医疗用连发磁脉冲发生装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于通过用连发磁脉冲刺激末梢神经，在肌肉中引起持续的大的收缩 的医疗用连发磁脉冲发生装置。
【背景技术】
[0002] 在工业的较宽的领域中使用了脉冲电流，从电气集尘机、等离子体发生器、激光等 工业用的高电压脉冲到通过弱的脉冲电流使肌肉活动的医疗用的低频治疗器，大量的产品 得到了实用化。在工业设备用的脉冲电流的大部分中，高电压（3~10kV)、小电流（几mA~ 几A)、高频率（30~100kHz)、窄的脉冲宽（1~10μs)是特征。其理由在于，电压越高且 脉冲宽越窄的脉冲，能够瞬间地发生高能量。
[0003]关于这样的以发生尖锐的高电压脉冲为目的的脉冲电源，提出有大量的专利申 请。在专利文献1中，以发生高电压的超短脉冲的目的，示出了将电容器和线圈的共振电路 串联地连接多段的"脉冲压缩技术"。在脉冲压缩电路中使用的线圈是如果流过一定以上的 电流则芯饱和的可饱和电抗器，线圈的作用是LC共振、和通过磁饱和而线圈电流急增的开 关元件这两方的作用。
[0004] 在专利文献2中示出有使脉冲电压稳定化的方法。因此，将充放电用电容器和多 个电感（线圈）串联连接，并且各电感构成由独立的电容器、电源以及开关构成的LC共振 电路，通过使这些多个共振电路的定时错开而使脉冲电压稳定化的点是特征。本发明的线 圈并非可饱和电抗器，并且，共振频率高且使用了空心线圈，所以没有芯的饱和的问题。
[0005] 作为在医疗领域中使用的脉冲电流使用设备，有低频治疗器。根据专利文献3,能 够经由在皮肤上粘贴了的电极，通过电压100V以下（几mA程度）、脉冲宽度是50μs~lms 的脉冲电流，刺激末梢神经，引起筋收缩。低频治疗器能够以小电力引起筋收缩，所以能够 使装置极其小型。但是，存在将电极粘贴到皮肤的麻烦、和在引起大的筋收缩的情况下由于 电气刺激感电而伴随大的疼痛的问题。如果将电极埋入到皮下，则能够避免疼痛的问题，但 存在从电极线和皮肤的接触部分易于化脓的问题。
[0006] 在与低频治疗器不同的脉冲电流应用医疗设备中，有磁刺激装置。其是通过利用 磁脉冲产生的感应电流刺激神经的方法，具有也可以不将电极粘贴到皮肤的优点。关于磁 刺激，在磁刺激线圈中瞬时地流过电压1400V程度、电流2000A程度、脉冲宽度0. 2m秒程度 的脉冲电流而发生强的磁场，通过利用磁场在生物体中发生的感应电流，刺激神经。该情况 的1个脉冲的电气能量一般地是100焦耳程度。另一方面，在上述工业用脉冲电源的情况 下，电压是10kV、电流是100mA、脉冲宽度是lys程度，每1脉冲的电气能量是几百分之一 焦耳程度，比磁刺激脉冲极其小。
[0007] 在专利文献4中示出有在尿失禁的治疗中使用的脉冲磁刺激装置。本发明使用连 发磁脉冲，所以电容器需要重复急速的充放电。本发明记载的电气电路的说明仅限于电源 电压是100~3kV、电容器的电容是300yF、通过保护电阻进行突入电流的防止这样的内 容，未特别记载与磁脉冲的连发化相伴的功耗的增大、内部元件的发热的问题等。
[0008] 专利文献1:日本特开2010-200446号公报
[0009] 专利文献2:日本特开2003-9548号公报
[0010] 专利文献3 :日本特开2004-255104号公报
[0011] 专利文献4 :日本特开平9-276418号公报
【发明内容】
[0012] 使在电容器中积蓄的电荷瞬时地放电而发生脉冲电流。该过程在工业用设备、医 疗设备、医疗用磁刺激装置中都相同。在所述装置中，发生电压低的脉冲、或者宽度窄的脉 冲的装置的能量少，所以电容器是小电容，充电时间短。另一方面，在如医疗用磁刺激装置 那样需要发生高能量的磁刺激用脉冲的装置中，需要高速重复向大电容电容器的充放电。 一般地，放电时间比充电时间远远短，所以为此，必须使向电容器的充电时间比连发脉冲的 放电时间间隔缩短或者成为等同的程度的时间。
[0013] 为了缩短充电时间，需要使充电电流大幅增大。为此，需要（1)发生高压电压的升 压变压器的高压化?大容量化、（2)对来自升压变压器的电压进行整流的桥电路部的大容 量化、（3)限制充电电流的限制电阻的大容量化、（4)根据情况采用利用多个电容器以及充 电电路的多通道系统。这些全部意味着装置尺寸?重量?功耗的大幅增大。因此，能够发 生连续脉冲的磁脉冲发生装置大且重且功耗大，还没有实现小型轻量的连发磁脉冲发生装 置。
