(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成からなる超音波機器
使用者の肌に接触して超音波を肌に与える振動要素を有する手持ち式の施療器；
ＤＣ電圧を与える電源と；
上記電源からのＤＣ電圧によって上記振動要素を駆動する振動出力電圧を発生する発振回路；
上記振動要素が例えば肌に接触することによって負荷が加えられたかを検知しこの振動要素に負荷が加えられた時に負荷検知信号を発生する負荷検知回路；
上記振動要素が移動していることを検知しこの振動要素がそのように移動した時に移動検知信号を発生する移動検知回路；
上記負荷検知回路と移動検知回路とに接続され、上負荷検知信号が所定の第１の期間内に入力されない場合や、上記負荷検知信号が上記第１の期間内に入力されていても上記移動検知信号が所定の第２の期間内に所定の時間連続して入力されない場合に、上記発振回路を制御して上記振動出力を減少させる制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波機器において、
上記超音波機器は監視回路を備え、この監視回路は上記振動要素で行われている超音波振動及び振動要素を動かすことにより発生する上記超音波振動の周波数よりも低い周波数の低周波成分を含む単一の監視出力を与え、この監視出力が上記負荷検知回路及び移動検知回路において処理されて上記の負荷検知信号や上記の移動検知信号が生成されることを特徴とする超音波機器。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波機器において、
上記発振回路は一次巻線と二次巻線とを有するトランスを備え、二次巻線の両端間に圧電素子である上記振動要素が接続され、上記一次巻線が振動電圧を発生することで上記二次巻線が上記の振動出力を出力して上記振動要素を駆動し、上記監視回路は上記トランスに磁気結合されて上記監視出力を与える補助巻線で構成されたことを特徴とする超音波機器。
【請求項４】
請求項２に記載の超音波機器において、
上記発振回路は一次巻線と二次巻線とを有するトランスを備え、二次巻線の両端間に圧電素子である上記振動要素が接続され、上記一次巻線が振動電圧を発生することで上記二次巻線が上記の振動出力を出力して上記振動要素を駆動し、上記監視回路は上記二次巻線の両端間で上記振動要素と並列に接続されて上記振動電圧を整流して上記監視出力を電圧として与えることを特徴とする超音波機器。
【請求項５】
請求項２に記載の超音波機器において、
上記発振回路は一次巻線と二次巻線とを有するトランスを備え、二次巻線の両端間に圧電素子である上記振動要素が接続され、コンデンサが上記一次巻線の両端間に接続されて一次巻線とで並列共振回路を形成し、スイッチング素子がＤＣ電源の両端間で上記並列共振回路と直列に接続されて交互にオン・オフ駆動されて上記並列共振回路に振動電圧を発生させ、この振動電圧によって上記二次巻線に上記の振動出力を誘起させ；
上記監視回路は上記ＤＣ電源の両端間で上記スイッチング素子及び上記並列共振回路とに直列に接続された電流検出抵抗で構成されて上記の監視出力を電圧として与えることを特徴とする超音波機器。
【請求項６】
請求項２に記載の超音波機器において、
上記監視回路は一次巻線と二次巻線を有するトランスで構成され、上記一次巻線が圧電素子である上記振動要素と直列に上記発振回路の出力経路に接続されて上記二次巻線が上記の監視出力を発生することを特徴とする超音波機器。
【請求項７】
請求項２に記載の超音波機器において、
上記の負荷検知回路は上記監視出力の振幅を所定のレベルと比較するコンパレータで構成されて、この監視出力の振幅が所定のレベルよりある度合いずれた時に上記の負荷検知信号を出力することを特徴とする超音波機器。
【請求項８】
請求項２に記載の超音波機器において、
上記の移動検知回路は、上記監視出力から上記低周波成分を取り出すローパスフィルターと、判定回路とで構成され、この判定回路は上記低周波成分の振幅が所定の閾値を超えた時に上記移動検知信号を上記制御回路に出力することを特徴とする超音波機器。
