(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-12
(45)【発行日】2023-05-22
(54)【発明の名称】複合治療器
(51)【国際特許分類】
A61N 7/00 20060101AFI20230515BHJP
A61B 17/00 20060101ALI20230515BHJP
A61N 1/32 20060101ALI20230515BHJP
【ＦＩ】
A61N7/00
A61B17/00 700
A61N1/32
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2022010449
(22)【出願日】2022-01-26
(62)【分割の表示】P 2017169403の分割
【原出願日】2017-09-04
(65)【公開番号】P2022044750
(43)【公開日】2022-03-17
【審査請求日】2022-02-21
(73)【特許権者】
【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】倉橋 司
(72)【発明者】
【氏名】倉橋 麻友子
(72)【発明者】
【氏名】荒井 英樹
【審査官】和田 将彦
(56)【参考文献】
【文献】韓国登録特許第１０－１１３９８０８（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】特開２００５－２５３５０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１４１４９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３０４１０６４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０１１２２８３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開昭４８－１１８９１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｎ ７／００ － ７／０２
Ａ６１Ｂ １７／００
Ａ６１Ｎ １／３２ － １／３９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波駆動回路および微弱電流供給回路を有する本体と、超音波または微弱電流の少なくとも一方を患部に照射するプローブであって、前記超音波駆動回路が出力した電気信号によって前記超音波を発生させる圧電素子と前記圧電素子が接着された金属外郭を有する一対のプローブと、
前記金属外郭と前記超音波駆動回路間の信号線に配置されるコンデンサ、を備えた治療器であって、
前記超音波駆動回路からの前記電気信号と前記微弱電流供給回路からの微弱電流を、交互に出力することで、前記プローブ内に配置された前記圧電素子による前記超音波と、前記プローブの前記金属外郭を電極として前記一対のプローブ間に前記微弱電流が、交互に発生することを特徴とする治療器。
【請求項2】
前記超音波駆動回路を駆動している場合は前記微弱電流供給回路を電気的に切り離し、前記微弱電流供給回路を駆動している場合は超音波駆動回路を電気的に切り離すことで、前記超音波と前記微弱電流を交互に出力することを特徴とする請求項１記載の治療器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超音波治療器および低周波治療器に係り、特に、低出力超音波パルス（Low Intensity Pulsed Ultrasound、以下LIPUS）を用いた超音波治療と、微弱電流治療器を一体化・小型化するとともに、両方の治療効果が同時に得られる複合治療器に係る。
【背景技術】
【0002】
