(57)【要約】【課題】超音波振動を用いて、人体等の被排出体の表面から当該被排出体の外部に排出物質を排出し、当該排出物質に応じた効率的な排出を実現する。【解決手段】物質排出装置１００を、排出物質の被排出体２００の表面に対して、各超音波の振幅を変調させた振幅変調超音波群を発振する振動部１２０と、排出物質の被排出体２００に対するドリフト速度に基づいて、振動部１２０から発振する振幅変調超音波群の各超音波における振幅を制御する制御部１３０とを具備するようにする。【選択図】図１
2011182883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被排出体の表面から排出物質を外部へ排出する物質排出装置であって、
前記被排出体の表面に対して、各超音波の振幅を漸減するように変調させた振幅変調超音波群を発振する超音波発振部と、
前記被排出体に対する前記排出物質のドリフト速度に基づいて、前記振幅変調超音波群の各超音波における振幅を制御する制御部と
を有することを特徴とする物質排出装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記振幅変調超音波群の発振開始時からの経過時間に対する当該振幅変調超音波群の各超音波における振幅の勾配の絶対値が、前記ドリフト速度以下となるように、当該各超音波の振幅を制御することを特徴とする請求項１に記載の物質排出装置。
【請求項３】
前記制御部は、設定された前記排出物質の排出量に応じて、前記振幅変調超音波群として発振する前記各超音波の数を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の物質排出装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記振幅変調超音波群の各超音波の振幅を、当該振幅変調超音波群の発振開始時における最初の超音波から前記決定した発振する超音波の数に係る最後の超音波まで、単調減少させる制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の物質排出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記振幅変調超音波群の前記最後の超音波における制御を行った後、前記超音波発振部から次の振幅変調超音波群の発振を行う制御を行って、当該振幅変調超音波群の形状が負勾配のノコギリ歯形状となるように制御することを特徴とする請求項４に記載の物質排出装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記各振幅変調超音波群の発振順番ごとに振幅が増大するように制御することを特徴とする請求項５に記載の物質排出装置。
【請求項７】
前記超音波発振部は、被排出体の表面との当接部分に環状振動子を有していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の物質排出装置。
【請求項８】
前記排出物質の種類毎に前記ドリフト速度の値を記憶する記憶部と、
少なくとも、実際に排出する前記排出物質の種類に係る情報の入力を行う情報入力部と
を更に有し、
前記制御部は、前記情報入力部から入力された前記排出物質の種類に応じて前記記憶部から対応するドリフト速度の値を抽出し、当該抽出したドリフト速度の値に基づいて前記振幅変調超音波群の振幅を制御することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の物質排出装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記超音波発振部から発振された前記振幅変調超音波群の各超音波を検出する検出部と、前記検出部で検出された前記各超音波に基づいて、当該振幅変調超音波群の各超音波の位相差を制御して前記超音波発振部を共鳴状態に設定する設定部とを有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の物質排出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体等の被排出体の表面から当該被排出体の外部に排出物質を排出する物質排出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、美容施術として、人体等の表面に超音波による振動を与えて種々の目的を達成する諸技術が案出されている。
