(57)【要約】  本発明は、毛髪及びその他の繊維を処理するための超音波装置に関連するキレート剤の使用に関する。処理装置は、超音波発生器、発生した超音波に応答する櫛装置、櫛装置の遠位端部に配置された入射超音波を反射するための反射器及び処理装置内に好ましくは配置されるキレート剤を含む。処理装置は、キレート剤を有効に分配し、繊維を超音波処理する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのケラチン性繊維の酸化処理方法であって、次の工程
（ａ）キレート剤を前記少なくとも１つのケラチン性繊維に近接させて配置する工程、
（ｂ）超音波処理装置を前記ケラチン性繊維に近接させて配置する工程、
（ｃ）前記超音波処理装置にエネルギーを与えて、局所的に有効なエネルギーを生成する工程、及び
（ｄ）前記超音波処理装置からの前記局所的に有効なエネルギーを前記ケラチン性繊維に適用する工程
を含み、その際、前記局所的に有効なエネルギーが、前記キレート剤を前記ケラチン性繊維上に有効に付着させる前記方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）が、前記キレート剤を、ジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジポリ酸、モノアミンモノアミド−Ｎ，Ｎ’−ジポリ酸、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−二酢酸、これらの前駆体、これらの塩及びこれらを組み合わせたものから成る群から選択する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程（ａ）が、前記キレート剤を、エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−二コハク酸（ＥＤＤＳ）、エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジグルタル酸（ＥＤＤＧ）、２−ヒドロキシプロピレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−二コハク酸（ＨＰＤＤＳ）、グリシンアミド−Ｎ，Ｎ’−二コハク酸（ＧＡＤＳ）、エチレンジアミン−Ｎ−Ｎ−ビス（ｏ−ヒドロキシフェニル）酢酸（ＥＤＤＨＡ）、これらの前駆体、これらの塩及びこれらを組み合わせたものから成る群から選択する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）が、前記超音波処理装置に約１５ＫＨｚ〜約５００ＫＨｚの周波数でエネルギーを与える工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記工程（ｃ）が、前記超音波処理装置に約２０ＫＨｚ〜約１５０ＫＨｚの周波数でエネルギーを与える工程を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記超音波処理装置が超音波発生器に連結された櫛装置を含み、その際、前記櫛装置が前記局所的に有効な周波数に応答する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記超音波処理装置が次の
第１材料を供給するための第１材料貯蔵器、及び
第２材料を供給するための第２材料貯蔵器
を含み、その際、前記第１材料貯蔵器及び前記第２材料貯蔵器が、前記櫛装置と液体連通している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１又は第２貯蔵器のうちの少なくとも１つの少なくとも一部が、前記繊維処理装置内に取り外し可能な状態で含まれている、請求項７に記載の繊維処理装置。
【請求項９】
前記工程（ａ）が、前記キレート剤を少なくとも約０．５重量％〜少なくとも約１０重量％の範囲の濃度で提供する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記キレート剤が、少なくとも約２重量％〜少なくとも約５重量％の範囲の濃度で提供される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記酸化処理が、毛髪ブリーチング、毛髪ハイライティング、毛髪染色、毛髪パーマ、毛髪ストレートニング及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
次の工程
（ｅ）前記キレート剤の一部を前記少なくとも１つの繊維からすすぐ工程
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのケラチン性繊維が、５回の処理サイクル後に約１５０システイン酸単位未満の相対酸化損傷数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ケラチン性繊維の酸化処理を提供するためのキットであって、前記キットが、
（ａ）少なくとも１つのキレート剤、及び
（ｂ）少なくとも１つの活性剤
を含み、その際、前記少なくとも１つのキレート剤及び前記少なくとも１つの活性剤が容器中で混合されるキット。
【請求項１５】
前記キットが
