(57)【要約】【課題】大電流を流すことなく筋肉の深部まで電気刺激を到達させ、簡単な操作で患部を広範囲にわたって的確に刺激する。【解決手段】身体表面に各々固定される一対の固定電極１１，１２と、身体表面上にスライド可能に当接される可動電極１３と、固定電極１１，１２及び可動電極１３に対して互いに位相が異なる交流を供給する三相交流発生器とを備える。三相交流発生器は、互いに位相が異なる３つの方形波を発生する方形波発生器１４ａ〜１４ｃと、方形波発生器で発生した各方形波に基づいて固定電極及び可動電極に供給される出力レベルを設定するための直流電圧を各々チョッピングするスイッチング回路１５ａ〜１５ｃと、各スイッチング回路からのチョッピング出力をスター結合する出力回路１６ａ〜１６ｃとからなる。可動電極の出力レベルを固定電極の出力レベルと異ならせ、好ましくは固定電極の出力レベルを低く設定する。【選択図】図１
2008136785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体表面に各々固定される一対の固定電極と、
身体表面上にスライド可能に当接される可動電極と、
前記固定電極及び前記可動電極に対して互いに位相が異なる交流を供給する三相交流発生器とを備え、
前記可動電極の出力レベルは、前記固定電極の出力レベルと異なっていることを特徴とする電気治療器。
【請求項２】
前記三相交流発生器は、
互いに位相が異なる３つの方形波を発生する方形波発生器と、
前記方形波発生器で発生した各方形波に基づいて前記固定電極及び前記可動電極に供給される出力レベルを設定するための直流電圧を各々チョッピングするスイッチング回路と、
前記各スイッチング回路からのチョッピング出力をスター結合して三相波として出力する出力回路と、
からな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】
前記可動電極の出力レベルは、前記固定電極の出力レベルと比較して低く設定されてい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】
前記固定電極及び前記可動電極の出力レベルは、変更して設定可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項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、特に互いに位相が異なる刺激電流を発生する３つの電極を備えた電気治療器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、筋肉の所定部位に刺激電流を与えることによりマッサージを行うようにした電気治療器が種々開発されている。このような電気治療器には、直流電流を用いるものや、低周波から高周波に至るまでの様々な周波数の交流電流を用いるものが知られている。
【０００３】
特に、互いに位相が異なる複数の交流電流を用いた電気治療器は、筋肉の深部まで効果的に刺激を加えることができる（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された電気治療器は、身体の表面に配置するｎ個（ｎ≧４）の電極と３６０／ｎ度ずつ位相差を有するｎ層の中周波電流を発生する電源装置とを備えている。そして、各電極間にゼロＶとなる交点を有する結線を構成して、筋肉の深層部に電流を到達させるようにしたものである。
【０００４】
また、同様のマッサージ効果を得るための簡易な電気治療器として三相交流を用いた電気治療器も知られている。この三相交流を用いた電気治療器は、身体の表面に固定する３つの電極を備えている。そして、各電極から三相波を出力するとともに、その電流値を周期的に変化させて筋肉へ刺激を与えることにより、マッサージ効果を得るようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−４６５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した特許文献１に記載された電気治療器は、構造が複雑なため製造コストが嵩むだけではなく、電極数が多いため操作が面倒であった。この点、三相交流を用いた従来の電気治療器は、電極数が３個であるため構造が単純となり、製造コストを低減できるとともに、操作が容易であるという利点があった。
【０００７】
ところで、三相交流を用いた電気治療器を用いて筋肉の深部まで電流を流すためには、電圧を高く設定するともに、大電流を流さなくてはならない。すなわち、１００ｍＡ以上の電流値としなければ、筋肉の深部まで電流が到達せず、効果的なマッサージを行うことができなかった。
【０００８】
しかし、筋肉に対して１００ｍＡ以上という大電流を流した場合には、十分な注意を払いながら電気治療器を適切に操作しないと、火傷事故を起こす可能性があった。また、３個の電極を身体の表面に固定するので、筋肉中の電流ルートも固定されて変動が生じない。このため、患部を広範囲にわたって刺激するためには、３個の電極の装着位置をいちいち移動させる必要があり、操作が面倒であった。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、大電流を流すことなく、簡単な操作で患部を的確に刺激することが可能な電気治療器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】
