JP4133920B2 - 陰電位治療器 - Google Patents

Description

本発明は、陰電位治療器に関する。

人体の近辺に陰電位に保った電極を配置することにより肩凝り等に対する治療効果が得られることが知られている。従来より、種々の陰電位治療器が開発されている。また、陰電位治療効果を有する採暖具も開発されている（例えば、特許文献１参照）。

陰電位治療器では、人体を大地に対して負の電位に帯電させる必要がある。このために、陰電位発生回路の陰極端子を陰電位治療用の電床（電極）に接続し、陽極端子を接地する必要がある。

商用電源の２本の配電線のうち１本が接地されていることを利用すると、陰電位治療器に接地を設けることなく、陰電位発生回路の陽極端子を容易に接地することができる。それにより、容易かつ安全に陰電位治療を行うことができる。
特開平９−１８０８５７号公報

しかしながら、使用者は、陰電位治療器の電源プラグを交流１００ボルトの商用電源のコンセントに挿入する際に、コンセントのいずれの電極が活線（非接地側電位線）または非活線（接地側電位線）であるかを考慮しない。そのため、コンセントの挿入方向によっては電床に供給される陰電位に商用電源の交流成分が重畳される場合がある。その場合、陰電位のレベルが大きく変動するため、安定した陰電位治療の妨げとなる。

そこで、電源プラグの２つの電極のうち非活線に接続された電極を検出し、その電極を陰電位発生回路の陽極端子に接続する切替回路を設けた陰電位治療器も提案されている。しかしながら、切替回路を設けることにより構造が複雑となり、低コストおよび小型化の妨げとなる。

また、陰電位治療器では、効果的な陰電位治療をするためには、高いレベルの陰電位を発生する必要がある。そのため、従来の陰電位治療器では、高いレベルの陰電位を発生するために商用電源の交流電圧をトランスを用いて昇圧している。

しかしながら、トランスの漏洩磁界により電磁波が発生する。このような電磁波は、周囲の環境および人体に影響を与えるため、できるだけ電磁波の発生を抑制することが望ましい。

本発明の目的は、使用者による電源プラグの挿入方向にかかわらず陰電位に重畳される交流成分を抑制または低減するとともに、簡単な構成で電磁波の発生を防止しかつ安定したレベルの陰電位を安全かつ確実に供給することができる陰電位治療器を提供することである。

本発明に係る陰電位治療器は、第１および第２の電位線、Ｎ倍電圧整流回路（Ｎは２以上の整数）、負荷要素、第１および第２の一方向性導通機能素子、１または複数の定電圧発生素子、電極、第１および第２のスイッチ、ならびに接地検出装置を備え、第１および第２の電位線は、交流電源の接地側電位線および非接地側電位線のうち一方および他方にそれぞれ接続され、Ｎ倍電圧整流回路は、第１および第２の電位線に接続され、負極性の電圧を発生して負荷要素の一端に与え、第１の一方向性導通機能素子のアノードは第１の電位線に接続され、第２の一方向性機能素子のアノードは第２の電位線に接続され、第１の一方向性導通機能素子のカソードおよび第２の一方向性導通機能素子のカソードは接続点で互いに接続され、１または複数の定電圧発生素子は、負荷要素の他端と接続点との間に直列に接続され、１または複数の定電圧発生素子により発生される陰電位が電極に付与され、第１のスイッチは、第１の電位線から第１の一方向性導通機能素子を経由して接続点に至る電流経路に設けられ、第２のスイッチは、第２の電位線から第２の一方向性導通機能素子を経由して接続点に至る電流経路に設けられ、第１および第２の一方向性導通機能素子は通常導通状態にあり、接地検出装置は、第１および第２の電位線のうち交流電源の接地側電位線に接続された電位線を検出し、第１の電位線が接地側電位線に接続されている場合に第２のスイッチを遮断状態にし、第２の電位線が接地側電位線に接続されている場合に第１のスイッチを遮断状態にするものである。

本発明に係る陰電位治療器においては、交流電源の接地側電位線および非接地側電位線のうち一方および他方に第１および第２の電位線がそれぞれ接続される。それにより、Ｎ倍電圧整流回路により交流電源の交流電圧が整流されるとともにＮ倍に昇圧され、負荷要素の一端に負極性の電圧が発生される。

第１および第２の電位線のうち一方が交流電源の接地側電位線に接続される場合には、Ｎ倍電圧整流回路により発生される負極性の電圧に交流成分が重畳され、第１および第２の電位線の他方が交流電源の接地側電位線に接続される場合には、Ｎ倍電圧整流回路により発生される負極性の電圧は一定となる。