低出力超音波パルスを用いた治療は、骨折した患部に低出力の超音波を照射し、骨融合を促進する治療法である。超音波の生体内作用特性については、機械的刺激作用と温熱作用があり、骨折治療には前者の機械的刺激作用が骨融合を促進していると考えられている。この他、神経機能の正常化、炎症の収束、組織修復、石灰沈着、軟部組織進展性促進、経皮的薬剤吸収促進（フォノフォレシス）についても効果があるとされている。一方、電気刺激治療は生体に低周波電気信号を供給することで治療効果を得るものであり、鎮痛や運動機能改善、創傷治療に効果があるとされている。電気刺激には経皮的電気刺激、干渉電流療法、高電圧刺激法など各種存在するがその中でも微弱電流（マイクロカレント）刺激法は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。
【0003】
上記の超音波による骨折治療器については公知技術であり、市販化されている。このような公知技術に基づく超音波治療器としては、特許文献１に開示されるものがある。電気刺激治療器についても同様に経皮的電気刺激や干渉電流、高電圧刺激、微弱電流（マイクロカレント）といった公知の電気刺激法に沿った電気刺激信号を供給する、各種動作モードを搭載した、或いは専用機タイプの低周波治療器が市販化されている。また、両者の機能を併せもったコンビネーション治療器も実現されている。機能構成としては、超音波治療器と低周波治療器の各々の機能を並列に有し、プローブについては、例えば、上記市販されているコンビネーション治療器の場合、電気刺激を人体に与える導子、超音波を照射するプローブを各々別々に有し、超音波プローブの表面外郭が電気刺激を与える導子の一方の電極を兼ねる共有構成となっているものがある。
【0004】
上記コンビネーション治療器の場合、電気刺激導子は、人体表面に貼り付けるタイプの一定の広い面積を必要とする形状で、超音波プローブとは別体に構成される。従って、顔表面や口腔内といった貼り付けるための表面面積が狭い、或いは表面が粘膜で覆われた組織には適用することはできない。
【0005】
例えば、公知技術である特許文献２のように、超音波照射機能と電気刺激機能と両方の機能をひとつのプローブで実現し、これを一対で使用することで、両プローブからの超音波および低周波電気信号を一つのプローブから同時に顔表面などに与えることは可能となる。しかしながら、特許文献２の場合、プローブの構造は、超音波を照射する部分と低周波電気信号を流す電極が別々の接点を有する、物理的には分離した構造となっている。
【0006】
この場合、構造が大きく複雑化する方向になり、人体に接触する面積が非常に大きくなり、狭い領域に適用するのは困難になる。また、超音波の効果を得るためのゲル等を皮膚表面に塗布する使用方法、或いは口腔部への適用を考慮すればプローブ先端には一定の防水性も必要とされる。すなわち電極部が新たに設けられると防水性を低下させ、これら目的に使用することは困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平９－２７６３５２号公報
【文献】特開２００５－２５３５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記問題に鑑み、微弱電流を使用する治療では比較的長時間にわたって治療が継続されるので、治療器を携帯して持ち運ぶ場合が多く、この場合は、電源としてバッテリーが使用される。携帯して持ち運ぶ時の使用者の負担を軽くするために治療器自体を軽量・小型化する必要がある。その為には、使用するバッテリーも小型化が重要となる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するために、本発明に基づく治療器は、超音波駆動回路および微弱電流供給回路を有する本体と、超音波または微弱電流の少なくとも一方を患部に照射するプローブであって、前記超音波駆動回路が出力した電気信号によって前記超音波を発生させる圧電素子と前記圧電素子が接着された金属外郭を有する一対のプローブと、前記金属外郭と前記超音波駆動回路間の信号線に配置されるコンデンサ、を備えた治療器であって、前記超音波駆動回路からの前記電気信号と前記微弱電流供給回路からの微弱電流を、交互に出力することで、前記プローブ内に配置された前記圧電素子による前記超音波と、前記プローブの前記金属外郭を電極として前記一対のプローブ間に前記微弱電流が、交互に発生することを特徴とする。
【0010】
