特開 2022-110871 電流刺激装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022110871

(43)【公開日】2022-07-29

(54)【発明の名称】電流刺激装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/36 20060101AFI20220722BHJP

【ＦＩ】

A61N1/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021006570

(22)【出願日】2021-01-19

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ・令和２年１２月２２日、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｄｉｃａｌ．ｉｔｏｌａｔｏｒ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ－ａｒｔｉｃｌｅ／ 等のウェブサイト掲載 ・令和２年１２月２２日、ｈｔｔｐｓ：／／ｐｒｔｉｍｅｓ．ｊｐ／ 等のウェブサイト掲載

(71)【出願人】

【識別番号】591032518

【氏名又は名称】伊藤超短波株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114258

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 武雄

(72)【発明者】

【氏名】前田 康至

(72)【発明者】

【氏名】上田 修平

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 誠

(72)【発明者】

【氏名】幾原 武志

(72)【発明者】

【氏名】徳村 篤志

【テーマコード（参考）】

4C053

【Ｆターム（参考）】

4C053BB02

4C053BB13

4C053JJ15

4C053JJ18

4C053JJ24

(57)【要約】

【課題】電極に応じて定電流制御と定電圧制御を自動で選択する電流刺激装置を提供する。
【解決手段】電気信号を身体に供給するための電流刺激装置であって、前記電気信号を身体に供給する電極と、前記電気信号を定電圧制御または定電流制御によって出力する波形成形部を備えるとともに前記電流刺激装置に接続された前記電極を示す情報に応じて、前記電気信号の特性を変更するように前記波形形成部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする電流刺激装置である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気信号を身体に供給するための電流刺激装置であって、
前記電気信号を身体に供給する電極と、
前記電気信号を定電圧制御または定電流制御によって出力する波形生成部を備えるとともに前記電流刺激装置に接続された前記電極を示す情報に応じて、前記電気信号の特性を変更するように前記波形生成部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする電流刺激装置。

【請求項2】

前記電極を示す情報はピン電極を示す情報である請求項１に記載の電流刺激装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記ピン電極を示す情報に応じて前記定電圧制御によって前記電気信号を出力するように前記波形生成部を制御する請求項２に記載の電流刺激装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、経皮的な電流刺激による物理療法に使用される電流刺激装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電流刺激治療器について、経皮的電流刺激や干渉電流、高電圧刺激、微弱電流（マイクロカレント）といった公知の電流刺激法に沿った電流刺激信号を供給する、各種動作モードを搭載あるいは専用機タイプの低周波治療器に関する技術が開示されている。電流刺激としては、例えば、１ｍＡ以下の微小電流を生体に流すことで損傷電流が流れたことと同様の効果から細胞の修復促進を図り、例えば、筋肉や関節のダメージ又は創傷の治癒に用いられる微弱電流（マイクロカレント）刺激法が用いられる。例えば、マイクロカレントを用いた電流刺激装置について特許文献１のように筋収縮を起こさせない微弱な電流刺激を機能回復させたい筋の経皮上から与えることにより、即時的に筋出力の向上又は低下を実現することで運動機能障害を回復することができる。上記電流刺激信号の生体への供給は特許文献１のようにシート型の電極にて行われるケースが多い。また、マイクロカレントを用いた電流刺激は損傷部位の回復に使用される。損傷部位は一般にマイナス電位に傾くことから体内のプラスイオンをひきつけ、体内でプラスマイナスの偏りが生じ、電流の流れが悪くなる、すなわちインピーダンスが増加する。損傷の治癒が進むとプラスマイナスのバランスがとれることでインピーダンスは下がり、電流はスムーズに流れるようになる。従って、インピーダンスが治癒度合いの目安になることから、インピーダンスを測定しながら、損傷部位に電流刺激を与えることが重要で、そのためにピン電極を備えた棒形状のスティック型の導子も用いられることがある。

【0003】

据え置き型の治療器の場合、商用電源いわゆる家庭用電源から所定の電圧を作り出して使用される。その際、一般的には公知のトランスや電源ＩＣを用いて昇圧または降圧して所定の電圧を得る。例えば、特許文献２では商用電源からトランスを用いて各種電圧を作り出す電界作動型の睡眠補助器が提案されている。

【0004】

また上記各種電圧を作る場合、特許文献３のようにダイオード接続された少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを直列に接続して形成された回路を用いて各種電圧を生成している。

【0005】

電流刺激出力については、安全性の観点から、電流出力調整機能を設けることが多く、例えば特許文献４のように、選択された電圧レベルに従って自動的に電流レベルを調節している機能を有する筋肉刺激装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１６－２０２４４５号公報

