(57)【要約】【課題】心拍を基にして自律神経の動きに同調した治療用パルスを出力する低周波治療装置を提供する。【解決手段】心電波形検出部２（通常は心電計）で得られた心電波形からＲ波およびＰ，Ｔ，Ｑ，Ｓ波を検出して、（１）心房の収縮期であり房室結節に対して副交感神経の影響が大きい期間であるＰＱ時間、（２）心室の収縮期であり血液排出量に対して交感神経の影響が大きい期間であるＲＴ時間、そして（３）心室の拡張期であり静脈還流量が副交感神経を介して伝達されている期間であるＴＰ時間、に対応する各ゲート信号をゲート信号生成部４にて生成する。割り込み制御部５ではユーザ・インタフェース７を介して設定されたパルスの出力タイミングに従って実際に必要なゲート信号と割り込み信号の生成が行われる。割り込みを受けたメイン・コントローラ６はゲート信号がアサートされている間、パルス発生回路８、増幅回路９、出力回路１０を駆動して被検体に低周波パルスを出力する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心電波形を検出する手段と、得られた心電波形からＲ波を検出する手段と、Ｒ波の他にＰ波，Ｑ波，Ｓ波，Ｔ波を検出する手段を有し（１）Ｐ波からＱ波までに相当する期間のゲート信号を生成する手段、および（２）Ｒ波からＴ波までに相当する期間のゲート信号を生成する手段、および（３）Ｔ波からＰ波までに相当する期間のゲート信号を生成する手段、またはこれらを組み合わせたゲート信号を生成する手段を有することを特徴とする低周波治療装置。
【請求項２】
請求項１において、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波の一部を基準信号波とし、基準信号波からの遅延時間を設定することで簡易的にゲート信号を生成する手段を有することを特徴とする低周波治療装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２において、心電波形以外の心臓の動きを観測する機器で得られた信号波形から各ゲート信号を生成する手段を有することを特徴とする低周波治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、心臓の拍動に基づいた生体の自律神経の動きに同調して低周波パルスを出力する低周波治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】従来、人体の皮膚などに対をなす置鍼または電極を貼付して低周波のパルスを印可して人体を治療する低周波治療装置が広く用いられている。【０００３】また刺鍼が心拍数を減少させることから、刺鍼刺激が局所反応だけではなく自律神経を通した全身反応に及んでいることが以前から知られている。【０００４】このため生体の自律神経に同調した効果的な低周波治療を行うために、患者側の自律神経の状態を意識的にコントロールしながら治療することが行なわれている。【０００５】具体的な方策として、随意に動かすことができる体位の状態（立位・座位時には交感神経の緊張が高く臥位では抑えられる）や呼吸のタイミング（呼気時には副交感神経が高まり吸気時には抑制される）を管理しながらの治療が行われている。
【特許文献１】特開平８−７４４
【特許文献２】特開平８−２９９４６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】しかし、体位や呼吸以外では生体が本来自動的に行っている自律神経機能は随意にコントロールできないため、体位や呼吸だけでは真に自律神経の状況に合わせた治療を行っているとは言い難い。【０００７】また従来の低周波治療装置では、設定されるパルスの周波数が生体のリズムとは無関係であるため、特に１Ｈｚのような心拍数に似通った設定では低周波治療装置からの一定周期で与えられる正確な刺激が、生体に由来したゆらぎのある心臓のリズムと微妙にずれながら強制的に外部から加えられることとなり、生体がリラックスした状態での治療とは決して言えない。