JPH04131238U - 皮膚一体貼着型生体温熱刺激装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） ［目的］ 貼着使用すべく小型化する為に小容量電池を
使用しても充分で且つやけど等の危険性のない温熱治療
を施すことができる装置を提案する。 ［構成］ 軽量小型電池により駆動される発熱体を有す
る生体温熱刺激装置において、前記発熱体が凸出配設さ
れた保温性発熱小室構造と、前記発熱体を生体皮膚面に
密接させ且つ装置全体を皮膚一体貼着させるための粘着
部材と前記軽量小型電池から、前記発熱体への電気エネ
ルギーの供給を断続する為のスイッチング手段と、前記
スイッチング手段を駆動する為の駆動パルスを出力する
信号処理手段を有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、小型ながら充分な温熱治療が行なえる皮膚一体貼着型電気温熱治療 器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

小型形状であり、生体皮膚に貼着使用し得る電気温灸器を提案する為には、小 型電池を使用し、発熱体を発熱させなければならない。 小型電池とは、ボタン型、コイン型等１００ｍＡｈ（２Ｃ）以下の小容量電池 である。一方で発熱体は、抵抗が数（Ω）〜数十（Ω）程度と、小抵抗極まりな いものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

この様な状況下に於いて、発熱体を発熱させ、且つ、温灸器等温熱治療器とし ての治療を行なうには、あまりにも電池容量が小さすぎてしまう為に充分な発熱 が得られなかった。

【０００４】

【課題が解決するための手段】

上記に鑑み本考案は、温灸部に相当する発熱体部分並びにこれを囲む保温構造 体を凸状に形成して生体皮膚と接触させ、更に発熱体へ供給される電池エネルギ ーをスイッチング素子及び信号処理器を介して断続制御することにより、発熱体 の発熱温度を微妙に制御でき、やけどの危険性がなくしかも最適な温熱治療可能 な温度設定ができる装置を実現した。

【０００５】 本考案の特徴は次の通りである。 微弱電池で発熱させる発熱体は、発熱体表面乃至極近傍のみで温熱治療可能な 温度（最高７０℃程度）に達する。この知見に基づけば発熱体を皮膚に接触させ る構成を取ることで温熱治療ができる。しかし発熱体は、必ずしも適当な発熱を 行なうわけではなく、更に高温となる場合が頻繁に生じる。この様な場合を阻止 する為には、何らかの抵抗を加えなければならない。

【０００６】 しかしながら、例えば発熱体の抵抗が１（Ω）で且つ微弱電池を使用している 場合、更に１（Ω）の一般的な抵抗を付加させるとするならば、発熱体ヘ供給さ れる電流が半分、エネルギーは更に半分になってしまい、発熱体表面の温度は体 感できるほど上がらない。

【０００７】 一方、サーモスタットの様な温度を感知してスイッチング動作を行なう能動的 素子の使用も考えられるが、サーモスタットのスイッチング動作は温度に比例し て徐々にオンオフするアナログ的動作であり、しかもオン抵抗は、少なくとも数 （Ω）程度存在する為、サーモスタット自身がエネルギーを消費してしまいやは り実用性が低い。トランジスタはサーモスタットと異なって外部発振器の出力を 受けてデジタル的強制的オンオフを行なうものであるが、オン抵抗の高いものが 多い為、オン抵抗の小さいものを選択的に使用されなければならない。

【０００８】 本考案ではオン抵抗が小さいトランジスタ、ＦＥＴ（電解効果トランジスタ） 、リレーの使用が好適である。

【０００９】 上記スイッチング素子は、信号処理器が出力するドライブ（駆動）パルスによ って受動的にオンオフ（駆動）する。このドライブパルスの周波数、Ｄｕｔｙを 調整することによって発熱体の発熱温度を微妙に調整することができる。

【００１０】 この様に発熱体を皮膚に接着させ、且つ、発熱体の発熱量を微少電池から発熱 体へ供給される電気エネルギーを断続制御することにより、安全で且つ効果的な 温熱治療が施されるものである。 尚、上記断続制御の接続時と遮断時に於いて発熱体へ供給される電流も又、接 続と遮断が行われるが、断続を頻繁に行なうことでアナログ的に発熱温度を制御 するものであって、タイマーやサーモスタットの様に発熱体の温度が上昇したり 、所定の時間が来たら遮断し、あるいは温度が下降したり、所定の時間が来たら 接続するという断続制御とは異なるものである。

