专利名称：低频治疗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个低频治疗装置，通过使用非对称性尖峰脉冲，来减轻或去除人体的局部疼痛。
背景技术：
通常人们已经知道，一个低频治疗装置令低频电流流到人体的一个局部区域(患部)，以便通过电刺激来激活各个细胞。在这种类型的低频治疗装置中，当它被正确地使用时，通过激活各个细胞来改善病情的效果已被人们所认识，但是它还不足以治疗疼痛，例如减轻或去除疼痛。换句话说，它不直接地处理疼痛，而是成功地激活整个细胞，通过其二次作用来减轻疼痛。
本发明人已经提出了一种低频治疗装置，它适于通过直接作用于疼痛来减轻或去除疼痛(国际专利公报第WO 02/000295号)。该低频治疗装置包括，一个用于产生非对称性尖峰脉冲的尖峰脉冲产生电路，它被设置在一个桶状单元之中，一个被安装在桶状单元的一侧的柄部，多个针状导体，它们电连接到非对称性尖峰脉冲产生电路，这些针状导体突出地被安装在桶状单元的另一侧，以及一个接地装置，它暴露在柄部的表面上。在这种情况下，尖峰脉冲产生电路产生8.0±0.2Hz的低频非对称性尖峰脉冲，同时在尖峰脉冲产生电路中产生的非对称性尖峰脉冲的脉冲电流被设置为等于或小于0.48±20％mA，并且脉冲电压的峰—峰值被设置为从320±20％V到220±20％V。由此，低频的非对称性尖峰脉冲的脉冲电流就从集中地安置的许多针状导体流向具有疼痛感的患部，上述疼痛是由肌肉疼痛等原因引起的。由此，机体组织的缺血状态被取消，新的产生疼痛物质的产生受到抑制，而且来自疼痛感觉器官的异常低频受到调节，由此，疼痛得以减轻和去除。
然而，低频治疗装置仍然有进一步改进的余地。这就是说，这种类型的低频治疗装置通过流过人体的电流的作用来实施治疗，因此，它深度地涉及人体的生理机制。一般来说，神经免疫学已经告诉我们，疼痛从外周神经通过作为中枢神经的脊髓到达大脑，并且通过作为疼痛原因的一种刺激，使大脑感知疼痛。此时，当刺激在脊髓中传递时，运动神经受到激励，同时肌肉张力增加。而且，交感神经被激活，同时，从肾上腺分泌一种被称为儿茶酚胺的物质。然后，在蜂窝结构中出现血管收缩和缺血。当这种异常的代谢更新继续进行下去时，一种被认为是产生疼痛物质的缓激肽或5-羟色胺被分泌出来。同时一种令这些物质从外周神经通过脊髓到达大脑、并且由大脑再次识别疼痛的机制开始工作。
与此同时，人们已知，人体通过神经活动以及离子的电信号来调节平衡，并且存在独特的频率。例如，来自心脏的心电流，来自脑部的脑波，来自神经和肌肉的驱动电流，来自损伤区域的损伤电流等同时出现，并且这被称为弱电流理论。具体地说，在细胞内存在较多的正电荷，而在细胞外的细胞膜上存在较多的负电荷，并且通过均匀的离子平衡来维持良好的健康。一般来说，通过钾离子和钠离子来维持离子的平衡，并且有较多的钾离子处于细胞膜以内，反之，有较少的钾离子和较多的钠离子处于细胞膜以外，并且它们受到大脑和神经细胞末梢的信息的调节。此外，作为脑波来说，在日常生活或在紧张状态下，它变为等于或高于13Hz的β波，在良好的松弛状态下，它变为从7Hz到13Hz的α波，在困倦或睡眠状态下，它变为从4Hz到7Hz的θ波。
如上所述，人体的生理机制坚持一种极端精确和巧妙的平衡，由此，在上述低频治疗装置中，通过使用基于流过人体的非对称性尖峰脉冲的电流的作用来实施治疗，它尚不足以定量地设置非对称性尖峰脉冲的频率、电压等物理量，但是对应于生理机制的频率、电压等物理量应当被精确地设置，特别是，非对称性尖峰脉冲波形的动态跃变成为对治疗效果有重大影响的非常重要的要素。
发明内容
