疼痛测定装置及疼痛测定装置的控制方法

专利名称：疼痛测定装置及疼痛测定装置的控制方法
技术领域：
本发明涉及的是用于将测定对象所感到的疼痛客观地进行测定的、人 体用的疼痛测定装置及疼痛测定装置的控制方法。
背景技术：
现有技术下的用于将测定对象所感到的疼痛客观地进行测定的疼痛
测定装置，是由本申请发明人提案的(例如，参照专利文献1及2)。在 该专利文献1及2所记载的疼痛测定装置中，从安装于测定对象的电极赋 予测定对象逐渐上升的受激电流。另外，根据赋予测定对象的受激电流， 定量地评价测定对象所感到的疼痛程度。即，专利文献1及2所记载的疼 痛测定装置构成为，通过测定与测定对象所感到的疼痛相同程度的强度感 觉的电刺激的大小(受激电流的电流值)，能够定量地评价测定对象所感 到的疼痛程度。
专利文献1 :日本公开公报、特许第3699258号
专利文献2 :日本公开公报、特许第3808492号

发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，利用专利文献l及2所记载的疼痛测定装置，能够定量地 评价测定对象所感到的疼痛程度。特别是，利用专利文献2所记载的疼痛 测定装置，能够通过不带来疼痛的受激电流定量地评价测定对象所感到的 疼痛程度。但是，为了谋求专利文献l及2所记载的疼痛测定装置的商品 化，要求进一步提高疼痛程度的评价精度。
因此，本发明的课题在于，提供一种能够提高疼痛程度的评价精度的 疼痛测定装置及疼痛测定装置的控制方法。解决课题的手段
为了解决上述课题，本申请发明人进行了种种研究。特别是，本申请 发明人着眼于从电极供给的受激电流的上升速度而进行了种种研究。其结 果是领悟出，在从电极赋予的受激电流的上升速度为稳定的规定上升速度 的情况下，能够提高疼痛程度的评价精度。
本发明的疼痛测定装置是基于所涉及的新知识的疼痛测定装置，其特
征在于，设有安装于测定对象的电极，对电极外加电压、以使从电极赋 予测定对象的受激电流逐渐上升的电压外加手段，测定受激电流的值的电 流值测定手段，根据电流值测定手段中的测定结果计算出受激电流的测定 电流上升速度的算出手段，将作为受激电流基准的上升速度的基准电流上 升速度和测定电流上升速度进行比较的速度比较手段，以及根据速度比较 手段中的比较结果调整由电压外加手段外加于电极的电压的电压调整手 段；并且，根据受激电流将测定对象所感到的疼痛进行测定。
本发明的疼痛测定装置，设有根据电流值测定手段中的测定结果计 算出受激电流的测定电流上升速度的算出手段，将受激电流的基准电流上 升速度和测定电流上升速度进行比较的速度比较手段，以及根据速度比较 手段中的比较结果调整由电压外加手段外加于电极的电压的电压调整手 段。因此，通过根据测定电流上升速度和基准电流上升速度的比较结果调 整外加于电极的电压，能够调整受激电流的上升速度。即，能够根据测定 电流上升速度对受激电流的上升速度进行反馈控制。因此，能够使受激电 流的上升速度成为稳定的规定上升速度，其结果是能够提高疼痛程度的评 价精度。
在本发明中，疼痛测定装置以设有测定部位选择手段和存储手段，测 定部位选择手段选择安装有电极且赋予受激电流的测定对象的测定部位， 存储手段存储有作为由电压外加手段外加的电压基准的上升速度的基准 电压上升速度；基准电压上升速度对每一测定部位预先进行设定，同时， 电压外加手段根据对测定部位选择手段所选择的测定部位设定的基准电 压上升速度，对电极外加电压为佳。
由于安装有电极的每一测定部位的体内阻力或皮肤阻力不同，因此即 使是以固定的上升速度上升的电压外加于电极，受激电流的上升速度也会根据测定部位的不同而变快或变慢。因此，这样构成的话，由于根据对测 定部位选择手段所选择的测定部位设定的基准电压上升速度而对电极外 加电压，因此能够从开始外加电压后的初始阶段起使受激电流以适当的上 升速度上升。另外，在受激电流的上升速度的反馈控制中，能够从初始阶 段防止通过电压调整手段进行过量的电压调整。其结果是，能够进行更适 当的反馈控制。
在本发明中，利用电压调整手段的电压的调整，以受激电流的电流值 达到被设定于最小感知电流值以下的设定电流值时便停止为佳，其中，最 小感知电流值为，在使受激电流逐渐上升时测定对象最初感到刺激时的受 激电流的电流值。
这样构成的话，在测定对象感到刺激的区域不进行电压的调整，因此， 在测定对象感到刺激的区域能够使受激电流以固定的上升速度上升。艮卩， 在测定对象感到刺激的区域能够抑制受激电流的上升速度的变动，其结果 是，在疼痛测定时能够防止给测定对象带来伴随着受激电流的上升速度的 变动而测定对象可感觉到的不适感。
在本发明中，以电压外加手段利用外加具有一定转换周期(switching cycle)的脉冲波状电压的PWM(Pulse Width Modulation )方式对电极外加 电压，同时，利用电压调整手段的电压的调整，从开始供给来自电极的受 激电流起进行规定时间，利用电压调整手段进行电压调整时的、作为相对 于转换周期的电压接通时间的比率的占空(duty)比，小于利用电压调整手 段进行电压调整后的占空比为佳。
这样构成的话，能够防止电压调整时的受激电流上升速度的过量变 动。因此，在电压调整时，能够防止给测定对象带来伴随着受激电流上升 速度的过量变动而测定对象可感觉到的不适感。
在本发明中，以电压外加手段利用外加具有一定转换周期的脉冲波状 电压的PWM方式对电极外加电压，同时，电压调整手段不改变作为相对 于转换周期的电压接通时间的比率的占空比而调整接通时间的电压值为 佳。
