WO2018198160A1 - 磁気治療器 - Google Patents

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佐々木　耕司
Original Assignee
株式会社セルパワー
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A61N2/02—Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A61N2/004—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy
    • A61N2/006—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy for magnetic stimulation of nerve tissue

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic therapy device that generates a pulsed magnetic field to induce a weak current in a body tissue.
  • Transcranial magnetic stimulation is known as a magnetic therapy that induces a weak current in body tissues by magnetic stimulation.
  • Patent Documents 1 and 2 propose a system for executing a transcranial magnetic stimulation method. Transcranial magnetic stimulation is said to be effective mainly for neurological and psychiatric symptoms.
  • the transcranial magnetic stimulation method causes an action potential by magnetic stimulation and causes a strong discomfort.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic therapy device that suppresses discomfort.
  • a first aspect of the present invention is a magnetic therapy device that generates a pulsed magnetic field.
  • a coil ring for generating a magnetic field, and a magnetic field generation for generating a magnetic field by passing a current through the coil ring The magnetic field generation circuit generates a magnetic field having a magnetic flux density of 50 to 300 millitesla by passing a pulse current having a pulse width of 0.5 to 5 milliseconds through the coil ring.
  • the frequency of the current that the magnetic field generation circuit passes through the coil ring is 1 Hz or more and 30 Hz or less.
  • the frequency of the current flowing through the coil ring by the magnetic field generation circuit varies in a predetermined frequency band within a range of 1 Hz to 10 Hz.
  • the frequency of the current flowing through the coil ring by the magnetic field generation circuit varies in a frequency band of 3 Hz to 5 Hz.
  • the frequency of the current that the magnetic field generation circuit passes through the coil ring varies in a 1 / f fluctuation pattern.
  • the magnetic field generation circuit includes a capacitor and a thyristor connected in series with the coil ring.
  • a pulse current having a pulse width of 0.5 milliseconds to 5 milliseconds is passed through the coil ring to generate a magnetic field having a magnetic flux density of 50 milliseconds to 300 milliseconds.
  • an electromotive force having a waveform similar to the action potential is generated in the body tissue, and a therapeutic effect by magnetism can be obtained while suppressing discomfort.
  • the magnetic therapy device since the frequency of the current flowing through the coil ring varies in a 1 / f fluctuation pattern, the discomfort caused by the magnetic field can be further reduced.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the whole external appearance of the magnetic therapy apparatus which concerns on this invention. It is a figure which shows the structure of a ring. It is a figure which shows a magnetic field generation circuit. It is a figure which shows the waveform of the pulse current which flows into a coil ring. It is a figure which shows the change of the induced electromotive force induced by the change of the magnetic flux generated from a coil ring.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall appearance of a magnetic therapy device 1 according to the present invention.
  • the magnetic therapy device 1 has a configuration in which a ring 10 and a main body 20 are connected by a cable 15.
  • a ring 10 and a main body 20 are connected by a cable 15.
  • the size and number of each part are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.
  • FIG. 2 is a diagram showing the structure of the ring 10.
  • the ring 10 has a structure in which the coil ring 11 is built in an annular case made of resin, for example.
  • the coil ring 11 is a coil having one winding.
  • the coil ring 11 is connected to the main body 20 by a cable 15.
  • the number of turns of the coil ring 11 may be two or more.
  • the main body 20 incorporates a magnetic field generation circuit 30 for generating a pulse magnetic field by causing a pulse current to flow through the coil ring 11.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the magnetic field generation circuit 30. A portion excluding the coil ring 11 in the circuit diagram shown in FIG.
  • the magnetic field generation circuit 30 provided in the main body 20 includes a DC power supply 31, a first thyristor 32, a capacitor 33, a second thyristor 34, a resistor 35, and a gate control device 36.
  • the DC power supply 31 is a device that supplies DC electricity.
  • the DC power supply 31 is connected to an AC power supply (for example, a household power supply) and is used to increase or decrease the voltage, a rectifier circuit that rectifies AC, and a smoother that smoothes the rectified current. Circuit.
  • the anode of the first thyristor 32 is connected to the positive electrode of the DC power supply 31, and the cathode is connected to the positive electrode side end of the coil ring 11.
