JPWO2015122014A1 - 電気温熱治療器用パッド - Google Patents

Abstract

電極の形状や発熱層の形状・構造等を工夫することで、パッド全体を均一な温度にして、対象物に対して効果的な温熱刺激を与える。生体１０に対して電気的な刺激を与える電流印加部２１と、電流印加部２１に積層される伝熱特性を有する絶縁層２５と、絶縁層２５に積層され、配向性を有するカーボン繊維からなる発熱シート２８と、発熱シート２８の両端部に前記カーボン繊維の配向方向を長手方向とする長尺状の電極で、前記発熱シートに電流を通電するための一対の発熱用電極２６，２７と、発熱用電極２６，２７における発熱シート２８との非接触領域を被覆する前記配向性を有するカーボン繊維からなる電極カバー２９と、発熱シート２８及び電極カバー２９の露出面を被覆する外敷シート３２とを備え、一対の発熱用電極２６，２７のそれぞれについて、当該発熱用電極２６，２７の中央部分の所定の位置から端部に向かってテーパ状に切り欠いている。【選択図】図２

Description

本発明は、電気刺激と温熱刺激により同じ部位を同時に治療するための電気温熱治療器用パッドに関する。

電気刺激と温熱刺激により所定の部位を治療する技術として、例えば特許文献１、２に示す技術が開示されている。特許文献１、２の各文献にも示されているように、電気刺激及び温熱刺激を与えることで、熱ショック蛋白質やユビキチン化蛋白質を介して生体組織の異常を正常化することが可能であることが知られている。

特許文献１に示す技術は、生体１００の異なる部位に１対のパッド素子１、２を付着し、この１対のパッド素子１、２間に電源からの電流を電流制御手段３が通電して生体又は生体組織における正常化機構を蛋白質を介して活性化させるようにしているので、疾患の異常な生体又は生体組織の正常化を迅速且つ正確に行うことができ、また、パッドには発熱層を加え、更に効果を高めることもできるものである。

特許文献２に示す技術は、直流電圧を所定の間隔で間歇的に印加することにより生じる微弱な直流電流を生体又は生体組織に通電し、当該生体又は生体組織に温熱を加えて、当該生体又は生体組織における正常化機構を蛋白質を介して活性化させる生体組織正常化装置において、印加される入力電圧のパルス波形が矩形波であり、当該パルス波の１周期における立ち上がりのピーク値を示す時間が０．０５ミリ秒以上０．２ミリ秒以下であり、当該ピーク値が３．０Ｖ以上２０．０Ｖ以下とするものである。

また、発明者らは非特許文献３に示すように、パッドにアルミのパンチングプレートを挿入することで、パッドの熱を均一化する技術を開発している。

特開２００６−２６３４５６号公報 特開２００９−１２５５４９号公報

平成２４年度課題解決型医療器等開発事業，「糖尿病増大・進展の解決のための非侵襲型医療機器の開発」，[ｏｎｌｉｎｅ]，研究成果報告書（要約版），経済産業省，財団法人くまもとテクノ産業財団，[平成２６年１月２９日検索]，平成２５年２月，インターネット〈http://www.med-device.jp/pdf/development/vp/H24-065_24.pdf〉

上記特許文献１、２に示す技術は、いずれも発熱層に配向性を有するカーボン繊維を用いることで生体組織に温熱刺激を与えているが、長尺状の電極間に配向性を有するカーボン繊維を配設するだけではパッド全体の温度を均一に保つことが困難であるため、パッドの温度にムラが生じ、効果的に温熱刺激を与えられない場合がある。特に、電極の中心部分の領域の温度が低く、電極の両端部分の領域の温度が高くなる傾向になってしまう。

非特許文献３に示す技術は、アルミのパンチングプレートによりパッドの温度を均一化しているが、積層数が多くなることでパッドの厚みが増し、屈曲性が劣ってしまうという課題を有する。

本発明は、電極の形状や発熱層の形状・構造等を工夫することで、パッド全体を均一な温度にして、対象物に対して効果的な温熱刺激を与えることができる電気温熱治療器用パッドを提供する。