また、第１の電位線が交流電源の接地側電位線に接続されている場合には、第１のスイッチが導通状態になり、第２のスイッチが遮断状態になる。それにより、接続点の電位はほぼ接地電位となる。第２の電位線が交流電源の接地側電位線に接続されている場合には、第１のスイッチが遮断状態になり、第２のスイッチが導通状態になる。それにより、接続点の電位はほぼ接地電位となる。

さらに、１または複数の定電圧発生素子により負荷要素の他端と接続点との間が定電圧に保たれ、陰電位が電極に付与される。１または複数の定電圧発生素子によりＮ倍電圧整流回路により発生される負極性の電圧に交流成分が重畳された場合には、負荷要素により交流成分が吸収される。

したがって、第１および第２の電位線のいずれが交流電源の接地側電位線に接続されるかにかかわらず、陰電位に交流成分が重畳されず、安定した一定のレベルの陰電位が電極に与えられる。

この場合、接続点は常時確実に接地されているで、安全性が確保される。また、接地側電位線に接続された電位線を陰電位発生回路の陽極端子に接続する切替回路が必要ないので、構成が複雑化しない。

さらに、陰電位に重畳される交流成分が確実に除去される。したがって、安定した一定のレベルの陰電位が電極に与えられる。

また、Ｎ倍電圧整流回路、第１および第２の一方向性導通機能素子、定電圧発
生素子および負荷要素を用いることにより、トランスを用いることなく、高いレベルの陰電位を得ることができる。したがって、トランスの漏洩磁界による電磁波の発生が抑制される。

また、定電圧発生素子は、定電圧の発生時に内部インピーダンスが極めて低くなるので、電極（治療用電床）に発生した静電気の放電経路、および交流誘導電界により発生する雑音電圧源または治療用陰電位を乱す不用電圧源の短絡路として働く。それにより、静電気による不快な皮膚の刺激を排除することができるとともに、電極を安定した陰電位に保持することができる。したがって、安定かつ効果的な陰電位治療機能が発揮される。

これらの結果、使用者による電源プラグの挿入方向にかかわらず陰電位に重畳される交流成分を抑制するとともに、簡単な構成で商用周波数の電力に基づく低周波の電磁波の発生を防止しかつ安定した一定レベルの陰電位を安全かつ確実に供給することができる。

また、第１および第２のスイッチは、通常は導通状態にあるので、接地検出装置の故障または誤動作により第１および第２のスイッチの切り替えが行われなかった場合でも、第１および第２の電位線がそれぞれ第１および第２の一方向性導通機能素子を通して接続点に確実に接続される。

この場合、第１の電位線が交流電源の接地側電位線に接続される場合には、第２の電位線から第２の一方向性導通機能素子を通して接続点に電流が流れ、接続点の電位は、ほぼ接地電位に半波の脈動成分が重畳された電位となる。第２の電位線が交流電源の接地側電位線に接続される場合には、第１の電位線から第１の一方向性導通機能素子を通して接続点に電流が流れ、接続点の電位は、ほぼ接地電位に半波の脈動成分が重畳された電位となる。

それにより、接地検出装置の故障または誤動作の際にも、陰電位に重畳される交流成分が半波の脈動成分に抑制される。したがって、常時安定したレベルの陰電位が電極に与えられる。

第１の一方向性導通機能素子は第１のダイオードからなり、第２の一方向性導通機能素子は第２のダイオードからなってもよい。

この場合、安価で簡単な構成により接続点を少なくとも半周期において確実に接地することができる。

１または複数の定電圧発生素子は、１または複数のツェナダイオードからなってもよい。

この場合、安価で簡単な構成により接続点と電極との間を定電圧に保つことができるとともに、電極（治療用電床）に発生した静電気の放電経路、および交流誘導電界により発生する雑音電圧源または治療用陰電位を乱す不用電圧源の短絡路を形成することができる。それにより、電極を安定した陰電位に保持することができる。したがって、より安定かつ効果的な陰電位治療機能が発揮される。

負荷要素は抵抗素子であってもよい。この場合、第１のノードに発生される負極性の電圧に交流成分が重畳された場合に交流成分を確実に吸収することができる。それにより、電極により安定した陰電位を与えることができる。

本発明に係る陰電位治療器によれば、使用者による電源プラグの挿入方向にかかわらず陰電位に重畳される交流成分を抑制または除去するとともに、簡単な構成で電磁波の発生を防止しかつ安定したレベルの陰電位を安全かつ確実に供給することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態に係る陰電位治療器について説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る陰電位治療器の回路図である。図１の陰電位治療器はコントローラ部１００および加温／陰電位発生部２００を含む。