本发明的一个目标就是提供一种低频治疗装置，其中，对应于人体生理机制的频率、电压等物理量被更精确地设置，此外，它对波形的动态跃变作出最佳设置，这样就能更多地增加治疗效果，以便减轻或去除疼痛。
此外，本发明的另一个目标就是提供一种低频治疗装置，与常规的低频治疗装置相比，它能在不需要大量的附加部件、特别是不需要进行大的结构修改的条件下实现，并有助于降低其造价和尺寸。
为了达到这些目标，构成一个低频治疗装置的本发明包括一个尖峰脉冲产生电路部分，它从一个输出变压器的一个次级绕组输出一非对称性尖峰脉冲；一个用手握持的柄部；一个具有许多根导电针的正电极部分，它被安装在所述柄部的尖端部分，并且，这些导电针是一侧的电极，由所述尖峰脉冲产生电路部分输出的非对称性尖峰脉冲被施加到这些电极；以及一个负电极部分，它是另一侧的电极，相应的非对称性尖峰脉冲被施加到这些电极，其中，非对称性尖峰脉冲被设置为具有8.0±0.5Hz的频率，从210μs到650μs范围内的脉冲宽度，并且其中，输出变压器的初级绕组和次级绕组之间的匝数比被这样设置，使得当尖峰脉冲被施加到对应于人体的负载电阻的300kΩ负载上时，在脉冲宽度的时间内，非对称性尖峰脉冲的正电压峰值为从60V到100V，以及在脉冲宽度的时间内正电压被保持等于或大于一个预定的电压数值。
图1A，图1B和图1C是根据本发明的一个优选实施例的低频治疗装置各部分的信号的波形图；图2是低频治疗装置的电路方框图；图3是从低频治疗装置的正面看过去的外部透视图；
图4是从后面看过去的外部透视图，表示低频治疗装置的一部分；图5是表示如何去使用低频治疗装置的示意图；以及图6A和图6B是低频治疗装置的作用说明图。
具体实施例方式
下面，将参照诸附图对本发明的一个优选实施例进行详细说明。应当注意的是，诸附图不是用来限定本发明，而是为了便于理解本发明。对于一些众所周知的部分，为了避免使本发明变得模糊不清，其详细说明从略。
首先，将参照图2至图4，来说明根据本实施例的低频治疗装置的架构。
低频治疗装置1包括一个治疗装置主体Ma和一个电极单元Mb，如图3所示。治疗装置主体Ma有一个外壳2，外壳2的一侧是一个柄部3，用于被手Hc所握持，外壳2的另一侧是一个正电极安装部分4，用于将正电极部分5安装在其顶部。正电极安装部分4突出于柄部3之外，二者之间的角度约为110°，一个针安装圆盘部分5x被固定在其顶部，并垂直于突出的方向。在针安装圆盘部分5x，有多个垂直地突出的导电针5p。由此，构成了一个正电极部分5，在它的一侧非对称性的尖峰脉冲Ps将被施加于其上，这将在下面加以说明。
各导电针5p由诸如不锈钢材料的导电性材料制成，其直径被选择为2mm，并且其尖端部分被形成为球状。此外，介于相邻的各导电针5p之间的间隔被设置为2mm。导电针5p的直径在从1mm到3mm的范围内选择，由此，从适用性的观点来看，它是最佳的，同时，介于相邻的各导电针5p之间的间隔在从1mm到2mm的范围内选择，由此，从保证不失去在患部中的疼痛点的间隔的观点来看，它是有利的。在所示的实例中，各导电针5p的长度被选择为12mm，但是只要该长度对使用低频治疗装置1来说是适用的，就没有什么限制。还有，各导电针5p的数目被选择为36，但是只要电流能有效地流到疼痛的患部，那么对针的数目就没有什么限制。顺便说一句，参考数字6表示一个盖子，它可以盖在正电极安装部分4的尖端部分之上，或者从该部分取下，以便覆盖和保护安装于其上的各导电针5p。
在柄部3的一个特定位置上，安装了一个具有开关盖子7c的电池容纳部分7，同时，一个9V的电池8(图2)被置入电池容纳部分7中。此外，在柄部3的背面，安装了一个强弱切换开关9，如图4所示，同时在柄部3的侧面，安装了一个起动开关10。同时，在柄部3的背面(外侧表面)，安装了一个由诸如不锈钢的导电材料制成的电极板(电极部件)11，当它被对应的手Hc握持时，能跟一只手Hc发生接触。电极板11包括一个负电极部分，它是准备向其施加非对称尖峰脉冲Ps的另一个电极。在柄部3的端面部分，安排了一个连接插孔12，用于连接电极单元Mb。