本発明に係る電気温熱治療器用パッドは、対象物に対して電気的な刺激を与える電流印加部と、前記電流印加部に積層される伝熱特性を有する絶縁層と、前記絶縁層に積層され、配向性を有するカーボン繊維からなる発熱シートと、前記発熱シートの両端部に前記カーボン繊維の配向方向を長手方向とする長尺状の電極で、前記発熱シートに電流を通電するための一対の発熱用電極と、前記発熱電極における前記発熱シートとの非接触領域を被覆する前記配向性を有するカーボン繊維からなる電極用発熱カバーと、前記発熱シート及び前記電極用発熱カバーの露出面を被覆する被覆カバーとを備え、一対の前記発熱用電極のそれぞれについて、当該発熱用電極の中央部分の所定の位置から端部に向かってテーパ状に切り欠いているものである。

このように、本発明に係る電気温熱治療器用パッドにおいては、対象物に対して電気的な刺激を与える電流印加部と、前記電流印加部に積層される伝熱特性を有する絶縁層と、前記絶縁層に積層され、配向性を有するカーボン繊維からなる発熱シートと、前記発熱シートの両端部に前記カーボン繊維の配向方向を長手方向とする長尺状の電極で、前記発熱シートに電流を通電するための一対の発熱用電極と、前記発熱電極における前記発熱シートとの非接触領域を被覆する前記配向性を有するカーボン繊維からなる電極用発熱カバーと、前記発熱シート及び前記電極用発熱カバーの露出面を被覆する被覆カバーとを備え、一対の前記発熱用電極のそれぞれについて、当該発熱用電極の中央部分の所定の位置から端部に向かってテーパ状に切り欠いているため、発熱用電極の中央部分に電流が流れやすくなると共に、発熱用電極の両端部分に電流が流れにくくなり、温度分布を均一にすることができるという効果を奏する。

本発明に係る電気温熱治療器用パッドは、一対の前記発熱用電極のそれぞれについて、当該発熱用電極の中央内側部分に当該発熱用電極に隣接して配設され、前記カーボン繊維の配向方向に直交する方向に配向性を有する直交カーボン層を備えるものである。

このように、本発明に係る電気温熱治療器用パッドにおいては、一対の前記発熱用電極のそれぞれについて、当該発熱用電極の中央内側部分に当該発熱用電極に隣接して配設され、前記カーボン繊維の配向方向に直交する方向に配向性を有する直交カーボン層を備えるため、発熱用電極の中央部分に電流が流れやすくなり、パッドの温度分布を均一化することができるという効果を奏する。

本発明に係る電気温熱治療器用パッドは、前記電流印加部が、前記電気温熱治療器用パッドと同様の外形を有する板状電極からなるものである。

このように、本発明に係る電気温熱治療器用パッドにおいては、電流印加部が、前記電気温熱治療器用パッドと同様の外形を有する板状電極からなるため、板状電極の伝熱特性により発熱シートの温度が拡散され、パッドの温度分布を均一化することができるという効果を奏する。

本発明に係る電気温熱治療器用パッドは、前記板状電極をパンチングメタルとするものである。

このように、本発明に係る電気温熱治療器用パッドにおいては、板状電極をパンチングメタルとするため、パッドの屈曲性が向上し、例えば人体などに装着する際に密着させた装着を可能にするという効果を奏する。

本発明に係る電気温熱治療器用パッドは、前記パンチングメタルにおけるパンチングの密度が、前記発熱用電極間における領域ごとの温度差に応じて異ならせているものである。

このように、本発明に係る電気温熱治療器用パッドにおいては、パンチングメタルにおけるパンチングの密度が、前記発熱用電極間における領域ごとの温度差に応じて異ならせているため、温度分布の差に適したパンチングがなされ、パンチングの密度に応じて温度分布の不均一さを解消して均一にすることができるという効果を奏する。

本発明に係る電気温熱治療器用パッドは、パッド部分と同様の外形を有する板状電極からなり、対象物に対して電気的な刺激を与える電流印加部と、前記電流印加部に積層される伝熱特性を有する絶縁層と、前記絶縁層に積層され、配向性を有するカーボン繊維からなる発熱シートと、前記発熱シートの両端部に前記カーボン繊維の配向方向を長手方向とする長尺状の電極で、前記発熱シートに電流を通電するための一対の発熱用電極と、前記発熱電極における前記発熱シートとの非接触領域を被覆する前記配向性を有するカーボン繊維からなる電極用発熱カバーと、前記発熱シート及び前記電極用発熱カバーの露出面を被覆する被覆カバーとを備えるものである。