コンセント３００の一方の電極は交流電源（商用電力供給用電源）ＡＣの非活線（接地側電位線）３０１に接続され、他方の電極は交流電源ＡＣの活線（非接地側電位線）３０２に接続されている。

電源プラグ１の一方の電極はラインＬ１に接続され、電源プラグ１の他方の電極はラインＬ２に接続されている。電源プラグ１をコンセント３００に差し込むと、ラインＬ１およびラインＬ２のいずれか一方が交流電源ＡＣの非活線に接続され、他方が活線に接続される。ラインＬ２にはスイッチ２が介挿されている。

コントローラ部１００は、陰電位発生回路１０１、温度制御回路１０２、サイリスタ１０３および切替スイッチ１０４を含む。

加温／陰電位発生部２００には、ヒータ２０１および温度センサ２０２が内蔵されている。ヒータ２０１は、第１の発熱導体２０１ａ、第２の発熱導体２０１ｂおよびシールド導体２０１ｃからなる。一方、温度センサ２０２は、感熱線２０２ａおよびシールド導体２０２ｂからなる。本実施の形態では、ヒータ２０１のシールド導体２０１ｃおよび温度センサ２０２のシールド導体２０２ｂが陰電位付与のための電床帯４００として用いられる。

陰電位発生回路１０１は、端子１０１ａ，１０１ｂを有する。端子１０１ａからは−３００Ｖの陰電位が出力され、端子１０１ｂからは−６００Ｖの陰電位が出力される。詳細については後述する。切替スイッチ１０４は、端子１０１ａおよび端子１０１ｂのいずれか一方に切り替えられる。

ヒータ２０１の第１の発熱導体２０１ａの一端と第２の発熱導体２０１ｂの一端との間にはダイオード３が接続されている。第１の発熱導体２０１ａの他端はラインＬ１に接続され、第２の発熱導体２０１ｂの他端はサイリスタ１０３を介してラインＬ２に接続されている。温度センサ２０２の感熱線２０２ａの両端は温度制御回路１０２に接続されている。温度制御回路１０２は、感熱線２０２ａに流れる電流の値に基づいてサイリスタ１０３をオンオフ制御する。

スイッチ２がオンすると、ラインＬ１からヒータ２０１の第１の発熱導体２０１ａ、ダイオード３、第２の発熱導体２０１ｂおよびサイリスタ１０３を介してラインＬ２に電流が流れる。それにより、ヒータ２０１の第１および第２の発熱導体２０１ａ，２０１ｂが発熱する。このとき、温度制御回路１０２は温度センサ２０２の感熱線２０２ａに流れる電流の値に基づいてサイリスタ１０３をオンオフ制御することにより温度制御を行う。

陰電位発生回路１０１により発生される陰電位は、切替スイッチ１０４を介して電床帯４００として働くヒータ２０１のシールド導体２０１ｃおよび温度センサ２０２のシールド導体２０２ｂに与えられる。これにより、陰電位治療機能が発揮される。

図２は、図１の陰電位発生回路１０１の回路図である。

図２に示すように、陰電位発生回路１０１は、接地検出回路１１、スイッチＳＡ，ＳＢ、ダイオードＤ１〜Ｄ６、コンデンサＣ１〜Ｃ６、ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２、抵抗Ｒ１および電床帯４００を含む。

接地検出装置１１の２つの入力端子は、ノードＡ，ＢでそれぞれラインＬ１，Ｌ２に接続されている。

スイッチＳＡの一方の端子はノードＡに接続されている。スイッチＳＡの他方の端子はダイオードＤＡのアノードに接続されている。スイッチＳＢの一方の端子はノードＢに接続されている。スイッチＳＢの他方の端子はダイオードＤＢのアノードに接続されている。ダイオードＤＡのカソードとダイオードＤＢのカソードとはノードＣで互いに接続されている。

ダイオードＤ１〜Ｄ６は、直列に接続されている。ダイオードＤ１のアノードにダイオードＤ２のカソードが接続され、以下順にダイオードＤ２〜Ｄ５のアノードにダイオードＤ３〜Ｄ６のカソードが接続されている。ダイオードＤ１のカソードはノードＢに接続され、ダイオードＤ６のアノードはノードＦに接続されている。

ノードＡとダイオードＤ１のアノードとの間にコンデンサＣ１が接続され、ダイオードＤ２のカソードとダイオードＤ３のアノードとの間にコンデンサＣ２が接続され、ダイオードＤ４のカソードとダイオードＤ５のアノード（ノードＧ）との間にコンデンサＣ３が接続されている。

