JPH0243509B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は数千Hz程度以上の周波数の交流の分布
電流を２つ以上人体の共通局所組織に加え、それ
によつて当該局所組織に干渉波を生じさせて低周
波刺激を与える電気刺激装置に関する。

従来、上記の電気刺激装置は、周波数が、刺激
したい低周波相当の差のある２つの4000Hz程度の
正弦波交流の分布電流を、治療すべき局所組織に
空間的に交差させて加え、各正弦波交流の分布電
流の相互干渉により当該局所組織に低周波刺激を
与えるのが一般的であつた。

このような従来の電気刺激装置の場合において
は、２つの正弦波交流の分布電流の干渉効果を利
用するものであるため、数千Hz程度以上の発振周
波数の発振器を２つ必要とし、特に治療すべき局
所組織に超低周波の刺激を与えたいときは、２つ
の発振器の安定度を充分に高く保たなければなら
ないため、回路構成に注意を要し、また、このよ
うな干渉効果を得る手段では低周波刺激も正弦波
状の波形のみの刺激しか得られないという欠点が
あつた。

本発明は、これらの欠点を除去し、更に多様な
刺激効果を得られるようにした電気刺激装置を提
供することを目的とする。

本発明者は先に特開昭58−206760号により、１
つの発振器出力を２分割しておこなう干渉治療方
式について一方の出力の位相に低周波変調をおこ
なうことにより同様の効果を得る電気刺激装置を
発明したが本発明では更にそのような装置をデジ
タル技術を用いて実現する事にかかわるものであ
る。

第１図は本発明の一実施例のブロツク線図であ
る。同図に於いて、１は発振器、２，２′はアド
レス発生器、３はパルス抜取器、４，５は波形メ
モリとしてのROM、６，７はＤ／Ａ変換器、
８，９はパワーアンプ、１０，１１は出力トラン
ス、１２は任意周期パルス発生器、１３，１３′，
１４，１４′は電極、１５は人体の共通局所組織
である。ROM４，５には正弦波波形を書き込ん
でおく。

発振器１に4000×Ｎ（ＮはROMに書き込んだ
波形のサンプル分割数）Hzの矩形発振出力が生じ
ると、この発振出力はアドレス発生器２及びパル
ス抜取器３の入力となる。アドレス発生器２は入
力クロツクをかぞえて出力をROM４のアドレス
とし、ROM４の出力（データ）はＤ／Ａ変換器
６に入る。一方パルス抜取器３の入力クロツク
は、任意周期パルス発生器１２により発生した第
４図ａに示すパルス列によりパルスの抜き取りを
うけ、その出力はアドレス発生器２′の入力クロ
ツクとなり、アドレス発生器２′は抜き取りをう
けたあとのクロツクパルス列をかぞえて出力を
ROM５のアドレスとし、ROM５の出力は、
Ｄ／Ａ変換器７に入る。

Ｄ／Ａ変換器６の出力は第４図ｂに示すように
無変調波としてパワーアンプ８及び出力トランス
１０を介して定常位相波のまま、電極１３，１
３′に加わる。一方Ｄ／Ａ変換器７の出力は、第
４図ｃの例に示すように、一定間隔で微少位相遅
延をうけてパワーアンプ９及び出力トランス１１
を介して、位相変調波として電極１４，１４′に
加わる。このようにして２つの出力トランス１
０，１１からそれぞれ定常位相出力、及び、位相
変調出力が治療に適した大きさに調整されて人体
に加えられることになる。また、その定常位相出
力及び位相変調出力による分布電流が、治療すべ
き共通局所組織１５になるべく直交して加わるよ
うに、図示の如く、電極１３，１３′及び電極１
４，１４′を共通局所組織１５の周囲に配置して
おくものである。

第２図は、第１図のパルス抜取器の一つの実施
例として、マイクロコンピユータを使用した任意
周期パルス発生器により変調を行なう場合のパル
ス抜取器３及びその周辺の回路図である。