根据本申请发明人的研究可以判明，与调整占空比从而调整电压的情 况相比较，调整接通时间的电压值的方法在电压调整时给测定对象带来的不适感较少。因此，这样构成的话，在电压调整时能够确实地防止给测定 对象带来测定对象可感觉到的不适感。
另外，根据上述新知识，本发明的疼痛测定装置，其特征在于，设有 安装于测定对象的电极，对电极外加电压、以使从电极赋予测定对象的受 激电流逐渐上升的电压外加手段，测定受激电流的值的电流值测定手段， 将根据电流值测定手段中的测定结果计算出的测定电流值和作为测定电 流值测定时的受激电流基准的电流值的基准电流值进行比较的电流值比 较手段，以及根据电流值比较手段中的比较结果调整外加于电极的电压的 电压调整手段；并且，根据受激电流将测定对象所感到的疼痛进行测定。
本发明的疼痛测定装置，设有将根据电流值测定手段中的测定结果计 算出的测定电流值和测定电流值测定时的受激电流的基准电流值进行比 较的电流值比较手段，和根据电流值比较手段中的比较结果调整外加于电 极的电压的电压调整手段。因此，通过根据测走电流值和基准电流值的比 较结果调整外加于电极的电压，能够调整受激电流的上升速度。即，能够 根据测定电流值对受激电流的上升速度进行反馈控制。因此，能够使受激 电流的上升速度成为稳定的规定上升速度，其结果是，能够提高疼痛程度 的评价精度。
进而，根据上述新知识，本发明是疼痛测定装置的控制方法，该疼痛 测定装置设有安装于测定对象的电极、对电极外加电压以使从电极赋予测 定对象的受激电流逐渐上升的电压外加手段、以及测定受激电流的值的电 流值测定手段，并且根据受激电流将测定对象所感到的疼痛进行测定，该 控制方法的特征在于，设有根据电流值测定手段中的测定结果计算出受 激电流的测定电流上升速度的算出步骤，将作为受激电流基准的上升速度 的基准电流上升速度和测定电流上升速度进行比较的速度比较步骤，'以及 根据速度比较步骤中的比较结果调整由电压外加手段外加于电极的电压 的电压调整步骤。
本发明的疼痛测定装置的控制方法中，在算出步骤中根据电流值测定 手段中的测定结果计算出受激电流的测定电流上升速度，在速度比较歩骤 中将受激电流的基准电流上升速度和测定电流上升速度进行比较，并在电 压调整步骤中根据速度比较步骤中的比较结果调整由电压外加手段外加于电极的电压。因此，通过根据测定电流上升速度和基准电流上升速度的 比较结果调整外加于电极的电压，能够根据测定电流上升速度对受激电流 的上升速度进行反馈控制。因此，能够使受激电流的上升速度成为稳定的 规定上升速度，其结果是能够提高疼痛程度的评价精度。
进而，根据上述新知识，本发明是疼痛测定装置的控制方法，该疼痛 测定装置设有安装于测定对象的电极、对电极外加电压以使从电极赋予测 定对象的受激电流逐渐上升的电压外加手段、以及测定受激电流的值的电 流值测定手段，并且根据受激电流将测定对象所感到的疼痛进行测定，该
控制方法的特征在于，设有将根据电流值测定手段中的测定结果计算出 的测定电流值和作为测定电流值测定时的受激电流基准的电流值的基准 电流值进行比较的电流值比较步骤，和根据电流值比较歩骤中的比较结果 调整外加于电极的电压的电压调整歩骤。
本发明的疼痛测定装置的控制方法中，在电流值比较步骤中将根据电 流值测定手段中的测定结果计算出的测定电流值和测定电流值测定时的 受激电流的基准电流值进行比较，并在电压调整步骤中根据电流值比较步 骤中的比较结果调整外加于电极的电压。因此，通过根据测定电流值和基 准电流值的比较结果调整外加于电极的电压，能够根据测定电流值对受激 电流的上升速度进行反馈控制。因此，能够使受激电流的上升速度成为稳 定的规定上升速度，其结果是能够提高疼痛程度的评价精度。
发明的效果
如以上所述，采用本发明涉及的疼痛测定装置及疼痛测定装置的控制 方法，能够提高疼痛程度的评价精度。


图l是表示本发明实施方式涉及的疼痛测定装置构成的立体图。 图2是表示图l所示的疼痛测定装置的主体部以及外部设备的大致构 成的框图。
图3是由图2所示的输出控制电路输出的电压的波形的示意图。 图4是表示由图2所示的输出控制电路输出的电压和时间的关系的座标图。
图5是向图1所示的电极供给的受激电流的波形的示意图。 图6是用于说明利用图1所示的疼痛测定装置的疼痛测定方法的观点 的图。
图7是表示利用图1所示的疼痛测定装置的疼痛测定顺序的流程图。 图8是用于说明现有技术的问题点的图。
图9是表示通过图2所示的电流检测电路检测出的受激电流和时间的 关系的座标图。
图10是用于说明与本发明实施方式涉及的反馈控制相关的构成的框图。
图11是表示本发明实施方式涉及的反馈控制的流程的流程图。 图12是图1所示的个人计算机的图像显示的一个例子的示意图。 图13是由图2所示输出控制电路输出的电压的波形的变形例的示意图。
符号说明
1 疼痛测定装置
2 测定对象
3 电极
5 操作按钮(测定部位选择手段)
6 个人计算机(测定部位选择手段)
10 升压变压器(电压外加手段的一部分)
11 电压控制电路(电压外加手段的一部分)
12 输出控制电路(电压外加手段的一部分) 14 电流检测电路(电流值测定手段)
l6 永久存储器(存储手段)
21 电流上升量算出部(算出手段的一部分)
22 上升速度算出部(算出手段的一部分)
23 速度比较部(速度比较手段)
24 电压调整部(电压调整手段)AO 设定电流值
sir 算出步骤
S12 速度比较步骤 S13、 S14电压调整步骤 TO 转换周期 t0 t5 接通时间
具体实施例方式
以下，根据

本发明的实施方式。 (疼痛测定装置的大致构成)