また、本発明による治療器は、前記超音波駆動回路を駆動している場合は前記微弱電流供給回路を電気的に切り離し、前記微弱電流供給回路を駆動している場合は超音波駆動回路を電気的に切り離すことで、前記超音波と前記微弱電流を交互に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
上記構成を有する本発明の治療器により、ＬＩＰＵＳとマイクロカレントによる複合治療器が実現できるとともに、使用するプローブでは、超音波治療器と微弱電流刺激治療器を一体化した構成で機器を小型化することで、可搬性が向上した。
【0012】
また、超音波と微弱電流を一体化したプローブから治療エネルギー照射可能であることから、比較的平板な部分の少ない部位、例えば顔面の口元や顎付近にも自由度をもった配置で適応することが可能になった。
【0013】
また、プローブのヘッド部分にある金属外郭と超音波照射と微弱電流の接点を共有化することでヘッド部分の防水性は保たれることから、粘膜表面例えば口腔内に対しても治療が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態の複合治療器の構成図
【図2】本発明の実施形態の超音波照射および微弱電流を流すプローブのヘッド構造図
【図3】本発明の実施形態の複合治療器とプローブの接続構成の実現例
【図4】本発明の実施形態の複合治療器とプローブの接続構成の別の実現例
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0016】
図１は、本発明の実施形態の超音波および微弱電流複合治療器の構成図である。治療器本体中には、プローブ内の圧電素子を駆動させるための電気信号を発生させる回路（以下、超音波駆動回路１）、微弱電流を供給するための回路（以下、微弱電流供給回路２）が各々存在している。両回路は互いに影響なく独立した構成でも良いし、両回路間で電気信号を取得する構成として、一方の出力タイミングに同期する、或いは一方の出力をトリガーとして他方が出力されるなど、一方の出力に基づいて他方が出力される、或いは相互に連携動作する構成であっても良い。その場合は、図示されない信号線が両回路間に設けられる。超音波および微弱電流を供給するプローブ３は本体に接続される。プローブ３は、２本で１対を成す構成である。プローブ３は、後述するプローブヘッド部８およびプローブヘッド間の電位を直流的に同電位にしないためのコンデンサ９から構成される。
【0017】
図２は本発明の実施形態の前記プローブ３のプローブヘッド部８の内部構成を示す図であり、超音波を出力する圧電素子４と、前記圧電素子４に接着する金属外郭５、前記圧電素子４を駆動するための前記超音波駆動回路１からの電気信号を流すための電線ａ６、ｂ７を含んで構成される。尚、前記電線ａ６は、前記微弱電流供給回路２からの微弱電流を、前記金属外郭５を介して人体に流すための役割も果たす。本実施形態では、圧電素子４と金属外郭５からなる超音波プローブのヘッド部分としての基本構造は骨折治療器に用いられる従来技術による超音波プローブのヘッド部分とほぼ同じ構造とすることができる。これにより追加機能が加わったにも関わらず、プローブ３の大きさを変更する必要がなく、さらにゲルや粘着パットの使用が不要で、顔などの面積の小さな部分にも使用できるだけでなく、口腔内など粘膜のある部位に対しても適応することが可能である。
【0018】
超音波駆動回路１は、圧電素子４に駆動用の交流電気信号を発生するための発振回路である。圧電素子に発生する超音波の周波数は、印加された信号の周波数によって決まり、超音波治療器の場合、特に人体に効果的に作用する数ＭＨｚから、それ以下の周波数が一般に用いられることから、その所定の周波数の超音波を圧電素子から発生させるための交流電気信号を圧電素子４に供給する。
【0019】
微弱電流供給回路２は、低周波電流刺激の一種で組織修復に関わる損傷電流と同等の微弱な電流を人体に流すことで、損傷した組織の回復を促進する微弱電流治療法のために、一般的には、周波数１００Ｈｚ以下、最大で１ｍＡを超えない程度の電流、例えば周波数５０Ｈｚ、出力５００μＡを流すための回路である。
【0020】