ダイオードＤ１のカソード（ノードＢ）とダイオードＤ２のアノードとの間にコンデンサＣ４が接続され、ダイオードＤ３のカソードとダイオードＤ４のアノードとの間にコンデンサＣ５が接続され、ダイオードＤ５のカソードとダイオードＤ６のアノード（ノードＦ）との間にコンデンサＣ６が接続されている。

ツェナダイオードＺＤ１のカソードはノードＣに接続され、ツェナダイオードＺＤ１のアノードはノードＤに接続されている。また、ツェナダイオードＺＤ２のカソードはノードＤに接続され、ツェナダイオードＺＤ２のアノードはノードＥに接続されている。抵抗Ｒ１はノードＥとノードＦとの間に接続されている。

ノードＤには切替スイッチ１０４の一方の端子１０１ａが接続され、ノードＥには切替スイッチ１０４の他方の端子１０１ｂが接続されている。

ここで、ダイオードＤ１〜Ｄ６およびコンデンサＣ１〜Ｃ６がＮ倍電圧整流回路（多段倍電圧整流回路）を構成する。ここで、Ｎは２以上の整数である。コンデンサＣ１〜Ｃ６の各々は、交流電源ＡＣの交流電圧の波高値に近い電圧まで充電される。

この場合、コンデンサＣ１〜Ｃ３の直列回路の両端（ノードＡとノードＧとの間）の電圧ＶＤ１は直流電圧となり、コンデンサＣ４〜Ｃ６の直列回路の両端（ノードＢとノードＦとの間）の電圧ＶＤ２も直流電圧となる。一方、交流電源ＡＣとダイオードＤ１〜Ｄ６との直列回路の両端（ノードＡとノードＦとの間）の電圧ＶＡ１は交流電圧となり、ダイオードＤ１〜Ｄ５との直列回路の両端（ノードＢとノードＧとの間）の電圧ＶＡ２も交流電圧となる。

ラインＬ１が非活線（接地側電位線）に接続された場合すなわちノードＡが接地されている場合、ノードＦには交流電源ＡＣの交流電圧の波高値の約６倍の陰電位（約８５０Ｖ）が発生する。このとき、ノードＡとノードＦとの間の電圧ＶＡ１は交流電圧となるため、陰電位は脈動成分（脈流成分）を含む。

一方、ラインＬ２が非活線（接地側電位線）に接続された場合すなわちノードＢが接地されている場合、ノードＦには交流電源ＡＣの交流電圧の波高値の約６倍の陰電位（約８５０Ｖ）が発生する。このとき、ノードＢとノードＦとの間の電圧ＶＤ２は交流電圧となるため、陰電位は交流成分を含まない定電位となる。

ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２は、定電圧ダイオードである。ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２および抵抗Ｒ１が直流定電圧安定化回路を構成する。ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナ電圧は例えば３００Ｖである。その場合、ノードＤの電位がノードＣの電位よりも３００Ｖ低くなる。また、ノードＥの電位がノードＤの電位よりも３００Ｖ低くなる。

スイッチＳＡ，ＳＢは、通常時にはオンとなっている。接地検出装置１１は、ラインＬ１，Ｌ２のうちいずれが接地されているかを検出し、その検出結果に基づいてスイッチＳＡ，ＳＢのうち一方をオフにする。すなわち、接地検出装置１１は、ラインＬ１（ノードＡ）が接地されている場合にスイッチＳＢをオフにし、ラインＬ２（ノードＢ）が接地されている場合にスイッチＳＡをオフにする。

それにより、ラインＬ１（ノードＡ）が接地されている場合にはノードＣはほぼ接地電位となる。このとき、上記のように、ノードＦの電位には交流成分が重畳される。この交流成分は抵抗Ｒ１で吸収され、ノードＤおよびノードＥには一定の陰電位がそれぞれ発生する。ノードＤの陰電位は約−３００Ｖであり、ノードＥの陰電位は約−６００Ｖである。

また、ラインＬ２（ノードＢ）が接地されている場合にもノードＣはほぼ接地電位となる。このとき、上記のように、ノードＦには交流成分を含まない陰電位が発生する。したがって、ノードＤおよびノードＥには一定の陰電位がそれぞれ発生する。ノードＤの陰電位は約−３００Ｖであり、ノードＥの陰電位は約−６００Ｖである。

次に、図２の陰電位発生回路１０１におけるノードＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆの電位波形について説明する。