图1是表示本发明实施方式(下称本方式)涉及的疼痛测定装置1的构 成的立体图。图2是表示图1所示的疼痛测定装置1的主体部4及其外部 设备的大致构成的框图。图3是由图2所示的输出控制电路12输出的电 压的波形的示意图。图4是表示由图2所示的输出控制电路12输出的电 压和时间的关系的座标图。图5是向图1所示的电极3供给的受激电流的 波形的示意图。
本方式涉及的疼痛测定装置1是，用于将测定对象2由于疾病或受伤 等原因所感到的疼痛客观地迸行测定的装置。即，本方式的疼痛测定装置 l是，用于定量地评价测定对象2所感到的疼痛的装置。如图1所示，该 疼痛测定装置l,设有安装于测定对象2的上臂部2a内侧的电极3，对 电极3外加电压等的主体部4，测定疼痛时测定对象2进行操作的操作按 钮5，对主体部4输出规定的动作信号、或显示疼痛测定结果的个人计算 机(PC) 6，以及将疼痛测定结果印刷在印刷用纸等上进行输出的打印机 7。电极3、操作按钮5、 PC6以及打印机7，通过规定的电缆连接在主体 部4上。
另外，在图l中，电极3安装在测定对象2的上臂部2a内侧，但是 电极3也可以安装于脚后跟。另外，电极3的安装位置，只要是肌肉量及 汗腺少、且容易安装的部位，也可以是上臂部2a内侧或脚后跟以外的部 位。这样，通过将电极3安装在肌肉量少的部位，能够防止肌肉的间歇性 或连续性的收缩。另外，实际上电极3是由一对阴极和阳极构成的电极对，但在本方式 中记载为"电极"。
如图2所示，主体部4设有MPU (Micro Processing Unit) 9、升压 变压器IO、电压控制电路ll、输出控制电路12、保护电路13、电流检测 电路14、外部RAM15、永久存储器16、图像显示手段17、显示手段激励 器(driver)18、地址译码器19以及1/F(接口)电路20。
MPU9的内部设有ROM、 RAM、定时器以及输出接口等。在MPU9 内部的ROM中，存储有用于根据从电极3赋予测定对象2的受激电流的 电流值计算出测定对象2所感到的疼痛程度的处理程序。 一旦动作信号从 PC6通过I/F电路20输入到MPU9，则MPU9 —边利用外部RAMI5的临 时存储功能， 一边按照存储在内部的ROM中的程序来处理来自PC6的动 作信号，实行规定的算法。另外，通过实行规定的算法，MPU9将驱动信 号分别提供给升压变压器10、电压控制电路ll、输出控制电路12。
升压变压器10，根据来自MPU9的驱动信号，使来自省略图示的直 流电源的电压升压。具体地说，升压变压器10通过来自使用定时器的 MPU9的矩形波状驱动信号驱动晶体管，从而使来自直流电源的电压升压。 例如，升压变压器10使通过直流电源外加的12V的电压升压至100V 120V。
电压控制电路ll，根据来自MPU9的驱动信号，调整从升压变压器 10输出的直流电压的输出功率。另外，如图2所示，用于检测电压控制电 路11内的电压值的检测信号，从电压控制电路11输出，并输入到MPU9。 根据输入到MPU9的检测信号进行控制，使规定值以上的电压不会从输出 控制电路12输出。
输出控制电路12是，用于通过PWM (Pulse Width Modulation)来控 制从电压控制电路11输出的整流电压的PWM控制电路。即，如图3所 示，输出控制电路12，根据来自MPU9的驱动信号，将由电压控制电路 11输出的整流电压转换为具有一定的转换周期TO的脉冲波状电压并输 出。例如，输出控制电路12输出5V 100V范围的脉冲波状电压。
另外，由输出控制电路12输出的电压(即，由电压控制电路ll输出 的电压)逐渐地上升。具体地说，如图3所示，由输出控制电路12输出的电压，不改变作为相对于转换周期TO的电压接通时间tO的比率(tO/TO) 的占空比,而是通过逐渐地增加接通时间的电压值而上升。在本方式中， 例如如图4的实线L1所示，由输出控制电路12输出的电压随着时间的经 过而呈直线状地上升。即，在本方式中，由输出控制电路12输出的电压 基准的上升速度(基准电压上升速度)是固定的。该基准电压上升速度被存 储于永久存储器16中，在未进行下述的反馈控制的情况下，由输出控制 电路12输出的电压根据基准电压上升速度逐渐地上升。
另外，在本方式中，外加于电极3的电压是与电极3的安装部位无关 地、以相同的基准电压上升速度上升。即，无论电极3的安装部位是上臂 部2a还是脚后跟，外加于电极3的电压都以相同的基准电压上升速度上 升。另外，在本方式中，从开始对电极3外加电压至结束疼痛的测定，由 输出控制电路12输出的电压的占空比是固定的。
保护电路13是，防止规定值以上的电流从电极3赋予测定对象2的 限幅器电路。如图2所示，用于检测限流值的检测信号从该保护电路13 输出，并输入到MPU9。
电流检测电路14是，用于检测(测定)从保护电路13经由电极3而赋 予测定对象2的受激电流的有效值的电路。本方式的电流检测电路14，例 如是由电阻或运算放大器构成的。另外，如图2所示，用于检测从电极3 赋予测定对象2的受激电流的电流值的检测信号，从电流检测电路14输 出并输入到MPU9。
如上所述，由输出控制电路12输出的电压逐渐地上升。因此，从电 极3赋予的受激电流也逐渐地上升。另外，在本方式中，从电极3赋予测 定对象2的受激电流的波形，呈50Hz周期的脉冲波形。具体地说，如图 5所示，脉宽(外加于电极3的电压的接通时间(图5的t0))为0.3ms、且尖 顶的微分波形状的受激电流，从电极3赋予测定对象2。因此，如日本 ME学会(Japanese Society for Medical and Biological Engineering)的杂志 [生体医工学]43[1](2005年3月10日发行)所记载，能够通过不带来疼痛 的受激电流定量地评价测定对象2所感到的疼痛程度。