【特許文献2】特開平０９－０２８８１３号公報

【特許文献3】特開平１０―２８９０２３号公報

【特許文献4】特表２００９―５１７１７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、シート型電極および棒形状のスティック型導子を両方使用可能な機器では治療内容に応じて、シート型電極とスティック型導子の両者を使い分けて使用する。シート型電極とスティック型導子に対する出力の制御に関して、シート型電極の場合は、定電流制御が使用できる。一方、スティック型導子の場合は、皮膚に接触する部分がピンタイプのピン電極のため皮膚との接触面積が小さく、特にピン電極と皮膚が接触または離間する瞬間には、当該接触面積は極めて小さくなり抵抗値が上がる方向に変化するので、定電流制御では、接触部位の電流密度が高くなり、使用者が痛みを感じることがあるため、定電流よりは定電圧制御の方がよい。すなわち、接続する導子を機器で自動判定して、定電流制御と定電圧制御を切り換える制御が望ましい。すなわち、導子を使い分ける際に、安全で使い勝手のよい電流刺激装置が必要とされる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために本発明において以下のような手段を講じた。即ち本発明においては、（１）電気信号を身体に供給するための電流刺激装置であって、前記電気信号を身体に供給する電極と、前記電気信号を定電圧制御または定電流制御によって出力する波形生成部を備えるとともに前記電流刺激装置に接続された前記電極を示す情報に応じて、前記電気信号の特性を変更するように前記波形生成部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする電流刺激装置である。

【0009】

さらに本発明では、（２）前記電極を示す情報はピン電極を示す情報であることを特徴とする電流刺激装置である。

【0010】

さらに本発明では、（３）前記制御部は、前記ピン電極を示す情報に応じて前記定電圧制御によって前記電気信号を出力するように前記波形生成部を制御することを特徴とする電流刺激装置である。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、電流刺激装置について、電流刺激を与える導子を、装置側で自動判別し、出力制御を適切に切り替えることで、安全性を高め、かつ筋肉や関節のダメージ又は創傷に対する治療効果を高めることができる。特に１ｍＡ以下の微小電流を使用する機器について有効である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明における電流刺激装置の説明図である。

【図2】本発明における電流刺激装置本体の六面図である。

【図3】本発明における電流刺激装置の使用方法を示す説明図である。

【図4】本発明における電流刺激装置のブロック図である。

【図5】本発明における定電圧調整部１１１１の回路図である。

【図6】本発明における定電圧微調整部１１１２の回路図である。

【図7】本発明における定電流調整部１１１３の回路図である。

【図8】本発明におけるインピーダンス測定の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１の実施形態）
図１は本発明における電流刺激装置１を示している。本装置は電流刺激を供給する本体１１、本体１１に搭載され、押すことで電流刺激出力をＯＮにする出力スイッチＡ１２１および出力スイッチＢ１２２、電流刺激を人体に供給するシート型電極Ａ１３、およびピン電極Ｂ１４、ピン電極Ｂ１４とペアで使用される使用者が握って保持する不関電極Ｃ１５からなる。ピン電極Ｂ１４はスティック型導子１６の先端に取り付けられる。各電極はケーブルおよびソケットで本体１１と接続される。図１ではＹ型に分岐するケーブルの分岐した遠方端に、電極がコネクタを介して接続され、ケーブルの他端はコネクタを介して本体１１と接続されている。また、本説明ではシート型電極Ａ１３は１対構成であるが、一方を不関電極Ｃ１５とした構成であってもよい。また本体１１はシート型電極Ａ１３を接続するためのコネクタが２組、すなわち、シート型電極Ａ１３を２対使用することも可能とする２チャンネル構成にしているが、本発明はこの構成に限定されず、１対でもよいし、３対以上の構成であってもよい。また、本実施形態ではピン電極Ｂ１４とペアで使用される電極として上記の不関電極Ｃ１５を使用しているが、これに限定されず、シート型の電極、例えばシート型電極Ａ１３を使用してもよい。この場合は不関電極Ｃ１５を握る代わりにシート型電極Ａ１３を皮膚に張り付けて使用される。

【0014】

図２は本発明における電流刺激装置の本体１１を示している。図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は正面図、図２（ｃ）は背面図、図２（ｄ）は右側面図、図２（ｅ）は底面図、図２（ｆ）は左側面図を示している。本体１１の底面にはシート型電極Ａ１３を接続するためのシート型電極用コネクタＡ１７１、シート型電極用コネクタＢ１７２、スティック型導子１６を接続するためのスティック型導子用コネクタ１８が配置されている。なお、本構成ではシート型電極Ａ１３が２対（２チャンネル）構成のため、シート型電極用コネクタＡ１７１、シート型電極用コネクタＢ１７２と２基備えているが、１対構成でも３対以上の構成であってもよい。正面図の導子おき１９は接続中の導子を一時的に置いておく収納部である。導子おき１９はスティック型導子１６を置いておくために凹型構造としているが、電極の落下や、転がり落ちることを防止する構造であればよい。表示部２０では電流刺激出力のパラメータや制御モードを含む治療に必要な設定が表示される。上記設定の入力は図示しない入力スイッチやつまみによる入力であってもよいし、表示部２０をタッチパネルとして表示部２０による入力であってもよい。

