JPS6392361A - 低周波電気刺激信号発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は生体に電気刺激を与えるための低周波電気刺
激信号発生方法に関する。

（従来の技術） 従来より、生体にタラッシック音楽を聴かせたり或は好
きな音楽を聴かせたりして聴覚刺激を与えると、経験的
観念で快、不快を感じたり或は他へ意識を集中させる効
果が生じるため、疼痛、肩凝りその他の不快感を緩和し
たり冶癒したりする効果が現われることが知られている
。一方、生体に皮膚から電気刺激（皮膚刺激）を学える
と、同様に、疼痛、肩凝りその他の不快感を緩和したり
治癒したりすることが知られている。

これらの刺激は小刺激よりも多刺激、規則刺激よりも不
規則刺激の方がよりフレッシュに感じ治療効果等が高い
ことも知られている。

このような事実に基づいて、これらの刺激を利用して痛
覚、凝り等を軽減又は治療する方法が研究されている。

従来、この種の電気的刺激を生体、特にその交感・副交
感神経に与えるための電気刺激信号発生技術として、例
えば、パルス頻度が時間的に変動しないような電気刺激
信号を発生させる方法、或は特公昭５６−５５４３号公
報（文献工）及び実公昭５６−２２９２１号公報（文献
ｎ　）に開示された装置がある。

文献工に開示されている技術は、音楽の信号を周波数分
析して信号のパワースペクトル密度が周波数ｆに反比例
するといういわゆる１／ｆゆらぎ則に従って、電気刺激
信号の周波数を、１０〜１００Ｈｚ範囲内の周波数間て
０．５〜４秒というような比較的長持続時間中位で、変
化させながら電気刺激信号を発生する技術である。

文献Ｈに開示されている技術は、電気刺激信号としての
パルスの発生頻度及びこの同一パルス頻度の発生持続時
間の変動する不規則パルスパターンを予め記録媒体に記
録させておき、記録媒体からの再生を１７ｆゆらぎ則に
従って行う技術である。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、好きな音楽等であれば神経もそのテンポに併
せてさらに組織や細胞も同じテンポで同期するので、疼
痛緩和等の効果を高めることが出来る。従って、この効
果は音情報として音量レベル（音圧レベル）を用いると
音楽のテンポに合せて皮膚刺激を生体に与えることが可
能となる。

しかしながら、」−述した従来技術は音の１／ｆゆらぎ
則に従った周波数に基づいて皮膚刺激を与える技術であ
るので、この刺激を音楽のテンポに合せることが困難で
あるという問題点があった。

さらに、生体は音楽や音の聴覚刺激と、これらの音情報
を反映した皮膚刺激（電気刺激）とを併用すると、いづ
れか一方の刺激のみの場合よりも道に心因性疼痛緩和等
の治療効果が高いことが分っている。さらに、その治療
等の効果は、聴覚刺激と電気刺激とが実質的に時間遅れ
がなく生体がほぼリアルタイム（実時間）で両刺激を受
けると感じるようにすると、−屑入となる。

しかしながら、」二連した従来技術によれば、いづれも
生体に対して両刺激をリアルタイム刺激として与えるこ
とが出来ない。これがため、音楽或は音か休止（休符や
、音圧（音量）の低い場合）している場合等でも電気刺
激が生体に与えられてしまうため、生体の経験的心理緩
和とのマツチングが図れず、従ってこのような電気刺激
は生体側からすると単なる刺激パターンの常時変化とし
か感ぜず、疼痛等の緩和、治療効果はそれ程期特出来無
いという問題点があった。

この発明の第一の目的は、上述した従来の問題点に鑑み
、聴覚刺激のテンポに合せて生体に電気刺激（皮膚刺激
）を与えるようにした低周波電気刺激信号発生方法を提
供することにある。

この発明の第二、の目的は、聴覚刺激と実質的にリアル
タイムて生体に対して皮膚刺激を与えるようした低周波
電気刺激信号発生方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の低周波電気刺激
信号発生方法によれば、 音源からの音量レベルに対応した電流制御及び電圧制御
のいづれか一方又は双方の制御を行って、この電気刺激
信号を変調する。ここで用いる電気刺激信号の周波数を
低周波数とする。

この発明の実施に当り、生体が実質的にリアルタイムと
感じる速さで音量レベルのサンプリングを行い、このサ
ンプリングにより得られた各音ｈルヘルを低周波領域の
対応する周波数にそれぞれ変換し、これら周波数で電流
又は電圧の周波数変調を行って電流又は電圧制御を行う
のが好適である。

この場合、音量レベル対周波数変換の低周波数領域を０
〜６０Ｈｚとするのが好適である。

さらに、この発明の実施に当り、生体が実質的にリアル
タイムと感じる速さで音量レベルのサンプリングを行い
、このサンプリングにより得られた各音量レベルを対応
する振幅制御値にそれぞれ変換し、これら振幅制御値に
対応して電流又は電圧の初期設定振幅値の０〜１００％
の範囲内で振幅変調を行って電流又は電圧制御を行うの
が好適である。

さらに、この発明の実施に当り、生体が実質的にリアル
タイムと感じる速さで音量レベルのサンプリングを行い
、このサンブリンクにより得られた各音量レベルをパル
ス数制御値にそれぞれ変換し、これらパルス数制御値に
対応してパルス数変調を行って電流又は電圧制御を行う
のか好適である。

さらに、この発明の実施に当り、パルス数変調を音量レ
ベルに応じてパルス数が０〜３０個の範囲内の個数とな
るようにして行うのが好適である。

さらに、この発明の実施に当り、上述したサンブリンク
を０．０１〜０．５秒の範囲内の周期で行うのが好適で
ある。

（作用） このように、この発明の方法によれば、音圧レベルに基
づいて電流又は電圧制御を行って電気刺激イに号の不規
則変調を行っている。従って、音楽等の音情報のテンポ
に合せて生体を電気刺激（皮膚刺激）することが出来る
し、或は又、音楽の休１１−や音量レベルの低い時に聴
覚刺激に伴なって無刺激時間を作り出すことが出来る。

