JP6530595B2

JP6530595B2 - 電気供給装置、低周波治療器、制御方法及びプログラム

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Publication number: JP6530595B2
Application number: JP2014224563A
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Inventors: 昇田中; 上田　修平; 修平上田
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Filing date: 2014-11-04
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Description

本発明は、電気供給装置、低周波治療器、制御方法及びプログラムに関する。

低周波治療器やスマートフォンなど、バッテリを使用する携帯機器が増加している。
特許文献１には、関連する技術として、低周波治療器において、昇圧回路のスイッチングデューティ比を複数用意し、選択された治療モードに適したスイッチングデューティ比で昇圧回路を動作させることにより低周波治療器の消費電力を低減する技術が記載されている。

特開２０００−２７１２３４号公報

ところで、低周波治療器は、治療モードに応じて所定のタイミングに電極パッドを介して人体に所定の電流を流す機器である。そして、低周波治療器を利用するユーザは任意のユーザであり、また、ユーザが同一であっても体調が変化した場合などには、低周波治療器から見た負荷（電極パッドに接続されるユーザの身体のインピーダンス）が異なる。
一般的に、低周波治療器の電源電圧は、任意のユーザについての出力電圧に対応できるように、大きなマージンを持った高い直流電圧を必要とする。
そのため、上述の低周波治療器のようにバッテリを使用する携帯機器において、消費電力をより低減することのできる技術が求められていた。

そこで、この発明は、上記の課題を解決することのできる電気供給装置、低周波治療器、制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、第１の態様は、バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧を電源として動作し、所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路と、前記電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路と、を備える電気供給装置であって、前記制御回路は、前記昇圧回路が前記電気出力回路の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力させるよう前記昇圧回路を制御する、電気供給装置である。

また、第２の態様は、バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧を電源として動作し、所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路と、前記電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路と、を備える電気供給装置であって、前記制御回路は、前記昇圧回路の出力電圧と、前記電気出力回路の出力電圧との比較結果に基づいて、前記昇圧回路を制御する、電気供給装置である。

また、第３の態様は、第１または第２の態様において、前記制御回路は、予め取得した前記電気出力回路が前記負荷に供給すべき前記電気の物理量の情報に基づいて、前記昇圧回路を制御する、電気供給装置である。

また、第４の態様は、第１から第３の何れかの態様において、前記制御回路は、前記電気出力回路が前記負荷に前記電気の物理量を供給する必要がない場合に、前記昇圧回路の出力電圧がゼロボルトとなるよう前記昇圧回路を制御する、電気供給装置である。

また、第５の態様は、第１から第４の何れかの態様において、前記制御回路は、前記昇圧回路の出力電圧振幅がゼロボルトとなるよう前記昇圧回路を制御した後、前記電気出力回路が前記負荷に電流を供給する場合に、前記電気出力回路が前記負荷に前記電気の物理量を供給するタイミングよりも前のタイミングに前記昇圧回路の出力電圧振幅をゼロボルトから所定の電圧に変化させるよう前記昇圧回路を制御する、電気供給装置である。

また、第６の態様は、バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路の第１の出力電圧を電源として動作し、所定のタイミングに所定の物理量の第２の出力を負荷に供給する電気出力回路と、前記電気出力回路が前記負荷に供給する前記第２の出力の電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路と、を備える電気供給装置であって、前記制御回路は、前記電気出力回路が出力するパルスであって、前記電気出力回路の前記第２の出力の電圧波形の中心電圧を超えるパルスの包絡線によって表される電圧に一定電圧を加えた電圧を前記昇圧回路に出力させるよう前記昇圧回路を制御する、電気供給装置である。
また、第７の態様は、バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路の第１の出力の電圧を電源として動作し、所定のタイミングに所定の物理量の第２の出力を負荷に供給する電気出力回路と、前記電気出力回路が前記負荷に供給する前記第２の出力の電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路と、を備える電気供給装置であって、前記制御回路は、前記昇圧回路の前記第１の出力の電圧と、前記電気出力回路の前記第２の出力の電圧との比較結果に基づいて、前記昇圧回路を制御する、電気供給装置である。
また、第８の態様は、第１から第７の何れかの態様における電気供給装置、を備える低周波治療器である。

また、第９の態様は、バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路の出力電圧を電源として動作し所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路による制御方法であって、前記制御回路は、前記昇圧回路が前記電気出力回路の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力させるよう前記昇圧回路を制御する、制御方法である。
また、第１０の態様は、バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路の出力電圧を電源として動作し所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路による制御方法であって、前記制御回路は、前記昇圧回路の出力電圧と、前記電気出力回路の出力電圧との比較結果に基づいて、前記昇圧回路を制御する、制御方法である。

また、第１１の態様は、コンピュータを、バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路の出力電圧を電源として動作し所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路、として機能させるプログラムであって、前記昇圧回路が前記電気出力回路の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力させるよう前記昇圧回路を制御する、若しくは前記昇圧回路の出力電圧と、前記電気出力回路の出力電圧との比較結果に基づいて、前記昇圧回路を制御する、プログラムである。

