(57)【要約】【課題】本発明の一つの目的は、簡潔な制御でありながら、基準電極及び出力電極のいずれの機能も発揮できる複数の電極によって多様な電気的刺激を発生させる電気治療器を提供することにある。【解決手段】本発明の電気治療器の複数のスイッチング回路の各々は、電極と接続する第１上流側端子と、基準電位と接続する第１下流端子と、第１スイッチング端子とを備える第１トランジスタと、出力端子と接続する第２上流側端子と、電極及び第１上流側端子と接続する第２下流側端子と、第２スイッチング端子とを備え、逆特性を持つ第２トランジスタと、一端が、出力端子と接続し、他端が、第２スイッチング端子に接続する第１抵抗と、第２抵抗であって、一端が、第２スイッチング端子に接続し、他端が、別のスイッチング回路の第１上流側端子に接続する第２抵抗とを備えることを特徴とする電気治療器を提供する。【選択図】図２Ａ
2018038514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体内部の筋肉に対して電気的に刺激を与える電気治療器であって、
身体に接触する複数の電極と
制御部と、
所定の電圧を出力端子に出力する出力強度調整部と、
前記複数の電極の各々に対応する複数のスイッチング回路とを備え、
前記複数のスイッチング回路の各々は、
対応する電極と電気的に接続する第１上流側端子と、基準電位と電気的に接続する第１下流端子と、前記制御部と電気的に接続して、前記制御部によって設定される電圧に応じて導通状態と切断状態とが定まる第１スイッチング端子とを備える第１トランジスタと、
前記出力端子と接続する第２上流側端子と、対応する前記電極及び前記第１上流側端子と接続する第２下流側端子と、電圧に応じて導通状態と切断状態とが定まる第２スイッチング端子とを備え、前記第１トランジスタとは逆の特性を持つ第２トランジスタと、
一端が、前記出力端子と接続し、他端が、前記第２スイッチング端子に接続する第１抵抗と、
他のスイッチング回路のそれぞれに対応して配置される少なくとも１つの第２抵抗であって、一端が、前記第２スイッチング端子に接続し、他端が、対応する前記別のスイッチング回路の前記第１上流側端子に接続する第２抵抗とを備え、
前記制御部は、前記複数のスイッチング回路の１つの第１トランジスタを導通状態にし、前記複数のスイッチング回路の残りの第１トランジスタを切断状態にするように構成され、
前記第１抵抗の抵抗値と、前記第２抵抗の抵抗値は、前記他のスイッチング回路の１つの前記第１トランジスタが導通状態である場合に、前記第２トランジスタが導通状態となるように定められる、
ことを特徴とする電気治療器。
【請求項２】
前記第１トランジスタは、ＦＥＴである、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気治療器。
【請求項３】
前記複数の電極の数が、３つである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気治療器。
【請求項４】
３つの前記電極は、略正三角形の頂点に位置するように前記電気治療器の外面に固定される、
ことを特徴とする請求項３に記載の電気治療器。
【請求項５】
前記複数の電極の数が、４つである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気治療器。
【請求項６】
前記制御部は、一定の時間間隔で、導通状態にする第１トランジスタを順に切り替える、
ことを特徴とする請求項１から５に記載の電気治療器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気治療器に関し、特に、身体内部の筋肉に対して電気的に刺激を与えるための電気治療器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、腹部や背中などの身体の表面に複数の電極を貼り付け、該電極を介して身体内部の筋肉に対して低周波パルスを出力し、電気的に刺激を与えるようにした電気治療器が知られている。このような電気治療器は、筋肉の硬直を緩和させるという治療に用いられる。また、電気治療器は、電気的刺激によって、筋肉の収縮を繰り返すことができるので、筋力の増強又は痩身のためのトレーニングに用いることもできる。
【０００３】
従来知られていた電気治療器としては、例えば、特許文献１に開示されるように、身体に接触する２つの電極を備え、電極間に電圧を発生させて電流を流し、筋肉に電気的刺激を与える電気的刺激装置があった。しかしながら、かかる電気的刺激装置は、電極が２つしかないために、電流による刺激が単調であり、治療効果やトレーニング効果が不十分な場合があるとの問題があった。
【０００４】