【請求項９】
請求項２に記載の超音波機器において、
上記の負荷検知回路は上記監視出力の振幅を所定のレベルと比較するコンパレータで構成されて、この監視出力の振幅が所定のレベルよりある度合いずれた時に上記の負荷検知信号を出力し、
上記の移動検知回路は、上記監視出力から上記低周波成分を取り出すローパスフィルターと、判定回路とで構成され、この判定回路は上記低周波成分の振幅が所定の閾値を超えた時に上記移動検知信号を上記制御回路に出力することを特徴とする超音波機器。
【請求項１０】
請求項１に記載の超音波機器において、
上記振動要素の近傍にセンサー板が設けられて振動要素に負荷が加わることに起因してセンサー板が変形し、このセンサー板は変形によりその電気抵抗を変化させる感圧性導電ゴムで作られ、このセンサー板の一面に一つの第１電極が設けられると共に反対面に複数の第２電極が設けられ、
上記第１電極と各第２電極との間に電圧を印加する複数の電源が設けられて、上記第２電極の各々の近傍の箇所でのセンサー板の変形度合いを表わす複数の監視出力を与え、
上記制御回路は少なくとも一つの上記監視出力を分析して上記負荷検知信号を発生し、上記監視出力の全てを互いに参照して分析して上記の移動検知信号を発生することを特徴とする超音波機器。
【請求項１１】
請求項１に記載の超音波機器において、
上記振動要素の温度を検出してこの温度を示す温度出力を与える温度センサーが設けられ、温度出力が所定の閾値を超えた時に上記発振回路での発振出力の発生を停止する停止信号を与える保護回路が設けられたことを特徴とする超音波機器。
【請求項１２】
請求項１に記載の超音波機器において、
上記発振回路は上記振動出力を間欠的に発生して振動出力における隣り合うパルス群の間に休止期間を設け、上記負荷検知回路及び移動検知回路はこの休止期間内に上記の負荷検知信号及び移動検知信号を上記制御回路に伝達することを特徴とする超音波機器。
【請求項１３】
請求項１に記載の超音波機器において、
上記発振回路と電源回路がこの電源回路へ電源電圧を与える電池と共に上記の施療器に内蔵され、上記施療器はＡＣ電圧を出力するインバータを内蔵した機器本体に対して物理的に着脱自在となり、上記インバータは上記のＡＣ電圧が印可される一次電力巻線を有し、上記施療器には上記一次電力巻線に磁気結合する二次電力巻線が内蔵され、上記施療器が機器本体に物理的に結合した時にこの二次電力巻線が上記一次電力巻線に磁気結合して対応する電圧を誘起し、上記二次電力巻線は上記施療器内で上記電池に接続されて二次電力巻線に誘起された電圧によって電池を充電することを特徴とする超音波機器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、人体に超音波振動を与える超音波機器に関するものである。
背景技術
従来の人体に超音波振動を与える超音波機器は、日本特許公告公報６−２２５１８号や日本特許公開公報３−６３０５４号に開示されている。この従来の超音波機器は、人体に接触させて超音波を与える振動要素を備えた施療子と、振動要素に超音波振動を与える発振回路、及び振動要素が負荷に接触しているかどうかを検知する負荷検知回路とで構成され、無負荷状態を検知した時には振動要素に与える超音波振動のレベルを減少させることが提案されている。このような超音波機器は主に身体の内部検査を行うために開発されており、医者などの専門家が使用するものであるため、上のような負荷検知があるだけで超音波を効果的に人体に作用させることが可能である。しかしながら、例えば美顔や痩身のために超音波振動を人体に作用させる超音波機器を提供する場合、使用者は素人のため、負荷検知だけでは安全に且つ効果的に超音波機器を使用することができず、超音波機器が肌に沿って適切に移動していることを検知することが重要である。即ち、振動要素を長い間同じ箇所に接触させていると低温やけどを起こしてしまうことがあり、無負荷時に無駄なエネルギーを消費するのを無くすことに加えて、低温やけどの発生を防止する対策が必要となる。