これがため、（ｆ楽療法において従来方法よりも治療効
果を一段と高めることが出来る。

さらに、この発明の方法の実施例によれば、生体が実質
的にリアルタイムと感じるような短時間のサイクルで音
圧レベルのサンプリングを行っているので、聴覚刺激と
実質的にリアルタイムで電気刺激の変調を行うことが出
来、従って疼痛等の治療効果を高めることが出来る。

さらに、この発明の方法によれば、電気刺激信号の周波
数を低周波数、例えば０〜６０Ｈｚという低周波数領域
内の周波数、としているので、自律神経の固有振動（例
えば、冷感時の防御としての「毛立ち」や「ふるえ」は
１５Ｈｚ＋ｉη後である。）に対する引込み現象により
心身共にリラックスさせることが出来る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき説明する
。

第１図はこの発明を説明するための基本構成を示すブロ
ック図てあり、第２図はこの発明を説明するだめの低周
波電気刺激信号発生装置の具体的な一構成例を示すブロ
ック図である。

第１図において、低周波電気刺激信号発生装置は基本的
には低周波電気刺激信号を発生するための刺激信号発生
部１０と、この刺激イー号発生部１゜を動作させるため
に必要なデータを選択イノ（給するためのホスト部１２
と、発生した刺激信号を生体に対し与えるための電極部
１４とを具えている。

基」Ｉ」戊！弓驚明 この実施例では、ポスト部１２には、刺激信号発生部１
０に対し所要の条件、例えば振幅（強度）、波形、周波
数、刺激パターン、電流制御又は電流制御等の制御方式
、電極選択及びその他の条件の初期設定或は適正条件の
調整、及び刺激信号発生開始等を行うための各種のイハ
号を人力させるための人力部２０を主として具えている
。さらに、このホスト部１２には音楽等を発生する適当
な音源装置、音源装置からの音情報を再生するスピーカ
、イヤホン等の電気音響変換装置笠、或は発生した電気
刺激信号を可視表示するだめの表示部２１等を設りるこ
とも出来るし、これら音源装置等をポスト部１２に設り
ずに外部装置（音源装置を１６で示す）として用意し、
刺激信号発生部１０に接続出来るように構成しても良い
。

この実施例においては、刺激信号発生部１０は、音源装
置１６からの音４ドレベルを検出し、検出した音用レベ
ルに対応して、電流及び又は電圧刺激イ：）号の物理量
例えば周波数、振幅（強度）或はパルス数の制御を行う
という電流及び又は電圧制御力式で、電気刺激信ぢを常
時変調しなから、゛１′Ｉ該電気刺激信号を出力する構
成とする。この場合、電気刺激（２月の周波数は、はぼ
０〜５０Ｈｚのプリセット周波数範囲内の、この装置を
使用する渚にとって快適と感じるある低周波数に選択設
定して刺激イハ号を発生することが出来るように構成）
）−るのか好適である。これかため、この刺激信号発生
部１０には、主として、物理量を制御するため１λ量レ
ベルを所要の制御量に変換すると共に他の所要の制御を
コントロールするためのｃｐｕ（中央処理装置）を含む
制御部３０と、この制御量によって電流を制御する電流
制御部４０と、この制御量によって電圧を制御する電圧
制御部５０と、電流制御部４０及び電圧制御部５０から
生ずる電圧刺激部−号及び電流刺激信号を選択するため
の制御方式選択部６０と、出力部７０とを」ｔえている
。

さらに、この実施例においては、この刺激信号発生部１
０には、音量レベルによらずに、有音時にはほぼ２００
Ｈｚ以ドの音の波形及び無音時には擬似的に発生させた
音波形で、電流及び電圧の波形制御を行って電気刺激信
号のリズムを制御することによってリズム刺激（リズム
変調ともいう）を行うための波形制御部８０を具えてい
る。

さらに、この実施例においては、制御部３０には、音楽
や音情報には無関係に電流制御方式と電圧制御方式とを
ランダムに交互切換えを行うため、生体への刺激のパラ
メータである波形、パルス幅、周波数、強度（振幅）、
切換等の各制御信号を発生ずるための手段を具えている
。この制御手段により、後述するように、電流又は電圧
の電気刺激信号のパターンを生体毎に任意好適な刺激パ
ターンに設定することが出来る。

ル生直璽戎９３狐１ 以下、第２図の具体的構成及び制御方法につき説明する
。同図において、第１図に示した構成成分と同一の構成
成分については同一の符ぢをイ（１して説明する。また
、この実施例で説明する具体的構成及び制御方法はｍな
る好適例であるので、この発明はこの実施例にのみに限
定されるものではない。

〈ブロック回路の説明〉 第２図において、ラジオ、テレビ、その他の音響装置等
の音源装置１６からの音情報を増幅器９０を経て音量対
ＤＣレベル変換器９１に送り、得られた音量レベル信号
Ａ／Ｄコンバータ９２に送る。

一方、増幅器９０からの出力を、外部スイッチＳＷで音
量調節出来る電子ボリューム９３、増幅器９４を経て例
えばスピーカ、イヤホン等の電気音゛響変換器９５に送
り再生し、聴覚刺激を与える。尚、これらの再生系はこ
の電気刺激装置に必ずしも設ける必要はなく外部音源装
置１６に具λられているものを用いても良い。

また、所要に応じ、増幅器９４の出力を表示部２１のＤ
Ｃ変換器２２を紅で例えばＬＥＤのような発光表示部２
３で音情報の変化を表示さセることが出来る構成とする
ことが出来る。また、この発光表示部２３をホスト部１
２に設りても良い。