（ｃ）超音波繊維処理装置
をさらに含み、その際、前記装置が、前記少なくとも１つのキレート剤及び／又は前記少なくとも１つの活性剤と共に使用するための局所的に有効な周波数を生成するように調整される、請求項１４に記載のキット。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのキレート剤及び／又は前記少なくとも１つの活性剤が、少なくとも１つの貯蔵器に提供され、前記少なくとも１つの貯蔵器が前記超音波繊維処理装置内に含まれる、請求項１５に記載のキット。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのキレート剤及び／又は前記少なくとも１つの活性剤のうち少なくとも１つが、少なくとも１つの貯蔵器に提供され、前記少なくとも１つの貯蔵器が前記超音波繊維処理装置に少なくとも部分的に挿入可能である、請求項１５に記載のキット。
【請求項１８】
使用者が、前記少なくとも１つのキレート剤及び／又は少なくとも１つの活性剤を前記繊維処理装置から選択的に分配できる、請求項１５に記載のキット。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの活性剤と前記少なくとも１つのキレート剤の重量比が、約２０：１〜約１：２０である、請求項１４に記載のキット。
【請求項２０】
ケラチン性繊維の酸化処理方法であって、次の工程
櫛装置、第１材料を供給するための第１材料貯蔵器及び第２材料を供給するための第２材料貯蔵器を含む超音波処理装置であって、その際、前記第１材料貯蔵器及び前記第２材料貯蔵器が前記櫛装置に液体連通している前記超音波処理装置を提供する工程、
前記第１材料又は前記第２材料のうち少なくとも１つを、前記超音波処理装置から前記ケラチン性繊維上に分配する工程、
前記超音波処理装置にエネルギーを与えて、局所的に有効なエネルギーを生成する工程、及び
前記超音波処理装置からの前記局所的に有効なエネルギーを前記ケラチン性繊維に適用する工程
を含む前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キレート剤を用いてケラチン性繊維を処理するための超音波装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
毛髪のようなケラチン性繊維のブリーチング及び染色は、ますます普及してきた。この技術により、人々は繊維の天然の色を潜在的により流行の色に変えることができ、又は天然繊維内に存在する欠陥を隠すことができる。しかしこれらの方法は、遅く、面倒で、効果的でなく、局所的に有効でもなく、使用される化学試剤が処理される繊維に損傷を与える可能性がある。
【０００３】
これらの方法では、天然に生成した繊維色素、すなわちメラニンを化学的に処理することによって所望の色を出す。メラニンは、毛根の毛球に形成され、毛髪が成長するにつれて毛幹の中心部分に沈着する。２つの主要部（毛表皮部（外側）及び毛皮質部（内側））をもつ毛幹は、様々な形態の毛髪タンパク質の混合物、すなわちケラチンに変化した死んだ細胞を含む。毛表皮部内のケラチンは、高濃度のアミノ酸シスチンを含有する。各シスチン分子は、毛表皮に大部分の疎水性特性、物理的耐久性及び膨潤安定性を与えるジスルフィド結合によって架橋した２つのシスチンアミノ酸を含む。毛表皮は、毛髪の保護層であり、毛皮質の完全性を保護する。毛皮質は、毛髪繊維に剛性及び大部分の機械的特性を与える。
【０００４】
代表的な毛髪ライトニング方法は、ブリーチング剤を用いてメラニン色素を酸化することによってライトニング効果を達成する。ブリーチング剤は、通常、アルカリ性溶液中の酸化剤で構成される。代表的な酸化剤は、過酸化水素、過ホウ酸又は過炭酸、過硫酸のカリウム塩、ナトリウム塩又はアンモニウム塩及び過カルバメートである。
【０００５】
従来の永久着色方法は、毛髪繊維に拡散可能な小さい分子からなる永久染料、すなわち酸化染料を利用する。通常、これらの分子は３種類の芳香族化合物に属するジアミン、アミノフェノール及びフェノールである。。これら分子のサイズは小さいので毛幹への拡散が促進され、毛幹でこれら分子は酸化材料によって活性化されて毛幹内でより大きい着色錯体を形成する。
【０００６】
しかし、これらの酸化処理にはいくつかの欠点がある。まず第１に、効果的なブリーチング及び染色方法は、酸化剤の強く、化学的に無差別な性質により毛髪に損傷を与える。酸化剤は、毛皮質に繋がる毛表皮に浸透し、損傷を与え、メラニンの酸化が起こる。この損傷は、特に、高ｐＨの酸化処理組成物を繰返し使用することによって悪化する。処理が繰り返されるとケラチンジスルフィド結合が破壊されて毛表皮の分解、それに続く毛皮質の損傷が起こり、その結果繊維の強度が低下し、弱く脆性な毛髪となる。そのため、明暗、色の均一性、退色、全体的な毛髪感触、光沢及び／又は艶のような所望の美容的変化をもたらす組成物の能力が低下する。
【０００７】
キレート剤はケラチン性繊維に適用されて、結合したミネラルを取り除き、マスクし、又は不活性化することができる。これらのミネラルを取り除くと目立った繊維損傷を減らすことができる。キレート剤の効力は、主にキレート剤が繊維に浸透する速度に関連する。代表的なキレート剤ベースの処理は、毛髪繊維を、４〜１０の範囲のｐＨで４〜２５重量％の濃度のキレート剤ブレンドと接触させる工程を含む。