このように、本発明に係る電気温熱治療器用パッドにおいては、パッド部分と同様の外形を有する板状電極からなり、対象物に対して電気的な刺激を与える電流印加部と、前記電流印加部に積層される伝熱特性を有する絶縁層と、前記絶縁層に積層され、配向性を有するカーボン繊維からなる発熱シートと、前記発熱シートの両端部に前記カーボン繊維の配向方向を長手方向とする長尺状の電極で、前記発熱シートに電流を通電するための一対の発熱用電極と、前記発熱電極における前記発熱シートとの非接触領域を被覆する前記配向性を有するカーボン繊維からなる電極用発熱カバーと、前記発熱シート及び前記電極用発熱カバーの露出面を被覆する被覆カバーとを備えるため、電流を印加する板状電極が熱を拡散するための拡散板としても機能することができ、電気刺激と温熱刺激を効果的に与えることができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る電気温熱治療器用パッドの使用例を示す図である。 第１の実施形態に係る電気温熱治療器用パッドの平面図である。 図２における矢印Ａから見た場合の断面図である。 図２における矢印Ｂから見た場合の断面図である。 第１の実施形態に係る電気温熱治療器用パッドの温度分布の一例を示す図である。 第２の実施形態に係る電気温熱治療器用パッドの平面図である。 図６における矢印Ａから見た場合の断面図である。 図６における矢印Ｂから見た場合の断面図である。 第３の実施形態に係る電気温熱治療器用パッドの平面図である。 図９における矢印Ａから見た場合の断面図である。 図９における矢印Ｂから見た場合の断面図である。 第３の実施形態に係る電気温熱治療器用パッドにおけるパンチングプレートの一例を示す図である。 熱拡散板を用いた場合の電気温熱治療器用パッドの構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る電気温熱治療器用パッドについて、図１ないし図５を用いて説明する。本実施形態に係る電気温熱治療器用パッドを用いた電気温熱治療装置は、生体や生体組織の異なる部位に一対の電気温熱治療器用パッドを装着し、微弱な電流を通電して電気刺激を与えると共に、その通電した部位に熱を加えて温熱刺激を与える。そうすることで、熱ショック蛋白質やユビキチン化蛋白質を介して生体や生体組織の異常を正常化することができる。このとき、上記蛋白質に適した最適な電流値と熱を与えることが重要となる。すなわち、安定した均一な温熱と電流を供給することが重要な課題となっている。

図１は、本実施形態に係る電気温熱治療器用パッドの使用例を示す図である。本実施形態に係る電気温熱治療器用パッド１を用いた電気温熱治療装置１００は、生体１０の異なる部位に１対の電気温熱治療器用パッド１，２を付着し、この１対の電気温熱治療器用パッド１，２間に電流を生じさせると共に、各電気温熱治療器用パッド１，２を発熱させるために電源３から供給される入力電圧を電圧制御して前記生体１０に電気刺激及び温熱刺激を与える。

各電気温熱治療器用パッド１，２は、以下に詳細に説明するように、生体１０の付着した部位に電気刺激と温熱刺激を同時に与えることができるため、熱ショック蛋白質やユビキチン化蛋白質を介して生体を正常化することができる。

図２は、本実施形態に係る電気温熱治療器用パッド１，２の平面図、図３は、図２における矢印Ａから見た場合の断面図、図４は、図２における矢印Ｂから見た場合の断面図である。電気温熱治療器用パッド１，２は、生体に直接付着される表面側の電流印加部２１と背面側の温熱部２２とを備えている。電流印加部２１は、発振用電極２３と当該発振用電極２３からの微弱電流を通電する導電性の微弱電流シート２４とを有する。電流印加部２１の背面側には伝熱特性を有する絶縁層２５が積層され、温熱部２２との間で伝熱しつつ電気的な接続を絶縁している。

絶縁層２５の背面側には、配向性を有するカーボン繊維からなる発熱シート２８が配設され、その発熱シート２８に長尺状の発熱用電極２６，２７が配設されている。発熱用電極２６，２７は、発熱シート２８の配向方向と長手方向とが一致するように配設され、発熱シート２８の両端部３０，３１に沿って互いに離隔して配設される。発熱用電極２６，２７の側面及び背面側の露出部分は、発熱シート２８と同じ素材で同方向（発熱用電極２６，２７の長手方向と同方向）に配向性を有する電極カバー２９で被覆される。発熱用電極２６，２７間の抵抗が当該電極の長手方向に平行な方向に配向性を有するカーボン繊維で形成されることで、発熱用電極２６，２７間がカーボン繊維により短絡されることなくこの各平行なカーボン繊維相互間の適度な抵抗値により発熱できることとなる。

