(57)【要約】      （修正有）【課題】深層筋に効果があり、不快な刺激感を低減した波形発生装置を提供する。【解決手段】正極パルス列群と正極パルス列群に続く休止期間、および、負極パルス列群と負極パルス列群に続く休止期間、とを、時間経過に従って交互に繰り返し出力する波形発生装置において、パルス列群の出力時間をパルス列群出力時間、パルス列群出力時間と休止期間との合計時間をパルス緩急時間とし、パルス列群出力時間がパルス緩急時間より短くなる範囲で、パルス列群のパルス周波数を、あらかじめ定めた第１の周波数と第１の周波数より低い第２の周波数との範囲で時間経過に従って第２の周波数より低い第３の周波数で繰り返し変化させ、かつ、パルス列群出力時間を、あらかじめ定めた第１の時間幅に対し、第１の周波数のときに数値の１を乗じた時間幅とし、第２の周波数のときに第２の短縮率を乗じた第２の時間幅として、第３の周波数に同期して時間経過に従って変化させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電位に対して正極性の正極パルス列群と前記正極パルス列群に続く休止期間、および、前記基準電位に対して負極性の負極パルス列群と前記負極パルス列群に続く休止期間、とを、時間経過に従って交互に繰り返し出力し、電気的刺激を生体に与える波形発生装置であって、
前記正極パルス列群および負極パルス列群のそれぞれの出力時間をパルス列群出力時間、前記パルス列群出力時間と前記休止期間との合計時間をパルス緩急時間としたとき、前記パルス列群出力時間が前記パルス緩急時間より短くなる範囲で、前記正極パルス列群および前記負極パルス列群のパルス周波数を、あらかじめ定めた第１の周波数と前記第１の周波数より低い第２の周波数との範囲で、時間経過に従って前記第２の周波数より低い第３の周波数で繰り返し変化させ、かつ、
前記パルス列群出力時間を、あらかじめ定めた第１の時間幅に対し、前記第１の周波数のときに前記第１の時間幅に第１の短縮率である数値の１を乗じた時間幅とし、前記第２の周波数のときに前記第１の時間幅にあらかじめ定めた第２の短縮率を乗じた第２の時間幅として、前記第３の周波数に同期して時間経過に従って変化させることを特徴とする波形発生装置。
【請求項２】
前記第３の周波数を、さらに、あらかじめ定めた第３ａの周波数と第３ｂの周波数との間を、あらかじめ定めた第４の周波数で変化させることを特徴とする請求項１に記載の波形発生装置。
【請求項３】
前記第１の時間幅を、さらに、あらかじめ定めた第１ａの時間幅と第１ｂの時間幅との間を、あらかじめ定めた第５の周波数で変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の波形発生装置。
【請求項４】
前記第５の周波数を、さらに、あらかじめ定めた第５ａの周波数と第５ｂの周波数との間を、あらかじめ定めた第６の周波数で変化させることを特徴とする請求項３に記載の波形発生装置。
【請求項５】
前記パルス緩急時間を、さらに、あらかじめ定めた第３ａの時間幅と第３ｂの時間幅との間を、あらかじめ定めた第７の周波数で変化させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の波形発生装置。
【請求項６】
前記第７の周波数を、さらに、あらかじめ定めた第７ａの周波数と第７ｂの周波数との間を、あらかじめ定めた第８の周波数で変化させることを特徴とする請求項５に記載の波形発生装置。
【請求項７】
前記パルス列群のパルス周波数が、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の高周波であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の波形発生装置。
【請求項８】
前記第３の周波数が、０．１Ｈｚ以上、３００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の波形発生装置。
【請求項９】