【０００８】
さらに超音波の機械的振動を組み込んだ装置が当該技術分野において周知である。超音波の機械的振動は、一般にピエゾ電気装置によって生成される。ピエゾ電気装置は、特定の結晶を圧力下で変形させることによって機械的な運動を起こして電気インパルスを機械的振動に変換する。共振結晶及びセラミックを用いて固体及び液体中にこのような機械的な波を発生させる。高周波数の超音波振動を発生させるために、結晶をその厚みモードで作動させる（結晶は、振動するときに、交互により薄くなったり、より厚くなったりする）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
記載された材料が毛髪繊維のブリーチング又は染色に適しているが、繊維を染色する方法の性質はプロセスに左右され得る。例えば、このような処理を行う最大速度は、キレート剤分子の効力、処理時間、処理の過酷さ及び／又は化合物中のキレート剤濃度によって制限され得る。それ故に、キレート剤を用いて繊維を処理するのに適した改善された方法を提供するのが望ましい。上述の有害な影響を低減するのが好ましい。少ない化学薬品を用いて毛髪のようなケラチン性繊維を処理し、そしてより速く、より労働集約型ではなく、より局所的に有効な処理をする新規な方法を提供することは、当該技術分野における進歩になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の代表的な実施形態において、ケラチン性繊維の酸化処理方法は、ケラチン性繊維に近接させてキレート剤を配置する工程、超音波処理装置を前記ケラチン性繊維に近接させて配置する工程を含むが、この実施形態に限定されない。超音波処理装置は、エネルギーを与えられて局所的に有効なエネルギーを生成する。局所的に有効なエネルギーを超音波処理装置からケラチン性繊維に適用し、その結果局所的に有効なエネルギーが、ケラチン性繊維上にキレート剤を有効に付着させる。
【００１１】
本発明のさらにもう１つの別の実施形態では、ケラチン性繊維の酸化処理方法は、櫛装置、第１材料を供給するための第１材料貯蔵器、第２材料を供給するための第２材料貯蔵器を含む超音波処理装置を提供する工程を含み、そこで第１材料貯蔵器と第２材料貯蔵器は櫛装置と液体連通している。第１材料又は第２材料のうち少なくとも１つは、超音波処理装置からケラチン性繊維に分配される。超音波処理装置は、エネルギーを与えられて局所的に有効なエネルギーを生成する。局所的に有効なエネルギーは、超音波処理装置からケラチン性繊維に適用される。
【００１２】
本発明のさらにもう１つの実施形態では、容器中に混合された少なくとも１つのキレート剤及び少なくとも１つの活性剤を含むキットをケラチン性繊維の酸化処理のために提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、ケラチン性繊維、通常は毛髪のような繊維にキレート剤を適用するための超音波装置の使用に関する。キレート剤方法と共に超音波エネルギーを利用する目的には、キレート剤で繊維を処理するためのより効果的な方法を提供することが含まれるが、これに限定されない。効率が上がることで、必須キレート剤の必要とされる量及び濃度を低減できる。さらに処理時間を短縮できるので、コストを削減しつつ、長期間の繊維ケアを提供し、ブリーチング中の酸化に対する損傷からの保護を高めるための時間節約型の方法を提供できる。また驚くべきことに、キレート剤適用方法において超音波を使用すると、一時的に繊維の孔径が増大することによって比較的大きいキレート剤分子の繊維への拡散が向上することを見出した。このことは、従来の過酸化水素（分子量＝３４）酸化漂白剤に比べて３００〜４００の範囲の分子量を有する銅選択的キレート剤について特にあてはまる。
【００１４】
（キレート剤）
本明細書で使用する時、「繊維の酸化処理」という用語は、繊維を少なくとも１つの酸化組成物と接触させる少なくとも１つの工程を含む繊維のあらゆる処理を包含することを意図する。酸化処理の非限定例としては、毛髪ブリーチング、毛髪ハイライティング、毛髪染色、毛髪パーマ及び毛髪ストレートニングが挙げられる。
【００１５】
「酸化組成物」という用語は、これらに限定されないが、過酸化水素、過ホウ酸、過炭酸、過硫酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩又はその他の塩、及び過カルバメートのような少なくとも１つの酸化剤を含む組成物を意味する。
【００１６】
「キレート剤」という用語は、金属のような単一イオンに配位結合を形成できる２以上の電子供与原子を含有する分子を定義する。まずこのような配位結合を形成した後、次の供与原子それぞれが結合して金属イオンを含有する環を作る。形成された環状構造は、キレートと呼ばれる。キレート剤は、過酸化水素を含有する組成物において安定剤として幅広く使用されている。
【００１７】
