JP4124503B2 - 血行促進装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【本発明が属する技術分野】
本発明は、生体信号を検出し、検出した生体信号に基づいた範囲に刺激を生体に印加し、血行の促進を図ることを特徴とする刺激装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体に電気刺激、機械的刺激等を与えて、血行促進を図ろうとする装置は、多数提供されているものの、大半は単に刺激を与えているだけであり、その刺激が血行促進に反映されているかどうかは明確ではないところ、脈波より心臓の循環活動上の情報を得て、当該情報中、拡張期なる時期に空気圧による刺激を加えることにより、血行促進、痩身作用等に優れた効果を有する装置を実現するに至った。他方、生体に刺激を与える場合、その刺激時間及び刺激の種類によって生体が好むか好まないかが分かれ、嫌われる刺激においては、本刺激装置が必要とする長時間乃至繰り返しの刺激を加える事が実現できないこととなる。従ってより好まれる刺激が選択されるべきであり、その実現により今までにない相乗効果が期待される。
【０００３】
ところで、空気圧刺激の形態としては、直接空気を吹き付ける直接的なものと、血圧計のような伸縮袋を有するカフを巻き付けた部分を加圧する間接的なものがある。この中で、小型化した装置で有効な刺激が加えられる形態としては、間接型の装置が有効に作用するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この様な刺激装置にあっては、空気圧を、上記タイミングで効率よく生体へ加える必要があることから、装置上、家庭用電源等の汎用電源程度の電気エネルギーの使用が必要となるが、装置が、家庭等で用いられるには、装置全体もコンパクトで、且つ必要な刺激を加えられる構成が、安全性を前提とした上で要求される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の諸課題を克服し、コンパクトで、且つ安全性が高い刺激装置を提案するものである。即ち、大きいエネルギーを要するポンプ等の空気圧発生部及び空気圧の出力のオンオフする駆動手段を直接汎用電源と接続し、これらを制御する為の制御信号を出力する信号処理手段との接続は、フォトカプラ等のアイソレータを介して接続し、更にこの信号処理手段の出力するパルスをアイソレータを介して前記駆動手段等は、直接断続制御することにより、充分な空気圧制御を行いながら、コンパクト且つ脈波検出部と前記駆動部等との電気的絶縁を可能とし、安全性の高い装置を実現した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、まず検出した生体信号情報に基づいた範囲において、物理刺激を出力する刺激出力手段、なる構成を有するものであるが、検出した生体信号情報とは、例えば、生体に電極を装着して得られる心電図等の電気信号、耳たぶ、指先に発光手段と受光した光を電気信号に変換する光電変換器を有する受光手段を装着することで得られる脈波信号、マイクロホンを利用した心音電気信号、骨振動等が例示される。又、生体信号情報に基づいた範囲とは、 例えば、周期性のある信号の特定の部位から所定の時間迄の時間幅、叉は生体信号から得られた特徴的な部位、例えば、振幅のピーク値叉はボトム値に対応する時間に対し、所定の時間が経過した後から所定の時間迄の範囲、より具体例としては、脈波の場合のピーク振幅値に対し、所定時間遅延させた時間から、次のピーク値がくる迄の時間範囲叉は所定の時間範囲即ち、拡張期を示す範囲等が例示される。
【０００７】
本発明の適用部位は、上述した用途に応じて適宜選択されるものであるが、より具体的には、腹部、頸部、あるいは全身に適用されることが例示される。本発明は信号処理手段の出力にほぼ一致した刺激が得られることから、間欠性を有する刺激等バリエーションのある刺激が容易に形成可能である。
