(57)【要約】【課題】不快な刺激感を生じさせることなく短時間で良好な治療効果を得ることができる生体刺激装置を提供する。【解決手段】導子３０，３０を介して生体に電流を供給することにより生体に刺激を付与する生体刺激装置１であって、導子３０，３０間に印加される電圧をパルス状電圧として該パルス状電圧のパルス幅及びパルス間隔を制御する刺激制御手段１０と、生体に流れる電流を検出する電流検出手段２０とを備え、刺激制御手段１０は、パルス間隔をパルス発生毎に変化させるマスターパターンに基づいて導子３０，３０間に電圧を印加し、生体に流れる基準電流の検出に基づいてマスターパターンにおける少なくとも１のパルスに対応するパルス間隔を抽出することにより該パルス間隔に基づいて治療パルスを発生させる治療パターンを生成し、第１の治療パターンに基づいて導子３０，３０間に電圧を印加する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導子を介して生体に電流を供給することにより生体に刺激を付与する生体刺激装置であって、
導子間に印加される電圧をパルス状電圧として、該パルス状電圧のパルス幅及びパルス間隔を制御する刺激制御手段と、
生体に流れる電流を検出する電流検出手段とを備え、
前記刺激制御手段は、
パルス間隔をパルス発生毎に変化させるマスターパターンに基づいて前記導子間に電圧を印加し、
生体に流れる基準電流の検出に基づいて前記マスターパターンにおける少なくとも１のパルスに対応するパルス間隔を抽出することにより、該パルス間隔に基づいて治療パルスを発生させる第１の治療パターンを生成し、
前記第１の治療パターンに基づいて前記導子間に電圧を印加する生体刺激装置。
【請求項２】
前記刺激制御手段は、前記マスターパターンに含まれるパルスのうち、少なくとも生体に流れる電流値が最も低いパルスに対応するパルス間隔を抽出し、
前記マスターパターンにおける該パルスのパルス幅を増大させて前記治療パルスとする請求項１に記載の生体刺激装置。
【請求項３】
前記第１の治療パターンに基づく電圧印加により生体に流れる治療電流を検出し、
前記治療電流と前記基準電流との比較に基づいて前記治療パルスのパルス幅を調整した第２の治療パターンを生成し、
前記第２の治療パターンに基づいて前記導子間に電圧を印加する請求項２に記載の生体刺激装置。
【請求項４】
前記パルス状電圧のパルス振幅を調整するためのパルス振幅調整手段を備える請求項１から３のいずれかに記載の生体刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導子を介して生体に電流を供給することにより、生体に刺激を付与する生体刺激装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体刺激装置は、患部の治療や除痛などを目的として従来から使用されており、例えば、経皮的通電神経刺激（ＴＥＮＳ）装置として知られている。この生体刺激装置は、患者の患部に電極を取り付けた後、所定の周波数及び所定の刺激強度で電流を印加することで、筋や神経線維を刺激することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の生体刺激装置を用いた治療方法においては、良好な治療効果を得るために、印加電圧を上昇させることによって生体（筋や神経線維など）に流れる電流を増加させるようにしていたため、患者に不快な刺激感を与えるおそれがあった。
【０００４】
また、効果的な治療を行うための電流の周波数は、刺激しようとする筋や神経線維の太さ、種類、位置などによって異なるため、ある範囲に拡がる患部を効果的に治療するためには、選択した周波数帯の全体において生体に流れる電流値を増加させて、筋や神経線維などを興奮させることが必要となる。
【０００５】