  • the negative electrode side end of the coil ring 11 is connected to the positive electrode side end of the capacitor 33, and the negative electrode side end of the capacitor 33 is connected to the negative electrode of the DC power supply 31. That is, the first thyristor 32, the coil ring 11, and the capacitor 33 are connected in series.
  • a second thyristor 34 and a resistor 35 are connected in parallel with the capacitor 33.
  • the anode of the second thyristor 34 is connected to the positive electrode side end of the capacitor 33, and the cathode is connected to the negative electrode of the DC power supply 31 via the resistor 35.
  • a gate control device 36 is connected to the gates of the first thyristor 32 and the second thyristor 34.
  • the gate control device 36 controls the conduction of the first thyristor 32 and the second thyristor 34 by supplying a gate current (trigger current) to the gates of the first thyristor 32 and the second thyristor 34 at a preset timing.
  • the gate control device 36 supplies a gate current to the first thyristor 32 and the second thyristor 34 individually.
  • a one-chip microcomputer or the like can be employed.
  • the DC power supply 31 applies a predetermined voltage to the magnetic field generation circuit 30 by turning on the switch 21 (see FIG. 1) of the main body 20.
  • the first thyristor 32 is always off and does not conduct even if a voltage is applied in either the forward direction or the reverse direction.
  • the conduction of the first thyristor 32 starts when the gate control device 36 flows current into the gate of the first thyristor 32. Is done.
  • the first thyristor 32 in the conducting state allows a current to flow in the forward direction, that is, from the anode side to the cathode side.
  • the first thyristor 32 When the first thyristor 32 starts to conduct, a current flows from the DC power source 31 to the coil ring 11 via the first thyristor 32. When a current flows through the coil ring 11, a magnetic field is generated around the ring 10. The current that flows through the coil ring 11 flows into the capacitor 33 and is stored in the capacitor 33 as electric charges. As the electric charge is accumulated in the capacitor 33, an electromotive force is generated between both electrodes of the capacitor 33, and when the voltage due to the electric charge accumulated in the capacitor 33 and the applied voltage of the DC power source 31 become equal, the current flow stops. To do. When the flow of current stops, the first thyristor 32 is turned off, and the first thyristor 32 is not in a conductive state unless a signal is applied to the gate again. Accordingly, no current flows through the coil ring 11.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a waveform of a pulse current flowing through the coil ring 11.
  • the gate control device 36 supplies current to the gate of the first thyristor 32 at time t0 in a state where the DC power supply 31 is turned on, conduction of the first thyristor 32 is started and current starts to flow through the coil ring 11. .
  • Magnetic flux is generated when current flows through the coil ring 11.
  • a magnetic flux ⁇ (Wb) inside the coil ring 11 generated when a current flows through the coil ring 11 is expressed by the following equation (1).
  • L is the self-inductance of the coil ring 11
  • I is the current value of the current flowing through the coil ring 11 (that is, the vertical axis in FIG. 4).
  • the magnetic flux ⁇ generated when a current flows through the coil ring 11 is proportional to the current I flowing through the coil ring 11.
  • the current I that flows with the elapsed time after the current starts flowing through the coil ring 11 at time t0 also increases.
  • the magnetic flux ⁇ also increases in proportion thereto, and an induced electromotive force is generated in a direction that obstructs the change in the current flowing through the coil ring 11 by electromagnetic induction due to the change in the magnetic flux ⁇ (so-called Self-guided). Therefore, the increase in current flowing through the coil ring 11 immediately after time t0 is moderate to some extent.
  • the charge accumulated in the capacitor 33 increases with the elapsed time from the time t0.
  • the electric charge accumulated in the capacitor 33 generates an electromotive force in a direction that hinders the current flowing through the coil ring 11. Therefore, as the charge accumulated in the capacitor 33 increases, the potential difference between both ends of the coil ring 11 decreases, and the current flowing through the coil ring 11 starts to decrease after reaching the maximum value at time t1. Then, at time t2 when the electromotive force due to the electric charge accumulated in the capacitor 33 and the applied voltage of the DC power supply 31 become equal, the potential difference between both ends of the coil ring 11 becomes zero, and the current flow stops. That is, the current value of the current flowing through the coil ring 11 becomes zero. When the current flow stops, the first thyristor 32 is also turned off.