【０００８】そこで本発明は心臓の拍動に着目し、低周波治療装置側で出力するパルスのタイミングを実際に生体内で活動する自律神経のリズムに合わせるよう調整することで、より効果的な治療ができる低周波治療装置を構成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】収縮と弛緩を交互に繰り返し拍動する心臓は、刺激伝達系と呼ばれる命令系統を通して心臓のペースメーカである洞結節が発生する電気刺激が房室結節を経由して心室に伝わることによって規則正しい心拍を刻んでいる。しかし正確には心拍には細かい″ゆらぎ″が存在しており、自律神経機能が障害された状態ではこの″ゆらぎ″が減少したり消滅したりするため、心拍変動をスペクトル解析して自律神経機能検査に用いられている。【００１０】機能的には心臓に分布した交感神経と副交感神経（迷走神経）が洞結節と房室結節に働き、交感神経は拍動数を上げ、副交感神経は拍動数を下げる。交感神経は血液の排出量にも影響を与える。【００１１】交感神経は心房・心室の全体に分布し、特に心室の筋肉には交感神経が密に分布しており、交感神経の興奮で収縮力が増す。こうして心臓は安静時の４〜５倍の血液量を送り出すことができる。【００１２】副交感神経（迷走神経）は主に洞結節と房室結節に分布し、特に房室結節を高密度に支配しているが、心室には殆ど分布していない。また右心房には静脈還流量を常時モニタしている圧受容器があり、この情報も迷走神経を介して延髄に伝えられ洞結節にフィードバックされる。【００１３】そこで本発明は、交感神経・副交感神経の働きと密接な関係を持っている心臓の動作に基づいて、鍼や電極に印可するパルスのタイミングを低周波治療装置側で調整するものである。【００１４】心臓の動きは図１のような心電波形により把握できる。心筋細胞の各部位の活動に対応して順にＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波、Ｕ波が出現する。【００１５】Ｐ波は心房の興奮を反映しており、心房が収縮する。次のＱ波までのＰＱ時間は洞結節から発せられた興奮が心室に伝わるまでの時間に相当しているが、その７０％以上は房室結節の通過に費やされる。従ってＰ波からＱ波の期間は特に副交感神経優位の状態で副交感神経の影響が大きい期間と考えられる。【００１６】続くＱＲＳ波は心室筋の興奮を反映し、Ｓ波の終わりからＴ波の始まりまでは心室筋が興奮している時間帯に相当する。心室の収縮期はＲ波の頂点からＴ波の終わり付近にあたり、動脈に血液が駆出され、心房には血液の流入が行われる。従ってＲ波からＴ波にかけての期間は特に交感神経亢進時に交感神経の影響が大きい期間と考えられる。【００１７】Ｔ波は心室の心筋細胞がエネルギーを充電（再分極）することで出現し、Ｔ波の終わり付近から次のＲ波までが心室の拡張期にあたる。大静脈の血液は圧受容器がある右心房を通って拡張した右心室へ、肺の血液は肺静脈・左心房を通って拡張した左心室へ流入される。なおＴ波の後に現れるＵ波の成因は現在明らかになっていない。【００１８】Ｐ波からＵ波の検出は、得られた心電波形を時間方向に微分することで検出することができる。Ｐ波，Ｒ波，Ｔ波，Ｕ波は波形の傾きが正から負になる点、すなはち（ｄＶ／ｄＴ）が正から負に変わることで検出できる。得られた点の中で心電信号の値が最大のものがＲ波になる。従って傾きが正から負に変化する４点分の値を格納するバッファを備えて過去３点の値と比較して一番大きければＲ波と特定できる。Ｒ波が特定できれば、Ｒ波から順にＴ波，Ｕ波，Ｐ波ということになる。Ｑ波，Ｓ波は（ｄＶ／ｄＴ）が負から正に変わることで検出でき、Ｒ波の次に来るのがＳ波というように特定できる。