例えば、特許文献１には、皮膚に超音波を照射して、毛穴内の洗浄及び角質の除去を同時に行う美容施術方法が開示されている。
また、特許文献２には、皮膚に超音波を照射して、当該照射部位の体毛を除去する美容施術方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５９９５０号公報
【特許文献２】特開２００２−５２７１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
美容分野における、いわゆるスキンケアでは、例えば過剰皮脂（ニキビ）等に対する美容施術として、レーザ等の機器を用いた光治療やケミカルピーリング等が適用されている。
しかしながら、超音波を用いてニキビの治療等を行う超音波機器は未だ開発されていない現況にある。
同様に、膿やうっ血液、滲出液等の体内物質を体外へ排出する外科的施術として、いわゆるドレナージを行う場合でも、そのために用いる超音波機器は未だ開発されていない。
【０００５】
本発明は、超音波振動を用いて、人体等の被排出体の表面から当該被排出体の外部に排出物質を排出し、当該排出物質に対応した効率的な排出を実現する物質排出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の物質排出装置は、被排出体の表面から排出物質を外部へ排出するものであって、前記被排出体の表面に対して、各超音波の振幅を漸減するように変調させた振幅変調超音波群を発振する超音波発振部と、前記被排出体に対する前記排出物質のドリフト速度に基づいて、前記振幅変調超音波群の各超音波における振幅を制御する制御部とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、超音波振動を用いて、人体等の被排出体の表面から当該被排出体の外部に排出物質を排出し、当該排出物質に応じた効率的な排出を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る物質排出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る物質排出装置の超音波発振部の構成例を模式的に示す斜視図である。
【図３】超音波発振部から被排出体の皮膚に対して発振される振幅変調超音波群及びその調和確率関数を示す特性図である。
【図４】ｓｉｎ波の歪み正振幅における力学モデルの等価回路図である。
【図５】実験１で用いる試料の設置状態を示す模式図である。
【図６】実験２において、実施例及び比較例１，２により排出物質である赤色１０２号が拡散した各濾紙の写真を示す図である。
【図７】実験２において、試料Ａ，Ｂ，Ｃについて、実験時間と赤色１０２号の濃度との関係を示す特性図である。
【図８】実施例及び比較例１，２について、実験値と近似データとの差異を示す特性図である。
【図９】実施例及び比較例１，２について、流速Ｊを示す表である。
【図１０】本実施形態の変形例において、振動部から被排出体の皮膚に対して発振される振幅変調超音波群を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係る物質排出装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、物質排出装置１００は、振動部１２０と、制御部１３０と、情報入力部１４０と、ドリフト速度値記憶部１５０とを有して構成されている。
被排出体（本実施形態では、例えば人体）２００の表面（皮膚２０１）には、排出物質吸収体１１０が配設される。排出物質吸収体１１０は、当該表面から排出される排出物質を吸収するものであって、例えば濾紙等が選ばれる。
【００１０】
振動部１２０は、例えば、ＰＺＴ等の圧電素子（不図示）を有して構成されており、排出物質吸収体１１０を介した被排出体２００の表面（皮膚２０１）に対して、各超音波の振幅を変調させた振幅変調超音波群を発振するものである。この振動部１２０による振幅変調超音波群の発振により、被排出体２００内の排出物質が皮膚２０１から排出され、排出物質吸収体１１０に吸収される。
【００１１】
振動部１２０において、図２に示すように、その被排出体２００の表面との当接部分に環状振動子１２１を設けても良い。この環状振動子１２１は、被排出体２００との当接部位が環状の平坦面とされている。環状振動子１２１を設けることにより、排出物質吸収体１１０を介して被排出体２００の表面に当接させた際に、環状振動子１２１の部分に局所的な応力勾配が発生する。この場合、振動部１２０の被排出体２００の表面との非当接部となる中心部分（環状振動子１２１で囲まれた領域の中心部分）では応力が低くなり、当該表面における排出物質の排出位置が局在化され、排出効率が増加する。
