JPH11197256A

JPH11197256A - 低周波治療器

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Publication number: JPH11197256A
Application number: JP10037878A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Ueda; 知雄植田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 1999-07-27
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JP3446095B2

Abstract

(57)【要約】【目的】パルストランスから刺激パルスを発生する手
段、および刺激パルスの様態を表示する手段を備えた低
周波治療器において、刺激パルスの出力電流値を正確に
把握する。【構成】パルストランス１の駆動電圧３を設定するため
のＭＰＵ１０内のＤ／Ａ変換器出力信号９と、一次側回
路に電流検出抵抗４を設置し、その両端電圧を増幅器５
を介してＭＰＵに内蔵されたＡ／Ｄ変換器の入力信号６
とする。一方、ＭＰＵ１０内の記憶装置には、パルスト
ランスの駆動電圧値と検出された一次電流値および既に
記憶されたトランスの特性値テーブルが有り、ＭＰＵの
プログラムは駆動電圧と一次電流から特性値テーブルを
参照してトランスの二次電流を計算することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルストランスを用い
た低周波治療器に関し、特に例えば治療に応じて刺激パ
ルスの出力波形や電流値を変える、様態表示付き低周波
治療器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、刺激パルスの強さは出力端の可変
抵抗器で変更していた。また、出力電流の大きさはレベ
ラーで表示していた。また、プッシュボタンの押された
回数で出力するものもあるが、出力電流の大きさは概略
的に表示するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出力電
流の大きさを概略的に表示するだけでは、他人や過去の
治療記録との比較や照合ができず、刺激パルスの大きさ
を正確に把握したいという問題があった。それには、パ
ルストランスの二次回路に電流検出回路を設置すれば良
いが、それではトランスの一次・二次間の絶縁性能が犠
牲になる。また絶縁性能を確保するためには、設置回路
自体が複雑・高価になる。本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたもので、パルストランスの絶縁性能を損なわ
ず、刺激パルスの電流値を正確に把握することで治療効
果の高い低周波治療器を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための本発明の構成は、パルストランスから刺激
パルスを発生する手段、および前記刺激パルスの様態を
表示する手段を備えた低周波治療器において、前記パル
ストランスの駆動電圧を設定するためのＤ／Ａ変換器出
力信号と、トランス一次側回路に電流検出抵抗を設置
し、前記抵抗の両端電圧を増幅器を介してＡ／Ｄ変換器
の入力信号とし、前記トランスの一次電流値を得る、一
方、ＭＰＵの記憶装置には、前記駆動電圧値と前記一次
電流値および既に記憶されている前記パルストランスの
特性値テーブルが有り、ＭＰＵのプログラムは駆動電圧
と一次電流から特性値テーブルを参照して、前記低周波
治療器の出力電流となるトランスの二次電流を計算する
ことを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】パルストランスの駆動回路に電流検出回路を設
置することで、トランス本来の絶縁性能を損なうことな
く、出力電流であるトランスの二次電流が正確に求めら
れる。

【０００６】

【実施例】以下、図面に従い本発明を説明する。図１は
本発明の低周波治療器の実施例を示す回路図である。図
１において、第一の実施例では、通常、リレー１９の接
点は信号２０側に接続されており、昇圧トランス１の二
次側出力は導子電極を経由して直接人体部位２と接続さ
れる。２は回路的に接続した人体抵抗である。一方、ト
ランス１の一次側には、パルス駆動電源１５と信号用電
源３０があり、制御される全ての回路はトランスの二次
側回路とは全く絶縁されている。また一次側には回路の
制御用ＭＰＵ１０がある。１１はＭＰＵの動作用発振子
であり、パルス幅、周期、その他必要な時間管理の基本
クロックのもとになる。ＭＰＵは、メモリーとしてＲＯ
ＭおよびＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器および入
出力ポートを持っている。また図示していないがＭＰＵ
には表示装置として、パルス幅、周期、タイマー時間お
よび電流値等の数値表示、およびエラーや警告等の文字
列を表示するＬＣＤが接続されている。

【０００７】人体への刺激パルスは、昇圧トランスのセ
ンタータップ３へ所定の設定電圧を印加した上で、一次
巻き線の両端を交互にドライブすることによる二次側の
誘起電圧によって発生する。回路信号はプログラムで制
御される。図１において、トランス電圧の設定データは
ＭＰＵ内のＤ／Ａ変換器でアナログ値に変換され、出力
ポート９から増幅器１４を経て、トランスの設定電圧３
として出力される。またトランスの駆動方法は、パルス
幅・周期および駆動時間をプログラムで管理された信号
７と信号８を周期毎に交互に駆動し、正負一対の刺激パ
ルスを得る。信号７を駆動すると正（上）パルス、また
信号８を駆動すると負（下）パルスを得る。図３の５１
に刺激電流の基本となるパルス波形を表示する。またほ
とんどの刺激モードは、この基本パルス波形の複数の組
み合わせから成り立つので、この基本パルスの波高値だ
けを論じれば良い。また図１において、トランスの一次
電流は、電流検出抵抗４で電圧値に変換され、増幅器５
からＭＰＵのＡ／Ｄ変換器の入力信号６となり、ＭＰＵ
へディジタル値が読み込まれる。