ジアミン又はモノアミンモノアミド−Ｎ，Ｎ’−ジポリ酸、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−二酢酸、これらの前駆体、これらの塩及びこれらを組み合わせたもののような種類のものは、他の既知のキレート剤、特にＥＤＴＡよりも優れた酸化損傷阻害特性を示す。特にこれらのキレート剤は、８を超えるｐＨで特に有効である。さらにアミンベースのキレート剤は、酸化剤の効力を改善し、処理後の繊維により良好な感触を与える。キレート剤は、約０．５〜約４０重量％、より好ましくは約０．５〜約１０重量％、最も好ましくは約２〜約５重量％の濃度を有することができる。
【００１８】
非限定例として、使用するのに適したジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジポリ酸は、ジアミンと無水又は不飽和ポリ酸とを反応させることによって合成できる。ジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジポリ酸を調製するためのジアミン出発物質は、次の一般式を有するジアミンを含む：
Ｒ1Ｒ2Ｎ−（ＣＨ2）n−ＮＲ3Ｒ4
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、通常、水素又はＣ1〜Ｃ4アルキル又はアレニル基であり、ｎは１〜８の整数であり、ＣＨ2単位は任意選択的に、ヒドロキシル又はアミノ基で置換される。好ましいジアミンとしては、エチレンジアミン、１，３−プロピレンジアミン及び２−ヒドロキシ−１，３−プロピレンジアミンが挙げられるが、これらに限定されない。さらに、ジアミンと反応してジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジポリ酸を形成できる無水又は不飽和ポリ酸も使用できる。代表的な無水物は無水マレイン酸であるが、これに限定されない。代表的な不飽和ポリ酸はマレイン酸であるが、これに限定されない。本明細書に用いるのに適しており、二酸から誘導される好ましいジアミンジポリ酸としては、エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−二コハク酸（ＥＤＤＳ）、エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジグルタル酸（ＥＤＤＧ）、２−ヒドロキシプロピレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−二コハク酸（ＨＰＤＤＳ）、これらの前駆体、これらの塩及びこれらを組み合わせたものが挙げられるが、これらに限定されない。代表的な好ましいモノアミンモノアミド−Ｎ，Ｎ’−ジポリ酸は、グリシンアミド−Ｎ，Ｎ’−ニコハク酸（ＧＡＤＳ）、これらの前駆体、これらの塩及びこれらを組み合わせたものであるが、これらに限定されない。代表的な好ましいＮ，Ｎ’−ビス（２−ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−二酢酸は、エチレンジアミンＮ−Ｎ−ビス（オルト−ヒドロキシフェニル）酢酸（ＥＤＤＨＡ）、これらの前駆体、これらの塩及びこれらを組み合わせたものであるが、これらに限定されない。ＥＤＤＳを形成するための代表的な方法は、ケゼリアン（Kezerian）に対して発行された米国特許第３，１５８，６３５号に見出すことができ、これを本明細書に参考として組み入れる。
【００１９】
（活性剤）
キレート剤は、通常、酸化組成物のような少なくとも１つの活性剤と組み合わせて使用される。活性剤は、水溶性過酸素酸化剤を含むのが好ましい。「水溶性」とは、水に実質的に溶解できる化合物を意味する。このような水溶性過酸素酸化材料は、繊維基材内のメラニンの初期溶解及び脱色に有用である。
【００２０】
有用な過酸素漂白化合物は、一般に水溶液中で過酸化水素を生成可能な過酸素物質である。このような水溶性の過酸素酸化化合物の非限定例としては、過酸化水素、過ヨウ素酸ナトリウム及び過酸化ナトリウムなどの無機アルカリ金属過酸化物、尿素過酸化物、メラミン過酸化物などの有機アルカリ過酸化物、並びに一水和物又は四水和物として導入され得る過ホウ酸、過炭酸、過リン酸、過ケイ酸、過硫酸などのアルカリ金属塩などの無機過水和塩漂白化合物が挙げられる。
【００２１】
本発明の組成物に存在する活性剤は、組成物の約０．５〜約４０重量％で適用されてもよい。酸化組成物及び酸化損傷阻害物質を含む組成物が別々に提供され、組み合わせて使用される場合、濃度は組成物の重量％で表される。さらに酸化損傷阻害キレート剤（例えば、ＥＤＤＳ）に対する酸化剤の重量％は、約２０：１〜約１：２０、好ましくは約９：１〜約１：１、最も好ましくは６：１の範囲となるように調整されるべきである。
【００２２】
（繊維処理装置）
図１は、繊維処理装置１０の実施形態を記載する。繊維処理装置１０は、一般に、超音波発生器１１と櫛装置１２とを備える。櫛装置１２は、近位端部１７及び遠位端部１５を有し、超音波発生器１１に近接した領域に繊維を集める装置を備える。反射器１３は、櫛装置１２の遠位端部１５に取り付けられている。櫛装置１２は、超音波発生器１１に物理的に連結しているのが好ましい。しかし、当業者には知られているように、超音波発生器１１及び櫛装置１２を物理的な取り付けを用いず別々の構成要素として提供することが可能である。物理的な連結又は取り付けが所望される場合、絶縁体材料を櫛装置１２と超音波装置１１との間に提供できる。あるいは物理的な取り付けは、櫛装置１２を、超音波発生器１１を包む絶縁ハウジングに取り付けることによって達成できる。