プローブ３を構成するプローブヘッド部８には、圧電素子４を駆動するための超音波駆動回路１からの電気信号と、微弱電流供給回路２からの人体組織に流す微弱電流が、重畳して供給される。ここでコンデンサ９は、各プローブが治療器本体のＧＮＤに回路上導通していてプローブ間が同電位になるような場合には、微弱電流がプローブ間を流れないため、治療器本体のＧＮＤからプローブを直流的に切り離すことで、プローブ間が同電位になることを防ぎ、微弱電流が人体を経由してプローブ間に流れるようにするために配置される。
【0021】
圧電素子４は、一般的な圧電素子が電極にあたる金属板に挟まれた構造であり、例えば圧電素子としては圧電セラミック（PZT：チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられる。
【0022】
金属外郭５は圧電素子４の支持部材を構成するものであり、超音波を確実且つ効率的に人体に供給するために使用するとともに、本発明では微弱電流を人体に流すための電極の役割を果たす。金属外郭５の材質としては、導電性があり、所定の超音波出力が得られ、耐水性や耐腐食性のある材質であれば、いずれも使用できる。アルミ鋼板、ステンレス鋼板、チタン鋼板の他、ニッケルメッキ、銀めっき等を施した鋼板、でも良い。
【0023】
電線ａ６は、超音波駆動回路１からの電気信号と微弱電流供給回路２からの微弱電流をプローブヘッド部８からコンデンサ９の間で結線することで重畳された電気信号を金属外郭５に供給するための信号線である。電線ｂ７は、圧電素子４を挟み、金属外郭５の対極側を結線する信号線である。微弱電流は、低周波信号であること、および圧電素子４、コンデンサ９があることから人体を介してプローブヘッド間を流れ、超音波駆動回路１からの信号は圧電素子４を共振周波数（超音波治療器では1MHz前後の高周波）で駆動させる。すなわち、超音波駆動回路１と各プローブ３で高周波信号の閉回路を各々構成し、一方、微弱電流供給回路２、プローブ３、人体、プローブ３および微弱電流供給回路２で微弱電流信号の閉回路を構成している。
【0024】
尚、図１の実施例において、説明の便宜上、超音波駆動回路１からの電気信号と微弱電流供給回路２からの電流は、治療器本体から別々のコネクタ（図示されない）から出力されているが、実用面ではコネクタは一本化して良い。すなわち、図３のように治療器本体のコネクタ内に、超音波駆動回路１からの電気信号、微弱電流供給回路２からの電流が両方収容される構造とし、ケーブルを一本化することも問題ない。この場合、微弱電流供給回路２からの電流の接点を従来の超音波プローブの接点と干渉しない位置にすることで、従来の超音波プローブを接続して使用することも可能となる。
【0025】
図４は、別の実施例を示すものである。この構成においては、治療器本体内部にコンデンサ９、超音波駆動回路１からの電気信号と微弱電流供給回路からの電流の結合点まで含む構成となっている。本構成の場合、プローブは、プローブヘッド部８のみを含む構造となる。図３ではコネクタの変更が必要であるが、図４では治療器本体からのコネクタは信号線が一本化されているため、従来の超音波プローブのコネクタを変更することなく使用することが可能である。また、上記の図１、図２、図３においてコンデンサ９は電線ａ６のみに配置されているが、これに限定されず、電線ｂ７にも配置される構成でも良い。
【0026】
次に、上記のように構成された、本発明の実施形態の治療器の使用例について説明する。
【0027】
本発明のプローブの基本構造は従来の超音波プローブと同一のため、基本的には治療を予定した患部の上にゲルを塗布し、プローブを接触させる同等の使用法となる。このとき、本発明では同時に患部に微弱電流を流すことで、損傷電流に擬した電流による組織の修復・回復を早める効果が同時に得られる。従来の超音波プローブヘッドと同等の構造のため、例えば比較的水分の多い口腔内部にもその治療予定箇所にプローブの先端を当てて治療を施すことが可能となる。
【0028】
プローブは互いに同等の２チャンネル構成であることから、患部に対し、適切に配置することで微弱電流を流したい箇所の位置精度を向上させ、治療効果の向上が見込める。
【0029】