本発明によれば、バッテリを使用する携帯機器において、消費電力をより低減することができる。

本発明の第一の実施形態による低周波治療器１の構成の一例を示す図である。本発明の第一の実施形態による電流出力回路１０２の出力電流の一例を示す図である。本発明の第一の実施形態による電流出力回路１０２の出力電圧と低周波治療器１における昇圧回路１０１の出力電圧の一例を示す図である。本発明の第一の実施形態による低周波治療器１の実測結果の一例を示す図である。本発明の第一の実施形態による低周波治療器１の処理フローの一例を示す図である。本発明の第二の実施形態による低周波治療器１ａの構成の一例を示す図である。本発明の第二の実施形態による電流出力回路１０２の出力電圧と低周波治療器１における昇圧回路１０１の出力電圧の一例を示す図である。

＜第一の実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
まず、本発明の第一の実施形態による低周波治療器１の構成について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態による低周波治療器１の構成の一例を示す図である。
図１に示すように、第一の実施形態による低周波治療器１は、バッテリ１０と、電流供給装置２０（電気供給装置）と、を備える。電流供給装置２０は、負荷３０に接続されている。なお、負荷３０は、低周波治療器１の負荷であり、ユーザが低周波治療器１を使用する際にユーザの身体に取り付けたパッド間に見られるユーザの身体のインピーダンスである。

低周波治療器１が備えるバッテリ１０は、電流供給装置２０に電力を供給する。例えば、バッテリ１０は、リチウムイオンバッテリである。

電流供給装置２０は、昇圧回路１０１と、電流出力回路１０２（電気出力回路）と、昇圧電圧検出回路１０３と、出力電圧検出回路１０４と、制御回路１０５と、記憶部１０６、パッド１０７（１０７ａ、１０７ｂ）を備える。

電流供給装置２０が備える昇圧回路１０１は、バッテリ１０のバッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する。例えば、昇圧回路１０１は、トランスを用いた昇圧スイッチング電源であり、１次コイル側と２次コイル側とでアイソレーションされている。
なお、昇圧回路１０１において、１次コイル側の基準電位をＧＮＤＡとする。また、昇圧回路１０１において、２次コイル側の基準電位をＧＮＤＢとする。

電流出力回路１０２は、昇圧回路１０１の出力電圧を電源として動作する。また、電流出力回路１０２は、ユーザが選択した治療モードに応じた出力電流となるように、パッド１０７を介して所定のタイミングに所定の電気の物理量の１つである電流を負荷３０に供給する。
なお、電流出力回路１０２における基準電位は、ＧＮＤＡである。

昇圧電圧検出回路１０３は、昇圧回路１０１の出力電圧を検出する。昇圧電圧検出回路１０３は、検出した昇圧回路１０１の出力電圧を制御回路１０５に出力する。例えば、昇圧電圧検出回路１０３は、自回路の入力側（昇圧回路１０１の出力側）と自回路の出力側（制御回路１０５の入力側）とでアイソレーションされている。
なお、昇圧電圧検出回路１０３において、制御回路１０５の入力側の基準電位は、ＧＮＤＡである。また、昇圧電圧検出回路１０３において、昇圧回路１０１の出力側の基準電位は、ＧＮＤＢである。

出力電圧検出回路１０４は、電流出力回路１０２のパッド１０７ａ側の出力電圧を検出する。出力電圧検出回路１０４は、検出した電流出力回路１０２のパッド１０７ａ側の出力電圧を制御回路１０５に出力する。例えば、出力電圧検出回路１０４は、自回路の入力側（電流出力回路１０２の出力側）と自回路の出力側（制御回路１０５の入力側）とでアイソレーションされている。
なお、出力電圧検出回路１０４において、制御回路１０５の入力側の基準電位は、ＧＮＤＡである。また、出力電圧検出回路１０４において、電流出力回路１０２の出力側の基準電位は、ＧＮＤＢである。

制御回路１０５は、電流出力回路１０２が負荷３０に供給する電流（電気の物理量）に基づいて、昇圧回路１０１を制御する。具体的には、制御回路１０５は、昇圧電圧検出回路１０３が検出した昇圧回路１０１の出力電圧と、出力電圧検出回路１０４が検出した電流出力回路１０２の出力電圧との比較結果に基づいて、昇圧回路１０１を制御する。例えば、制御回路１０５は、５００ｋＨｚのＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を昇圧回路１０１に出力し、昇圧回路１０１が電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力するよう昇圧回路１０１を制御する。なお、この一定電圧は、マージンを示す電圧である。低周波治療器１における各回路が理想的な回路とみなすことができる場合、一定電圧をほぼゼロ、すなわち、マージンをほぼゼロとすることができる。
また、制御回路１０５は、電流制御信号（予め取得した電気出力回路が負荷に供給すべき電気の物理量の情報）を電流出力回路１０２に出力し、ユーザが選択した治療モードに応じた出力電流となるように、電流出力回路１０２の出力電流を制御する。なお、電流制御信号は、＋パルス、−パルス、出力電流設定信号を含む。＋パルスは、負荷３０に流す電流をパッド１０７ａから負荷３０を通りパッド１０７ｂへと流れる向きに設定する信号である。また、−パルスは、負荷３０に流す電流をパッド１０７ｂから負荷３０を通りパッド１０７ａへと流れる向きに設定する信号である。また、出力電流設定信号は、例えば１０ｋＨｚのＰＷＭ信号であり、電流を流すタイミングと電流の大きさとを設定する信号である。
なお、制御回路１０５における基準電位は、ＧＮＤＡである。

