JPS6395072A - 低周波電気刺激信号発生装置 - 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
激信号発生装置に関する。

（従来の技術） 従来より、生体にクララ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
たり治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（経皮刺激（又は皮膚
刺激ともいう。））を与えると、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
■）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範囲内の周波数間で
０．５〜４秒とい　　　　゛うような比較的長持続時間
単位で、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、上述した従来技術は音の１／ｆゆらぎ則
に従フ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違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、−慶大となる。

しかしながら、上述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、音楽或は音が休止（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
という問題点かあフた。

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ｍ
）を与えるようにした低周波電気刺激信号発生装置を提
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
イムで生体に対して皮膚刺激を与えるようした低周波電
気刺激信号発生装置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
信号発生装置によれば、 条件設定及び調整用の入力部と、刺激信号発生部とを設
け、この刺激信号発生部には、音源からの低域音情報を
取り出してリズム変調波形信号を出力する波形制御部と
、このリズム変調波形信号によって制御された電流刺激
信号を発生する電流制御部と、このリズム変調波形信号
によって制御された電圧刺激信号を発生する電圧制御部
と、これら電流刺激信号及び電圧刺激信号の一方又は双
方を電気刺激信号として取り出して出力するための制御
方式選択部と、これら各制御部及び選択部を前述の入力
部からの信号に基づいて制御作動させるための制御部と
を含ませた構成となしている。

この発明の実施に当って、波形制御部には、音情報の有
無を検出するコンパレータと、ほぼ２００Ｈｚ以下の低
域音情報のみを取り出すローパスフィルタと、擬似音情
報を発生するリズム発生器と、この音情報が人力してい
る場合に前述の低域音情報を選択し及びこの音情報が入
力していない場合には前述の擬似音情報を選択してリズ
ム変調波形信号として出力するための選択スイッチを設
けるのが好適である。

さらに、この発明の好適実施例においては、前述の電流
制御部には、前述のリズム変調波形信号の強度設定回路
と、この強度設定回路からの入力電圧の波形と同一波形
の電流刺激信号を出力する電流刺激発生回路とを含ませ
、さらに、前述の電圧制御部には、前述のリズム変調波
形信号の強度を調整して電圧刺激信号を出力する電圧刺
激回路を含ませるのが好適である。

さらに、この発明の実施に当り、前述の電気刺激信号の
強度を選択的に調整可能に構成するのが好適である。

（作用） このように、この発明の装置によれば、音情報の波形に
基づいて電流又は電圧制御を行って電気刺激信号の不規
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（経皮刺ｍ＞することが出来る
し、音情報が無い場合には擬似的に発生させた擬似音情
報の波形で電気刺激することが出来る。これがため、生
体が実質的にリアルタイムと感じるタイミングで経皮刺
激を与えることが出来るので、音楽療法において従来方
法よりも疼痛緩和及び治療効果を一段と高めることが出
来る。

さらに、この発明の装置の実施例によれば、ベース、ド
ラムの発生音の低域周波数が含まれるほぼ２００Ｈｚ以
下の音情報のみを利用するのであるから、不快感を取り
除く効果が大である。

（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
ック図であり、第２図はこの発明を説明するための低周
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ＩＯと、この刺激信号発生部ＩＯを動作させるために
必要なデータを選択供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。

五木佐東Ω遣朋 この実施例では、ホスト部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信号
を入力させるための入力部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習変換装置等、或は発生した電気刺
激信号を可視表示するための表示部２１等を設けること
も出来るし、これら音源装置等をホスト部１２に設けず
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からの音量レベルを検出し、検出した音量レベル
に対応して、電流及び又は電圧刺激信号の物理量例えば
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方式で、電気刺激信号を常時変
調しながら、当該電気刺激信号を出力する構成とする。

この場合、電気刺激信号の周波数は、ほぼＯ〜５０Ｈｚ
のプリセット周波数範囲内の、この装置を使用する者に
とって快適と感じるある低周波数に選択設定して刺激信
号を発生することが出来るように構成するのが好適であ
る。これがため、この刺激信号発生部ｌＯには、主とし
て、物理量を制御するため音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信号
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とを具えている。