【０００８】図３は本発明の動作を示すタイミングチャ
ート図である。図３において、３は昇圧トランスへの設
定電圧（Ｖ）の印加タイミング、７はプラス波形の駆動
信号７の印加タイミング、また８はマイナス波形の駆動
信号の印加タイミングをそれそれ示す。このようにして
人体抵抗２の両端には５１に示す正負の刺激パルスが出
力される。また５２はトランスの一次電流で生じた電流
検出抵抗４の両端電圧の波形である。図において、５３
と５４はそれぞれプラス波形およびマイナス波形の電流
値をＭＰＵが読み込むタイミングを示す。厳密に言えば
正負パルスの波高値は等しくないがほとんど同じと考え
て良い。図３の５１に示すように、前回周期の出力電流
の波高値をＩ_ｎ−１、同じく今回周期をＩｎと表記す
る。また前回周期のトランスの設定電圧をＶ_ｎ−１、同
じく今回をＶｎと表記している。

【０００９】図５は計算式の説明のため、トランスの一
次電流と二次電流の関係を示す図である。図において、
出力抵抗Ｒ（ｒ＝Ｒ）のときの一次電流をＩ_１、二次電
流をＩ_２とする。またトランスの二次側短絡時（ｒ＝
０）の一次電流をＩ_１Ｓ、二次電流をＩ_２Ｓとする。ま
た無負荷時（ｒ＝∞）の一次電流をＩ_Ｏとする。それぞ
れの電流の関係は、図のように直線と見なせるので、三
角形の相似条件から次式が成立する。Ｉ_２／（Ｉ_１−Ｉ_Ｏ）＝Ｉ_２Ｓ／（Ｉ_１Ｓ−Ｉ_Ｏ）従って、Ｉ_２＝Ｉ_２Ｓ／（Ｉ_１Ｓ−Ｉ_Ｏ）×（Ｉ_１−Ｉ
_Ｏ）………式（１）となる。または更に、無負荷励磁電
流（Ｉ_Ｏ）は短絡電流（Ｉ_１Ｓ）に比べ、十分小さいと
仮定すれば，Ｉ_２＝α（Ｉ_１−Ｉ_Ｏ）………………式
（２）ただしα＝定数と置ける。従って、トランスの
設定電圧（Ｖ）毎に無負荷電流（Ｉ_Ｏ）と短絡電流（Ｉ
_１Ｓ、Ｉ_２Ｓ）を測定して、ＭＰＵの記憶装置に特性値
テーブルとして格納する。または事前試験を行い、トラ
ンスのＩ_Ｏを求めた上、前述した式（２）からαを求め
特性値テーブルを作る。予めＭＰＵが記憶したトランス
の特性値テーブルとなる無負荷電流（Ｉ_Ｏ）と短絡電流
（Ｉ_１ＳとＩ_２Ｓ）を、説明のためグラフ図形として図
６に表示する。

