(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に付与される電気刺激信号を生成するイオン導入用電気刺激装置であって、
プラス極性の第１のパルス信号と、マイナス極性の第２のパルス信号とが交互に入力され、これらの信号をそれぞれ増幅して前記電気刺激信号として出力する出力部を有し、
前記出力部は、
共有入力回路と、
共有入力回路の終端から分岐する第１及び第２の増幅回路と、
人体の電気刺激部位に接触する刺激電極に導通する共有出力回路と、を備え、
前記第１の増幅回路は、
前記第１及び第２のパルス信号のうち前記第２のパルス信号のみの流入を許容する第１のダイオードと、
前記第１のダイオードを介して流入する前記第２のパルス信号に基づき、スイッチング動作を行う第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタにプラス極性の電流を供給する第１の電源と、を有し、前記第１のトランジスタは、前記第２のパルス信号が入力されると、前記第１の電源から供給された電流を増幅したプラス極性の第１の増幅パルス信号を生成し、
前記第２の増幅回路は、
前記第１及び第２のパルス信号のうち前記第１のパルス信号のみの流入を許容する第２のダイオードと、
前記第２のダイオードを介して流入する前記第１のパルス信号に基づき、スイッチング動作を行う第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタにマイナス極性の電流を供給する第２の電源と、を有し、前記第２のトランジスタは、前記第１のパルス信号が入力されると、前記第２の電源から供給された電流を増幅したマイナス極性の第２の増幅パルス信号を生成し、
前記第１の増幅パルス信号と、前記第２の増幅パルス信号とが前記共有出力回路から交互に出力されることを特徴とするイオン導入用電気刺激装置。
【請求項２】
前記刺激電極と対になる対極電極を有し、前記対極電極はグランドに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン導入用電気刺激装置。
【請求項３】
該イオン導入用電気刺激装置は美顔器であり、前記刺激電極は人体の顔に接触する接触面を有し、前記対極電極は人体の手掌に接触する接触面を有することを特徴とする請求項２に記載のイオン導入用電気刺激装置。
【請求項４】
該イオン導入用電気刺激装置は、マイナスイオンとプラスイオンとを含有する化粧水を生体に導入するために用いられることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載のイオン導入用電気刺激装置。
【請求項５】
前記第１のパルス信号を生成する第１のパルス信号生成回路と、
前記第２のパルス信号を生成する第２のパルス信号生成回路と、
前記第１及び第２のパルス信号生成回路からそれぞれ出力される前記第１及び第２のパルス信号を増幅するプレ増幅回路と、を有し、
前記プレ増幅回路で増幅された前記第１及び第２のパルス信号が交互に前記共有入力回路に出力されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載のイオン導入用電気刺激装置。
【請求項６】
前記プレ増幅回路は、前記第１のパルス信号生成回路に導通するプラス端子と、前記第２のパルス信号生成回路に導通するマイナス端子とを備えたオペアンプを含む反転増幅回路であることを特徴とする請求項５に記載のイオン導入用電気刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、化粧液などに含まれるイオン化成分を生体に効率よく導入するイオン導入用電気刺激装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体治療器、美容器等の電気刺激装置においては、薬液、美容液等中に含まれる有効成分を皮膚から生体内に導入するために、一対の電極を生体に接触させて各電極へ通電を行いながら、イオン化された薬液や美容液等の有効成分（イオン化成分）を生体に導入する方法（イオン導入法）が用いられてきた。
【０００３】
具体的には、例えば一方の電極をイオン化成分を導入させたい生体の所定部位（例えば、顔）に接触させる導入電極として、他方の電極を生体の被導入部以外の部位に接触させる対極電極としてそれぞれ使用し、被導入部にイオン化溶液を塗布した導入電極を接触させ、対極電極を他の部位に接触させた状態で両電極への通電を行うことによって、導入電極から生体内へイオン化成分の導入を図るものであった。
【０００４】