本発明の電気治療器は、上述した目的を達成するため、身体表面に各々固定される一対の固定電極と、身体表面上にスライド可能に当接される可動電極と、固定電極及び可動電極に対して互いに位相が異なる交流を供給する三相交流発生器とを備え、可動電極の出力レベルは、固定電極の出力レベルと異なっていることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、三相波交流発生器は、互いに位相が異なる３つの方形波を発生する方形波発生器と、方形波発生器で発生した各方形波に基づいて固定電極及び可動電極に供給される出力レベルを設定するための直流電圧を各々チョッピングするスイッチング回路と、各スイッチング回路からのチョッピング出力をスター結合する出力回路と、により構成することができる。
【００１２】
また、可動電極の出力レベルは、固定電極の出力レベルと比較して低く設定されていることが好ましい。
【００１３】
このような構成からなる電気治療器では、身体表面に一対の固定電極を取り付けるとともに、身体表面上で可動電極をスライドさせて、筋肉に電気刺激を与える。この際、各電極から互いに位相が異なる交流波が出力される。ここで、可動電極の出力レベルは固定電極の出力レベルよりも低く設定されているため、筋肉の深部まで電気刺激が到達する。
また、可動電極をスライドさせると、各電極からの各相電流が交わる位置である中点が移動し、電気刺激を与える位置が移動する。
【００１４】
また、本発明の電気治療器において、固定電極及び可動電極の出力レベルは、変更して設定可能とすることが好ましい。
【００１５】
このような構成からなる電気治療器では、被施術者の身体状況に応じて各電極の出力レベルを変更することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電気治療器は、三相交流を出力する２個の固定電極及び１個の可動電極を備え、可動電極の出力レベルを固定電極の出力レベルと異ならせて、身体表面上で可動電極をスライドさせることにより、大電流を流すことなく電流を筋肉の深部まで到達させることができる。さらに、簡単な操作で広範囲にわたって患部を的確に刺激して効果的なマッサージを行うことが可能となる。
【００１７】
また、固定電極及び可動電極の出力レベルを可変とすることにより、被施術者の身体状況に応じて、適切かつ効果的なマッサージを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係る電気治療器の実施形態を説明する。
図１乃至図６は本発明の実施形態に係る電気治療器を説明するためのもので、図１は電気治療器の構成を示すブロック図、図２は図１に示す方形波発生器の具体的な回路構成の一例を示す回路図、図３は図２に示す回路の波形図、図４は三相交流をスター結線した際の電流ベクトルの説明図、図５は電極の取付位置を示す説明図、図６は電極の取付位置と電流中点との位置関係を示す説明図、図７は三相中の一相において電流を減少させた際の電流中点の移動を示す説明図、図８は身体内における電流中点の移動を示す説明図である。
【００１９】
＜電気治療器＞
本発明の実施形態に係る電気治療器は、例えば身体のマッサージを行う際に使用される機器で、施術者が操作して被施術者の患部に電極を押し当て、電極から出力される交流波により電気刺激を与え、マッサージ効果を得るようにしたものである。具体的には、図１に示すように、身体表面に各々固定される一対の固定電極１１，１２と、身体表面上にスライド可能に当接される可動電極１３とを備えている。
【００２０】
固定電極１１，１２は、例えば可撓性及び導電性を有する導電性ゴムパッドや導電性ゲルパッド等により構成される。各固定電極１１，１２は、電流の流れやすい身体部位（ツボ）に装着して使用する。可動電極１３は、例えば先端に球形の押当部を有する金属棒等により構成される。可動電極１３は、押当部を皮膚に押し当てて、皮膚上をスライドさせて使用する。
【００２１】
固定電極１１，１２及び可動電極１３には、三相交流を出力するための三相交流発生器が電気的に接続されている。この三相交流発生器は、方形波発生器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、スイッチング回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、及び出力回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃにより構成されている。各構成機器及び各回路は、一対の固定電極１１，１２と１個の可動電極１３に各々対応するように３つずつ設けられている。すなわち、第１の固定電極１１には、第１の方形波発生器１４ａ、第１のスイッチング回路１５ａ、及び第１の出力回路１６ａが電気的に接続されている。同様に、第２の固定電極１２には、第２の方形波発生器１４ｂ、第２のスイッチング回路１５ｂ、及び第２の出力回路１６ｂが電気的に接続されており、可動電極１３には、第３の方形波発生器１４ｃ、第３のスイッチング回路１５ｃ、及び第３の出力回路１６ｃが電気的に接続されている。
【００２２】
方形波発生器１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、互いに位相が異なる３つの方形波を発生する装置である。この方形波発生器１４ａ，１４ｂ，１４ｃで発生した方形波は、スイッチング回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃに入力される。
【００２３】
なお、方形波発生器は様々な回路構成で実現可能であるが、ここでは、方形波発生器を実現するための具体的な回路構成の一例について説明する。
【００２４】