【0015】

図３は本発明における電流刺激装置１の使用時装着例である。シート型電極Ａ１３を使用する場合、例えば図３（Ａ）のように治療を要する部位にシート型電極Ａ１３を張り付けて使用される。シート型電極Ａ１３は、電極の機能を有する薄型のシート状である。シート型電極Ａ１３の構造としてはシート状の基材と、当該基材と生体との接触面には導電性ゲルを備えていてもよい。基材としては例えば、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、ステンレスといった導電性の金属箔の部材からなっていてもよく、また部材は金属箔にかぎらず、表面をめっき加工した薄型の部材や、導電性粉末、導電性繊維を混入した導電性材料による薄型の部材、銀繊維や導電性繊維で作られたメッシュ状のあるいは布状の薄型の部材であってもよい。あるいは基材としては絶縁性の材料、例えば布を使用し、導電性ゲルを基材表面に配置して生体との接触や生態に対する導電性を確保するような構成でもよい。一方、ピン電極Ｂ１４を使用する場合図３（Ｂ）のように、スティック型導子１６の先端にピン電極Ｂ１４を取付け、ピン電極Ｂ１４を、治療を要する部位に当接させてスライドさせながら使用される。ピン電極Ｂ１４は上記金属箔部材と同様の金属部材あるいは表面をめっき加工した部材、導電性材料による部材からなっていてもよく、ピン型の構造が形成できるものであればよい。ピン電極使用時は、治療対象者は不関電極Ｃ１５を握ることで、電気回路が構成されて電流が流れる。不関電極Ｃ１５もピン電極Ｂ１４同様に、金属部材、めっき加工部材、導電性材料部材からなり、握って使用されることから、手で掴む程度の大きさの固体を形成できるものであればよい。

【0016】

不関電極Ｃ１５の形状として、図３（Ｂ）のようにリング型の形状であってもよい。リング形状の場合、治療対象者が指を通し、軽く握って保持する。例えば棒形状の場合、掴み損ねたり、滑らしたりすることで落としてしまうこともあり得るが、リング形状にすることで落とすこともなく、治療対象者の皮膚との接触を確実に維持できるため、スティック型導子１６の先端のピン電極Ｂ１４から人体を通り、不関電極Ｃ１６と電流刺激装置間で構成される電気回路を安定して構成可能であり、より確実に不関電極として機能する。

【0017】

本実施例では、スティック型導子１６の先端に接触面積の小さいピン電極Ｂ１４を使用する例であるが、治療方法に応じて、ピン型の電極に代えて、球体形状あるいはローラー形状の電極、また導電性を有する綿棒を使用してもよい。これら電極も金属部材、めっき加工部材、導電性材料部材によって構成されても、水や電解液をしみこませることによって導電性を与えてもよい。

【0018】

図４は本発明の電流刺激装置のブロック図である。本体１１は刺激電流を発生する波形生成部１１１、各部の制御、信号計測および波形生成部１１１の出力波形やタイミングを生成する制御部１１２、出力スイッチ１２からのＯＮ信号、ユーザによる電流刺激信号出力値や波形の設定、また後述のインピーダンス設定等の各種設定の入力を受け付けるユーザＩＦ部１１３、各部に電力供給する電源部１１４で構成される。さらに波形生成部１１１は定電圧調整部１１１１、定電圧微調整部１１１２、定電流調整部１１１３を有する。出力スイッチ１２がＯＮになると、ユーザＩＦ部１１３からの設定に応じて制御部１１２からの制御信号が波形生成部１１１に入力されることで電流刺激出力が電極に供給される。ここで、波形生成部１１１の構成は図４にあるように定電圧調整部１１１１の出力が、定電圧微調整部１１１２に入力され、定電圧微調整部１１１２からシート型電極Ａ１３に出力された後に、最終的に定電流調整部１１１３に入力される。ここでは電極をシート型電極Ａ１３としているが、ピン電極Ｂ１４と不関電極Ｃ１５であってもよい。定電圧微調整部１１１２は定電圧調整部１１１１だけでは正確な電圧調整が困難なところを微調整するための回路であって、具体的には０Ｖ付近までの電圧を出力可能とするために設けられている。定電圧調整部１１１１、定電圧微調整部１１１２、最後に定電流調整部１１１３が出力段にあることで定電圧制御と定電流制御と両方が可能な構成となっている。