  • the pulse width of the pulse current flowing through the coil ring 11 is the time from the time t0 when the current starts flowing through the coil ring 11 to the time t2 when the current flow stops.
  • the above phenomenon after the first thyristor 32 is turned on is completed in a very short time, and the pulse width of the pulse current flowing through the coil ring 11 in this embodiment is 0.5 milliseconds to 5 milliseconds. It is as follows.
  • the magnetic flux density of the magnetic field generated when the pulse current flows through the coil ring 11 is 50 millitesla (500 gauss) or more and 300 millitesla (3000 gauss) or less.
  • the magnetic field generating circuit 30 generates a magnetic field having a magnetic flux density of 50 to 300 millitesla by passing a pulse current having a pulse width of 0.5 to 5 milliseconds through the coil ring 11.
  • the magnetic flux ⁇ generated from the coil ring 11 is proportional to the current I flowing through the coil ring 11. Therefore, when the current I flowing through the coil ring 11 changes as shown in FIG. 4, the magnetic flux ⁇ generated from the coil ring 11 with a similar waveform also changes over time.
  • Equation (2) is an expression representing Faraday's law of electromagnetic induction.
  • N is the number of turns of the measuring coil
  • t is time.
  • FIG. 5 is a diagram showing changes in the induced electromotive force V induced by changes in the magnetic flux ⁇ generated from the coil ring 11.
  • the induced electromotive force V is a time derivative of the change in the magnetic flux generated from the coil ring 11, and is positive or negative when the hourly speed ⁇ increases and decreases with the elapsed time. Is reversed. Since the magnetic flux ⁇ is proportional to the current I flowing through the coil ring 11, the sign of the induced electromotive force V is reversed when the current I flowing through the coil ring 11 is eventually increasing and decreasing. Therefore, as shown in FIG.
  • FIG. 5 shows the change of the induced electromotive force V generated in the measuring coil provided opposite to the coil ring 11, but when the coil ring 11 generating the magnetic field is brought close to the human body. , An electromotive force having the same waveform as in FIG. 5 is induced in the body tissue, and a weak current flows.
  • the waveform in FIG. 5 is similar to the waveform of the action potential change.
  • the action potential is a membrane potential generated when a cell or tissue of an organism is subjected to some kind of stimulation.
  • An action potential is generated when a part excited by stimulation has a negative potential with respect to the other part.
  • the action potential also rises greatly and then undershoots and then returns to zero.
  • the time from when the action potential rises to zero returns to the time from when the induced electromotive force V shown in FIG. 5 rises to zero, that is, the pulse width of the pulse current flowing through the coil ring 11 (from time t0). Time to time t2). That is, the waveform of the electromotive force induced in the body tissue by the coil ring 11 generating the magnetic field and the time during which the electromotive force is generated are similar to the waveform of the action potential and the duration of the action potential.
  • the frequency at which the pulse magnetic field is generated that is, the frequency of the pulse current that the magnetic field generation circuit 30 passes through the coil ring 11 varies in the frequency band of 3 Hz to 5 Hz. That is, the frequency of the pulse current flowing through the coil ring 11 varies with time within a range of 3 to 5 times per second. Since the pulse current starts to flow when an electric signal is applied to the gate of the first thyristor 32 and the first thyristor 32 starts to conduct, the frequency at which the gate controller 36 supplies current to the gate of the first thyristor 32. Becomes the frequency of the pulse current flowing through the coil ring 11 as it is. That is, the frequency of the pulse current flowing through the coil ring 11 can be controlled by the gate control device 36.
  • the pulse current flows through the coil ring 11 once, the charge remains in the capacitor 33, so that even if the current flows directly into the gate of the first thyristor 32 and the first thyristor 32 becomes conductive. A new pulse current does not flow. Therefore, the residual charge accumulated in the capacitor 33 is discharged immediately after time t2 when the current value of the pulse current becomes zero. Specifically, the second thyristor 34 becomes conductive when the gate control device 36 flows current into the gate of the second thyristor 34 immediately after time t2. As a result, the residual charge accumulated in the capacitor 33 is consumed by the resistor 35 and discharged.