【０００８】
本発明は、心臓の拡張期間を検出し、この期間、おおよそ１００ｍｓｅｃ〜５００ｍｓｅｃ程度の時間範囲で空気圧を注入されたカフと呼ばれる加圧袋の膨張収縮により、繰りかえし生体へ刺激を与えるものである。
【０００９】
【実施例】
図１は、本発明の実施例の回路図である。ＢＩＮは、生体信号入力部であり、心電図等の様な直接生体電気信号を入力する態様を有するものの他、脈波信号のように光電変換された間接的な生体信号を入力するためのものである。１１は、特徴信号出力手段であり、刺激許容期間を得るための、生体信号上から特徴時相を取り出し、後段の信号処理手段１２が入力し得る信号に変換出力する為のものである。この出力信号は、例えば拡張期の開始を示す時相或いは収縮期の開始を示す時相を立ち上がりとするパルスが例示される。この中でも、生体信号のピークを示す位置が拡張期を示すことから、このピークをとらえることが容易でありタイミングとして正確である事から好ましい例となる。１３は、アイソレータであり、フォトカプラー、トランスフォーマ等で構成され、信号の内容を伝達はするが、電気的には絶縁関係を有する構成を示すものである。１４は、調整手段であり、アイソレータ１３より送られてきた信号に基づいて、直接接続された汎用電源エネルギーを調整して、空気刺激発生部１５へ出力するためのものである。
【００１０】
１５は、空気刺激発生部であり、ポンプ、電磁弁、或いはポンプから出力される空気圧を直接ポンプを停止させる駆動、或いは、出力される空気圧の通路を変更する駆動する部分である。ＡＣは、汎用電源入力部であり、家庭用交流電源１００Ｖであって通常の家庭で使用される汎用電源入力部である。１６は、電圧変換部であり、トランス、３端子レギュレータ等より構成され、交流を直流に変換すると共に、信号処理手段１２等へ適正な電圧、電流を供給するためのものである。
【００１１】
次に動作を説明する。汎用電源入力部ＡＣから入力された１００Ｖ交流は、トランス等で電気的に絶縁された状態で、電圧変換部１６で、適正直流電圧へ変換され、信号処理手段１２、特徴信号出力手段１１へ供給され、動作状態に入る。生体から得られた電気信号（図２（ａ））は、特徴信号出力手段１１に入力され、その特徴部分である波形のピーク部、即ち収縮期を検出し、図２（ｂ）で示すパルスを形成し、信号処理手段１２へ出力する。
【００１２】
信号処理手段１２は、このパルスに基づいて、例えば図２のＣで示す時間遅延を行うことで、確実な拡張期の範囲で拡張期パルスを立ち上がらせ、次に入力されるパルスＳＰの立ち上がりまたは所定の期間の時期に立ち下がらせるパルスＫＰを出力させる（図２（ｃ））。この場合のＮは、所定の時期で立ち下がった拡張期パルスＫＰが次に入力される収縮期パルスＳＰが立ち上がるまでの時間を例示しただけのものであり、Ｎの期間が無い場合も有り得る。以上のようにして形成された拡張期パルス（ＫＰ）は、アイソレータ１３へ出力される。アイソレータ１３は、電気的には絶縁した状態で、当該パルス時相を保持した汎用電源の電力パルス信号に変換する。当該汎用電源の電力パルスは、調整手段１４で、空気刺激発生部１５を駆動させる電気出力に変換されて、空気刺激発生部１５へ供給される。空気刺激発生部１５は、この拡張期パルスＫＰに対応した状態で、刺激を出力する。具体的には、常時動作するポンプの空気圧出力を押圧カフへ伝達する際の伝達を断続し、遮断した際、カフの空気圧を解除する動作を行い、生体適応箇所へ拡張期に応答した空気圧刺激を出力する。この押圧カフは、間接的な空気圧刺激の一例を示すものであって、例えば、血圧計で使用されるカフを示すものであるが、これに限らず、局所的風圧の様な直接空気圧を刺激として加える場合もある。
【００１３】