最背面側には外敷シート３２が配設される。また、電気温熱治療器用パッド１，２の表面の温度を測定するために熱電対３３が配設される。上下方向から加圧することで、このような積層状態が形成され、電気温熱治療器用パッド１，２が作製される。

本実施形態においては、図２に示すように、発熱用電極２６，２７が矩形状（短冊状）になっておらず、発熱用電極２６，２７の中央部分の所定の位置Ｐ_１〜４から長手方向の端部Ｑ_１〜４に向かってテーパ状に切り欠いている。つまり、発熱用電極２６，２７が従来のような短冊状の場合は、図５に示すように、発熱用電極２６，２７の長手方向の端部の領域の温度が高くなり、中央部分の領域の温度が低くなる場合があったが、図２に示すように、発熱用電極２６，２７のそれぞれの両端部をテーパ状に切り欠くことで、中央部分の領域に電流が流れやすく、端部の領域に電流が流れにくくなり、温度分布を均一にすることができる。

このように、電気温熱治療器用パッド１，２の表面の温度分布が均一に近づくことで、生体の正常化を効果的に行うことが可能となる。

（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る電気温熱治療器用パッドについて、図６ないし図８を用いて説明する。本実施形態に係る電気温熱治療器用パッドは、前記第１の実施形態に係る電気温熱治療器用パッドにおける温熱部２２をさらに改良することで、パッドの温度分布をより高精度に均一化するものである。

図６は、本実施形態に係る電気温熱治療器用パッド１，２の平面図、図７は、図６における矢印Ａから見た場合の断面図、図８は、図６における矢印Ｂから見た場合の断面図である。なお、図７において直交カーボン層６１は、２点鎖線で示されており、これはわかりやすくするために紙面に向かって手前側に配置されている直交カーボン層６１を投影したものを示している。

本実施形態に係る電気温熱治療器用パッド１，２において、前記第１の実施形態と異なるのは、一対の発熱用電極２６，２７のそれぞれについて、当該発熱用電極２６，２７の中央内側部分に電極カバー２９に隣接して配設され、発熱シート２８のカーボン繊維の配向方向に直交する方向に配向性を有する直交カーボン層６０，６１を備えることである。

すなわち、図６ないし図８に示すように、発熱用電極２６，２７の中央内側部分に直交カーボン層６０，６１を有することで、発熱用電極２６，２７の中央部分のインピーダンスが減少して電流が流れやすくなり、前記第１の実施形態における図５で示したような温度分布の不均一をなくすことができる。

（本発明の第３の実施形態）
本実施形態に係る電気温熱治療器用パッドについて、図９ないし図１２を用いて説明する。本実施形態に係る電気温熱治療器用パッドは、前記各実施形態に係る電気温熱治療器用パッドにおいて、電流印加部２１に電気温熱治療器用パッド１，２と同様の外形を有する板状電極を備えるものである。

図９は、本実施形態に係る電気温熱治療器用パッド１，２の平面図、図１０は、図９における矢印Ａから見た場合の断面図、図１１は、図９における矢印Ｂから見た場合の断面図である。前記第２の実施形態と異なるのは、電流印加部２１に電気温熱治療器用パッド１，２と同様の外形を有する板状電極９０を有することである。この板状電極９０は導電性を有すると共に熱伝導性に優れているものが使用され、例えばアルミニウムが用いられる。

すなわち、この板状電極９０が微弱電流の電極としての機能を有すると共に、温熱部２２で発生した熱を拡散させて温度分布を均一化することができる。なお、板状電極９０を有することで、パッドの屈曲性が悪くなってしまう場合があるが、板状電極９０を図１２に示すようなパンチングプレートとすることで屈曲性を向上させることができ、生体の部位に密着させることが可能となる。

なお、上記では板状電極９０が微弱電流の電極としての機能と、熱拡散の機能を兼用するものとして説明したが、単に熱拡散板としてのみ機能するような構成であってもよい。つまり、図１３に示すように、電流印加部２１と温熱部２２との間に絶縁層２５ａ，２５ｂに挟持された熱拡散板１３１を有する熱拡散部１３０を備える構成としてもよい。