第２図において、図中Ａ〜Ｄは第３図Ａ〜Ｄの
信号波形及びそのタイミングを対応するアルフア
ベツト符号で示したものである。

第３図Ａの波形は入力クロツクであり、Ｃが
“０”のときこれがそのままアドレス発生器２′の
入力クロツクとなる。一方これはプログラマブル
分周器２３の入力クロツクともなつている。マイ
クロコンピユータシステムを用いて構成するプロ
グラマブル分周器２３は、入力クロツクを計数し
て、4000／ｆ（ｆ：所望の低周波の周波数）個毎
に１ケの抜き取り指令パルスを第３図Ｂに示すよ
うに発生する。このパルスによりフリツプフロツ
プ（以下F.Fと略す）１９がセツトされる。この
ときF.F１９の出力Ｑは“１”になるので、F.F
２０の入力Ｄも“１”となる。この状態で次の入
力クロツクの立ち上りでF.F２０の出力Ｑも
“１”となる。ゆえにF.F２１の入力Ｄは“１”
となり、次の入力クロツクの立上りでF.F２１の
出力は“１”となり、F.F２１の反転出力は
“０”となる。F.F２０の出力ＱとF.F２１の出力
Ｑとの論理積をANDゲート２２でとつたものが、
F.F１９のリセツト端子Ｒに接続されているた
め、F.F１９のリセツト端子Ｒの入力信号の立上
りでF.F１９の出力Ｑは“０”になる。したがつ
てF.F２０の入力Ｄも“０”となり次の入力クロ
ツクの立上りでF.F２０の出力Ｑも“０”とな
り、F.F２１の入力Ｄが“０”となる。ゆえにそ
の次の入力クロツクの立上りでF.F２１の出力Ｑ
は“０”となりF.F２１の反転出力は“１”と
なる。ここでF.F２０の出力ＱとF.F２１の反転
出力の論理積をANDゲート１８でとり、AND
ゲート１８の出力（第３図Ｃ）とクロツク（第３
図Ａ）の論理和をORゲート１６でとつているの
で、このときのアドレス発生器２′の入力クロツ
クは、１クロツク分ゲートされて第３図Ｄのよう
になる。アドレス発生器２′の出力をサイン波形
を書き込んだROM５のアドレスとしてROM５
の出力をＤ／Ａ変換器７においてＤ／Ａ変換する
と第４図ｃのようにプログラマブル分周器２３か
らのパルス毎に360／Ｎ度位相が遅れステツプ状
に遅れる波形となる。また、本例とは逆に入力ク
ロツクに、１パルス挿入する型とすることもでき
るが、このときは位相が進む。

このとき任意周期パルス発生器１２の出力パル
ス間隔を第４図ａの如く一定とし、第１図に示す
ように、共通局所組織１５に対して、電極１３，
１３′から第４図ｂの定常位相波を加え、また、
電極１４，１４′から第４図ａで変調をうけた位
相変調を第４図ｃの位相変調波を加えた場合には
第４図ｄのような、合成波ｘが局所組織に生じ、
その包絡線ｙは、正弦波状の低周波となり、この
低周波成分電流が治療効果を体組織内部に生じ
る。

なお、上記の実施例では位相変調は常に位相を
遅らせるように働いており、従つて実質的には周
波数変調と同等である。しかし平均周波数は定常
位相波と同じになるように位相変調を行なうこと
も可能である。即ち、本実施例で波形メモリに書
込まれた波形の位相πに該当する数のパルスを上
述の方法で抜きとつたら次の位相πの間に抜きと
つた同じ数のパルスを別の手段により挿入してこ
れを繰返すことにより実現できる。しかし、単に
従来の如き正弦波状刺激を得るには常に抜きとる
か又は常に挿入する方法でもパルス挿入抜取りの
繰返し法でも同等の干渉波形を得られるので経済
的な観点からは位相変調する必要はない。