  • the second thyristor 34 and the resistor 35 constitute a discharge circuit for discharging the residual charge of the capacitor 33. Then, after the residual charge accumulated in the capacitor 33 is discharged, the gate control device 36 flows current into the gate of the first thyristor 32, whereby a new pulse current flows through the coil ring 11.
  • the frequency of the pulse current flowing through the coil ring 11 varies in the frequency band of 3 Hz to 5 Hz.
  • the variation pattern is a 1 / f fluctuation pattern.
  • the 1 / f fluctuation is fluctuation inversely proportional to the frequency. That is, the frequency of the pulse current flowing through the coil ring 11 is changed by changing the frequency at which the gate controller 36 flows the current into the gate of the first thyristor 32 in a 1 / f fluctuation pattern in the frequency band of 3 Hz to 5 Hz. Synchronize.
  • the frequency of the pulse current flowing through the coil ring 11 is varied in a 1 / f fluctuation pattern in the frequency band of 3 Hz to 5 Hz, but the present invention is not limited to this. It may be simply changed linearly in the frequency band.
  • the frequency band of the variation is not limited to 3 Hz or more and 5 Hz or less, but is varied in a predetermined frequency band within a range of 1 Hz or more and 10 Hz or less. I just need it.
  • the frequency of the pulse current flowing through the coil ring 11 may vary in a frequency band of 2 Hz to 6 Hz, or may vary in a frequency band of 5 Hz to 9 Hz.
  • the frequency of the pulse current flowing through the coil ring 11 may be fixed without changing.
  • the frequency of the pulse current flowing through the coil ring 11 may be 1 Hz or more and 30 Hz or less.
  • the magnetic field generation circuit 30 of the above embodiment is a combination of a thyristor and a capacitor, but is not limited to this configuration, and a pulse current is applied to the coil ring 11 at a relatively low frequency of 30 Hz or less. Any circuit configuration that can flow is acceptable.

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Abstract