【００２３】
櫛装置１２は、超音波発生器１１から音響絶縁されているのが好ましい。本発明で使用する時、音響絶縁又は音響絶縁されているとは、櫛装置１２が超音波発生器１１に音響共振しないことを意味する。このことは、超音波発生器１１が活性であるときも櫛装置１２は静止したままであることを意味する。
【００２４】
物理的な連結及び音響絶縁は、構成の選択及び櫛装置１２の超音波発生器１１への物理的取り付け方法によって達成できる。櫛装置１２は、超音波発生器１１と音響的に連結しないのが好ましいので、櫛装置１２を製造するのに選択される材料は、好ましくはプラスチック又は木材のような本質的に絶縁体のものでなければならない。しかし、櫛装置１２は金属から製造されることができ、例えば音響絶縁体を超音波装置１１と櫛装置１２との間に設けることによって音響的に連結させないことができる。さらにポリマー材料に１又は複数の金属を染み込ませて、音響絶縁された櫛装置１２を提供し、有効な超音波繊維処理を与えることができる。金属を染み込ませたポリマーは、より弾力的な構造の装置を与え、さらに必要とされる物理的な音響絶縁能を与えることもできる。
【００２５】
櫛装置１２はまた、次のように表される反射率Ｒを有するように設計された反射器１３を備える：
【００２６】
【数１】
2005511716.tif 000003
式中、Ｚ1＝濡れた繊維の音響インピーダンス、及びＺ2＝反射器の音響インピーダンス。Ｚ1及びＺ2は、次の式によって定義される：
Ｚ2＝ρ2ｃ2及び、
Ｚ1＝ρ1ｃ1
式中、ρ1＝濡れた繊維の密度、ρ2＝反射器の密度、ｃ1＝濡れた繊維での音速、及びｃ2＝反射器での音速。音速は、選択された媒体中を圧力波が伝播する速度である。代表的な繊維及びその他の材料の音速及び密度の値を、以下で表にする。しかし、多数の他の繊維及び材料に関する音速及び密度の値は、化学及び物理ハンドブック（The Handbook of Chemistry and Physics）、第７８版、Ｖ．Ａ  シュチロフ（V.A Shutilov）の超音波の基礎物理（Fundamental Physics of Ultrasound）、クラランスＲ．ロビンズ（Clarence R.  Robbins）のヒトの毛髪の化学的及び物理的挙動（Chemical and Physical Behavior of Human Hair）、第３版、並びに音波及び超音波に関するＩＥＥＥ会報（IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics）、第ＳＵ−３２巻、第３号（１９８５年）、３８１〜３９４頁に見出すことができ、これら全てを本明細書に参考として組み入れる。
【００２７】
【表１】
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反射器１３は、好ましくは櫛装置１２の遠位端部１５に取り付けられ、反射器１３と超音波発生器１１との間に開放空洞１５を形成する。反射器１３を構成するのに選択された材料は、│Ｒ│＞０となる全反射率Ｒを与え、より好ましくは反射器１３を構成するのに選択された材料は、│Ｒ│≧０．５となる全反射率Ｒを与える。
【００２８】
そのため、内面、すなわち超音波発生器１１に最も近い反射器１３の表面は、超音波発生器１１によって生じる音波を効果的に反射する材料で構成されるべきである。代表的な反射性材料としては、金属及び木材のような多孔性材料が挙げられるが、これらに限定されない。最も好ましくは反射器１３は、背後に空気域を有し、超音波発生器１１から離れて配置させた薄い金属シート、フィルム、又は箔を有するように構成し、その結果超音波発生器１１から生じる音響振動を入射波とは反対の方向に顕著に反射する。これは、空気支持反射器として当該技術分野において一般に既知である。理論に拘束されることを望まないが、空気は一般に、液体又は固体材料に比べて対照的な大きい音響インピーダンスを有するので、このような反射器は有効であると考えられている。
【００２９】
好ましい実施形態において、櫛装置１２の遠位端部１５はまた、複数の突出部１４を備え、超音波発生器１１と反射器１３との間に配置された繊維の結合を増大させる。好ましくは突出部１４は、超音波発生器１１に影響されず、上記で示した全体の超音波の数式を構成しない。
【００３０】
櫛装置１２に導入される空隙１６の大きさは、例えば深さ、幅及び長さなど具体的に考慮して選択されるべきであり、それによって空隙１６内で超音波域が均一になり、均等な繊維処理が得られる。空隙１６の外側では、超音波域の強度が急速に減衰し、櫛装置１２の規定された周縁部より外側の繊維への影響が最小限にならなければならない。この減衰により、頭皮上の皮膚が作動繊維処理装置１０に近接しているような毛根領域であっても、繊維及びその他の目的としない対象にとって超音波処理、特に毛髪染色が安全となる。さらに空隙１６の最適な大きさは、適用される超音波周波数ｆに左右される。例えば、空隙１６の最適な長さＬは、次の式によって表すことができる：
Ｌ＝ｋｆ