另一方面，电极单元Mb包括一个单元主体14，它由诸如不锈钢材料的导电性材料制成，用于配戴在一只手Hu的一个手指上并与之接触，一个基底部分13b，用于支持电极部分13n，一根软电线15，它的一端被连接到电极部分13n，另一端被连接到一个插头16。插头16可以置入被安装在治疗装置主体Ma上的连接插孔12，或者从该插孔取出。顺便说一句，参考数字17表示一个发光二极管(LED，起动指示灯)，当起动开关10被接通时(在接通电源时)，它就发光。
还有，柄部3有一个内置的尖峰脉冲产生电路部分20。图2表示尖峰脉冲产生电路部分20的电路方框图。尖峰脉冲产生电路部分20包括一个脉冲产生电路21，一个输出晶体管22，一个输出变压器23，一个电源稳压器24，一个电源输入电路25，一个强弱切换开关26，等等，作为主要的电路和部件。
在这种情况下，脉冲产生电路21是一块集成电路芯片，它产生并输出如图1A所示的基本脉冲(脉冲信号)Po，并且具有6个口。脉冲产生电路21的第一口Aa是一个输出口，用于输出基本脉冲Po。基本脉冲Po被设置为具有8.0Hz的频率，-5V的脉冲电压Vo，以及处于210μs至650μs范围内的脉冲宽度Tp。最佳频率为8.0Hz，但是8.0±0.5Hz的范围是完全可以接受的。
此外，通过改变脉冲宽度Tp，就能切换刺激(能量)的强弱水平。强弱切换电路26是通过改变脉冲宽度Tp来切换刺激的强弱水平的电路，并且它包括上述的强弱切换开关9。在这种情况下，强弱切换开关9的一个动触点9o被连接到脉冲产生电路21的第二端口Ab，同样，第一固定触点9a被设置为不连接，一个第二固定触点9b经由电阻R1被连接到接地线Le，第三固定触点9c被直接地连接到接地线Le。由此，当强弱切换开关9被切换到第一固定触点9a时，经由电阻R2向第二端口Ab供电，由此，如图1中的Tpa所示，脉冲宽度Tp变为650μs，同时，刺激变为“强”。再有，当强弱切换开关9被切换到第二固定触点9b时，可以由一个分压后的电源电压向第二端口Ab供电，由此，如图1中的Tpb所示，脉冲宽度Tp变为480μs，刺激变为“中”。而且，当强弱切换开关9被切换到第三固定触点9c时，向第二端口Ab供电的电压变为“0(零)”，由此，如图1A中的Tpc所示，脉冲宽度Tp变为210μs，刺激变为“弱”。顺便说一句，通过上述的脉冲宽度Tp的设置，以及8.0Hz的频率设置，无脉冲时间Tn变为大约125ms。
与此同时，脉冲产生电路21的第一端口(输出口)Aa经由输出晶体管22被连接到输出变压器23的初级绕组23f的一端。并且，初级绕组23f的另一端经由起动开关10被连接到电池8的正极。顺便说一句，电池8的负极被连接到接地线Le。在这种情况下，输出变压器23的初级绕组23f与次级绕组23r之间的匝数比被设置为“初级绕组∶次级绕组＝1∶18”。这个匝数比是赖以获得所需的非对称性尖峰脉冲Ps的一个重要的设置要素，并且如上所述，匝数比被设置为“1∶18”，由此就能在输出变压器23的次级绕组23r上获得良好的非对称性尖峰脉冲Ps。
相应地，当连接300kΩ的负载电阻(对应于人体的负载电阻)时，就能获得如图1B所示的具有最佳波形的非对称性尖峰脉冲Ps。在这种情况下，在所获得的非对称性尖峰脉冲Ps的脉冲宽度Tp期间，正峰值电压数值Vp从60V变为100V，并且能获得这样的波形，即，在脉冲宽度Tp期间的正电压保持等于或大于预定的电压数值Vx。顺便说一句，将输出变压器23的匝数比设置为“初级绕组∶次级绕组＝1∶18”是最可取的，但是，从“1∶14”到“1∶22”的范围也是可以接受的。