しかし、通電する周波数帯の範囲が狭い場合には、治療可能な部位が局所的なものとなってしまい患部全体を効果的に治療することができない一方、広範囲の周波数帯で通電する場合には、治療に長時間を要するという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、不快な刺激感を生じさせることなく短時間で良好な治療効果を得ることができる生体刺激装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、導子を介して生体に電流を供給することにより生体に刺激を付与する生体刺激装置であって、導子間に印加される電圧をパルス状電圧として、該パルス状電圧のパルス幅及びパルス間隔を制御する刺激制御手段と、生体に流れる電流を検出する電流検出手段とを備え、前記刺激制御手段は、パルス間隔をパルス発生毎に変化させるマスターパターンに基づいて前記導子間に電圧を印加し、生体に流れる基準電流の検出に基づいて前記マスターパターンにおける少なくとも１のパルスに対応するパルス間隔を抽出することにより、該パルス間隔に基づいて治療パルスを発生させる第１の治療パターンを生成し、前記第１の治療パターンに基づいて前記導子間に電圧を印加する生体刺激装置により達成される。
【０００８】
この生体刺激装置において、前記刺激制御手段は、前記マスターパターンに含まれるパルスのうち、少なくとも生体に流れる電流値が最も低いパルスに対応するパルス間隔を抽出し、前記マスターパターンにおける該パルスのパルス幅を増大させて前記治療パルスとしてもよい。
【０００９】
更に、前記第１の治療パターンに基づく電圧印加により生体に流れる治療電流を検出して、前記治療電流と前記基準電流との比較に基づいて前記治療パルスのパルス幅を調整した第２の治療パターンを生成し、前記第２の治療パターンに基づいて前記導子間に電圧を印加するようにしてもよい。
【００１０】
また、前記パルス状電圧のパルス振幅を調整するためのパルス振幅調整手段を備えることも可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る生体刺激装置の全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、この生体刺激装置１は、刺激制御部１０及び電流検出部２０を備えている。刺激制御部１０は、電源２から直流電圧を受けて作動し、例えば、接続された一対の導子３０，３０間に所定のパルス状電圧（ＰｒｏＭｉｘ波）を印加することにより、生体に電流を供給して刺激を与える。導子３０，３０間への印加電圧の調整や治療モードの切り替え等は、刺激制御部１０に接続された操作部４のスイッチなどを介して行うことができる。また、電流検出部２０は、刺激制御部１０の作用によって生体に流れる電流を検出する。一対の導子３０，３０は、例えば、図２（ａ）に示すように、板状の一対の電極（図示せず）がスポンジ等からなる導電部３４，３４により覆われた平導子とすることができ、導電部３４，３４を水などで湿らせてから患部に装着することができる。或いは、図２（ｂ）に示すように、プローブから一対の導子３０，３０を構成することもできる。更に、図２（ｂ）において、回転及び押圧による入力が可能なスイッチ３６を一方の導子３０に取り付けて、操作部２の一部又は全部を導子３０と一体化させることもできる。
【００１２】
次に、刺激制御部１０の詳細な構成について説明する。図１に示すように、刺激制御部１０は、Ａ／Ｄ変換部２１と、検出電流処理部２２と、パルス電流記憶部２３と、マスターパターン記憶部２４と、治療パターン生成部２５と、治療パターン記憶部２６と、信号発生部２７と、電圧駆動部２８とを備えている。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換部２１は、電流検出部２０により検出された電流をデジタルデータに変換し、検出電流処理部２２は、変換されたデータからパルス毎のパルス電流値を取得する。パルス電流記憶部２３は、抽出されたパルス電流値を記憶する。
【００１４】
また、マスターパターン記憶部２４は、一対の導子３０，３０間に印加するパルス状電圧の時系列波形を定めるためのマスターパターンを記憶する。このマスターパターンは、発生させるパルス波のパルス間隔が所定の数値範囲内で変動するように定められている。マスターパターンの一例を図３に示す。
【００１５】