このような問題を踏まえ、複数の電極を備えた電気治療器が、新たに開発された。例えば、特許文献２では、複数のパッド（電極）を用いて、順にパルス電圧を与えることによって、身体のトレーニング効果の向上を図っている。また、特許文献３では、複数の電極を備え、電極ごとにオン又はオフのスイッチを制御し、電流を発生させる電極を周期的に変更して、多様な刺激を身体に与えることによって、治療効果を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４５５８５
【特許文献２】特開２０１０−１３１２５３
【特許文献３】特開２０１５−１６０４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２では、基準電位を定めるパッドは、１極パッドに固定され、１極パッドにパルス電圧を印加することができない。そのため、電流は常に１極パッドに向けて流れることになり、１極パッドから電流を流すことができないので、電流刺激が単調になるとの課題があった。
【０００７】
また、特許文献３では、電極ごとに、パルスの出力電位との電気的接続を制御する第１スイッチ及び基準電位との電気的接続を制御する第２スイッチを用いている。つまり、電極ごとに２つ設けられたスイッチを制御することによって、各電極が、パルスを出力する電位及び基準電位（グラウンド）のいずれになることも可能であるように設計されている。しかしながら、電極ごとに２つのスイッチを設けると、かかる２つのスイッチの各々に対して制御信号を送る必要があるため、制御が複雑になり、メモリの容量が増大するなどして、電子部品の費用が高くなってしまうとの課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、簡潔な制御によって、各電極を、出力を発生させる電極及び基準電位を定める電極のいずれにも設定できる電気治療器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
すなわち、本発明による身体内部の筋肉に対して電気的に刺激を与える電気治療器は、身体に接触する複数の電極と、制御部と、  所定の電圧を出力端子に出力する出力強度調整部と、前記複数の電極の各々に対応する複数のスイッチング回路とを備え、前記複数のスイッチング回路の各々は、対応する電極と電気的に接続する第１上流側端子と、基準電位と電気的に接続する第１下流端子と、前記制御部と電気的に接続して、前記制御部によって設定される電圧に応じて導通状態と切断状態とが定まる第１スイッチング端子とを備える第１トランジスタと、前記出力端子と接続する第２上流側端子と、対応する前記電極及び前記第１上流側端子と接続する第２下流側端子と、電圧に応じて導通状態と切断状態とが定まる第２スイッチング端子とを備え、前記第１トランジスタとは逆の特性を持つ第２トランジスタと、一端が、前記出力端子と接続し、他端が、前記第２スイッチング端子に接続する第１抵抗と、他のスイッチング回路のそれぞれに対応して配置される少なくとも１つの第２抵抗であって、一端が、前記第２スイッチング端子に接続し、他端が、対応する前記別のスイッチング回路の前記第１上流側端子に接続する第２抵抗とを備え、前記制御部は、前記複数のスイッチング回路の１つの第１トランジスタを導通状態にし、前記複数のスイッチング回路の残りの第１トランジスタを切断状態にするように構成され、前記第１抵抗の抵抗値と、前記第２抵抗の抵抗値は、前記他のスイッチング回路の１つの前記第１トランジスタが導通状態である場合に、前記第２トランジスタが導通状態となるように定められる、ことを特徴とする電気治療器である。
【００１０】
上記の電気治療器において、前記第１トランジスタが、ＦＥＴであることが好ましい。また、前記複数の電極の数が、３つであってもよく、そのとき、３つの前記電極は、略正三角形の頂点に位置するように前記電気治療器の外面に固定されることが好ましい。また、前記複数の電極の数を４つにすることも好ましいが、２つ又は５つ以上であってもよい。さらに、前記制御部が、一定の時間間隔で、導通状態にする第１トランジスタを順に切り替えることも好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、制御部が、第１のトランジスタのみを制御することによって、基準電位にある電極と、出力電位にある電極とを設定することができる。