特開 2024-54546 生体刺激装置

(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】P2024054546

(43)【公開日】2024-04-17

(54)【発明の名称】生体刺激装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/36 20060101AFI20240410BHJP

【ＦＩ】

A61N1/36

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022160826

(22)【出願日】2022-10-05

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】391009800

【氏名又は名称】株式会社テクノリンク

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 辰之

【テーマコード（参考）】

4C053

【Ｆターム（参考）】

4C053JJ01

4C053JJ40

(57)【要約】

【課題】生体の個体差の影響を抑制しつつ、生体に蓄積された電荷を放電させること。
【解決手段】本開示に係る生体刺激装置は、生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、トランスと、第１スイッチと、第２スイッチと、制御部と、出力部とを備える。前記制御部は、前記第１スイッチをオンにする第１パルスから構成された第１正弦波用パルス群と、前記第１パルスから構成された第１放電用パルス群とを有する前記第１駆動信号を生成し、前記第２スイッチをオンにする第２パルスから構成された第２正弦波用パルス群と、前記第２パルスから構成された第２放電用パルス群とを有する前記第２駆動信号を生成し、前記第１正弦波用パルス群と前記第２正弦波用パルス群を交互に発生させることによって、擬似正弦波となる前記刺激信号を前記出力部から出力させる。また、前記制御部は、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の第２パルスとを交互に発生させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、
トランスと、
前記トランスの一次側巻線に所定方向の電流を流すための第１スイッチと、
前記トランスの前記一次側巻線に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第２スイッチと、
前記第１スイッチを駆動する第１駆動信号と、前記第２スイッチを駆動する第２駆動信号とを生成する制御部と、
前記トランスの二次側巻線に接続されており前記刺激信号を出力する出力部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１スイッチをオンにする第１パルスから構成された第１正弦波用パルス群と、前記第１パルスから構成された第１放電用パルス群とを有する前記第１駆動信号を生成し、
前記第２スイッチをオンにする第２パルスから構成された第２正弦波用パルス群と、前記第２パルスから構成された第２放電用パルス群とを有する前記第２駆動信号を生成し、
前記第１正弦波用パルス群と前記第２正弦波用パルス群を交互に発生させることによって、擬似正弦波となる前記刺激信号を前記出力部から出力させるとともに、
前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させる
ことを特徴とする生体刺激装置。

【請求項2】

請求項１に記載の生体刺激装置であって、
前記制御部は、前記第１正弦波用パルス群の直前及び直後に前記第１放電用パルス群を発生させるとともに、前記第２正弦波用パルス群の直前及び直後に前記第２放電用パルス群を発生させることによって、前記第１正弦波用パルス群の発生タイミングと前記第２正弦波用パルス群の発生タイミングとの間で、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させることを特徴とする生体刺激装置。

【請求項3】

請求項１に記載の生体刺激装置であって、
前記制御部は、最後の前記正弦波用パルス群を発生させた後に、前記第１放電用パルス群及び前記第２放電用パルス群を発生させ、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させることを特徴とする生体刺激装置。

【請求項4】

請求項３に記載の生体刺激装置であって、
前記制御部は、
前記第１放電用パルス群及び前記第２放電用パルス群の一方を他方よりも早く発生させることによって、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させる直前に、前記第１パルス及び前記第２パルスの一方を発生させることを特徴とする生体刺激装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体刺激装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電極を内蔵する導子（出力部）から生体に刺激信号を出力する生体刺激装置が知られている。特許文献１に記載の生体刺激装置では、生体がコンデンサのような容量性を有することに着目し、生体の容量性の作用によってパルス群を歪ませて、これにより、擬似的な正弦波を形成して生体に刺激を与えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６４８８４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、生体に蓄積された電荷によって生じる疑似正弦波の歪みを抑制するために、放電用パルスを設けることが記載されている。但し、生体の容量性には個体差があり、個体差に応じた放電用パルスを設定することが難しいことがある。

【0005】

本発明は、生体の個体差の影響を抑制しつつ、生体に蓄積された電荷を放電させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するための主たる発明は、生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、トランスと、前記トランスの一次側巻線に所定方向の電流を流すための第１スイッチと、前記トランスの前記一次側巻線に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第２スイッチと、前記第１スイッチを駆動する第１駆動信号と、前記第２スイッチを駆動する第２駆動信号とを生成する制御部と、前記トランスの二次側巻線に接続されており前記刺激信号を出力する出力部と、を備え、前記制御部は、前記第１スイッチをオンにする第１パルスから構成された第１正弦波用パルス群と、前記第１パルスから構成された第１放電用パルス群とを有する前記第１駆動信号を生成し、前記第２スイッチをオンにする第２パルスから構成された第２正弦波用パルス群と、前記第２パルスから構成された第２放電用パルス群とを有する前記第２駆動信号を生成し、前記第１正弦波用パルス群と前記第２正弦波用パルス群を交互に発生させることによって、擬似正弦波となる前記刺激信号を前記出力部から出力させるとともに、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の第２パルスとを交互に発生させることを特徴とする生体刺激装置である。

【0007】

本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、生体の個体差の影響を抑制しつつ、生体に蓄積された電荷を放電させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施形態の生体刺激装置１の構成の説明図である。図中には、生体（例えば人体）の等価回路も示されている。

【図2】図２は、第１実施形態の入力信号の説明図である。

【図3】図３Ａは、出力部３１に生体を接続した場合の第１実施形態の刺激信号のグラフである。図３Ｂは、図３ＡのＦＦＴ解析結果のグラフである。

【図4】図４Ａは、５個ずつの第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２によって放電用パルス群Ｇｄを構成した場合の刺激信号のグラフである。図４Ｂは、図４ＡのＦＦＴ解析結果のグラフである。

【図5】図５Ａは、７個ずつの第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２によって放電用パルス群Ｇｄを構成した場合の刺激信号のグラフである。図５Ｂは、図５ＡのＦＦＴ解析結果のグラフである。

【図6】図６は、基本波にする高調波のピークレベルの比較表である。

【図7】図７は、第２実施形態の入力信号の説明図である。

【図8】図８は、出力部３１に生体を接続した場合の第２実施形態の刺激信号のグラフである。

【図9】図９Ａは、最後の正弦波用パルス群Ｇｓの後に放電用パルス群Ｇｄを設けない場合の出力波形を示している。図９Ｂは、最後の正弦波用パルス群Ｇｓの後に放電用パルス群Ｇｄを設けた場合の出力波形を示している。

【図10】図１０は、第２実施形態の変形例の入力信号の説明図である。

【図11】図１１は、変形例の刺激信号のグラフである。

【図12】図１２は、比較例の入力信号の説明図である。

【図13】図１３Ａは、出力部３１に生体を接続した場合の比較例の刺激信号のグラフである。図１３Ｂは、図１３ＡのＦＦＴ解析結果のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

【0011】

第１形態の生体刺激装置は、生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、トランスと、前記トランスの一次側巻線に所定方向の電流を流すための第１スイッチと、前記トランスの前記一次側巻線に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第２スイッチと、前記第１スイッチを駆動する第１駆動信号と、前記第２スイッチを駆動する第２駆動信号とを生成する制御部と、前記トランスの二次側巻線に接続されており前記刺激信号を出力する出力部と、を備え、前記制御部は、前記第１スイッチをオンにする第１パルスから構成された第１正弦波用パルス群と、前記第１パルスから構成された第１放電用パルス群とを有する前記第１駆動信号を生成し、前記第２スイッチをオンにする第２パルスから構成された第２正弦波用パルス群と、前記第２パルスから構成された第２放電用パルス群とを有する前記第２駆動信号を生成し、前記第１正弦波用パルス群と前記第２正弦波用パルス群を交互に発生させることによって、擬似正弦波となる前記刺激信号を前記出力部から出力させるとともに、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させることを特徴とする生体刺激装置である。このような生体刺激装置によれば、生体の個体差の影響を抑制しつつ、生体に蓄積された電荷を放電させることができる。