図３に示すマスターパターンは、２．５ｓｅｃ〜２．８６ｍｓｅｃの範囲内のパルス間隔Ｓが時系列に沿って変動するように定めたものであるが、パルス間隔Ｓが他の数値範囲の場合も同様にマスターパターンを定めることができる。本実施形態においては、パルス間隔が２．５ｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃの範囲を第１治療モード、パルス間隔が２０ｍｓｅｃ〜８ｍｓｅｃの範囲を第２治療モード、パルス間隔が５ｍｓｅｃ〜２．８６ｍｓｅｃの範囲を第３治療モードとして、各治療モード毎にマスターパターンを生成しており、施術者が操作部２を介して任意の治療モードを選択できるように構成している。マスターパターンにおける各パルスのパルス幅は、本実施形態においては同一としているが、それぞれのパルス間隔等に応じて異なる値にすることもできる。また、治療モード毎にマスターパターンにおけるパルス幅を異なる値に設定することもできる。
【００１６】
治療パターン生成部２５は、各治療モードのマスターパターンにおける１又は複数のパルスに対応するパルス間隔を、パルス電流記憶部２３に記憶されたパルス電流値に基づいて抽出し、このパルス間隔に基づいて治療パターンを生成する。治療パターン記憶部２６は、生成された治療パターンを記憶する。
【００１７】
信号発生部２７は、直流の矩形波からなるベース波を発生させるベース波発生部と、マスターパターン又は治療パターンに基づくパルス波を発生させるパルス波発生部とを備えている。そして、操作部２の操作などにより、ベース波からなるベース信号、又は、このベース波にパルス波を重畳させた刺激信号を発生させる。本実施形態においては、ベース波を直流矩形波としているが、交流矩形波とすることも可能である。
【００１８】
また、電圧駆動部２８は、ベース信号に基づく一定のベース電圧、又は、刺激信号に基づくパルス状電圧を一対の導子３０，３０間に印加する。ベース波は振幅が一定であり、周波数が所定の数値範囲内（例えば、１ｋＨｚ〜１．５ｋＨｚ）で変動することが好ましい。
【００１９】
次に、この生体刺激装置の作動について、図４に示すフローチャートを適宜参照しながら説明する。まず、一対の導子３０，３０を患部に装着し、治療モード及び治療時間を操作部２により選択する。ついで、操作部２におけるベース電圧調整スイッチを操作すると、信号発生部２７はベース信号を発生させ、電圧駆動部２８は、図５（ａ）に示すように矩形波からなるベース電圧を一対の導子３０，３０間に印加する（ステップＳ１）。ベース電圧調整スイッチは、適度な刺激が得られるように電圧調整を連続的に行うことができるボリュームスイッチ等が好ましく、いきなり過大な電流が生体に流れないように、０（零）の位置に合わせた状態からでないとベース電圧が出力されない構成にすることが好ましい。尚、ベース波を与えずに、パルス波のみを発生させて治療を行うことも可能である。
【００２０】
こうしてベース電圧の調整を行った後、操作部２の治療開始スイッチを操作すると、信号発生部２７は、マスターパターンに基づいて、ベース波にパルス波を重畳させた刺激信号を発生させる。電圧駆動部２８は、図５（ｂ）に示すように、この刺激信号に基づくパルス状電圧を一対の導子３０，３０間に印加する（ステップＳ２）。マスターパターンに基づくパルス状電圧は、各パルスのパルス幅ａが一定であるのに対し、パルス間隔ｂが所定の数値範囲内で変動する。
【００２１】
このパルス状電圧におけるパルス振幅（即ち、ベース電圧とピーク電圧との差）ｃは、操作部２におけるパルス振幅調整スイッチにより調整することができる。パルス振幅調整スイッチについても、電圧調整を連続的に行うことができるボリュームスイッチ等が好ましく、本実施形態においては、パルス振幅調整スイッチの操作により、ベース電圧に対して０〜１００％の付加電圧を重畳可能としている。即ち、パルス振幅調整スイッチを０％に合わせた場合には、付加電圧が全く印加されない一方、パルス振幅調整スイッチを１００％に合わせた場合には、ベース電圧と同じ電圧の付加電圧がパルス状に重畳される。こうして、治療目的に応じて適切なパルス状電圧を生体に印加することができる。
【００２２】
マスターパターンに基づくパルス状電圧の印加により生体に流れる電流（基準電流）は、電流検出部２０により検出される。検出された基準電流の波形を図６（ａ）に示す。検出電流処理部２２は、図６（ａ）に示す検出結果に基づいて各パルスのパルス電流値を抽出する。パルス電流値の抽出は、ピーク電流値に基づいて行うことも可能であるが、本実施形態においては、単位時間あたりの電流変化量を求めることにより行っている。