この実施例では、制御部３０は、ポスト部１２の人力部
２０からのイ１、−号を無線又はイーｊ線で受信する直
列インタフェース３１、このインタフェース３１からの
イ；−３号に応じて各種の処理を行・）ＣＰＵ３２、こ
のＣＰＵ３２での処理等に必要なデータを所要に応じて
占込みかつ読取りされるＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）３３、ＣＰＵ３２での処理等に必要なデータを予め
格納しておき所要時に読出されるＲＯＭ　（リードオン
リーメモリ）３４、ＣＰＵ３２がセットシたデータに対
して任意の周波数を内部クロックとして自動的に出力１
−るＰＴＭ　（プログラマブルタイムユニット）３５、
制御部３０からの各種の制御信号を含む出力を他の構成
部へ出力するための出力ポート３６、制御部３０への人
力、例えばＰＴＭ３５から周波数の１サイクルの終了を
検出するだめの信号、を受りる人力ボート３７を主とし
て５１−えている。

出力ポート３６からの出力の一部はパルス数発生器９６
と、ＰＴＭ３５及びパルス数発生器９６からの信号の切
換スイッチ９７に制御信号として送る。

この実施例では、電流制御部４０及び電圧制御部５０は
それぞれ波形発生部４１、発生した電圧波形を選択的に
取り出すための例えば電ｆスイッチ等で構成した波形選
択部４２を共通に具えている。この波形発生部４１の周
波数のクロック部４３には、切換スイッチ９７を経て周
波数又はパルス数制御信号を送り、また、出力ポート３
６からは周波数制御信号を送る。さらに、出力ポートか
ら、発生させる電圧波形のパルス幅を変えるためのデー
タを、この回路４１のパルス幅データ部４４に送る。

この波形発生部４１には、波形発生回路４５を設ける。

この波形発生回路４５は例えば第３図（Ａ）〜（Ｋ、　
）に示すような種々の電圧波形の信号を個別に出力出来
る多数の回路を具え、これら電圧波形信号の周波数を周
波数のクロック部４３からの信号で制御出来ると共に、
信号の幅をパルス幅データ部４４からのデータによって
それぞれ変えられるように構成しである。このような波
形発生回路４５、周波数のクロック部４３及びパルス幅
データ部４４は、従来電子回路技術を用いて容易に形成
出来、何等特殊な帰路構成とする必要はない。これら波
形発生回路４５のうちの少なくとも一つ又は二つ以トの
回路を作動させて所要の　種又は二種以上の電圧波形パ
ターンを出力させるかを、出力ポート３６からの制御信
号を波形セレクト信号として受けて、選択出来る構成と
なっている。また、波形発生部４１から出力された電圧
波形パターンのうち一種又は二種類を、波形選択部４２
において、同様に出力ポート３６からの波形セレクト信
号に基づいて、選択し取り出せるように構成する。この
波形選択部４２の回路構成も従来の電子回路技術を用い
て容易に構成することが出来、この回路も何等特殊な回
路構成とする必要はない。

この波形選択部４２で選択された一方の電圧波形信号を
電流制御部４０の強度（振幅）設定回路４６を経て電流
刺激発生回路４７に供給する。また、他方の電圧波形信
号を電圧制御部５０の電圧刺激発生回路５１に供給する
。

電流制御部４０においては、強度設定回路４６に人力し
た電圧波形信号は出力ポート３６からの制御信号によっ
て任意好適な振幅に設定され、電流刺激発生回路４７に
おいてその入力端子波形パターンを維持した、換言すれ
ば′電圧波形のパターンと同一のパターンの電流波形の
電気刺激信号に変換して出力する。

一方、電圧制御部５０においては、波形選択部４２を紅
で供給電圧刺激発生回路５１に人力した電圧波形信号は
、出力ポート３６からの強度（振幅）及び周波数制御信
号によって、所要に応じ任意適当な強度及び又は周波数
に変えられて、電圧波形の電気刺激信号として出力する
。

さらに、この実施例では、これら電流制御及び電圧制御
のいづれの方式で形成されている電気刺激信号を生体へ
の皮膚刺激として与えるかを選択するだめの制御方式選
択部６０を設けである。この選択は、出力ポート３６か
らの選択方式制御信号によって、行うことが出来、所要
に応じて、電流制一方式又は電圧制御方式のいづれか一
方のみを選択するか、或は両制御方式をランダムに交互
選択することが出来るように構成しである。

この制御方式選択部６０を経て得られた電気刺激信号を
この低周波電気刺激信号発生装置の出力部７０に送る。

この出力部７０には、生体の所要の一つ以上の箇所に皮
膚刺激を与えるための電極を接続し、いづれの電極を選
択するかを出力ポート３６からの電極選択制御信号で制
御出来るように構成する。

さらに、この実施例においては、波形制御部８０は、増
幅器９０からの音情報を検出する例えばコンパレータ８
１、はぼ２００Ｈｚ以下の音情報を通過させるローパス
フィルタ８２、音情報の休止期間に擬似的に音波形を発
生するリズム発生器８３及びコンパレータ８１が音情報
を検出した時にローパスフィルタ８２からのほぼ２００
Ｈｚ以下の音情報を選択し、検出しない場合にはリズム
発生器の擬似音情報を選択して波形選択部４２にリズム
変調（刺激）波形として送るための選択スイッチ８４を
具えている。一方、これらの音情報はリズム刺激表示信
号としてＡ／Ｄコンバータ９２を介して制御部に送り、
その出力ポートからの制御信号によって表示部２１でリ
ズム表示させることが出来るように構成する。

電気刺激１３号　生のためｑ鯉四方弘 この発明では、皮膚刺激するための電気刺激信号の周波
数を低周波数とする。この場合の周波数領域は生体が快
適と感じるほぼ０〜６０Ｈｚの範囲とする。そして、音
源からの音量レベルに対応した電流制御及び電圧制御の
いづれか一方又は双方の制御を行って、電気刺激信号の
変調を行う方法である。