本発明の治療器を作動させて、２本のプローブの間に微弱電流を流し、同時にＬＩＰＵＳを照射して治療する。微弱電流は、例えば、低周波（数100Hz程度）の＋／－双方向矩形電流パルスで実効電流１ｍＡ以下であり、例えば、周波数５０Ｈｚ、出力５００μＡである。ＬＩＰＵＳは、周波数１．５ＭＨｚ程度、１平方センチメートルあたり出力６０ｍＷ程度である。本例では、２本構成であるが、プローブのペア数を増やし複数同時治療を行っても良い。
【0030】
また、プローブに出力ボタンを設けて、ＬＩＰＵＳ、微弱電流の出力をコントロールしても良い。出力ボタンは、プローブを介して治療器本体内部の超音波駆動回路１、微弱電流供給回路２と接続し、例えばボタンを押している間のみ出力するといった治療法にバリエーションを持たせることも可能となる。この実施形態の場合は、超音波駆動回路１と微弱電流供給回路２の間に信号線を設けて、例えば、超音波駆動回路１からの出力がＯＮの時は、微弱電流供給回路２の出力もＯＮにするように連動機能を持たせても良い。或いは超音波出力と微弱電流の出力を交互に行うといった出力パターンでも良い。
【0031】
本発明の治療器によると、超音波による治療と微弱電流による治療が同時に行えることとなる。従来では、まず超音波による治療を行い、続けて微弱電流による治療を行う、或いは微弱電流による治療の後に超音波による治療を行うので、治療時間は超音波による治療時間と微弱電流による治療時間の合計時間となり、非常に長い治療時間が必要となっていた。ところが本発明の治療器によれば両方の治療を同時に行うので、その分、治療時間を短くして治療効率を向上させることができる。さらに、超音波による治療を一定時間（例えば、30分）施し、続けて微弱電流による治療を行うなど、超音波と微弱電流の治療を別々に行う場合に比較して、本発明の治療器を使用して同時に超音波と微弱電流による治療を行う場合は、それぞれの治療による効果がはるかに高くなり、この点でもより治療効果が向上される。
【0032】
また、超音波による治療では、その治療部位の深度に応じて使用周波数を使い分けることが行われており、３ＭＨｚでは皮下約１ｃｍ、１ＭＨｚでは皮下約３ｃｍまで達するとされている。この性質に合わせて、照射超音波の周波数を選択したところで、微弱電流についてもより治療効果が得られる大きさに電流値および周波数を自動的に調整して、同時に出力する制御も可能である。この微弱電流の電流値、周波数についてはあらかじめ設定されていても良いし、患者個々人の状態に合わせて微調整ができる設定があっても良い。このような制御により、治療対象の患部位置に応じた適切な治療効果が得られる。
【0033】
上記実施例において、超音波と微弱電流は同時に出力されているが、本発明はこれに限定されない。微弱電流のパルス幅を例えば２ｍｓｅｃとすると、バルスが出力されている当該２ｍｓｅｃにおいて超音波は出力されないが、当該２ｍｓｅｃ以外のパルスが出力されていない時間においては、超音波が出力されるような制御も望ましい。超音波と微弱電流を同時に出力しないように、換言すれば超音波駆動回路１と微弱電流供給回路２を同時に駆動させることなく、択一的に或いは時間差で駆動させることによって制御するので、使用する電力のピーク値を抑えることができ、使用する電源の出力容量を小さくすることができるので、電源の小型化やコストダウンが可能となる。
【0034】
微弱電流を使用する治療では比較的長時間にわたって治療が継続されるので、治療器を携帯して持ち運ぶ場合が多く、この場合は、電源としてバッテリーが使用される。携帯して持ち運ぶ時の使用者の負担を軽くするために治療器自体を軽量・小型化する必要がある。その為には、使用するバッテリーも小型化が重要となる。そこで本発明では、このように、超音波と微弱電流を同時に出力しないように時間差で出力するように制御するので、バッテリーには大きな出力が求められることはなく、バッテリーの小型化や軽量化が可能なだけでなくバッテリーのコストダウンも可能となる。
【0035】
上記の制御、即ち微弱電流が出力されていないオフの状態で出力される超音波の出力時間を制御することによって、超音波による治療と微弱電流による治療のバランスを制御することができる。或いは、微弱電流のパルス幅を制御することによっても同様に超音波と微弱電流による治療のバランスを制御することができる。さらに、微弱電流による治療を例えば１時間程度の比較的長い時間で行う場合は、超音波駆動回路１のみを途中で、例えば２０分経過後に停止するなどの制御も可能である。