【００２３】
即ち、図６（ａ）に示す通電電流のパルスＰ１，Ｐ２，・・・は、それぞれ複数の波Ｗから構成されており、各波Ｗの概略形状を拡大すると、図６（ｂ）に示すように、立ち上がり部が傾斜している。したがって、立ち上がり部における時刻ｔ１−ｔ２間の電流値の差Ｉ１−Ｉ２から、各波Ｗの単位時間あたりの電流変化量ΔＩ１を求めることができ、この電流変化量から各波Ｗのピーク電流値を推測し、それぞれの平均値を求めることで、各パルスＰのパルス電流値を得ることができる。この方法によれば、実際に各波Ｗのピーク電流値を検出する場合よりも早くパルス電流値を得ることができるので、生体の通電状態をリアルタイムに把握することができる。図６（ｂ）において、時刻ｔ３−ｔ４間の電流値の差Ｉ３−Ｉ４から更に電流変化量ΔＩ２を求め、ΔＩ１とΔＩ２との平均電流変化量に基づいて、パルス電流値を得るようにしてもよい。このように、立ち上がり部の２カ所において電流変化量を測定することにより、立ち上がり部が直線状に変化しない場合であっても、パルス電流値を高い精度で得ることができる。
【００２４】
抽出されたパルス電流値は、順次パルス電流記憶部２３に記憶される。治療パターン生成部２５は、所定時間の経過後、パルス電流記憶部２３に記憶された各パルスのパルス電流値に基づいて治療パターン（第１の治療パターン）を生成する（ステップＳ３）。具体的には、パルス電流記憶部２３に格納されたパルスの中でパルス電流値が最も低いパルスを選択し、マスターパターンにおける当該パルスに対応するパルス間隔を抽出する。例えば、図６（ａ）に示す通電電流に含まれる全てのパルスのうち、パルスＰ２のパルス電流値が最も低い場合、このパルスＰ２とその後に発生するパルスＰ３とのパルス間隔を抽出する。そして、マスターパターンにおける当該パルスのパルス幅を増大（例えば、５ｍｓ→７ｍｓ）させて治療パルスを生成し、抽出されたパルス間隔で治療パルスを繰り返し発生させるように治療パターンを生成する。
【００２５】
信号発生部２７は、得られた治療パターンに基づくパルス波をベース波に重畳させた刺激信号を発生させ、電圧駆動部２８は、この刺激信号に基づくパルス状電圧を一対の導子３０，３０間に印加する（ステップＳ４）。治療パターンに基づくパルス状電圧を図７に示す。このパルス状電圧は、マスターパターンに基づくパルス状電圧のパルス（図５（ｂ）参照）よりもパルス幅が増大した治療パルスが、抽出されたパルス間隔に対応する周波数で発生する。治療パターンに基づくパルス状電圧は、パルス電流値が低いほど印加時間を長くすることが好ましく、周波数が高くなるほどサイクル数を増加させることが好ましい。印加時間の具体例としては、２〜２５秒程度とすることができる。
【００２６】
治療パターンに基づくパルス状電圧の印加により生体に流れる電流（治療電流）についても、電流検出部２０により検出される。検出電流処理部２２は、各パルスのパルス電流値の平均値を求めてパルス電流記憶部２３に格納し、マスターパターンにおける当該パルスのパルス電流値と比較する。この結果、パルス電流値が所定の上昇（例えば５％以上）を示していれば、治療効果が得られたと判断して電圧印加を終了する一方、そうでなければ再びステップＳ１に戻り、治療を継続する（ステップＳ５）。尚、パルス電流値の比較を行わずに、施術者の判断で治療を終了できるように構成しても良い。
【００２７】
このように、本実施形態の生体刺激装置によれば、マスターパターンに基づくパルス状電圧を生体に印加して基準電流を検出し、パルス電流値が最も低いパルスに対応するパルス間隔をマスターパターンから抽出することにより治療パターンを生成し、この治療パターンに基づくパルス状電圧を生体に印加するようにしているので、生体へ電流が流れにくい周波数を明らかにして、選択された周波数の治療電流のみを集中的に通電することができる（ＳＣＡＮ（スキャン）機能）。これにより、生体への電流が流れ易い周波数帯を短時間で効果的に拡げることができ、治療効果を高めることができる。
【００２８】