図３はスイッチＳＡ，ＳＢの両方がオンしている場合のノードＣ，Ｆの電位波形を示す図である。

図３（ａ）〜（ｄ）の縦軸は電位を示し、横軸は位相を示す。また、位相の基準を示すために交流電源ＡＣの交流電圧の波形が破線で示されている。以下の図４〜図８においても同様である。

図３（ａ）はノードＡが接地されている場合のノードＣの電位波形を示し、図３（ｂ）はノードＢが接地されている場合のノードＣの電位波形を示す。図３（ｃ）はノードＡが接地されている場合のノードＦの電位波形を示し、図３（ｄ）はノードＢが接地されている場合のノードＦの電位波形を示す。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、スイッチＳＡ，ＳＢの両方がオンしている場合には、交流電源ＡＣの交流電圧がダイオードＤＡ，ＤＢにより半波整流される。それにより、ノードＣの電位は、半周期でほぼ接地電位となり、残りの半周期で交流電圧に従って変動する脈動成分を有する。ノードＡが接地されている場合とノードＢが接地されている場合とでは、ノードＣの電位は半周期位相がずれている。

図３（ｃ）に示すように、ノードＡが接地されている場合には、ノードＦの電位は、接地電位からノードＡとノードＦとの間の直流の電圧ＶＤ２分低下した電位に交流電源ＡＣの交流電圧が重畳された波形を有する。

図３（ｄ）に示すように、ノードＢが接地されている場合には、ノードＦの電位は、接地電位からノードＡとノードＦとの間の直流の電圧ＶＤ２分低下した電位で一定となる。

図４はスイッチＳＡ，ＳＢの両方がオンしている場合のノードＤ，Ｅの電位波形を示す図である。

図４（ａ）はノードＡが接地されている場合のノードＤの電位波形を示し、図４（ｂ）はノードＢが接地されている場合のノードＤの電位波形を示す。図４（ｃ）はノードＡが接地されている場合のノードＥの電位波形を示し、図４（ｄ）はノードＢが接地されている場合のノードＥの電位波形を示す。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ノードＤの電位は、ノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧の３００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＤの電位はほぼ−３００Ｖの直流成分に半周期の脈動成分が重畳された波形となる。

図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように、ノードＥの電位は、ノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナ電圧の６００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＥの電位はほぼ−６００Ｖの直流成分に半周期の脈動成分が重畳された波形となる。

本実施の形態に係る陰電位治療器においては、通常は、接地検出装置１１によりスイッチＳＡ，ＳＢのいずれか一方がオフにされる。しかしながら、接地検出装置１１がラインＬ１，Ｌ２のうちいずれが非活線に接続されているかを検出することができなかった場合には、ノードＣ，Ｆ，Ｄ，Ｅの電位は図３および図４に示したような波形となる。

この場合、電床帯４００に与えられる陰電位は、図４（ａ）〜（ｄ）のように、直流成分に半周期の脈動成分が重畳した波形となる。それにより、直流成分に全周期にわたって交流電源ＡＣの交流電圧が重畳され場合に比べて陰電位に含まれる交流分が低減される。その結果、陰電位治療に及ぼす影響が低減される。

図５はスイッチＳＡがオフしかつスイッチＳＢがオンしている場合のノードＣ，Ｆの電位波形を示す図である。

図５（ａ）はノードＡが接地されている場合のノードＣの電位波形を示し、図５（ｂ）はノードＢが接地されている場合のノードＣの電位波形を示す。図５（ｃ）はノードＡが接地されている場合のノードＦの電位波形を示し、図５（ｄ）はノードＢが接地されている場合のノードＦの電位波形を示す。

図５（ａ）に示すように、ノードＡが接地されている場合には、交流電源ＡＣの交流電圧がノードＢに現れるので、ノードＢの交流電圧がスイッチＳＢおよびダイオードＤＢを介してノードＣに与えられる。それにより、ノードＣの電位は交流電圧と同じ波形を有する。

図５（ｂ）に示すように、ノードＢが接地されている場合には、ノードＢの接地電位がスイッチＳＢおよびダイオードＤＢを介してノードＣに与えられる。それにより、ノードＣの電位はほぼ接地電位で一定となる。

図５（ｃ）に示すように、ノードＡが接地されている場合には、ノードＦの電位は、接地電位からノードＡとノードＦとの間の直流の電圧ＶＤ２分低下した電位に交流電源ＡＣの交流電圧が重畳された波形を有する。