式中、ｋは最適櫛長さＬと適用される周波数ｆとを比較する直線の傾きによって決定される１次係数である。好ましくはｋの代表的な値は、０．００９ｃｍ／ｋＨｚ〜０．０２０ｃｍ／ｋＨｚの範囲であることが見出されたが、この範囲に限定されない。ｋの値は０．０１３ｃｍ／ｋＨｚであるのが最も好ましい。
【００３１】
超音波発生器１２の動力は、従来の商業的方法のいずれかによって与えられ、電力供給器１８より必要な電圧に変換されることができる。あるいは繊維処理装置１０内に含まれる電池が超音波発生器１２の動力を供給することもできる。内部電池により、繊維処理装置を使用しない間は再充電器に置くことができるようになる。繊維処理装置１０は、繊維処理レジメンがより効果的な処理を提供するために熱エネルギーを必要とする場合には、加熱してもよく、又は別の熱供給源を供給してもよい。
【００３２】
図１に示されるように、繊維処理装置１０は好ましくは多数の貯蔵器１９、任意選択的にカートリッジを含む。多貯蔵器分配システムの利点の１つは、共に貯蔵するのには不適合である材料を別個の貯蔵器で保管し、次いで使用する際には共に分配することができることにある。これらの材料は必要に応じて使用時に混合されるので、混ざり合う製品の量がより良好に調節され、その結果、無駄になる製品を最小限に抑えるか、又はなくすことができる。
【００３３】
本発明においてはあらゆる適した貯蔵器１９を利用することができる。利用される貯蔵器は、繊維処理装置１０に対して完全に又は部分的に内在的又は外在的であってもよく、繊維処理装置１０から取り外し可能であっても、なくてもよいことが理解されるはずである。さらに利用される貯蔵器１９は、詰替可能であっても、又は使い捨てであってもよい。適した貯蔵器１９の非限定例としては、カートリッジのような置換肯定型の貯蔵器及び小袋、袋、ブリスターのようなポンプ排出型貯蔵器、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。また、予め充填されるカートリッジ貯蔵器は、１回だけ使用する使い捨てカートリッジか、複数使用する使い捨てカートリッジか、又は詰替可能なカートリッジとして使用でき、空のカートリッジは最後の使用者が適した材料を充填するために利用できると考えられている。
【００３４】
本発明の実施において、貯蔵器１９は等量の又は異なる量の材料を分配するように適合されてもよい。分配システムは厳密に調整された量、又は有効な量の処理材料を送達するために利用されてもよい。本発明の１つ以上の貯蔵器１９に、連続的に繊維処理材料を充填するのも好ましい。また、材料の連続的な分配は、異なる貯蔵器１９又は貯蔵器１９の組み合わせから連続的に分配することにより達成されてもよい。さらに多数の反復可能な配列もまた、１つのカートリッジ又はカートリッジの組み合わせのいずれかから分配され得るということが理解されるはずである。
【００３５】
貯蔵器１９は、櫛装置１２と液体連通した１つ以上の貯蔵器１９を備える貯蔵器ホルダー内に配置される。分配作動装置２０を調整して、貯蔵器１９からの材料を、分配経路２１ａ、２１ｂを通って櫛装置１２に至るように分配する。少なくとも１つの分配開口部２２ａ、２２ｂを分配経路２０ａ、２０ｂと流体連結させ、櫛装置１２に配置された開口部２２ｂから、突出部１４に位置された開口部２２ａ、又はその両方からのいずれかから材料を放出する。そのため、不適合性化学品、又は混合後に有限な貯蔵寿命を有する化学品を繊維へ直接適用する際に混合及び／又は分配する。さらに化学品は、超音波発生器１１によって生じる機械的な超音波振動の存在によって、適用する際にさらに混合される。
【００３６】
使用するのに適した追加の超音波装置は、「毛髪及びその他の繊維の処理用超音波装置（Ultrasonic Device For The Treatment of Hair and Other Fibers）」という題名で２００１年８月３１日に出願されたケミンクワン（Ke Ming Quan）らによる米国特許出願第０９／９４５，２２７号に詳細に記載され、これを本明細書に参考として組み入れる。
【００３７】
（処理方法）
本発明の範囲である繊維処理装置の使用方法は、繊維、より好ましくはケラチン性繊維、さらにより好ましくは毛髪の処理をもたらす。使用者は超音波処理される繊維を予め濡らすのが好ましい。毛髪を予め濡らす非限定例としては、水ですすぐこと及び／又はシャンプーのような洗浄剤、又はプロクター・アンド・ギャンブル社（Procter & Gamble Company）によって製造されるペルトプラス（PertPlus）（商標）のような洗浄剤／コンディショナーで毛髪繊維を洗浄することが挙げられる。単独で又はコンテナキットの形態で供給できるキレート剤及び／又は活性化合物を局所的に有効な量で繊維に適用し、処理された繊維に望ましい結果をもたらす。好ましくはキレート剤及び／又は活性化合物は、繊維処理装置がキレート剤及び／又は活性化合物を含む貯蔵器を備える場合、繊維処理装置から直接分配される。しかし、繊維処理装置がそのように装備されていない場合、キレート剤及び／又は活性化合物は従来の方法により繊維に手動で適用されることができる。
【００３８】