また、パルス状電圧のパルス幅を増大させることにより、印加電圧を増大させずに筋や神経線維を興奮させることができるので、痛みなどの不快な刺激感を生じさせずに良好な治療効果を得ることができる。
【００２９】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様が上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、生体に流れる基準電流の検出に基づいて、パルス電流値が最も低いパルスに対応するパルス間隔を抽出することにより治療パターンを生成しているが、抽出するパルス間隔は必ずしも１つである必要はない。例えば、各治療モードにおけるパルス間隔の範囲をより細分化した複数のブロックによりマスターパターンを構成し、各ブロックに含まれるパルスのパルス電流平均値を求め、このパルス電流平均値が最も低いブロックに含まれる複数のパルスに対応するパルス間隔を抽出することにより、治療パターンを生成することも可能である。より具体的には、該当するブロックに含まれる全てのパルスについて、パルス間隔はそのままでパルス幅を増大させた波形を繰り返すことにより、治療パターンを生成する。この場合には、治療パターンに基づくパルス状電圧の印加により生体に流れるパルス電流値が、当該ブロックに含まれる全てのパルスについて上昇するまで治療電流の印加を繰り返すことが好ましい。この結果、パルス電流値が最も低いパルスに対応するパルス間隔だけでなく、相対的にパルス電流値が低い他のパルスに対応するパルス間隔にも基づいて、生体に電流を印加することができるので、治療効果をより高めることができる。
【００３０】
また、本実施形態においては、パルス電流値が所定の上昇を示すまで、同じ治療パターン（第１の治療パターン）により治療を行うようにしているが、パルス電流値の変化に基づいて新たな治療パターン（第２の治療パターン）を生成し、第１の治療パターンに基づく電圧印加の後に、第２の治療パターンに基づく電圧印加を行ってもよい。即ち、マスターパターンに基づく電圧印加により生体に流れる基準電流と、第１の治療パターンに基づく電圧印加により生体に流れる治療電流とを比較し、この電流変化の割合に基づいて、第１の治療パターンと治療パルスのパルス間隔が同じでパルス幅が変化した第２の治療パターンを生成する。治療パルスのパルス幅は、例えば、治療電流値または電流上昇の割合が小さいほど大きくし、治療電流値または電流上昇の割合が大きいほど小さくすることが好ましく、これらの関係を予め記憶したテーブルに基づいて決定することができる。
【００３１】
このように、第２の治療パターンに基づく通電後の治療効果を予測して、第２の治療パターンにおける治療パルスのパルス幅が決定されるので、治療パターンに基づく治療を長期間繰り返すことなく、良好な治療効果を確実に得ることが可能になる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、不快な刺激感を生じさせることなく短時間で良好な治療効果を得る生体刺激装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体刺激装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】一対の導子の概略構成を示す斜視図である。
【図３】マスターパターンの一例を示す図である。
【図４】前記生体刺激装置の作動を説明するためのフローチャートである。
【図５】（ａ）はベース電圧の波形を示す図であり、（ｂ）はマスターパターンに基づくパルス状電圧の波形を示す図である。
【図６】（ａ）は生体に流れる電流の波形を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す波形の一部を拡大して模式的に示す図である。
【図７】治療パターンに基づくパルス状電圧の波形を示す図である。
【符号の説明】
１　生体刺激装置
１０　刺激制御部
２０　電流検出部
３０　導子
【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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