此外，分别将输出变压器23的次级绕组23r的一端连接到一个正电极部分5(各导电针5p)，并且将次级绕组23r的另一端连接到含有负电极部分以及连接插孔12的电极板11。
与此同时，电源稳压器24的一个输入端经由起动开关10被连接到电池8的正极，同时其输出端被连接到电源输入电路25的输入侧。还有，电源输入电路25的输出侧被连接到脉冲产生电路21的第三端口(电源口)Ac，同样，电阻R3以及发光二极管17的串联电路被连接到第三端口Ac以及接地线Le之间。再有，一个扬声器28被连接到脉冲产生电路21的第四端口Ad以及接地线Le之间，同样，脉冲产生电路21的第五端口Ae被连接到电源输入电路25。顺便说一句，脉冲产生电路21的第六端口(接地口)Af被连接到接地线Le。此外，在尖峰脉冲产生电路20中的参考符号C1、C2和C3表示各电容器，用于去除噪声等。与常规的低频治疗装置相比，按照上述方式配置的低频治疗装置1可以在不需要大量的附加部件、特别是不需要大的结构修改的条件下容易地实现，并且有助于降低其尺寸和造价。
其次，将参照图1至图6，来说明如何去使用具有这样一种配置的低频治疗装置1的操作和方法。
首先，说明治疗的实施者Wa使用如图5所示的低频治疗装置1向另一个治疗接受者Wb进行治疗的情形。在这种情况下，电极单元的插头16被插入到治疗装置主体Ma的连接插孔12，以便把它们连接起来。因此，电极单元Mb的电极部分13n被连接到输出变压器23的次级绕组23r。如图5所示，电极单元Mb的单元主体14被放置在治疗的接受者Wb的一只手Hu上，同时手Hu的一个手指被放置在电极部分13n上，以便使其互相接触。
与此同时，强弱切换开关9被切换，由此选择“强”、“中”或“弱”的模式。在这种情况下，例如，“强”或“中”的模式被选择用于人体从颈部到脚底的治疗，同时，“弱”的模式被选择用于人体从颈部到头部的治疗。此外，必要时，可以根据作为治疗对象的患部的疼痛程度等来选择模式。
治疗的实施者Wa用手Hc握持治疗装置主体Ma的柄部3，同时将导电针5p的尖端部分轻拍在具有疼痛的治疗接受者Wb的与患部相对应的皮肤表面Ss之上。导电针5p的尖端部分轻拍在皮肤表面Ss上，然后揿压起动开关10以接通该装置的电源。由此，向脉冲产生电路21进行供电，并且从脉冲产生电路21的第一端口(输出口)输出如图1所示的基本脉冲(脉冲信号)Po。基本脉冲Po被输出晶体管22放大，并且被送往输出变压器23的初级绕组23f。
导电针5p跟患部的皮肤表面发生接触，同时电极部分13n跟手Hu发生接触，由此，人体的负载电阻就被连接到输出变压器23的次级绕组23r的两端之间。一般地说，人体的负载电阻基本上为300kΩ，这意味着基本上为300kΩ的负载电阻被连接到次级绕组23r的两端之间。其结果是，如图1B所示的非对称性尖峰脉冲Ps从导电针5p被施加到患部的皮肤表面Ss。在这种情况下，在脉冲宽度Tp期间，非对称性尖峰脉冲Ps具有处于从60V到100V范围内的正电压峰值Vp，并且在脉冲宽度Tp期间的正电压保持等于或大于预定的电压数值Vx。示于图1B的非对称性尖峰脉冲Ps的波形表示选择“中”模式时的情形，并且脉冲宽度Tp为480μs。此时的正电压峰值Vp变为80V，同时预定的电压数值Vx保持等于或大于正电压峰值Vp的半值(40V)。如上所述，非对称性尖峰脉冲Ps的波形是重要的，特别是，通过将介于输出变压器23的初级绕组23f与次级绕组23r之间的匝数比设置为上述的1∶18，就能获得这样的波形。若不能得到这样的波形，例如，当正电压峰值Vp变得太高，就不能获得充分的治疗效果。顺便说一句，当脉冲宽度Tp处于从210μs到650μs的范围内时，就能保证在脉冲宽度Tp期间的正电压峰值Vp变为从60V到100V，同时在脉冲宽度Tp期间的正电压保持等于或大于预定的电压数值Vx(正电压峰值Vp的半值)。