另外，在本方式中，由升压变压器10、电压控制电路11及输出控制 电路12构成电压外加手段，该电压外加手段对电极3外加电压、以使从电极3赋予测定对象2的受激电流逐渐地上升。如上所述，该电压外加手 段输出脉冲波状的电压。即，电压外加手段，利用外加具有一定转换周期 TO的脉冲波状电压的PWM方式对电极3外加电压。另外，在本方式中， 电流检测电路14是测定受激电流的值的电流值测定手段。
如上所述，外部RAM15是MPU9实行规定算法用的存储器。只要 MPU9内部的RAM的容量足够大，就没必要设置该外部RAM15。永久存 储器16是，存储了上述基准电压上升速度、下述的基准电流上升速度、 以及被供给于电流检测电路M的电压的极限值等规定设定值的存储器。
图像显示手段17是，将外加于电极3的电压值或从电极3赋予测定 对象2的受激电流值显示于主体部4外部的液晶显示装置等的显示装置 (参照图1)。该图像显示手段17，显示从MPU9输出并经由显示手段激 励器18处理的图像数据。
地址译码器19,是用于在外部RAM15或显示手段激励器18和MPU9 之间进行信号交换的逻辑电路。另外，1/F电路20是，用于在MPU9和 PC6之间进行信号交换、或将信号从MPU9提供给打印机7的电路。
操作按钮5设有，测定对象2用于停止对电极3外加电压的停止开关 或用于开始外加电压的开始开关等。另外，如图1所示，PC6设有用于显 示疼痛测定装置1的疼痛测定结果等的显示部6a。该显示部6a，例如是 液晶显示装置。 (疼痛的测定方法)
图6是用于说明利用图1所示的疼痛测定装置1的疼痛测定方法的观 点的图。图7是表示利用图1所示的疼痛测定装置1的疼痛测定顺序的流 程图。图8是用于说明现有技术的问题点的图。图9是表示通过图2所示 的电流检测电路14检测的受激电流和时间的关系的座标图。
以下，对利用疼痛测定装置1的疼痛测定方法进行说明。
在本方式中，为了将测定对象2所感到的疼痛进行测定(即，为了定 量地评价疼痛)，测定大小不同的两种受激电流的电流值。如图6所示， 一种是，在使赋予测定对象2的受激电流的电流值从0逐步增加时(即， 使外加于电极3的电压从0逐步增加时)，测定对象2最初感到电刺激时 的受激电流的电流值(即，电流感知阈值。以下，将该电流值称为"最小感知电流值")；另一种是，在使受激电流的电流值进一步增加时，给测 定对象2带来与疾病等原因所感到的疼痛感觉相同程度感觉的受激电流的 电流值(以下，将该电流值称为"疼痛对应电流值")。
最小感知电流值，成为用于定量地评价疼痛的参考值。即，将疼痛对 应电流值除以最小感知电流值所得的值定义为"疼痛指数"，并通过该疼 痛指数定量地评价测定对象2所感到的疼痛。由于即使是疼痛的原因相同， 疼痛的感觉方式也因人而异，因此通过以疼痛指数评价疼痛，能够定量地 评价抑制了疼痛感觉方式个人差别的影响的疼痛。另外，也可以通过以下 面公式所定义的"疼痛程度"，评价测定对象2所感到的疼痛。
(疼痛程度)=(疼痛对应电流值一最小感知电流值)/最小感知电流值
利用疼痛测定装置1的疼痛测定顺序为，例如图7所示的流程。艮P， 在将测定对象2所感到的疼痛进行测定时，首先将电极3安装在测定对象 2上(步骤S1)。其后，对电极3外加电压，以使赋予测定对象2的受激 电流的电流值从O逐步增加。然后，测定对象2在最初感到电刺激时，按 下手持的操作按钮5的停止开关。通过按下停止开关停止对电极3外加电 压，此时的电流值作为最小感知电流值存储在MPU9内(步骤S2)。另 外，此时也可以不停止对电极3外加电压，而将按下停止开关时测定的电 流值存储在MPU9内。
其后，进一步使向电极3外加的电压增加，在测定对象2感觉到与所 感到的疼痛感觉相同程度强度的异种电刺激(不带来疼痛的电刺激)时， 测定对象2按下手持的操作按钮5的停止开关。通过按下停止开关停止对 电极3外加电压，此时的电流值作为疼痛对应电流值存储在MPU9内(步 骤S3)。 一旦最小感知电流值及疼痛对应电流值的测定结束，便计算出疼 痛指数，并将最小感知电流值、疼痛对应电流值以及疼痛指数显示于PC6 的显示部6a(步骤S4)。另外，疼痛测定结果通过打印机7印刷在印刷 用纸上、或者测定结果的数据保存在PC6内(步骤S5)，疼痛的测定结 束。
通过以上的测定方法进行测定对象2的疼痛测定，但本申请发明人经研究判明了 ，由于从电极3赋予的受激电流的上升速度(电流上升速度)不 同，测定的疼痛指数产生偏差。即，判明了以不同的电流上升速度进行测 定的话，最小感知电流值和疼痛对应电流值对应于电流上升速度而发生变 动，其结果是疼痛指数产生偏差。
具体地说，以受激电流上升1^A所需的时间为0.08sec的电流上升速 度(以下，称为"速度A")、受激电流上升lpA所需的时间为0.12sec的 电流上升速度(以下，称为"速度B")以及受激电流上升lpA所需的时间 为0.16sec的电流上升速度(以下，称为"速度C")这三种电流上升速度对 三十位测定对象2进行最小感知电流值的测定的话，如图8(A)所示，以速 度B测定的最小感知电流值大于以速度C测定的最小感知电流值，另外， 以速度A测定的最小感知电流值大于以速度B测定的最小感知电流值。 即，使电流上升速度提高的话，最小感知电流值变大。另外，如图8(A) 所示，即使以速度A C中的任一速度进行最小感知电流值的测定，最小 感知电流值的偏差(标准偏差)也大致相同。
另外，在将以速度C测定的最小感知电流值作为1而标准化，并对三 十位测定对象2的个人差别进行研究的情况下，如图8(B)所示，使电流上 升速度提高的话，最小感知电流值也变大。另外，如图8(B)所示，相对于 以速度B进行的测定中所产生的偏差，以速度A进行的测定中所产生的 偏差大。