【0012】

第２形態の生体刺激装置は、上記第１形態の生体刺激装置であって、前記制御部は、前記第１正弦波用パルス群の直前及び直後に前記第１放電用パルス群を発生させるとともに、前記第２正弦波用パルス群の直前及び直後に前記第２放電用パルス群を発生させることによって、前記第１正弦波用パルス群の発生タイミングと前記第２正弦波用パルス群の発生タイミングとの間で、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させることを特徴とする生体刺激装置である。これにより、生体の個体差の影響を抑制しつつ、生体に蓄積された電荷を放電させることによって、疑似正弦波の歪みを抑制することができる。

【0013】

第３形態の生体刺激装置は、上記第１形態の生体刺激装置であって、前記制御部は、最後の前記正弦波用パルス群を発生させた後に、前記第１放電用パルス群及び前記第２放電用パルス群を発生させ、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させることを特徴とする生体刺激装置である。これにより、生体の個体差の影響を抑制しつつ、疑似正弦波を繰り返し出力した時に生体に蓄積された電荷を放電させることができる。

【0014】

第４形態の生体刺激装置は、上記第３形態の生体刺激装置であって、前記制御部は、前記第１放電用パルス群及び前記第２放電用パルス群の一方を他方よりも早く発生させることによって、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させる直前に、前記第１パルス及び前記第２パルスの一方を発生させることを特徴とする生体刺激装置である。これにより、生体に蓄積された電荷を速やかに放電することができる。

【0015】

＝＝＝実施形態＝＝＝
＜基本構成＞
図１は、本実施形態の生体刺激装置１の構成の説明図である。図中には、生体（例えば人体）の等価回路も示されている。

【0016】

生体の等価回路は、抵抗成分Ｒ１，Ｒ５と、抵抗成分Ｒ２，Ｒ６と、容量成分Ｃ１，Ｃ２とにより構成されている。抵抗成分Ｒ１，Ｒ５は、生体の皮膚表面から内部組織への広がり抵抗に相当する。並列接続されている抵抗成分Ｒ２，Ｒ６及び容量成分Ｃ１，Ｃ２は、生体の内部組織の抵抗成分に相当する。生体の等価回路は、生体刺激装置１の一対の出力部３１のそれぞれに設けられることになる。

【0017】

生体刺激装置１は、生体に刺激信号を付与することによって、生体に刺激を付与する装置である。一般的に、刺激信号の周波数が高いほど、生体のインピーダンスが小さくなり、筋刺激の感覚が小さくなる。例えば、百ｋＨｚ以上の高周波数においては、刺激信号による筋刺激はほとんど無くなる。一方、刺激信号の周波数が低いほど、生体のインピーダンスが大きくなり、刺激感が強くなる。刺激感の得られる低周波数の場合、刺激信号は、矩形波よりも正弦波の方が、刺激がソフトになる。

【0018】

生体刺激装置１は、トランス１０と、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２と、出力部３１と、制御部４０とを有する。

【0019】

トランス１０は、一次側巻線と二次側巻線との間で信号を変換する変換器（変圧器）である。トランス１０は、一次側に供給された電気エネルギーを磁気エネルギーに変換し、磁気エネルギーを二次側で電気エネルギーに再変換して出力する。一次側巻線の側に入力される信号を入力信号と呼び、二次側巻線の側から出力される信号（生体に出力する信号）を刺激信号と呼ぶことがある。例えば、トランス１０は、入力信号（入力電圧）を５～１０倍程度に昇圧して、刺激信号として出力する。

【0020】

トランス１０は、第１入力端子１１、第２入力端子１２、センタータップ１３、第１出力端子１４及び第２出力端子１５を有する。トランス１０の一次側には、第１入力端子１１、第２入力端子１２及びセンタータップ１３が設けられている。第１入力端子１１は、一次側巻線の一端側の端子である。第２入力端子１２は、一次側巻線の他端側（一次入力端子とは逆側）の端子である。センタータップ１３は、一次側巻線の中間点を引き出した端子である。第１入力端子１１、第２入力端子１２及びセンタータップ１３によって、トランス１０の一次側巻線に入力される入力信号が生成されることになる。トランス１０の二次側には、第１出力端子１４及び第２出力端子１５が設けられている。第１出力端子１４及び第２出力端子１５から刺激信号が出力されることになる。

【0021】

第１スイッチ２１は、トランス１０の一次側巻線に所定方向の電流を流すためのスイッチである。ここでは、第１スイッチ２１がオンになったときに一次側巻線に流れる電流の方向をプラス方向とする。第１スイッチ２１は、トランス１０の一次側巻線の一端側の第１入力端子１１に接続されている。第１スイッチ２１は、例えばＦＥＴであり、ソース接地されたＦＥＴのドレインが第１入力端子１１に接続され、ゲートに入力される信号に応じてオン・オフ（通電・休止）の制御が行われることになる。第１スイッチ２１がオンになると一次側巻線にプラス方向の電流が流れる。第１スイッチ２１がオフになると、このプラス方向の電流が遮断される。

【0022】

第２スイッチ２２は、トランス１０の一次側巻線にマイナス方向（前記所定方向とは逆方向）の電流を流すためのスイッチである。第２スイッチ２２がオンになったときに一次側巻線に流れる電流の方向は、第１スイッチ２１がオンになったときに一次側巻線に流れる電流の方向（所定方向；プラス方向）の逆方向となる。第２スイッチ２２は、トランス１０の一次側巻線の他端側（第１スイッチ２１が接続された側とは逆側）の第２入力端子１２に接続されたスイッチである。第２スイッチ２２も、第１スイッチ２１と同様に、例えばＦＥＴであり、ソース接地されたＦＥＴのドレインが第２入力端子１２に接続され、ゲートに入力される信号に応じてオン・オフが行われることになる。第２スイッチ２２がオンになると一次側巻線にマイナス方向の電流が流れる。第２スイッチ２２がオフになると、このマイナス方向の電流が遮断される。

【0023】

出力部３１は、生体に刺激信号を出力する電極である。出力部３１は、トランス１０の二次側巻線の第１出力端子１４及び第２出力端子１５にそれぞれ接続されている。出力部３１は、生体に接触させる導子（例えば粘着パッド、吸引パッド、金属棒状若しくはグローブ状の形態をした導子）に内蔵されており、導子を介して生体に刺激信号を出力する。

【0024】

制御部４０は、出力部３１から出力する刺激信号を制御する部分（コントローラー）である。制御部４０は、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２の駆動を制御する。つまり、制御部４０は、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２を介してトランス１０への入力を制御することによって、出力部３１から出力する刺激信号を制御する。制御部４０は、センタータップ１３の電圧（設定電圧）を制御する。制御部４０は、不図示の記憶部に記憶されているプログラムを実行することにより、後述する各種処理を実行する。ここでは、制御部４０は、処理装置４１と、電圧設定部４２と、駆動信号生成部４３とを有する。

【0025】

処理装置４１は、例えばＣＰＵやＭＰＵなどの処理装置４１である。処理装置４１は、設定電圧を指示するための設定信号を電圧設定部４２に出力する。また、処理装置４１は、第１駆動信号や第２駆動信号の生成を指示するための指示信号を駆動信号生成部４３に出力する。