操作中にエネルギーを与えられた繊維処理装置は、好ましくは繊維の根元部から繊維の先端部への着実な連続動作によって処理された繊維と接触するように配置される。好ましくはこの動作は所望の繊維が全て有効に処理されるまで繰り返される。驚くべきことに、本発明の超音波繊維処理装置を用いて局所的に有効な量の活性化合物で繊維をおよそ５分間処理することは、従来の方法を用いて３０分間処理することに匹敵することを見出した。そのため、頭部全体の毛髪を有効に処理するのに必要な総時間を、現在の３０〜４０分の手順から、本発明による約５〜１０分の処理時間に短縮できる。もちろんこのような局所的に有効な処理を与えるのに必要な総時間は、処理される繊維の長さ及び厚さ、さらに所望の最終色強度に左右される。しかし、目立つ生え際ラインも含めて毛髪を着色する場合、又は斑な白髪を着色する場合には、このような特徴のない毛髪繊維に通常必要となる時間よりも長い時間超音波繊維処理装置を使用するのが好ましい場合があることがわかった。キレート剤の追加のすすぎ及び適用は所望の結果を得るために行うことができる。
【００３９】
上述された代表的な手順はまた、ペットの毛髪繊維の局所的に有効な処理にも使用できることが理解される。さらに布地及びその他のケラチン性繊維を、上述のような超音波繊維処理装置及びキレート剤を用いて処理できることを意図する。
【実施例】
【００４０】
ブリーチング又は着色のような化学的酸化美容処理の間、毛髪繊維に対する損傷は毛表皮に留まる場合も、又は髪全体に至る場合もある。しかし、毛表皮層は、損傷が繊維の毛皮質に及び得る前に通常は損傷を受ける。そのため、表面変化により焦点を合わせた損傷試験は、繊維全体の変化によるものよりも敏感であり得る。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の表面感応技術を用いて、化学的に酸化された毛髪の損傷を評価した結果は、他の損傷評価方法を用いて得られたデータと大いに相互関連し得る。
【００４１】
（走査電子顕微鏡）
ＳＥＭは高解像度、広範囲の倍率及び優れた焦点深さを有し、毛表皮の構造を調べるためには繊維の質分析用の視覚化技術として適している。ＳＥＭはまた、繊維破断の特徴を示すために繊維断面の幾何学的寸法を定量化し（主軸長さ及び短軸長さの決定を含む）、化学的酸化及び／又は還元を含む美容処理によって繊維形態に生じる変化を示す。
【００４２】
（フーリエ変換赤外分析）
フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分析は、シスチンの酸化によって生成するシステイン酸の量を定量化する適した方法である。シスチンの酸化は、ケラチン性繊維の全酸化工程をモニターするための適したマーカーであると考えられている。
【００４３】
ダイアモンド減衰内部反射（ＡＴＲ）を備えたパーキンエルマー（Perkin Elmer）（商標）スペクトル１ＦＴＩＲを用いて、毛髪繊維におけるシステイン酸濃度を測定した。公称ＦＴＩＲ条件は、４ｃｍ-1のスペクトル解像度、０．７ｃｍ-1のデータ間隔、０．２ｃｍ  ｃｍ-1のミラー走査速度及び４，０００ｃｍ-1〜６００ｃｍ-1の走査幅を利用した。代表的なヘアピースを編み（１編み／ｃｍ）、４箇所で分析し、結果を４つの計測値の平均を計算して記録した。背景計測を１Ｎ／ｍのＡＴＲセル圧力で４回の各測定後に行った。次いで得られた試料スペクトルを吸光度測定に変換し、次いで１４５０ｃｍ-1における特徴的なタンパク質ＣＨ2伸長バンドについて規格化した。規格化された吸光度計測値を１３点の平均化システムを用いて二回微分し、それによって１０４０ｃｍ-1における吸光度１４５０ｃｍ-1で規格化された二次導関数の値をシステイン酸の相対濃度として採用した。約１５０未満のシステイン酸濃度は、最も有効な局所的結果を与え、さらに最小限の酸化損傷を与えると考えられる。
【００４４】
（ライトニング及び酸化損傷の測定）
対象ヘアピースに対するブリーチング及び酸化損傷のレベルは、処理されたヴァージン毛髪基材及びヴァージン毛髪基材におけるライトニングの増大に関して相対比色分析測定を行うことによって決定した。比色分析測定は、ハンター社（Hunter Corporation）によって製造される比色計を用いて行った。ライトニングにおける相対的な変化は、Ｌ．ａ．ｂ．座標を用いる色空間におけるΔＬとして報告した。
【００４５】
（試験方法）
上述したブリーチング方法を用いる毛髪のブリーチングを、５回のブリーチングサイクルにて行い、得られた累積超音波酸化損傷を測定し、対照試料と比較した。ブリーチングサイクルでは、ヘアピースに標準ブリーチング溶液を適用し、続いてヘアピースに直接超音波を１０分間適用した。対照試料は、ヘアピースに標準ブリーチング溶液を適用し、次いでそのヘアピースをプラスチックフィルムで包んで、３０℃のオーブンに３０分間置くブリーチングサイクルを使用した。
【００４６】
すすぎ処理水中のカルシウム及びマグネシウムイオンの濃度は、標準的な都市供給飲料水から変更しなかった。処理水の銅イオン濃度は約１ｐｐｍであったが、正確な濃度は重量測定によって測定した。すすぎ水の流速を１．８ガロン／分（６．８リットル／分）に維持した。
【００４７】