記憶部１０６は、低周波治療器１の処理に必要な種々の情報を記憶する。例えば、記憶部１０６は、各治療モードに対応する＋パルス、−パルス、出力電流設定信号を含む電流制御信号の情報を記憶する。
パッド１０７（１０７ａ、１０７ｂ）は、低周波治療器１がユーザを治療する際に、ユーザ（負荷３０）に取り付ける電極である。

次に、本発明の第一の実施形態による電流出力回路１０２の出力電流について説明する。
図２は、本発明の第一の実施形態による電流出力回路１０２の出力電流の一例を示す図である。
図２に示す電流波形は、ユーザが治療モードの１つであるＥＭＳモードを選択した場合に電流出力回路１０２が負荷３０に供給する電流の波形である。
図２において、横軸は、時間を示している。また、縦軸は、電流を示している。なお、縦軸の電流は、パッド１０７ａから負荷３０を通りパッド１０７ｂへと流れる向きをプラスとし、パッド１０７ｂから負荷３０を通りパッド１０７ａへと流れる向きをマイナスとしている。

低周波治療器１は、ユーザが選択した治療モードに応じて所定の電流を負荷３０に供給する。例えば、ユーザがＥＭＳモードを選択した場合、制御回路１０５は、記憶部１０６からＥＭＳモードに対応する電流制御信号を読み出す。そして、制御回路１０５は、ＥＭＳモードに対応する電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。このとき、制御回路１０５は、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３、期間Ｔ４を１周期とする電流制御信号を出力する。

期間Ｔ１において、制御回路１０５は、電流制御信号が含む出力電流設定信号（例えば、１０ｋＨｚのＰＷＭ信号）のデューティ比をゼロと設定する。そして、制御回路１０５は、その電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。電流出力回路１０２のパッド１０７ａ側の出力回路とパッド１０７ｂ側の出力回路は、対称となっている。そのため、電流出力回路１０２が制御回路１０５から電流制御信号を入力すると、負荷３０の両端の電位は等電位となる。また、負荷３０に流れる電流はゼロとなる。

また、期間Ｔ２において、制御回路１０５は、電流制御信号が含む出力電流設定信号のデューティ比が徐々に大きくなるように設定する。そして、制御回路１０５は、＋パルスと−パルスとを所定のタイミングで交互に出力する電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。電流出力回路１０２が制御回路１０５から電流制御信号を入力すると、負荷３０に流れる電流の向きは、電流出力回路１０２が＋パルスと−パルスとを入力する所定のタイミングで交互に変化する。また、負荷３０に流れる電流の大きさは、最大値Ｉ_＋まで徐々に大きくなる。なお、電流Ｉ₋の大きさは、電流Ｉ_＋の大きさと同一であり、電流Ｉ₋は、電流−Ｉ_＋と表すこともできる。

また、期間Ｔ３において、制御回路１０５は、電流制御信号が含む出力電流設定信号のデューティ比が電流の大きさの最大値Ｉ_＋となるように設定する。そして、制御回路１０５は、＋パルスと−パルスとを所定のタイミングで交互に出力する電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。電流出力回路１０２が制御回路１０５から電流制御信号を入力すると、負荷３０に流れる電流の向きは、電流出力回路１０２が＋パルスと−パルスとを入力する所定のタイミングで交互に変化する。また、負荷３０に流れる電流の大きさは、最大値Ｉ_＋となる。

また、期間Ｔ４において、制御回路１０５は、電流制御信号が含む出力電流設定信号のデューティ比が徐々に小さくなるように設定する。そして、制御回路１０５は、＋パルスと−パルスとを所定のタイミングで交互に出力する電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。電流出力回路１０２が制御回路１０５から電流制御信号を入力すると、負荷３０に流れる電流の向きは、電流出力回路１０２が＋パルスと−パルスとを入力する所定のタイミングで交互に変化する。また、負荷３０に流れる電流の大きさは、ゼロまで徐々に小さくなる。
そして、制御回路１０５は、ユーザが治療モードとしてＥＭＳモードを選択している間、図２に示す期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３、期間Ｔ４を１周期とした電流の周期波形を電流出力回路１０２に繰り返し出力する。

なお、ＥＭＳモード以外の治療モードの電流制御信号は、ＥＭＳモードに対応する電流制御信号と同様に、タイミングが既定された信号である。

次に、本発明の第一の実施形態による制御回路１０５が行う昇圧回路１０１の出力電圧の制御について説明する。
図３は、本発明の第一の実施形態による電流出力回路１０２の出力電圧と低周波治療器１における昇圧回路１０１の出力電圧の一例を示す図である。
なお、負荷３０は、一定の抵抗値を有する抵抗としている。
図３において、横軸は、時間を示している。また、縦軸は、電圧を示している。
図３に示す電流出力回路１０２の出力電圧は、基準電圧ＧＮＤＢに対するパッド１０７ａの電圧であり、ユーザが治療モードとしてＥＭＳモードを選択した場合の出力電圧である。また、低周波治療器１における昇圧回路１０１の出力電圧は、電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧である。

