JPH1133128A - 赤外線治療器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】赤外線ヒータの昇温および降温時間を短縮し，
安全で，消費電力の少ない赤外線治療器を提供する。 【解決手段】ハニカム構造の薄板状導電体に赤外線放射
塗料をコーティングして熱容量を小さくした赤外線ヒー
タを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は赤外線治療器の改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】赤外線治療器は，生体に赤外線を照射し
て加温し，捻挫や筋肉痛，肩こりなどを治療する温熱治
療用装置である。従来の赤外線治療器の例を図６に示
す。図６（Ａ）は装置のブロック図で，６１は赤外線ヒ
ータを内蔵し赤外線を放射する照射部，６２は照射部６
１の赤外線ヒータに電力を供給する電源部，６３は装置
を制御する制御部である。また図６（Ｂ）は照射部６１
の構成例で，６４は照射部の筐体，６５は赤外線用の反
射板，６６は赤外線ヒータである。使用にあたり，まず
制御部６３で赤外線ヒータ温度と治療時間等を設定して
おき，治療スタートスイッチを入れると，治療タイマー
が作動し，電源部６２から赤外線ヒータに電力を供給し
て，赤外線ヒータを加熱する。赤外線ヒータ温度は設定
値に達した後は一定に保たれ，赤外線を放射して，生体
を加温する。治療時間が終了すると電力供給を停止し，
治療は終了する。

【０００３】図６（Ｃ）は赤外線ヒータとしてよく使用
されるパイプヒータの構造を示す。パイプ６８の内部に
発熱線６７を収納し，パイプ６８の表面に赤外線放射塗
料６９をコーティングしたもので，発熱線６７を加熱
し，その熱でパイプ６８を加熱して赤外線放射塗料６９
から赤外線を放射する。パイプの内部には充填物７０を
充填している。ここでｄ１はパイプヒータの直径，ｄ２
はパイプの直径，Ｌは赤外線放射塗料をコーティングし
た部分の長さ，ｕはパイプの肉厚である。パイプヒータ
の熱容量は，発熱線６７，パイプ６８，それにパイプ内
充填物７０の，それぞれの熱容量の和になるが，体積が
大きいため，熱容量が大きい。そのため従来の赤外線治
療器では，赤外線ヒータを治療温度まで昇温するのに，
または治療温度から室温まで降温させるのに，約５分程
度の時間を要するという問題があった。

【０００４】通常，赤外線による治療時間は１５〜３０
分程度であるが，治療開始後の５分間程度は温熱刺激が
十分ではなく，実質的な治療はできないことになる。こ
れでは患者にとっては不満であるし，医療機関にとって
も大きな時間のロスとなり，医療効率を低下させる原因
となっていた。

【０００５】また，治療後の降温時間が長いため，不意
の接触による火傷の危険もあった。さらに，熱容量が大
きいため，電力消費量も大きいという問題もあった。こ
のヒータの昇温時間を短縮するために特開平７−２３６
６９９は，ヒータ加熱時に通常よりも大きな電力を供給
してヒータを強制加熱するようにした。この方法では，
加熱時間は強制加熱時の供給電力量に依存する。現在，
加熱時に治療時の２倍程度の電力を供給して，ヒータを
室温から治療温度まで約４０秒で昇温できる装置が実用
化されている。また特開平７−２６５４４７は，治療を
行わないときにも常にヒータを保温しておき，治療スタ
ート後の昇温時間を短縮しようとするものである。この
方法と，前記特開平７−２３６６９９と組み合わせるこ
とにより，ヒータの昇温時間を２０秒程度に短縮したも
のが実用化されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように，従来の赤
外線治療器には，赤外線ヒータの昇温時間が長いため治
療の待ち時間が長くまた医療の効率が悪い，降温時間が
長いため不意の接触による火傷の危険性がある，電力消
費量が大きい，などの問題があった。上記の２つの引用
例では，赤外線ヒータ昇温時間の短縮は図られている
が，これもまだ不十分であり，また降温時間の短縮と消
費電力の低減という問題は解決されていない。これらの
問題の原因は赤外線ヒータの熱容量が大きいことにあ
る。そこで本発明の第１の課題は，赤外線ヒータの熱容
量を小さくすることとした。