すなわち、電気治療器において、簡潔な制御でありながら、各電極が、基準電極及び出力電極のいずれの機能も発揮でき、多様な電気的刺激を発生させることが可能となるため、より治療効果の高い電気的刺激を与えることができるという特段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る電気治療器１０の構成の概略を示すブロック図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る電気治療器１０の出力切替部１４に含まれる回路を示す回路図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される回路図において、第２のトランジスタ２２ｂが、導通状態になり、第２の電極１２ｂに出力電位が出力される回路動作を説明する図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示される回路図において、第２のトランジスタ２２ｂが、導通状態になり、第２のトランジスタ２２ａが、切断状態になる回路動作を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電気治療器１０の電気的刺激を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電気治療器１０の交互出力モードにおける電気的刺激の作用を示す概略図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る電気治療器１０の回転出力モードにおける電気的刺激の作用を示す概略図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係る電気治療器１０の回転出力モードにおける、図５Ａとは、異なる方向に向けて与えられる電気的刺激の作用を示す概略図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態に係る電気治療器１０の回転出力モードにおける、図５Ａ、図５Ｂとは、異なる方向に向けて与えられる電気的刺激の作用を示す概略図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に係る電気治療器３０の出力切替部３４に含まれる回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る電気治療器について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る電気治療器１０の構成の概略を示すブロック図である。図２Ａは、本発明の実施の形態に係る電気治療器１０の出力切替部１４に含まれる回路を示す回路図である。図２Ｂは、図２Ａに示される回路図において、第２のトランジスタ２２ｂが、導通状態になり、第２の電極１２ｂに出力電位が出力される回路動作を説明する図である。図２Ｃは、図２Ａに示される回路図において、第２のトランジスタ２２ｂが、導通状態になり、第２のトランジスタ２２ａが、切断状態になる回路動作を説明する図である。図３は、本発明の実施形態に係る電気治療器１０の電気的刺激を示す概略図である。図４は、本発明の実施形態に係る電気治療器１０の交互出力モードにおける電気的刺激の作用を示す概略図である。図５Ａは、本発明の実施形態に係る電気治療器１０の回転出力モードにおける電気的刺激の作用を示す概略図である。図５Ｂは、発明の実施形態に係る電気治療器１０の回転出力モードにおける、図５Ａとは、異なる方向に向けて与えられる電気的刺激の作用を示す概略図である。図５Ｃは、本発明の実施形態に係る電気治療器１０の回転出力モードにおける、図５Ａ、図５Ｂとは、異なる方向に向けて与えられる電気的刺激の作用を示す概略図である。図６は、本発明の別の実施形態に係る電気治療器３０の出力切替部３４に含まれる回路を示す回路図である。
【００１４】
図１に示されているように、本発明の実施の形態に係る電気治療器１０は、筐体１１と、この筐体１１の外部に取り付けられる第１から第３の３つの電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃとを備える。
【００１５】
筐体１１の形状は、図示されておらず、特に限定されるものではないが、例えば、円形の扁平で携帯可能な形状を有している。筐体１１の内部には、全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御部１３と、第１から第３の各電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃに接続する出力切替部１４とが備えられている。制御部１３と出力切替部１４とは、直接接続されていると共に、出力調整部１５を介して接続されている。また、制御部１３は、電池１７から得られる電力を変換して制御部１３に電力を送り、制御部１３に適した電源としての役割を果たす電源制御部１６と、入力装置１８とに接続されている。なお、本実施形態では、電力の供給源として、電池１７を用いているが、ＡＣアダプターを用いて、商用電源を電力供給源として利用してもよいし、その他の手段によって電力を供給してもよい。なお、本願において「接続」とは、電気的な接続を意味する。
【００１６】