【0026】

電圧設定部４２は、トランス１０のセンタータップ１３の電圧（設定電圧）を設定する部位（回路）である。ここでは、電圧設定部４２は、Ｄ／Ａコンバーター４２Ａとアンプ４２Ｂとを有する。Ｄ／Ａコンバーター４２Ａは、処理装置４１から入力された信号に応じた電圧を出力し、アンプ４２Ｂは、Ｄ／Ａコンバーター４２Ａからの出力電圧を増幅してセンタータップ１３の電圧を設定する。処理装置４１からの設定信号が変更されると、トランス１０のセンタータップ１３の設定電圧が変更され、刺激信号の電圧が調整されることになる。例えば、電圧設定部４２は、０Ｖ～１２Ｖの範囲でセンタータップ１３の設定電圧を調整可能である。なお、電圧設定部４２は、センタータップ１３に出力する設定電圧を可変に構成するのではなく、一定の電圧を出力するように構成しても良い。

【0027】

駆動信号生成部４３は、第１駆動信号及び第２駆動信号を生成する信号生成部（回路）である。駆動信号生成部４３は、第１駆動信号を第１スイッチ２１（詳しくはＦＥＴである第１スイッチ２１のゲート）に出力し、第２駆動信号を第２スイッチ２２（詳しくはＦＥＴである第２スイッチ２２のゲート）に出力する。なお、駆動信号生成部４３を設けずに、処理装置４１が第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２に第１駆動信号及び第２駆動信号を出力するように制御部４０を構成しても良い。

【0028】

＜入力信号について＞
（比較例）
図１２は、比較例の入力信号の説明図である。図中には、上から順に、第１駆動信号、第２駆動信号及び入力信号が示されている。第１駆動信号、第２駆動信号及び入力信号は、それぞれ周期Ｔを１サイクルとして繰り返す信号であり、図中には、２周期分の信号が示されている。

【0029】

以下の説明では、周期Ｔ（１サイクル分の期間）を４分割し、それぞれ第１期間～第４期間と呼ぶことがある。例えば、周期Ｔは、１Ｈｚ～１０ｋＨｚ程度の周波数に相当する周期（望ましくは１ｋＨｚ～３ｋＨｚ程度の周波数に相当する周期）である。

【0030】

第１駆動信号は、第１スイッチ２１を駆動するための信号（駆動信号、スイッチ制御信号）である。第１駆動信号がＨレベルのとき、第１スイッチ２１がオンになり、トランス１０の第１入力端子１１とセンタータップ１３の間の一次側巻線に設定電圧がかかり、一次側巻線にプラス方向（所定方向）の電流が流れる（通電）。第１駆動信号がＬレベルのとき、第１スイッチ２１がオフになり、プラス方向の電流が遮断される（休止）。

【0031】

第２駆動信号は、第２スイッチ２２を駆動するための信号である。第２駆動信号がＨレベルのとき、第２スイッチ２２がオンになり、トランス１０の第２入力端子１２とセンタータップ１３の間の一次側巻線に設定電圧がかかり、一次側巻線にマイナス方向（前記所定方向とは逆方向）の電流が流れる。第２駆動信号がＬレベルのとき、第２スイッチ２２がオフになり、マイナス方向の電流が遮断される。

【0032】

第１駆動信号及び第２駆動信号は、それぞれ、複数のパルスから構成されたパルス群が所定周期毎に現れる信号である。図１２に示す比較例では、第１駆動信号及び第２駆動信号のパルス群は、正弦波（疑似正弦波）を生成するための正弦波用パルス群Ｇｓで構成されている。以下の説明では、第１駆動信号の正弦波用パルス群Ｇｓのことを「第１正弦波用パルス群Ｇｓ１」と呼び、第２駆動信号の正弦波用パルス群Ｇｓのことを「第２正弦波用パルス群Ｇｓ２」と呼ぶ。第１正弦波用パルス群Ｇｓ１は、第１スイッチをオンにするパルス（第１パルスＰ１）により構成されている。第２正弦波用パルス群Ｇｓ２は、第２スイッチをオンにするパルス（第２パルスＰ２）により構成されている。第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２は、所定のパルス幅に設定されている。正弦波用パルス群Ｇｓ（Ｇｓ１，Ｇｓ２）の周期（周期Ｔ）は比較的長いのに対し、正弦波用パルス群Ｇｓを構成する各パルス（第１パルスＰ１又は第２パルスＰ２）の周期は比較的短い。第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１と、第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２は、交互に発生する。このため、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２は、高周波のスイッチング動作を交互に行うことになる。なお、第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の通電期間と、第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の通電期間は重複せず、一方の駆動信号の正弦波用パルス群Ｇｓの通電期間のとき、他方の駆動信号の正弦波用パルス群Ｇｓの通電期間は休止期間となる。第１期間及び第２期間は、第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の通電期間であるとともに、第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の休止期間である。また、第３期間及び第４期間は、第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の休止期間であるとともに、第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の通電期間である。このように、第１駆動信号と第２駆動信号は、互いに位相が１８０度ずれている。

【0033】

第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１は、第１期間（第１駆動信号の通電期間の前半）ではパルス密度が徐々に高くなり（単位時間当たりのパルス数が徐々に増加し）、第２期間（第１駆動信号の通電期間の後半）ではパルス密度が徐々に低くなる（単位時間当たりのパルス数が徐々に減少する）。第１期間における第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の時間変化とは逆の時間変化をたどるように、第２期間の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１が時間変化する。つまり、図１２のグラフに示されるように、第１期間における第１正弦波用パルス群Ｇｓ１のグラフと、第２期間における第２正弦波用パルス群Ｇｓ２のグラフは、第１期間と第２期間を境界として対称的なグラフになる。

【0034】

第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２は、第３期間（第２駆動信号の通電期間の前半）ではパルス密度が徐々に高くなり（単位時間当たりのパルス数が徐々に増加し）、第４期間（第２駆動信号の通電期間の後半）ではパルス密度が徐々に低くなる（単位時間当たりのパルス数が徐々に減少する）。第３期間における第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の時間変化とは逆の時間変化をたどるように、第４期間の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２が時間変化する。つまり、図１２のグラフに示されるように、第３期間における第２正弦波用パルス群Ｇｓ２のグラフと、第４期間における第２正弦波用パルス群Ｇｓ２のグラフは、第３期間と第４期間を境界として対称的なグラフになる。なお、第３期間における第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の時間変化は、第１期間における第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の時間変化と共通である。また、第４期間における第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の時間変化は、第２期間における第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の時間変化と共通である。

【0035】

上記の第１駆動信号と第２駆動信号（及び設定電圧）がトランス１０の一次側巻線に入力されることになる。第１駆動信号の第１パルスＰ１によって、第１スイッチ２１がオンになり、トランス１０の第１入力端子１１とセンタータップ１３の間の一次側巻線に設定電圧がかかり、一次側巻線がプラス方向（所定方向）に通電される。また、第２駆動信号の第２パルスＰ２によって、第２スイッチ２２がオンになり、トランス１０の第２入力端子１２とセンタータップ１３の間の一次側巻線に設定電圧がかかり、一次側巻線がマイナス方向（前記所定方向とは逆方向）に通電される。このように、図１２に示す入力信号がトランス１０の一次側巻線に入力されることになる。

【0036】

入力信号は、トランス１０の一次側巻線に入力される信号である。図１２に示す入力信号は、第１駆動信号をプラスとし、第２駆動信号をマイナスとして、両者を重ね合わせた信号である。入力信号には、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１と第２弦波用パルス群とが所定周期で交互に現れる。

【0037】

図１３Ａは、出力部３１に生体（詳しくは生体の等価回路）を接続した場合の比較例の刺激信号のグラフである。図中のグラフは、出力部３１の出力波形（図１のＸの電位の時間変化）を示している。図１３Ｂは、図１３ＡのＦＦＴ解析結果のグラフである。

【0038】

図１３Ａに示すように、生体の容量成分によって、刺激信号の電圧は、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の現れる第１期間及び第２期間に徐々に増加し、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の現れる第３期間及び第４期間に徐々に減少する。生体の容量成分は、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の現れる第２期間に充電され、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の現れる第３期間に放電されることになる。また、生体の容量成分は、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の現れる第４期間に逆側に充電され、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の現れる第１期間に放電されることになる。