【０００７】一方，従来の赤外線治療器は赤外線ヒータ
の温度を一定にして使用するものであり，赤外線ヒータ
温度を積極的に変化させて治療をおこなうものは存在し
なかった。この理由は，赤外線ヒータの熱容量が大きい
のため，赤外線ヒータへの供給電力を経時的に変化させ
ても，これに赤外線ヒータ温度が追従できないためであ
る。しかし，生体は変化の無い刺激を続けると慣れが生
じ，治療効果が低下し，これを防止するためには刺激に
変化をつける方法が有効であることが，医学的に知られ
ている。温熱治療も同様で，温熱刺激を経時的に変化さ
せることで，慣れの少ない，より効果的な，より心地よ
い温熱治療が期待できる。しかし従来はこの機能を有す
る赤外線治療器は存在しなかった。そこで第２の課題
は，赤外線ヒータへの供給電力を制御し，赤外線ヒータ
温度つまり温熱刺激を経時的に変化させることとした。

【０００８】

【課題を解決するための手段】赤外線ヒータの熱容量は
主に，発熱線や，赤外線放射塗料を固定する基台等の体
積に依存する。そこで請求項１記載の発明では，赤外線
ヒータの熱容量を小さくするために，図２に示すよう
な，多数の孔を有する薄板状の導電体を発熱体とし，こ
れに赤外線放射塗料をコーティングして赤外線ヒータと
した。この発熱体は，板厚を薄くし，しかも多数の孔を
有するため，その実質体積は小さく，熱容量は小さい。

【０００９】請求項２の発明は，請求項１の発明をさら
に改良するもので，図３に示すように，薄板状導電体を
ハニカム構造にし，格子の線幅ｓを板厚程度まで細くし
て発熱体とし，これに赤外線放射塗料をコーティングし
て赤外線ヒータとした。ハニカム構造は開口率を最大に
することができるので，発熱体の実質体積を最小にする
ことができる。また，この構造は同じ開口率の他の構造
よりも機械的強度が強固であるため，赤外線放射塗料を
支持し，またヒータの形状を保持するためには最適な形
状である。

【００１０】請求項３の発明では，図４ように，請求項
１または２に記載した熱容量の小さな赤外線ヒータをお
り曲げ加工し，曲げに対する機械的強度をさらに増すよ
うにした。請求項４の発明では，第２の課題を解決する
ために，赤外線ヒータに供給する電力を制御し，赤外線
ヒータの温度，つまり温熱刺激を経時的に変化させるよ
うにした。

【００１１】

【作用】請求項１記載の赤外線治療器は，従来の装置と
比較して，赤外線ヒータの熱容量が小さいので，ヒータ
温度を治療温度まで急速に昇温させることができ，また
電源を切ると短時間でヒータ温度を室温に降温させるこ
とができる。さらに，熱効率が良く，熱容量が小さいの
で，消費電力を少なくすることができる。請求項２記載
の発明により，赤外線ヒータの発熱体の体積を最小にす
ることができるので，従来の赤外線治療器はもとより請
求項１記載の赤外線治療器よりもさらに熱容量を小さく
することができる。そのため，昇温時間と降温時間をさ
らに短縮でき，また一層の省電力が可能になる。さら
に，請求項１記載の赤外線ヒータよりも機械的強度を強
くすることができる。請求項３記載の発明により，請求
項１または２記載の赤外線ヒータの機械的強度を高くす
ることができ，実装したときたわみ難くなる。請求項４
記載の発明により，供給電力を制御して赤外線ヒータの
温度，つまり治療時の温熱刺激に変化を与えることがで
きる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の赤外線治療器の構成ブロック
図の実施例である。１１は熱容量の小さな赤外線ヒー
タ，１２は電源部，１３は電源部１２の出力電力を制御
する制御部である。構成は従来と同様であるが，赤外線
ヒータ１１と装置の作用効果に特徴がある。本発明で
は，赤外線ヒータの形状，寸法，加工法等は問わず，目
的に応じて設計加工すればよいが，ここでは直径ｄ２＝
６．５ｍｍ，長さＬ＝３５０ｍｍ，パイプは金属性で肉
厚ｕ＝０．４ｍｍのパイプヒータを比較対象として，こ
れと同等の赤外線放射能を有するヒータの設計を例に述
べる。

【００１３】図２（Ａ）は請求項１記載の赤外線ヒータ
の実施例である。これは，Ｌ＝３５０ｍｍ，Ｄ＝２２ｍ
ｍ，ｔ＝０．１ｍｍの薄い板状の導電体を，格子の幅ｓ
＝０．１ｍｍ，開口率７０％になるように，フォトエッ
チング法によりメッシュ状に加工したものである。これ
を発熱体とし，赤外線放射塗料をコーティングして，開
口率を５０％にして，赤外線ヒータにしている。外形寸
法は，どの程度の面積を刺激したいかということによっ
て決定する。ここでは上記パイプヒータと同等の面を刺
激したいので，パイプヒータの表面積程度の寸法にして
いる。

