醫(yī)療用連發(fā)磁脈沖發(fā)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于通過用連發(fā)磁脈沖刺激末梢神經(jīng)，在肌肉中引起持續(xù)的大的收縮 的醫(yī)療用連發(fā)磁脈沖發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)的較寬的領(lǐng)域中使用了脈沖電流，從電氣集塵機(jī)、等離子體發(fā)生器、激光等 工業(yè)用的高電壓脈沖到通過弱的脈沖電流使肌肉活動的醫(yī)療用的低頻治療器，大量的產(chǎn)品 得到了實用化。在工業(yè)設(shè)備用的脈沖電流的大部分中，高電壓（3~10kV)、小電流（幾mA~ 幾A)、高頻率（30~100kHz)、窄的脈沖寬（1~10μs)是特征。其理由在于，電壓越高且 脈沖寬越窄的脈沖，能夠瞬間地發(fā)生高能量。
[0003]關(guān)于這樣的以發(fā)生尖銳的高電壓脈沖為目的的脈沖電源，提出有大量的專利申 請。在專利文獻(xiàn)1中，以發(fā)生高電壓的超短脈沖的目的，示出了將電容器和線圈的共振電路 串聯(lián)地連接多段的"脈沖壓縮技術(shù)"。在脈沖壓縮電路中使用的線圈是如果流過一定以上的 電流則芯飽和的可飽和電抗器，線圈的作用是LC共振、和通過磁飽和而線圈電流急增的開 關(guān)元件這兩方的作用。
[0004] 在專利文獻(xiàn)2中示出有使脈沖電壓穩(wěn)定化的方法。因此，將充放電用電容器和多 個電感（線圈）串聯(lián)連接，并且各電感構(gòu)成由獨立的電容器、電源以及開關(guān)構(gòu)成的LC共振 電路，通過使這些多個共振電路的定時錯開而使脈沖電壓穩(wěn)定化的點是特征。本發(fā)明的線 圈并非可飽和電抗器，并且，共振頻率高且使用了空心線圈，所以沒有芯的飽和的問題。
[0005] 作為在醫(yī)療領(lǐng)域中使用的脈沖電流使用設(shè)備，有低頻治療器。根據(jù)專利文獻(xiàn)3,能 夠經(jīng)由在皮膚上粘貼了的電極，通過電壓100V以下（幾mA程度）、脈沖寬度是50μs~lms 的脈沖電流，刺激末梢神經(jīng)，引起筋收縮。低頻治療器能夠以小電力引起筋收縮，所以能夠 使裝置極其小型。但是，存在將電極粘貼到皮膚的麻煩、和在引起大的筋收縮的情況下由于 電氣刺激感電而伴隨大的疼痛的問題。如果將電極埋入到皮下，則能夠避免疼痛的問題，但 存在從電極線和皮膚的接觸部分易于化膿的問題。
[0006] 在與低頻治療器不同的脈沖電流應(yīng)用醫(yī)療設(shè)備中，有磁刺激裝置。其是通過利用 磁脈沖產(chǎn)生的感應(yīng)電流刺激神經(jīng)的方法，具有也可以不將電極粘貼到皮膚的優(yōu)點。關(guān)于磁 刺激，在磁刺激線圈中瞬時地流過電壓1400V程度、電流2000A程度、脈沖寬度0. 2m秒程度 的脈沖電流而發(fā)生強(qiáng)的磁場，通過利用磁場在生物體中發(fā)生的感應(yīng)電流，刺激神經(jīng)。該情況 的1個脈沖的電氣能量一般地是100焦耳程度。另一方面，在上述工業(yè)用脈沖電源的情況 下，電壓是10kV、電流是100mA、脈沖寬度是lys程度，每1脈沖的電氣能量是幾百分之一 焦耳程度，比磁刺激脈沖極其小。
[0007] 在專利文獻(xiàn)4中示出有在尿失禁的治療中使用的脈沖磁刺激裝置。本發(fā)明使用連 發(fā)磁脈沖，所以電容器需要重復(fù)急速的充放電。本發(fā)明記載的電氣電路的說明僅限于電源 電壓是100~3kV、電容器的電容是300yF、通過保護(hù)電阻進(jìn)行突入電流的防止這樣的內(nèi) 容，未特別記載與磁脈沖的連發(fā)化相伴的功耗的增大、內(nèi)部元件的發(fā)熱的問題等。