図２は、方形波発生器を実現するための具体的な回路構成の一例を示す図である。この回路は、可変クロック発生器２０と、３進カウンタ２１と、フリップフロップ（ＦＦ）２２ａ，２２ｂ，２２ｃとを具備する。
【００２５】
この回路においては、可変クロック発生器２０からのクロックパルスによって３進カウンタ２１が動作し、さらに３進カウンタ２１からの出力によってＦＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが動作する。
【００２６】
ここで、可変クロック発生器２０は、出力周波数の６倍の周波数のクロックパルスを発生するものである。たとえば、この回路が２０ｋＨzの信号を出力する場合には、可変クロック発生器２０は、１２０ｋＨzのパルス信号を発生する。
【００２７】
３進カウンタ２１は、可変クロック発生器２０からのクロックパルスに応じて、その出力端子イ〜ハから図３に示すパルス信号α〜γを順次出力する。
【００２８】
なお、３進カウンタ２１の出力端子ハから出力されるパルス信号γは３進カウンタ２１のリセット端子に導かれるようになっており、出力端子ハから出力されるパルス信号γによって３進カウンタ２１がリセットされ（初期状態に戻され３進となる）、以降、出力端子イ〜ハから同様のパルス信号α〜γが繰返し出力されるようになっている。
【００２９】
ＦＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、３進カウンタ２１からのパルス信号α〜γに基づき、図３に示すΦ１〜Φ３の１２０°づつ位相のずれた三相波交流を出力する。
【００３０】
上記のような構成を有するこの回路は、次のような動作を行う。まず、可変クロック発生器２０から図３の最上段に示すクロック信号が出力されると、３進カウンタ２１の各出力端子イ〜ハから図３のパルス信号α〜γが出力される。
【００３１】
ここで、たとえば、この回路が２０ｋＨzの周波数の信号を出力する場合には、可変クロック発生器２０は、１２０ｋＨzのクロック信号を出力する。
【００３２】
すなわち、３進カウンタ２１の出力端子イから出力されるパルス信号αは、クロック信号の１個目の立上がりに同期して立上がり、２個目のパルスの立上がりに同期して立下がる。また、３進カウンタ２１の出力端子ロから出力されるパルス信号βは、クロック信号の２個目の立上がりに同期して立上がり、３個目のパルスの立上がりに同期して立下がる。さらに、３進カウンタ２１の出力端子ハから出力されるパルス信号γは、クロック信号の３個目の立上がりに同期して立上がる。
【００３３】
但し、３進カウンタ２１の出力端子ハから出力されるパルス信号γは、上述したように３進カウンタ２１のリセット端子に導かれるようになっており、３進カウンタ２１の出力端子ハからのパルス信号γの出力と同時に３進カウンタ２１がリセットされる（初期状態に戻される）。
【００３４】
パルス信号αを受けたＦＦ２２ａのＱ出力は、１個目のパルス信号αの立上がりに同期して立上がり、２個目のパルス信号αの立上がりに同期して立下がるパルス信号Φ１を出力する。
【００３５】
パルス信号βを受けたＦＦ２２ｃのＱバー出力は、１個目のパルス信号βの立上がりに同期して立下がり、２個目のパルス信号βの立上がりに同期して立上がるパルス信号Φ３を出力する。
【００３６】
パルス信号γを受けたＦＦ２２ｂのＱ出力は、１個目のパルス信号γの立上がりに同期して立上がり、２個目のパルス信号γの立上がりに同期して立下がるパルス信号Φ２を出力する。
【００３７】
これにより、ＦＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからそれぞれ出力されるパルス信号Φ１〜Φ３は、１２０°づつ位相のずれた三相波交流を形成する。
【００３８】
ここで、ＦＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからそれぞれ出力されるパルス信号Φ１〜Φ３は、可変クロック発生器２０からのクロック信号の１／６の周波数となる。このため、可変クロック発生器２０からのクロック周波数を可変することにより、ＦＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される三相波交流の周波数を可変とすることが可能である。
【００３９】
なお、ＦＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される方形波の三相波出力を正弦波の三相波出力に変換する場合には、ＦＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの後段に波形整形回路を設けることで、その変換を容易に行うことができる。また、ＦＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される三相波出力の周波数の可変範囲が比較的狭い場合は、簡単なフィルタ回路でも実用することができる。
【００４０】
このように、この回路では、可変クロック発生器２０からのクロックパルスの所定期間毎にクロックパルスを出力する３進カウンタ２１からの出力に応じ、ＦＦ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから１２０°づつ位相のずれた三相波交流を出力させることができるので、可変クロック発生器２０からのクロック周波数に応じて三相波交流の出力周波数を容易に変化させることができる。
【００４１】