図２について説明したように、ユーザが治療モードとしてＥＭＳモードを選択した場合、電流出力回路１０２は、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３、期間Ｔ４の各期間で図２に示す電流を負荷３０に供給する。そのため、負荷３０が一定の抵抗値を有する抵抗である場合、図３に示すように、電流出力回路１０２の出力電圧は、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３、期間Ｔ４を１周期とした周期波形を繰り返す。なお、図３に示す電圧Ｖ_０は、ユーザにパッド１０７ａとパッド１０７ｂとを取り付け、電流出力回路１０２が負荷３０（ユーザの身体のインピーダンス）に電流を流したときの出力電圧の中心電圧である。

なお、電流出力回路１０２のパッド１０７ａ側の出力回路とパッド１０７ｂ側の出力回路は対称となっている。そのため、ユーザがＥＭＳモードを選択した場合の基準電圧ＧＮＤＢに対するパッド１０７ｂの電圧の波形は、図３に示す電流出力回路１０２の出力電圧をＶ_０を示す電圧を中心に上下逆さにした波形である。

昇圧回路１０１は、電力を供給する供給先の各回路において入出力ダイナミックレンジ（伝達する電圧の変動範囲）を確保する必要がある。図１で示した第一の実施形態による低周波治療器１の場合、電流出力回路１０２の出力が、昇圧回路１０１が電力を供給する供給先の各回路の入出力において最も大きなダイナミックレンジを必要とする。
したがって、昇圧回路１０１は、電力を供給する供給先の各回路に、図３に示す電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力すればよい。

具体的には、電流供給装置２０は、以下の手順で昇圧回路１０１に電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力させる。
まず、昇圧電圧検出回路１０３は、昇圧回路１０１の出力電圧を検出する。昇圧電圧検出回路１０３は、検出した昇圧回路１０１の出力電圧を含む昇圧電圧情報を制御回路１０５に出力する。また、出力電圧検出回路１０４は、電流出力回路１０２の出力電圧波形が示す包絡線の上限値に対応する電圧を検出する。例えば、出力電圧検出回路１０４は、制御回路１０５から電流制御信号を取得する。そして、出力電圧検出回路１０４は、電流制御信号に含まれる＋パルスが出力される間の中間のタイミングに電流出力回路１０２の出力電圧をサンプリングする。
出力電圧検出回路１０４は、検出した電流出力回路１０２の出力電圧波形が示す包絡線の上限値に対応する電圧を含む出力電圧情報を制御回路１０５に出力する。
制御回路１０５は、昇圧電圧検出回路１０３から昇圧電圧情報を入力し、出力電圧検出回路１０４から出力電圧情報を入力する。すると、制御回路１０５は、入力した昇圧電圧情報の示す昇圧回路１０１の出力電圧を入力した出力電圧情報の示す電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線の上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧とするデューティ比の５００ｋＨｚのＰＷＭ信号を昇圧回路１０１に出力する。昇圧回路１０１は、昇圧電圧情報の示す昇圧回路１０１の出力電圧を電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線の上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧とするデューティ比の５００ｋＨｚのＰＷＭ信号を制御回路１０５から入力する。そして、昇圧回路１０１は、入力したＰＷＭ信号に基づいて、電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線の上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力する。
このようにすれば、バッテリを使用する携帯機器の１つである低周波治療器１において、消費電力をより低減することができる。

次に、本発明の第一の実施形態による低周波治療器１の実測結果について説明する。
図４は、本発明の第一の実施形態による低周波治療器１の実測結果の一例を示す図である。
図４において、横軸は、時間を示している。また、縦軸は、電圧を示している。なお、負荷３０として、５００オームの抵抗をパッド１０７ａとパッド１０７ｂの間に接続している。

低周波治療器１が備える各回路では、信号を処理する際に遅延が生じる。また、昇圧回路１０１が電力を供給する供給先の各回路では、ダイナミックレンジ以外にトランジスタなどの素子が動作するための電圧が必要となる。そのため、昇圧回路１０１は、昇圧回路１０１が電力を供給する供給先の各回路を動作させるためには、電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加え、マージンを持った電圧を出力する必要がある。

図４に示す実測結果は、昇圧回路１０１が電力を供給する供給先の各回路に電流出力回路１０２の出力電圧に対して約５０ボルトのマージンを持った電圧を出力した場合の実測結果である。つまり、昇圧回路１０１は、電力を供給する供給先の各回路に電流出力回路１０２の出力電圧にマージン電圧を加えた電圧を出力する。

図４に示すように、電流出力回路１０２の出力電圧に対して昇圧回路１０１の出力電圧にマージンを持たせた場合、期間Ｔ２において電流出力回路１０２の出力電圧がＶ_０から大きくなり始める際の処理に遅延が生じても、昇圧回路１０１は、電流出力回路１０２の出力電圧がＶ_０から大きくなる際に必要なダイナミックレンジを確保することができる。
なお、マージンは、昇圧回路１０１が電力を供給する供給先の各回路に出力する電圧が、常に電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧以上となるように、信号処理における遅延時間やスイッチングノイズなどの変動要素を考慮して決定する必要がある。なお、低周波治療器１が備える各回路が信号処理する際の遅延が無視できる程小さく、かつ、昇圧回路１０１が電力を供給する供給先の各回路においてトランジスタなどの素子が動作するための電圧がダイナミックレンジに対して無視できる程小さい場合、マージン電圧をほぼゼロにすることができる。