この電気制御方式の場合には、生体の細胞は電荷をエネ
ルギーとして感じ、電圧制御方式の場合には電圧を振っ
ているので神経に良い体感を同じにすると電流が少なく
て良い。いづれの制御方式においても生体に固有の快感
を与えることが知られている。

この発明の実施例では、 ■音量レベルと関係して、電流及び電圧の周波数、振幅
及びパルス数を制御して電気刺激信号の変調を行う場合
、 ■音量レベルを使わずに、はぼ２００Ｈｚ以下の音波形
と擬似音波形とを適時使用して電流及び電圧を制御して
電気刺激信号のリズム変調を行う場合、 ■音情報を用いずに、制御部に予め設定しである種々の
制御情報（波形、周波数、振幅）の組み合わせに基づい
て電流及び電圧パターンを制御して電気刺激信号の刺激
パターン変調を行う場合とがある。

以ドの説明において、さらに第４図〜第１６図を参照す
る。第４図はテーブル変換を説明する図、第５図はＣＰ
Ｕ３２の機能ブロック図、第６図〜第１４図は動作の流
れ図で、各処理ステップをＳで表わして示す。

［Ｉ］音量レベルを使用 く周波数変調〉 まず、電源スィッチを入れ、音源装置１６を作動させて
音楽等の音情報を発生させ、聴覚刺激を与える。

音源装置１６からの音情報を音量対ＤＣレベル変換器９
１及びＡ／Ｄコンバータ９２によって実時間処理で例え
ば第４図の上欄に示すように８ビツトテータの音量レベ
ルに変換する。

一方、ホスト部１２の人力部２０（例えば、人カキ−）
によって、治療データとして、変１個、波形、周波数、
電極選択、制御方式その他の所要の初期情報を刺激信号
発生部１０の制御部３０へ入力する。この初期情報に基
づいてＣＰＵ３２の設定り段１０２によって処理を行い
（Ｓ　ｔ　）　、対応する制御情報をＲＯＭ３４から読
出すか又は所要の制御情報に変換処理を行って、これら
制御情報をそれぞれ出力ポート３６から対応する各構成
成分に送り（Ｓ２）初期条件を設定する。

例えば、波形発生部４ｊに波形セレクト１８号を送って
波形発生回路４５を作動させ、またパルス幅データ部４
４にその制御信号を送り適当なパルス幅に初期設定する
。

また、初期周波数情報を周波数のクロック部４３に送り
、電気刺激信号の波形が同一のときに生体か最大刺激を
感じるような周波数例えば３０Ｈｚとなるように、波形
発生回路４５からの電圧波形信号の周波数を初期設定す
る。この周波数の初期設定は音源装置１６からの音情報
の有無に無関係に設定する。

また、これと同時に、電圧制御及び電流制御の方式選択
部６０に制御イ菖号を送り、どちらか一方の制御方式に
よる電気刺激信号を選択する。

さらに、これら電気刺激信号の強度は、人力部２０での
選択に応じてＲＯＭ３４から読取った制御信号を強度設
定回路４６及び電圧刺激発生回路５１に送ってその都度
設定する。この強度は使用者が快適であると感じるまで
、調整して設定することが出来る。

この刺激強度が適切となった時、ホスト部１２の人力部
２０のスタートキーをオンにしてスタート人力を制御部
３０に送り、ＣＰＵ３２の処理によって治療開始データ
を刺激信号発生部１０に送り（Ｓ３）、制御部３０がＡ
／Ｄコンバータ９２から音量レベルの取込みを開始する
（Ｓ４）。この取込みは、ＣＰＵ３２によるサンプリン
グにより行い、サンプリング毎に得られた各音量レベル
をＲＡＭ３３に一旦書込み（Ｓ５）、所要に応じてＲＡ
Ｍ３２からＣＰＵ３２に順次読出しくＳ６）、ＣＰＵ３
２において８ビツトデータの音量レベルを１６段階に変
換する（Ｓ７）。

このレベル変換の際、音量が「０」の場合はもとより、
音量が低い場合にも強制的に「０」の段階として電気刺
激信号強度を「０」にするようになしている。この１６
段階の音量レベルを低周波領域の対応する周波数にそれ
ぞれ変換するくＳ８）。この変換は、例えば、ＲＯＭ３
４にチめ各音量レベルに対応する変換周波数をテーブル
状に格納しておき、音量レベル毎に周波数変換テーブル
と対比させて、対応する周波数を読出して行う（Ｓ８）
。この周波数情報を出力ボート３６を経て対応する構成
成分に送る（Ｓ９）。この場合、好ましくは、サンプリ
ングを、生体が実質的にリアルタイムと感じる速さ、例
えば約０．０１〜０．５秒の範囲内の周期で行うのが好
適である。

また、周波数変換テーブルは例えば第４図に示すように
、１６段階の音量レベルのそれぞれに対して、０〜６０
Ｈｚの範囲好ましくは生体が一番心地良いと感じる刺激
周波数である０〜３０Ｈｚの範囲内の個別の周波数を割
り当てる。例えば、第４図からも理解出来るように、音
量レベルｒＱＪは１．５Ｈｚ、「１」は２Ｈｚ、・・・
「５」は５Ｈｚ、・・・「１０」は１０Ｈｚ、「１１」
は１５Ｈｚ、・・・　「１５」は３０Ｈｚというように
設定しである。このように、ＣＰＵ３２には、このよう
なサンプリングを行フて周波数変換する変換手段１０２
（第５図）を具えている。

サンプル毎に音量レベルが周波数変換されて出力ボート
３６から逐次出力されると、この周波数が波形発生部４
１の周波数クロック部４３及び電圧刺激発生回路５１に
供給されて、初期設定した周波数から、順次に送られて
くる音量レベルに即応した新たな周波数に更新され、よ
って、電流又は電圧の周波数制御が行われ、電気刺激信
号の周波数変調が自動的に達成される。