図５（ｄ）に示すように、ノードＢが接地されている場合には、ノードＦの電位は、接地電位からノードＡとノードＦとの間の直流の電圧ＶＤ２分低下した電位で一定となる。

図６はスイッチＳＡがオフしかつスイッチＳＢがオンしている場合のノードＤ，Ｅの電位波形を示す図である。

図６（ａ）はノードＡが接地されている場合のノードＤの電位波形を示し、図６（ｂ）はノードＢが接地されている場合のノードＤの電位波形を示す。図６（ｃ）はノードＡが接地されている場合のノードＥの電位波形を示し、図６（ｄ）はノードＢが接地されている場合のノードＥの電位波形を示す。

図６（ａ）に示すように、ノードＡが接地されている場合には、ノードＤの電位は、交流電圧と同じ波形を有するノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧の３００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＤの電位はほぼ−３００Ｖを中心として変動する。

図６（ｂ）に示すように、ノードＢが接地されている場合には、ノードＤの電位は、ほぼ接地電位で一定のノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧の３００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＤの電位はほぼ−３００Ｖで一定となる。

図６（ｃ）に示すように、ノードＡが接地されている場合には、ノードＥの電位は、交流電圧と同じ波形を有するノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナ電圧の６００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＥの電位はほぼ−６００Ｖを中心として変動する。

図６（ｄ）に示すように、ノードＢが接地されている場合には、ノードＥの電位は、ほぼ接地電位で一定のノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナ電圧の６００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＥの電位はほぼ−６００Ｖで一定となる。

図７はスイッチＳＡがオンしかつスイッチＳＢがオフしている場合のノードＣ，Ｆの電位波形を示す図である。

図７（ａ）はノードＡが接地されている場合のノードＣの電位波形を示し、図７（ｂ）はノードＢが接地されている場合のノードＣの電位波形を示す。図７（ｃ）はノードＡが接地されている場合のノードＦの電位波形を示し、図７（ｄ）はノードＢが接地されている場合のノードＦの電位波形を示す。

図７（ａ）に示すように、ノードＡが接地されている場合には、ノードＡの接地電位がスイッチＳＡおよびダイオードＤＡを介してノードＣに与えられる。それにより、ノードＣの電位はほぼ接地電位で一定となる。

図７（ｂ）に示すように、ノードＢが接地されている場合には、交流電源ＡＣの交流電圧がノードＡに現れるので、ノードＡの交流電圧がスイッチＳＡおよびダイオードＤＡを介してノードＣに与えられる。それにより、ノードＣの電位は交流電圧と同じ波形を有する。

図７（ｃ）に示すように、ノードＡが接地されている場合には、ノードＦの電位は、接地電位からノードＡとノードＦとの間の直流の電圧ＶＤ２分低下した電位に交流電源ＡＣの交流電圧が重畳された波形を有する。

図７（ｄ）に示すように、ノードＢが接地されている場合には、ノードＦの電位は、接地電位からノードＡとノードＦとの間の直流の電圧ＶＤ２分低下した電位で一定となる。

図８はスイッチＳＡがオンしかつスイッチＳＢがオフしている場合のノードＤ，Ｅの電位波形を示す図である。

図８（ａ）はノードＡが接地されている場合のノードＤの電位波形を示し、図８（ｂ）はノードＢが接地されている場合のノードＤの電位波形を示す。図８（ｃ）はノードＡが接地されている場合のノードＥの電位波形を示し、図８（ｄ）はノードＢが接地されている場合のノードＥの電位波形を示す。

図８（ａ）に示すように、ノードＡが接地されている場合には、ノードＤの電位は、ほぼ接地電位で一定のノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧の３００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＤの電位はほぼ−３００Ｖで一定となる。

図８（ｂ）に示すように、ノードＢが接地されている場合には、ノードＤの電位は、交流電圧と同じ波形を有するノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧の３００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＤの電位はほぼ−３００Ｖを中心として変動する。

図８（ｃ）に示すように、ノードＡが接地されている場合には、ノードＥの電位は、ほぼ接地電位で一定のノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナ電圧の６００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＥの電位はほぼ−６００Ｖで一定となる。

図８（ｄ）に示すように、ノードＢが接地されている場合には、ノードＥの電位は、交流電圧と同じ波形を有するノードＣの電位からツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナ電圧の６００Ｖ分低下した波形を有する。それにより、ノードＥの電位はほぼ−６００Ｖを中心として変動する。

本実施の形態に係る陰電位治療器においては、ラインＬ１が非活線に接続されている場合には、接地検出装置１１によりスイッチＳＡがオンにされかつスイッチＳＢがオフにされる。それにより、図７（ａ）に示すように、ノードＣの電位がほぼ接地電位で一定となり、図８（ａ）に示すように、ノードＤの電位がほぼ−３００Ｖで一定となり、図８（ｃ）に示すように、ノードＥの電位がほぼ−６００Ｖで一定となる。