【００１０】図２は本発明による低周波治療器のフロー
チャートを示す図である。図において、パルス出力を希
望する場合３０Ｙ、始め希望する刺激パルスのパルス幅
・周期・出力期間（タイマー時間）および出力電流値が
手入力される３２。例えば設定電流はプッシュボタン
（図示せず）を押す度に１ｍＡ毎に増加（または減少）
して設定される。またパルス幅はプッシュボタンを押す
度に１０μＳ毎に増加（または減少）してセットされ
る。ここでステップ３１は初期状態として注意フラグは
立っていない。次に、トランス設定電圧（Ｖ）を設定す
る３３。これは初期状態においては（０ｍＡから始める
ため）０Ｖである。またトランスの特性値テーブルか
ら、設定したトランス設定電圧（Ｖ）での無負荷電流
（Ｉ_Ｏ）と短絡電流（Ｉ_１ＳとＩ_２Ｓ）を求める３４。
これをパルス出力３５で、実際に設定電圧に相当する電
圧（Ｖｎ）をポート９から出力する。またほぼ同時に、
図３の７および８のタイミングでポート７および８を設
定されたパルス幅で出力する３５。パルスの出力後、一
定時間（図３のＴｏ）経過後、一次電流を図３の５３お
よび５４のタイミングで、図１の入力信号６から読み込
む３６。今後パルス幅が変化しても出力モードが変わら
ない限り読み込み時間（Ｔｏ）は一定である。Ａ／Ｄ変
換器から一次電流をディジタル値として読み込んだ後、
ＭＰＵは計算に先立ちトランスに架かる負荷の大きさを
判定する３７。即ち、人体抵抗が回路に繋がっているか
どうかを判定（オープン判定）する。図１の並列抵抗２
９の抵抗値をＲｏとすると、図６において一次電流の位
置が図の６０で示される曲線以下の位置にあれば、ＭＰ
Ｕは回路がオープンと判定し、警報を表示（４６）して
出力を停止する５０。ステップ３７では、ある設定電圧
においてオープン判定曲線６０上の点をＩ_６０とすれ
ば、（Ｉ_１−Ｉ_６０）≦０のときオープンエラーとす
る。また（Ｉ_１−Ｉ_６０）＞０ならば、３６で読み込ま
れた一次電流と式（２）から二次電流（Ｉ_２）を計算す
る３８。また二次電流は周期毎に記憶される３９。図３
で説明したように、前回の出力値をＩ_ｎ−１、今回値を
Ｉｎとすると、変動値の判定４０では、｜Ｉ_ｎ−Ｉ
_ｎ−１｜≧１０ｍＡならば変動値大（ディファレンスエ
ラー）とする。そして警報表示４７後、出力を停止する
５０。また前回値と今回値の差が１０ｍＡ未満の場合
は、次へ進み実効値電流の判定を行う４１。図３の５１
に示す基本電流波形において、パルス幅ｔ、周期Ｔおよ
び波高値Ｉ_ｐ−ｐから実効値電流Ｉ_ｒｍｓは、で計算される。従って、ステップ４１では、式（３）で
実効値電流の計算後、既に定められた既定値（Ｋ）以内
であるかの比較を行う。即ち、Ｉ_ｒｍｓ≧Ｋならば、出
力電流値が既定値付近になったという注意フラグを立て
る４８。また既定値内であれば注意フラグを立てず（ク
リアーして）にパルス幅・周期・電流値およびタイマー
の数値表示を行う４２。また刺激パルスの様態の変更を
希望する場合４３Ｙで、既にステップ４８で注意フラグ
がある場合はステップ３１で判定され、実効値電流が増
加するような手動操作は禁止される４９。例えば、パル
ス幅の増加・周期減少および電流値増加の操作は無効と
なり設定できない。これは実効値表示だけに限らず、波
高値自体に制限を加える場合も同様である。操作者が様
態変更を希望し、設定を間違えても、規定値以上の出力
をしないように配慮されている。

【００１１】次に定電流動作の説明をする。ステップ４
３において、出力を更新しない場合４３Ｎは、ＭＰＵは
定電流動作のために設定電圧の補正を行う４５。即ち今
回値（Ｉｎ）が前回値（Ｉ_ｎ−１）より大きい場合は、
設定電圧に対してＤ／Ａ変換器の最小分解能分下げた電
圧を印加する。また今回値が前回値より小さい場合は、
最小分解能分上げた電圧を印可する。また、今回値と前
回値が等しい場合は設定電圧に対して補正を加えない。
例えば８ｂｉｔのＤ／Ａ変換器では最小分解能は１／２
５６となり、必要に応じて毎回±１／２５６の補正を行
う。したがって、人体抵抗が変化した場合も定電流を出
し続けることが出来る。上述したように図３の５１に示
す出力電流の波高値（Ｉ_ｐ−ｐ）が一次電流から求めら
れることによって、定電流動作や監視機能が行え、低周
波治療器として有益な警報情報が出力できる。

【００１２】次に、第二の実施例を説明する。第二の実
施例では、図１において、リレー接点は信号２１に接触
し、トランスの出力は整流・平滑回路に接続される。平
滑コンデンサ２４および２５はそれぞれプラス波形およ
びマイナス波形を出すためのものであり両コンデンサの
両端では倍電圧が発生する。また平滑回路の出力はそれ
ぞれホトカプラ２６および２７で一次側とは絶縁された
状態で制御される。またホトカプラはＭＰＵからのポー
ト出力１６と１７で駆動される。直列抵抗２８は出力電
流を抑制する制限抵抗であり、励磁周波数と出力パルス
幅および応答時間に関係して、抵抗値が決められてい
る。図４はトランス二次回路の動作を示すタイミングチ
ャート図である。図においてリレーが駆動５５され出力
モードが第一の実施例から第二の実施例に切り替わる
と、今まで直接出力されていた刺激パルスは、平滑回路
を経て出力される様になる。当モードはトランスの直接
駆動モードに比べて、別の治療で必要な、長いパルス波
形を出すためのものである。図においてトランスの一次
側は、出力される波形に比べ、一定した高い周波数で励
磁される。図４において、７と８はそれぞれプラスおよ
びマイナス波形のための励磁波形であり、図のように駆
動する。また１７および１６はそれぞれプラスおよびマ
イナス波形出力用のホトカプラの駆動信号波形である。
図１において、高い周波数で励磁されたトランスの二次
回路はダイオード２２（２個）を通して整流され、平滑
コンデンサ２４および２５にはそれぞれ正負の電圧が貯
えられる。保持された電圧はホトカプラ２６、２７およ
び逆流防止ダイオード２３（２個）および制限抵抗２８
を経て人体２に供給される。図４の５６は当モードでの
人体への出力波形である。また当モードのように、トラ
ンスの二次回路に平滑回路がある場合も、予め二次回路
（整流・平滑回路および出力制御回路）を含めて、短絡
電流と無負荷電流を測定し、第一の実施例とは別の特性
値テーブルにしておけば第一の実施例と同様に、式
（１）または式（２）の計算で出力電流の波高値が求め
られる。