このように、音楽・音を聴覚刺激として行い、その音源
装置１６からの音量レベルを聴覚刺激と実質的にリアル
タイムでサンプリングすると共に、このサンプリング時
間と同じ時間で常に音量レベルに対応した周波数に電気
刺激信号の周波数を変調して経皮刺激を与えている。

この周波数変調の最大の特長は、リアルタイムに近いサ
ンプリングと、このサンプリングに即応した電気刺激（
経皮刺激に対応する。）の設定にある。この実施例では
、音量（音圧）レベルが「０」又は極〈低いレベル（＠
大レベルの１６分の一以下　）では例えば１．５Ｈｚ以
下の周波数に設定している。このように、音楽の体１に
や音量の小さい場合における次の刺激までの待ち時間は
、例えばＩＨｚでは１秒、０．５Ｈｚては２秒、０．２
５Ｈｚでは４秒となる。従って、事実上の音楽からする
と、休止時や音量の低い場合には、経皮刺激を行わない
こととなる。この経皮刺激の無刺激時間が聴覚刺激の無
刺激時間と実質的に同期しているため、好みの一音楽に
よって大脳皮質は経験的観念による音楽のＩＨＢ界で神
経支配が起って、疼痛を感じさせなくなり、治療効果が
上がる。

ところで、次の経皮刺激までの待ち時間が長くなると、
事実ト、聴覚刺激に即応しない場合が生ずる。そこで、
この実施例では、刺激信号発生部１０の制御部３０は、
この待時間を変換周波数と音量レベルとで常時観察して
、待時間が長くなる場合には、新たにサンプリングされ
た音量レベルに対応する周波数に強制的に変換するよう
な周波数強制変換り段１０３を具える。

この周波数強制変換手段１０３の動作の流れの一例を第
８図を用いて説明する。

先ずサンプリングされた音量レベルが最大レベルの１６
分の１以下であるかを判定処理を行う（Ｓｏｌ）。ノー
（Ｎ）の場合には、現在の周波数が例えば５Ｈｚ以下で
あるかの判定処理を行う（Ｓ　１２）。次に、周波数が
５　Ｈｚより高い場合には、この周波数の１ザイクルが
終了しているか否かの判定処理を行う（Ｓｉ２）。１サ
イクルを終ｒしていない場合には、治療強度を設定強度
（初期設定強度）に設定する（Ｓ］６）。１サイクルを
終了している場合には、音量レベルを次のサンプリング
で得られた音量レベルに対応する周波数に変換しく５Ｉ
５）、ステップＳ］６を経て出力させる。

上述のステップＳ］３での判定処理て現在の周波数が５
　Ｈｚ以下である場合には、直航のサンプリングでの音
量レベルと比較しく５Ｉ４）、現在の音量レベルの方が
高い場合には、ステップＳ］５の処理で強制的に現在の
音量レベルに対応する周波数にセットし、続いてＳ］６
の処理を行って出力する。

また、現在の音量レベルが低い場合には、ステップＳＩ
６の処理を行う。この一連の処理は、この電気刺激信号
発生装置の作動中常時行う。尚、上述した実施例では、
変換手段１０２と、周波数強制変換手段＋０３とを別個
に設けた機能ブロックの場合について説明したが、変換
手段１０２に周波数強制変換手段１０３を組み込んだ構
成とすることも出来る。また上述した動作の流れに限定
されるものてはなく、別の流れであっても良い。

く振幅変調〉 先ず、周波数変調の場合と同様に、初期設定を行う（第
５図及び第６図）。この場合、初期設定された強度は生
体に対し最大刺激をｊｊえる最大強度であり、これが設
定強度である。この設定強度はＲＡＭ３３に書込まれ随
時読出される状態にある。

次に、サンプリングによって８ビツトデータの音量レベ
ルが順次に取込まれると、設定強度はその０〜１００％
の範囲内てこの新たに取込まれた音量レベルに対応した
強度（振幅）に順次に実時間で更新され、よって電気刺
激信号の振幅変調が達成され、よって経皮刺激強度の変
調を達成することか出来る。この振幅（強度）変換は常
時性われる。

この振幅変調は、この実施例ては、ＣＰＵ３２の治療強
度設定１段１０４を用いて主として１１うことか出来る
。

この振幅変調処理（第９図参照）は、先ず、ＲＡＭ３３
から設定強度を読出しく５２０）、次に、このＲＡＭ３
３から８ビツトテータの音ｈ（レベルを読出す（Ｓ　２
］）。続いて、次式（Ｉ）の式の演算を行うため、この
音量レベルの８ピツ］・データを２５６で除算し、得ら
れた商に設定強度を乗算して治療強度すなわち振幅制御
値を筒用する（　Ｓ　２２）。尚、この算出課程はこれ
に限定されるものではない。

治療強度＝設定強度 ×（（音量レベルの８ビツト・データ）／２５Ｂ）・・
・　（Ｉ） この場合、好ましくは、振幅制御値として設定強度の０
〜１００％の範囲内で２４段階の電気刺激信号強度が得
られるように設定するのか良い。

また、音楽・音の音量レベルが「０］又は極く低い場合
には、強制的に電気刺激信号強度を「０」に設定する。

しかし、この強度は「０」にしなくても、音叶しベルが
低いと強度も低くなるので、生体としては感じなくなり
、音楽・音に体感は適合する。

また、治療強度設定１段１０４の機能ブロンつて演算処
理を行う例につき説明したが、ＲＯＭ３４に変換テーブ
ルとして治療強度（振幅制御値）を格納しておき、この
変換テーブルを読出して治療強度に変換しても良い。

このようにしてイｉ？られた振幅制御値を出力ボート３
６から出力して強度設定回路４６及び電圧刺激発生回路
５１に送り、電流及び電圧刺激信号の振幅を変調する。

この場合にも、周波数変調の場合と同様に、制御方式選
択部６０によって電流又は電圧制御方式の一方を選択す
る。

この振幅変調の場合には、周波数変調の場合と同様にそ
の音源装置からの音用レベルを聴覚刺激と実質的にリア
ルタイムでサンブリンクし、サンプリング時間と同じ時
間で振幅変換して電気刺激信号の振幅を設定強度の０〜
１００％の範囲内で実時間的に設定している。