入力装置１８は、電源をオン／ オフするための電源スイッチ１８ａと 、交互出力モードや回転出力モードといった運転モードを切り替えるためのモード選択スイッチ１８ｂ、出力電圧を増減させるための出力強弱スイッチ１８ｃ及び１８ｄの４個の押しボタンスイッチにより構成される。入力装置１８は、ユーザが操作できるように、筐体１１の外面に位置する。本発明の実施形態に係る電気治療器１０は、４個の押しボタンスイッチによって、構成されているが、追加の機能を備える場合には、かかる追加の機能を制御するための入力手段を備えてもよい。例えば、電気的刺激の付与に加えて、身体と接して、身体を温めるための温熱手段を備える場合には、かかる温熱手段を制御する温熱駆動回路をオン／ オフするための温熱選択スイッチを備えるようにしてもよい。
【００１７】
制御部１３は、電源のオン／オフに応じて、点灯／消灯する、筐体１１の外面に備えられた電源表示ＬＥＤ１９と電気的に接続する。また、電気の残量、モードや出力の強弱といった電気治療器の現在の状態を示す液晶表示装置を備えるようにしてもよい。
【００１８】
図２Ａに示されるように、出力切替部１４は、３つの電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃのそれぞれに対応して備えられる第１から第３の３つのスイッチング回路２０ａ、２０ｂ、２０ｃから構成される。また、３つのスイッチング回路２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれが、２つのトランジスタ及び３つの抵抗を含む。すなわち、出力切替部１４は全体として、６つのトランジスタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、９つの抵抗２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２４ａｂ、２４ａｃ、２４ｂａ、２４ｂｃ、２４ｃａ、２４ｃｂとを備える。本実施形態において、スイッチング回路は、図２Ａにおいて点線で囲まれる回路素子群をいうが、スイッチング回路は、制御部１３からの信号に応じて、出力調整部１５から出力される出力電位と基準電位との間で、対応する電極の電位を切り替える機能を持つ。本出願では、便宜的に、各抵抗が、１つの素子であるかのように記載されているが、抵抗は、抵抗値を調整するために、直列及び／又は並列に接続して構成される複数の抵抗素子であってもよいし、可変抵抗であってもよい。本実施形態において、スイッチング回路は、プリント基板により実装されるが、他の方法で実装してもよい。また、例えば、信号ノイズを低下させるなどの実装上の必要性に応じて、コンデンサや抵抗といった他の電子部品を追加してもよい。
【００１９】
本実施形態では、トランジスタとして、バイポーラトランジスタを用いているが、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのその他の種類のトランジスタを用いてもよい。すなわち、バイポーラトランジスタの代わりにＦＥＴを用いる場合、バイポーラトランジスタのコレクタと記載される用語は、ＦＥＴのドレインに対応することになる。同様に、バイポーラトランジスタのエミッタは、ＦＥＴのソースに対応し、バイポーラトランジスタのベースは、ＦＥＴのゲートに対応する。また、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタのコレクタ、ｎ型ＦＥＴのドレイン、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタのエミッタ及びｐ型ＦＥＴのソース等、電流がトランジスタを流れる際に上流側に当たる端子を、本出願では、上流側端子と総称する。同様に、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタのエミッタ、ｎ型ＦＥＴのソース、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタのコレクタ及びｐ型ＦＥＴのドレイン等、電流がトランジスタを流れる際に下流側に当たる端子を、下流側端子と総称する。また、流れる電流又は印加される電位によって、上流側端子から下流側端子に流れる電流量ないし導通状態と切断状態との切り替えを制御するベース又はゲートといったトランジスタを制御する端子をスイッチング端子と総称する。ここで、スイッチング端子と称した理由は、トランジスタが、導通状態と切断状態の切り替えを行うスイッチング素子として主に利用されるからである。
【００２０】
各スイッチング回路は、以下の通り構成される。以下では、第１のスイッチング回路２０ａについて記載するが、第２、第３のスイッチング回路２０ｂ、２０ｃでも同様である。ＮＰＮ型である第１のトランジスタ２１ａのコレクタが、電極１２ａと接続し、エミッタが、（フレーム）グラウンドに接続している。本実施形態では、グラウンドを基準電位にしているが、他の電位を基準にすることも可能である。また、第１のトランジスタ２１ａのベースは、制御部１３がスイッチング回路ごとに備える端子の１つに接続している。制御部１３は、トランジスタ２１ａのベースの電位を変化させて、ベース‐エミッタ間に流れる電流を変化させることにより、第１のトランジスタ２１ａの導通状態と切断状態とを切り替えることができる。本実施形態では、導通状態において、ベースに印加される電位は、トランジスタの種類に応じて、トランジスタ２１ａのコレクタ‐エミッタの電位が十分近似した値を取るように設計される。そのため、厳密には電極１２ａの基準電位と回路全体の基準電位（フレームグラウンド）は異なるが、本実施形態の出力切替部１４の回路の動作の説明としては、両電位を同電位と扱うことができる。