【００１２】
情報入力部１４０は、例えば、排出対象となる排出物質の種類に係る情報や当該排出物質の排出量に係る情報を含む各種の情報を制御部１３０のＣＰＵ１３３に入力する。
【００１３】
ドリフト速度値記憶部１５０は、複数のドリフト速度の値を記憶しており、ドリフト速度値記憶部１５０には、例えば、排出物質の種類毎にドリフト速度の値が記憶されている。
【００１４】
制御部１３０は、被排出体２００に対する排出物質のドリフト速度に基づいて、振動部１２０から発振する振幅変調超音波群の各超音波における振幅を制御する。この制御部１３０は、発振超音波検出部１３１と、超音波振幅抽出部１３２と、ＣＰＵ１３３と、超音波振幅調整部１３４と、位相検波部１３５と、共鳴周波数調整部１３６と、交流電圧発信部１３７と、電圧制御アンプ１３８と、電力増幅部１３９とを有して構成されている。
【００１５】
発振超音波検出部１３１は、振動部１２０から発振された振幅変調超音波群の各超音波を電圧値として検出する。超音波振幅抽出部１３２は、発振超音波検出部１３１で検出した各超音波毎に、その振幅を電圧値として抽出する。
【００１６】
ＣＰＵ１３３は、物質排出装置１００における動作を統括的に制御する。例えば、ＣＰＵ１３３は、情報入力部１４０から入力された排出物質の種類に応じてドリフト速度値記憶部１５０から対応するドリフト速度の値を抽出し、当該抽出したドリフト速度の値に基づいて、振動部１２０から発振する振幅変調超音波群の振幅を制御するための制御信号を超音波振幅調整部１３４に送信する。また、例えば、ＣＰＵ１３３は、情報入力部１４０から入力された排出物質の排出量に係る情報に基づいて、振動部１２０から１つの振幅変調超音波群として発振する各超音波の数を決定し、当該決定に基づく制御信号を超音波振幅調整部１３４に送信する。
【００１７】
具体的に、ＣＰＵ１３３は、振幅変調超音波群の振幅を制御するための制御信号及び振幅変調超音波群として発振する各超音波の数に係る制御信号を、図１に示す負勾配のノコギリ歯信号電圧として出力する。ここで、各ノコギリ歯は、単調減少する線形波形である。ノコギリ歯の単調減少部の勾配（傾き）の絶対値は、抽出したドリフト速度の値に相当するものであり、また、ノコギリ歯のオン時間によって１つの振幅変調超音波群として発振する各超音波の数を制御する。
【００１８】
超音波振幅調整部１３４は、超音波振幅抽出部１３２で抽出した各超音波の振幅に係る電圧値と、ＣＰＵ１３３からノコギリ歯信号電圧とを入力とし、振動部１２０から発振する振幅変調超音波群の各超音波における振幅が前記ドリフト速度以下になるように調整すると共に、当該振幅変調超音波群として発振する各超音波の数を調整する制御電圧を出力する。
【００１９】
位相検波部１３５は、発振超音波検出部１３１で検出した振幅変調超音波群の各超音波の波形と、交流電圧発信部１３７から出力する交流電圧の波形との位相を検出する。共鳴周波数調整部１３６は、位相検波部１３５で検出された位相に基づいて、交流電圧発信部１３７から出力する交流電圧の位相を制御し、振動部１２０が共鳴状態となるように調整する。即ち、この位相検波部１３５及び共鳴周波数調整部１３６は、発振超音波検出部１３１で検出した振幅変調超音波群の各超音波に基づいて、当該振幅変調超音波群の各超音波の位相差を制御して振動部１２０を共鳴状態に設定する、本発明の「設定部」を構成する。
【００２０】
交流電圧発信部１３７は、交流電圧（例えば、正弦波電圧）を発信するものである。電圧制御アンプ１３８は、交流電圧発信部１３７から発信された交流電圧を、超音波振幅調整部１３４から出力された制御電圧に基づいて変調させる等の制御を行う。電力増幅部１３９は、電圧制御アンプ１３８で変調させた交流電圧を電力増幅して振動部１２０に出力する。
【００２１】
振動部１２０では、電力増幅部１３９から入力された交流電圧が上述の圧電素子（不図示）に供給され、当該交流電圧に基づく歪みが圧電素子で発生する。これにより、振動部１２０から、各超音波の振幅を変調させた振幅変調超音波群が発振されることになる。
【００２２】
次に、排出物質の被排出体２００に対するドリフト速度（以下、このドリフト速度をＶdとする）を考慮した、本発明に係る物質排出方法について説明する。