さらに、この実施例においては、この刺激信号発生部ｌ
Ｏには、音量レベルによらずに、有音時にはほぼ２０’
ＯＨｚ以下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っため、生体、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）、
切換等の各制御量　　　　“号を発生するための手段を
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。

且１１遇片Ｊｂ区明 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号を付して説明する。また、こ
の実施例で説明する具体的構成及び制御方法は単なる好
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。

く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ｇ９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に具え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を経て例えばＬＥＤのような発光表示部２
３で音情報の変化を表示させ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に設けても良い。

この実施例では、制御部３０は、ホスト部１２の入力部
２０からの信号を無線又は有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からの信号に応じ
て各種の処理を行うＣＰＵ３２、このＣＰＵ３２での処
理等に必要なデータを所要に応じて書込みかつ読取りさ
れるＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ
３２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）：４
、ＣＰＵ３２がセットし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する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への入力、例えばＰＴＭ３
５から周波数の１サイクルの終了を検出するための信号
、を受ける入力ボート３７を主として具えている。

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子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上の回路
を作動させて所要の一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に入力し
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
おいてその入力電圧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を経
て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ための制御方式選
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、電流制御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Ｍ」両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
Ｉ、ほぼ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。

？ｓ′″′車ド　舌０　　のだ　の串間　ン　□こ発明
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Ｏ〜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、ほぼ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。

以下の説明において、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 〈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２５６ビツトの音量レベル
に変換する。

一方、ホスト部１２の入力部２０（例えば、人カキ−）
によって、治療データとして、変調、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ｌＯの制御部３０へ入力する。この初期情報に基
づいてＣＰＵ：＋２の設定手段１０２によって処理を行
い（Ｓｔ）、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４１に波形セレクト信号を送って波
形発生回路４５を作動させ、またパルス幅データ部４４
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が最大刺部を
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に制御信号を送り、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、入力部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の入力部
２０のスタートキーをオンにしてスタート入力を制御部
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ｌＯに送り（Ｓ３）、制御部３０か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で２５６ビツトの音量レベルを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（Ｓ８）。この変換は、例えば、
ＲＯＭ３４に予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ポート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
ンブリンクを、生体か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
のか好適である。

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「０」は１．５Ｈｚ、「１」は２Ｈｚ、・・・
「５」ば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、ＣＰＬＩ３２には、このよ
うなサンプリングを行って周波数変換する変換手段１０
２（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ポート
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、で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」又は極く低いレベル（最
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、音楽の休止や
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では２秒、０．２５
Ｈｚ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、好みの音楽によっ
て大脳皮質は経験的観念による音楽の四界で神経支配が
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、
事実上、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ＩＯの制御部３０は、
この待時間を変換周波数と計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
な周波数強制変換手段＋０３を具える。

この周波数強制変換手段＋０３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（ＳＩＯ）。イエ
ス（Ｙ）の場合には音量レベルの治療強度段階を「０」
段階にセットする（Ｓ１１）。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５Ｈｚより高い場合
には、この周波数の１サイクルが終了しているか否かの
判定処理を行う（Ｓｔ：ｌ）。１サイクルを終了してい
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　１６）。１サイクルを終Ｙ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５１５）、ステップ
Ｓ１６を経て出力させる。

上述のステップＳ１３での判定処理で現在の周波数が５
Ｈｚ以下である場合には、直前のサンプリングでの音量
レベルと比較しく５１４）、現在の音量レベルの方が高
い場合には、ステップＳ１５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Ｓ１６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Ｓ１６の処理を行う。この一連の処
理１よ、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１０３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ではなく、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与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％
の範囲内で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
調を達成することが出来る。この振幅（強度）変換は常
時性われる。

この振幅変調は、この実施例では、ＣＰＵ３２の治療強
度設定手段１０４を用いて主として行うことが出来る。

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ビツトデータの音量レベルを読出す（Ｓ２１）
。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ビツトデータを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算
出する（Ｓ２２）。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）　／２５６　）・
・・　（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が良い。