[0008] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-200446號公報
[0009] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2003-9548號公報
[0010] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2004-255104號公報
[0011] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開平9-276418號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 使在電容器中積蓄的電荷瞬時地放電而發(fā)生脈沖電流。該過程在工業(yè)用設(shè)備、醫(yī) 療設(shè)備、醫(yī)療用磁刺激裝置中都相同。在所述裝置中，發(fā)生電壓低的脈沖、或者寬度窄的脈 沖的裝置的能量少，所以電容器是小電容，充電時間短。另一方面，在如醫(yī)療用磁刺激裝置 那樣需要發(fā)生高能量的磁刺激用脈沖的裝置中，需要高速重復(fù)向大電容電容器的充放電。 一般地，放電時間比充電時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短，所以為此，必須使向電容器的充電時間比連發(fā)脈沖的 放電時間間隔縮短或者成為等同的程度的時間。
[0013] 為了縮短充電時間，需要使充電電流大幅增大。為此，需要（1)發(fā)生高壓電壓的升 壓變壓器的高壓化?大容量化、（2)對來自升壓變壓器的電壓進(jìn)行整流的橋電路部的大容 量化、（3)限制充電電流的限制電阻的大容量化、（4)根據(jù)情況采用利用多個電容器以及充 電電路的多通道系統(tǒng)。這些全部意味著裝置尺寸?重量?功耗的大幅增大。因此，能夠發(fā) 生連續(xù)脈沖的磁脈沖發(fā)生裝置大且重且功耗大，還沒有實現(xiàn)小型輕量的連發(fā)磁脈沖發(fā)生裝 置。
[0014] 根據(jù)這些理由，難以將大型?重量化的醫(yī)療用連發(fā)脈沖磁刺激裝置搬運、移動而使 用，并且在商用的100V電源下電容不足，所以可使用的場所被限定。如果假設(shè)能夠通過以 商用100V電源動作的可搬型電源進(jìn)行連發(fā)脈沖磁刺激，則無需使用皮膚電極，而易于通過 磁脈沖在病室中進(jìn)行筋收縮的控制。連發(fā)磁脈沖刺激具有不伴隨電氣刺激那樣的疼痛，而 能夠引起四肢的大的筋收縮的優(yōu)點，能夠擴(kuò)大康復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0015] 本發(fā)明的主要的目的在于，如從上述內(nèi)容可知，通過使醫(yī)療用連發(fā)脈沖磁刺激裝 置小型化，實現(xiàn)構(gòu)成零件的小型輕量化、充電時間的縮短化，作為附加的目的，使磁發(fā)生單 元成為單相而用于特殊的磁治療，成為雙相而使刺激倍加來提供高的治療效果，進(jìn)而緩和 振動所致的磁刺激。
[0016] 鑒于以上的課題，本發(fā)明使用以下的技術(shù)來解決了上述課題。方案1記載的發(fā)明 (圖1~圖4)提供一種醫(yī)療用磁脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，包括：
[0017] 放電電路部K，將在對象部位3中產(chǎn)生渦電流的磁治療用的脈沖線圈6、充放電用 電容器4、和將來自充放電用電容器4的放電電流供給到脈沖線圈6的開關(guān)半導(dǎo)體元件7環(huán) 狀地串聯(lián)連接；
[0018] 升壓變壓器1，初級側(cè)線圈la與交流電源2連接，次級側(cè)線圈lb與全波整流電路 5的輸入端子5a連接；