以上的结果，并不一定意味着使电流上升速度提高的话，实际上测定 对象2最初感到刺激的电流值自身也上升。这是因为，也可以认为由测定 对象2开始感到电剌激至按下操作按钮5的停止开关的时间会发生偏差， 其结果是所测定的最小感知电流值变大。例如，将测定对象2按下操作按 钮5的停止开关的动作所需要的时间设定为0.2sec的话，以速度A进行测 定的情况下受激电流上升lpA需要0.08sec，因此从测定对象2感到剌激 至按下停止开关为止受激电流约上升3pA。如图8(A)所示，该上升部分， 大致相当于以速度A进行测定时的最小感知电流值和以速度C进行测定 时的最小感知电流值之间的差。
如上所述，电流上升速度发生变动的话，虽然实际上测定对象2最初 感到刺激的电流值未发生变化，但是所测定的最小感知电流值也会发生变动。另外，同样地，可以认为电流上升速度发生变动的话疼痛对应电流值 也发生变动。因此，为了得到高精度的疼痛指数，以电流上升速度为稳定 的规定速度为佳。
在此，安装电极3的安装部位的体内阻力或皮肤阻力，因安装部位而 不同。另外，每一测定对象2的、安装电极3的安装部位的体内阻力或皮 肤阻力存在个人差别。因此，如图9所示，即使将根据图4的实线L1所 示那样的上述基准电压上升速度以固定速度稳定地上升的电压外加于电 极3,电流上升速度也不是固定的。即，在将以基准电压上升速度上升的 电压外加于电极3时，在设计上使受激电流如图9的实线L2所示那样上 升的情况下，安装部位的阻力小的话，即使外加于电极3的电压以基准电 压上升速度上升，受激电流例如也如图9的一点点划线L3所示那样上升。 另外，安装部位的阻力大的话，即使外加于电极3的电压以基准电压上升 速度上升，受激电流例如也如图9的两点点划线L4所示那样上升。
这样，即使将以基准电压上升速度上升的电压外加于电极3，也难以 使电流上升速度成为稳定的规定速度。因此，在本方式中，根据电流检测 电路14中的测定结果对受激电流的电流上升速度进行反馈控制。以下， 对该反馈控制进行说明。 (与反馈控制相关的构成及反馈控制的概要)
图10是用于说明与本发明实施方式涉及的反馈控制相关的构成的框 图。图11是表示本发明实施方式涉及的反馈控制的流程的流程图。
作为用于对受激电流的电流上升速度进行反馈控制的构成，如图10 所示，本方式的MPU9，设有电流上升量算出部21、上升速度算出部22、 速度比较部23以及电压调整部24;电流上升量算出部21，根据通过电流 检测电路14测定的受激电流的电流值，.计算出每隔规定时间的受激电流 的上升量；上升速度算出部22，根据通过电流上升量算出部21计算出的 受激电流的上升量计算出成为规定时间的受激电流的上升速度的测定电 流上升速度；速度比较部23作为将通过上升速度算出部22计算出的测定 电流上升速度和作为受激电流基准的上升速度的基准电流上升速度进行 比较的速度比较手段；电压调整部24，作为根据速度比较部23中的比较 结果调整由电压控制电路11输出的电压(B卩，外加于电极3的电压)的电压调整手段。在本方式中，由电流上升量算出部21和上升速度算出部22 构成算出手段，该算出手段根据电流检测电路14中的测定结果计算出受 激电流的测定电流上升速度。
另外，本方式的基准电流上升速度，例如，是将以基准电压上升速度 上升的电压外加于电极3时的设计上的电流上升速度。在本方式中，如上 所述，基准电压上升速度是固定的，因此基准电流上升速度也是固定的。 即，将以基准电压上升速度上升的电压外加于电极3的话，受激电流的电 流值随着时间的经过，例如如图9的实线L2所示那样呈直线状地上升。 该基准电流上升速度，例如存储于永久存储器16中。另外，基准电流上 升速度也可以存储于MPU9内部的ROM等的存储手段中。另外，基准电 流上升速度也并不一定是固定的。
电流上升量算出部21，每隔规定时间对由电流检测电路14输入的受 激电流的电流值进行抽样(Sampling)，并由抽样的电流值和在前一时点进 行抽样的电流值计算出受激电流的上升量并输出。例如，电流上升量算出 部21，每隔0.2sec对电流值进行抽样，并计算出0.2sec间的受激电流的 上升量X(n)。另外，电流上升量算出部21每隔0.2sec输出上升量X(n)。
通过电流上升量算出部21计算出的上升量X(n)，每隔规定时间被输 入到上升速度算出部22。另外，之前输入的上升量被存储于上升速度算出 部22。例如，输入上升量X(n)时，已存储有0.2sec前输入的上升量X(n-l)、 0.4sec前输入的上升量X(n-2)、 0.6sec前输入的上升量X(n-3)以及0.8sec 前输入的上升量X(n-4)四个上升量。上升速度算出部22，将上升量X(n) X(n-4)相加，并将相加值的1/5作为规定时间的测定电流上升速度而计算 出。即，上升速度算出部22，通过移动平均法计算出测定电流上升速度。 另外，上升速度算出部22每隔0.2sec输出所计算的测定电流上升速度。
通过上升速度算出部22计算出的测定电流上升速度，每隔规定时间 (例如，0.2sec)输入到速度比较部23。另外，速度比较部23，读出存储于 永久存储器16的基准电流上升速度，并将测定电流上升速度和基准电流 上升速度进行比较。具体地说，计算出测定电流上升速度和基准电流上升 速度的速度差并将速度差输出。
速度比较部23中的比较结果(即，测定电流上升速度和基准电流上升速度的速度差)，每隔规定时间(例如，0.2sec)输入到电压调整部24。另外， 电压调整部24，在速度差为规定值以上的情况下，根据该值调整由电压控 制电路ll输出的电压。例如，在速度差为土O.lnA以上的情况下，电压调 整部24调整电压。另外， 一次的电压调整量为例如土0.5V的范围。