図３は、振動部１２０から被排出体２００の皮膚２０１に対して発振される振幅変調超音波群及びその調和確率関数を示す特性図である。
【００２３】
まず、図３（ａ）に示す振幅変調超音波群について説明する。
図３（ａ）に示すように、振動部１２０から被排出体２００の表面（皮膚２０１）に発振される１つの振幅変調超音波群には、それぞれ振幅が変調された複数の超音波が含まれている。この１つの振幅変調超音波群として発振する超音波の数は、制御部１３０（ＣＰＵ１３３）において、例えば、情報入力部１４０から入力（設定）された排出物質の排出量に係る情報に基づいて決定される。
【００２４】
また、制御部１３０は、図３（ａ）に示すように、１つの振幅変調超音波群の発振開始時からの経過時間（ｔ）に対する当該振幅変調超音波群の各超音波における振幅の勾配−Ｖe（この勾配は、経過時間（ｔ）に対する各超音波の振幅における速度とも言える）の絶対値Ｖeが、ドリフト速度Ｖd以下となるように、当該各超音波の振幅を制御する。ここで、図３（ａ）において、各超音波の振幅を結んだ一点破線の線分の勾配（傾き）が−Ｖeとなる。
【００２５】
また、制御部１３０は、図３（ａ）に示すように、１つの振幅変調超音波群の各超音波の振幅を、当該振幅変調超音波群の発振開始時における最初の超音波から排出物質の排出量に係る情報に基づき決定した発振する超音波の数に係る最後の超音波まで、単調減少させる制御を行う。即ち、各超音波の振幅を勾配−Ｖeで単調減少させている。
【００２６】
ここで、振幅変調超音波群の発振開始時における最初の超音波（振幅変調超音波群の各超音波のうちで振幅が最大となる超音波）の振幅により、被排出体２００内の超音波による排出深さが決まる。
振動子である振動部１２０及び被排出体２００について、ヤング率をＥ1，Ｅ2とし、歪み振幅をε1，ε2とすると、以下の数式（１）のように、振動部１２０の超音波の発振により発生する応力は、被排出体２００の抗力に等しい。
【００２７】
【数１】
2011182883.tif 000003
【００２８】
従って、排出深さである被排出体２００の歪み振幅ε2は、以下の数式（２）のようになる。
【００２９】
【数２】
2011182883.tif 000004
【００３０】
このことから、振幅変調超音波群の発振開始時における最初の超音波の振幅は、必要な排出深さに応じて決定される値である。
【００３１】
また、制御部１３０は、図３（ａ）に示すように、１つの振幅変調超音波群の前記最後の超音波における制御を行った後、振動部１２０から次の振幅変調超音波群の発振を行う制御を行って、発振する振幅変調超音波群の形状が、図３（ａ）の一点破線に示すノコギリ歯形状となるように制御する。
【００３２】
続いて、図３（ｂ）に示す調和確率関数に係る一般的な原理について説明する。
外力Ｆにより均一な系内（固体）に引き起こる流速Ｊは濃度をＣとすると、以下の数式（３）及び数式（４）のように示される。
【００３３】
【数３】
2011182883.tif 000005
【００３４】
また、排出物質の被排出体２００に対するドリフト速度Ｖdは、以下の数式（５）のように示される。
【００３５】
【数４】
2011182883.tif 000006
【００３６】
ここで、下記の数式（６）に示すように、振動応力による排出を有効とし（濃度勾配のみでは排出物質の排出は効率的ではない。）、振動応力の振幅をＡとすると、振動応力の振幅Ａは、以下の数式（７）のように示される。
【００３７】
【数５】
2011182883.tif 000007
【００３８】
ここで、数式（７）のＥはヤング率を示し、εは歪み振幅を示す。そして、歪み振幅εの速度ｖとすると、歪み振幅εの波頭ｘとｘ＋Δｘの存在時間Δｔは、以下の数式（８）及び数式（９）のように示される。
【００３９】
【数６】
2011182883.tif 000008
【００４０】
そして、振動周期をτとすると、歪み振幅εの波頭ｘの存在確率Ｐ（ｘ）は、以下の数式（１０）のように示される。
【００４１】
【数７】
2011182883.tif 000009
【００４２】
この数式（１０）で示した存在確率Ｐ（ｘ）は、図３（ｂ）に示す調和確率関数の特性に相当するものである。
【００４３】
一方、拡散物質のジャンピング周波数ωjがドリフト速度Ｖdを与える。外力周波数ωFが以下の数式（１１）に示す条件のとき、外力に追従できず、外圧振幅Ｐ（ｘ）MAX点がドリフト速度作用力点として作用する。
【００４４】
【数８】
2011182883.tif 000010
【００４５】