【００２１】
また、スイッチング回路２０ａは、第１のトランジスタ２１ａとは、逆の特性を備えるＰＮＰ型の第２のトランジスタ２２ａを備える。第２のトランジスタ２２ａのコレクタは、電極１２ａと接続される。また、第２のトランジスタ２２ａのエミッタは、出力強度調整部１５の端子と接続している。さらに、第２のトランジスタ２２ａのベースは、第１の抵抗２３ａを介して、出力強度調整部の端子及び第２のトランジスタ２２ａのエミッタと接続する。また、第２のトランジスタ２２ａのベースは、第２のスイッチング回路２０ｂに対応して配置される第２の抵抗２４ａｂを介して、第２のスイッチング回路２０ｂの第１のトランジスタ２１ｂのコレクタと接続する。さらに、第２のトランジスタ２２ａのベースは、第３のスイッチング回路２０ｃに対応して配置される別の第２の抵抗２４ａｃを介して、第３のスイッチング回路２０ｃの第１のトランジスタ２１ｃのコレクタと接続する。すなわち、第２の抵抗は、他のスイッチング回路に対応して、複数存在することになる。そして、第２のトランジスタ２２ａのベースは、第２の抵抗２４ａｂ、２４ａｃを介して、他のスイッチング回路の第１のトランジスタのコレクタに接続する。
【００２２】
上述の通り、第１のスイッチング回路２０ａと第２、第３のスイッチング回路２０ｂ、２０ｃは、同様の構成を有する。その結果、例えば、各スイッチング回路２０の第２のトランジスタ２２のエミッタは、共通して、出力強度調整部１５の端子と接続することになるし、各スイッチング回路の第２のトランジスタ２２のベースは、第２の抵抗２４を介して、互いに他のスイッチング回路の第１トランジスタ２１のコレクタに接続することになる。
【００２３】
出力強度調整部１５は、電極１２に出力する出力を規定する。出力強度調整部１５は、治療効果の観点から、例えば、パルス波を出力し、典型的には、その電圧は、最小３０Ｖ、最大６０Ｖであり、周波数は、２Ｈｚから１２０Ｈｚであり、パルス幅は、１００μｓから２５０μｓである。出力強度調整部１５の電圧は、入力スイッチ１８ｃ、１８ｄに基づいて制御されるＣＰＵ１３からの信号に応じて１０Ｖごとに変更できる。本実施形態では、電圧のみを変更することが可能であるが、入力スイッチを追加して、周波数やパルス幅も変更できるようにしてもよい。
【００２４】
上記の出力切替部１４によって、１つの電極を基準電位にした場合に、他の電極を出力調整部１５からの出力に対応する電位（出力電位）にすることができる。以下、第１の電極１２ａを、基準電位にし、第２の電極１２ｂと第３の電極１２ｃを出力電位にする場合について説明するが、第２又は第３の電極１２ｂ、１２ｃを基準電位にし、他の電極を出力電位にした場合も同様の回路動作を行うことになる。制御部１３によって、第１のスイッチング回路２０ａの第１のトランジスタ２１ａのベースの電位を高電位に制御して、第１のトランジスタ２１ａを導通状態にし、第１の電極１２ａを基準電位にする。一方で、第２、第３のスイッチング回路２０ｂ、２０ｃの第１のトランジスタ２１ｂ、２１ｃのベースを制御して、第１のトランジスタを切断状態に制御する。
【００２５】
第１のスイッチング回路２０ａの第１のトランジスタ２１ａのコレクタは、第２のスイッチング回路２０ｂの第１の抵抗２３ｂ及び第２の抵抗２４ｂａを介して、出力強度調整部１５との間で電位差が生じ、図２Ｂの矢印Ａに示されるように、電流が流れる。その結果、第２のスイッチング回路２０ｂの第２のトランジスタ２２ｂのベースの電位は、出力強度調整部１５の電位よりも低くなり、出力調整部と同電位にあるエミッタとの間で電位差（ＶEB）が発生し、トランジスタ２２ｂは導通状態となる。換言すると、トランジスタ２１ａが、基準電位にあるときに、トランジスタ２２ｂのベース‐エミッタ間に発生する電位差によって、第２のスイッチング回路２０ｂの第２のトランジスタ２２ｂが導通状態になるように、第１の抵抗２３ｂ及び第２の抵抗２４ｂａの抵抗値は定められる必要がある。また、ベース‐エミッタ間に発生する電位差は、第１の抵抗及び第２の抵抗のみならず、出力強度調整部１５の出力電位にもよるため、出力電位が、設定可能な電位の範囲でいかなる値になったとしても、第２のトランジスタが、導通状態になるように、トランジスタを選択し、第１及び第２の抵抗の抵抗値を定めなければならない。