この振幅変調の特長は、音楽の休１１−や音量が小さい
場合には出力刺激をしない点にあり、周波数変調の場合
と同様に、経皮刺激の無刺激時間を、音楽に合せて作り
出すことが出来、音楽療法においてその効果が大となる
。

〈パルス数変調〉 この場合にも、面述した周波数変調の場合と同様に初期
設定を行うが、周波数の代わりにパルス数発生器９６か
ら例えば−例として１６バルス／秒（３０Ｈｚに対応す
る。）のパルス速度でパルスを発生させるように初期設
定する（第５図及び第６図）。

次に、サンプリンタによって８ヒツトデータの音量レベ
ルが順次に取込まれると、初期設定パルス数を最大パル
ス数とした範囲内てこの新たに取込まれた音量レベルに
対応したパルス数に順次に実時間で更新され、よって電
気刺激信号の制御が達成され、よって経皮刺激のパルス
数制御を達成することが出来る。このパルス数変調は常
時性われる。

このパルス数変調は、この実施例では、ＣＰＵ３２のパ
ルス数設定手段１０５を用いて主として行うことが出来
る。

パルス数変調処理（第１０図参照）は、先ず、ＲＡＭ３
３から１６段階のレベルに分割された音量レベルを読出
しく５２３）、次に、対応するパルス数変換値をＲＯＭ
３４においてテーブル変換して求め（Ｓ２４）、続いて
次式（ＩＩ　）に従う演算を行う（Ｓ　２５）。

パルス数制御値 ＝（１６段階の変換値−１）・・（ＩＩ　）この実ｈ’
ｅｉ例によれば、式（ＩＩ　）に従って、パルス数制御
（ｆｉを算出ｌ）て、これを出力ボート３６からパルス
数発生器４６に送り、これよりサンブリンクされた音量
レベルに即応して対応するパルスレイトてパルスを発生
させ、選択スイッチ９７を経て波形発生部４１の周波数
クロック部４３に送る。従って、電流及び電圧刺激信号
をパルスとして発生ずるパルスレイトを制御することが
出来る。この場合のパルス数を、好ましくは、生体が心
地良いと感じる０〜３０個／秒の範囲内の個数とするの
が好適である。

この式によれば、パルス数は音楽の体１Ｆ−時や低音量
の時に「０」となる。

尚、パルス数制御値の算出は式（ＩＩ　）に限定される
ものではなく、他の算出方法に従っても良い。ま・た、
これら算出の代わりにＲＯＭ３４にγ￥星レベルに対応
するパルス数制御値をデープル状に格納しておいて、テ
ーブル変換して求めても良い。

このようにパルス数変調を行っても、１）０゛述の周波
数変調の場合と同様に、聴覚刺激と実質的にリアルタイ
ムで経皮刺激をり、えることか出来る。

［ＩＩ　］音量レベルの不使用 〈リズム変調〉 この処理につき説明する（第１１図）。この場合には、
ホスト部１２の人力部２０から治療データとして変調、
波形、刺激パターン、制御方式、電極選択等の設定条イ
シ１を情報部３０へ人力させる。この処理につき説明す
る。」−述した周波数変調等の場合と同様に、これら設
定条件に基づいて初期設定を行なう。この初期設定に際
し、強度を強く感じやずくするため、波高が大きい波形
を用いる。そして、例えば、生体が最適刺激と感じる刺
激パターンとなった時に治療を開始する。先ず、ＣＰＵ
：＋２の変調方式設定手段１０６によってリズム変調指
令情報を出力ボートから波形制御部８０へ送り、この波
形制御部８０を作動させる（　Ｓ　３０）。音源装置１
６からの音情報の有無を判定しくＳ３］）、これが出力
している場合にはコンパレータ８１によって例えばレベ
ル比較によりこれを検出し、スイッチ８４をローパスフ
ィルタ８２へ切換えてほぼ２００Ｈｚ以ドの音情報をリ
ズム変調波形として波形選択部４２に送る（　Ｓ　３２
）。一方、音情報が無い場合には、このコンパレータ８
１によってリズム発生器８３がらの擬似音波形をリズム
変調波形として波形選択部４２へ送る（　Ｓ　３３）。

次に、変調方式設定手段＋０６からの指令により、波形
選択部４２を切換えてリズム変調波形のみを選択して後
段に送るように設定する（　Ｓ　３４）。

この波形選択部４２より電圧刺激発生回路５１へ送ると
共に、強度設定回路４６を経て電流刺激発生回路４７へ
送る（Ｓ’３２）。両リズム変調波形で電流及び電圧刺
激信号のリズム及び又は強度をそれぞれ制御して（Ｓ３
３）、前述の他の変調方法の場合と同様に電流又は電圧
制御のいづれかの方式で電気刺激信号として出力させる
。よって、生体にリズム及び強度刺激をり−１えること
か出来る。

この実施例において、はぼ２００Ｈｚ以−）のローパス
フィルタ旧を用いたのは、その範囲の周波数の刺激パタ
ーンで得られる刺激がベースやドラムに合致した刺激と
なるからである。

このリズム刺激によっても生体の不快感を緩和したり治
療したりすることが出来る。

［ｍ］音源装置を用いない刺激パターン変調〈電流及び
電圧制御方式の交互切換え〉この場合には音楽に関係な
く、制御部３０において刺激パターンの選択されたパラ
メータを自動的に変えるように構成したものでる。刺激
のパラメータとして、代表的なものに、波形、パルス幅
、周波数及び強度がある。