イオン化溶液中の有効成分（イオン化成分）を生体に導入するための通電法としては、生体内への電流が流れやすいパルス信号を用いて行うことが知られている。イオン化成分には、プラスのイオン化成分と、マイナスのイオン化成分とがあり、プラスのイオン化成分を生体に効率よく導入するためには導入電極をプラスにしておくことが効果的であり、マイナスのイオン化成分を生体に効率よく導入するためには導入電極をマイナスにしておくことが効果的である。
【０００５】
そこで、従来、導入電極の極性を所定周期で交互にマイナスとプラスとの間で切り替える極性反転回路を実装したイオン導入用電気刺激装置が提案されている。図９及び図１０は、従来の極性反転回路を実装したイオン導入用電気刺激装置の回路図であり、図９は極性信号Ｉがオン、極性信号ＩＩがオフの場合に対応しており、図１０は極性信号Ｉがオフ、極性信号ＩＩがオンに場合に対応している。
【０００６】
図９を参照して、極性信号ＩはＨｉｇｈ信号（図面では「Ｈ」と省略している。以下同様である）であり、これがＮＰＮ型トランジスタ１０１のベース側に入力すると、ＮＰＮ型トランジスタ１０１からＬｏｗ信号（図面では、「Ｌ」と省略している。以下同様である）が出力され、この出力されたＬｏｗ信号がＰＮＰ型トランジスタ１０２のベース側に入力し、ＰＮＰ型のトランジスタ１０２をオンする。
【０００７】
一方、不図示のパルス信号生成回路から出力されたパルス信号はＮＰＮ型トランジスタ１０３のベース側に入力され、ＮＰＮ型トランジスタ１０３をオンする。電源部１０４から出力された電流は、ＮＰＮ型トランジスタ１０３を通過する際に増幅され、ＮＰＮ型トランジスタ１０３からパルス信号が出力される。出力されたパルス信号は、ＰＮＰ型トランジスタ１０２を通過する際に増幅され、所定の群発パルス信号がＯＵＴ２から出力される。また、ＮＰＮ型トランジスタ１０３から出力されたパルス信号は、ＰＮＰ型トランジスタ１０６に入力され、ＯＵＴ１から小さな一定の電流が出力される。
【０００８】
図１０を参照して、極性信号ＩＩはＨｉｇｈ信号（図面では「Ｈ」と省略している。以下同様である）であり、これがＮＰＮ型トランジスタ１０５のベース側に入力すると、ＮＰＮ型トランジスタ１０５からＬｏｗ信号（図面では、「Ｌ」と省略している。以下同様である）が出力され、この出力されたＬｏｗ信号がＰＮＰ型トランジスタ１０６のベース側に入力し、ＰＮＰ型のトランジスタ１０６をオンする。
【０００９】
一方、不図示のパルス信号生成回路から出力されたパルス信号はＮＰＮ型トランジスタ１０３のベース側に入力され、ＮＰＮ型トランジスタ１０３をオンする。電源部１０４から出力された電流は、ＮＰＮ型トランジスタ１０３を通過する際に増幅され、ＮＰＮ型トランジスタ１０３からパルス信号が出力される。出力されたパルス信号は、ＰＮＰ型トランジスタ１０６を通過する際に増幅され、所定の群発パルス信号がＯＵＴ１から出力される。また、ＮＰＮ型トランジスタ１０３から出力されたパルス信号は、ＰＮＰ型トランジスタ１０２に入力され、ＯＵＴ２から小さな一定の電流が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】登録実用新案第３０８２１８７号公報
【特許文献２】特開２００７−３７６５７号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０７８１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の極性反転回路を用いたイオン導入用電気刺激装置では、電圧ロスが大きくなるため、電流を増大して効果的なイオン導入を行うためには、電圧を高くしなければならなかった。すなわち、図９の回路では、ＯＵＴ１の出力電圧に応じて、ＯＵＴ２の出力電圧が低下するため、電流を高めるためには出力電圧を大きくしなければならなかった。そのため、通電した際に生体に痛みなどを与えるおそれがあった。そこで、本願発明は、痛みなどが感じにくいイオン導入用の電気刺激を効果的に実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本願発明は、（１）  