次に、本発明の第一の実施形態による電流供給装置２０を備える低周波治療器１の処理について説明する。
図５は、本発明の第一の実施形態による低周波治療器１の処理フローの一例を示す図である。
なお、ここでは、電流出力回路１０２の出力電圧に対して昇圧回路１０１の出力電圧にマージンを持たせた場合に低周波治療器１が行う処理について説明する。

ユーザは、低周波治療器１に対して起動する操作を行う（ステップＳ１）。例えば、ユーザは、低周波治療器１が備える電源スイッチを押下し、低周波治療器１を起動する。
ここで、ユーザは、低周波治療器１における治療モードを選択する操作を行う。例えば、ユーザは、低周波治療器１が備えるタッチパネル機能を有する表示部が表示する複数の治療モードから１つをタッチして選択する。また、例えば、ユーザは、低周波治療器１が備える各治療モードに対応する複数のボタンの中から１つを選択して押下する。

低周波治療器１は、低周波治療器１における治療モードを選択するユーザ操作に応じて、治療モードを設定する（ステップＳ２）。例えば、ユーザが低周波治療器１に対して複数の治療モードの中からＥＭＳモードを選択する操作を行ったものとする。この場合、低周波治療器１が備える制御回路１０５は、記憶部１０６からＥＭＳモードに対応する＋パルス、−パルス、出力電流設定信号を含む電流制御信号の情報を読み出す。なお、以下では、ユーザが低周波治療器１に対して複数の治療モードの中からＥＭＳモードを選択する操作を行ったものとして説明する。

ユーザは、パッド１０７ａとパッド１０７ｂとをユーザの所定の箇所に取り付ける。例えば、ユーザは、パッド１０７ａを左の肩に取り付ける。また、ユーザは、パッド１０７ｂを右の肩に取り付ける。そして、ユーザは、低周波治療器１に対して、選択したＥＭＳモードの治療を開始する操作を行う。例えば、ユーザは、低周波治療器１が備えるタッチパネル機能を有する表示部が表示する治療開始メニューをタッチする。また、例えば、ユーザは、低周波治療器１が備える治療開始メニューに対応するボタンを押下する。

低周波治療器１が備える制御回路１０５は、ユーザの治療開始メニューへのタッチに応じて、記憶部１０６から予め記録された昇圧回路１０１が電力を供給する供給先の各回路の起動に必要な電源電圧を昇圧回路１０１に出力させるデューティ比の５００ｋＨｚのＰＷＭ信号を読み出す。制御回路１０５は、記憶部１０６から読み出した５００ｋＨｚのＰＷＭ信号を昇圧回路１０１に出力する。例えば、制御回路１０５は、出力電圧検出回路１０４が検出した電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧を出力電圧検出回路１０４から入力するまで、その５００ｋＨｚのＰＷＭ信号を昇圧回路１０１に出力する。

昇圧回路１０１は、制御回路１０５から５００ｋＨｚのＰＷＭ信号を入力すると、入力した５００ｋＨｚのＰＷＭ信号に基づいて、昇圧回路１０１が電力を供給する供給先の各回路の起動に必要な電源電圧を生成する。例えば、昇圧回路１０１は、トランスの１次コイルと２次コイルとの結合係数と、１次コイルに流す電流のオン／オフを制御する制御信号のデューティ比とに基づいて、電力を供給する供給先の各回路の起動に必要な電源電圧を生成する（ステップＳ３）。
そして、昇圧回路１０１は、生成した電源電圧を電流出力回路１０２と、昇圧電圧検出回路１０３と、出力電圧検出回路１０４とに出力する。

制御回路１０５は、記憶部１０６から読み出したＥＭＳモードに対応する＋パルス、−パルス、出力電流設定信号を含む電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。
例えば、制御回路１０５は、図２で示した期間Ｔ１において、電流制御信号が含む出力電流設定信号（例えば、１０ｋＨｚのＰＷＭ信号）のデューティ比をゼロと設定し、その電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。
また、制御回路１０５は、図２で示した期間Ｔ２において、電流制御信号が含む出力電流設定信号のデューティ比が徐々に大きくなるように設定する。そして、制御回路１０５は、＋パルスと−パルスとを所定のタイミングで交互に出力する電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。
また、制御回路１０５は、図２で示した期間Ｔ３において、電流制御信号が含む出力電流設定信号のデューティ比が電流の大きさの最大値Ｉ_＋となるように設定する。そして、制御回路１０５は、＋パルスと−パルスとが所定のタイミングで交互に出力する電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。
また、制御回路１０５は、図２で示した期間Ｔ４において、電流制御信号が含む出力電流設定信号のデューティ比が徐々に小さくなるように設定する。そして、制御回路１０５は、＋パルスと−パルスとが所定のタイミングで交互に出力する電流制御信号を電流出力回路１０２に出力する。
そして、制御回路１０５は、ユーザが治療モードとしてＥＭＳモードを選択している間、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３、期間Ｔ４を１周期とした電流の周期波形を電流出力回路１０２に繰り返し出力する。