【0019】

図５に定電圧調整部１１１１の回路構成を示す。いわゆるフライバック方式のＤＣＤＣ変換であって、電源部１１４からの電圧Ｖｃｃがトランス２１の１次巻き線側に入力される。ＭＯＳＦＥＴ２２のスイッチング動作でＯＮのとき、トランス２１の１次巻き線側に電流が流れ、エネルギーが蓄積される。ＭＯＳＦＥＴ２２がＯＦＦになると、トランス２１に逆起電力が生じ、２次巻き線側に電力が出力される。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２２のＯＮ／ＯＦＦが出力電圧を制御することになる。この電力は整流ダイオード２３１と平滑コンデンサ２４１によって半波整流されて直流化される。ここで出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗Ａ２６１と抵抗Ｂ２６２で抵抗分圧した電圧を基準電圧ＩＣ２３２に入力する。このとき、基準電圧ＩＣ基準電圧および抵抗分圧比によって出力電圧Ｖｏｕｔが決定される。そして基準電圧ＩＣの出力を、フォトカプラ２８を介してスイッチングレギュレータＡ２７１にフィードバックすることで、ＭＯＳＦＥＴ２２のスイッチング動作を制御、すなわちトランス２１のＯＮ／ＯＦＦによるフライバックで電圧制御動作に繋がり、これは負帰還によるフィードバック制御となり定電圧動作を得る。またトランス２１とフォトカプラ２８によって入力側と出力側に絶縁構造を持たせている。ここで制御部１１２からの制御信号（ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ ＭｏｄｕｌＡｔｉｏｎ）信号１）を抵抗Ｇ２６７、パスコンデンサであるコンデンサ２４３Ｂ、抵抗Ｄ２６４を介して基準電圧ＩＣ２３２に入力することで、基準電圧ＩＣ２３２の出力を変更できることから、出力電圧Ｖｏｕｔの大きさをＰＷＭ信号で制御することができる。

【0020】

また、本発明では定電圧調整部１１１１の出力にＤＣＤＣコンバータが接続されており、フライバック方式のＤＣＤＣ出力電圧を利用し、そこにスイッチングレギュレータを接続して３．３Ｖが生成される。抵抗Ｅ２６５と抵抗Ｆ２６６の抵抗分圧によって出力電圧を検出し、スイッチングレギュレータＢ２７２に負帰還によるフィードバック制御が行われて、安定した３．３Ｖを得る。出力はインダクタンス２５およびコンデンサ２４２Ａで整流される。この３．３Ｖは絶縁された波形生成部（定電圧調整部１１１１、定電圧微調整部１１１２、定電流調整部１１１３）の各回路を構成する素子、例えばＯｐアンプやアイソレータ、アンプ等の各種素子の電源として使用される。すなわち、治療用の信号出力から３．３Ｖの電源出力を得るため、別途このための電源電圧用ＩＣ又はトランスが不要となる。３．３Ｖを供給する各種素子の電源はそれほど高くないため、スイッチングレギュレータのスイッチング周波数はそれほど低くする必要はなく、一般的にスイッチング周波数が大きい場合、スイッチングレギュレータの外付けのインダクタやコンデンサの大きさは小さいものでよく、スイッチング周波数が小さい場合は、それらの大きさは大きいものが必要であるので、スイッチングレギュレータの外付けのインダクタやコンデンサの値は比較的小さいものを選択することができる。一般的に素子の大きさはインダクタンスおよび容量に比例する。別途電源ＩＣ又はトランスが不要なことと併せて、装置の小型化と低ノイズの電気信号出力を可能とし、可搬性のある電流刺激装置で効率のよい治療を可能とする。

【0021】

図６は定電圧微調整部１１１２の回路構成を示す。微調整のために、トランジスタＡ３１１、トランジスタＢ３１２、ＯｐアンプＡ３２、抵抗Ｈ３３１、抵抗Ｉ３３２、抵抗Ｊ３３３、抵抗Ｋ３３４、から成る回路で定電圧動作を実現する。制御部１１２からの制御信号（ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ ＭｏｄｕｌＡｔｉｏｎ）信号２）を抵抗Ｌ３３５、パスコンデンサであるコンデンサＣ３４を介してＯｐアンプＡ３２に入力し、ＯｐアンプＡ３２の出力をトランジスタＢ３１２のベースに入力する。ＯｐアンプＡ３２の非反転入力に、制御信号（ＰＷＭ信号２）、反転入力に定電圧調整部１１１１同様、抵抗Ｈ３３１と抵抗Ｉ３３２で抵抗分圧した中間点に生じる電圧をフィードバックして入力する。すなわちＯｐアンプＡ３２は比較回路となる。トランジスタＢ３１２のベース入力がベースエミッタ電圧（ＶＢＥ）以上になると、トランジスタＢ３１２のコレクターエミッタ間に電流が流れる。次にトランジスタＡ３１１のベース電流が増え、コレクターエミッタが導通することでＶｏｕｔに出力が現れる。すなわち、トランジスタＡ３１１は制御回路である。Ｖｏｕｔを抵抗Ｈ３３１および抵抗Ｉ３３２によって分圧して比較回路にフィードバックすることで微小レベルの定電圧動作を実現する。すなわち抵抗Ｈ３３１、抵抗Ｉ３３２は検出回路である。例えば、Ｖｏｕｔが負荷変動により、上昇した場合、抵抗Ｈ３３１と抵抗Ｉ３３２の間の分圧は上昇する。その場合負帰還であるからＯｐアンプＡ３２の出力は減少し、トランジスタＢ３１２のベース電流が減少して、トランジスタＢ３１２のコレクターエミッタ間の電流は減る。そして、トランジスタＡ３１１のベース電流が減少し、トランジスタＡ３１１のコレクターエミッタ間電流が減ることでＶｏｕｔが下がる方向に調整される。Ｖｏｕｔが負荷変動により、下降した場合、この動作の反対の作用が働いてＶｏｕｔが上がる方向に調整される。すなわち負帰還フィードバックによる制御で定電圧動作を実現している。ここで制御信号（ＰＷＭ信号）を大きくした場合、ＯｐアンプＡ３２の出力が大きくなることから、上記動作説明に従い、トランジスタＢ３１２の出力増加からトランジスタＡ３１１の出力増加となり、Ｖｏｕｔを上げることができる。一方、制御信号（ＰＷＭ信号）を小さくした場合、この動作の反対の作用が働いて、Ｖｏｕｔを下げることができる。このような動作によってＶｏｕｔ出力を０Ｖ付近まで微調整することが可能になる。