具体地说，如图9的一点点划线L3所示，在测定电流上升速度比基 准电流上升速度快的情况下，如图3的一点点划线所示，电压调整部24 调整由电压控制电路11输出的电压，以使由输出控制电路12输出的电压 接通时间的电压值变小。即，在测定电流上升速度比基准电流上升速度快 的情况下，电压调整部24调整由电压控制电路ll输出的电压，以使测定 电流上升速度变慢。另外，此时，将电压调整为由输出控制电路12输出 的电压的占空比不发生变化。
另外，如图9的两点点划线L4所示，在测定电流上升速度比基准电 流上升速度慢的情况下，如图3的两点点划线所示，电压调整部24调整 由电压控制电路11输出的电压，以使由输出控制电路12输出的电压接通 时间的电压值变大。即，在测定电流上升速度比基准电流上升速度慢的情 况下，电压调整部24调整由电压控制电路ll输出的电压，以使测定电流 上升速度变快。另外，此时，将电压调整为由输出控制电路12输出的电 压的占空比不发生变化。
另外，在本方式中，从开始对电极3外加电压(B卩，从开始供给来自 电极3的受激电流)至经过规定的时间为止进行反馈控制，且经过规定的 时间后就不进行反馈控制。具体地说，如图9所示，最小感知电流值以下 的规定电流值作为设定电流值AO而被预先设定。而且，在受激电流的电 流值达到设定电流值AO之前进行反馈控制， 一旦受激电流的电流值达到 设定电流值AO，便结束反馈控制。另外，设定电流值AO以设定为最小感 知电流值的附近值为佳。
在以上构成的情况下，如以下那样进行反馈控制。
艮P,开始对电极3外加电压的话，如图ll的流程所示，反馈控制开 始。首先，计算出测定电流上升速度(步骤Sll)。即，在计算出上升量X(n) 的同时，根据计算出的上升量X(n)计算出测定电流上升速度。
其后，比较测定电流上升速度和基准电流上升速度(步骤S12)。即，计算出测定电流上升速度和基准电流上升速度的速度差。然后，判断测定 电流上升速度和基准电流上升速度的速度差是否为规定值以上(步骤
S13)。在测定电流上升速度和基准电流上升速度的速度差为规定值以上的 情况下，调整由电压控制电路U输出的电压(歩骤S14)。
其后，判断受激电流的电流值是否达到设定电流值A0(步骤S15)。在 受激电流的电流值达到设定电流值AO的情况下，结束反馈控制，在受激 电流的电流值未达到设定电流值AO的情况下，返回步骤Sll再次计算出 测定电流上升速度。
另外，在步骤S13，在测定电流上升速度和基准电流上升速度的速度 差不足规定值的情况下，向步骤S15前进。
另外，在本方式中，步骤Sll是根据电流检测电路14中的测定结果 计算出测定电流上升速度的算出步骤，步骤S12是将基准电流上升速度和 测定电流上升速度进行比较的速度比较步骤，步骤S13、 S14是根据作为 速度比较步骤的步骤S12中的比较结果调整外加于电极3的电压的电压调 整步骤。 (本方式的主要效果)
如以上所说明，在本方式中，根据电流检测电路14中的测定结果计 算出受激电流的测定电流上升速度、并将受激电流的基准电流上升速度和 测定电流上升速度进行比较，同时，根据基准电流上升速度和测定电流上 升速度的比较结果调整外加于电极3的电压。因此，通过根据测定电流上 升速度调整外加于电极3的电压，能够调整受激电流的上升速度。即，能 够根据测定电流上升速度对电流上升速度进行反馈控制。因此，能够使电 流上升速度成为稳定的规定上升速度。其结果是，如上所述，能够得到高 精度的疼痛指数，能够提高疼痛程度的评价精度。
另外，由于能够使电流上升速度成为稳定的规定上升速度，因此，在 安装电极3的安装部位的体内阻力或皮肤阻力大的情况下，能够缩短疼痛 的测定时间。即，在安装部位的阻力大的情况下，不进行反馈控制的话， 电流上升速度下降从而疼痛的测定花费时间，进行反馈控制的话，即使在 安装部位的阻力大的情况下，也能够抑制电流上升速度的下降，从而能够 缩短疼痛的测定时间。另外，由于能够使电流上升速度成为稳定的规定上升速度，因此，进 行疼痛测定的医生等能够任意地设定电流上升速度。其结果是，能够使疼 痛测定装置1成为使用非常方便的装置。
在本方式中，在受激电流的电流值达到设定电流值AO之前进行反馈 控制， 一旦受激电流的电流值达到设定电流值AO，便结束反馈控制。因 此，在测定对象2感到刺激的区域未进行电压的调整。因而，在测定对象 2感到刺激的区域，能够使受激电流以固定的上升速度上升。即，在测定 对象2感到刺激的区域，能够抑制受激电流上升速度的变动，其结果是， 在测定疼痛时能够防止给测定对象2带来伴随受激电流上升速度的变动而 测定对象2可感觉到的不适感。
在本方式中，在利用反馈控制进行电压的调整时，不改变占空比而调 整电压的接通时间的电压值。因此，在进行电压调整时，能够确实地防止 给测定对象2带来测定对象2可感觉到的不适感。 (本方式的变形例一)
图12是图1所示的个人计算机6的图像显示的一个例子的示意图。
在上述方式中，使赋予电极3的电压与电极3的安装部位无关地、以 相同的基准电压上升速度上升。除此之外，例如也可以使赋予电极3的电 压以对应于电极3的安装部位的基准电压上升速度上升。以下，对该变形 例一涉及的疼痛测定装置1的构成进行说明。
变形例一涉及的疼痛测定装置1，设有对安装有电极3且被赋予受激 电流的测定对象2的测定部位进行选择的测定部位选择手段。
测定部位选择手段，例如为操作按钮5。即，该情况下的操作按钮5 上，设有用于选择测定部位的部位选择按钮(省略图示)。例如，在操作按 钮5上，设有上臂部2a的部位选择按钮或脚后跟的部位选择按钮。另外， 测定部位选择手段也可以为PC6。即，如图12所示，也可以在PC6的显 示部6a上设置显示人的形状的部位选择栏6b。在该情况下，从连接于PC6 的鼠标或键盘选择测定部位。另外，在图12所示的例子中，作为测定部 位选择了上臂部2a。