直流電源がオン状態のときにゲート制御装置が第１サイリスタのゲートに電流を流し込むと第１サイリスタの導通が開始されてコイルリングに電流が流れる。流れた電流はコンデンサに電荷として蓄積され、コンデンサに蓄積された電荷による電圧と直流電源の印加電圧とが等しくなったときに電流の流れが停止することにより、コイルリングにパルス電流が１回流れる。パルス電流のパルス幅は０．５ミリ秒以上５ミリ秒以下である。パルス電流は３０Ｈｚ以下の比較的低周波にてコイルリングに流される。コイルリングにパルス電流が流れるとパルス磁場が発生する。コイルリングから人体の体内組織にパルス磁場を与えると、その体内組織に活動電位と類似する波形の起電力が生じる。

Description

磁気治療器
　本発明は、パルス磁場を発生させて体内組織に弱い電流を誘起させる磁気治療器に関する。
　磁気刺激によって体内組織に弱い電流を誘起させる磁気治療として経頭蓋磁気刺激法(TMS:Transcranical Magnetic Stimulation)が知られている。例えば、特許文献１，２には経頭蓋磁気刺激法を実行するためのシステムが提案されている。経頭蓋磁気刺激法は、主に神経症状や精神医学的な症状に有効であるとされている。
特開２０１５－７７４８４号公報 特表２０１２－５１１３８７号公報
　しかしながら、経頭蓋磁気刺激法には、磁気刺激によって活動電位を引き起こし、強い不快感を生じさせるという問題点が指摘されている。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、不快感を抑制した磁気治療器を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、この発明の第１の態様は、パルス磁場を発生する磁気治療器において、磁場を発生するためのコイルリングと、前記コイルリングに電流を流して磁場を発生させる磁場発生回路と、を備え、前記磁場発生回路は、パルス幅が０．５ミリ秒以上５ミリ秒以下のパルス電流を前記コイルリングに流して磁束密度が５０ミリテスラ以上３００ミリテスラ以下の磁場を発生させる。
　また、第２の態様は、第１の態様に係る磁気治療器において、前記磁場発生回路が前記コイルリングに流す電流の周波数は１Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下である。
　また、第３の態様は、第１の態様に係る磁気治療器において、前記磁場発生回路が前記コイルリングに流す電流の周波数は１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下の範囲内の所定周波数帯で変動する。
　また、第４の態様は、第３の態様に係る磁気治療器において、前記磁場発生回路が前記コイルリングに流す電流の周波数は３Ｈｚ以上５Ｈｚ以下の周波数帯で変動する。
　また、第５の態様は、第４の態様に係る磁気治療器において、前記磁場発生回路が前記コイルリングに流す電流の周波数は１／ｆゆらぎのパターンで変動する。
　また、第６の態様は、第１から第５のいずれかの態様に係る磁気治療器において、前記磁場発生回路は、前記コイルリングと直列に接続されたコンデンサおよびサイリスタを備える。
　第１から第６の態様に係る磁気治療器によれば、パルス幅が０．５ミリ秒以上５ミリ秒以下のパルス電流をコイルリングに流して磁束密度が５０ミリテスラ以上３００ミリテスラ以下の磁場を発生させるため、その磁場を体内組織に与えると、体内組織に活動電位と類似する波形の起電力が生じ、不快感を抑制しつつ磁気による治療効果を得ることができる。
　特に、第５の態様に係る磁気治療器によれば、コイルリングに流す電流の周波数が１／ｆゆらぎのパターンで変動するため、磁場による不快感をより少なくすることができる。
本発明に係る磁気治療器の全体外観を示す斜視図である。 リングの構造を示す図である。 磁場発生回路を示す図である。 コイルリングに流れるパルス電流の波形を示す図である。 コイルリングから発生する磁束の変化によって誘起される誘導起電力の変化を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明に係る磁気治療器１の全体外観を示す斜視図である。磁気治療器１は、リング１０と本体部２０とをケーブル１５にて接続した構成を有している。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
　図２は、リング１０の構造を示す図である。リング１０は、例えば樹脂製の円環状ケースにコイルリング１１を内蔵した構造を有する。コイルリング１１は、巻き数が１のコイルである。コイルリング１１がケーブル１５によって本体部２０と接続されている。なお、コイルリング１１の巻き数は２以上であっても良い。
　本体部２０は、コイルリング１１にパルス電流を流してパルス磁場を発生させるための磁場発生回路３０を内蔵する。図３は、磁場発生回路３０を示す図である。図３に示す回路図のうちコイルリング１１を除く部分が本体部２０に内蔵されている。