【００１１】 しかもこのパルスの周波数、Ｄｕｔｙを徐々に変化させることによって従来か らある“モグサ”温灸の持つ独特な発熱パターンを模倣でき、より効果的な治療 装置が実現できるものである。信号処理器は、マイコンが代表されるがこの他パ ルスの周波数、Ｄｕｔｙを調整することができるものであればいかなるものであ ってもよい。 本考案で使用する温熱とは、温灸、お灸等を含むものである。

【００１２】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例を示す図であり、更に発熱体近傍を拡大したものを 図８に示した。 図１に於いて、（１）は本体ケース（又は本体と呼ぶ）であり、硬質性プラス チック等で形成されている。本体ケース（１）内部には、電池、電子チップをマ ウントした基板が内蔵されている。 （２）は、電池である。電池（２）は、充電式、非充電式でいずれもコイン型 、ボタン型、ピン型等を示すが小型、軽量、小容量電池であればよい。 （３）は、基板であり、ＩＣ、抵抗、コンデンサのチップがマウント、実装さ れている。基板（３）と電池（２）とは、導電部材（２１）（２２）を介して接 続されている。 （４）は、発熱体であり、両側に導電端子が２本（４１）（４ ２）突出配置されている。発熱体（４）は、ニクロム線、白金線、タングステン 線等で形成されるが、これとは別に白金、金、銀、銅、銀−パラジウム等のペー ストをセラミックス板に焼き付けコーティングしたものを示す。一例として、セ ラミックスヒータ（サイマレックス社製）が示される。 発熱体（４）の周囲近傍を拡大した図が図８である。図８は又、保温性発熱小 室の一例でもある。導電端子（４１）（４２）は、各々、基板（３）を貫通し、 導電端子（４１）（４２）の頭頂部は、基板（３）に固定された導電板（３１） 、（３２）と接触している。 発熱体（４）の下面には、導熱部（５）が付設されている。導熱部（５）は、 主にセラミックス、チタン等の金属で形成されている。発熱体（４）と導熱部（ ５）とを総称して発熱体としてもよい。 発熱体（４）及び導熱部（５）の周辺には、保熱性、断熱性に秀れた保熱部材 （６）が配置されている。保熱部材は（６）は例えば、紙、木、セラミックス、 プラスチック、樹脂等が例示される。 尚、保熱部材の耐熱性は〜８０℃前後であればよく、特に素材を限定する必要 はない。 導熱部（５）は、本体（１）底面より突出（凸出）する程度の高さを有する。 導熱部（５）の表面には凹凸が形成される場合もある。 又、本体（１）の外周面には、突起（７）が複数形成されている。 （８）は、絆創膏である。絆創膏（８）はリング状に形成され、スポンジ等の やや厚みのある柔軟性支持部材（８１）に粘着剤（８２）を配したものである。 粘着剤（８２）の組成は、特に指定されるものではなく、医療用粘着剤等生体に 害のないものであればよい。

【００１３】 図１の実施例は、既に本体（１）と絆創膏（８）とを嵌合した状態を示したが 、使用前は、本体（１）と絆創膏（８）とは別体としてあつかわれ、使用する際 、図４で示す様に本体（１）の上部から絆創膏（８）を挿入し、一体化させた上 で患部に貼着固定させるものである。 尚、使用する際、上記粘着順序にとらわれる必要はない。絆創膏の形状は、特 に限定されるものでなく、本体を患部に固定できるものであればよい。 又、本体（１）の形状も同様である。 生体表面に本体（１）が貼着固定されると、凸出した導熱部（５）と皮膚とは 充分な接触状態を形成する。この状態を図３に示す。尚、凸出する部分は、導熱 部に限らず保熱部材も導熱部と共に凸出してもよい。 導熱部（５）と生体皮膚（ＭＭ）とが充分な接触状態を形成することから、導 熱部（５）から発生する熱を充分に生体皮膚に加えることができる。更に、導熱 部（５）表面に凹凸を設けるなら、発熱放射効率の上昇、空気の介在による温熱 感の緩和をすることができる。

【００１４】 図２で示す実施例は、図１で示した実施例が円盤状であるのに対し、本体を背 の高い円筒状としたものである。又、図２で示す実施例は、発熱体とこれを囲む 保熱部材とが突出し、且つ上下に弾力性を有するものである。 又、図２で示す実施例は、皮膚への当接面積を小さくすることができる為、発 熱体乃至導熱部を生体のつぼ部分に当接しやすくしたものでもある。