そして、第２のスイッチングトランジスタ２０ｂの第２のトランジスタ２２ｂが、導通状態になると、電極１２ｂは、出力強度調整部１５の出力に応じた出力電位となる（図２Ｂの矢印Ｂ参照）。厳密には、出力強度調整部１５の電位から、第２のトランジスタ２２ｂのエミッタ‐コレクタ間の電圧降下分を引いた電位が、電極１２ｂの電位となるが、第１及び第２の抵抗の抵抗値を調整して、第２のトランジスタ２２ｂのエミッタ‐ベース間に流れる電流量を調整し、導通状態のエミッタ‐コレクタ間の電位差を小さい値にすることができるので、本実施形態における出力切替部１４の回路動作においては、電極１２ｂにおける電位を出力電位として扱うことができる。第３のスイッチング回路２０ｃでも、第２のスイッチング回路２０ｂと同様の動作を行うため、電極１２ｃは、出力強度調整部１５の出力に応じた出力電位となる。
【００２６】
一方で、第１のスイッチング回路２０ａの第２のトランジスタ２２ａでは、エミッタ‐ベース間で電位差が発生せず、切断状態にある。なぜなら、第２のトランジスタ２２ａのエミッタは、出力強度調整部の出力の電位にあり、電極１２ｂ、１２ｃも出力強度調整部の出力の電位にあるので、それらの間にあるトランジスタ２２ａのベースも出力強度調整部の出力の電位になるからである（図２Ｃの矢印Ｃ参照）。そのため、第１のトランジスタ２１ａを、導通状態に設定した場合でも、第２のトランジスタ２２ａが、切断状態にあるので、出力強度調整部１５と、グラウンドとは短絡しない。したがって、制御部１３は、第１のトランジスタ２１の導通／切断状態のみを制御することで自動的に、第２のトランジスタ２２を、電極の出力に適した状態にすることができ、第２のトランジスタ２２を制御部によって制御する必要がない。そのため、制御部に組み込む命令が簡素となり、メモリ量を減らすことができ、電子部品の削減をすることができる。
【００２７】
図２によって説明されるように２つの電極を出力電位にし、１つの電極を基準電位にすることで、図３に示すように、身体１に対して、広範囲に電気的刺激を与えることが可能になる。すなわち、３つの電極を略正三角形の頂点の位置に配置することにより、２つの電極から出力された電流が、残りの１つの電極に向けて流れるため、使用者は、電極によって形成された三角形の面内及びその周囲において、電気的刺激を受けることができ、治療効果を向上させることができる。したがって、図３に示されるような、３つの電極を用いて、２つの電極を出力電位にし、１つの電極を基準電位にする構成は、身体の幅広い範囲に電気的刺激を与えることができる点で電気的治療器に適している。また、本実施形態では、３つの電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、筐体１１に固定されるが、筐体１１の外面に位置しつつも、使用者の身体の大きさ及び／又は使用部位に合わせて電極の位置が可変になるように設計してもよいし、電極が、筐体から延伸するハーネスを介して筐体と接続するようにして、使用者が、身体の自己の好む位置に電極を接触させるようにしてもよい。
【００２８】
また、電気治療器１０では、第１のトランジスタ２１としてバイポーラトランジスタを採用しているが、ＦＥＴを用いることも好ましい。ＦＥＴを用いることで、ＣＰＵから第１のトランジスタに電流が流れないため、消費電力を減らすことができると共に、ＣＰＵからの電流の出力が不要となり、ＣＰＵに安価なものを選択できるか、或いは、電流を供給するための追加の回路を不要にすることができる。
【００２９】
本発明の実施形態にかかる電気治療器では、制御部１３が、一定の時間の時間間隔で、導通状態にする第１のトランジスタを切り替えることによって、多様な電気的な刺激を与えることができる。すなわち、電気治療器を使用後、一定時間が経過した際に、制御部１３は、導通状態にあった第１のトランジスタを切断状態にすると共に、別の第１のトランジスタを導通状態にすることによって、基準電位となる電極を変更することができ、身体を通る電流の向きを変更することができる。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態に係る電気治療器の交互出力モードにおける電気的刺激の作用を示す概念図である。交互出力モードには、複数の電極の内の２つの電極を交互に基準電極にして、身体に電気的刺激を与えるモードを言う。交互出力モードでは、まず、制御部１３によって、第２の電極１２ｂの電位を基準電位にし、（すなわち、第２のスイッチング回路２０ｂの第１のトランジスタ２１ｂを導通状態にし、）第１及び第３の電極１２ａ、１２ｃの電位を出力電位にすることで、第１及び第３の電極１２ａ、１２ｃから、第２の電極１２ｂに向けて身体１に電流を流す。次いで、例えば、２秒間といった一定時間が経過したら、第２の電極１２ｂの電位を出力電位とすると共に、第３の電極１２ｃを基準電位として、第１及び第２の電極１２ａ、１２ｂから第３の電極１２ｃへと電流が流れるようにする。さらに一定時間が経過したら、再び第２の電極を基準電位とし、第３の電極を出力電位として、第１及び第３の電極１２ａ、１２ｃから、第２の電極１２ｂに向けて電流を流す。このような動作を繰り返すことによって、使用者は、交互に電気的刺激を感じることができる。例えば、左右均等な電気的刺激を受けることで、左右の筋肉をバランスよく治療又はトレーニングを行うことが可能となる。