前記第１の時間幅が、１０μ秒以上、５００μ秒以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の波形発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、生体に電気刺激を与えることで筋肉トレーニング、リラクゼーション、シェイプアップ、および筋肉痛施術、疲労回復などを効果的に行う生体刺激用信号の波形発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  生体表面に導子（パッド）を接触させ電気的パルス波や正弦波を与えることで筋肉に電気刺激を与え筋肉の活性化やリラックス効果が得られることは広く知られており、電気治療装置や健康器具として生体刺激用信号の波形発生装置が実用化されている。【０００３】  従来、この種の電気的生体刺激用波形発生装置では、筋収縮に効果的な数ｋＨｚ程度の比較的周波数の低い（低周波）パルス波形を発生して生体に刺激を与えていた。しかし、表層筋の刺激は低周波パルスで効果を出せるが、電流が届きにくい生体深部の深層筋に低周波パルスで刺激を与えるのは容易ではなく、表層筋と深層筋の両方に有効な波形として、１ｋＨｚ以下と言った低周波パルスと１０ｋＨｚ以上と言った高周波パルスとを合成した波形を発生する波形発生装置が提案されている。【０００４】  例えば、特許文献１には、通電期間と休止期間とが交互に、１〜数１００Ｈｚと言った低周波で周期的に繰返され、その通電期間は２０ｋＨｚ以上と言った高周波のパルス群からなる波形発生装置が記載されている。また、特許文献２には、低周波パルスの周期の一部に高周波パルスを重畳させる波形発生装置が記載されている。【０００５】  また、特許文献３には、繰り返し出力される矩形波低周波パルスを複数の高周波成分を含む矩形波を生成する様にパルス幅変調して出力する波形発生装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−７６１７０号公報
【特許文献２】特開２０１０−５７８０５号公報
【特許文献３】特開２００１−２５９０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  特許文献１および特許文献２に記載の波形発生装置においては、高周波パルスの周波数が一定であるため、効果が深層筋の限られた範囲となるという課題があった。【０００８】  また、特許文献３に記載の波形発生装置においては、高周波が複数の周波数成分をふくむので深層筋の広い範囲に効果があるが、高周波の周波数成分によってチクチク（あるいはチリチリ、ビリビリ）といった不快な刺激感が周期的に変化するといった課題があった。【０００９】  本発明は、この様な従来の問題点を解決するものであり、広い範囲の深層筋に効果があり、含まれる高周波の周波数成分によってチクチクといった不快な刺激感が周期的に変化するのを低減した波形発生装置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】
【００１０】  本発明の波形発生装置は、基準電位に対して正極性の正極パルス列群と正極パルス列群に続く休止期間、および、基準電位に対して負極性の負極パルス列群と負極パルス列群に続く休止期間、とを、時間経過に従って交互に繰り返し出力し、電気的刺激を生体に与える波形発生装置である。【００１１】  そして、正極パルス列群および負極パルス列群のそれぞれの出力時間をパルス列群出力時間、パルス列群出力時間と休止期間との合計時間をパルス緩急時間としたとき、パルス列群出力時間がパルス緩急期間より短くなる範囲で、正極パルス列群および負極パルス列群のパルス周波数を、あらかじめ定めた第１の周波数と第１の周波数より低い第２の周波数との範囲で、時間経過に従って第２の周波数より低い第３の周波数で繰り返し変化させる。【００１２】  更に、パルス列群出力時間を、あらかじめ定めた第１の時間幅に対し、第１の周波数のときに第１の時間幅に第１の短縮率である数値の１を乗じた時間幅とし、第２の周波数のときに第１の時間幅にあらかじめ定めた第２の短縮率を乗じた第２の時間幅として、第３の周波数に同期して時間経過に従って変化させる構成を採る。
【発明の効果】
【００１３】  本発明によれば、広い範囲の深層筋に効果があり、含まれる高周波の周波数成分によってチクチクといった不快な刺激感が周期的に変化するのを低減した波形発生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る波形発生装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する基本波形の生成を説明する為の図
【図３】本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する波形の基本形態を説明する為の図