しかし、位相変調による変調で低周波治療電流
を得る方法を行なうと１サイクル内での位相偏位
速度を正弦波包絡線の場合の一定値と異つて変化
させることにより合成包絡線の波形を任意に変化
させることが可能となる。

第５図は上述の如く位相変調により干渉包絡線
波形を任意に制御する実施例の構成を示すブロツ
ク線図であり、図中第１図と同一符号は同一の機
能を有する部分である。

パルス抜取器３とパルス挿入器３′とは位相偏
移をデジタルに実行するために発振器１からのパ
ルス列に新たなパルスを挿入したり又は抜き取り
をおこなう機能をそれぞれ持つ。

コントローラ２９は全体の動作を制御するもの
で、本実施例ではマイクロプロセツサを使用し、
また、データ及びアドレス指定のコモンバス２３
を介して他の機能ブロツクに接続されている。

副発振器２５は挿入又は抜き取り指令パルス３
２をつくるためのもので、コントローラ２９に予
じめ与えられている希望治療周波数情報３０によ
り定まる発振周波数を発振するように制御され
る。

可変分周器２４は例えばRCACMOS Rate
Multiplier CD4527（商品名）を用いるものでラ
ツチ回路２６にセツトされた分周比で副発振器出
力を分周した挿入又は抜き取りパルスを発生す
る。切換器３２はこのパルスを抜取器３へ与える
か、挿入器３′へ与えるかの切換えを、副コント
ローラ２７からの指令信号により行なう。

副コントローラ２７は可変分周器２４の出力パ
ルスをカウントしてコントローラ２９のスタート
指示によりカウントを開始し、波形メモリ５の出
力が４の出力に対して180゜位相が偏位するのに対
応する挿入パルスの数まで増加カウントしたら、
切替器を抜き取りに切換えて減算カウントし、位
相差が0゜になるところに対応するつまり、零カウ
ントになつたら再びパルス切換器を操作して増加
カウントにはいる繰返しをおこなう。

次にコントローラ２９は副発振器周波数を適当
に分周して希望治療低周波周期の例えば10等分し
た時間周期をうる。低周波波形制御メモリ２８に
は、種々の低周波治療電圧波形を発生するための
挿入及び抜きとりパルスの密度関数表が書きこま
れていて、希望する波形の指令３１がコントロー
ラに与えられると、波形制御メモリ２８から該当
関数値がちく次とり出される。

第６図にはいくつかの波形の例について数表化
して示した。

第６図ａの関数表に従うと、10等分した各時間
スロツトに等しい数のパルスを発生させるよう可
変分周器２４は働く。従つて発生する波形は正弦
波状となる。

第６図ｂは三角波を発生する場合である。関数
表は位相の０→πの偏移に対して、合計が100と
なるよう正規化して、三角波を逆正弦波関数で重
みづけしたものである。

第６図ｃは発生低周波の半分の周期の正弦波を
組み合わせにより鋭い波形を発生させる場合の関
数表である。コントローラ２９は例えば、スター
ト点ａでまず波形メモリ２８から対応する関数表
の最初の数値をとり出し、ラツチメモリ２６に可
変分周器２４の分周比として設定する。例えば、
発生したい低周波が三角波で10Hzとしこのとき、
副発振器は、10KHzで発振すると、10等分した１
つのタイムスロツトは10ｍｓである。加える周波
数の半波が100個のデータで表わされているとき、
第６図ｂにより、第一タイムスロツトでは14個の
パルスを与える必要がある。従つて、14個×
1sec／10ｍsec＝1400Hzを出力するためには1400/10000 で、可変分周器は14/100と設定する。コントロー
ラー２９は副発振器２５の出力をカウントして、
次のタイムスロツトの開始時間を検出し、瞬時に
ラツチ２６に次のタイムスロツトに対応する波形
制御メモリ２８からの数値13を13/100として設定
する。