另外，变形例一涉及的疼痛测定装置1，设有存储对每一测定部位预 先设定的基准电压上升速度的存储手段。存储手段，例如为永久存储器16。另外，存储手段也可以为MPU9内的ROM。
另外，基准电压上升速度，是预先根据测定部位的体内阻力或皮肤阻 力等实际求出而设定的。具体地说，被设定为测定部位的体内阻力或皮肤 阻力小时，相对于受激电流容易流通的部位的基准电压上升速度慢，测定 部位的体内阻力或皮肤阻力大时，相对于受激电流难以流通的部位的基准 电压上升速度快。例如，相对于受激电流容易流通的部位的基准电压上升 速度如图4的实线Ll那样设定，相对于受激电流难以流通的部位的基准 电压上升速度如图4的两点点划线L5那样设定。
在该变形例一中，根据对测定部位选择手段所选择的测定部位设定的 基准电压上升速度，对电极3外加电压。即，在该变形例一的情况下，在 安装电极3后且对电极3外加电压之前，通过测定部位选择手段选择测定 部位。 一旦选择了测定部位，对测定部位设定的基准电压上升速度便由永 久存储器16读出，且MPU9将对应于该基准电压上升速度的驱动信号向 电压控制电路11输出。这样，由升压变压器10、电压控制电路11及输出 控制电路12构成的电压外加手段，将以该基准电压上升速度上升的电压 外加于电极3。
采用这样构成的变形例一涉及的疼痛测定装置1，能够从电压外加开 始后的初始阶段起使受激电流以适当的上升速度上升。另外，在电流上升 速度的反馈控制中，能够从初始阶段防止通过电压调整部24进行过量的 电压调整。其结果是，能够进行更适当的反馈控制。
艮P，安装电极3的每一测定部位的体内阻力或皮肤阻力不同，另外， 电极3的接触面积也根据安装的测定部位而发生变化。因此，即使电压以 相同的电压上升速度外加于电极3，根据测定部位的不同受激电流的上升 速度也会变快、或变慢。例如，即使电压以某一基准电压上升速度(第一 基准电压上升速度)外加于电极3，在电极3安装于上臂部2a的情况下， 受激电流如图9的实线L2所示那样上升，在电极3安装于脚后跟的情况 下，受激电流如图9的虚线L6所示那样上升。
其结果是，例如在电极3安装于脚后跟、且电压以第一基准电压上升 速度外加于电极3时，将基准电流上升速度设定为使受激电流如图9的实 线L2所示那样上升的话，在反馈控制的初始阶段中的电压调整量变大， 有可能发生电压调整部24进行了过量的电压调整的情况，但是，如变形例一那样构成的话，能够防止这种情况的发生。
另外，如变形例一那样构成的话，通过将对应于最小感知电流值高的 测定部位的基准电压上升速度设定为快，同时，对应于该基准电压上升速 度而使基准电流上升速度设定为快，能够缩短疼痛的测定时间。 (本方式的变形例二)
图13是由图2所示输出控制电路12输出的电压的波形的变形例的示意图。
在上述方式中，从开始对电极3外加电压至结朿疼痛测定，由输出控 制电路12输出的电压的占空比是固定的。其他例如，也可以使外加于电 极3的电压被调整时的占空比小于电压调整后的占空比。郎，也可以使受 激电流的电流值达到设定电流值AO之前的占空比小于受激电流的电流值 达到设定电流值AO之后的占空比。
该情况下，可以如图13(A)所示，电压调整时的占空比为固定的，也 可以如图13(B)所示，电压调整时的占空比逐渐地增大，以逐渐接近电压 调整后的占空比。
这样，使电压调整时的占空比小于电压调整后的占空比的话，能够防 止电压调整时电流上升速度的过量变动。因此，在电压调整时能够防止给 测定对象2带来伴随着电流上升速度的过量变动而测定对象2可感觉到的 不适感。另外，由于在电压调整时能够防止使测定对象2的神经纤维需要 以上地兴奋，因此能够进行适当的疼痛测定。 (本方式的变形例三)
在上述方式中，根据电流检测电路14中的测定结果计算出受激电流 的测定电流上升速度、并将受激电流的基准电流上升速度和测定电流上升 速度进行比较，同时，根据基准电流上升速度和测定电流上升速度的比较 结果调整外加于电极3的电压。其他例如，也可以根据电流检测电路14 中的测定结果计算出测定电流值、并将该测定电流值和作为测定电流值测 定时的受激电流基准的电流值的基准电流值进行比较，同时，根据该比较 结果调整外加于电极3的电压。
在该情况下，可以设置计算出测定电流值的电流算出部，来代替图 10所示的电流上升量算出部21和上升速度算出部22。另外，也可以设 置作为将测定电流值和基准电流值进行比较(具体地说，是计算出测定电流值和基准电流值的差)的电流值比较手段的电流值比较部，来代替速度
比较部23。另外，也可以通过电压调整部24根据电流值比较部中的比较 结果调整外加于电极3的电压。另外，在该情况下，在电流值比较部中被 与测定电流值进行比较的基准电流值，与时间对应而被目录化，且该目录 存储于永久存储器16或MPU9的ROM内。
另外，在该情况下，可以设置计算出测定电流值的电流值算出步骤来 代替图11的步骤S11，设置将测定电流值和基准电流值进行比较的电流值 比较步骤来代替步骤S12。另外，也可以设置判断测定电流值和基准电流 值的差是否为规定值以上的判断步骤，来代替歩骤S13。
这样构成的话，通过根据测定电流值和基准电流值的比较结果来调整 外加于电极3的电压，能够调整电流上升速度。即，能够根据测定电流值 对电流上升速度进行反馈控制。因此，能够使受激电流的上升速度成为稳 定的规定上升速度。其结果是，如上述那样，能够得到高精度的疼痛指数， 能够提高疼痛程度的评价精度。 (本方式的其他变形例)