次により具体的な、実施例を示す回路図を図３に示し詳細に説明する。２１１は、発光ダイオードであり、赤外光、可視光等を出力する。２１２は、受光部であり、前記発光ダイオード２１１からの発光を生体を反射または透過することで、得られた光を受光する事で、脈波に対応した電気信号を得る。検出部としては、耳たぶ、指先、等が検出し易い事から適当であるが、その他の部位でもよい。１１は、上述した特徴信号出力手段の具体的回路であり、増幅器２１３及びコンパレータ２１４により構成される。１２は、ワンチップマイクロコンピュータであり、入力されるパルスにより内蔵するプログラムに基づいたドライブパルスを出力する。２１５、２１７は、フォトトライアックカプラ（絶縁型トライアック）等の絶縁型のスイッチング素子であり、発光部と受光部を内蔵し、発光部の発光により、受光部の２端子間の接続をオンオフさせる動作を行う。断続制御の際、サージ電圧を発生する場合には、サージアブソーバを付加する場合等もある。２１６は、空気圧制御部であり、電磁弁等で構成され、空気の流れを切り換え、断続制御する為のものである。電磁弁等が、直流駆動である場合は、整流回路等を前段に設けるものである。２１８は、空気圧発生手段であり、ポンプを有し、空気を押し出すような形で出力する。１６は、上述と同様、電圧変換部であり、交流を直流に変換し、信号処理手段を駆動させるための直流電圧、電流を出力する為のものである。
【００１４】
次に動作を説明する。プラグ等で形成される入力端ＡＣが１００Ｖ相当の家庭用交流電源と接続されると、電圧変換部１６でそれぞれ直流電圧VC1、VC2、及び信号処理手段を駆動するための電圧が形成され、出力される。マイクロコンピュータ１２は、スイッチング素子２１７にオン信号を持続的に出力する。スイッチング素子２１７は、このオン信号により、受光部側の接続を行い、空気圧発生手段２１８を含む電気的閉回路を形成し、空気圧発生手段２１８を駆動状態とする。但し、空気圧制御部２１６がスイッチング手段２１５のオフ状態により、停止した状態であるため、刺激カフへの空気圧は、遮断されている。発光ダイオード２１１と受光部２１２で形成される脈波検出器が耳たぶＢに挟まれた状態で、受光体は、発光部の出力光の反射光を受光して、脈波電気信号を出力する。増幅部２１３は、入力される電気信号を増幅、フィルタ処理を施した後、コンパレータ２１４において、基準電圧VC2に基づいた電圧比較動作を行い、端部２１４２に入力された電圧が基準電圧入力端部２１４１より高くなる状態で、パルスを立ちあがらせて、それが逆転した状態で立ち下がらせる事により、収縮期に対応する収縮期パルスを出力する（図２（ｂ））。このパルスは、インバータ２１４３で反転され、マイクロコンピュータ１２に入力される。
【００１５】
マイクロコンピュータ１２は、この入力された信号に基づき、遅延、加算処理などして拡張期間に相当する期間を有するパルスをスイッチング手段２１５に出力する。スイッチング手段２１５は、このパルスを受けて受光部側をオンさせ、空気圧制御部２１６を含む閉回路を形成し、空気圧制御部２１６は動作し、空気圧発生部２１８で発生した空気圧を刺激カフへ出力させる。パルスが立ち下がると空気圧制御部２１６は、駆動を停止する。この様に、マイクロコンピュータ１２のドライブパルスのパルスオン及びオフに対応して、拡張期間に空気圧刺激を与えることが容易で、しかも汎用交流電源と電気的には絶縁されているため安全に動作が行える。以上の様に空気圧刺激発生動作を脈波毎におこなうものであるが、その他、１〜数脈波毎に加圧してもよく、交互に刺激を与えてもよい。加圧の程度は、その部位によっても異なるが、少なくともその部位の静脈圧よりも高い圧力であればよく、例えば４０ｍｍＨｇ〜６０ｍｍＨｇが例示されるがこれに限るものではない。又、生体信号検出手段として、上述の他、心電図、心音図及びこれらの組み合わせが利用可能であるが、生体信号を制御可能な信号に変換できればよく、これらに限られるものではない。本実施例についての使用時間は、例えば１日１回３０分以下が好適な一例として例示されるがこれにかぎるものではない。
【００１６】