電流出力回路１０２は、制御回路１０５から電流制御信号を入力すると、入力した電流制御信号に基づいて、ＥＭＳモードに応じた所定の電流を負荷３０に流す（ステップＳ４）。
例えば、電流出力回路１０２のパッド１０７ａ側の出力回路とパッド１０７ｂ側の出力回路が対称となっている場合に、電流出力回路１０２は、図２で示した期間Ｔ１において、制御回路１０５からデューティ比をゼロと設定した電流制御信号を入力する。すると、電流出力回路１０２のパッド１０７ａ側の出力回路とパッド１０７ｂ側の出力回路の対称性により、負荷３０の両端の電位は等電位となる。また、負荷３０に流れる電流はゼロとなる。
また、電流出力回路１０２は、図２で示した期間Ｔ２において、出力電流設定信号のデューティ比が徐々に大きくなるように設定され、＋パルスと−パルスとが所定のタイミングで交互に出力される電流制御信号を制御回路１０５から入力する。すると、電流出力回路１０２は、＋パルスと−パルスとを入力する所定のタイミングで負荷３０に流れる電流の向きが交互に変化し、電流の大きさが最大値Ｉ_＋まで徐々に大きくなる電流を負荷３０に流す。
また、電流出力回路１０２は、図２で示した期間Ｔ３において、出力電流設定信号のデューティ比が電流の大きさの最大値Ｉ_＋となるように設定され、＋パルスと−パルスとが所定のタイミングで交互に出力される電流制御信号を制御回路１０５から入力する。すると、電流出力回路１０２は、＋パルスと−パルスとを入力する所定のタイミングで負荷３０に流れる電流の向きが交互に変化し、電流の大きさが最大値Ｉ_＋となる電流を負荷３０に流す。
また、電流出力回路１０２は、図２で示した期間Ｔ４において、出力電流設定信号のデューティ比が徐々に小さくなるように設定され、＋パルスと−パルスとが所定のタイミングで交互に出力される電流制御信号を制御回路１０５から入力する。すると、電流出力回路１０２は、＋パルスと−パルスとを入力する所定のタイミングで負荷３０に流れる電流の向きが交互に変化し、電流の大きさがゼロまで徐々に小さくなる電流を負荷３０に流す。

出力電圧検出回路１０４は、電流出力回路１０２の出力電圧波形が示す包絡線の上限値に対応する電圧を検出する（ステップＳ５）。例えば、出力電圧検出回路１０４は、制御回路１０５から電流制御信号を取得する。そして、出力電圧検出回路１０４は、電流制御信号に含まれる＋パルスが出力される間の中間のタイミングに電流出力回路１０２の出力電圧をサンプリングする。
そして、出力電圧検出回路１０４は、検出した電流出力回路１０２の出力電圧を制御回路１０５に出力する。

また、昇圧電圧検出回路１０３は、出力電圧検出回路１０４と同一のタイミングで昇圧回路１０１の出力電圧を検出する（ステップＳ６）。例えば、昇圧電圧検出回路１０３は、制御回路１０５から電流制御信号を取得する。そして、昇圧電圧検出回路１０３は、電流制御信号に含まれる＋パルスが出力される間の中間のタイミングに昇圧回路１０１の出力電圧をサンプリングする。
そして、昇圧電圧検出回路１０３は、検出した昇圧回路１０１の出力電圧を制御回路１０５に出力する。

制御回路１０５は、出力電圧検出回路１０４から検出した電流出力回路１０２の出力電圧を入力し、昇圧電圧検出回路１０３から検出した昇圧回路１０１の出力電圧を入力すると、入力した電流出力回路１０２の出力電圧と昇圧回路１０１の出力電圧とを比較する。そして、制御回路１０５は、比較結果に基づいて、昇圧回路１０１の出力電圧が入力した電流出力回路１０２の出力電圧に対して一定電圧を加えた（マージンを持たせた）電圧となる５００ｋＨｚのＰＷＭ信号を昇圧回路１０１に出力する（ステップＳ７）。
そして、低周波治療器１は、ステップＳ５〜ステップＳ７の処理を繰り返す。

以上、本発明の第一の実施形態による電流供給装置２０を備える低周波治療器１について説明した。上述の低周波治療器１の処理において、昇圧回路１０１は、バッテリ１０の出力電圧を昇圧した電圧を出力する。電流出力回路１０２は、昇圧回路１０１の出力電圧を電源として動作し、所定のタイミングに所定の電流を負荷３０に供給する。制御回路１０５は、電流出力回路１０２が負荷３０に供給する電流に基づいて、昇圧回路１０１を制御する。例えば、制御回路１０５は、昇圧回路１０１が電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力するよう昇圧回路１０１を制御する。
このようにすれば、バッテリを使用する携帯機器の１つである低周波治療器１において、消費電力をより低減することができる。