発明の開示
本発明は上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、安全性が高く且つ使い勝手のよい超音波機器を提供することである。
本発明に係る超音波機器は、使用者の肌に接触して超音波を肌に与える振動要素を有する手持ち式の施療器と、ＤＣ電圧を与える電源と、電源からのＤＣ電圧によって振動要素を駆動する振動出力を発生する発振回路と、振動要素が例えば肌に接触することによって負荷が加えられたかを検知しこの振動要素に負荷が加えられた時に負荷検知出力を発生する負荷検知回路とを備える。更に、振動要素が移動していることを検知しこの振動要素がそのように移動した時に移動検知出力を発生する移動検知回路が設けられ、制御回路が負荷検知回路と移動検知回路とに接続され、負荷検知信号が所定の第１の期間内に入力されない場合や、負荷検知信号が第１の期間内に入力されていても移動検知信号が所定の第２の期間内に所定の時間連続して入力されない場合に、発振回路を制御して振動出力を減少させる。
このように本発明の超音波機器では、振動要素が人体に接触を維持しながら移動していることが検出できて、この時にのみ超音波振動を継続して人体に与えることができるため、人体の一所に長く留まって低温やけどを引き起こすような超音波振動を加えることが防止できる。
好ましくは、超音波機器に監視回路が設けられ、振動要素で行われている超音波振動及び振動要素を動かすことにより発生する上記超音波振動の周波数よりも低い周波数の低周波成分を含む単一の監視出力をこの監視回路で発生させ、この監視出力が上記負荷検知回路及び移動検知回路に送られここで処理されて上記の負荷検知信号や上記の移動検知信号が生成される。このような負荷状態及び振動要素の移動を示す情報を共に有する監視信号は、振動要素を駆動する発振回路と振動要素とを含む振動系に現れるため、監視回路をこの振動系に電気的に接続したものとすることで、別途に負荷検知や移動検知のためのセンサーを必要としない簡単な構成で負荷検知と移動検知を行うことができる。
監視回路の一例としては、発振回路の出力を検出するように構成される。発振回路は一次巻線と二次巻線とを有するトランスを備え、二次巻線の両端間に圧電素子である振動要素が接続され、一次巻線が振動電圧を発生することで二次巻線が振動出力を出力して振動要素を駆動するよう構成される。監視回路はこのトランスに磁気結合された補助巻線で構成され、この補助巻線が発振回路の出力に比例した上記の検知出力を与える。
この他、監視回路としては、上と同様のトランスを備えた発振回路を備えたものにおいて、二次巻線の両端間で上記振動要素と並列に接続されて上記振動電圧を整流する回路として構成することができる。
更に、監視回路としては、共振回路を備えた発振回路内を流れる電流に基づいて上記の検知出力を検出するように構成できる。この場合、発振回路は一次巻線と二次巻線とを有するトランスを備え、二次巻線の両端間に圧電素子である上記振動要素が接続され、コンデンサが一次巻線の両端間に接続されて一次巻線とで並列共振回路を形成する。スイッチング素子がＤＣ電源の両端間で上記並列共振回路と直列に接続されて交互にオン・オフ駆動されて上記並列共振回路に振動電圧を発生させ、この振動電圧によって上記二次巻線に上記の振動出力を誘起させる。監視回路は上記ＤＣ電源の両端間で上記スイッチング素子及び上記並列共振回路とに直列に接続された電流検出抵抗で構成されて上記の監視出力を電圧として与える。
他の実施形態では、監視回路が一次巻線と二次巻線とを備えたトランスで構成され、二次巻線が圧電素子である振動要素と直列に発振回路の出力経路に接続されることで二次巻線が上記の監視出力を発生するようにしている。
負荷検知回路としては上記監視出力の振幅を所定のレベルと比較するコンパレータで構成されることが好ましく、この監視出力の振幅が所定のレベルよりある度合いずれた時に負荷検知信号を出力するようにしている。