この実施例では、周波数及び強度を可変パラメータとし
た二つの例につき刺激パターン変調処理を説明する（第
２図、第５図、第１２図）。

先ず、ＲＯＭ３４には予め各パラメータの初期設定値及
び周波数及び強度の可変パラメータ値をそれぞれ格納し
ておく。

この刺激パターン変調処理につき ■周波数可変 前述した各変調方式の場合と同様に、入力部２゜からの
指令により、変調方式設定手段１０Ｆｉによって刺激パ
ラメータ変調を指令しく５４０）、設定手段１０１によ
って波形、パルス幅及び強度の初期設定を行う（Ｓ　４
１）。次に、この指令に基づき刺激パラメータ設定手段
１０７を作動させてＲＯＭ３４から周波数を読取り、こ
れを出力ボート３６から波形発生部４１及び電圧刺激発
生回路５１へ出力する（　Ｓ　４２）。この周波数は固
定てあってもランダムに変化しても良い。次に、前述し
た周波数変調の場合と同様に電気刺激信号を制御する（
　Ｓ　４３）。

次に、前述の変調方式設定手段１０６でこの変調方式を
選んだことに基づき、この手段１０６より制御方式選択
部６０に、電流及び電圧刺激イ菖号を一定またはランダ
ムな切換え速度で交互に出力する指令を与え、これらの
刺激信号を交カーに出力さぜる（　Ｓ　４４）。これが
ため、生体に交が刺激をりユえることが出来る。

■強度ｉｉＪ変 この場合には、基本的には前述の周波数可変の場合と同
様にして処理が行われるため、第１２図におい゛Ｃ周波
数を強度（振幅）と置換えた処理を行えば良い。しかし
、周波数の初期設定は設定手段１０１からＰＴＭ３５へ
制御信号を送り、このＰＴＭ３５より、自動的に周波数
をロックさせる。この強度可変によって刺激パターン変
調を行い、生体に交互刺激を！ｊ−えることが出来る。

このように、いづれの種類の刺激パターン変調において
も、刺激パターンはＣＰ　Ｕ　３２に予め格納しである
ブロクラムによって制御される。

ところで、この刺激パターン変調の場合には電流及び電
圧刺激信号を交互に切換えるが、その切換え時間を数秒
〜数分とするが、好ましくは、約２秒〜１分程度とする
のが好適である。

このような交が切換えによる交互刺激を与える理由は以
−トの通りである。例えば、電流制御を正弦波、指数関
数波形とし、電圧制御を方形波、針状波形として生体刺
激を行った場合、電圧制御時と同じ電流値でも電流制御
では無刺激となる。生体は無刺激と感じても、電流制御
では生体に電荷を与えているので、麻酔時や子供、或は
電気嫌いの人の場合には、電流刺激は有効である。しか
し、電流刺激たけでは無感となるため、電圧と電流刺激
とを交互に切換えることによって有感刺激を与えるので
ある。

この装置の主要１１１１御の動作辺薫事第１３図はこの
装置の主要動作の流れの一例を示ず図である。

先−う＼入力部２０から信号を受信しているかを判断し
く５５０）、受信している場合にはその判断のデータ及
び各データのセットを行った後、又受信していない場合
には直接次の周波数変調処理に進む。

次に、周波数変調か否かの判断を行い（Ｓ　５２）その
指令がある場合には周波数変調の処理を行−）た後（Ｓ
５３）、又、その指令が無い場合には直接次の処理に進
む。

次に、振幅変調か否かの判断を行い（Ｓ　５４）その指
令がある場合には振幅変調の処理を行った後（Ｓ５５）
、又、その指令が無い場合には直接次の処理に進む。

次に、リズム変調か否かの判断を行い（５５６）その指
令がある場合にはリズム変調の処理を行った後（Ｓ５７
）、又、その指令が無い場合には直接次の処理に進む。

次に、パルス幅変調か否かの判断を行い（Ｓ５８）、そ
の指令がある場合には周波数変調の処理を行った後（Ｓ
５９）、又、その指令が無い場合には直接次の処理に進
む。

次に、変調なしか否かの判断を行い（Ｓ　６０）、変調
指令がない場合には変調なしの処理を行った後（Ｓ６１
）、又、その指令がある場合には直接次の処理に進む。

次に、その他の所要の処理例えば刺激パターン処理等を
含む処理のコントロールを行う。

尚、この処理はこの装置の動作中繰り返し行なわれる。

又、これらの各変調方式の種類その有無の判定処理はＣ
ＰＵ３２の変調方式設定１段１０６で行い、その結果を
それぞわ周波数強制変換丁１段１０３、治療強度設定手
段１０４、パルス数設定手段刺激パラメータ設定手段１
０７へ信号を送り、それぞれの処理を開始させる。

音量レベルデータのＣも更℃＠匁胛 第５図においてＡ／Ｄコンバータ４３からＣＰＵ３２へ
人力した音量レベルデータは、変換手段１０２において
、第１４図の流れ図に示すように、先ず、Ａ／Ｄコンバ
ータ４３からのデータ値を２５６段階の８ビツトデータ
に変換してＲＡＭ３３にセットする（　Ｓ　６３）。こ
のセットされたデータを１６段階に変換しＲＡＭ３３の
別の領域にセットする（　Ｓ　６４）。

τ涯１縫髪土■夾及で充且胴オ溌ユゴ１次に、第２図で
説明した電流刺激発生回路４７及び電圧刺激発生回路５
１につき第１５図及び第１６図を参照して簡単に説明す
る。

これら両回路４７及び５１は従来既知の電子回路技術で
ハード構成で容易に組むことが出来る。

■電流刺激発生回路 第１５図にこの回路の一例のブロック図を示す。

この回路は既に説明したように入力端子の波形と同一波
形の電流を出力する回路である。

この回路は、例えば、オペアンプ、フォトカブラ、ダー
リン］・ン回路等を主として用いた回路で、第一段１１
０、第二段１２０及び第三段１３０から構成する。

第一段１］０は定電圧レベルで電圧波形を電流波形に変
換するため、オペアンプ１１１　とフォトカブラの発光
素子１１２とを組み合わせて構成し、入力端子を光出力
に変換する。