【0022】

図７は定電流調整部１１１３の回路構成を示す。トランジスタＣ４１、ＯｐアンプＢ４２、抵抗Ｍ４３１で構成される。シート型電極Ａ１３からの入力電流Ｉを定電流調整部１１１３によって定電流制御する。制御部１１２からの制御信号（ＰＷＭ信号３）を抵抗Ｎ４３２、パスコンデンサであるコンデンサＤ４４を介してＯｐアンプＢ４２の非反転入力に、トランジスタＣ４１のエミッタからの出力がＯｐアンプＢ４２の反転入力に入力された後、ＯｐアンプＢ４２で差分が増幅され、トランジスタＣ４１のベースに入力される。トランジスタＣ４１のベース入力がベースエミッタ電圧（ＶＢＥ）以上になると、トランジスタＣ４１がＯＮになり、トランジスタＣ４１のコレクタからエミッタ方向に電流Ｉが流れ始める。電流Ｉが抵抗Ｍ４３１に流れ、抵抗Ｍ４３１の電圧が大きくなると、ＯｐアンプＢ４２の反転入力が大きくなり、ＰＷＭ信号３との差分が小さくなることから、ＯｐアンプＢ４２の出力が小さくなる。すなわちトランジスタＣ４１のベース電流が小さくなり、トランジスタＣ４１のコレクタからエミッタ方向に流れる電流Ｉが減少する。電流ＩトランジスタＣ４１のエミッタ電流はＯｐアンプＢ４２の反転入力にフィードバックされ、制御部１１２からの制御信号（ＰＷＭ信号２）との差分出力がトランジスタＣ４１の制御信号となって、電流Ｉの大きさの制御が行われる。つまり、トランジスタＣ４１は制御回路、抵抗Ｍ４３１は検出回路、ＯｐアンプＢ４２は比較回路の役割を果たし、負帰還フィードバックによる定電流制御を実現している。

【0023】

本発明の電流刺激装置は、動作モードとして定電流制御による電気信号を出力することで電流刺激を行うための微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）と、定電圧制御による電気信号を出力することで電流刺激やインピーダンス測定を行うためのインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）との２つのモードを有する。すなわち、本発明の電流刺激装置は、定電圧制御都による電気信号の出力または定電圧制御による電気信号の出力が可能である。デフォルト設定で、どちらかのモードにしておいてもよく、例えばデフォルトをインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）としてもよいし、微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）としてもよい。ここでは、デフォルトをインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）とする。微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）を使用する時は、ユーザＩＦ部１１３、例えば、電流刺激装置上に設けた表示部２０を構成するタッチパネル上のスイッチボタンイメージ、あるいは物理的なスイッチで、ユーザ操作により当該モード選択される。電極としては一般的なシート型電極Ａ１３が使用される。このとき、ユーザＩＦ部１１３での選択を受けて、電流刺激の制御としては定電流制御が用いられる。すなわち、図４の制御部１１２は主に定電流調整部１１１３の制御を行うように波形生成部１１１を制御する。シート型電極Ａ１３が、シート型電極用コネクタＡ１７１に接続されている場合、出力スイッチＡ１２１をオンにすることで、定電流制御による電流刺激を対象部位に与える。シート型電極Ａ１３がシート型電極用コネクタＢ１７２に接続されている場合は、出力スイッチＢ１２２をオンにすることで定電流制御による電流刺激を対象部位に与える。なお、後述の説明において出力スイッチＡ１２１は上記の接続構成を前提としており、シート型電極用コネクタＢ１７２に接続した場合は、出力スイッチＢ１２２をオンにすることになる。

【0024】

シート型電極Ａ１３が接続された場合、スティック型導子１６ではないとの判断で微小電力刺激モード（ＭＣＲモード）に自動的に切り替えてもよい。例えば、スティック型導子が接続されてなくて、インピーダンス測定が不可であることの判断結果や、本体１１のシート型電極用コネクタ１７やスティック型導子用コネクタ１８における挿入を検知する物理的なスイッチによる電極や導子の検出結果、電気的な接続による検出結果によって、接続された電極や導子の種類の判断を行ってもよい。