更に他の実施例を図４に示す。本実施例は、足裏、足首、太股、腰にそれぞれ、刺激用カフを巻いた上で同時或いは時系列的に加圧するような場合など複数の部位を加圧する場合の構成を示す。各構成は、図３で示したものと同一であり、スイッチング素子を２１９、２２１、２２３の３つ、加圧制御部を２２０、２２２、２２４のそれぞれ３つを加えたものであり、各組み合わせ動作は、図３で述べたものと同一であるのでその説明は省略する。
【００１７】次に、図４で示す実施例の動作を図５を参照して詳細に説明する。発光部２１１及び受光部２１２で構成される脈波検出部より、図５（ａ）で示す脈波電気信号が形成出力される。この信号は、増幅部２１３、コンパレータ２１４をインバータ２１４３を経て図５（ｂ）で示すような収縮期パルスに変換され、マイクロコンピュータ１２に入力される。マイクロコンピュータ１２は、この収縮期パルスの入力により、０〜２００msecの時間遅延を行った後、図５（ｃ）〜（ｆ）のタイミングでそれぞれ拡張期パルスが出力される。例えばスイッチング素子２１７へは、図５（ｃ）の拡張期パルス、スイッチング素子２１９へは図５（ｄ）の拡張期パルス、スイッチング素子２２１へは、、図５（ｅ）の拡張期パルス、スイッチング素子２２３へは、図５（ｄ）の拡張期パルスがそれぞれ出力される。各スイッチング素子は、それぞれ入力される拡張期パルスによりオン動作を行い、各部位へ空気圧を出力するが、時間的流れがあるために、刺激は、流れるような形で生体各部に加えられ、広範囲での様々なバリエーションの一態様としての刺激を形成できるものである。
【００１８】以上の実施例は、１心拍に対する収縮期と拡張期において陰圧及び陽圧、或いはその一方を加えるものであったが、これに限らず、２心拍おき、複数心拍おき等間欠的であってもよい。
【００１９】
又、本発明を適応する生体部位によっては、血行促進による痩身効果、様々な治療等を実現するものであり、医療用の他家庭用の治療器、美容機器として提供されるものであるが、その具体例について以下に示すものである。
・痩身、間質液除去等の美容用装置、浮腫改善、抹消循環促進、褥瘡の治療或は予防、筋力増強、心補助ポンプ（ＩＡＢＰ（イントラ アルテリアル ハ゛ルーン ハ゜ンヒ゜ンク゛））用、臓器（例、腎硬化症の治療）血流改善等を目的とした装置等、
・腹部においては、内臓（肝臓、腎臓、各腸部）の循環改善・頸部においては、脳循環改善（血圧を低下させる）発作性上室性頻拍症の治療、その他頻脈を除脈へ、高血圧を正常圧へ改善する。尚、頸部においては、比較的弱い電圧と空気圧で充分な効果が得られる場合もある。
又、本発明は、複数の部位を加圧すべく複数の加圧部を設けるものでも良く。
その際、各部位へ徐々に時間的にずらした形で刺激を与えるものであってもよい。例えば、下肢、上肢、腰の順番で繰り返しおこなうというものである。その際、プログラマブルな刺激を各部位へ加えるものであってもよい。
【００２０】
本発明の実施例のより具体的な使用態様例次に本発明の実施例の全体構成並びに実際の適用例の一例を図６、図７に示し説明する。
図６の各部構成は、図７に記載されているものと同じであるから図７に番号を付してその説明をする。図６、図７において、（ａ）は、裏面である。裏面には、家庭用電源より電源供給を受けるための汎用ＡＣコンセントＤ７が設けられている。（ｂ）は、上面であり、本体Ｄ１に操作部Ｄ２が配置されている。操作部Ｄ２は、動作をオンオフするスイッチ、空気圧の強弱、空気圧の出力部位の選択、自動プログラム動作の選択の為のスイッチ類が配置されている。更にその周辺に、イヤーセンサＤ８と電気的に連結したプラグＤ１０を挿入するためのジャックＤ９が配置されている。（ｃ）は正面であり、空気圧出力口（コンセント）Ｄ３が略中央に配置されている。空気圧出力口Ｄ３は、長方形状の凹部で形成され更にその中に空気出力部として円形状の凹部が横に４つ並んで配置されている。図７では、プラグＤ４が挿入されている状態となっている。（ｄ）は、底面であり、空気圧形成用ポンプのための空気取り入れ口（図６（ｄ）では、約中央に丸に十文字を付した状態で示され、図７では、Ｄ５で示される。）が設けられている。更に底面には、空気取り入れ口Ｄ５を密閉しないようにするための脚部（図７においてＤ６で示されている）が４方向に設けられている。又脚部Ｄ６には、空気圧発生用のポンプが発生させる振動を吸収するためのゴム、樹脂等からなる吸収素材が好適に用いられる。（ｅ）は、側面である。側面（ｅ）は、左右対称の形状を有する。