在上述方式中，在受激电流的电流值达到设定电流值A0之前进行反 馈控制， 一旦受激电流的电流值达到设定电流值AO,便结束反馈控制。 其他例如，也可以在受激电流的电流值达到设定电流值AO之后继续进行 反馈控制。
在上述方式中，在通过反馈控制进行电压的调整时，不改变占空比而 调整电压的接通时间的电压值。其他例如，也可以在通过反馈控制进行电 压的调整时，不改变电压的接通时间的电压值而调整占空比。另外，也可 以调整电压的接通时间的电压值和占空比的双方。
在上述方式中，通过移动平均法计算出测定电流上升速度。其他例如， 也可以将通过电流上升量算出部21计算出的上升量原封不动地作为测定 电流上升速度。
权利要求
1. 一种疼痛测定装置，其特征在于，设有安装于测定对象的电极，对上述电极外加电压、以使从上述电极赋予上述测定对象的受激电流逐渐上升的电压外加手段，测定上述受激电流的值的电流值测定手段，根据上述电流值测定手段中的测定结果计算出上述受激电流的测定电流上升速度的算出手段，将作为上述受激电流基准的上升速度的基准电流上升速度和上述测定电流上升速度进行比较的速度比较手段，以及根据上述速度比较手段中的比较结果调整由上述电压外加手段外加于上述电极的电压的电压调整手段；并且，根据上述受激电流测定上述测定对象所感到的疼痛。
2. 如权利要求1所述的疼痛测定装置，其特征在于， 设有测定部位选择手段和存储手段，其中，测定部位选择手段选择安装有 上述电极且被赋予上述受激电流的上述测定对象的测定部位，存储手段存 储有作为由上述电压外加手段外加的电压基准的上升速度的基准电压上 升速度；上述基准电压上升速度，对每一上述测定部位预先进行设定，同时，所说 的电压外加手段，根据对上述测定部位选择手段所选择的上述测定部位设 定的上述基准电压上升速度，对上述电极外加电压。
3. 如权利要求1所述的疼痛测定装置，其特征在于，利用上述电压调 整手段的电压的调整，在上述受激电流的电流值达到被设定为最小感知电 流值以下的设定电流值时便停止，其中，最小感知电流值为在使上述受激 电流逐渐上升时上述测定对象最初感到刺激时的上述受激电流的电流值。
4. 如权利要求1所述的疼痛测定装置，其特征在于， 所说的电压外加手段，利用外加具有一定转换周期的脉冲波状电压的 PWM方式对上述电极外加电压，同时，利用上述电压调整手段的电压的调整，从开始供给来自上述电极的上述受激电流起进行规定时间；利用上述电压调整手段进行电压调整时的、作为相对于上述转换周期的电 压接通时间的比率的占空比，小于利用上述电压调整手段进行电压调整后 的上述占空比。
5. 如权利要求1所述的疼痛测定装置，其特征在于， 所说的电压外加手段，利用外加具有一定转换周期的脉冲波状电压的 PWM方式对上述电极外加电压，同时，所说的电压调整手段，不改变作为相对于上述转换周期的电压接通时间的 比率的占空比，而调整上述接通时间的电压值。
6. —种疼痛测定装置，其特征在于， 设有安装于测定对象的电极，对上述电极外加电压、以使从上述电极赋予上述测定对象的受激电流逐渐 上升的电压外加手段，测定上述受激电流的值的电流值测定手段，将根据上述电流值测定手段中的测定结果计算出的测定电流值和作为上 述测定电流值测定时的上述受激电流基准的电流值的基准电流值进行比 较的电流值比较手段，以及根据上述电流值比较手段中的比较结果调整外加于上述电极的电压的电 压调整手段；并且，根据上述受激电流测定上述测定对象所感到的疼痛。
7. —种疼痛测定装置的控制方法，该疼痛测定装置设有安装于测定对 象的电极、对上述电极外加电压以使从上述电极赋予上述测定对象的受激 电流逐渐上升的电压外加手段、以及测定上述受激电流的值的电流值测定 手段，并且根据上述受激电流测定上述测定对象所感到的疼痛，该控制方 法的特征在于，设有根据上述电流值测定手段中的测定结果计算出上述受激电流的测定电流 上升速度的算出步骤，将作为上述受激电流基准的上升速度的基准电流上升速度和上述测定电 流上升速度进行比较的速度比较步骤，以及根据上述速度比较步骤中的比较结果调整由上述电压外加手段外加于上述电极的电压的电压调整步骤。
8.—种疼痛测定装置的控制方法，该疼痛测定装置设有安装于测定对 象的电极、对上述电极外加电压以使从上述电极赋予上述测定对象的受激 电流逐渐上升的电压外加手段、以及测定上述受激屯流的值的电流值测定 手段，并且根据上述受激电流测定上述测定对象所感到的疼痛，该控制方 法的特征在于，设有将根据上述电流值测定手段中的测定结果计算出的测定电流值与作为上 述测定电流值测定时的上述受激电流基准的电流值的基准电流值进行比 较的电流值比较步骤，和根据上述电流值比较步骤中的比较结果调整外加 于上述电极的电压的电压调整步骤。
全文摘要
本发明的疼痛测定装置(1)，根据受激电流将测定对象所感到的疼痛进行测定，该疼痛测定装置(1)设有安装于测定对象的电极(3)，对电极(3)外加电压、以使从电极(3)赋予测定对象的受激电流逐渐上升的电压外加手段(10～12)，测定受激电流的值的电流值测定手段(14)，根据电流值测定手段(14)中的测定结果计算出受激电流的测定电流上升速度的算出手段，将作为受激电流基准的上升速度的基准电流上升速度和测定电流上升速度进行比较的速度比较手段，以及根据速度比较手段中的比较结果调整由电压外加手段(10～12)外加于电极(3)的电压的电压调整手段。
文档编号A61B5/05GK101431944SQ200780000820
公开日2009年5月13日 申请日期2007年10月10日 优先权日2007年3月6日
发明者小松胜, 嶋津秀昭, 矢口靖之 申请人:株式会社长地