また、ラインＬ２が非活線に接続されている場合には、接地検出装置１１によりスイッチＳＡがオフにされかつスイッチＳＢがオンにされる。それにより、図５（ｂ）に示すように、ノードＣの電位がほぼ接地電位で一定となり、図６（ｂ）に示すように、ノードＤの電位がほぼ−３００Ｖで一定となり、図６（ｄ）に示すように、ノードＥの電位がほぼ−６００Ｖで一定となる。

上記のように、本実施の形態に係る陰電位治療器においては、交流電源ＡＣの非活線および活線のうち一方および他方にラインＬ１，Ｌ２がそれぞれ接続される。それにより、Ｎ倍電圧整流回路により交流電源ＡＣの交流電圧が整流されるとともにＮ倍に昇圧され、ノードＦに負極性の電圧が発生される。

ラインＬ１が交流電源ＡＣの非活線に接続される場合には、ノードＦに発生される負極性の電圧に交流成分が重畳される。ラインＬ２が交流電源ＡＣの非活線に接続される場合には、ノードＦに発生される負極性の電圧は一定となる。

また、ラインＬ１が交流電源ＡＣの非活線に接続される場合には、スイッチＳＡがオンし、スイッチＳＢがオフする。それにより、ノードＣの電位はほぼ接地電位となる。ラインＬ２が交流電源ＡＣの非活線に接続される場合には、スイッチＳＡがオフし、スイッチＳＢがオンする。それにより、ノードＣの電位はほぼ接地電位となる。

さらに、ツェナダイオードＺＤ１によりノードＣとノードＤとの間が定電圧に保たれ、ツェナダイオードＺＤ２によりノードＤとノードＥとの間が定電圧に保たれる。ノードＦに発生される負極性の電圧に交流成分が重畳された場合には、抵抗Ｒ１により交流成分が吸収される。

したがって、ラインＬ１，Ｌ２のいずれが交流電源ＡＣの非活線に接続されるかにかかわらず、陰電位に交流成分が重畳されず、安定した一定レベルの陰電位が電床帯４００に与えられる。

この場合、ノードＣは常時確実に接地されているので、安全性が確保される。また、非活線に接続されたラインＬ１またはＬ２を陰電位発生回路の陽極端子に接続する切替回路が必要ないので、構成が複雑化しない。

また、複数のダイオードＤ１〜Ｄ６およびコンデンサＣ１〜Ｃ６からなるＮ倍電圧整流回路、ダイオードＤＡ，ＤＢ、ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２および抵抗Ｒ１を用いることにより、陰電位治療器内にトランスを設けることなく、十分に高いレベルの陰電位を得ることができる。その結果、陰電位治療器の小型化および低コスト化が可能となる。また、トランスからの商用周波の交流磁界の漏洩がないので、漏洩磁界による電磁波の発生が防止される。それにより、電磁波が人体および周辺の環境へ与える影響を十分に防止することができる。

また、ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２が電床帯４００への陰電位供給経路となる。ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２は、定電圧の発生時に内部インピーダンスが極めて低くなるので、ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２が電床帯４００に接触する人体、衣服、枕、寝具、寝巻き等に発生した正極性または負極性の静電気の放電経路として働き、静電気が除去される。それにより、静電気による不快な皮膚の刺激を排除することが可能となる。また、ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２は、交流誘導電界により発生する雑音電圧源または治療用陰電位を乱す不用電圧源の短絡路として働く。さらに、負極性の静電気の誘発による陰電位の変動が抑制されるので、電床帯４００を安定した陰電位に保持することができる。その結果、安定かつ効果的な陰電位治療を実現することができる。

これらの結果、使用者による電源プラグ１の挿入方向にかかわらず陰電位に重畳される交流成分を除去し、簡単な構成で電磁波の発生を防止しかつ安定した一定レベルの陰電位を安全かつ確実に供給することができる。

また、接地検出装置１１が交流電源ＡＣの非活線を検出することができなかった場合においては、安定した直流成分に半周期の脈動成分が重畳された陰電位が電床帯４００に与えられる。この場合、直流成分に全周期の交流成分が重畳された陰電位と比較して陰電位治療に及ぼす影響が低減される。