また、パンチングメタルにおけるパンチングの密度を、温度分布に応じて適宜調整するようにしてもよい。すなわち、例えば、温度が高い部分（発熱用電極２６，２７の両端部の領域）はパンチングの密度を高くして熱伝導を抑え、温度が低い部分（発熱用電極２６，２７の中央部分の領域）はパンチングの密度を低くして熱伝導を促進させる。そうすることで温度分布の不均一を解消することができる。

さらに、上記と同様の考え方で、温度分布に応じてパンチングメタルの厚みを適宜調整してもよい。すなわち、例えば、温度が高い部分はパンチングメタルを厚くし、温度が低い部分はパンチングメタルを薄くすることで、温度分布の不均一を解消することができる。

さらにまた、板状電極９０や熱拡散板１３１を備える場合は、屈曲により応力の影響で熱電対３３の配線コードが断線する可能性もあるため、図９に示すように、配線コードを波状に蛇行させてゆとりを持たせることが望ましい。

１，２ 電気温熱治療器用パッド
３ 電源
１０ 生体
２１ 電流印加部
２２ 温熱部
２３ 発振用電極
２４ 微弱電流シート
２５（２５ａ，２５ｂ） 絶縁層
２６，２７ 発熱用電極
２８ 発熱シート
２９ 電極カバー
３２ 外敷シート
３３ 熱電対
６０，６１ 直交カーボン層
９０ 板状電極
１００ 電気温熱治療装置
１３０ 熱拡散部
１３１ 熱拡散板

Claims (6)

1. 対象物に対して電気的な刺激を与える電流印加部と、
   前記電流印加部に積層される伝熱特性を有する絶縁層と、
   前記絶縁層に積層され、配向性を有するカーボン繊維からなる発熱シートと、
   前記発熱シートの両端部に前記カーボン繊維の配向方向を長手方向とする長尺状の電極で、前記発熱シートに電流を通電するための一対の発熱用電極と、
   前記発熱用電極における前記発熱シートとの非接触領域を被覆する前記配向性を有するカーボン繊維からなる電極用発熱カバーと、
   前記発熱シート及び前記電極用発熱カバーの露出面を被覆する被覆カバーとを備え、
   一対の前記発熱用電極のそれぞれについて、当該発熱用電極の中央部分の所定の位置から端部に向かってテーパ状に切り欠いていることを特徴とする電気温熱治療器用パッド。
2. 請求項１に記載の電気温熱治療器用パッドにおいて、
   一対の前記発熱用電極のそれぞれについて、当該発熱用電極の中央内側部分に当該発熱用電極に隣接して配設され、前記カーボン繊維の配向方向に直交する方向に配向性を有する直交カーボン層を備えることを特徴とする電気温熱治療器用パッド。
3. 請求項１又は２に記載の電気温熱治療器用パッドにおいて、
   前記電流印加部が、前記電気温熱治療器用パッドと同様の外形を有する板状電極からなることを特徴とする電気温熱治療器用パッド。
4. 請求項３に記載の電気温熱治療器用パッドにおいて、
   前記板状電極がパンチングメタルであることを特徴とする電気温熱治療器用パッド。
5. 請求項４に記載の電気温熱治療器用パッドにおいて、
   前記パンチングメタルにおけるパンチングの密度が、前記発熱用電極間における領域ごとの温度差に応じて異ならせていることを特徴とする電気温熱治療器用パッド。
6. パッド部分と同様の外形を有する板状電極からなり、対象物に対して電気的な刺激を与える電流印加部と、
   前記電流印加部に積層される伝熱特性を有する絶縁層と、
   前記絶縁層に積層され、配向性を有するカーボン繊維からなる発熱シートと、
   前記発熱シートの両端部に前記カーボン繊維の配向方向を長手方向とする長尺状の電極で、前記発熱シートに電流を通電するための一対の発熱用電極と、
   前記発熱電極における前記発熱シートとの非接触領域を被覆する前記配向性を有するカーボン繊維からなる電極用発熱カバーと、
   前記発熱シート及び前記電極用発熱カバーの露出面を被覆する被覆カバーとを備えることを特徴とする電気温熱治療器用パッド。

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