＜第二の実施形態＞
次に、本発明の第二の実施形態による低周波治療器１ａの構成について説明する。
図６は、本発明の第二の実施形態による低周波治療器１ａの構成の一例を示す図である。
図６に示すように、第二の実施形態による低周波治療器１ａは、バッテリ１０と、電流供給装置２０ａと、を備える。

電流供給装置２０ａは、昇圧回路１０１と、電流出力回路１０２と、昇圧電圧検出回路１０３と、出力電圧検出回路１０４と、制御回路１０５ａと、記憶部１０６、パッド１０７（１０７ａ、１０７ｂ）を備える。
なお、第二の実施形態による制御回路１０５ａは、第一の実施形態による制御回路１０５の機能に加え、予め取得した電流出力回路１０２が負荷３０に供給する電流の情報（予め取得した電気出力回路が負荷に供給すべき電気の物理量の情報）に基づいて、昇圧回路１０１を制御する。例えば、制御回路１０５は、昇圧回路１０１の出力電圧振幅がゼロボルトとなるよう昇圧回路１０１を制御した後、電流出力回路１０２が負荷３０に電流を供給する場合に、電流出力回路１０２が負荷３０に電流を供給するタイミングよりも前のタイミングに昇圧回路１０１の出力電圧をゼロボルトからマージンを持たせた電圧に変化させるよう昇圧回路１０１を制御する。具体的には、例えば、制御回路１０５ａは、＋パルス、−パルス、出力電流設定信号を含む電流制御信号（予め取得した電気出力回路が負荷に供給すべき電気の物理量の情報）に基づいて、期間Ｔ２になる直前の期間Ｔ１の一部の期間と、期間Ｔ４から期間Ｔ１になった直後の期間Ｔ１の一部の期間において、昇圧回路１０１が電流出力回路１０２の出力電圧に一定電圧を加えた電圧を出力するよう昇圧回路１０１を制御する。

次に、本発明の第二の実施形態による制御回路１０５ａが行う昇圧回路１０１の出力電圧の制御について説明する。
図７は、本発明の第二の実施形態による電流出力回路１０２の出力電圧と低周波治療器１における昇圧回路１０１の出力電圧の一例を示す図である。
なお、負荷３０は、一定の抵抗値を有する抵抗としている。
図７において、横軸は、時間を示している。また、縦軸は、電圧を示している。
図７に示す電流出力回路１０２の出力電圧は、基準電圧ＧＮＤＢに対するパッド１０７ａの電圧であり、ユーザが治療モードとしてＥＭＳモードを選択した場合の出力電圧である。また、低周波治療器１における昇圧回路１０１の出力電圧は、電流出力回路１０２の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた（マージンを持たせた）電圧である。
ただし、制御回路１０５ａは、電流出力回路１０２が負荷３０に電流を供給するタイミングがわかっており、＋パルス、−パルス、出力電流設定信号を含む電流制御信号に基づいて、期間Ｔ２になる直前の期間Ｔ１の一部の期間（Ｔ１ａ）と、期間Ｔ４から期間Ｔ１になった直後の期間Ｔ１の一部の期間（Ｔ１ｂ）において、昇圧回路１０１が電流出力回路１０２の出力電圧に一定電圧を加えた電圧を出力するよう昇圧回路１０１を制御する。
このようにすれば、低周波治療器１が備える各回路の信号処理に遅延が生じる場合にも、昇圧回路１０１は、電力を供給する供給先の各回路が動作できる電圧を出力することができる。

以上、本発明の第二の実施形態による電流供給装置２を備える低周波治療器１について説明した。上述の低周波治療器１の処理において、制御回路１０５ａは、第一の実施形態による制御回路１０５の機能に加え、予め取得した電流出力回路１０２が負荷３０に供給する電流の情報に基づいて、昇圧回路１０１を制御する。具体的には、制御回路１０５ａは、＋パルス、−パルス、出力電流設定信号を含む電流制御信号に基づいて、期間Ｔ２になる直前の期間Ｔ１の一部の期間と、期間Ｔ４から期間Ｔ１になった直後の期間Ｔ１の一部の期間において、昇圧回路１０１が電流出力回路１０２の出力電圧に一定電圧を加えた電圧を出力するよう昇圧回路１０１を制御する。
このようにすれば、低周波治療器１が備える各回路の信号処理に遅延が生じる場合にも、昇圧回路１０１は、電力を供給する供給先の各回路が動作できる電圧を出力することができる。
なお、制御回路１０５ａは、期間Ｔ１の一部の期間のみではなく、期間Ｔ１から期間Ｔ４のすべての期間について、予め取得した電流出力回路１０２が負荷３０に供給する電流の情報に基づいて、昇圧回路１０１を制御するものであってもよい。その場合、低周波治療器１ａにおける昇圧電圧検出回路１０３と、出力電圧検出回路１０４は、無くてもよい。

