(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子が振動することにより超音波で振動する金属製の振動板を備えた超音波振動アチュエータと、
前記振動板と皮膚との間に印加するための、交流成分を含んだ電圧を出力する電源装置と、を有してなり、
前記電源装置は、
前記超音波振動子に印加される振動電圧の一部を取り出すためのトランスと、
前記トランスから取り出される前記振動電圧を整流して脈流電圧とするための整流器と、
を備えることを特徴とする超音波美容装置。
【請求項２】
前記電源装置は、
コンデンサと可変抵抗器とからなる平滑回路を有し、前記可変抵抗器の抵抗値を変化させることにより前記交流成分を含んだ電圧の交流成分の大きさの調節が可能である、
請求項１記載の超音波美容装置。
【請求項３】
前記電源装置は、
前記交流成分を含んだ電圧の極性の方向を選択する切替えスイッチを備えた、
請求項１又は請求項２記載の超音波美容装置。
【請求項４】
超音波で振動する金属製の振動板を備えた超音波振動アクチュエータと、
前記振動板と皮膚との間に印加するための、交流成分を含んだ電圧を出力する電源装置と、を有し、
前記超音波振動アクチュエータは、
前記振動板の両面に取り付けられたキール板と、
前記各キール板に対して取り付けられた超音波振動子と、を備え、
前記振動板の先端部分に、前記振動板の振動波長の４分の１に実質的に等しい直径の曲面が形成されている、
ことを特徴とする超音波美容装置。
【請求項５】
前記電源装置は、
交流電圧と直流電圧とを重畳した脈流電圧を出力する、
請求項４記載の超音波美容装置。
【請求項６】
前記交流電圧は、前記振動板の振動と同期している、
請求項５記載の超音波美容装置。
【請求項７】
前記電源装置は、
前記超音波振動子に供給するための交流電源から電磁誘導によって前記交流電圧を得るためのトランスと、
前記トランスから出力される前記交流電圧を整流するための整流器と、
を備えた請求項６記載の超音波美容装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波を用いた美容装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、超音波を利用して皮膚を活性化させる装置が知られている。例えば本発明者が提案し特開平６−328042号として公開された超音波振動アクチュエータは、振動板、振動板の両面に取り付けられたキール板、及び各キール板の表面に取り付けられた圧電セラミックス振動子からなる変形バイモルフ構造での装置であり、皮膚の活性化に適用可能である。
【０００３】
この超音波振動アクチュエータでは、各圧電セラミックスに対して、分極方向と電界方向との関係が互いに逆となるように電圧を印加することによって、振動板が曲げ変形を起こし実用に十分な変位を取り出すことができる。
【０００４】
しかし、上に述べた超音波振動アクチュエータを用い、振動板と皮膚との間に直流電圧を印加して使用した場合には、プラス側とマイナス側の極間の表面のみにしか電流が流れず、電流の拡がりが少ない。つまり、皮膚に流れる電流が極狭い範囲に限定されるため、皮膚の活性化を図るという点で必ずしも十分ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、振動板による機械的な振動に加えて、皮膚に電流をより効果的に流すことにより、皮膚の一層の活性化を図ることのできる超音波美容装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る装置は、超音波振動子が振動することにより超音波で振動する金属製の振動板を備えた超音波振動アクチュエータと、前記振動板と皮膚との間に印加するための、交流成分を含んだ電圧を出力する電源装置と、を有してなり、前記電源装置は、前記超音波振動子に印加される振動電圧の一部を取り出すためのトランスと、前記トランスから取り出される前記振動電圧を整流して脈流電圧とするための整流器と、を備える。電源装置は、好ましくは、コンデンサと可変抵抗器とからなる平滑回路を有し、前記可変抵抗器の抵抗値を変化させることにより前記交流成分を含んだ電圧の交流成分の大きさの調節が可能である。
【０００８】
超音波振動アクチュエータは、振動板と、振動板の両面に取り付けられたキール板と、各キール板に対して取り付けられた超音波振動子とを備える。振動板の先端部分に、振動板の振動波長の４分の１に実質的に等しい直径の曲面が形成される。
【０００９】
振動板の作用部を対象者の皮膚に接触させることにより、皮膚には超音波振動とともにそれと同期した脈流電圧が印加される。皮膚に脈流電圧を加えることによって、皮膚の表面から下部組織の色々なバリヤーや細胞間結合水分を通じて加電することとなり、皮下組織への通電による水分の電離作用が生じる。
脈流電圧は、例えば超音波振動子に印加される振動電圧から電磁誘導によって得られる。この場合に、脈流電圧と振動電圧とは完全に同期し、皮膚の広い範囲に渡って電流が流れ、皮膚の活性化に効果的である。