再び図１を参照すると、スイッチング回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、方形波発生器１４ａ，１４ｂ，１４ｃで発生した方形波に基づいて固定電極１１，１２及び可動電極１３に供給される出力レベルを設定するための直流電圧を各々チョッピングするための回路である。このスイッチング回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、例えばトランジスタを用いて作成することができる。第１のスイッチング回路１５ａ及び第２のスイッチング回路１５ｂには、直流電圧Ｅ１が印加されている。また、第３のスイッチング回路１５ｃには、直流電圧Ｅ２が印加されている。ここで、直流電圧Ｅ２は、直流電圧Ｅ１よりも低く設定されている。スイッチング回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃの出力レベルは印加した直流電圧に比例するので、可動電極１３の出力レベルは、固定電極１１，１２の出力レベルと比較して低くなる。一般的には、各スイッチング回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃに印加する直流電圧をそれぞれ可変とすれば、出力回路１６ａ，１６ｂ,１６ｃからの三相波出力レベルを任意に変えることが可能である。
【００４２】
各スイッチング回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃからのチョッピング出力は、出力回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃにおいてスター結合されている。この出力回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、固定電極１１，１２及び可動電極１３への出力を三相波にするための回路である。この出力回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、例えばトランスを用いて作成することができる。また、出力回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、電気治療器と身体とのアイソレーションの役目も果たすようになっている。各出力回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃと固定電極１１，１２及び可動電極１３との間には、出力端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃが設けられており、固定電極１１，１２及び可動電極１３から延びる電気ケーブルを着脱することができるようになっている。
【００４３】
固定電極１１，１２にパルスを出力する第１の出力回路１６ａ及び第２の出力回路１６ｂの出力電流は５０ｍＡ以下に設定されており、可動電極１３にパルスを出力する第３の出力回路１６ｃの出力電流は２５ｍＡ以下に設定されている。このように、本実施形態における出力電流は、５０ｍＡあるいは２５ｍＡ以下であるため、火傷や電気ショックが発生するおそれはない。
【００４４】
＜動作原理＞
次に、本発明の実施形態に係る電気治療器の動作原理を説明する。
まず、図４を参照して、３つの電極における電流値と中点との関係を説明する。なお、中点とは、図４では各ベクトルの交点であり、体内では各相電流が共存する帯域の中心（電流中点）位置のことである。上述したように、本実施形態の電気治療器は、出力回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃがスター結合されており、位相差を有する三相波を発生する。
【００４５】
図４（ａ）は三相の電流値を同一にした場合の電流ベクトルを示し、図４（ｂ）は二相の電流値を同一とし、残りの一相の電流値を他の二相の電流値の１／２とした場合の電流ベクトルを示し、図４（ｃ）は二相の電流値を同一とし、残りの一相の電流値をゼロとした場合の電流ベクトルを示す。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、三相の電流値のうち二相の電流値を同一とし、残りの一相の電流値を変化させることにより、中点の位置が変化する。
【００４６】
次に、図５乃至図７を参照して、上述した原理を本実施形態の電気治療器に応用した場合の中点の移動について説明する。なお、図５乃至図７において、Ａは一対の固定電極１１，１２の中間点、ｈは固定電極１１とＡ点までの距離、Ｚは身体表面上から見た状態の中点の位置、Ｌは固定電極１１とＺ点までの長さ（Ｌ＝ｋｈ；ｋ≧１）、Ｏは三相とも同一の電流値とした場合の中点（電流ベクトルの交点）、Ｈは固定電極１１とＯ点との距離（電流ルート長）、ｄはＺ点とＯ点との距離（身体表面から中点までの深さ）、Ｂは固定電極１１の電流値をゼロとした場合の中点の位置を示す。また、図６及び図７は、図５の（イ）−（ロ）線における縦断面を示すものである。
【００４７】
図５及び図６に示すように、身体表面に一対の固定電極１１，１２を貼り付けるとともに、１個の可動電極１３を押し当てると、一対の固定電極１１，１２の中間点Ａと可動電極１３との間に中点Ｏの直上部Ｚが現れる。すなわち、中点ＯはＺ点の直下に現れることとなる。一対の固定電極１１，１２の電流値を同一値として固定し、可動電極１３の電流値を変化させた場合を考えると、一対の固定電極１１，１２の電流値は可動電極１３の電流値と無関係であるため、一対の固定電極１１，１２の間の電流ルート長Ｈは一定となる。
【００４８】