【図４】本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する波形を説明する為の図
【図５】本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する波形モデルを示す図
【図６】本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する各種波形メニューを説明する為の図
【発明を実施するための形態】
【００１５】  以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】  図１は、本発明の一実施の形態に係る波形発生装置の構成を示すブロック図であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１、周波数可変発振部２、振幅変調部３、パルス幅変調電圧可変電源４、出力制御部５、波形選択用操作パネル６、波形強度設定用操作パネル７及び出力端子８を備える。
【００１７】  図２は、本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する基本波形の生成を説明する為の図である。
【００１８】  図２ａは、周波数可変発振部２から振幅変調部３に出力するパルス列波形を示す図である。図２ｂは、ＣＰＵ１から出力される正極性パルス生成制御信号Ｐと負極性パルス生成制御信号Ｎとにより、周波数可変発振部から出力されたパルス列波形が振幅変調された状態を示す図である。図２ｃは、出力制御部５により波形強度が制御され、出力端子８から出力される波形を示す図である。
【００１９】  図３は、本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する波形の基本形態を説明する為の図である。図４は、本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する波形を説明する為の図である。
【００２０】  図４ａは、パルス列群のパルス周波数Ａが時間経過に従ってあらかじめ定めた第１の周波数と第２の周波数の間で繰り返し変化する状態を示す図である。図４ｂは、図４ａの繰り返し周波数に同期して、パルス列群出力時間Ｂを、第１の周波数のときにあらかじめ定めた第１の時間幅に対し、第２の周波数のときにあらかじめ定めた短縮率として、時間経過に従って短縮率が変化する状態を示す図である。
【００２１】  図４ｃは、第１の時間幅が、さらに、あらかじめ定めた第１ａの時間幅と第１ｂの時間幅との間を、時間経過に従って変化する状態を示す図である。図４ｄはパルス列群出力時間Ｂが、図４ｂの様に短縮率が変化するとともに、図４ｃの様に第１の時間幅が変化した場合の変化を示す概念図である。図４ｅは、パルス列群出力時間に休止期間を加えたパルス緩急時間Ｃが、あらかじめ定めた第３ａの時間幅と第３ｂの時間幅との間を、時間経過に従って変化する状態を説明する為の図である。
【００２２】  図５は、本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する波形モデルを示す図である。
【００２３】  図５ａは、パルス列群出力時間Ｂとパルス緩急時間Ｃは一定で、パルス周波数Ａのみ、時間経過に従ってあらかじめ定めた周波数間で繰り返し変化する波形モデルを示す図である。図５ｂは、パルス周波数Ａとパルス緩急時間Ｃは一定でパルス列群出力時間Ｂのみ、時間経過に従ってあらかじめ定めた時間幅間で繰り返し変化する波形モデルを示す図である。
【００２４】  図５ｃは、パルス周波数Ａとパルス列群出力時間Ｂは一定で、パルス緩急時間Ｃのみ、時間経過に従ってあらかじめ定めた時間幅間で繰り返し変化する波形モデルを示す図である。図５ｄは、パルス周波数Ａとパルス列群出力時間Ｂとパルス緩急時間Ｃが、あらかじめ定めた周期で繰り返し変化する波形モデルを示す図である。
【００２５】  図６は、本発明の一実施の形態に係る波形発生装置が発生する各種波形メニューを説明する為の図である。
【００２６】  波形選択用操作パネル６で、例えば、「シェイプアップ」というメニューが選択されると、ＣＰＵ１は、予め決められた設定値に基づいて、周波数可変発振部２を制御し、パルス周波数Ａを第１の周波数として６００ｋＨｚ、第２の周波数として３００ｋＨｚの間を、第３の周波数として１Ｈｚで周期的に変化する連続したパルス列を発振させ、振幅変調部３に出力する。