【００１０】
したがって、本発明によると、振動板による機械的な振動に加えて、皮膚に電流をより効果的に流すことにより、皮膚の一層の活性化を図ることができる。また、振動とパルス的な電圧の印加との相乗作用によって、皮膚の一層の活性化が図られる。電磁誘導によって交流電圧を得るためのトランス及び整流器を備えることにより、超音波振動と同期した脈流電圧を容易に得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
第１図及び第２図において、本発明の超音波振動アクチュエータに相当する振動機構７は、振動板11、キール板12a,12b、超音波振動子13a1,13a2,13b1,13b2、及び絶縁板14a,14bなどから構成されている。超音波振動子13a1,13a2,13b1,13b2の全部又は一部を、「超音波振動子13」又は「超音波振動子13a」「超音波振動子13b」と記載することがある。
【００１２】
振動板11は、ステンレス鋼板又は硬質の薄銅板などの金属からなり、適当にしなやかに撓む弾性を有するものである。
キール板12a,12bは、横波による変位を縦波に変換するためのものであり、振動板11とほぼ同様な板厚のステンレス鋼板（又はアルミニウム、ジュラルミン）などからなる。これらのキール板12a,12bは、振動板11と弾性結合するように、振動板11の両側の表面に構造用接着剤によって強固に取り付けられている。
【００１３】
超音波振動子13a,13bは、例えばPZT系の円板状の圧電セラミックス板からなる。超音波振動子13a,13bは、各絶縁板14a,14bの表面にそれぞれの分極方向が同一の方向となるように設置され、構造用接着剤などによって接着されている。本実施形態においては、それぞれの表面に２個の超音波振動子13a1,13a2及び13b1,13b2が設けられ、それぞれ並列に接続されている。超音波振動子13a,13bの個数は、必要なパワーに応じて増減してもよい。
【００１４】
絶縁板14a,14bは、硬質のエポキシ樹脂からなる薄板であり、超音波振動子13a,13bが取り付けられる側の表面には導電性の良好な30ミクロン厚の銅箔が積層されている。絶縁板14a,14bは、超音波振動子13a,13bをキール板12a,12b及び振動板11から電気的に絶縁するとともに、音響的には超音波振動子13a,13bとキール板12a,12bとをほぼ完全に弾性結合させる。
【００１５】
振動機構７の各部の互いの接着は、例えば次のように施工され、強固に接着される。
振動板11とキール板12a,12bとの接着には、構造用接着剤としてジンアンジアミドを含有する熱硬化型のエポキシ樹脂剤を使用し、圧接のために加圧して135℃で１時間の処理を施す。
【００１６】
キール板12a,12bと絶縁板14a,14bとの接着には、ポリアミドアミンとアルミナ含有のスコッチウエルド（3M社製）を使用し、100〜125℃で１時間かけて硬化させる。
【００１７】
超音波振動子13a,13bと絶縁板14a,14bとの接着は、機械的構造接着と異なり導電性を重視した強力な接着を必要とするので、アラルダイト接着剤を使用し、さらにこれにカーボンを混入し、135℃で１時間焼結で硬化させる。さらに、温度を135℃から自然降下させ、接着面の急激な温度変化による収縮歪みが生じないように焼鈍（アニール処理）を行う。
【００１８】
したがって、超音波振動子13a,13bに対して、例えば20〜60kHzの振動電圧を印加することによって、振動板11の先端の作用部EFに縦波が伝播されるとともに振動変位が生じる。
なお、キール板12a,12bの長さ又は厚さなどを互いに異ならせることにより、変形バイモルフ構造とすることが可能である。そのような構造として、特開平６−328042号に記載の種々の構造を採用することが可能である。
【００１９】
第３図に示すように、振動板11の先端部分は、図の下方に向かって曲げられて曲面を形成した部分111と、図の上方に向かって曲げられて曲面を形成した部分112とを有している。
部分112の曲率半径R1は、振動板11の振動波長λの1/4の半分、すなわち８分の１波長である。部分111の曲率半径R2は、曲率半径R1の1/4程度である。例えば振動波長の1/4が９ミリメートルである場合には、曲率半径R1は4.5ミリメートル、曲率半径R2は１〜1.5ミリメートル程度である。振動板11の先端の作用部EFは、上方に向かって約20度の傾斜を有している。
【００２０】
寸法L4をできるだけ小さくし、寸法L3をできるだけ長くする。寸法L1と寸法L2はできるだけ等しくして振動のバランスを良好にする。寸法L5と寸法L6もできるだけ等しくして振動のバランスを良好にする。
このように、振動板11の先端部は、単なる開放端ではなく、曲率半径R1及びR2による曲面に形成されている。曲面の内径側は伸び易く且つ外径側は縮み易く、一種のバネ効果を有するので、緩衝作用があり、縦振動の発生において有利である。