振動部１２０の圧電素子としてＰＺＴを用いて、当該ＰＺＴを排出物質の排出の駆動振動源とした場合について考える。ＰＺＴの音響インピーダンスは約３４．８×１０6ｋｇ／ｍ2・ｓであり、また、筋肉の音響インピーダンスは約１．５×１０6ｋｇ／ｍ2・ｓであり、筋肉の音響インピーダンスはＰＺＴの音響インピーダンスの約２０分の１の大きさである。
【００４６】
そのうえ、人体の音響振動減衰係数は、実験により、超音波振動周波数８０ｋＨｚで０．１５／ｃｍ程度であるので、人体は緩和系と見做される。一方、振動部１２０の圧電素子が人体（被排出体２００）に与える振動振幅は、正弦波（ｓｉｎ波）の振幅圧力関数の正側に限られる。即ち、ｓｉｎ波の正側振幅だけが人体（被排出体２００）に打撃力として与えられる。この力学モデルの等価回路図を図４に示す。
【００４７】
図４に示すｓｉｎ波の歪み正振幅Ａ（ｔ）は、以下の数式（１２）のように示される。
【００４８】
【数９】
2011182883.tif 000011
【００４９】
これをフーリエ級数展開すると、歪み正振幅Ａ（ｔ）は、以下の数式（１３）のように示される。
【００５０】
【数１０】
2011182883.tif 000012
【００５１】
ここで、数式（１３）のε0は、以下の数式（１４）のように示され、また、数式（１３）のεnは、以下の数式（１５）のように示される。
【００５２】
【数１１】
2011182883.tif 000013
【００５３】
数式（１５）に示す振幅εnが図４に示す緩和系に入力されると、緩和関数との積になり、εn(out)は、以下の数式（１６）のように示される。
【００５４】
【数１２】
2011182883.tif 000014
【００５５】
数式（１６）は、振動項としてドリフト速度Ｖdに対する寄与は駆動周波数が低い程、効率的であることを示す。ここで、数式（１４）は超音波駆動周波数ωに依存しない静圧振幅を示している。そして、図３（ａ）に示す振幅変調超音波群のように、ノコギリ歯形状となるように振幅変調をかけると、数式（１４）は、以下の数式（１７）のように示される。
【００５６】
【数１３】
2011182883.tif 000015
【００５７】
ここで、−Ｖeは、上述したように、１つの振幅変調超音波群の発振開始時からの経過時間（ｔ）に対する当該振幅変調超音波群の各超音波の振幅における速度、即ち、図３（ａ）の一点破線に示すノコギリ歯形状の傾き（勾配）を示し、排出物質の排出条件は、上述したように、以下の数式（１８）を満たさなければならない。
【００５８】
【数１４】
2011182883.tif 000016
【００５９】
被排出体２００内の排出物質の拡散活性化ポテンシャルをＵ、排出物質の拡散係数をＤとする。拡散係数Ｄは、拡散活性化ポテンシャルＵを変えて、被排出体２００内で隣接サイト（外力下距離Δｘ）へ移動する際の移動確率に比例する。
また、外力下距離Δｘ当たりの力をＦとすると、減少ポテンシャルΔＵ、拡散係数ＤFは数式（１９），（２０）のようになる。
【００６０】
【数１５】
2011182883.tif 000017
【００６１】
従って、棒状試料に沿った溶質濃度Ｃの拡散係数ＤFは、外力が０の拡散係数Ｄ0より外力に起因して大きくなる。Ｃ0を時間無限大の拡散濃度とすると、外力下のＣは、数式（２１）のようになる。
【００６２】
【数１６】
2011182883.tif 000018
【００６３】
数式（２１）を踏まえ、定点による濃度の時間依存は、以下の数式（２２），（２３）のようになる。
【００６４】
【数１７】
2011182883.tif 000019
【００６５】
次に、本発明の実施形態に係る物質排出装置を用いた諸実験結果について説明する。
【００６６】
（実験１）
実験１では、排出物質と、被排出体２００に対するドリフト速度との関係について調べた。
実験には、図５に示すように、被排出体２００として寒天１１１を用い、排出物質に相当するものとして、分子量の異なる３種を用意した。具体的に、試料１として、寒天１１１に排出物質として着色料である赤色１０２号（分子量６３１．５１）を染み込ませたものを用いた。試料２として、寒天１１１に排出物質として着色料である青色１号（分子量７９２．８６）を染み込ませたものを用いた。試料２として、寒天１１１に排出物質として薬剤であるインスリン（分子量５８０７）を染み込ませたものを用いた。
【００６７】
