) ダイオードに耐圧の低いものが使えるので、
安価なものを選ぶことができる。

(f) 特殊の巻き方が必要でないため、通常の密巻
きトロイダルコア・トランスなどを利用し易
い。

(g) DC出力電圧の多様化が図れ、多出力電圧回
路として兼用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例要部を示す回路図、第
２図は第１図のトランスの構成例を示す平面図、
第３図は従来例を説明するための回路図、第４図
は第３図の等価回路図である。 １…発振器、L₁…トランスの１次巻線、L′₂…
トランスの分割された２次巻線、D₁〜D_o…整流
手段、C₁〜C_o…平滑手段、V_DC…直流出力電圧。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 トランスの１次巻線側に発振器を接続し、２次
   巻線側に整流、平滑手段を接続して直流出力電圧
   を得るアイソレータを具えた生体用電気刺激装置
   において、 上記トランスの２次巻線を複数個に分割し、各
   分割巻線に生ずる交流電圧を整流、平滑して直流
   電圧に変換し、これらの各直流電圧を加算して所
   定の直流電圧を得るようにした生体用電気刺激装
   置。