また、音楽・音の音量レベルが「０］又は掻く低い場合
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、音量レベルが
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、治療強度設定手段１０４の機能ブロックで演算処
理を行う例につき説明したが、ＲＯＭ３４に変換テーブ
ルとじて治療強度（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。

このようにして得られた振幅制御値を出力ポート３６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、音楽の休止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、前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パルス／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、初期設定パルス数を最大パル
ス数とした範囲内で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）この実施例に
よれば、式（ＩＩ）に従って、パルス数制御値を算出し
て、これを出力ポート３６からパルス数発生器９６に送
り、これよりサンプリングされた音量レベルに即応して
対応するパルスレイトでパルスを発生させ、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
生す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Ｏ
〜３０個／秒の筐囲内の個数とするのが好適である。

この式によれば、パルス数は音楽の休止時や低音量の時
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に音量レベルに対応するパ
ルス数制御値をテーブ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、前述の周波数変調
の場合と同様に、聴覚刺激と実質的にリアルタイムで経
皮刺激を与えることが出来る。

［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の入力部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件
を情報部３０へ人力させる。この処理につき説明する。

上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
度を強く感しやすくするため、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、ＣＰＵ３２の
変調方式設定手段１０６によってリズム変調指令情報を
出力ポ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　：］Ｏ）。音源装置１６から
の音情報の打無を判定しく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以下の音情報をリズム変
調波形として波形選択部４２に送る（Ｓ３２）。一方、
音情報が無い場合には、このコンパレータ８１によって
リズム発生器８３か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１０６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ｆ１１信号のリズム及び又は強度をそれぞれ制御して
（Ｓ３３）、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与えるこ
とが出来る。

この実施例において、ほぼ２００Ｈｚ以下のローパスフ
ィルタ８１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。

［旧］音源装置を用いない刺激パターン変調く電流及び
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説明する。

■周波数可変 前述した各変調方式の場合と同様に、入力部２０からの
指令により、変調方式設定手段１０１ｉによって刺激パ
ラメータ変調を指令しく５４０）、設定手段＋０１によ
って波形、パルス幅及び強度の初期設定を行う（Ｓ４１
）。次に、この指令に基づき刺激パラメータ設定手段１
０７を作動させてＲＯＭ３４から周波数を読取り、これ
を出力ポート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（Ｓ４２）。この周波数は固定であ
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、電流及び電圧刺激信号を一定または
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互に出力させる（Ｓ４４）。これが
ため、生体に交互刺激を与えることが出来る。

この交互可変えは入力部２０からの指令に従ってＲＯＭ
３４から読み出して出力させる。この処理を設定手段１
０１で行わせることも出来る。

■強度可変 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図において周波数
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、生体に交互刺激を与えることが出来る。

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ＣＰＵ３２に予め格納しであるプロ
グ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。

このような交互切換えによる交互刺激を与える理由は以
下の通りである。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
、電流刺激だ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　、！ル御の夕　の流れ 第１３図はこの装置の主要動作の流れの一例を示す図で
ある。

先ず、人力部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
は直接状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った後（Ｓ５
３）　、又、その指令が無い場合には直接状の処理に進
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状の処理に進む。

次に、リズム変調か否かの判断を行い（３５６）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状の処理に進む。

次に、パルス幅変調か否かの判断を行い（３５８）、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状の処理に進
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状の処理に進む。

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存無の判定処理はＣ
ＰＵ３２の変調方式設定手段１０６で行い、その結果を
それぞれ周波数強制変換手段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１０
７へ信号を送り、それぞれの処理を開始させる。

ＵレベルデータのＣＰＵでの　理 第５図においてＡ／Ｄコンバータ４３からＣＰＵ３２へ
入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（Ｓ６４）。

′７ＩＴ流１　発缶回路　びＴ圧型］激発生回路次に、
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５１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。

■電流刺部発生回路 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電圧の波形と同一波
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
リントン回路等を主として用いた回路で、第一段１１０
、第二段＋２０及び第三段１３０から構成する。