【0025】

スティック型導子１６のピン電極Ｂ１４を使用してインピーダンス測定しながら電流刺激を与えるインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）のときは、本体１１のスティック型導子用コネクタ１８にスティック型導子１６を接続し、さらにピン電極Ｂ１４をスティック型導子１６の遠位端に接続する。ここで、インピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）でなく微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）になっていたときは、ユーザ操作でユーザＩＦ部１１３を通じてインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）へモード選択する。例えば、電流刺激装置上に設けた表示部２０を構成するタッチパネル上のスイッチボタンイメージ、あるいは物理的なスイッチでのインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）へのモード選択が行われると、制御部１１２によって人体のインピーダンス測定が行われる。インピーダンス測定結果は、本体１１に表示機能を持たせて表示させる。例えば、表示部２０を構成するディスプレイに、グラフ、メーター、ゲージ等で視覚的に分かりやすく表示させてもよい。さらに、本体１１に発音機能を持たせて、ビープ音を断続的に鳴らしてもよい。例えばインピーダンスが低いときはピピピと早いテンポで鳴り、インピーダンスが高いときは、ピ－ピーピーと遅いテンポで鳴ることで聴覚的に知らせるようにしてもよい。電流刺激を与える電気信号の出力は、制御部１１２において定電圧動作を行うよう定電圧調整部１１１１および定電圧微調整部１１１２を制御することで定電圧制御にて制御され、出力スイッチ１２２Ｂをオンにすること出力される。すなわち制御部１１２は定電圧制御による電流刺激を出力するように波形生成部１１１を制御することで電流刺激が対象部位に与えられる。この場合、出力スイッチＢ１２２は、シート型電極用コネクタＢ１７２およびスティック型導子用コネクタ１８にて共用で使用される。

【0026】

ここで定電圧制御への切り替えは、使用者によってインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）が選択されたことに基づいて行われたがこれに限定されず、スティック型導子１６やピン電極Ｂ１４やこれらが使用されたことを示す情報、すなわち使用される電極を示す情報に基づいて自動的に切り替えられてもよい。

【0027】

また、スティック型導子１６を微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）で使用することも可能である。その場合は、ユーザ操作でユーザＩＦ部１１３を通じて微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）にモード選択する。例えば電流刺激装置上に設けた表示部２０を構成するタッチパネル上のスイッチボタンイメージ、あるいは物理的なスイッチでのインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＭＣＲモード）へのモード選択が行われると、制御部１１２において定電流動作を行うよう定電流調整部１１１３を制御することで定電流制御にて制御され、出力スイッチ１２２Ｂをオンにすることで、電流刺激を対象部位に与える。

【0028】

上記動作に代えて、人体のインピーダンス測定結果で、事前に設定した所定の値との比較で、モード選択を自動で行う実装としてもよい。例えば、スティック型導子１６にピン電極Ｂ１４を使用するときは、既述したように皮膚表面を滑らせて使用するので測定されたインピーダンスは大きく変動する傾向があり、したがって測定されたインピーダンスの変動が所定値以上の場合はピン電極Ｂ１４であると判断できる。すなわち、使用する電極を示す情報、例えばピン電極を示す情報として測定したインピーダンスでありこれを基に使用する電極を判断している。このほかに、ピン電極Ｂ１４は皮膚を滑らせて使用することを前提としているが、ピン電極Ｂ１４は皮膚から一時的あるいは瞬間的に離れる場合が多く、測定されたインピーダンスは非常に大きくなる。このようにインピーダンスが事前に設定された値を超えることでピン電極Ｂ１４が使用されていると判断することもできる。この場合は測定されたインピーダンスも測定されたインピーダンスが事前に設定された値を超えた情報もピン電極Ｂ１４が使用されることを示す情報である。この情報を判断基準として定電圧動作であるインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）が自動選択される制御としてもよい。スティック型導子１６やピン電極Ｂ１４に代えて、例えば、シート型電極Ａ１３を使用する場合は、電極は人体に添付されるため、インピーダンス変動もそれほど大きくないことから、事前に設定した値以下のインピーダンス値であるあるいは当該値を測定されたインピーダンスが超えないという判断基準で、モード選択を自動で微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）に切り替えてもよい。この場合は測定されたインピーダンスも測定されたインピーダンスが事前に設定された値を超えないという情報もシート型電極が使用されることを示す情報、つまり使用される電極を示す情報に該当する。