【００１９】本発明は、心電波形を検出する手段と、得られた心電波形からＲ波を検出する手段と、Ｒ波の他にＰ波，Ｑ波，Ｓ波，Ｔ波を検出する手段を具備し、（１）Ｐ波からＱ波までの期間に相当するゲート信号（ＰＱ時間）を生成する手段、および（２）Ｒ波からＴ波までの期間に相当するゲート信号（ＲＴ時間）を生成する手段、および（３）Ｔ波からＰ波までの期間に相当するゲート信号（ＴＰ時間）を生成する手段を有し、置鍼または電極に対して、前記の３つのゲート信号の一つまたはゲート信号を組み合わせた期間に予め設定した周波数のパルスを出力するように低周波治療装置を構成する。【００２０】なお前述（１）（２）（３）のゲート信号の生成においては、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波の一部を基準信号波とし、基準信号波からの遅延時間を設定することで簡易的にゲート信号を生成する場合を含める。【００２１】また心臓の動きを検出するには心電波形を用いることが最適であるが、本発明では心電波形以外の心臓の動きを観測する機器で得られた信号波形からゲート信号を生成することを含める。【００２２】例えば図２のような加速度脈波形を用いれば心室収縮期が判明することから、Ｒ波の代わりに加速度脈波計の収縮初期陽性波（ａ波）をＲ波の代用として前述（２）のゲート信号を簡易的に生成することができる。
【発明の効果】
【００２３】例えばストレス性の病気には交感神経を抑制し副交感神経を亢進することが良いとされ、気管支喘息の発作では逆に交感神経を亢進させるのが良いとされている。このことから低周波治療や低周波通電鍼治療では、疾病の種類に応じて印可する周波数や刺激を与える部位（つぼ）、刺鍼の深さ等の研究に加えて、呼吸や体位を患者側で管理することによって自律神経をコントロールしながら治療を行うことが検討されている。【００２４】本発明は低周波治療装置側で心拍という生体に由来した自律神経のリズムに合わせてパルスを出力するため、従来の研究に加えてさらに疾病に適した生体の自律神経に同調した低周波治療方法の開発を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】図３は本発明による低周波治療装置の構成図である。被検体１に取り付けられた電極から被検体の心電波形を検出する心電信号検出部２と、得られた心電波形からＲ波およびＰ波，Ｔ波，Ｑ波，Ｓ波を検出するＲ波およびＰ，Ｔ，Ｑ，Ｓ波検出部３と、検出されたＲ波およびＰ波，Ｔ波，Ｑ波，Ｓ波から、（１）ＰＱ時間、（２）ＲＴ時間、（３）ＴＰ時間のゲート信号を生成するゲート信号生成部４と、生成した（１）（２）（３）のゲート信号を組み合わせた所望のゲート信号とコントローラへの割り込み信号を生成する割り込み制御部５と、低周波治療装置を制御するメイン・コントローラ６と、低周波治療装置の動作条件の設定や動作状況を表示するユーザ・インタフェース７と、メイン・コントローラからの指示に従い所定の周波数または単発のパルスを生成するパルス発生回路部８と、生成したパルスを電圧・電力増幅する増幅回路部９と、出力調整した低周波パルスを出力する出力回路部１０とから構成される。なお被検体１からの心電信号検出部２には心電計を用い、心電計からの心電図アナログ出力をＲ波およびＰ，Ｔ，Ｑ，Ｓ波検出部３の入力信号として使用している。【００２６】Ｒ波およびＰ，Ｔ，Ｑ，Ｓ波検出部３ではノイズ除去のためのローパスフィルターによる前処理を行った後に心電信号の微分によるＲ波検出を基にＰ，Ｔ，Ｑ，Ｓ波の検出を行う。ゲート信号生成部４で、得られたＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ波から（１）ＰＱ時間、（２）ＲＴ時間、（３）ＴＰ時間のゲート信号を生成した後に、割り込み制御部５でユーザ・インターフェース７で設定された所望のゲート信号を生成すると共に、メイン・コントローラ６に対して割り込み信号の生成とゲート信号の状態情報の提供を行う。割り込みを受けたメイン・コントローラ６は割り込み制御部５の割り込み信号をクリアして、パルス発生回路部７の駆動を行い、割り込み制御部５のゲート信号の状態をポーリングしながらゲート信号がアサートされている間パルス発生回路部７を駆動し続け、ゲート信号がネゲートされるとパルス発生回路部７の駆動を止める。パルス発生回路部７で生成されたパルスは増幅回路部９で電圧増幅・電力増幅され所定の治療電圧に増幅された後、出力回路部１０にてユーザ・インターフェース７で指定した大きさに調整して出力される。