なお、本発明の実施形態において、電気の物理量は電流であるものとして説明したが、それに限定するものではない。例えば、電気の物理量は、電圧、電力、インピーダンスなどであってもよく、適切に本発明の実施形態において必要な各電気の物理量を算出できるものであれば、どのような電気の物理量であってよい。また、本発明の実施形態における電気の物理量は、複数の電気の物理量の組み合わせであってもよい。例えば、電気の物理量が電流である場合、その電流の代わりの電気の物理量が電圧とインピーダンスの組み合わせであり、電圧をインピーダンスで除算することにより電流を算出してもよい。
また、本発明における制御回路１０５（１０５ａ）は、電流出力回路１０２が負荷３０に電流を供給する必要がない場合に、昇圧回路１０１の出力電圧がゼロボルトとなるよう昇圧回路１０１を制御するものであってもよい。例えば、制御回路１０５（１０５ａ）は、昇圧回路１０１を制御する５００ｋＨｚのＰＷＭ信号のデューティ比をゼロにするものであってもよい。
また、本発明における制御回路１０５（１０５ａ）は、電流出力回路１０２が負荷３０に電流を供給する必要がない場合に、昇圧回路１０１の動作を停止させるよう昇圧回路１０１を制御するものであってもよい。例えば、昇圧回路１０１がバッテリ１０との接続部にスイッチを備え、制御回路１０５（１０５ａ）がそのスイッチを開状態にするように制御するものであってもよい。

なお、本発明における記憶部１０６は、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部１０６は、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

なお、本発明の実施形態における処理フローは、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

なお、本発明の実施形態について説明したが、上述の電流供給装置２０及び２０ａは内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができるものである。

１、１ａ・・・低周波治療器
１０・・・バッテリ
２０、２０ａ・・・電流供給装置
３０・・・負荷
１０１・・・昇圧回路
１０２・・・電流出力回路
１０３・・・昇圧電圧検出回路
１０４・・・出力電圧検出回路
１０５、１０５ａ・・・制御回路
１０６・・・記憶部
１０７、１０７ａ、１０７ｂ・・・パッド

Claims

バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を電源として動作し、所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路と、
前記電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路と、
を備える電気供給装置であって、
前記制御回路は、
前記昇圧回路が前記電気出力回路の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力させるよう前記昇圧回路を制御する、
電気供給装置。
バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を電源として動作し、所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路と、
前記電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路と、
を備える電気供給装置であって、
前記制御回路は、
前記昇圧回路の出力電圧と、前記電気出力回路の出力電圧との比較結果に基づいて、前記昇圧回路を制御する、
電気供給装置。
前記制御回路は、
予め取得した前記電気出力回路が前記負荷に供給すべき前記電気の物理量の情報に基づいて、前記昇圧回路を制御する、
請求項１または請求項２に記載の電気供給装置。
前記制御回路は、
前記電気出力回路が前記負荷に前記電気の物理量を供給する必要がない場合に、前記昇圧回路の出力電圧がゼロボルトとなるよう前記昇圧回路を制御する、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電気供給装置。
前記制御回路は、
前記昇圧回路の出力電圧振幅がゼロボルトとなるよう前記昇圧回路を制御した後、前記電気出力回路が前記負荷に電流を供給する場合に、前記電気出力回路が前記負荷に前記電気の物理量を供給するタイミングよりも前のタイミングに前記昇圧回路の出力電圧振幅をゼロボルトから所定の電圧に変化させるよう前記昇圧回路を制御する、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電気供給装置。
バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の第１の出力電圧を電源として動作し、所定のタイミングに所定の物理量の第２の出力を負荷に供給する電気出力回路と、
前記電気出力回路が前記負荷に供給する前記第２の出力の電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路と、
を備える電気供給装置であって、
前記制御回路は、
前記電気出力回路が出力するパルスであって、前記電気出力回路の前記第２の出力の電圧波形の中心電圧を超えるパルスの包絡線によって表される電圧に一定電圧を加えた電圧を前記昇圧回路に出力させるよう前記昇圧回路を制御する、
電気供給装置。
バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の第１の出力の電圧を電源として動作し、所定のタイミングに所定の物理量の第２の出力を負荷に供給する電気出力回路と、
前記電気出力回路が前記負荷に供給する前記第２の出力の電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路と、
を備える電気供給装置であって、
前記制御回路は、
前記昇圧回路の前記第１の出力の電圧と、前記電気出力回路の前記第２の出力の電圧との比較結果に基づいて、前記昇圧回路を制御する、
電気供給装置。
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の電気供給装置、
を備える低周波治療器。
バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路の出力電圧を電源として動作し所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路による制御方法であって、
前記制御回路は、
前記昇圧回路が前記電気出力回路の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力させるよう前記昇圧回路を制御する、
制御方法。
バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路の出力電圧を電源として動作し所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路による制御方法であって、
前記制御回路は、
前記昇圧回路の出力電圧と、前記電気出力回路の出力電圧との比較結果に基づいて、前記昇圧回路を制御する、
制御方法。
コンピュータを、
バッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する昇圧回路の出力電圧を電源として動作し所定のタイミングに所定の電気の物理量を負荷に供給する電気出力回路が前記負荷に供給する電気の物理量に基づいて、前記昇圧回路を制御する制御回路、
として機能させるプログラムであって、
前記昇圧回路が前記電気出力回路の出力電圧波形の包絡線が示す上限値に対応する電圧に一定電圧を加えた電圧を出力させるよう前記昇圧回路を制御する、
若しくは
前記昇圧回路の出力電圧と、前記電気出力回路の出力電圧との比較結果に基づいて、前記昇圧回路を制御する、
プログラム。