寒天１１１下に、図１の排出物質吸収体１１０である濾紙を介して振動部１２０を配置し、寒天１１１に超音波の振動が伝わり易いように寒天１１１上に重り１１２を載置した。この状態で、寒天１１１に振動部１２０により超音波を順次発振させた。超音波の発振周波数を変え、当該発振周波数と、各試料から濾紙に吸収された排出物質の濃度との関係を調べた。その結果、各試料では、超音波振幅変調の発振周波数と排出物質の濃度との関係において、それぞれ相異なる曲線を描くことが判った。以上より、各排出物質には、非排出体との関係において、その分子量に対応した固有のドリフト速度が存在することが確認された。
【００６８】
（実験２）
実験２では、比較例との比較に基づいて、本実施形態に係る物質排出装置による排出物質の排出の優位性について調べた。
実験には、図５と同様に、被排出体２００として、寒天１１１に排出物質として着色料である赤色１０２号を染み込ませたものを用いた。寒天１１１下に、図１の排出物質吸収体１１０である濾紙を介して振動部１２０を配置し、寒天１１１上に重り１１２を載置した。この状態で、実施例として、寒天１１１に振動部１２０により負勾配のノコギリ歯形状の振幅変調超音波を発振させた。また、実施例との比較のため、寒天１１１下に濾紙を配置し、寒天１１１上に重り１１２を載置した状態で、濃度勾配のみにより濾紙へ赤色１０２号を自然拡散させた比較例１と、図５と同様の状態で寒天１１１に固定振幅の超音波を発振させた比較例２とを行った。
【００６９】
図６は、実験２において、実施例及び比較例１，２により排出物質である赤色１０２号が拡散した各濾紙の写真を示す図である。
図６において、試料Ａは比較例１の自然拡散で３分間放置した濾紙、試料Ｂは比較例２の固定振幅の超音波を３分間発振した濾紙、試料Ｃは実施例による負勾配のノコギリ歯形状の振幅変調超音波を振動周期０．１秒で３分間発振した濾紙である。
図６の写真から明らかなように、試料Ａと試料Ｂとでは赤色１０２号の濃度差は僅かであるが、試料Ｃでは試料Ａ，Ｂと比べて赤色１０２号の濃度が極めて大きい。
【００７０】
続いて、試料Ａ，Ｂ，Ｃについて、実験時間と赤色１０２号の濃度との関係について調べた。実験結果を図７に示す。
図７では、実験時間（試料Ａでは放置時間、試料Ｂ，Ｃでは超音波の発振時間）を６０秒、１２０秒、１８０秒、３００秒、６００秒とし、赤色１０２号を吸収した試料Ａ，Ｂ，Ｃの各濾紙を蒸留水に溶かし込み、分光器によってその吸光度（Abs）を計測した。図７の近似データは、数式（２２），（２３）に基づいて算出した吸光度である。
図７の実験結果より、実施例の試料Ｃでは、比較例１，２の試料Ａ，Ｂに比べて高い吸光度を示すことが確認された。
【００７１】
実施例及び比較例１，２について、実験値と近似データとの差異を図８に示す。（ａ）は比較例１であり、近似データは自然拡散の考察から得られた吸光度である。（ｂ）は比較例２であり、近似データは超音波を固定振幅とした場合の考察から得られた吸光度である。（ｃ）は実施例であり、近似データは数式（２２），（２３）に基づいて算出した吸光度である。
各例における確率誤差は、図８（ａ）の比較例１では１±０．１４１、図８（ｂ）の比較例２では１±０．０１７、図８（ｃ）の実施例では１±０．００４である。この結果から、実施例では、比較例１，２に比べて確率誤差が極めて小さいことが確認された。
【００７２】
数式（２１）を用いて、最小二乗法により、実験２の結果を解析することができる。
上記した実験１の結果に基づいて、非線形最小二乗法を用いることにより、係数ａの値を算出することができる。
算出された係数ａの値から、濃度勾配のみを用いた比較例１、固定振幅の超音波を用いた比較例２、本実施形態による負勾配のノコギリ歯形状の振幅変調超音波を用いた実施例の夫々について、流速Ｊの値を算出した。その結果を図９に示す。図９では、濃度勾配のみの場合の流速Ｊを基準値１として、比較例２及び実施例の流速Ｊを相対値としている。実施例では、比較例１，２の２倍程度の流速が得られた。このことから、本実施形態による負勾配のノコギリ歯形状の振幅変調超音波を用いた、排出物質の排出の有効性が確認された。
即ち、ドリフト速度（−Ｖd）を考慮して振幅変調超音波群を供給する方が、濃度勾配により自然拡散させたり、固定振幅の超音波を供給し続けるよりも、排出物質の効率的な排出を実現できることが実証できた。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、排出物質の被排出体２００に対するドリフト速度−Ｖdに基づいて、振動部１２０から発振する振幅変調超音波群の各超音波における振幅を制御するようにしたので、人体等の被排出体の表面から超音波を用いて排出物質を排出する際に、当該排出物質に応じた効率的な排出が実現する。