【0039】

第１期間では第１パルスＰ１のパルス密度が徐々に高くなるため、第１期間では刺激信号の電圧変化（グラフの傾き）が徐々に急になり、第２期間では第１パルスＰ１のパルス密度が徐々に低くなるため、第２期間では刺激信号の電圧変化（グラフの傾き）が徐々に緩くなる。また、第３期間では第２パルスＰ２のパルス密度が徐々に高くなるため、第３期間では刺激信号の電圧変化が徐々に急になり、第４期間では第２パルスＰ２のパルス密度が徐々に低くなるため、第４期間では刺激信号の電圧変化が徐々に緩くなる。この結果、図１３Ａに示すように、生体の容量性の作用によって歪んだ刺激信号は、正弦波に近似した波形（疑似正弦波）になる。

【0040】

また、上記の説明において、第１期間における第１駆動信号のパルス密度の時間変化とは逆の時間変化をたどるように第２期間で第１駆動信号のパルス密度を時間変化させ、第３期間における第２駆動信号のパルス密度の時間変化とは逆の時間変化をたどるように第４期間で第２駆動信号のパルス密度を時間変化させていたのは、歪んだ刺激信号を正弦波に近似させるためである。また、第１期間における第１駆動信号のパルス密度の時間変化と、第３期間における第２駆動信号のパルス密度の時間変化とを共通にさせ、第２期間における第１駆動信号のパルス幅の時間変化と、第４期間における第２駆動信号のパルス密度の時間変化とを共通にさせていたのも、歪んだ刺激信号を正弦波に近似させるためである。図１２の第１駆動信号や第２駆動信号のパルス群を「正弦波用パルス群」と呼んでいるのは、このためである。

【0041】

ところで、生体のリアクタンス特性には充電抵抗と放電抵抗に違いがあり、生体の容量成分に対する充電は比較的速くなるのに対し、放電は比較的遅くなる。このような充放電のバランスに偏りがあるため、図１３Ａの楕円で囲んだ領域に示すように、疑似正弦波の頂点（最高電位点又は最低電位点）の近傍において、疑似正弦波の波形が放電の遅れにより歪んだ状態になる。この結果、図１３Ｂに示すように、高調波（ここでは第３高調波）のピークレベル（ここでは、－２４．２ｄＢ）が比較的大きくなる。但し、生体に与える刺激をソフトにさせるためには、正弦波の歪みを抑制することが望ましく（刺激信号の波形をより正弦波に近づけることが望ましく）、高調波を抑制させること（高調波のピークレベルは小さくすること）が望ましい。

【0042】

（第１実施形態について）
図２は、第１実施形態の入力信号の説明図である。図中には、上から順に、第１駆動信号、第２駆動信号及び入力信号が示されている。

【0043】

第１駆動信号は、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１と、第１放電用パルス群Ｇｄ１とを有する。また、第２駆動信号は、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２と、第２放電用パルス群Ｇｄ２とを有する。

【0044】

第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１は、比較例の第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１と同様であり、刺激信号を疑似正弦波にするためのパルス群である。第１正弦波用パルス群Ｇｓ１は、第１スイッチをオンにする第１パルスＰ１により構成されている。第１正弦波用パルス群Ｇｓ１は、第１期間（第１駆動信号の通電期間の前半）ではパルス密度が徐々に高くなり（単位時間当たりのパルス数が徐々に増加し）、第２期間（第１駆動信号の通電期間の後半）ではパルス密度が徐々に低くなる（単位時間当たりのパルス数が徐々に減少する）。第１期間における第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の時間変化とは逆の時間変化をたどるように、第２期間の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１が時間変化する。つまり、図２の第１駆動信号のグラフ上において、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１（放電用パルスを含まない）に着目すると、第１期間における第１正弦波用パルス群Ｇｓ１のグラフと、第２期間における第１正弦波用パルス群Ｇｓ１のグラフは、第１期間と第２期間を境界として対称的なグラフになる。

【0045】

第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２は、比較例の第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２と同様であり、刺激信号を疑似正弦波にするためのパルス群である。第２正弦波用パルス群Ｇｓ２は、第２スイッチをオンにする第２パルスＰ２により構成されている。第２正弦波用パルス群Ｇｓ２は、第３期間（第２駆動信号の通電期間の前半）ではパルス密度が徐々に高くなり（単位時間当たりのパルス数が徐々に増加し）、第４期間（第２駆動信号の通電期間の後半）ではパルス密度が徐々に低くなる（単位時間当たりのパルス数が徐々に減少する）。第３期間における第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の時間変化とは逆の時間変化をたどるように、第４期間の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２が時間変化する。つまり、図２の第２駆動信号のグラフ上において、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２（放電用パルスを含まない）に着目すると、第３期間における第２正弦波用パルス群Ｇｓ２のグラフと、第４期間における第２正弦波用パルス群Ｇｓ２のグラフは、第３期間と第４期間を境界として対称的なグラフになる。なお、第３期間における第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の時間変化は、第１期間における第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の時間変化と共通である。また、第４期間における第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の時間変化は、第２期間における第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の時間変化と共通である。

【0046】

なお、図中の第１駆動信号は、パルス密度変調方式（ＰＤＭ方式：pulse density modulation）により、第１期間では、単位時間当たりにおけるＨレベルになる期間の割合が徐々に増加し、第２期間では、単位時間当たりにおけるＨレベルになる期間の割合が徐々に減少する。また、図中の第２駆動信号も、パルス密度変調方式により、第３期間では、単位時間当たりにおけるＨレベルになる期間の割合が徐々に増加し、第４期間では、単位時間当たりにおけるＨレベルになる期間の割合が徐々に減少する。但し、パルス密度変調方式ではなく、パルス幅変調方式（ＰＷＭ方式：pulse width modulation）によって、単位時間当たりにおけるＨレベルになる期間の割合を増減させても良い。

【0047】

第１駆動信号及び第２駆動信号の放電用パルス群Ｇｄ（第１放電用パルス群Ｇｄ１及び第２放電用パルス群Ｇｄ２）は、正弦波用パルス群Ｇｓ（Ｇｓ１，Ｇｓ２）の前後に設けられるパルス群である。放電用パルス群Ｇｄは、複数のパルスにより構成されている。ここでは、第１駆動信号の放電用パルス群Ｇｄのことを第１放電用パルス群Ｇｄ１と呼び、第２駆動信号の放電用パルス群Ｇｄのことを第２放電用パルス群Ｇｄ２と呼ぶ。第１放電用パルス群Ｇｄ１は、第１スイッチをオンにする第１パルスＰ１により構成されている。第２放電用パルスは、第２スイッチをオンにする第２パルスＰ２により構成されている。

【0048】

第１放電用パルス群Ｇｄ１は、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の直前及び直後に設けられる。第１放電用パルス群Ｇｄ１のタイミングは、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の最後の第１パルスＰ１と、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の最初の第２パルスＰ２との間のタイミングであるか、若しくは、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の最後の第２パルスＰ２と、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の最初の第１パルスＰ１との間のタイミングである。このため、第１放電用パルス群Ｇｄ１は、第２期間及び第３期間の境界付近と、第４期間と第１期間の境界付近に設けられる。

【0049】

第１パルスＰ１は、第１スイッチ２１をオンにするためのパルス信号である。第１パルスＰ１の期間は、第１駆動信号がＨレベルになり、第１スイッチ２１がオンになる期間となる。第１放電用パルス群Ｇｄ１は複数の第１パルスＰ１で構成されるため、第１放電用パルス群Ｇｄ１の発生期間では、第１スイッチ２１がオン／オフを繰り返すことになる。図２に示す第１放電用パルス群Ｇｄ１は、３つの第１パルスＰ１により構成されている。但し、後述するように、第１放電用パルス群Ｇｄ１を構成する第１パルスＰ１の数は、３に限られるものではない。