人体に付与される電気刺激信号を生成するイオン導入用電気刺激装置であって、プラス極性の第１のパルス信号と、マイナス極性の第２のパルス信号とが交互に入力され、これらの信号をそれぞれ増幅して前記電気刺激信号として出力する出力部を有し、前記出力部は、共有入力回路と、共有入力回路の終端から分岐する第１及び第２の増幅回路と、人体の電気刺激部位に接触する刺激電極に導通する共有出力回路と、を備え、前記第１の増幅回路は、前記第１及び第２のパルス信号のうち前記第２のパルス信号のみの流入を許容する第１のダイオードと、前記第１のダイオードを介して流入する前記第２のパルス信号に基づき、スイッチング動作を行う第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタにプラス極性の電流を供給する第１の電源と、を有し、前記第１のトランジスタは、前記第２のパルス信号が入力されると、前記第１の電源から供給された電流を増幅したプラス極性の第１の増幅パルス信号を生成し、前記第２の増幅回路は、前記第１及び第２のパルス信号のうち前記第１のパルス信号のみの流入を許容する第２のダイオードと、前記第２のダイオードを介して流入する前記第１のパルス信号に基づき、スイッチング動作を行う第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタにマイナス極性の電流を供給する第２の電源と、を有し、前記第２のトランジスタは、前記第１のパルス信号が入力されると、前記第２の電源から供給された電流を増幅したマイナス極性の第２の増幅パルス信号を生成し、前記第１の増幅パルス信号と、前記第２の増幅パルス信号とが前記共有出力回路から交互に出力される。
【００１３】
（２）上記（１）の構成において、前記刺激電極と対になる対極電極を有し、前記対極電極はグランドに接続されている。
【００１４】
（３）上記（２）の構成において、前記刺激電極は人体の顔に接触する接触面を有し、前記対極電極は人体の手掌に接触する接触面を有している。
【００１５】
（４）上記（１）〜（３）の構成において、該イオン導入用電気刺激装置は、マイナスイオンとプラスイオンとを含有する化粧水を生体に導入するために用いることができる。
【００１６】
（５）上記（１）〜（４）の構成において、前記第１のパルス信号を生成する第１のパルス信号生成回路と、前記第２のパルス信号を生成する第２のパルス信号生成回路と、前記第１及び第２のパルス信号生成回路からそれぞれ出力される前記第１及び第２のパルス信号を増幅するプレ増幅回路と、を有し、前記プレ増幅回路で増幅された前記第１及び第２のパルス信号が交互に前記共有入力回路に出力されることを特徴とする。
【００１７】
（６）上記（５）の構成において、前記プレ増幅回路は、前記第１のパルス信号生成回路に導通するプラス端子と、前記第２のパルス信号生成回路に導通するマイナス端子とを備えたオペアンプを含む反転増幅回路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明によれば、痛みなどが感じにくいイオン導入用の電気刺激を効果的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】イオン導入用電気刺激装置の機能ブロック図である。
【図２】第１の増幅回路の拡大図及び動作説明図である。
【図３】第２の増幅回路の拡大図及び動作説明図である。
【図４】美顔器の外観斜視図である。
【図５】無負荷状態の出力波形である（実施例）。
【図６】負荷に接続した状態の出力波形である（実施例）。
【図７】無負荷状態の出力波形である（比較例）。
【図８】負荷に接続した状態の出力波形である（比較例）。
【図９】従来の極性反転回路を実装したイオン導入用電気刺激装置の回路図である（極性信号Ｉ：オン、極性信号ＩＩ：オフ）
【図１０】従来の極性反転回路を実装したイオン導入用電気刺激装置の回路図である（極性信号Ｉ：オフ、極性信号ＩＩ：オン）
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面を参照しながら、イオン導入用電気刺激装置について説明する。図１は、イオン導入用電気信号刺激装置の機能ブロック図である。イオン導入用電気刺激装置は、電圧信号生成部１０、パルス信号生成部２０、プレ増幅回路３０、出力部４０を含む。
【００２１】
電圧信号生成部１０は、プラス用電圧信号生成回路１１、マイナス用電圧信号生成回路１２を含む。プラス用電圧信号生成回路１１は、プラス極性動作時に駆動され、入力されたPWM（Pulse Width Modulation）信号を一定の電圧レベルに関する情報に変換して出力する。この電圧レベルに関する情報は、PWM信号のパルス幅に応じて変動する。PWM信号のパルス幅が大きい場合には出力される電圧レベルが大きくなり、PWM信号のパルス幅が小さい場合には出力される電圧レベルが小さくなる。マイナス用電圧信号生成回路１２は、マイナス極性動作時に駆動される。マイナス用電圧信号生成回路１２の具体的な動作は、プラス用電圧信号生成回路１１と共通しているから、説明を繰り返さない。
【００２２】