另一方面，起动开关10被接通，使发光二极管(起动指示灯)17点亮。此外，借助于在脉冲产生电路21中内置的定时器功能，从脉冲产生电路21的第四端口Ad输出一个蜂鸣器信号。该蜂鸣器信号以一个输出脉冲Pb输出，它被设置为具有5V电压，在每一个时间间隔Ti脉冲宽度Tb约为1秒。通过输出脉冲Pb的输出，在每一个时间间隔Ti从扬声器28发出蜂鸣声。因此，蜂鸣声可以作为一个改变被导电针5p(正电极部分5)所轻拍的皮肤表面的位置的指示器，由此，可以按照恰当的比例来进行治疗，并且能避免在一个位置上出现不必要地进行长时间治疗的问题。顺便说一句，可以随机地设置时间Ti，但是一般来说，60秒是所希望的。
通过以这样一种方式来使用低频治疗装置1，就能更精确地设置特别地符合于人体的生理机制的频率、电压等物理量，同样，对波形的动态跃变进行最佳设置，就能更多地增加治疗效果，以便减轻和去除疼痛。
顺便说一下，通过使用低频治疗装置1的治疗作用被认为来自下列机制。如上所述，来自外周神经的疼痛通过作为中枢神经的脊髓到达大脑，并通过一种作为疼痛原因的刺激，使大脑知道疼痛。此时，当刺激在脊髓中被传送时，运动神经受到激励，同时肌肉张力增加。而且，交感神经受到激励，并且从肾上腺分泌一种被称为儿茶酚胺的物质。然后，在蜂窝结构中出现血管收缩和缺血现象。当这种不正常的代谢更新继续下去时，就分泌出一种称为产生疼痛物质的缓激肽和5-羟色胺，同时这些物质从外周神经到达脊髓，再次在大脑感知疼痛。
与此同时，人体通过神经活动和离子的电信号来调节平衡。具体地说，在细胞内存在较多的正电荷，而在细胞外面的细胞膜上存在较多的负电荷，通过均匀的离子平衡来维持良好的健康。一般地说，通过钾离子和钠离子来维持离子的平衡，并且有较多的钾离子处于细胞膜以内，反之，有较少的钾离子和较多的钠离子处于细胞膜以外，并且它们受到大脑和神经细胞末梢的信息的调节。
另一方面，当由于疾病等原因使一个器官受到损害时，钾离子的数目增加，同时形成一个正离子群。存在于细胞之中或处于外周组织的神经细胞之中的负离子被吸引。由此，只有正离子保留在相对一侧的外周组织之中。这种离子的不平衡状态在细胞与细胞之间进行传递，并从内脏器官传递到皮肤细胞，从中枢神经传递到大脑中的神经细胞。这就是说，疼痛就是所谓的离子倒置现象，在其中，虽然在正常情况下，较多的钾离子应当处于细胞以内，但是由于较多的钾离子已经处于细胞以外，使得正离子变为占优势。上述状态的概念性视图示于图6A。在相应的视图中，分别用参考符号Ss表示皮肤表面，参考符号Si表示一个内脏器官的外壁，参考符号Sc表示一个生病的细胞。
作者认为，根据本实施例的低频治疗装置1把注意力集中在疼痛的转移识别机制，以及低频的非对称性尖峰脉冲Ps被间断地施加到具有疼痛感的人体的患部，同时基于非对称性尖峰脉冲Ps的电流流向人体，由此，离子的倒置状态被转回到正常状态。其结果是，患部的疼痛循环被切断，由此就能在短时间内减轻或去除疼痛。更具体地说，机体组织的缺血状态被取消，新的产生疼痛物质的产生受到抑制，同时来自疼痛感觉器官的异常低频受到调节，由此，因肌肉疼痛等原因引起的疼痛得以减轻和去除。离子的正常状态的概念性视图示于图6B。
以上说明了使用低频治疗装置1以及治疗的实施者Wa向另一个治疗的接受者Wb实施治疗时的情形，然而，这种低频治疗装置1可以用来为自己进行治疗。在这种情况下，电极单元Mb的插头16从治疗装置的主体Ma的连接插孔12中被取出并与之脱离。