本実施の形態においては、ラインＬ１が第１の電位線に相当し、ラインＬ２が第２の電位線に相当し、抵抗Ｒ１が負荷要素または抵抗素子に相当し、また、スイッチＳＡが第１のスイッチに相当し、スイッチＳＢが第２のスイッチに相当し、ダイオードＤＡが第１の一方向性導通機能素子または第１のダイオードに相当し、ダイオードＤＢが第２の一方向性導通機能素子または第２のダイオードに相当し、ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２が定電圧発生素子に相当し、電床帯４００が電極に相当する。

なお、接地検出回路１１が正常に動作する場合には、ダイオードＤＡ，ＤＢの代わりにそれぞれ抵抗を設けてもよい。この場合にも、電床帯４００に十分に高い一定レベルの陰電位を安定して与えることができる。

なお、スイッチＳＡ，ＳＢの両方がオンしている場合には、直流成分に交流電源ＡＣの交流電圧の半分の振幅を有する脈動成分が重畳された陰電位がノードＤ，Ｅに発生する。

また、抵抗Ｒ１の代わりにダイオード等の他の負荷要素を用いてもよい。

さらに、スイッチＳＡ，ＳＢおよび接地検出回路１１を設けなくてもよい。この場合には、上記のように、負の直流成分に半周期の脈動成分が重畳された陰電位がノードＤ，Ｅに発生する。

本発明に係る陰電位治療器は、人体に陰電位治療を行うため等に利用することができる。

本発明の一実施の形態に係る陰電位治療器の回路図である。 図１の陰電位発生回路の回路図である。 スイッチの両方がオンしている場合のノードの電位波形を示す図である。 スイッチの両方がオンしている場合のノードの電位波形を示す図である。 スイッチの一方がオフしかつスイッチの他方がオンしている場合のノードの電位波形を示す図である。 スイッチの一方がオフしかつスイッチの他方がオンしている場合のノードの電位波形を示す図である。 スイッチの一方がオンしかつスイッチの他方がオフしている場合のノードの電位波形を示す図である。 スイッチの一方がオンしかつスイッチの他方がオフしている場合のノードの電位波形を示す図である。

符号の説明

１１ 接地検出装置
ＳＡ，ＳＢ スイッチ
ＤＡ，ＤＢ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６ ダイオード
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６ コンデンサ
Ｒ１ 抵抗
ＺＤ１，ＺＤ２ ツェナダイオード
１０４ 切替スイッチ
１００ コントローラ部
１０１ 陰電位発生回路
Ｄ５０ 加温／陰電位発生部
４００ 電床帯
ＡＣ 交流電源

Claims (4)

1. 第１および第２の電位線、Ｎ倍電圧整流回路（Ｎは２以上の整数）、負荷要素、第１および第２の一方向性導通機能素子、１または複数の定電圧発生素子、電極、第１および第２のスイッチ、ならびに接地検出装置を備え、
   前記第１および第２の電位線は、交流電源の接地側電位線および非接地側電位線のうち一方および他方にそれぞれ接続され、
   前記Ｎ倍電圧整流回路は、前記第１および第２の電位線に接続され、負極性の電圧を発生して前記負荷要素の一端に与え、
   前記第１の一方向性導通機能素子のアノードは前記第１の電位線に接続され、前記第２の一方向性機能素子のアノードは前記第２の電位線に接続され、前記第１の一方向性導通機能素子のカソードおよび前記第２の一方向性導通機能素子のカソードは接続点で互いに接続され、
   前記１または複数の定電圧発生素子は、前記負荷要素の他端と前記接続点との間に直列に接続され、
   前記１または複数の定電圧発生素子により発生される陰電位が前記電極に付与され、
   前記第１のスイッチは、前記第１の電位線から前記第１の一方向性導通機能素子を経由して前記接続点に至る電流経路に設けられ、
   前記第２のスイッチは、前記第２の電位線から前記第２の一方向性導通機能素子を経由して前記接続点に至る電流経路に設けられ、
   前記第１および第２の一方向性導通機能素子は通常導通状態にあり、
   前記接地検出装置は、前記第１および第２の電位線のうち前記交流電源の前記接地側電位線に接続された電位線を検出し、前記第１の電位線が前記接地側電位線に接続されている場合に前記第２のスイッチを遮断状態にし、前記第２の電位線が前記接地側電位線に接続されている場合に前記第１のスイッチを遮断状態にすることを特徴とする陰電位治療器。
2. 前記第１の一方向性導通機能素子は第１のダイオードからなり、前記第２の一方向性導通機能素子は第２のダイオードからなることを特徴とする請求項１記載の陰電位治療器。
3. 前記１または複数の定電圧発生素子は、１または複数のツェナダイオードからなることを特徴とする請求項１または２記載の陰電位治療器。
4. 前記負荷要素は抵抗素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の陰電位治療器。

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