このような動作をくりかえすことにより第７図
に示す如く、近似的な三角波包絡線が出力干渉波
で得られる。

順に説明すると第７図ａは定常位相波で、第５
図のＤ／Ａ変換器６の出力、第７図ｂは位相変調
波でＤ／Ａ変換器７の出力、第７図ｃは可変分周
器出力パルスである。第４図ｄはＤ／Ａ変換器７
の出力波形における一つのパルスによる位相遅
延、又は進相の詳細図を示し、第７図ｅは第７図
ａと第７図ｂの加わつたときの合成干渉波を示し
その包絡線は正弦波状包絡線による近似三角波干
渉波となつている。

以上に述べたのは包絡線波形の任意の制御の一
つの例で本発明の主旨を外れない他の実現手段も
あることは云うまでもない。なお、上記の手段で
一波形を10等分して近似したのも効果を損なわな
い範囲で回路を簡単にする一つの例で包絡線波形
を滑かにするには高速の回路を用いより順序よく
近似すればよいことも明らかである。

以上の説明で明らかなように、本発明は、定常
位相波と１つの位相変調波とを電極を介した伝導
により、人体の共通局所組織に与えたとき、これ
らの各波による当該局所組織での電界が空間的に
含成されて、その各波相互の瞬時振幅差により、
当該局所組織の深部に合成形態によつて決まる波
形の低周波刺激を加えることができるものであ
る。しかるに、本発明によれば、治療すべき人体
の局所組織に於ける例えば、便秘、腰痛等の症状
に合わせて低周波刺激の波形を適宜に述べると共
にその刺激が深部から全体に拡がるように感じさ
せることができるので、低周波刺激を人体に加え
る電気刺激装置の用途を飛躍的に拡大できるもの
である。

また本発明ではマイクロプロセツサーとプログ
ラムメモリと波形メモリとを用いてデイジタル技
術で上述の効果を発生できるので、治療を症状に
応じてあらかじめプログラムしておいて施行する
事がプログラムメモリの変更のみでおこなえる。
また出力コントロール機能をマイクロプロセツサ
ー周辺機能としてあわせもたせることにより、２
つの発振器出力の低周波での変調によるいわゆる
ベクトル効果の施行、強度、周波数、その他の治
療モードの切換時の出力の漸増及び漸減制御をは
じめ多様な治療の実施が可能となる点でデジタル
化の利点が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロツク線図であ
り、定常位相波と変調位相波とを相互干渉させる
場合である。第２図は第１図の変調器及びカウン
タ部の詳細説明用の回路であり、第３図Ａ〜Ｄは
第２図の各部のタイミング図である。第４図は定
常位相波と位相変調波とにより干渉波が合成され
ることを示す図である。第５図は位相変調により
干渉包絡線波形を任意に制御する本発明の他の実
施例のブロツク線図、第６図はこの場合の波形メ
モリの内容を示し、第７図は三角波状干渉包絡波
形をうる場合の動作を理解するための波形チヤー
トである。 符号説明、１：発振器、２，２′：アドレス発
生器、３：パルス抜取器、３′：パルス挿入器、
４，５：ROM、６，７：Ｄ／Ａ変換器、８，
９：パワーアンプ、１０，１１：出力回路、１
３，１３′，１４，１４′：電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 波形メモリ、前記波形メモリを読み出す為の
   アドレス信号を生成する第１読み出し信号生成手
   段、読み出し信号列中に更に信号を挿入及至抜き
   取りの演算を行ない第２のアドレス信号を生成す
   る為の第２読み出し信号生成手段、前記第１読み
   出し信号生成手段によつて波形メモリから読み出
   された信号に対応した出力を生成する第１出力手
   段、前記第２読み出し信号生成手段によつて波形
   メモリから読み出された信号に対応した出力を生
   成する第２出力手段よりなることを特徴とする電
   気刺激装置。