ここで、図７に示すように、可動電極１３の電流値を、一対の固定電極１１，１２と同一の値から減少方向へ変化させると、中点の位置は身体の内部へ向かって移動する。そして、可動電極１３の電流値がゼロとなると、中点の位置は一対の固定電極１１，１２に対する中点であるＢ点に移動する。このように、一対の固定電極１１，１２の電流値を固定し、可動電極１３の電流値を減少方向へ変化させると、中点の位置は、固定電極１１から見た場合、固定電極１１を中心として半径Ｈである円弧上を移動することとなる。
【００４９】
このように、一対の固定電極１１，１２の電流値を固定し、可動電極１３の電流値を減少方向へ変化させることにより、身体表面から中点までの深さを増加方向へ変化させることができる。一方、一対の固定電極１１，１２の電流値を固定し、可動電極１３の電流値を増加方向へ変化させることにより、身体表面から中点までの深さを減少方向へ変化させることができる。
【００５０】
図８は、本実施形態の電気治療器において、一対の固定電極１１，１２の電流値を固定し、可動電極１３の電流値を変化させた場合に、実際に中点がどのように移動するかを示すものである。なお、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ｚ延長線における縦断面を示すものである。また、図８中の符号は図５乃至図７と同様となっている。
【００５１】
図８に示すように、一対の固定電極１１，１２の電流値を固定し、可動電極１３の電流値を変化させることにより、身体表面から中点までの深さを変化させることができる。この場合、上述したように、可動電極１３の電流値が小さくなるほど中点の深さは増加することになる。
【００５２】
＜電気治療器を用いた電気刺激＞
本実施形態の電気治療器を用いて電気刺激を与えるには、身体表面に一対の固定電極１１，１２を貼り付けるとともに、１個の可動電極１３を押し当てる。そして、一対の固定電極１１，１２の電流値を一定とし、可動電極１３の電流値を固定電極１１，１２の電流値よりも減少方向へ変化させることにより、中点の深さを決定する。この状態で、身体表面上で可動電極１３をスライドさせると、可動電極１３のスライド方向に沿って中点の位置が移動する。
【００５３】
このようにして、可動電極１３の電流値を変化させるとともに、身体表面上で可動電極１３をスライドさせることにより、身体の所望の位置に対して電気刺激を与えて、マッサージ効果を得ることができる。
【００５４】
＜他の実施形態＞
本発明の電気治療器は、上述した実施形態の態様に限定されるものではなく、例えば固定電極１１，１２及び可動電極１３の設置位置や電流値は、被施術者の年齢、健康、男女の区別等の身体状況や施術場所に応じて適宜変更して実施することができる。
【００５５】
また、可動電極１３の電流値だけを変化させるのではなく、固定電極１１，１２の電流値を変化させることにより、中点の位置をより一層複雑に変動させることができ、マッサージ効果を高めることが可能となる。
【００５６】
さらに、一対の固定電極１１，１２の電流値を同一とせずに、互いに異なる電流値とすることにより、固定電極１１，１２及び可動電極１３の位置設定だけでは電気刺激を与えることができない身体部位に対しても電気刺激を与えることができる。すなわち、身体には固定電極１１，１２を貼り付けることができない場所や可動電極１３を押し当てることができない場所が存在するが、この場合に一対の固定電極１１，１２の電流値を互いに異ならせることにより、電気刺激を与える位置を適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係る電気治療器の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の方形波発生器の具体的な回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】図２の回路の波形図である。
【図４】三相交流をスター結線した際の電流ベクトルの説明図である。
【図５】電極の取付位置を示す説明図である。
【図６】電極の取付位置と電流中点との位置関係を示す説明図である。
【図７】三相中の一相において電流を減少させた際の電流中点の移動を示す説明図である。
【図８】身体内における電流中点の移動を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１，１２  固定電極
１３  可動電極
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  方形波発生器
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  スイッチング回路
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ  出力回路
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  出力端子
２０  可変クロック発生器
２１  ３進カウンタ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  フリップフロップ
【図１】
2008136785.tif 000003
【図２】
2008136785.tif 000004
【図３】
2008136785.tif 000005
【図４】
2008136785.tif 000006
【図５】
2008136785.tif 000007
【図６】
2008136785.tif 000008
【図７】
2008136785.tif 000009
【図８】
2008136785.tif 000010