【００１４】格子の線幅ｓは，プレス加工では板厚の２
倍程度に，フォトエッチング法を用いると板厚程度に細
くすることができる。ここでは線幅を板厚と同じにし
た。格子の線幅が決まっているとき，開口率を大きくす
ると発熱体の実質体積は小さくなり，熱容量も小さくな
るが，赤外線放射面積が少なくなり，また赤外線放射塗
料を支える機械的強度も小さくなる。これらを勘案して
開口率を決定する。このとき発熱体の体積は，上記パイ
プヒータのパイプのみの体積の７．５％程度になってい
る。しかもパイプヒータはパイプ内充填物と発熱線を有
するが，本発明のヒータにはこのようなものがないの
で，熱容量はパイプヒータよりもはるかに小さくなって
いる。これを反射板と組み合わせて使用すると，赤外線
ヒータの裏面や孔の側面から放射される赤外線も有効に
利用され，従来のパイプヒータと比較して，同等または
それ以上の照射面積および放射赤外線量が得られる。ま
た発熱体に直接赤外線放射塗料をコーティングしている
ので，発熱体が発生する熱を効率よく赤外線放射塗料に
伝達するので，熱効率がよい。この赤外線ヒータの電気
インピーダンスは実測で約１オームであった。赤外線治
療器は医療で用いるため，安全性の面から，低電圧で駆
動できることが望ましいが，このヒータは十数ボルトの
電圧で，駆動できるため，安全性が高いことになる。

【００１５】以上のように，本請求項記載の赤外線ヒー
タは熱容量が小さいため，ヒータの昇温および降温時間
を大幅に短縮できる。このため，治療後の不意の接触に
よる火傷の危険性も低くなる。また低電圧駆動が可能で
あるため，感電による危険性も低い。さらに消費電力も
少なくて済む。以上の説明では，前述のパイプヒータと
同等の温熱効果を得ることのできるヒータの例を述べた
が，本発明では，赤外線ヒータの形状，外形寸法，孔の
形状および寸法，格子の線幅，開口率などは限定しない
ので，目的に応じて設計すればよい。加工法も，板状の
材料に穴あけ加工をする，線材等を組み合わせる，金型
で成形する，等各種の方法があるが，どのような方法で
もよい。本請求項記載の赤外線ヒータの他の例を図２
（Ｂ）と（Ｃ）に示す。なお場合によっては電気インピ
ーダンスが所望の値にならない場合があるが，その時は
材料を変更して対応することができる。また，本請求項
の発明によると昇温時間と降温時間は短縮できるが，こ
れに加熱時に通常よりも大きな電力を供給する強制加熱
法を併用すると，より短時間で赤外線ヒータを昇温でき
る。また，ファン等を用いた強制冷却法を併用すると，
より短時間で赤外線ヒータ温度を降温させることができ
る。

【００１６】図３は請求項２記載の赤外線ヒータの例で
ある。本請求項記載の赤外線ヒータは，形状や寸法など
はどのようなものでもよいが，ここでは請求項１の実施
例と同様に，前述のパイプヒータと同等の赤外線ヒータ
を実現する例を述べる。この赤外線ヒータは，Ｌ＝３５
０ｍｍ，Ｄ＝２２ｍｍ，ｔ＝０．１ｍｍのステンレス
（ＳＵＳ４３０）板を，格子の線幅ｓが板厚と同じ０．
１ｍｍの，開口率が８０％のハニカム構造になるよう
に，フォトエッチング法で加工して発熱体とし，これに
赤外線放射塗料をコーティングし，コーティング後の開
口率を６０％にしている。

【００１７】外形寸法は，請求項１の実施例で説明した
ように，どの程度の面を刺激するかにより決定する。こ
こでは上記パイプヒータと同等のものを実現したいの
で，パイプヒータの表面積程度の寸法にした。ハニカム
構造は開口率を最大にすることができるので，この発熱
体の実質体積を最小にすることができる。この例では，
前述のパイプヒータのパイプの５％まで小さくしてい
る。このため本請求項記載の赤外線ヒータの熱容量は，
従来の赤外線ヒータはもちろん，請求項１記載の赤外線
ヒータよりも小さくなり，ヒータの昇温および降温時間
をさらに短縮でき，また安全性もさらに高くなり，消費
電力も一段と低減できる。またこの構造体は機械的強度
も強いことが知られており，赤外線放射塗料の固定には
適している。