第一段１１０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Ｉ１１　とフォトカブラの発光
素千日２とを組み合わせて構成し、入力電圧を光出力に
変換する。

第二段＋２０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１３１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
力電流を発生する。この際、ダーリントン回路＋３２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電圧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 この回路は入力電圧を単に増幅する回路であり、例えば
その構成の一例を第１ｓ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、入力電圧の振
幅及び又は周波数が所要により換えられた電圧を出力す
るようにしである。

この回路５１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同等限定される
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可能である。

（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
、有音時にはその音波形に基づいて電流又は電圧刺激信
号の制御を行い、又無音時には擬似音波形に基づいてこ
れら制御を行って、これら両刺激信号のいずれか一方を
電気刺激信号としてリアルタイムで出力出来るように構
成しであるので、従来の１／ｆゆらぎ則に基づく方法の
場合よりも疼痛緩和及び治療効果が大である。

さらに、この発明によれば、ベース、ドラムの発生音の
低域周波数が含まれるほぼ２００Ｈｚ以下の音情報のみ
を利用するのであるから、リズム感を主に得るため不快
感を取り除く効果が大である。

【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、主としてＣＰｔＪ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−・・ホスト部２０
−・・入力部、３０−・・制御部 ４０・・・電流制御部、　　　５０−・・電圧制御部６
０・・・制御方式選択部、　７０・−出力部８０・・・
波形制御部。 特許出願人　　　株式会社　総合医学研究所μ　　　　
　　　　　　１０　　　　　　　　パ基　４硝、へ褒オ
ーＩｙ”ロー／７国 第１図 チー７°゛ル償狭 困沢歌粟侵テーフ゛ル −−〇フ　　　　　　　　二 一ノ　　　　　　　　−ノ　　　　　　　〜ノ　　　　
　　　　ゝ′ｃｐｕ　のオ炊確７゛ロゾクｍ 第５図 夜扶手餓の動作の流杉囚 第７図 強制像挟の動作の流杉圓 第Ｓ図 手辰幅倹自間の勃イ乍の流れ国 第９図 ノ冑しス教衆畜周の゛自カイ乍の済れ国策１０図 リス゛ム匁私司の働イ乍の〕斉れ■ 第１１図 刺Ａ更パターン聚き局の會ｐ作の上れ 第ｉ２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体に電気刺激を与えるための電気刺激信号発生
   装置において、 条件設定及び調整用の入力部と、刺激信号発生部とを具
   え、 該刺激信号発生部は、音源からの低域音情報を取り出し
   てリズム変調波形信号を出力する波形制御部と、該リズ
   ム変調波形信号によって制御された電流刺激信号を発生
   する電流制御部と、前記リズム変調波形信号によって制
   御された電圧刺激信号を発生する電圧制御部と、これら
   電流刺激信号及び電圧刺激信号の一方又は双方を電気刺
   激信号として取り出して出力するための制御方式選択部
   と、前記各制御部及び選択部を前記入力部からの信号に
   基づいて制御作動させるための制御部とを含む ことを特徴とする低周波電気刺激信号発生装置。
2. （２）前記波形制御部は、音情報の有無を検出するコン
   パレータと、ほぼ２００Ｈｚ以下の低域音情報のみを取
   り出すローパスフィルタと、擬似音情報を発生するリズ
   ム発生器と、前記音情報が入力している場合に前記低域
   音情報を選択し及び前記音情報が入力していない場合に
   は前記擬似音情報を選択してリズム変調波形信号として
   出力するための選択スイッチを具えること特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の低周波電気刺激信号発生装
   置。
3. （３）前記電流制御部は、前記リズム変調波形信号の強
   度設定回路と、該強度設定回路からの入力電圧の波形と
   同一波形の電流刺激信号を出力する電流刺激発生回路と
   を含み、 前記電圧制御部は、前記リズム変調波形信号の強度を調
   整して電圧刺激信号を出力する電圧刺激回路を含む ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の低周波電気刺激信号発生装置。
4. （４）前記電気刺激信号の強度を選択的に調整可能とし
   たことを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装置。