然后，病人用自己的手Hc握持柄部3，同时将导电针5p的尖端部分轻拍具有疼痛感的患部的皮肤表面。此时，病人要记住，自己的手跟安装在柄部3的背部表面(外部表面)的电极板11发生接触。导电针5p的尖端部分轻拍皮肤表面，此后揿压起动开关10使该装置接通电源。而且，如上所述，当治疗的实施者Wa向一个治疗的接受者Wb实施治疗时，另一个病人可以容易地为自己实施相同的治疗。
以上，已经对本实施例进行了详细说明。然而，本发明不局限于这些实施例，在不背离本发明的精神实质的前提下，对这种实施方式的架构或方法的任何细节进行修改，同时根据需要增添或取消某些细节，应当被认为是可以接受的。例如，可以这样来设置非对称性尖峰脉冲Ps的脉冲宽度Tp，使之在从210μs到650μs的范围内为连续可变。而且，在所示的实例中，尖峰脉冲产生电路部分20被安装在柄部3内，但是，它并不必需安装在柄部3内。
权利要求
1.一种低频治疗装置，包括一个尖峰脉冲产生电路部分，它从一个输出变压器的一个次级绕组输出一非对称性尖峰脉冲；一个由手握持的柄部；一个正电极部分，它被安装在所述柄部的一尖端部分侧，并且具有多个导电针，这些导电针是一侧的电极，由所述尖峰脉冲产生电路部分输出的非对称性尖峰脉冲被施加到该电极；以及一个负电极部分，它是另一侧的电极，相应的非对称性尖峰脉冲被施加到该电极，以及其中，非对称性尖峰脉冲被设置为具有8.0±0.5Hz的频率和从210μs至650μs范围的脉冲宽度，以及其中，输出变压器的初级绕组和次级绕组之间的匝数比被这样设置，使得当非对称性尖峰脉冲被施加到对应于人体的负载电阻的300kΩ负载上时，在脉冲宽度期间内非对称性尖峰脉冲的正电压峰值为从60V到100V，并且在脉冲宽度期间内正电压被保持等于或大于一个预定的电压值。
2.根据权利要求1所述的低频治疗装置，其中，该导电针被设置为具有从1mm到3mm范围内的直径，以及具有介于相邻各导电针之间的从1mm到2mm范围的间隔。
3.根据权利要求1所述的低频治疗装置，还包括，一个设置改变电路，其中非对称性尖峰脉冲的脉冲宽度可以在从210μs到650μs的范围内改变。
4.根据权利要求1所述的低频治疗装置，其中，输出变压器的匝数比被设置为“初级绕组∶次级绕组”为从“1∶14”到“1∶22”。
5.根据权利要求1所述的低频治疗装置，其中，所述尖峰脉冲产生电路部分被安装在所述柄部中。
6.根据权利要求1所述的低频治疗装置，其中，所述负电极部分被安排在所述柄部的外表面上，并且当它被相应的手握持时，它是一个可与一只手发生接触的电极部件。
7.根据权利要求1所述的低频治疗装置，其中，所述负电极部分被构成为可以经由一根连接软电线从所述柄部引出，并且是可以与人体发生接触的一个电极单元。
全文摘要
非对称性尖峰脉冲Ps被设置为具有8.0±0.5Hz的频率，从210μs到650μs范围内的脉冲宽度，并且，输出变压器23的初级绕组23f和次级绕组23r之间的匝数比被这样设置，使得当该尖峰脉冲被施加到对应于人体的负载电阻的300kΩ负载时，在脉冲宽度期间内，非对称性尖峰脉冲的正电压峰值为从60V到100V，以及在脉冲宽度期间内，正电压被保持等于或大于一个预定的电压数值Vx。通过一个设置改变电路，使得非对称性尖峰脉冲Ps的脉冲宽度Tp可以在从210μs到650μs范围内改变，并且，输出变压器的匝数比被设置为“初级绕组次级绕组”为从“1∶14”到“1∶22”。
文档编号A61N1/32GK1736505SQ200410056789
公开日2006年2月22日 申请日期2004年8月18日 优先权日2004年8月18日
发明者望月敏正 申请人:望月敏正