【００１８】さらに，本請求項記載の赤外線ヒータは，
請求項１記載の赤外線ヒータと同様に，発熱体に直接赤
外線放射塗料をコーティングしているので，発熱体が発
生する熱を効率よく赤外線放射塗料に伝達するので，熱
効率がよい。この発熱体の電気インピーダンスは実測で
１オーム強で，十数ボルトの低電圧で駆動できることが
確認できた。低電圧で使用できるので安全性が高く，医
療用具としては適している。これに，従来の赤外線治療
器よりもやや少ない２００ワットの電力を供給すると，
約５秒でヒータ温度を室温（２０℃）から４００℃まで
昇温させることができ，また同程度の時間で降温するこ
とができる。また，赤外線放射面積および放射量とも
に，従来と同程度またはそれ以上の温熱治療が可能であ
ることが確認された。

【００１９】このように本請求項記載の赤外線治療器
は，従来の赤外線治療器はもとより，請求項１記載の赤
外線治療器と比較しても，熱容量が小さくすることがで
きる。このため，赤外線ヒータの昇温および降温時間を
短縮でき，不意の接触による火傷の危険性も少なくな
り，安全性が向上しており，また消費電力も低減でき
る。以上の例は，赤外線照射面積と温熱刺激の強度が従
来の赤外線治療器と比較して同等またはそれ以上になる
ように設計したものである。しかし本発明では赤外線照
射面積や温熱刺激の程度は規定していないので，目的に
応じて，赤外線ヒータの形状，外形寸法（厚さ，幅，長
さ），開口率などを設計すればよい。なお，開口率を大
幅に変えると，電気インピーダンスが所望の値にならな
いことがあるが，このときは発熱体の材料を変えて対応
する。また，本請求項の発明によると昇温時間と降温時
間は短縮できるが，これに加熱時に通常よりも大きな電
力を供給する強制加熱法を併用すると，より短時間で赤
外線ヒータを昇温できる。また，ファン等を用いた強制
冷却法を併用すると，より短時間で赤外線ヒータ温度を
降温させることができる。

【００２０】以上のように，図２または図３に示した熱
容量の小さな薄板状のヒータを用いると，赤外線ヒータ
を急速に昇温または降温することができ，安全性が高
く，また消費電力も少なく，本発明の目的を達成するこ
とができる。しかしこの赤外線ヒータの両端を固定して
加熱すると，その長さ方向に大きく熱膨張するので，弛
みが生じ，放射パターンが変化し，断線の可能性も高
く，見た目も悪い。また赤外線治療器は照射部をさまざ
まな角度にして使用するので，どのように傾けても赤外
線ヒータが弛まないようにしておくことが重要である。
そこで請求項３の発明では，図２または図３の薄板状の
赤外線ヒータを，図４（Ａ）のように折り曲げ加工し，
曲げに対する機械的強度を増して，これを図４（Ｂ）の
ように取り付けた。ここで，４１は図４（Ａ）のように
加工した赤外線ヒータ，４２はバネ，４３は赤外線反射
板，４４は赤外線ヒータ等を収納する照射部筐体であ
る。本発明では，赤外線ヒータを折り曲げ加工して機械
的強度を向上させた上に，このバネ４２で赤外線ヒータ
に常に張力をかけておき，熱膨張が生じてもヒータが弛
まないようにしている。本請求項の発明の本質は機械的
強度を増すことにあり，加工法は問わない。別の加工法
の例を図４（Ｃ）と（Ｄ）に示すが，どのような形状に
してもよい。

【００２１】請求項４の発明は，人体への温熱刺激を変
化させ，慣れを防止し，より効果的な治療をおこなうこ
とができるようにするものであり，図１の電源部１２か
ら赤外線ヒータ１１に供給する電力を制御部１３で自動
的に制御し，温熱刺激を経時的に変化させるようにし
た。この制御にはどのようなパターンを用いてもよい。
その例を図５に示す。図５（Ａ）は所定の温度範囲内で
直線状にスイープするパターンで，同図（Ｂ）は不規則
に温度を変化させるパターンである。この制御の手段は
どのような方法でもよい。請求項１から３までに記載し
た赤外線治療器と，本請求項記載の機能を組み合わせる
と，秒単位で明確な温度変化を実感でき，効果的で心地
よい温熱治療ができる。