【0050】

第２放電用パルス群Ｇｄ２は、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の直前及び直後に設けられる。第２放電用パルス群Ｇｄ２のタイミングは、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の最後の第２パルスＰ２と、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の最初の第１パルスＰ１との間のタイミングであるか、若しくは、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の最後の第１パルスＰ１と、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の最初の第２パルスＰ２との間のタイミングである。このため、第２放電用パルス群Ｇｄ２は、第１放電用パルス群Ｇｄ１と同様に、第２期間及び第３期間の境界付近と、第４期間と第１期間の境界付近に設けられる。

【0051】

第２パルスＰ２は、第２スイッチ２２をオンにするためのパルス信号である。第２パルスＰ２の期間は、第２駆動信号がＨレベルになり、第２スイッチ２２がオンになる期間となる。第２放電用パルス群Ｇｄ２は複数の第２パルスＰ２で構成されるため、第２放電用パルス群Ｇｄ２の発生期間では、第２スイッチ２２がオン／オフを繰り返すことになる。図２に示す第２放電用パルス群Ｇｄ２は、３つの第２パルスＰ２により構成されている。但し、後述するように、第２放電用パルス群Ｇｄ２を構成する第２パルスＰ２の数は、３に限られるものではない。

【0052】

第１放電用パルス群Ｇｄ１及び第２放電用パルス群Ｇｄ２は、第１駆動信号の第１正弦波用パルス群Ｇｓ１と、第２駆動信号の第２正弦波用パルス群Ｇｓ２との境界付近に並行して発生している。第１放電用パルス群Ｇｄ１の発生期間と第２放電用パルス群Ｇｄ２の発生期間は重複している。但し、図２の入力信号の拡大図から理解できる通り、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２は、交互に発生しており、互いに異なるタイミングで発生している。このため、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２は、同時には発生しない（つまり、第１駆動信号と第２駆動信号が同時にＨレベルにはならない）。図２の入力信号の拡大図から理解できる通り、第１パルスＰ１と第１パルスＰ１との間に、第２パルスＰ２が発生する。また、第２パルスＰ２と第２パルスＰ２との間に、第１パルスＰ１が発生する。言い換えると、第１放電用パルス群Ｇｄ１及び第２放電用パルス群Ｇｄ２の発生期間において、第１駆動信号がＬレベルの期間（休止期間）に、第２駆動信号がＨレベルになる期間（通電期間）がある。また、第１放電用パルス群Ｇｄ１及び第２放電用パルス群Ｇｄ２の発生期間において、第２駆動信号がＬレベルの期間（休止期間）に、第１駆動信号がＨレベルになる期間（通電期間）がある。

【0053】

第１実施形態では、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の直前及び直後に第１放電用パルス群Ｇｄ１が発生するとともに、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の直前及び直後に第２放電用パルス群Ｇｄ２が発生することによって、第１放電用パルス群Ｇｄ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２とで構成される放電用パルス群Ｇｄは、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の発生タイミングと第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の発生タイミングとの間で発生することになる。つまり、図２の入力信号に示すように、放電用パルス群Ｇｄ（第１放電用パルス群Ｇｄ１及び第２放電用パルス群Ｇｄ２）は、第２期間及び第３期間の境界付近と、第４期間と第１期間の境界付近に設けられる。このように、放電用パルス群Ｇｄは、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の発生タイミングと第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の発生タイミングとの間に設けられる。このため、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の発生タイミングと第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の発生タイミングとの間で、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と、第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２とが交互に発生することになる。

【0054】

図３Ａは、出力部３１に生体（詳しくは生体の等価回路）を接続した場合の第１実施形態の刺激信号のグラフである。図中のグラフは、出力部３１の出力波形（図１のＸの電位の時間変化）を示している。図３Ｂは、図３ＡのＦＦＴ解析結果のグラフである。

【0055】

図３Ａに示すように、生体の容量性の作用によって歪んだ刺激信号は、比較例とほぼ同様に、正弦波に近似した波形（疑似正弦波）になる。また、図中の楕円で囲んだ領域に示すように、第１実施形態では、疑似正弦波の頂点（最高電位点又は最低電位点）の近傍において、放電の遅れが改善されており、正弦波の形状の歪みが抑制されている。この結果、基本波に対する高調波のピークレベルは、比較例では約－２４．２ｄＢ（図１３Ｂ参照）であるのに対し、第１実施形態では約－２９．５ｄＢになり、約５．３ｄＢほど低減している。このＦＦＴ解析結果からしても、第１実施形態の放電用パルス群Ｇｄ（Ｇｄ１，Ｇｄ２）によって、疑似正弦波（刺激信号）の波形の歪みを抑制できたことが確認できる。このように、正弦波の歪みを抑制し、刺激信号の波形をより正弦波に近づけることによって、生体に与える刺激をソフトにさせることができる。

【0056】

なお、図３Ａの領域Ａに示す疑似正弦波の最高電位点の近傍では、第１パルスＰ１による影響よりも、第２パルスＰ２による影響が大きく現れる。つまり、領域Ａに示す疑似正弦波の最高電位点の近傍では、第１パルスＰ１が入力されたときの刺激信号の電位の変化量（増加量）は小さいのに対し、第２パルスＰ２が入力されたときの刺激信号の電位の変化量（減少量）は大きい。このため、領域Ａに示す疑似正弦波の最高電位点の近傍で、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２は交互に発生させても、放電の遅れを改善することができ、正弦波の形状の歪みを抑制することができる。
同様に、図３Ａの領域Ｂに示す疑似正弦波の最低電位点の近傍では、第２パルスＰ２による影響よりも、第１パルスＰ１による影響が大きく現れる。つまり、領域Ｂに示す疑似正弦波の最低電位点の近傍では、第２パルスＰ２が入力されたときの刺激信号の電位の変化量（減少量）は小さいのに対し、第１パルスＰ１が入力されたときの刺激信号の電位の変化量（増加量）は大きい。このため、領域Ｂに示す疑似正弦波の最低電位点の近傍で、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２は交互に発生させても、放電の遅れを改善することができ、正弦波の形状の歪みを抑制することができる。

【0057】

ところで、疑似正弦波の最高電位点の近傍の歪みを抑制するために、放電用パルス群Ｇｄとして、第１パルスＰ１を発生させずに、第２パルスＰ２のみを発生させることが考えられる。また、疑似正弦波の最低電位点の近傍の歪みを抑制するために、放電用パルス群Ｇｄとして、第２パルスＰ２を発生させずに、第１パルスＰ１のみを発生させることが考えられる。但し、このように一方の極性のみのパルス（片極性のパルス）によって放電用パルス群Ｇｄが構成される場合、生体の容量性には個体差があるため、どの個体にも適切な放電を行えるように放電用パルス群Ｇｄを設定することは難しい。例えば放電し難い個体に適合するように放電用パルス群Ｇｄが構成された場合に、放電し易い個体に生体刺激装置が使用されてしまうと、放電用パルス群Ｇｄによって過剰な放電が行われてしまい、疑似正弦波がかえって歪んでしまうおそれがある。これに対し、本実施形態では、疑似正弦波の頂点（最高電位点又は最低電位点）の近傍では、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２のうちの一方のパルスの影響が他方のパルスの影響よりも大きく現れることを利用して、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の両方のパルス（両極性のパルス）によって放電用パルスを構成しているため、過剰な放電が行われてしまうような事態を抑制でき、どの個体にも適度な放電を行えるように放電用パルスを設定することが可能になる。