【００２１】
以上の構成を有する装置を実際人に適用した場合の使用例が図７である。図７では、主に人体の脚部数カ所に空気圧刺激を供給する構成を示すが、その他腕部、腹部等も刺激の対象となる。Ｄ１１は、導管であり、空気圧の注入により膨張する加圧体を内蔵したカフＤ１２、Ｄ１３、Ｄ１４と空気圧出力口Ｄ３をプラグＤ４を介して連結するためのものである。カフｄ１２には、２箇所に加圧袋が埋入されている。各カフは、それぞれ必要に応じて両足に取り付けられる分の数だけ用意される。Ｄ８は、イヤーセンサであり、耳たぶに挟むようにして装着され、光電変換により、脈波電気信号を検出する為のものである。イヤーセンサＤ８は、電気リード線Ｄ１５を介してプラグＤ１０と接続する。空気圧の出力は、例えば、破線の矢印で示すように脈波の拡張期ごとにカフＤ１２、Ｄ１３、Ｄ１４の順に切り替わるように加えられることが示されるが、これに限らず、様々な刺激態様を取り得る。様々な刺激態様は、図１で示すマイクロコンピュータによる、パルス駆動により容易に実現可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述のように、本願発明は、汎用の交流電源を使用しながら、非常に簡単な構成で安全性に優れた空気圧刺激を形成できしかも、任意の空気圧刺激を形成できるほど自在性に富む装置であって、小型化を要求される家庭用の治療器を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す図である。
【図２】 図１、図２で示す各部動作波形図である。
【図３】 本発明の他の実施例を示す図である。
【図４】 本発明の他の実施例を示す図である。
【図５】 図４で示す実施例の各部動作波形図である。
【図６】 本発明の実施例の全体構成を示す図。
【図７】 図６で示す構成を適用した場合の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１ 特徴信号出力手段
１２ 信号処理手段
１３ アイソレータ
１４ 調整手段
１５ 空気刺激発生部
１６ 電圧変換部

Claims (3)

1. 生体信号から収縮期を検出し特徴信号として出力する特徴信号出力手段、前記特徴信号出力手段で得られた収縮期から、拡張期期間を示す拡張期パルスを形成し出力する信号処理手段、予め空気圧を発生させる空気圧発生手段、前記信号処理手段から出力した拡張期パルスに基づいて前記空気圧発生手段で発生させた空気圧を断続的にカフに供給して膨張収縮を繰り返すことで空気圧刺激を形成し出力する電磁弁よりなる血行促進装置において、
   複数個の前記電磁弁を家庭用電源に対し直接並列に接続し、それぞれの電磁弁と前記信号処理手段とを電気的に絶縁した状態で、前記信号処理手段から出力される拡張期パルスに基づいて前記電磁弁のそれぞれと家庭用電源間の電気的接続をオンオフさせるスイッチング動作を行うアイソレータ、
   前記アイソレータのスイッチング動作により前記電磁弁を駆動させることで、前記拡張期パルスが立ち上がった時、前記カフに４０ｍｍＨｇ〜６０ｍｍＨｇの空気圧が出力され、前記拡張期パルスが立ち下がった時、前記カフ内の前記空気圧を解除することで１心拍毎に１００ｍｓｅｃ〜５００ｍｓｅｃの時間範囲の空気圧刺激を形成する小型の血行促進装置。
2. 前記アイソレータが、フォトトライアックカプラーである請求項１に記載の血行促進装置。
3. 前記生体信号が、脈波、心電図、脈拍、心音図等である請求項１に記載の血行促進装置。

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