[0019] 控制部8,與開關(guān)半導(dǎo)體元件7連接，控制開關(guān)半導(dǎo)體元件7的導(dǎo)通定時；以及
[0020] 全波整流電路5,對充放電用電容器4的兩個端子Pl、P2分別連接了其輸出端子 5b、5b，
[0021] 在全波整流電路5中的某一個的輸出端子5b、5b和充放電用電容器4中的某一個 的端子Pl、P2、或者所述全波整流電路5的兩個端子5b、5b和充放電用電容器4的兩個端 子PI、P2之間，連接有在充放電用電容器4的順向或者反轉(zhuǎn)放電時從放電電路部K流入到 全波整流電路5的分流電流llb、12b抑制用的電感9或者電阻10的至少某一方。
[0022] 方案2記載的發(fā)明（圖5、圖6)提供一種醫(yī)療用磁脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，包 括：
[0023] 放電電路部K，將在對象部位3中產(chǎn)生渦電流的磁治療用的脈沖線圈6、充放電用 電容器4、和將來自充放電用電容器4的放電電流供給到脈沖線圈6的開關(guān)半導(dǎo)體元件7環(huán) 狀地串聯(lián)連接；
[0024] 升壓變壓器1，初級側(cè)線圈la與交流電源2連接，次級側(cè)線圈lb與全波整流電路 5的輸入端子5a連接；
[0025] 控制部8,與開關(guān)半導(dǎo)體元件7連接，控制開關(guān)半導(dǎo)體元件7的導(dǎo)通定時；以及
[0026] 全波整流電路5,對開關(guān)半導(dǎo)體元件7的兩個端子Pl、P2分別連接了其輸出端子 5b、5b，
[0027] 在全波整流電路5中的某一個的輸出端子5b、5b和開關(guān)半導(dǎo)體元件7中的某一個 的端子PI、P2、或者所述全波整流電路5的兩個端子5b、5b和開關(guān)半導(dǎo)體元件7的兩個端 子PI、P2之間，連接有在充放電用電容器4的順向或者反轉(zhuǎn)放電時從放電電路部K流入到 全波整流電路5的分流電流llb、12b抑制用的電感9或者電阻10的至少某一方。
[0028] 根據(jù)方案1或者2的發(fā)明，能夠通過電感9或者電阻10,抑制在充放電用電容器4 的順向或者反轉(zhuǎn)放電時從放電電路部K分流而流入到全波整流電路5的分流電流11b、12b， 成為微小電流，能夠使構(gòu)成全波整流電路5的橋二極管D1~D4成為小電容的器件，能夠使 裝置小型化。
[0029] 方案3在方案1或者2記載的醫(yī)療用連發(fā)磁脈沖發(fā)生裝置，升壓變壓器1的次級側(cè) 線圈lb、和由分流電流1lb、12b抑制用的電感9或者分流電流1lb、12b抑制用的電阻10的 至少某一方構(gòu)成的充電電路部J1，或者，升壓變壓器1的次級側(cè)線圈lb、和由分流電流11b、 12b抑制用的電感9或者分流電流llb、12b抑制用的電阻10的至少某一方、以及脈沖線圈 6構(gòu)成的充電電路部J2的電感的總和即全部電感L、充電電路部Jl、J2的直流電阻的總和 即全部直流電阻R、充放電用電容器4的電容C的關(guān)系滿足下式"式1"，從而成為共振型充 電電路，進(jìn)而，和所述全部電感L、電容C、該全部直流電阻R的關(guān)系滿足下式"式2"。另外， 如果滿足下述2式，則還有不設(shè)置微小分流電流11b、12b用的電感9、電阻10的情況。
[0034] 通過滿足公式1，在方案1或者2的電路中，僅通過在短時間內(nèi)發(fā)生充電脈沖P， 能夠完成向充放電用電容器4的充電。另外，通過滿足公式2,能夠使向充放電用電容器4 流入充電電流的流入時間（=充電時間t)成為與連發(fā)脈沖的重復(fù)時間間隔T相同的程度 (0. 5T~2T)，如從后述實施例1可知