３つのヴァージンダークヘアピースを各実施例に用いた。ヴァージン毛髪とは、化学的に処理されたことがない毛髪を意味する。このような毛髪は、ヒューゴ・ロイヤー・インターナショナル（Hugo Royer International Ltd）（イギリス、バークシア）から入手可能である。ヘアピースは通常約１．５グラムの重さである。過酸化水素エマルションベース及びアルカリ性（高ｐＨ）エマルションベースを等重量有するブリーチング組成物混合物で各ヘアピースを処理した。混合物のｐＨを、アルカリエマルションベースによって１０に緩衝した。ブリーチング組成物を全てのヴァージンヘアピース繊維に毛髪繊維１グラムあたり２グラムの速度で適用し、手で入念にマッサージした。選択されたヘアピースを、２５℃にて２０〜３０Ｗの出力及び４０ＫＨｚの音響周波数でソニック・アンド・マテリアルズ（Sonic & Materials）（登録商標）モデルＶＣ１３４超音波ホーンと接触させることによって１０分間処理した。
【００４８】
次いで全てのヘアピースを１分間水ですすいだ。０．１重量％未満のキレート剤を有する、プロクター・アンド・ギャンブル社（Procter & Gamble Company）によって製造される金属イオンを含まないパンテーン（Pantene）（登録商標）クラリファイング・シャンプーを毛髪１ｇあたり０．１ｇ用いて２回のシャンプー及び３０秒の揉み込みを行った。次いで各ヘアピースを３０秒間すすぎ、次いで絞って乾燥させ、送風乾燥した。この手順を各ヘアピースに５回繰り返した。
【００４９】
過酸化水素エマルションベースは、
ａ）１０％のステアリルアルコール及び５％のセテレス２５を含むエマルションベースプレミックス３５％重量％、
ｂ）１％のＤＴＰＡ四ナトリウム、０．４％のＨＥＤＰ、１％の水酸化ナトリウム（３２％純度）及び適量の水を含む安定化溶液２５％、
ｃ）水１４％及び
ｄ）過酸化水素溶液（３５％）２６％
を含んでいた。
【００５０】
アルカリ性エマルションベースは、
ａ）１０％のステアリルアルコール及び５％のセテレス２５を含むエマルションベースプレミックス４４．５％重量％、
ｂ）亜硫酸ナトリウム０．２重量％、
ｃ）アスコルビン酸０．２％、
ｄ）酢酸アンモニウム３％、
ｅ）アンモニア溶液（３０％純度）９．３３％、
ｆ）所望の重量のキレート剤及び
ｇ）適量の水
を含んでいた。
【００５１】
（実施例１）：ＥＤＤＳを用いた超音波ブリーチング処方
上述したブリーチング組成物を２．０重量％のＥＤＤＳの三ナトリウム塩を含むキレート剤を有するように処方し、上述の方法を用いて３つの選択されたヘアピースに５回のサイクルで適用した。
【００５２】
（実施例２）：超音波対照ブリーチング処方
上述のブリーチング組成物を、キレート剤に代えて脱イオン水を等重量％有するように処方した。この組成物を３つの別のヴァージンヘアピースに５回のサイクルで適用した。
【００５３】
（実施例３）：ＥＤＤＳを用いる従来のブリーチング処方
上述のブリーチング組成物を、ＥＤＤＳの三ナトリウム塩２．０重量％を含むキレート剤を含むように処方した。３つのヘアピースを処理し、それぞれをプラスチックフィルムで包み、３０℃で３０分間加熱した。次いで各ヘアピースをオーブンから取り出し、フィルムを外して１分間水ですすいだ。次いで各ヘアピースを上述のようにシャンプーし、すすいだが、超音波処理は採用しなかった。この手順を各ヘアピースについて５回繰り返して適用した。
【００５４】
（実施例４）：従来の対照ブリーチング処方
上述のブリーチング組成物を、キレート剤に代えて脱イオン水を等重量％有するように処方した。各選択されたヘアピースをこの組成物で処理し、実施例３に記載されるように処理した。
【００５５】
次いで全てのヘアピースを、比色分析を用いてヴァージン毛髪に対するライトニングレベルについて評価した。酸化損傷をＦＴＩＲ及びＳＥＭを用いて評価した。５回サイクル後の全ての測定結果を表１に詳細に示す。
【００５６】
【表２】
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図２は通常の未処理ケラチン性繊維２１の従来技術であるＳＥＭ画像２０である。図３は、本発明に従うキレート剤を用いないで得られた損傷毛表皮３１の従来技術であるＳＥＭ画像３０である。図４は、上述の開示に従ってキレート剤を適用して超音波処理されたケラチン性繊維４１のＳＥＭ画像４０である。図３に示されるように、毛表皮３１の全損失は壊滅的なものであるため、毛髪の質に負の観点を与え得る。
【００５７】
前述の実施例及び好ましい実施形態の記載は、網羅的なものでも、開示される精密な形態に本発明を限定するものでもなく、修正及び変更が可能であり、上記の教示を考慮すれば理解される。それ故に、このような変更は、本明細書に付随する請求項によって定義される本発明の範囲内にあることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に従って使用するのに適した超音波繊維処理装置の代表的な実施形態
【図１Ａ】線１Ａ−１Ａに沿って見た超音波繊維処理装置の断面図
【図２】未処理ケラチン性繊維の従来技術であるＳＥＭ画像
【図３】キレート剤を適用せず超音波処理されたケラチン性繊維の従来技術であるＳＥＭ画像及び
【図４】キレート剤を適用して超音波処理されたケラチン性繊維のＳＥＭ画像
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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