【0036】
さらに、超音波と微弱電流を同時に出力しない制御においては、超音波駆動回路１を駆動している場合は、微弱電流供給回路２を、微弱電流供給回路２を駆動している場合は、超音波駆動回路１を電気的にそれぞれ切り離すような構成でも良い。例えば超音波駆動回路１を駆動している場合は微弱電流供給回路２に接続されていて、電線ａ６に接続されている電線を微弱電流供給回路２から電気的に切り離すスイッチ回路（不図示）を設けて超音波駆動用の信号が微弱電流供給回路２に影響しないように制御することも望ましい。このような構成では、微弱電流供給回路２に対する超音波駆動用信号の影響が全く発生せず、より微弱電流供給回路２の動作をより安定したものとすることができる。同様に、微弱電流供給回路２を駆動している場合は、超音波駆動回路１に接続されていて、電線ａ６や電線ｂ７に接続されている電線を超音波駆動回路１から電気的に切り離すスイッチ回路（不図示）を設けて、超音波駆動用の信号が微弱電流供給回路２に影響しないように制御することも望ましく、超音波駆動回路１の動作をより安定したものとすることができる。さらに、これらのスイッチ回路を超音波駆動回路１と微弱電流供給回路２の両方に設けることは、両方の回路をより安定したものとすることができるので、より望ましい。
【0037】
本発明では、治療器とプローブの構成として、治療器１台に対して１対構成を成すプローブを有するとしているが、１対構成を複数備えていても良い。すなわち、プローブの数を２ｎ（ｎ＝１以上）とし各々超音波照射を行うプローブの１対構成間で微弱電流を流す組み合わせをｎ個とする構成であっても良い。このような複数プローブ対構成とすることで複数個所の同時治療が可能になり、治療時間の短縮化、患者の負担低減が実現される。
【0038】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【0039】
本発明は主にＬＩＰＵＳを用いた超音波治療器と主に微弱電流刺激治療器を組み合わせた治療器を提供するとともに、使用するプローブの小型化と顔表面などの頭部、もしくは口腔内を対象とする治療を可能とし、同時に防水性を向上させたプローブにより効果的な治療を可能とするプローブおよび回路構成を提供とすることを課題とする。
【0040】
前記課題を解決するために、本発明に基づく治療器は、超音波を放射する圧電素子、前記圧電素子に接着する金属外郭、一対構成を成す前記圧電素子および前記金属外郭により構成されるプローブ、前記圧電素子を駆動するための超音波駆動回路、一対の前記プローブの前記金属外郭間に微弱電流を供給する微弱電流供給回路、前記プローブの金属外郭と超音波駆動回路間の電線間に配置されるコンデンサ、を含んで構成されるものであり、より具体的には超音波駆動回路および微弱電流供給回路と、超音波または微弱電流の少なくとも一方を患部に照射するプローブと、を備えた治療器であって、前記超音波駆動回路からの電気信号に、前記微弱電流供給回路からの微弱電流が重畳された信号により、前記プローブ内に配置された圧電素子が駆動されて超音波が発生するとともに前記プローブの外郭を介して微弱電流を出力することを特徴とする。
【0041】
また、本発明による治療器は、前記プローブの外郭に接続する信号線にコンデンサを設けて、前記超音波駆動回路からの前記信号が前記コンデンサを経由した後に前記微弱電流供給回路からの微弱電流が重畳されることを特徴とする。
【符号の説明】
【0042】
１…超音波駆動回路１
２…微弱電流供給回路２
３…プローブ
４…圧電素子
５…金属外郭
６…金属外郭に接続される電線ａ
７…圧電素子に接続される電線ｂ
８…プローブヘッド部
９…コンデンサ
２…微弱電流供給回路２
３…プローブ
４…圧電素子
５…金属外郭
６…金属外郭に接続される電線ａ
７…圧電素子に接続される電線ｂ
８…プローブヘッド部
９…コンデンサ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】