【0029】

さらに、モード選択後に上記の導子・電極の種類判定を行って、モード選択と導子・電極の組み合わせが不適切な場合には、適切なモードに自動的に切換えしてもよい。例えば、微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）を選択後に、スティック型導子１６にピン電極Ｂ１４が使用された場合、インピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）に自動的に切り替わる。逆にインピーダンス測定兼電流刺激モード（ＩＭモード）を選択後に、シート型電極Ａ１３が使用された場合、微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）に自動的に切り替わる。ピン電極Ｂ１４が使用されているか否かは、このほかにピン電極Ｂ１４が使用される専用のコネクタ部を本体１１に設け、当該コネクタにケーブルが接続された場合に電流刺激は定電圧動作で出力されるような構成でもよい。すなわち、ピン電極Ｂ１４が使用されることを示す情報に基づいて、制御部１１２は定電圧制御によって電流刺激を行うように切り替えるような構成でもよい。使用される電極を示す情報としては例えば動作モード、測定されたインピーダンス、使用されるコネクタなどがあげられるがこれに限らない。本発明では定電圧による出力への切り替えに限らず、定電流への切り替えを行ってもよく、使用され電極を示す情報に基づいて定電流制御に切り替えるような制御であってもよい。例えばシート型電極Ａ１３が使用されたことを示す情報に従って定電流制御に切り替えることもできる。

【0030】

さらに、手動でのモード選択と、接続されている導子・電極が不適切な場合、モード選択に合わせた導子を接続するよう使用者に警告メッセージを表示するような実装であってもよい。この場合、適切な導子・電極が接続されたと判定されるまで、出力されないような実装にすることが望ましい。

【0031】

電流刺激出力の制御について、微小電流刺激モード（ＭＣＲモード）のときは定電流動作であり、定電流調整部１１１３が機能して定電流制御で出力可能な最大電流である最大電流リミット（仕様上１ｍＡ）がかかる。治療の際の火傷のリスクを低減するために、インピーダンス測定兼治療モード（ＩＭモード）時は定電圧動作であるが、治療の際の火傷のリスクを低減するために出力電流に最大リミットが設けられている。ここで、定電圧動作時の最大リミットは定電流制動作時の最大電流リミット（仕様上１ｍＡ）より小さくすること、すなわち５００μＡや８００μＡなどに設定することができる。定電圧動作は上記のごとくピン電極Ｂ１４を使用するときであるので、ピン電極Ｂ１４と皮膚との接触面積が小さく電流密度が大きくなりやすく、したがって痛みややけどが発生しやすい。そこでピン電極Ｂ１４を使用することでピン電極Ｂ１４と皮膚との接触面積が小さくなって電流密度が大きくなった場合であっても痛みや火傷が発生しないあるいは発生しにくい電流値に最大リミットを設定するような制御でもよい。なお、定電圧時の最大リミットは出力電圧に応じて変動してもよい。

【0032】

具体的には、さらに火傷のリスクを低減するために、制御部１１２において、設定電圧に応じて電流に最大リミットをかける設定としている。例えば、０．５Ｖ毎に電流制限上限は数１０μＡ上昇させ、インピーダンス測定兼治療モード（ＩＭモード）時の電圧ＭＡＸ値まで段階的な出力上限制御としている。これには、低電圧出力時の刺激感の緩和の効果もある。また、ｍｉｎ値０．５Ｖ設定時は一定量のオフセット電流が適用される設定として、最大リミットは例えば次ようなの制御となる。出力電圧が０．５Ｖのとき、最大リミット＝オフセット電流＋２０＝（オフセット電流＋２０）μＡ、出力電圧が１．０Ｖのとき、最大リミット＝オフセット電流＋２０×２＝（オフセット電流＋４０）μＡ、出力電圧が１．５Ｖのとき、最大リミット＝オフセット電流＋２０×３＝（オフセット電流＋６０）μＡ。ここで、電流リミットは最大で１ｍＡを超えない制限制御としている。特に２０Ｖ程度の出力は、大きな接触面積のローラー型の電極に対して使用される場合があり、この場合は電流密度が低下しすぎないように比較的大きな出力電流が必要となる。このように制御部１１２は定電圧動作において、出力される電流の最大値は、初期値に出力電圧に基づいて変動する変動値を加えたものとすることができる。初期値として上記ではオフセット電流を加えているがこれに限定されず、オフセット電流がなくてもよい。また変動値は出力電圧のステップである０．５Ｖごとに変化するように設定されているがこれに限定されず、ステップとしは０．５Ｖ以下で変動値が変動しても０．５Ｖ以上で変動してもよく、変動する値である変動割合も２０μＡ以下でも以上でもよい。例えば出力電圧に対してリニアに変化してもよいし、非線形に変化してもよい。例えば出力電圧が低い場合は０．５Ｖごとに２０μＡずつ変動してもよいが、出力電圧が高くなると例えば０．５Ｖごとに１０μＡずつ変動するように変動割合を変化させてもよい。すなわち出力電圧によって変動割合が変化するような構成でもよい。さらには、最大リミットは、上記のように出力電圧に伴って大きくなるように制御されるが、その最大値は、一定値以上に大きくならないように制御されてもよい。例えば定電流制御時の最大電流リミットとしてもよい。すなわち、上記の実施形態では１０００μＡとしてもよいし、当該最大電流リミットと異なる値が設定されてもよい。例えば定電流制御時の最大電流リミットを超えない特定の値に制御されてもよい。特定の値としては定電流制御時の最大電流リミットより低い電流である５００μＡや８００μＡ等のようにしてもよい。