【実施例】
【００２７】次に図４でＲ波を基準信号にしてカウンタを使って簡易的にゲート時間を生成した実施例を示す。Ｒ波を基にして心室収縮期を除いた期間すなはち心室拡張期にのみ１ｍｓｅｃ刻みの時間設定で低周波パルス（例として３０Ｈｚ）を出力する低周波治療装置である。なお本実施例では、Ｒ波の検出は心電計４１から出力される心電同期トリガ信号を用いている。【００２８】以下に本実施例の動作について詳細に記述する。被検体４０に電極を取り付けた心電計４１からの心電同期信号であるＲ波トリガ出力は、Ｄフリップフロップ４４のクリア端子と、カウンタ４５のロード端子に接続されている。Ｒ波トリガの発生によってＤフリップフロップ４４のＤ端子出力は″Ｌｏｗ″になり、スイッチ４７をＯＦＦにするので、低周波治療装置４８のパルスは被検体４０に印可されない。またＤフリップフロップ４４のＤ端子出力はインバータ４２を介してカウンタ４５への時間計測用１ＫＨｚクロック４６のイネーブル信号としてＡＮＤゲート４３へ入力される。同時にＲ波トリガによってカウンタ４５には低周波パルスを停止する時間（の補数）がロードされ、カウンタ４５のクロックＣＬＫ端子にはイネーブルとなったＡＮＤゲート４３からの１ＫＨｚクロックが入力され時間計測のカウントアップが開始される。カウンタ４５が一杯になると桁上げが発生してキャリー出力Ｃ端子がＤフリップフロップ４４のクロックＣＬＫ端子に入力され、Ｄフリップフロップ４４のＤ端子出力が″Ｈｉｇｈ″になる。これによりスイッチ４７がＯＮになり、（一般的な）低周波治療装置４８のパルスが被検体４０に印可される。またＤフリップフロップ４４のＤ端子出力はインバータ４２を介して″Ｌｏｗ″となりＡＮＤゲート４３の出力が強制的に″Ｌｏｗ″となるため、カウンタ４５への時間計測用１ＫＨｚクロック入力が止まり時間計測は中止される。【００２９】さらに図５を用いて心電波形と治療用印可パルスのタイミングを説明する。（Ａ）は心電計４１で得られた被検体４０の心電波形である。本実施例では心電波形を直接は利用せず、心電計４１から出力される心電同期信号の（Ｂ）Ｒ波トリガ出力を利用している。（Ｃ）はＤフリップフロップ４４のＤ端子出力であるゲート信号のタイミング図である。Ｒ波トリガ毎にＤフリップフロップ４４のクリアとカウンタ４５における時間計測の再開が行われるため、Ｒ波トリガの発生が不規則になった場合でも常にＲ波トリガから一定時間おいてから次のＲ波トリガまでの期間だけゲート信号がアクティブ（″Ｈｉｇｈ″）になっている。この（Ｃ）ゲート信号によってスイッチ４７がＯＮ／ＯＦＦされ、（Ｄ）出力パルスに示すような治療用パルスが被検体に印可される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】典型的な心電波形である。
【図２】典型的な加速度心拍波形である。
【図３】実施形態を示す概略構成ブロック図である。
【図４】実施例のブロック結線図である。
【図５】実施例の動作タイミング図である。
【符号の説明】
【００３１】Ａ  心電波形
Ｂ  心電同期信号（Ｒ波トリガ）
Ｃ  ゲート信号
Ｄ  治療用出力パルス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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