【００３１】
図５は、本発明の実施形態に係る電気治療器の回転出力モードにおける電気的刺激の作用を示す概念図である。回転出力モードとは、時間の経過により基準電位になる電極を変更するモードの一つであり、身体を流れる電流の向きを矢印で表すと、かかる矢印が回転するように変更するモードを言う（図５Ａ、Ｂ及びＣ参照）。回転出力モードの一実施形態においては、制御部１３によって、第１の電極１２ａの電位を基準電位とし、第２、第３の電極１２ｂ、１２ｃを出力電位にすることによって第２、第３の電極１２ｂ、１２ｃから第１の電極１２ａに電流を流して、身体に電気的刺激を与える（図５Ａ参照）。一定時間が経過したら、制御部１３は、第２の電極１２ｂの電位を基準電位とし、第１、第３の電極１２ａ、１２ｃの電位を出力電位として、第１、第３の電極１２ａ、１２ｃから第２の電極に電流を流して身体に電気的刺激を与える（図５Ｂ参照）。さらに一定時間の経過後、制御部１３は、第３の電極１２ｃを基準電位とし、第１、第２の電極１２ａ、１２ｂの電位を出力電位として、身体に電気的刺激を与える（図５Ｃ参照）。その後、同様の制御を行い、基準電位となる電極を第１の電極、第２の電極、第３の電極、第１の電極、第２の電極、第３の電極…と繰り返し変更してもよいし、回転の向きが交互になるように、基準となる電極を第１の電極、第２の電極、第３の電極、第１の電極、第３の電極、第２の電極、第１の電極、第２の電極…と繰り返し変更してもよい。このように身体に加える電流の向きを三方向に変えると、使用者の腹部内部において、電気的刺激が回転したかのように感じることになる。これにより、使用者の腸の動きが活発になり、便秘や冷性等を解消させる効果を期待することができる。また、これにより、尿失禁等の改善効果や、腰痛改善や筋肉トレーニング等の効果を期待することもできる。
【００３２】
ユーザは、モード選択スイッチ１８ｂを押圧することによって、モードを切り替えることができるが、モードの切り替えに合わせて自動的に、出力強度調整部１５から出力される出力パルス波の各パラメータが、各出力モードに適した値に設定されるようにしてもよい。
【００３３】
図６は、本発明の別の実施形態の出力切替部３４の回路図である。この実施形態は、４つの電極３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを備える。出力切替部３４は、これらの電極に対応して、４つのスイッチング回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを備えるが、他の部分については、図１に示される実施形態と同様である。
【００３４】
以下、第１のスイッチング回路４０ａについて、説明を記載するが、いずれのスイッチング回路も、２つのトランジスタと４つの抵抗を備える同様の構成を有する。第１のトランジスタ４１ａは、ＮＰＮ型であり、コレクタが、電極３２ａに接続し、エミッタが、基準電位（フレームグラウンド）と電気的に接続している。また、制御部３３の端子の１つがベースに接続し、ベースの電位を制御することにより、第１のトランジスタ４１ａの導通状態と接続状態とが切り替えられる。また、第２のトランジスタ４２ａは、第１のトランジスタ４１ａと異なる極性であるＰＮＰ型であり、コレクタが、電極３２ａと接続している。また、第２のトランジスタ４２ａのエミッタは、出力強度調整部３５の出力と接続している。また、ベースとエミッタは、第１の抵抗４４ａを介して接続している。さらに、第２の抵抗４４ａｂ、４４ａｃ、４４ａｄが、他のスイッチング回路４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに対応して３つ配置される。この第２の抵抗４４ａｂ、４４ａｃ、４４ａｄのそれぞれは、第１のスイッチング回路４０ａの第２のトランジスタ４２ａのベース及び、対応する他のスイッチング回路４０ｂ、４０ｃ、４０ｄの第１のトランジスタ４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのコレクタに接続されている。
【００３５】
上述の通り、第１のスイッチング回路４０ａと第２、第３、第４のスイッチング回路４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、同様の構成を有する。例えば、各スイッチング回路４０の第２のトランジスタ４２のエミッタは、共通して、出力強度調整部３５の端子と接続する。また、第２のトランジスタ４２のベースも第１の抵抗４３を介して、共通して、出力強度調整部１５の端子と接続する。また、第２のトランジスタ４２のベースは、第２の抵抗４４を介して、互いに別のスイッチング回路４０の第１トランジスタ４１のコレクタと接続することになる。