【００２１】
第４図に示すように、振動板11の先端縁の皮膚との接触部分は、曲率半径R3の円弧状に形成されている。また、円弧状に形成された部分の幅寸法L7は曲率半径R3と等しい。これによって、振動板11の先端縁が皮膚に適合し易くなっている。先端縁が円弧状であるため、その長さが直線の場合よりも長くなる。先端縁を皮膚に押し当てて移動させた際に、皮膚の伸縮による盛り上がりに対して引っかかりが少なくなる効果がある。
【００２２】
第５図及び第６図に示すように、振動機構７は、合成樹脂製又は金属製のケーシング21内に収納され、合成ゴムからなるダンパー22,23,24によって保持されている。
ダンパー24は、振動板11の後端部を固定する。ダンパー23は、振動板11の中間部をその両側で押さえる。ダンパー22は、ケーシング21の出口において、振動板11を上下の面から押さえて固定する。ダンパー22はシール作用をも発揮するので、これによって簡略な防水構造となっている。振動板11は、ダンパー22で支持された部分を支点としてダンパー22から外方の部分が例えば撥のように振動する。
【００２３】
振動機構７への電気的接続は、ケーシング21の後端に取り付けられたブッシング25内を挿通するケーブル31によって行われる。ケーブル31は、芯線が４本あり、それぞれ、超音波振動子13の一方の極（CP2）、超音波振動子13の他方の極（CP1）、ケーシング21のアース（CP4）、及び振動板11（CP3）に接続されている。
【００２４】
第７図において、制御装置４は、電源のノイズ対策回路201、電源回路202、発振回路203、駆動回路204、タイミング可変回路205、調整器206、間欠信号発生回路207、コントロールパネル208、切替えスイッチ209、トランス210、トランス211、整流器212、コンデンサ213、可変抵抗器214、及び切替えスイッチ215から構成されている。
【００２５】
電源回路202は、プラスの電流電圧Vcc、マイナスの直流電圧Vssを駆動回路204へ供給する他、各部に直流電圧を供給する。
発振回路203から出力される発振信号は、切替えスイッチ209を介して駆動回路204に入力される。駆動回路204において、トランジスタなどによる電力増幅が行われ、トランス210の一次側に出力される。
【００２６】
また、発振回路203の出力は間欠信号発生回路207にも入力され、切替えスイッチ209が切り換えられた際には、間欠信号発生回路207によって間欠的に駆動回路204に出力される。間欠信号発生回路207は、例えば10〜250msecの周期で間欠的に出力する。タイミング可変回路205は間欠信号を発生する。調整器206は間欠信号を発生するタイミングを調整する。
【００２７】
コントロールパネル208には、各部の動作状態を示す表示灯、電圧又は電流を表示する表示器、モード又は切替え状態を示す表示回路などが設けられている。
【００２８】
トランス210の二次側に誘起した振動電圧は、端子CP1,2に出力され、そこからケーブル31を介して超音波振動子13に印加される。振動電圧の一部は、トランス211を介して取り出される。トランス211は、その一次側がトロイダルコアに電線を貫通させたワンターンコイルであり、電磁誘導によって複数回巻かれた二次側に電圧を発生させる。トランス211の二次側の出力は、整流器212によって全波整流され、コンデンサ213と可変抵抗器214からなる平滑回路によって波形が整えられる。
【００２９】
可変抵抗器214の抵抗値が小さい場合には、第８図（Ａ）に示すように、交流成分VA1が小さく、直流成分が大きい脈流となり、可変抵抗器214の抵抗値が大きい場合には、第８図（Ｂ）に示すように、交流成分VA2が大きく、直流成分が小さい脈流となる。
【００３０】
平滑回路を経た脈流は、切替えスイッチ215により極性の方向が選択され、振動機構７の振動板11とリストバンドWBとの間に出力される。リストバンドWBは、美容の対象者の手首に装着され、振動板11の先端の作用部EFは当該対象者の顔又は手などの皮膚の表面に接触されるので、脈流電圧VFは対象者の皮膚に印加されることとなる。
【００３１】
脈流電圧VFは、人体の抵抗を考慮して波高値が6V程度となっている。しかし、水を介して皮膚に印加される電圧は、水を電解又は解離する0.675Vから2V以内に抑えられている。このように、対象者の皮膚には、水を介してインパルス状の微弱な脈流電圧が印加されることとなる。
【００３２】
次に、超音波美容装置１の使用方法及び作用について説明する。
本体３と制御装置４とを第７図に示すように接続し、リストバンドWBを対象者の手首に装着する。電源回路202をオンし、超音波振動子13に振動電圧を印加する。これによって超音波振動子13は振動し、振動板11の作用部EFが振動する。振動板11の作用部EFを対象者の皮膚に接触させることにより、皮膚には超音波振動とともにそれと同期した脈流電圧VFが印加される。
【００３３】