【0033】

上記の実施形態において、ピン電極Ｂ１４が使用されている情報に基づいて電気刺激を与える出力を定電圧制御で行うことを記載しているが、定電圧制御への切り替えは次のような場合に行ってもよい。例えば、シート型電極Ａ１３を使用する場合は、定電流制御によって出力がされる場合に、シート型電極Ａ１３のインピーダンスを測定することよって、例えばインピーダンスが事前に設定した値である閾値を超えた場合は定電圧制御に切り替えてもよい。シート型電極Ａ１３のような導電性シートを治療用電極として使用する場合は、シートが皮膚に完全に密着する必要があるが、この密着が不十分な場合は電極と皮膚との接触面積が小さくなり、定電流制御の場合は出力された電流がこの小さな接触面積に集中して電流集中が発生し、電流集中による痛みや火傷が発生しやすくなる。また、導電性シートが劣化した場合もシートの一部が高抵抗となりあるいは電流が一部のみに流れることになり、やはり電流集中が発生して電流集中による痛みや火傷が発生しやすくなる。このように電流が流れる面積が低下した場合であっても、定電圧制御であれば、痛みや火傷が発生しないように出力電流を維持することができる。よって定電流制御によって出力している場合であってもインピーダンスを測定し、インピーダンスが事前に設定した値を超えると定電圧制御に切り替えるような構成でもよい。この場合のインピーダンスの測定の代わりに、出力電圧をモニターして、出力の電圧が事前に設定した値を超えると定電圧制御に切り替えるような構成でもよい。さらにこのような定電圧制御に切り替わった場合は、定電圧に切り替わったことや、電流集中の発生可能性があること、電極の皮膚への接触が不十分であること、あるいは導電性シートの劣化などを示す情報を使用者に報知してもよいし、電極の確認を促すまたは電極の交換を促す情報を報知してもよい。報知として表示部２０にこれらを表示したり、ＬＥＤを点灯させる、あるいはビープ音を鳴らすなどでもよい。

【0034】

本実施例のインピーダンス測定については、図８の機構にて測定される。電極が人体に接触している状態を負荷５５とみなし、電流Ｉについては供給回路に挿入したシャント抵抗５４を流れる電流を電流測定ＩＣ５２で測定する。電圧Ｖについては負荷５５にかかる電圧を電圧測定ＩＣ５３で測定する。インピーダンスは上記ＶおよびＩから計算されるが、ここで電圧Ｖ、電流Ｉの測定を制御部１１２で切換回路５１を制御して交互にすばやく測定することで、インピーダンスを得る。本構成にすることで、同時に測定するよりも回路構成を小さくすることが可能になり、より可搬性に優れる電流刺激装置を実現可能となる。ただし、切換回路５１を使用せずに電圧Ｖ、電流Ｉを同時に測定してもよい。

【符号の説明】

【0035】

１ 電流刺激装置
１１ 本体
１３ シート型電極Ａ
１４ ピン電極Ｂ
１５ 不関電極
１６ スティック型導子
１８ スティック型導子用コネクタ
１９ 導子おき
２０ 表示部
２１ トランス
２２ ＭＯＳＦＥＴ
２５ インダクタンス
２８ フォトカプラ
３２ ＯｐアンプＡ
３４ コンデンサＣ
４１ トランジスタＣ
４２ ＯｐアンプＢ
４４ コンデンサＤ
５１ 切換回路
５２ 電流測定ＩＣ
５３ 電圧測定ＩＣ
５４ シャント抵抗
５５ 負荷
１１１ 波形生成部
１１２ 制御部
１１３ ユーザＩＦ部
１１４ 電源部
１２１ 出力スイッチＡ
１２２ 出力スイッチＢ
１７１ シート型電極用コネクタＡ
１７２ シート型電極用コネクタＢ
２３１ 整流ダイオード
２３２ 基準電圧ＩＣ
２４１ 平滑コンデンサ
２４２ コンデンサＡ
２４３ コンデンサＢ
２６１ 抵抗Ａ
２６２ 抵抗Ｂ
２６３ 抵抗Ｃ
２６４ 抵抗Ｄ
２６５ 抵抗Ｅ
２６６ 抵抗Ｆ
２６７ 抵抗Ｇ
２７１ スイッチングレギュレータＡ
２７２ スイッチングレギュレータＢ
３１１ トランジスタＡ
３１２ トランジスタＢ
３３１ 抵抗Ｈ
３３２ 抵抗Ｉ
３３３ 抵抗Ｊ
３３４ 抵抗Ｋ
３３５ 抵抗Ｌ
４３１ 抵抗Ｍ
４３２ 抵抗Ｎ
１１１１ 定電圧調整部
１１１２ 定電圧微調整部
１１１３ 定電流調整部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】