【００２２】一方，本請求項記載の発明は従来の赤外線
ヒータを用いても実現できる。ただし従来の赤外線ヒー
タは熱容量が大きいので，供給電力を変化させても，赤
外線ヒータ温度の応答は遅い。しかし従来の赤外線ヒー
タを用いても，前述の強制加熱法と強制冷却法を併用す
れば，温熱刺激の応答時間を短縮することはできる。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明によると，赤外線ヒータ
の熱容量を小くしたので，赤外線ヒータを短時間で設定
温度まで昇温させることができるため，治療をスタート
するとすぐに温熱刺激が得られ，待ち時間の少ない効率
のよい治療が可能になる。また，電力供給を停止する
と，短時間で赤外線ヒータ温度を室温まで降温させるこ
とができるので，不意の接触による火傷の恐れも少な
く，安全であり，安心して使用できる。さらに，消費電
力を低減でき，経済的である。請求項２の発明による
と，従来の赤外線治療器はもとより，請求項１記載の赤
外線治療器と比較しても，赤外線ヒータの熱容量をさら
に小さくしたので，ヒータの昇温と降温の時間が一段と
短縮でき，一層待ち時間の少ない効率的な治療が可能と
なる。また安全性もさらに高くなり，電力消費量もさら
に低減できる。

【００２４】請求項３の発明によると，請求項１または
２に記載した赤外線治療器の照射部を，どのように傾け
て使用しても弛みがなく，安全に使用できる。請求項４
記載の発明によると，赤外線ヒータへの供給電力を制御
し，赤外線ヒータ温度つまり治療時の温熱刺激を経時的
に変化させることができるので，慣れの少ない，効果的
な，心地よい温熱治療をおこなうことができる。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】請求項１記載の，熱容量を小さくした赤外線ヒ
ータの例で，（Ａ）はメッシュ状に加工した例で，
（Ｂ）は多数の円形の孔をあけた例，（Ｃ）は方形状の
孔をあけた例である。

【図３】請求項２記載の，ハニカム構造の赤外線ヒータ
の例である。

【図４】請求項３記載の実施例で，（Ａ），（Ｃ），お
よび（Ｄ）は赤外線ヒータの加工例で，（Ｂ）は実装例
である。

【図５】請求項４記載の，赤外線ヒータに供給する電力
の制御パターンの例で，（Ａ）は所定の温度範囲内で直
線的に温度をスイープする例，（Ｂ）は不規則に温度を
変化させる例である。

【図６】（Ａ）は従来の赤外線治療器の構成ブロッタ
図，（Ｂ）は照射部の正面図，（Ｃ）は従来のパイプヒ
ータの構成図である。

【００２６】

【符号の説明】

１１‥‥赤外線ヒータ １２‥‥電源部
１３‥‥制御部 ４１‥‥赤外線ヒータ ４２‥‥バネ ４３‥‥赤外線反射板 ４４‥‥照射部筺
体 ６１‥‥赤外線照射部パイプ ６２‥‥電源部
６３‥‥制御部 ６４‥‥照射部筐体 ６５‥‥赤外線反
射板 ６６‥‥赤外線ヒータ ６７‥‥発熱線 ６８‥‥パイプヒータのパイプ ６９‥‥赤外線放
射塗料 ７０‥‥パイプ内充填物 Ｌ‥‥‥赤外線ヒータの長さ Ｄ‥‥‥赤外
線ヒータの幅 ｔ‥‥赤外線ヒータの厚さ ｄ１‥‥パイ
プヒータの直径 ｄ２‥‥パイプヒータのパイプの直径 Ｕ‥‥パイプ
ヒータのパイプの肉厚 ｓ‥‥格子の線幅

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤外線を放射する赤外線ヒータ（１１）
   と，前記赤外線ヒータ（１１）に電力を供給する電源部
   （１２）と，前記電源部（１２）から前記赤外線ヒータ
   （１１）に供給される電力を制御する制御部（１３）を
   有する赤外線治療器において，多数の孔を有する薄板状
   の導電体に赤外線放射塗料をコーティングしたものを前
   記赤外線ヒータ（１１）として使用し，赤外線ヒータを
   急速に昇温または降温できるようにしたことを特長とす
   る赤外線治療器。
2. 【請求項２】ハニカム構造をした薄板状の導電体に赤外
   線放射塗料をコーティングしたものを赤外線ヒータ（１
   １）として使用することを特長とする，請求項１記載の
   赤外線治療器。
3. 【請求項３】赤外線ヒータを，機械的強度をあげるよう
   に折り曲げ加工して使用することを特長とする，請求項
   １または請求項２記載の赤外線治療器。
4. 【請求項４】赤外線を発生する赤外線ヒータ（１１）
   と，前記赤外線ヒータ（１１）に電力を供給する電源部
   （１２）と，前記電源部（１２）から前記赤外線ヒータ
   （１１）に供給される電力を制御する制御部（１３）と
   を有する赤外線治療器において，電源部（１２）から赤
   外線ヒータ（１１）に供給される電力を制御部（１３）
   により制御し，赤外線ヒータ（１１）の温度を経時的に
   変化させるようにしたことを特長とする赤外線治療器。