【0058】

図２に示す第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２は、それぞれ３つずつである（図２参照）。但し、第１パルスＰ１や第２パルスＰ２の数は３に限られるものではない。

【0059】

図４Ａは、５個ずつの第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２によって放電用パルス群Ｇｄを構成した場合の刺激信号のグラフである。図４Ｂは、図４ＡのＦＦＴ解析結果のグラフである。また、図５Ａは、７個ずつの第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２によって放電用パルス群Ｇｄを構成した場合の刺激信号のグラフである。図５Ｂは、図５ＡのＦＦＴ解析結果のグラフである。

【0060】

図４Ａ及び図５Ａの楕円で囲んだ領域に示すように、疑似正弦波の頂点（最高電位点又は最低電位点）の近傍において、放電の遅れが改善されており、正弦波の形状の歪みが抑制されている。このように、放電用パルス群Ｇｄを構成する第１パルスＰ１や第２パルスＰ２の数を異ならせても、疑似正弦波の頂点の近傍において、放電の遅れを改善させることができ、正弦波の形状の歪みを抑制することができる。

【0061】

図６は、基本波にする高調波のピークレベルの比較表である。
基本波に対する高調波のピークレベルは、比較例（図１３Ｂ参照）では約－２４．２ｄＢであるのに対し、放電用パルス群Ｇｄの第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の数がそれぞれ５の場合（図４Ｂ参照）には、約－３２．５ｄＢになり、約８．３ｄＢほど低減し、放電用パルス群Ｇｄの第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の数がそれぞれ７の場合（図５Ｂ参照）には、約－３２．１ｄＢになり、約７．９ｄＢほど低減している（なお、放電用パルス群Ｇｄの第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の数がそれぞれ３の場合には、既に説明した通り、約－２９．５ｄＢになり、約５．３ｄＢほど低減している）。このＦＦＴ解析結果に示される通り、放電用パルス群Ｇｄを構成する第１パルスＰ１や第２パルスＰ２の数を異ならせても、第１実施形態の放電用パルス群Ｇｄによって、疑似正弦波（刺激信号）の波形の歪みを抑制できたことが確認できる。

【0062】

（第２実施形態について）
図７は、第２実施形態の入力信号の説明図である。図中には、上から順に、第１駆動信号、第２駆動信号及び入力信号が示されている。

【0063】

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１駆動信号は、正弦波用パルス群Ｇｓ（第１正弦波用パルス群Ｇｓ１）と、放電用パルス群Ｇｄ（第１放電用パルス群Ｇｄ１）とを有し、第２駆動信号は、正弦波用パルス群Ｇｓ（第２正弦波用パルス群Ｇｓ２）と、放電用パルス群Ｇｄ（第２放電用パルス群Ｇｄ２）とを有する。第２実施形態では、放電用パルス群Ｇｄ（第１放電用パルス群Ｇｄ１及び第２放電用パルス群Ｇｄ２）は、正弦波用パルス群Ｇｓの後に設けられている。正弦波用パルス群Ｇｓは、周期Ｔで繰りし発生する。図中には、多数の正弦波用パルス群Ｇｓが周期Ｔで繰り返し発生した後の最後の正弦波用パルス群Ｇｓが示されている。放電用パルス群Ｇｄは、周期Ｔで繰り返し発生した多数の正弦波用パルス群Ｇｓの最後の正弦波用パルス群Ｇｓ（ここでは第２正弦波用パルス群Ｇｓ２）の後に、発生する。

【0064】

なお、図中の最後の正弦波用パルス群Ｇｓは、第４期間が終了するタイミングで停止している。但し、最後の正弦波用パルス群Ｇｓの停止タイミングは、第４期間が終了するタイミングでなくても良い。例えば、最後の正弦波用パルス群Ｇｓの停止タイミングは、第２期間が終了するタイミングでも良いし、第１～第４期間のいずれかの期間の途中のタイミングでも良い。

【0065】

図７の入力信号の拡大図から理解できる通り第２実施形態においても、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２は、交互に発生しおり、互いに異なるタイミングで発生している。このため、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２は、同時には発生しない（つまり、第１駆動信号と第２駆動信号が同時にＨレベルにはならない）。また、入力信号の拡大図から理解できる通り、第１パルスＰ１と第１パルスＰ１との間に、第２パルスＰ２が発生する。また、第２パルスＰ２と第２パルスＰ２との間に、第１パルスＰ１が発生する。

【0066】

第２実施形態では、最後の正弦波用パルス群Ｇｓ（ここでは第２正弦波用パルス群Ｇｓ２）が発生した後に、第１放電用パルス群Ｇｄ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２が発生し、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と、第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２とが交互に発生することになる。

【0067】

図７の入力信号の拡大図に示すように、放電用パルス群Ｇｄは、複数の第１パルスＰ１と複数の第２パルスＰ２とによって生成される。放電用パルス群Ｇｄは、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とが交互に発生することによって構成される。第２実施形態では、最後の正弦波用パルス群Ｇｓ（ここでは第２正弦波用パルス群Ｇｓ２）が発生した後に、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２が交互に発生することになる。

【0068】

第２実施形態の放電用パルス群Ｇｄの発生期間は、周期Ｔの１／４の期間（第１期間に相当する期間）よりも長く設定されている。このため、第２実施形態の放電用パルス群Ｇｄの発生期間は、第１実施形態の放電用パルス群Ｇｄの発生期間と比べて、長くなる（第１実施形態の放電用パルス群Ｇｄの発生期間は、周期Ｔの１／４の期間（第１期間に相当する期間）よりも短い）。ここでは、第２実施形態の放電用パルス群Ｇｄの発生期間は、周期Ｔよりも長い期間に設定されている。

【0069】

図８は、出力部３１に生体（詳しくは生体の等価回路）を接続した場合の第２実施形態の刺激信号のグラフである。

【0070】

第２実施形態においても、生体の容量性の作用によって歪んだ刺激信号は、正弦波に近似した波形（疑似正弦波）になる。正弦波用パルス群Ｇｓが周期Ｔで繰り返し入力されることによって、周期Ｔの疑似正弦波が繰り返し出力されることになる。図中の丸枠で囲んだ領域において、放電用パルス群Ｇｄの入力が開始されている。図中の丸枠で囲んだ領域では、第２パルスＰ２が入力されたときの刺激信号の電位の変化量（減少量）は小さいのに対し、第１パルスＰ１が入力されたときの刺激信号の電位の変化量（増加量）は大きい。このように、生体の容量成分が充電された状況下では、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２のうちの一方のパルスの影響が他方のパルスの影響よりも大きく現れる。このため、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２とが交互に発生する放電用パルス群Ｇｄを入力することによって、刺激信号の電位を０Ｖに近づけることができる。

【0071】

図９Ａは、最後の正弦波用パルス群Ｇｓの後に放電用パルス群Ｇｄを設けない場合の出力波形（図１のＸの電位の時間変化）を示している。最後の正弦波用パルス群Ｇｓの入力が停止され、疑似正弦波の出力が停止された後、残留振動が発生している。この残留振動は、出力側の誘導性リアクタンスと、生体の容量性リアクタンスの共振に起因する減衰振動現象である。なお、残留振動の周波数や出現時間は、出力トランスを構成する部品や、生体の容量や抵抗によって変化することになる。

【0072】

図９Ｂは、最後の正弦波用パルス群Ｇｓの後に放電用パルス群Ｇｄを設けた場合の出力波形を示している。最後の正弦波用パルス群Ｇｓの後に放電用パルス群Ｇｄが入力されることによって、刺激信号の電位を０Ｖに近づけることができるため、残留振動を抑制することができる。なお、放電用パルス群Ｇｄを設けない場合（図９Ａ参照）では残留振動が十分減衰するまでに約４０ｍｓ以上かかるのに対し、約４．５ｍｓの放電用パルス群Ｇｄを設けた場合（図９Ｂ）には、残留振動が十分減衰するまでの時間を約５ｍｓに短縮することができる。