【００２７】  ＣＰＵ１は、振幅変調部３に対して、正極性パルス生成制御信号Ｐと負極性パルス生成制御信号Ｎとを、以下の条件で出力し、連続したパルス列から、正極パルス列群の次に休止期間、そして負極パルス列群の次に休止期間となる波形を生成し、出力制御部５に出力する。
【００２８】  第１の周波数が６００ｋＨｚのときに、パルス列群出力時間Ｂとして第１の時間幅を６０μ秒から３００μ秒の間を第５の周波数として２．４Ｈｚから３１Ｈｚの間を第６の周波数として０．０３Ｈｚの周期で変化させ、第２の周波数が３００ｋＨｚのときに第１の時間幅に短縮率０．４を乗じた第２の時間幅となるようにし、さらに、パルス緩急時間Ｃは３２０μ秒と一定となる様にする。
【００２９】  ＣＰＵ１は、波形強度設定用操作パネル７の設定レベルに基づき、パルス幅変調電圧可変電源４に出力波形強度設定用のパルス幅変調パルスを出力し、パルス幅変調電圧可変電源４は、出力制御部５に供給する電源電圧を変化することで、出力制御部５は、端子８より出力する波形の強度を制御する。
【００３０】  波形選択用操作パネル６で、「筋肉トレーニング」というメニューが選択されると、ＣＰＵ１は、予め決められた設定値に基づいて、周波数可変発振部２を制御し、パルス周波数Ａを第１の周波数として６００ｋＨｚ、第２の周波数として３００ｋＨｚの間を、第３の周波数として３．４Ｈｚと７．８Ｈｚの間を第４の周波数として２．５Ｈｚの周期で変化する連続したパルス列を発振させ、振幅変調部３に出力する。
【００３１】  ＣＰＵ１は、振幅変調部３に対して、正極性パルス生成制御信号Ｐと負極性パルス生成制御信号Ｎとを、以下の条件で出力し、連続したパルス列から、正極パルス列群の次に休止期間、そして負極パルス列群の次に休止期間となる波形を生成し、出力制御部５に出力する。
【００３２】  第１の周波数が６００ｋＨｚのときに、パルス列群出力時間Ｂとして第１の時間幅を７５μ秒から２００μ秒の間を第５の周波数として０．５８Ｈｚから２．６Ｈｚの間を第６の周波数として０．１Ｈｚの周期で変化させ、第２の周波数が３００ｋＨｚのときに第１の時間幅に短縮率０．９を乗じた第２の時間幅となるようにし、さらに、パルス緩急時間Ｃを第３の時間幅として１６０μ秒から３６０μ秒の間を第７の周波数として１．４Ｈｚと６Ｈｚの間を第８の周波数として０．２１Ｈｚの周期で変化させる様にする。
【００３３】  インナートレーニングおよびリラクゼーションにおいても、図６に示すように、それぞれのメニューに適した設定値に基づいて、ＣＰＵ１は波形を発生させる。
【００３４】  広い範囲の深層筋に効果があるパルス列群のパルス周波数Ａは、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の高周波が望ましいことが、体感実験に基づき判明した。また、第３の周波数は、０．１Ｈｚ以上、３００Ｈｚ以下が望ましいことが、体感実験に基づき判明した。また、第１の時間幅は、１０μ秒以上、５００μ秒以下が望ましいことが、体感実験に基づき判明した。
【００３５】  以上説明した様に、本実施の形態によれば、広い範囲の深層筋に効果があり、含まれる高周波の周波数成分によってチクチクといった不快な刺激が周期的に変化するのを低減した波形発生装置を提供できる。
【００３６】  以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【産業上の利用の可能性】
【００３７】  本発明に係る波形発生装置は、生体に電気刺激を与えることで筋肉トレーニング、リラクゼーション、シェイプアップ、および筋肉痛施術、疲労回復などを効果的に行う生体刺激用信号の波形発生装置として好適である。
【符号の説明】
【００３８】１  ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）
２  周波数可変発振部
３  振幅変調部
４  パルス幅変調電圧可変電源
５  出力制御部
６  波形選択用操作パネル
７  波形強度設定用操作パネル
８  出力端子
１１  正極性パルス生成制御信号Ｐ
１２  負極性パルス生成制御信号Ｎ
【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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