【００１５】 （１）は本体ケースであり、硬質性樹脂、プラスチック等で形成されている。 本体ケース（１）内部には、電池及び基板が内蔵されている。 （２）は電池であり、充電式、非充電式で且つボタン型、コイン型、ぴん型等 小容量小型電池である。 （３）は基板であり、チップ化されたコンデンサ、抵抗、ＩＣ、トランジスタ 、コイル等がマウントされている。基板（３）と電池（２）とは、導電部材（２ １）（２２）を介して接続されている。 （４）は発熱体であり、白金、金、銀、銅、銀−パラジウム等のペーストを導 熱体上に印刷焼き付けコーティングした層状体を形成し、両端に導電端子が２本 （４１）（４２）が突出配置されている。 （５）は導熱体であり、上記発熱体（４）の土台でもある。素材はセラミック スが一般的であるが、これに限るものではない。 （６）は保温槽（保熱部材）であり、発熱体（４）及び、導熱部（５）を下面 方向を除いて囲饒している。 導電端子（４１）（４２）は、保温槽（６）を貫通し、基板（３）に一端が固 定された導電板（３１）（３２）の他端と結合している。導電板（３１）（３２ ）は一端のみが固定されている為、その他端は弾力性を有している。 導電板（３１）（３２）は、基板（３）上で動作している電子回路の出力端と 接続している。導電板（３１）（３２）と導電端子（４１）（４２）との接合に より、発熱体（４）へ電気エネルギーが供給されると共に発熱体（４）及び保温 槽（６）に上下の弾力性を与えている。 （８）は絆創膏である。絆創膏（８）は、円筒状で且つ底部が外周方向へ延び た形状を有する柔軟性支持部材（８１）に粘着剤（８２）を配したものである。 粘着剤（８２）は 、少なくとも生体との接触部分に配したものであればよいが、更に本体と絆創膏 との接触部分にも粘着剤を配して、本体と絆創膏との接合性を向上させてもよい 。図２で示す実施例の使用例は図１と同様なものであるから、説明は省略した。 尚、図１とは異なり、図２で示す実施例は発熱体及び保温槽が上下に弾力性を 有するので生体と無理なく接触するものである。

【００１６】 図１、図２で示した実施例の基板上に配線された電子回路の一例を図６に示す 。 （６１）は電池であり、図１、図２で示した電池（２）と同じものである。 （６２）は、ＤＣ／ＤＣコンバータで端子（ａ）に電池電圧を入力するに対し 、昇圧した電圧を端子（ｂ）に出力するものである。（ＤＣ／ＤＣコンバータの 一例：ＲＨ５ＲＣ：リコー社製） （６３）は、スイッチング素子であり、主にＦＥＴが使用される。オン抵抗は 例えば０．３（Ω）程度である。オン抵抗が低いものが好ましいが、特にＦＥＴ に限るものではなく、トランジスタ、リレー等でもよい。スイッチング素子（６ ３）は、端子（ｃ）と端子（ｄ）との間の接続を端子（ｅ）の信号で接続させた り、切り離したりするものである。 （６４）は、マイコンであり、上記スイッチング素子（６３）の端子（ｅ）に ドライブパルスを供給するものである。マイコン（６４）はプログラムを内蔵し 、このプログラムに基づいてドライブパルスを出力する。例えば、ワンチップマ イコンμＰＤ−７５５４等が例示される。ドライブパルスの出力周波数は、５（ Ｈｚ）〜５０（Ｈｚ）程度である。 尚、周波数の微調整をする為並びにプログラムの容量上、上記周波数が選択さ れたが、これに限られるものではない。 （６５）は、発熱体であり、上記実施例で説明した発熱体である。 電池（６１）の（＋）側は端子（ａ）及び端子（ｃ）に接続し、端子（ｄ）は ヒータ（６５）の一端と接続している。電池（６１）の（−）側は、ＤＣ／ＤＣ コンバータ（６２）及びマイコン（６４）、及びヒータ（６５）の他端及び端子 （ｆ）と接続している。端子（ｂ）はマイコンの電源入力に接続している。端子 （ａ）〜（ｆ）は本電子回路の構成乃至動作を説明する為に単に設けたものであ る。