パルス信号生成部２０は、第２のパルス信号生成回路２１、第１のパルス信号生成回路２２を含む。第２のパルス信号生成回路２１は、プラス用電圧信号生成回路１１から出力された電圧レベルに関する情報に基づき、群発パルス信号（第２のパルス信号に相当する）を生成する。本実施形態では、パルス信号の周波数を高周波に設定することにより、イオン導入の効果を高めている。例えば、プラス用電圧信号生成回路１１から出力された電圧レベルに関する情報が４Vの場合には、第２のパルス信号生成回路２１から４Vの群発パルス信号が出力される。群発パルス信号とは、パルス信号が連続した、周波数が１２００ＨＺ〜２０００ＨＺの高周波信号のことである。
【００２３】
第１のパルス信号生成回路２２は、マイナス用電圧信号生成回路１２から出力された電圧レベルに関する情報に基づき、群発パルス信号（第１のパルス信号に相当する）を生成する。本実施形態では、パルス信号の周波数を高周波に設定することにより、イオン導入の効果を高めている。
【００２４】
プレ増幅回路３０は、第２のパルス信号生成回路２１から出力された群発パルス信号に対してアイソレーション及びインピーダンス変換を行った後、群発パルス信号を増幅して出力する。また、第１のパルス信号生成回路２２から出力された群発パルス信号に対してアイソレーション及びインピーダンス変換を行った後、群発パルス信号を増幅して出力する。アイソレーション及びインピーダンス変換には、例えば、ボルテージフォロアを用いることができる。ボルテージフォロアは、プラス用とマイナス用とでそれぞれ独立していてもよい。
【００２５】
また、増幅処理には、オペアンプを用いた反転増幅回路を用いることができる。反転増幅回路は、プラス用とマイナス用とでそれぞれ独立させてもよいし、共有させてもよい。この場合、オペアンプの入力プラス端子を、抵抗を介してグランドに接続しておくとともに、オペアンプの出力側から入力マイナス端子側に抵抗を介して信号がフィードバックするネガティブフィードバック回路を設けることができる。
【００２６】
出力部４０は、共有入力回路４１と、共有入力回路４１の終端から分岐する第１及び第２の増幅回路４２，４３と、人体のイオン導入部位に当接する導入電極（つまり、ＯＵＴ１）に導通する共有出力回路４４とを備えている。共有回路４１には、プレ増幅回路３０で増幅されたプラス極性の群発パルス信号とマイナス極性の群発パルス信号とが交互に入力されるようになっている。共有回路４１は、ボルテージフォロアを含んでいてもよい。
【００２７】
図２は第１の増幅回路の拡大図及び動作説明図である。図１及び図２を参照して、第１の増幅回路４２は、第１のダイオード４２ａと、第１のトランジスタ４２ｂと、第１の電源４２ｃと、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１´とを備える。第１のダイオード４２ａは、共有入力回路４１から分岐した一方の分岐回路の入口に設けられており、プラスの群発パルス信号及びマイナスの群発パルス信号のうちマイナスの群発パルス信号のみの流入を許容する。なお、矢印はマイナスの群発パルス信号が流れる方向を示している。
【００２８】
第１のトランジスタ４２ｂはＮＰＮ型のトランジスタであり、ベース側が第１のダイオード４２ａに接続され、コレクタ側が第１の電源４２ｃに接続され、エミッタ側が抵抗Ｒ１´を介して共有出力回路４４に接続されている。Ｒ１は回路保護用の抵抗素子であり、第１のトランジスタ４２ｂに対して並列に接続されている。マイナスの群発パルス信号が第１のトランジスタ４２ｂのベース側に入力されると（つまり、第１のトランジスタ４２ｂのスイッチがオンされると）、第１の電源４２ｃから出力されたプラスの電流が第１のトランジスタ４２ｂを通過する際に増幅され、共有出力回路４４からプラス極性の群発パルス信号（第１の増幅パルス信号に相当する）が出力される。これにより、化粧水に含まれるプラスのイオン化成分を刺激部位に導入することができる。
【００２９】
図３は第２の増幅回路の拡大図及び動作説明図である。図１及び図３を参照して、第２の増幅回路４３は、第２のダイオード４３ａと、第２のトランジスタ４３ｂと、第２の電源４３ｃと、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２´とを備える。第２のダイオード４３ａは、共有入力回路４１から分岐した他方の分岐回路の入口に設けられており、プラスの群発パルス信号及びマイナスの群発パルス信号のうちプラスの群発パルス信号のみの流入を許容する。なお、矢印はプラスの群発パルス信号が流れる方向を示している。
【００３０】