【0073】

なお、第２実施形態のように放電用パルス群Ｇｄを発生させた後、制御部４０は、第１駆動信号及び第２駆動信号として正弦波用パルス群Ｇｓ（第１正弦波用パルス群Ｇｓ１及び第２正弦波用パルス群Ｇｓ２）を再び繰り返し発生させて、刺激信号として周期Ｔの疑似正弦波を再び繰り返し出力しても良い。第２実施形態によれば、放電用パルス群Ｇｄを発生させることによって刺激信号の電位を０Ｖに近づけることができるため、疑似正弦波を繰り返し出力しても生体に電荷が蓄積され続けることを抑制できる。

【0074】

図１０は、第２実施形態の変形例の入力信号の説明図である。

【0075】

変形例においても、第１駆動信号は、正弦波用パルス群Ｇｓ（第１正弦波用パルス群Ｇｓ１）と、放電用パルス群Ｇｄ（第１放電用パルス群Ｇｄ１）とを有し、第２駆動信号は、正弦波用パルス群Ｇｓ（第２正弦波用パルス群Ｇｓ２）と、放電用パルス群Ｇｄ（第２放電用パルス群Ｇｄ２）とを有する。また、変形例においても、放電用パルス群Ｇｄは、周期Ｔで繰り返し発生した多数の正弦波用パルス群Ｇｓの最後の正弦波用パルス群Ｇｓの後に、発生する。

【0076】

変形例では、第１駆動信号の第１放電用パルス群Ｇｄ１は、片極性のパルス群と、両極性のパルス群とにより構成されている。第２駆動信号の第２放電用パルス群Ｇｄ２は、両極性のパルス群により構成されている。変形例では、第１駆動信号の第１放電用パルス群Ｇｄ１は、第２駆動信号の第２放電用パルス群Ｇｄ２よりも早く発生する（第１放電用パルス群Ｇｄ１の開始タイミングは第２放電用パルス群Ｇｄ２の開始タイミングよりも早い）。第１放電用パルス群Ｇｄ１を構成する複数の第１パルスＰ１のうち、第２放電用パルス群Ｇｄ２の発生前に発生するパルスが、片極用パルスとなる。また、第１放電用パルス群Ｇｄ１を構成する複数の第１パルスＰ１のうち、第２放電用パルス群Ｇｄ２の発生期間と重複する期間に発生するパルスが、両極性のパルスとなる。第１放電用パルス群Ｇｄ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２が重複して発生する重複期間では、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１（両極性のパルス）と第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２（両極性のパルス）は、交互に発生しており、互いに異なるタイミングで発生している。

【0077】

図１０の入力信号に示すように、放電用パルス群Ｇｄは、片極性のパルス群と、両極性のパルス群とにより構成されている。入力信号の片極性のパルス群は、第１駆動信号の片極用パルスによって生成される。また、入力信号の両極性のパルス群は、第１駆動信号の両極性のパルス群と、第２駆動信号の両極性のパルス群とによって生成される。変形例では、片極性のパルス群の発生期間には、逆極性の放電用のパルス（ここでは第２パルスＰ２）は発生しない。両極性のパルス群の発生期間には、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２が交互に発生する。

【0078】

図１０に示す変形例では、最後の正弦波用パルス群Ｇｓは、第４期間が終了するタイミングで停止している。このような場合、第１駆動信号の第１放電用パルス群Ｇｄ１は、第２駆動信号の第２放電用パルス群Ｇｄ２よりも早く発生することが望ましい（言い換えると、第１駆動信号の第１放電用パルス群Ｇｄ１に、片極性のパルスが設けられることが望ましい）。これにより、後述するように、刺激信号の電位を速やかに０Ｖに近づけることができる。一方、仮に最後の正弦波用パルス群Ｇｓが第２期間の終了タイミングで停止する場合には、第２駆動信号の第２放電用パルス群Ｇｄ２は、第１駆動信号の第１放電用パルス群Ｇｄ１よりも早く発生することが望ましい（言い換えると、第１駆動信号の第１放電用パルス群Ｇｄ１ではなく、第２駆動信号の第２放電用パルス群Ｇｄ２に、片極性のパルスが設けられることが望ましい）。このように、最後の正弦波用パルス群Ｇｓの停止タイミング（若しくは、放電用パルス群Ｇｄの発生タイミング）における刺激信号の電位に応じて、片極性のパルス群は、第１駆動信号の第１放電用パルス群Ｇｄ１又は第２駆動信号の第２放電用パルス群Ｇｄ２のどちらか一方に設けられることになる。

【0079】

図１１は、変形例の刺激信号のグラフである。変形例では、片極性のパルス群の発生期間には逆極性の放電用パルスが入力されないため、図８のように両極性の放電用のパルス（第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２）が入力される場合と比べて、生体に蓄積された電荷を速やかに放電できる。

【0080】

ところで、生体の容量性には個体差があるため、どの個体にも適切な放電を行えるように片極パルス群を設定することは難しい（例えば放電し難い個体に適合するように片極パルス群のパルス数を増やした場合、放電し易い個体に生体刺激装置が使用されてしまうと、片極パルス群によって過剰な放電が行われてしまい、かえって残留振動が長引くおそれがある）。これに対し、前述の第２実施形態（図７及び図８参照）では、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の両方のパルス（両極性のパルス）によって放電用パルスを構成しているため、過剰な放電が行われてしまうような事態を抑制でき、どの個体にも適度な放電を行えるように放電用パルスを設定することが可能になる。但し、最も放電し易い個体に適合するように片極パルス群を設定することができる場合には、変形例によって、どの個体にも適度な放電を行えるように放電用パルスを設定することを可能にさせることと、生体に蓄積された電荷を速やかに放電することとを両立させることができる。

【0081】

＜小括＞
第１実施形態及び第２実施形態の生体刺激装置１は、トランス１０と、第１スイッチ２１と、第２スイッチ２２と、制御部４０と、出力部３１とを備え（図１参照）、制御部は、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１と第１放電用パルス群Ｇｄ１とを有する第１駆動信号と、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２と第２放電用パルス群Ｇｄ２とを有する第２駆動信号とを生成する（図２、図７及び図９参照）。制御部４０は、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１と第２正弦波用パルス群Ｇｓ２とを交互に発生させることによって、疑似正弦波となる刺激信号を出力部３１から出力させる。また、制御部４０は、第１放電用パルス群Ｇｄ１を構成する第１パルスＰ１と、第２放電用パルス群Ｇｄ２を構成する第２パルスＰ２とを交互に発生させる。第１実施形態及び第２実施形態の生体刺激装置１によれば、放電用パルス群Ｇｄを両極性のパルス（第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２）で構成することによって、放電用パルス群Ｇｄを片極性のパルスで構成する場合と比べて、生体の個体差の影響を抑制しつつ、生体に蓄積された電荷を放電させることができる。

【0082】

第１実施形態の制御部４０は、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の直前及び直後に第１放電用パルス群Ｇｄ１を発生させるとともに、第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の直前及び直後に第２放電用パルス群Ｇｄ２を発生させることによって（図２参照）、第１正弦波用パルス群Ｇｓ１の発生タイミングと第２正弦波用パルス群Ｇｓ２の発生タイミングとの間で、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と、第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２とを交互に発生させている。これにより、生体の個体差の影響を抑制しつつ、生体に蓄積された電荷を放電させることによって、疑似正弦波の歪みを抑制することができる。

【0083】

第２実施形態の制御部４０は、最後の正弦波用パルス群Ｇｓを発生させた後に、第１放電用パルス群Ｇｄ１及び第２放電用パルス群Ｇｄ２を発生させ、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と、第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２とを交互に発生させている（図７、図９参照）。これにより、生体の個体差の影響を抑制しつつ、疑似正弦波を繰り返し出力した時に生体に蓄積された電荷を放電させることができる。