【００１７】 次に動作を説明する。 電池（６１）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（６２）に端子（ａ）を介してエネル ギーを供給する。 ＤＣ／ＤＣコンバータ（６２）は、電池（６１）から供給されたエネルギーを 昇圧し、平滑化して端子（ｂ）を介してマイコン（６４）に昇圧エネルギーを供 給する。マイコン（６４）は、この昇圧エネルギーの供給によって動作し、ドラ イブパルスを端子（ｅ）を介してスイッチング素子（６３）に供給する。 スイッチング素子（６３）は、端子（ｃ）と端子（ｄ）との間の電気的接続を 端子（ｅ）から入力されてくるドライブパルスによって、開閉する。 端子（ｃ）と端子（ｄ）との間が閉じた時、電池（６１）のエネルギーは発熱 体（６５）に供給され、開いた時、遮断される。 発熱体（６５）は、電池（６１）から電気エネルギーの供給を受けると発熱動 作を行ない、供給が遮断すると発熱動作は停止する。これを複数回繰り返すこと により、一発熱パターンが形成される。この動作を図７に示す。図７（ａ）はマ イコンから出力される矩形波ドライブパルス、図７（ｂ）は、発熱体の発熱パタ ーンである。一発熱パターンの時間は、約１秒から１２０秒程度、最高温度は、 ６０℃〜７０℃程度が目安となる。図７は、マイコンのドライブパルスの周波数 を大きくすると、発熱体の発熱温度が高くなり、周波数を小さくすると低くなる ことを示している。ドライブパルスの周波数は、数（Ｈｚ）〜数百（Ｈｚ）程度 、Ｄｕｔｙ０〜１００（％）まで例示される。 尚、図７の発熱パターン、ドライブパルスの出力パターンは一例であり、ドラ イブパルスのパルス幅、パルス間隔を設定すれば様々な発熱パターンが形成され る。得に、パルス幅（Ｄｕｔｙ）を一定にしてパルス間隔のみを変換させた場合 、なめらかな発熱パターンで発熱体を発熱させることができる。 マイコンプログラムは、マイコンから出力するドライブパルスのパルス間隔、 パルス幅を広くしたり、狭くしたりするものであるから、説明は省略した。 電池電圧が更に減少するとＤＣ／ＤＣコンバータ（６２）の動作は停止し、マ イコン（６４）の動作も停止し、スイッチング素子（６３）オフ状態となり、発 熱動作も停止する。

【００１８】 以上の動作説明からも明らかな様にマイコンでオン抵抗の小さいスイッチング 素子を駆動させて、発熱体の発熱温度を任意に制御できる本回路例は、制御で生 じるエネルギーの損失が極力抑えられていることも特徴の一つである。 尚、マイコンの使用は、一例を示すものであり、パルスを発振し、上記マイコ ン機能と類似する出力が得られるものであれば、いかなるものであってもよい。 又、発熱体の凸出の度合いは０（ｍｍ）〜数十（ｍｍ）で発熱体と生体皮膚とが 接触する程度でよい。又、絆創膏を使用せず、本体に粘着剤を配置したものであ ってもよい。

【００１９】

【考案の効果】

以上詳述の如く本考案は、発熱体並び周囲の保温室を凸出配設し、且つ粘着部 材によって装置自体を生体皮膚に貼着させることにより、生体皮膚に発熱体を密 着でき、微少電池を使用する為、微弱な発熱量しか得られない場合でも充分な温 熱治療ができ、且つ、信号処理手段でスイッチング素子を駆動させて発熱体の発 熱温度を任意に制御できるため、発熱体の凸出配設が故に生ずる温度過剰上昇を 阻止できる等の効果を有するものである。 尚、本考案は上述の様な作用効果を有する構成をとるものであればよく、更に 数分の１の抵抗値を有する精度の高い抵抗器を付加して上限の発熱温度を抑制す る手段を付加した場合も本考案に包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】

【図２】本考案の実施例の断面を示す図である。

【図３】

【図５】本考案を実際した場合を説明する図である。

【図４】図１で示した実施例の斜視図である。

【図６】図１、図２で示した実施例で使用される電子回
路を示す図である。

【図７】図６で示した電子回路の各部出力波形を示す図
である。

【図８】図１で示した実施例の発熱体付近（保温性発熱
小室）を示した断面図である。

【符号の説明】

１．本体ケース ２．電池 ３．基板 ４．発熱体 ５．導熱部 ７．突起 ８．絆創膏 ＭＭ、生体皮膚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 松山 泰洋 東京都日野市三沢625 スカイハイツ土方 210

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軽量小型電池により駆動される発熱体を有
   する生体温熱刺激装置において、前記発熱体が凸出配設
   された保温性発熱小室構造と、前記発熱体を生体皮膚面
   に密接させ且つ装置全体を皮膚一体貼着させるための粘
   着部材と前記軽量小型電池から、前記発熱体への電気エ
   ネルギーの供給を断続する為のスイッチング手段と、前
   記スイッチング手段を駆動させる為の駆動パルスを出力
   する信号処理手段を有することを特徴とする皮膚一体貼
   着型生体温熱刺激装置。