本発明の物質排出装置は、例えば、ニキビの内容物である皮脂を排出物質として、これを効率的に排出する治療に適用したり、膿やうっ血液、滲出液等の体内物質を体外へ排出する外科的施術として、いわゆるドレナージに適用することができる。
【００７４】
本実施形態においては、制御部１３０において、情報入力部１４０から入力された排出物質に係る情報に基づいて、振動部１２０から発振する振幅変調超音波群の各超音波における振幅の制御及び１つの振幅変調超音波群として発振する各超音波の数の制御を行うようにしているが、本発明においてはこれに限定されるわけでなく、例えば、本実施形態で示した排出物質に係る情報に加えて、測定した被排出体２００の音響インピーダンスに係る情報を情報入力部１４０から入力し、排出物質に係る情報に加え、当該音響インピーダンスに係る情報を加味して、振動部１２０から発振する振幅変調超音波群の各超音波における振幅の制御及び１つの振幅変調超音波群として発振する各超音波の数の制御を行うようにする形態であっても良い。
【００７５】
（変形例）
以下、本実施形態の変形例について説明する。本変形例では、本実施形態の図１と同様の装置構成である物質排出装置を開示するが、その振幅変調超音波群の発振状態が若干異なる点で本実施形態と相違する。
【００７６】
図１０は、超音波発振部から被排出体の皮膚に対して発振される振幅変調超音波群を示す特性図である。排出物質の拡散（被排出体の皮膚から外部への拡散）は、自然拡散と振動部１２０から振幅変調超音波群として発振する超音波による外力拡散との線形結合となる。自然拡散による濃度勾配のみによる拡散深さは、以下の数式（２４）で示される。
【００７７】
【数１８】
2011182883.tif 000020
【００７８】
本変形例では、制御部１３０は、振動部１２０から振幅変調超音波群として発振する超音波による外力拡散に上記の自然拡散の寄与を加算し、負勾配の各振幅変調超音波群の発振順番ごとに振幅が増大するように発振制御する。
このように、各振幅変調超音波群を発振制御することにより、発振当初では振幅変調超音波群の振幅が小さいため、単位時間当たりのドリフト速度による排出物質の移送回数が増え、被排出体の表面への排出物質の掃引回数が増大する。これにより、排出物質の排出効率が更に向上することになる。
【００７９】
なお、本実施形態及び変形例においては、被排出体２００として人体を想定して説明したが、本発明においてはこれに限定されるわけでなく、他の動物であっても適用可能である。
更に、被排出体を、生体以外、例えば衣服等とし、衣服等の染みを排出物質として、本発明の物質排出装置を衣服等の染み抜きに適用することも可能である。
【００８０】
前述した本実施形態に係る物質排出装置１００を構成する図１の制御部１３０の各手段の機能は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
【００８１】
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。
【００８２】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係る物質排出装置１００の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係る物質排出装置１００の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係る物質排出装置１００の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１００  物質排出装置
１１０  排出物質吸収体
１１１  寒天
１１２  重り
１２０  振動部
１２１  環状振動子
１３０  制御部
１３１  発振超音波検出部
１３２  超音波振幅抽出部
１３３  ＣＰＵ
１３４  超音波振幅調整部
１３５  位相検波部
１３６  共鳴周波数調整部
１３７  交流電圧発信部
１３８  電圧制御アンプ
１３９  電力増幅部
１４０  情報入力部
１５０  ドリフト速度値記憶部
２００  被排出体（人体）
２０１  皮膚
２０２  体内
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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