【００１３】従って、いずれの場合も、図２のフローチ
ャートに示す手順が行え、ハードによらず、ある値の波
高値電流になれば出力を停止させることも実現できる。
また前述したように、式（３）から簡単に実効値電流も
求められ、誤操作を含めて、それがある値以上にならな
いように制限することも可能である。これは低周波治療
器の操作上重要なことである。第一の実施例の出力モー
ドでは規定値として、実効値電流は２０ｍＡまたは５０
ｍＡで制限している。

【００１４】また、定電流動作中に急激な負荷変動があ
った場合、安全のため直ちに出力を停止させることも出
来る。これは人体電極の不意の変化（位置ずれ）で大電
流が流れることを防止する。また、いくら操作しても電
流が上がらない場合は、導子電極が人体に接続されてい
ないと見なすことで、使い勝手の良い低周波治療器とな
る。ＭＰＵの警報として、前者の場合は「ディファレン
スエラー」、後者の場合は「オープンエラー」をそれぞ
れＬＣＤ（図示せず）に文字表示する。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、二次側に絶縁のための
複雑な電流検出回路は必要としない。また、トランス駆
動回路に電流検出回路を置くだけで、トランス絶縁され
た状態で、二次電流の大きさが測定できる。また、二次
側に、出力パルス幅を長くするため平滑回路を設置する
場合も、一次側の検出抵抗で同様に出力電流が測定でき
た。また、プログラム処理のため、常に出力状態の監視
を行い、有益な情報処理機能を備えた、安全性の高い低
周波治療器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の実施例を示す回路図であり、

【図２】は本発明のプログラム手順を示すフローチャー
ト図

【図３】は第一の実施例を示すタイミングチャート図、

【図４】は第二の実施例を示すタイミングチャート図、

【図５】はトランスの一次電流と二次電流の関係を示す
図、

【図６】はトランスの特性値テーブルを示す図である。

【符号の説明】

１…………パルストランス２…………人体抵抗３…………トランスの設定電圧４……………電流検出抵抗１０……………ＭＰＵ５１……………基本電流波形

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルストランスから刺激パルスを発生する
手段、および前記刺激パルスの様態を表示する手段を備
えた低周波治療器において、前記パルストランスの駆動
電圧を設定するためのＤ／Ａ変換器出力信号と、トラン
ス一次側回路に電流検出抵抗を設置し、前記抵抗の両端
電圧を増幅器を介してＡ／Ｄ変換器の入力信号とし、前
記トランスの一次電流値を得る、一方、ＭＰＵの記憶装
置には、前記駆動電圧値と前記一次電流値および既に記
憶されている前記パルストランスの特性値テーブルが有
り、ＭＰＵのプログラムは駆動電圧と一次電流から特性
値テーブルを参照して、前記低周波治療器の出力電流と
なるトランスの二次電流を計算することを特徴とする低
周波治療器。
【請求項２】前記パルストランスの二次回路に、整流・
平滑回路および出力制御回路を設け、前記刺激パルスの
出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の低周
波治療器。
【請求項３】前記二次電流の計算結果から刺激パルスの
波高値を表示し、刺激パルスの周期毎に、前記波高値が
一定の値になるように定電流制御することを特徴とする
請求項１に記載の低周波治療器。
【請求項４】前記二次電流の計算結果から予め定められ
た規定値と比較し、ある波高値電流以内の大きさで出力
することを特徴とする請求項１に記載の低周波治療器。
【請求項５】前記二次電流の計算結果から出力電流とし
て実効値表示する、または、ある実効値電流以内の大き
さで出力することを特徴とする請求項１に記載の低周波
治療器。
【請求項６】前記出力電流の変化量が、ある値を超えた
とき警報表示し、出力を停止することを特徴とする請求
項１に記載の低周波治療器。
【請求項７】前記出力電流の変化量が、ある値以下で推
移したとき警報表示し、出力を停止することを特徴とす
る請求項１に記載の低周波治療器。