　本体部２０に設けられた磁場発生回路３０は、直流電源３１、第１サイリスタ３２、コンデンサ３３、第２サイリスタ３４、抵抗３５、および、ゲート制御装置３６を備える。直流電源３１は、直流の電気を供給する装置である。典型的には、直流電源３１は、交流電源（例えば、家庭用電源）に接続されて昇圧もしくは降圧するための変圧器と、交流を整流する整流回路と、整流された電流を平滑化する平滑回路とを備える。
　第１サイリスタ３２のアノードは直流電源３１の正極に接続され、カソードはコイルリング１１の正極側端に接続される。そして、コイルリング１１の負極側端はコンデンサ３３の正極側端に接続され、コンデンサ３３の負極側端は直流電源３１の負極に接続される。すなわち、第１サイリスタ３２、コイルリング１１、および、コンデンサ３３は直列に接続されている。
　また、コンデンサ３３と並列に第２サイリスタ３４および抵抗３５が接続されている。第２サイリスタ３４のアノードはコンデンサ３３の正極側端に接続され、カソードは抵抗３５を介して直流電源３１の負極に接続される。
　第１サイリスタ３２および第２サイリスタ３４のゲートにはゲート制御装置３６が接続されている。ゲート制御装置３６は、予め設定されたタイミングで第１サイリスタ３２および第２サイリスタ３４のゲートにゲート電流（トリガー電流）を流して第１サイリスタ３２および第２サイリスタ３４の導通を制御する。ゲート制御装置３６は、第１サイリスタ３２および第２サイリスタ３４に対して個別にゲート電流を供給する。ゲート制御装置３６としては、例えばワンチップマイコン等を採用することができる。
　本体部２０のスイッチ２１（図１参照）がオンとされることによって直流電源３１が磁場発生回路３０に所定の電圧を印加する。第１サイリスタ３２はゲートに電流が流れない限り、順方向または逆方向のどちら向きに電圧がかかっていても常にオフで導通状態とならない。直流電源３１がオン状態となって第１サイリスタ３２のアノード側がカソード側より高圧になった状態において、ゲート制御装置３６が第１サイリスタ３２のゲートに電流を流し込むと第１サイリスタ３２の導通が開始される。導通状態の第１サイリスタ３２は順方向、すなわちアノード側からカソード側に向けて電流を流す。
　第１サイリスタ３２が導通を開始すると、直流電源３１から第１サイリスタ３２を介してコイルリング１１に電流が流れる。コイルリング１１に電流が流れることによってリング１０の周囲に磁場が発生する。コイルリング１１を流れた電流はコンデンサ３３に流れ込み、コンデンサ３３に電荷として蓄積される。コンデンサ３３に電荷が蓄積されるにつれてコンデンサ３３の両電極間に起電力が生じ、やがてコンデンサ３３に蓄積された電荷による電圧と直流電源３１の印加電圧とが等しくなったときに電流の流れが停止する。電流の流れが停止すると第１サイリスタ３２がオフとなり、以降再びゲートに信号が印加されない限り、第１サイリスタ３２は導通状態とはならない。従って、コイルリング１１に電流は流れなくなる。
　このようにしてコイルリング１１にパルス電流が１回流れることとなる。図４は、コイルリング１１に流れるパルス電流の波形を示す図である。直流電源３１がオンとなっている状態にて、時刻ｔ０にゲート制御装置３６が第１サイリスタ３２のゲートに電流を流し込むと第１サイリスタ３２の導通が開始されてコイルリング１１に電流が流れ始める。コイルリング１１に電流が流れることによって磁束が生じる。コイルリング１１に電流が流れたときに発生するコイルリング１１の内側の磁束Φ(Wb)は次の式（１）で表される。式（１）において、Ｌはコイルリング１１の自己インダクタンスであり、Ｉはコイルリング１１に流れる電流の電流値（つまり、図４の縦軸）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）に示されるように、コイルリング１１に電流が流れたときに発生する磁束Φはコイルリング１１に流れる電流Ｉに比例する。図４に示すように、時刻ｔ０にてコイルリング１１に電流が流れ始めてから経過時間とともに流れる電流Ｉも大きくなる。コイルリング１１に流れる電流Ｉが大きくなると、それに比例して磁束Φも大きくなり、磁束Φの変化による電磁誘導によってコイルリング１１に流れる電流の変化を妨害する方向に誘導起電力が発生する（いわゆる自己誘導）。従って、時刻ｔ０の直後における、コイルリング１１に流れる電流の増大はある程度緩やかなものとなる。
　また、時刻ｔ０からの経過時間とともに、コンデンサ３３に蓄積される電荷も増大する。コンデンサ３３に蓄積された電荷はコイルリング１１に流れる電流を妨げる方向の起電力を生じさせる。よって、コンデンサ３３に蓄積される電荷が増大するにつれて、コイルリング１１の両端の電位差は小さくなり、コイルリング１１に流れる電流は時刻ｔ１に最高値に到達した後減少に転ずる。そして、コンデンサ３３に蓄積された電荷による起電力と直流電源３１の印加電圧とが等しくなった時刻ｔ２にコイルリング１１の両端の電位差がゼロとなって電流の流れが停止する。すなわち、コイルリング１１に流れる電流の電流値がゼロとなる。電流の流れが停止すると第１サイリスタ３２もオフとなる。