[0014] 根据这些理由，难以将大型?重量化的医疗用连发脉冲磁刺激装置搬运、移动而使 用，并且在商用的100V电源下电容不足，所以可使用的场所被限定。如果假设能够通过以 商用100V电源动作的可搬型电源进行连发脉冲磁刺激，则无需使用皮肤电极，而易于通过 磁脉冲在病室中进行筋收缩的控制。连发磁脉冲刺激具有不伴随电气刺激那样的疼痛，而 能够引起四肢的大的筋收缩的优点，能够扩大康复领域中的应用。
[0015] 本发明的主要的目的在于，如从上述内容可知，通过使医疗用连发脉冲磁刺激装 置小型化，实现构成零件的小型轻量化、充电时间的缩短化，作为附加的目的，使磁发生单 元成为单相而用于特殊的磁治疗，成为双相而使刺激倍加来提供高的治疗效果，进而缓和 振动所致的磁刺激。
[0016] 鉴于以上的课题，本发明使用以下的技术来解决了上述课题。方案1记载的发明 (图1~图4)提供一种医疗用磁脉冲发生装置，其特征在于，包括：
[0017] 放电电路部K，将在对象部位3中产生涡电流的磁治疗用的脉冲线圈6、充放电用 电容器4、和将来自充放电用电容器4的放电电流供给到脉冲线圈6的开关半导体元件7环 状地串联连接；
[0018] 升压变压器1，初级侧线圈la与交流电源2连接，次级侧线圈lb与全波整流电路 5的输入端子5a连接；
[0019] 控制部8,与开关半导体元件7连接，控制开关半导体元件7的导通定时；以及
[0020] 全波整流电路5,对充放电用电容器4的两个端子Pl、P2分别连接了其输出端子 5b、5b，
[0021] 在全波整流电路5中的某一个的输出端子5b、5b和充放电用电容器4中的某一个 的端子Pl、P2、或者所述全波整流电路5的两个端子5b、5b和充放电用电容器4的两个端 子PI、P2之间，连接有在充放电用电容器4的顺向或者反转放电时从放电电路部K流入到 全波整流电路5的分流电流llb、12b抑制用的电感9或者电阻10的至少某一方。
[0022] 方案2记载的发明（图5、图6)提供一种医疗用磁脉冲发生装置，其特征在于，包 括：
[0023] 放电电路部K，将在对象部位3中产生涡电流的磁治疗用的脉冲线圈6、充放电用 电容器4、和将来自充放电用电容器4的放电电流供给到脉冲线圈6的开关半导体元件7环 状地串联连接；
[0024] 升压变压器1，初级侧线圈la与交流电源2连接，次级侧线圈lb与全波整流电路 5的输入端子5a连接；
[0025] 控制部8,与开关半导体元件7连接，控制开关半导体元件7的导通定时；以及
[0026] 全波整流电路5,对开关半导体元件7的两个端子Pl、P2分别连接了其输出端子 5b、5b，
[0027] 在全波整流电路5中的某一个的输出端子5b、5b和开关半导体元件7中的某一个 的端子PI、P2、或者所述全波整流电路5的两个端子5b、5b和开关半导体元件7的两个端 子PI、P2之间，连接有在充放电用电容器4的顺向或者反转放电时从放电电路部K流入到 全波整流电路5的分流电流llb、12b抑制用的电感9或者电阻10的至少某一方。
[0028] 根据方案1或者2的发明，能够通过电感9或者电阻10,抑制在充放电用电容器4 的顺向或者反转放电时从放电电路部K分流而流入到全波整流电路5的分流电流11b、12b， 成为微小电流，能够使构成全波整流电路5的桥二极管D1~D4成为小电容的器件，能够使 装置小型化。
[0029] 方案3在方案1或者2记载的医疗用连发磁脉冲发生装置，升压变压器1的次级侧 线圈lb、和由分流电流1lb、12b抑制用的电感9或者分流电流1lb、12b抑制用的电阻10的 至少某一方构成的充电电路部J1，或者，升压变压器1的次级侧线圈lb、和由分流电流11b、 12b抑制用的电感9或者分流电流llb、12b抑制用的电阻10的至少某一方、以及脉冲线圈 6构成的充电电路部J2的电感的总和即全部电感L、充电电路部Jl、J2的直流电阻的总和 即全部直流电阻R、充放电用电容器4的电容C的关系满足下式"式1"，从而成为共振型充 电电路，进而，和所述全部电感L、电容C、该全部直流电阻R的关系满足下式"式2"。另外， 如果满足下述2式，则还有不设置微小分流电流11b、12b用的电感9、电阻10的情况。
[0034] 通过满足公式1，在方案1或者2的电路中，仅通过在短时间内发生充电脉冲P， 能够完成向充放电用电容器4的充电。另外，通过满足公式2,能够使向充放电用电容器4 流入充电电流的流入时间（=充电时间t)成为与连发脉冲的重复时间间隔T相同的程度 (0. 5T~2T)，如从后述实施例1可知