【００３６】
出力切替部３４の動作は、図１に示される実施形態と同様であるが、概略的に説明すると以下の通りである。制御部３３は、各電極とそれぞれコレクタが接続する４つの第１のトランジスタ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの１つを導通状態にして、導通状態になった第１のトランジスタに接続する電極の電位を基準電位にする。このとき、導通状態になった第１のトランジスタのコレクタ側は、基準電位になるため、出力調整部３５の出力電圧が、他のスイッチング回路の第１の抵抗及び第２の抵抗に印加されることになる。そうすると、出力調整部３５から電流が、当該他のスイッチング回路の第１の抵抗及び第２の抵抗を介して、導通状態になった第１のトランジスタのコレクタへと電流が流れることになる。かかる電流は、最終的に、導通状態になった第１のトランジスタのコレクタ‐エミッタ間を通り、基準電位（フレームグラウンド）へと流れる。上記のように電流が流れると、当該他のスイッチング回路の第１の抵抗において、電圧降下が生ずるため、他のスイッチング回路の第２のトランジスタのベース‐エミッタ間に電位差が生じ、第２のトランジスタは、導通状態になる。一方で、第１のトランジスタが導通状態にあるスイッチング回路では、第２のトランジスタは、切断状態となる。なぜなら、第１の抵抗及び第２の抵抗の両端はいずれも出力電位にあり、第２のトランジスタのベース‐エミッタ間にトランジスタを導通状態にするような電位差が生じないからである。したがって、制御部３３が、導通状態にする１つの第１のトランジスタを定め、残りの３つの第１のトランジスタを切断状態とすることで、他に制御を行うことなく、第２のトランジスタの導通状態及び切断状態が定まる。そして、導通状態となった第１のトランジスタのコレクタと接続する電極が、基準電位になり、残りの電極が、出力電位になる。
【００３７】
図２に示される回路を備える実施形態、及び、図６に示される回路を備える実施形態のいずれも、複数の電極の内の一つが、基準電位になり、他の電極が出力電位になる点で共通する。そして、出力切替部に電極の数だけ含まれるスイッチング回路も、両実施形態で同様の構成を有する。すなわち、スイッチング回路は、２つのトランジスタ、第２のトランジスタのベース‐エミッタ間に配置される第１の抵抗及び、あるスイッチング回路の第２のトランジスタのベースと、他のスイッチング回路の第１のトランジスタのコレクタとを互いに接続する第２の抵抗を備える。したがって、３つ又は４つの電極を備える実施形態を示したが、電極の数と同一の数のスイッチング回路を備える出力切替部を採用すれば、本発明は、２つ又は５つ以上の電極を備える電気治療器にも適用することが可能になる。このとき、各スイッチング回路は、いずれも２つのトランジスタ、１つの第１の抵抗及び、電極の数よりも１つ少ない第２の抵抗を備えることになり、スイッチング回路の構成は、図２や図６に示されるスイッチング回路と同様である。また、各スイッチング回路相互の関係についても、第２の抵抗が、あるスイッチング回路の第２のトランジスタのベースと、他のスイッチング回路の第１のトランジスタのコレクタと接続する点で、図２や図６に示されるスイッチング回路と共通する。電極の数を変更することによって、一層複雑な電気的刺激を与えることができる一方で、本発明は、出力の切り替えの制御を単純化して、安価な電子部品による実装を可能にすると共に、部品点数を減少させることができる。
【００３８】
以上、本発明を特定の実施形態について図示し、説明したが、本発明は、図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲の請求項によってのみ定まるものである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  電気治療器
１１  筐体
１２  電極
１３  制御部
１４  出力切替部
１５  出力調整部
１６  電源制御部
１７  電池
１８  入力装置
１８ａ  電源スイッチ
１８ｂ  モード選択スイッチ
１８ｃ、１８ｄ  出力強弱スイッチ
１９  電源表示ＬＥＤ
２０  スイッチング回路
２１  第１のトランジスタ
２２  第２のトランジスタ
２３  第１の抵抗
２４  第２の抵抗
３２  電極
３３  制御部
３４  出力切替部
３５  出力調整部
４０  スイッチング回路
４１  第１のトランジスタ
４２  第２のトランジスタ
４３  第１の抵抗
４４  第２の抵抗
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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