　このような過程を経て図４に示す如きパルス電流の波形が形成される。本発明においては、コイルリング１１に流れるパルス電流のパルス幅をコイルリング１１に電流が流れ始める時刻ｔ０から電流の流れが停止する時刻ｔ２までの時間としている。第１サイリスタ３２の導通が開始されてからの上述の現象は極めて短時間に完了するものであり、本実施形態におけるコイルリング１１に流れるパルス電流のパルス幅は０．５ミリ秒以上５ミリ秒以下である。
　また、コイルリング１１に上記のパルス電流が流れることによって発生する磁場の磁束密度は５０ミリテスラ（５００ガウス）以上３００ミリテスラ（３０００ガウス）以下である。すなわち、磁場発生回路３０は、パルス幅が０．５ミリ秒以上５ミリ秒以下のパルス電流をコイルリング１１に流して磁束密度が５０ミリテスラ以上３００ミリテスラ以下の磁場を発生させるのである。
　式（１）に示したように、コイルリング１１から発生する磁束Φはコイルリング１１に流れる電流Ｉに比例する。従って、コイルリング１１に流れる電流Ｉが図４に示すように変化すると、同じような波形にてコイルリング１１から発生する磁束Φも時間変化する。
　コイルリング１１と対向するように測定用コイルが設けられていたとして、コイルリング１１から発生する磁束Φが時間変化すると、その測定用コイルに発生する誘導起電力Ｖは、次に式（２）で表される。式（２）は、ファラデーの電磁誘導の法則を表す式である。式（２）において、Ｎは測定用コイルの巻き数であり、ｔは時間である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　図５は、コイルリング１１から発生する磁束Φの変化によって誘起される誘導起電力Ｖの変化を示す図である。式（２）に示されるように、誘導起電力Ｖはコイルリング１１から発生する磁束の変化の時間微分であるため、時速Φが経過時間とともに増加しているときと減少しているときでは正負が反転する。磁束Φはコイルリング１１に流れる電流Ｉに比例するため、結局コイルリング１１に流れる電流Ｉが増加しているときと減少しているときとで誘導起電力Ｖの正負が反転する。従って、図５に示すように、コイルリング１１に上記のパルス電流が流れたときに電流Ｉが増加する時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と、電流Ｉが減少する時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間とでは測定用コイルに発生する誘導起電力Ｖの正負が反転する。
　図５は、コイルリング１１と対向して設けられた測定用コイルに発生する誘導起電力Ｖの変化を示したものであったが、磁場を発生させているコイルリング１１を人体に近づけた場合には、体内組織に図５と同様の波形の起電力が誘起されて微弱な電流が流れる。
　ここで、図５の波形は、活動電位の変化の波形と類似している。活動電位とは、生物体の細胞や組織が何らかの刺激を受けたときに発生する膜電位である。刺激を受けて興奮した部分が他の部分に対して負の電位を持つことよって活動電位が生じる。活動電位も、図５に示す波形と同様に、大きく立ち上がった後にアンダーシュートしてからゼロに戻る。また、活動電位が立ち上がってからゼロに戻るまでの時間は、図５に示す誘導起電力Ｖが立ち上がってからゼロに戻るまでに時間、つまりコイルリング１１に流れるパルス電流のパルス幅（時刻ｔ０から時刻ｔ２までの時間）と同程度である。すなわち、磁場を発生させているコイルリング１１によって体内組織に誘起される起電力の波形および起電力が生じている時間は活動電位の波形および活動電位の持続時間と類似しているのである。
　厳密なメカニズムは未解明であるものの、活動電位の波形および活動電位の持続時間と類似した波形および持続時間の起電力が体内組織に誘起されると、当該体内組織に刺激を与えにくい傾向が認められる。従って、本発明に係る磁気治療器１のコイルリング１１から体内組織にパルス磁場を与えれば、不快感を抑制しつつ磁気による治療効果を得ることができる。
　また、本実施形態においては、パルス磁場を発生する周波数、つまり磁場発生回路３０がコイルリング１１に流すパルス電流の周波数は３Ｈｚ以上５Ｈｚ以下の周波数帯で変動する。すなわち、コイルリング１１に流すパルス電流の周波数は１秒間に３回から５回の範囲内で時間とともに変動するのである。パルス電流は第１サイリスタ３２のゲートに電気信号が印加されて第１サイリスタ３２が導通を開始することによって流れ始めるものであるため、ゲート制御装置３６が第１サイリスタ３２のゲートに電流を流し込む周波数がそのままコイルリング１１に流れるパルス電流の周波数となる。つまり、コイルリング１１に流すパルス電流の周波数はゲート制御装置３６によって制御することができる。