【0084】

第２実施形態の変形例の制御部４０は、第１放電用パルス群Ｇｄ１及び第２放電用パルス群Ｇｄ２の一方（図９では第１放電用パルス群Ｇｄ１）を他方（図９では第２放電用パルス群Ｇｄ２）よりも早く発生させることによって、第１放電用パルス群Ｇｄ１の第１パルスＰ１と第２放電用パルス群Ｇｄ２の第２パルスＰ２とを交互に発生させる直前に、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の一方（図９では第１パルスＰ１）を発生させている。これにより、生体に蓄積された電荷を速やかに放電することができる。

【0085】

＝＝＝その他＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

【0086】

＜トランス１０について＞
上記の実施形態では、第１スイッチ２１がトランスの一次側巻線の一端側に接続されており、第２スイッチ２２がトランス１０の一次側巻線の他端側に接続されており、トランス１０のセンタータップ１３に所定の電圧Ｖ１が印加されているため、一次側巻線の分割が不要であり、安価なトランス１０を利用可能である。但し、トランス１０の一次側巻線が２つに分割されていても良い。

【0087】

また、上記の実施形態では、図１に示す構成によって、出力部３１から刺激信号を生体に出力していた。但し、上記の実施形態で説明したような刺激信号を出力部から出力できるのであれば、このような構成に限られるものではない。

【符号の説明】

【0088】

１ 生体刺激装置、１０ トランス、
１１ 第１入力端子、１２ 第２入力端子、１３ センタータップ、
１４ 第１出力端子、１５ 第２出力端子、
２１ 第１スイッチ、２２ 第２スイッチ、
３１ 出力部（導子）、４０ 制御部、
４１ 処理装置、４２ 電圧設定部、
４２Ａ Ｄ／Ａコンバーター、４２Ｂ アンプ、
４３ 駆動信号生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2023-01-11

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、
トランスと、
前記トランスの一次側巻線に所定方向の電流を流すための第１スイッチと、
前記トランスの前記一次側巻線に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第２スイッチと、
前記第１スイッチを駆動する第１駆動信号と、前記第２スイッチを駆動する第２駆動信号とを生成する制御部と、
前記トランスの二次側巻線に接続されており前記刺激信号を出力する出力部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１スイッチをオンにする第１パルスから構成された第１正弦波用パルス群と、前記第１パルスから構成された第１放電用パルス群とを有する前記第１駆動信号を生成し、
前記第２スイッチをオンにする第２パルスから構成された第２正弦波用パルス群と、前記第２パルスから構成された第２放電用パルス群とを有する前記第２駆動信号を生成し、
前記第１正弦波用パルス群と前記第２正弦波用パルス群を交互に発生させることによって、擬似正弦波となる前記刺激信号を前記出力部から出力させるとともに、
前記第１正弦波用パルス群の直前及び直後に前記第１放電用パルス群を発生させるとともに、前記第２正弦波用パルス群の直前及び直後に前記第２放電用パルス群を発生させることによって、前記第１正弦波用パルス群の発生タイミングと前記第２正弦波用パルス群の発生タイミングとの間で、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させる
ことを特徴とする生体刺激装置。

【請求項2】

生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、
トランスと、
前記トランスの一次側巻線に所定方向の電流を流すための第１スイッチと、
前記トランスの前記一次側巻線に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第２スイッチと、
前記第１スイッチを駆動する第１駆動信号と、前記第２スイッチを駆動する第２駆動信号とを生成する制御部と、
前記トランスの二次側巻線に接続されており前記刺激信号を出力する出力部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１スイッチをオンにする第１パルスから構成された第１正弦波用パルス群と、前記第１パルスから構成された第１放電用パルス群とを有する前記第１駆動信号を生成し、
前記第２スイッチをオンにする第２パルスから構成された第２正弦波用パルス群と、前記第２パルスから構成された第２放電用パルス群とを有する前記第２駆動信号を生成し、
前記第１正弦波用パルス群と前記第２正弦波用パルス群を交互に発生させることによって、擬似正弦波となる前記刺激信号を前記出力部から出力させるとともに、
前記第１駆動信号の正弦波用パルス群である前記第１正弦波用パルス群と前記第２駆動信号の正弦波用パルス群である前記第２正弦波用パルス群とのうちの最後の前記正弦波用パルス群を発生させた後に、前記第１放電用パルス群及び前記第２放電用パルス群を発生させ、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させる
ことを特徴とする生体刺激装置。

【請求項3】

請求項２に記載の生体刺激装置であって、
前記制御部は、
前記第１放電用パルス群及び前記第２放電用パルス群の一方を他方よりも早く発生させることによって、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させる直前に、前記第１パルス及び前記第２パルスの一方を発生させることを特徴とする生体刺激装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

上記目的を達成するための主たる第１の発明は、
生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、
トランスと、
前記トランスの一次側巻線に所定方向の電流を流すための第１スイッチと、
前記トランスの前記一次側巻線に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第２スイッチと、
前記第１スイッチを駆動する第１駆動信号と、前記第２スイッチを駆動する第２駆動信号とを生成する制御部と、
前記トランスの二次側巻線に接続されており前記刺激信号を出力する出力部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１スイッチをオンにする第１パルスから構成された第１正弦波用パルス群と、前記第１パルスから構成された第１放電用パルス群とを有する前記第１駆動信号を生成し、
前記第２スイッチをオンにする第２パルスから構成された第２正弦波用パルス群と、前記第２パルスから構成された第２放電用パルス群とを有する前記第２駆動信号を生成し、
前記第１正弦波用パルス群と前記第２正弦波用パルス群を交互に発生させることによって、擬似正弦波となる前記刺激信号を前記出力部から出力させるとともに、
前記第１正弦波用パルス群の直前及び直後に前記第１放電用パルス群を発生させるとともに、前記第２正弦波用パルス群の直前及び直後に前記第２放電用パルス群を発生させることによって、前記第１正弦波用パルス群の発生タイミングと前記第２正弦波用パルス群の発生タイミングとの間で、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させる
ことを特徴とする生体刺激装置である。
また、上記目的を達成するための主たる第２の発明は、
生体に刺激信号を出力する生体刺激装置であって、
トランスと、
前記トランスの一次側巻線に所定方向の電流を流すための第１スイッチと、
前記トランスの前記一次側巻線に前記所定方向とは逆方向の電流を流すための第２スイッチと、
前記第１スイッチを駆動する第１駆動信号と、前記第２スイッチを駆動する第２駆動信号とを生成する制御部と、
前記トランスの二次側巻線に接続されており前記刺激信号を出力する出力部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１スイッチをオンにする第１パルスから構成された第１正弦波用パルス群と、前記第１パルスから構成された第１放電用パルス群とを有する前記第１駆動信号を生成し、
前記第２スイッチをオンにする第２パルスから構成された第２正弦波用パルス群と、前記第２パルスから構成された第２放電用パルス群とを有する前記第２駆動信号を生成し、
前記第１正弦波用パルス群と前記第２正弦波用パルス群を交互に発生させることによって、擬似正弦波となる前記刺激信号を前記出力部から出力させるとともに、
前記第１駆動信号の正弦波用パルス群である前記第１正弦波用パルス群と前記第２駆動信号の正弦波用パルス群である前記第２正弦波用パルス群とのうちの最後の前記正弦波用パルス群を発生させた後に、前記第１放電用パルス群及び前記第２放電用パルス群を発生させ、前記第１放電用パルス群の前記第１パルスと、前記第２放電用パルス群の前記第２パルスとを交互に発生させる
ことを特徴とする生体刺激装置である。