第二段１２０はフォトカブラの受光素子」２１　と、受
光素子からの電流を電圧に変換する電流対電圧変換回路
１２２と、電圧を増幅するオペアンプ１２３とで構成し
電圧を出力する。

第三段１３０は電圧をさらにオペアンプ１；（１で増幅
した後ダーリントン回路に送り電流に変換し、これより
出力電流を発生ずる。この際、ダーリントン回路１３２
の出力をオペアンプ１３１側にフィードバックすること
によって、この出力電流が与えられる生体のインピーダ
ンスが変化しても常に入力端子波形と一致した波形の電
流を出力出来るように形成しである。

この電流刺激発生回路４６の回路構成は何等この実施例
の構成に限定されるものではなく、他の構成であっても
良い。

■電圧刺激発生回路 この回路は入力端子を乍に増幅する回路であり、例えば
その構成の一例を第１６図にブロック図で示す。この回
路５１はオペアンプ１４１　とその増幅電圧出力を増幅
するプッシュプル増幅器１４２とで構成し、入力端子の
振幅及び又は周波数が所要により換えらだ電圧を出力す
るようにしである。

この回路５Ｉも上述した実施例の回路構成にのみ限定さ
れるものではなく、他の構成であっても良い。

この発明を達成するための制御及び又は装置の構成は上
述した実施例で説明した方法及び構成に何等限定される
ものではなく、この発明の範囲内において種々の変更を
行えること明らかである。

例えば第２図等に示した装置の構成は他の構成であって
も良く、又その動作方法も上述した動作手順にのみ限定
されるものではない。

上述した周波数変調、振幅変調、パルス変調、リズム変
調及び刺激パターン変調（交互刺激）を任意に組み合わ
せて電気刺激信号を発生させることも０丁能である。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明によれば
、生体に音楽・音の音量（音圧）レベルに対応した低周
波電気刺激を、電流及び電圧制御方式のいづれか一方又
は双方の交互切換えによって生体に実質的にリアルタイ
ムで与える構成となっているので、従来の１／ｆゆらぎ
則に基づく方法の場合よりも、確実かつ疼痛緩和及び治
療効果が犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の説明に供する低周波電気刺激発生装
置の基本構成を示すブロック図、第２図はこの発明の説
明に供する低周波電気刺激発生装置の具体的構成例を示
すブロック図、第３図はこの発明の説明に供する電圧波
形図、第４図この発明の説明に供する周波数変換テーブ
ルを示す図、 第５図はこの発明の説明に供する、１巳としてＣＰＵの
機能を説明するためのブロック図、第６図〜第１４図は
この発明の説明に供する動作の流れ図、 第１５図はこの発明の説明に供する電流刺激発生回路の
一構成例を示すブロック図、 第１６図はこの発明の説明に供する電圧刺激発生回路の
一構成例を示すブロック図である。 １０・・・刺激信号発生部、　１２・・・ポスト部２０
・・・人力部、　　　　　３０・・・制御部４０・・・
電流制御部、　　　５０・・・電圧制御部６０・・・制
御方式選択部、　７０・・・出力部８０・・・波形制御
部。 特ｄ（出願人　　株式会社　総合医学研究所ｔや　　、 ＾　　　　　ハ　　　　　心　　　　　ハ　　　　　ハ
ロ　　　！　　　−Ｃ− ＼ツバ（）′　　　　　口　　　　　＼ノ′　　　　　
ワ一　　′−″）　　　￥ （）　　　　　　　−ノ　　　　　　　　ゝ′刺Ａ欠バ
クーン装を川の動作の遺れ 第１２図 手続有１ｊ正ｆ−！） 昭和６１年１１月１３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）生体に電気刺激を与えるための電気刺激信号を発
   生するに当り、音源からの音量レベルに対応した電流制
   御及び電圧制御のいづれか一方又は双方の制御を行って
   、前記電気刺激信号を変調し、該電気刺激信号の周波数
   を低周波数としたことを特徴とする低周波電気刺激信号
   発生方法。 （２）生体が実質的にリアルタイムと感じる速さで前記
   音量レベルのサンプリングを行い、該サンプリングによ
   り得られた各音量レベルを低周波領域の対応する周波数
   にそれぞれ変換し、該周波数で電流又は電圧の周波数変
   調を行って前記電流又は電圧制御を行うことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の低周波電気刺激信号発
   生方法。 （３）前記低周波数領域を０〜６０Ｈｚとしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載の低周波電気刺激
   信号発生方法。 前記音量レベルのサンプリングを行い、該サンプリング
   により得られた各音量レベルを対応する振幅制御値にそ
   れぞれ変換し、該振幅制御値に対応して電流又は電圧の
   初期設定振幅値の０〜１００％の範囲内で振幅変調を行
   って前記電流又は電圧制御を行うことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項〜第３項のいづれか一つに記載の低周
   波電気刺激信号発生方法。 （５）生体が実質的にリアルタイムと感じる速さで前記
   音量レベルのサンプリングを行い、該サンプリングによ
   り得られた各音量レベルをパルス数制御値にそれぞれ変
   換し、該パルス数制御値に対応して、電流又は電圧制御
   へパルス数変調を行うことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項〜第４項のいづれか一つに記載の低周波電気刺激
   信号発生方法。 （６）前記パルス数変調を前記音量レベルに応じてパル
   ス数が０〜３０個の範囲内の個数となるようにして行う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項〜第５項のいづ
   れか一つに記載の低周波電気刺激信号発生方法。 （７）前記サンプリングを０．０１〜０．５秒の範囲内
   の周期で行うことを特徴とする特許請求の範囲第２項〜
   第６項のいづれか一つに記載の低周波電気刺激信号発生
   方法。