　なお、コイルリング１１にパルス電流が１回流れると、コンデンサ３３に電荷が蓄積されたまま残留するため、そのまま第１サイリスタ３２のゲートに電流を流し込んで第１サイリスタ３２が導通状態となっても新たなパルス電流は流れない。そこで、パルス電流の電流値がゼロなった時刻ｔ２の直後にコンデンサ３３に蓄積されている残留電荷を放電するようにしている。具体的には、時刻ｔ２の直後にゲート制御装置３６が第２サイリスタ３４のゲートに電流を流し込むと第２サイリスタ３４が導通状態となる。これにより、コンデンサ３３に蓄積されていた残留電荷は抵抗３５で消費されて放電されることとなる。換言すれば、第２サイリスタ３４および抵抗３５によってコンデンサ３３の残留電荷を放電するための放電回路が構成されるのである。そして、コンデンサ３３に蓄積されていた残留電荷が放電された後に、ゲート制御装置３６が第１サイリスタ３２のゲートに電流を流し込むことによって新たなパルス電流がコイルリング１１に流れる。
　また、本実施形態においては、上述の通り、コイルリング１１に流れるパルス電流の周波数が３Ｈｚ以上５Ｈｚ以下の周波数帯で変動するのであるが、その変動のパターンを１／ｆゆらぎのパターンとしている。１／ｆゆらぎとは、周波数に反比例するゆらぎである。すなわち、ゲート制御装置３６が第１サイリスタ３２のゲートに電流を流し込む周波数を３Ｈｚ以上５Ｈｚ以下の周波数帯で１／ｆゆらぎのパターンで変動させることにより、コイルリング１１に流れるパルス電流の周波数もそれと同期する。
　コイルリング１１に流れるパルス電流の周波数が３Ｈｚ以上５Ｈｚ以下の周波数帯にて１／ｆゆらぎのパターンで変動することにより、パルス磁場による不快感をより少なくすることができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、コイルリング１１に流すパルス電流の周波数を３Ｈｚ以上５Ｈｚ以下の周波数帯にて１／ｆゆらぎのパターンで変動させていたが、これに限定されるものではなく、当該周波数帯にて単純に線形に変動させるようにしても良い。
　また、コイルリング１１に流すパルス電流の周波数を変動させる場合、その変動の周波数帯は３Ｈｚ以上５Ｈｚ以下に限定されるものではなく、１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下の範囲内の所定周波数帯で変動させる形態であれば良い。例えば、コイルリング１１に流すパルス電流の周波数が２Ｈｚ以上６Ｈｚ以下の周波数帯で変動しても良いし、５Ｈｚ以上９Ｈｚ以下の周波数帯で変動しても良い。
　また、コイルリング１１に流すパルス電流の周波数は変動せずに固定であっても良い。固定の場合、コイルリング１１に流すパルス電流の周波数は１Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下であれば良い。
　また、上記実施形態の磁場発生回路３０は、サイリスタとコンデンサとを組み合わせたものであったが、この構成に限定されるものではなく、コイルリング１１に３０Ｈｚ以下の比較的低周波でパルス電流を流すことができる回路構成であれば良い。
　１　磁気治療器
　１０　リング
　１１　コイルリング
　２０　本体部
　３０　磁場発生回路
　３１　直流電源
　３２　第１サイリスタ
　３３　コンデンサ
　３４　第２サイリスタ
　３５　抵抗
　３６　ゲート制御装置

Claims (6)

  1. 　パルス磁場を発生する磁気治療器であって、
    　磁場を発生するためのコイルリングと、
    　前記コイルリングに電流を流して磁場を発生させる磁場発生回路と、
    を備え、
    　前記磁場発生回路は、パルス幅が０．５ミリ秒以上５ミリ秒以下のパルス電流を前記コイルリングに流して磁束密度が５０ミリテスラ以上３００ミリテスラ以下の磁場を発生させる磁気治療器。
  2. 　請求項１記載の磁気治療器において、
    　前記磁場発生回路が前記コイルリングに流す電流の周波数は１Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下である磁気治療器。
  3. 　請求項１記載の磁気治療器において、
    　前記磁場発生回路が前記コイルリングに流す電流の周波数は１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下の範囲内の所定周波数帯で変動する磁気治療器。
  4. 　請求項３記載の磁気治療器において、
    　前記磁場発生回路が前記コイルリングに流す電流の周波数は３Ｈｚ以上５Ｈｚ以下の周波数帯で変動する磁気治療器。
  5. 　請求項４記載の磁気治療器において、
    　前記磁場発生回路が前記コイルリングに流す電流の周波数は１／ｆゆらぎのパターンで変動する磁気治療器。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁気治療器において、
    　前記磁場発生回路は、前記コイルリングと直列に接続されたコンデンサおよびサイリスタを備える磁気治療器。
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