第２のトランジスタ４３ｂはＰＮＰ型のトランジスタであり、ベース側が第２のダイオード４３ａに接続され、コレクタ側が第２の電源４３ｃに接続され、エミッタ側が抵抗Ｒ２´を介して共有出力回路４４に接続されている。Ｒ２は回路保護用の抵抗素子であり、第２のトランジスタ４３ｂに対して並列に接続されている。プラスの群発パルス信号が第２のトランジスタ４３ｂのベース側に入力されると（つまり、第２のトランジスタ４３ｂのスイッチがオンされると）、第２の電源４３ｃから出力されたマイナスの電流が第２のトランジスタ４３ｂを通過する際に増幅され、共有出力回路４４からマイナス極性の群発パルス信号（第２の増幅パルス信号に相当する）が出力される。これにより、化粧水に含まれるマイナスのイオン化成分を刺激部位に導入することができる。
【００３１】
このように、本実施形態の構成によれば、プラスの群発パルス信号とマイナスの群発パルス信号とを出力する際に、それぞれの回路を独立させているため、電圧を低くしても高い電流値を得ることができる。
【００３２】
図４は、イオン導入用電気刺激装置の一例である美顔器の外観斜視図である。美顔器１は、筺体部２と、導入電極３と、対極電極４と、電源オンスイッチ５と、電源オフスイッチ６と、電池収容部７とが設けられている。筺体部２には図１に示す回路が実装されている。筺体部２は合成樹脂等の絶縁部材から構成されている。導入電極３は、図１のＯＵＴ１に対応しており、プラス極性の群発パルス信号とマイナス極性の群発パルス信号とが交互に出力される。対極電極４は、図１のＯＵＴ２に対応している。電源オンスイッチ５が操作されると、図１の回路が作動し、電源スイッチ６が操作されると、図１の回路が停止する。
【００３３】
この美顔器１の使用に際しては、導入電極３とイオン導入部位である顔部との間に、イオン化化粧液を含浸させた吸湿部材（不図示）を介在させ、かつ、筐体部２を対極電極４を覆うように手掌した状態で、電源オンスイッチ５をオンすることでイオン導入が開始される。動作開始後は、図１の回路から導入電極３に対して、プラス極性の群発パルス信号とマイナス極性の群発パルス信号とが例えば１．５ｓｅｃ周期で交互に供給されることによって、吸湿部材中のイオン化化粧液のプラスイオン化成分とマイナスイオン化成分とが交互に効率良く生体内に導入される。
【００３４】
図１の回路では、電源４２ｃ、４３ｃから供給される電圧が比較的低い場合であっても、各イオン化成分を効率良く生体内に導入することが可能であるため、通電中の生体への刺激が少なくなり、顔などの敏感な個所にも安心して使用でき、さらには消費電力が抑えられることから、電源の長寿命化、小型化、ひいては筺体部２の小型化、軽量化などを図ることができる。
【００３５】
（実施例）
実施例を示して本発明についてより具体的に説明する。美顔器１を負荷に接続しない無負荷状態（つまり、導入電極３を顔部に接触させない状態）と、負荷に接続した負荷状態（つまり、導入電極３を顔部に接触させた状態）とで、導入電極３の出力電圧を比較した。図５は負荷に接続しない無負荷状態に対応しており、図６は負荷に接続した負荷状態に対応している。これらの図に示すように、本実施例では、負荷に接続しても電圧が大きく変化しなかった。
【００３６】
図７及び図８は、図９におけるＯＵＴ２の出力電圧を示している。図７に図示するように、無負荷状態において、ＮＰＮ型トランジスタ１０１がオフである場合の電圧は０．６Ｖであり、この０．６Ｖが電圧ロスとなる。また、図８に示すように、負荷に接続することで、電圧ロスがさらに大きくなる。
【符号の説明】
【００３７】
１  美顔器
２  筺体部
３  導入電極
４  対極電極
５  電源オンスイッチ
６  電源オフスイッチ６
７  電池収容部
１０  電圧信号生成部
１１  プラス用電圧信号生成回路
１２  マイナス用電圧信号生成回路
２０  パルス信号生成部
２１  第２のパルス信号生成回路
２２  第１のパルス信号生成回路
３０  プレ増幅回路
４０  出力部
４１  共有入力回路
４２  第１の増幅回路
４２ａ  第１のダイオード
４２ｂ  第１のトランジスタ
４２ｃ  第１の電源
４３  第２の増幅回路
４３ａ  第２のダイオード
４３ｂ  第２のトランジスタ
４３ｃ  第２の電源
【要約】      （修正有）【課題】痛みなどが感じにくい電気刺激を効果的に実現する電気刺激装置を提供する。【解決手段】第１および第２のパルス信号を交互に入力、これらを増幅して電気刺激信号を出力する出力部４０を有し、出力部は、共有入力回路４１と、第１及び第２の増幅回路４２，４３と、刺激電極に導通する共有出力回路と、を備え、第１の電源から出力され、第１のトランジスタで増幅された第１の増幅パルス信号と、第２の電源から出力され、第２のトランジスタで増幅された第２の増幅パルス信号とが共有出力回路４４から交互に出力される。【選択図】図１【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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