切替えスイッチ215を第７図に示すように上側に切り替えた場合には、振動板11がプラス極、人体側がマイナス極となる。切替えスイッチ215を逆に切り替えた場合には、振動板11がマイナス極、人体側がプラス極となる。この場合には、人体の皮膚面から振動板11に向かって電流が流れ、振動板11の接触する皮膚面上に水を介して解離作用が働く。
【００３４】
このように、皮膚に脈流電圧VFを加えることによって、皮膚の表面から下部組織の色々なバリヤーや細胞間結合水分を通じて加算することとなり、皮下組織への通電による水分の電離作用が生じる。
脈流電圧VFは、超音波振動子13に印加される振動電圧から誘導によって得ているので、脈流電圧VFと振動電圧又は振動板11の振動とは完全に同期し、皮膚の広い範囲に渡って電流が流れ、皮膚の活性化に極めて効果的である。
【００３５】
第９図及び第10図は超音波美容装置１の使用による皮膚の状態の例を示す図である。
第９図に示すように、振動板11の作用部EFの先端縁を皮膚に押し付けた状態で、振動板11により皮膚の表面を掬うように使用すると、超音波振動によって洗浄液などがミスト化され、毛穴PRの汚れなどが瞬時に乳化され且つ洗浄され、古い角質が容易に除去される。その結果、皮膚の表面がスッキリとする。
【００３６】
また、第10図に示すように、振動板11の作用部EFの裏面を皮膚に押し付けるように使用すると、超音波振動によるミスト化した導入液が皮膚の深部まで浸透し、超音波振動により皮膚が活性化される。その結果、しっとりと張りのある皮膚となる。
【００３７】
超音波美容装置１の動作及び効果などを纏めると次のようになる。
▲１▼  超音波振動する振動機構７をケーシング21に収納し、プローブ形状としたので、施術用として使用し易い。
▲２▼  対象者の皮膚に、振動板11による超音波振動を与えると同時に、皮膚の施術面に水を介在させて脈流電圧VFを印加するので、解離作用によって水がイオン化し、これが皮膚に作用する。
▲３▼  振動板11の作用部EFに曲面及び円弧が形成されており、振動板11の作用部EFによって、皮膚に対し、なめし、けずり、すくう、こすり、なでるなどの施術を施すことができ、また、洗浄及び清浄を行うことができ、美顔、美容に効果的である。
▲４▼  振動板11の曲面の表でタタキ、パッテングが行われ、曲面の裏の先端で皮膚表面のスクライバー作用が行われる。また、曲面による緩衝作用によって、機械的に柔らかい振動が得られる。
▲５▼  切替えスイッチ209を間欠モードの側に切り替えることによって、水をイオン化させながら超音波振動を間欠駆動させ、皮膚に対する「タタキ」効果を得ることができ、皮下組織の内部に代謝活性となる刺激を伝搬させることができる。
▲６▼  化粧品の塗布に用いる場合には、顔又は手などの皮膚の表面にクリームを適量載せた後、振動板11の作用部EFでクリームを押しながら皮膚面上を移動させる。これによって、クリームの皮膚への浸透性が極めて良好になるとともに、皮膚の皮下組織に振動を与えて活性化させる。
▲７▼  使用済のクリームを落とす場合には、振動板11の作用部EFの先端で皮膚の表面を押しながら移動させる。皮膚の表面が乾燥している場合には、超音波振動が効率よく皮膚に伝播するように、作用部EFに水又は油をかける。
上述の実施形態において、脈流電圧VFの一方の極をリストバンドWBによって対象者に接続したが、適当なクリップを用いてもよい。対象者の２箇所以上に接続してもよい。接続箇所は、腕、耳たぶ、肩など、適宜選択することができる。その他、振動機構７、本体３、制御装置４、又は超音波美容装置１の全体又は各部の構成、形状、材質、寸法、個数などは、本発明の主旨に沿つて適宜変更することができる。
【００３８】
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る超音波美容装置は、振動板による機械的な振動に加えて、皮膚に電流をより効果的に流すことにより、皮膚の一層の活性化を図ることができるものであり、美容及び健康を促進する美容産業及び健康産業に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波美容装置の本体の振動機構を示す正面断面図である。
【図２】第１図の振動機構を示す平面図である。
【図３】振動機構の振動板の先端部を拡大して示す正面図である。
【図４】振動板の先端部を拡大して示す平面図である。
【図５】超音波美容装置の本体の正面断面図である。
【図６】超音波美容装置の本体の平面断面図である。
【図７】超音波美容装置の制御装置の回路を示すブロック図である。
【図８】電圧還元法のための脈流電圧の波形を示す図である。
【図９】超音波美容装置の使用による皮膚の状態の例を示す図である。
【図１０】超音波美容装置の使用による皮膚の状態の例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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