移動検知回路としては、上記監視出力から上記低周波成分を取り出すローパスフィルターと判定回路とで構成され、この判定回路は上記低周波成分の振幅が所定の閾値を超えた時に移動検知信号を上記制御回路に出力する。
更に、本発明では負荷検知と移動検知を行うために振動要素の近傍に配したセンサー板を用いたの別の方式を開示する。このセンサー板は移動要素に負荷が加えられたことに伴って変形するもので、変形によりその電気抵抗を変化させる感圧性導電ゴムで作られ、このセンサー板の一面に一つの第１電極が設けられると共に反対面に複数の第２電極が設けられる。第１電極と各第２電極との間に電圧を印加する複数の電源が設けられて、第２電極の各々の近傍の箇所でのセンサー板の変形度合いを表わす複数の監視出力が与えられ、制御回路が少なくとも一つの上記監視出力を分析して負荷検知信号を発生し、監視出力の全てを互いに参照して分析して上記の移動検知信号を発生するようにしている。
また、移動要素の温度を検出する温度センサーを用いた制御を行うことが望ましい。制御回路には保護回路が設けられ、この温度センサーからの温度出力が所定の閾値を超えた時に発振回路での発振出力を停止する停止信号を与える。これにより、振動要素が加熱した状態で身体に接触することが防止できる。
発振回路は上記振動出力を間欠的に発生して振動出力における隣り合うパルス群の間に休止期間を設けるように構成されることが好ましく、負荷検知回路及び移動検知回路はこの休止期間内に上記の負荷検知信号及び移動検知信号を上記制御回路に伝達する。これにより、負荷検知信号や移動検知信号が雑音の影響を受けず制御回路での判定の信頼性が向上する。
施療器には発振回路と電源回路及びこの電源回路へ電源電圧を与える電池を内蔵し、この電池を充電するためのＡＣ電圧を与えるインバータを内蔵した機器本体に着脱自在に結合されることが望ましい。このインバータは上記ＡＣ電圧が印可される一次電力巻線を有し、施療器には一次電力巻線に磁気結合する二次電力巻線が内蔵され、施療器が機器本体に物理的に結合した時にこの二次電力巻線が一次電力巻線に磁気結合して対応する電圧を誘起し、二次電力巻線は施療器内で電池に接続されて二次電力巻線に誘起された電圧によって電池を充電する。この構成により、充電電池を内蔵する施療器の防水構造が容易に達成でき、湿気の多い場所での使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施例に係る超音波機器の回路構成を示すブロック図；
図２は同上の超音波機器の回路構成を示す概略図；
図３は同上の超音波機器に使用する発振回路、負荷検知回路、移動検知回路を示す回路図；
図４Ａ−４Ｆは同上の負荷回路と移動検知回路の動作説明図；
図５Ａ−５Ｃは同上の発振回路の出力と負荷検知回路や移動検知回路からの出力との関係を示す動作説明図；
図６は同上に使用される温度検出回路を示す回路図；
図７は同上の超音波機器の動作を示すフローチャート；
図８は本発明の第２の実施例に係る超音波機器を示す回路図；
図９Ａ−９Ｂは同上の動作説明図；
図１０は本発明の第３の実施例に係る超音波機器を示す回路図；
図１１は本発明の第４の実施例に係る超音波機器を示す回路図；
図１２は本発明の第５の実施例に係る超音波機器を示す回路図；
図１３は本発明の第６の実施例に係る超音波機器において負荷検出及び移動検出を行うために用いるセンサー板を示す断面図；
図１４Ａと１４Ｂは同上のセンサー板の両面の電極の配列を示す平面図；
図１５は同上の超音波機器への振動出力及び超音波機器からの検知出力を伝える配線を示す概略図；
図１６は本発明の第７の実施例に係る超音波機器を示す回路図である。
発明を実施するための最良の形態
図１に本発明の一実施例に係る超音波機器の回路構成を示す。この超音波機器は、美顔や痩身のために使用されるものであり、手持ち式の施療器１０を有し、この施療器１０の端部に設けた振動板１２を肌に接触させて超音波振動を身体に加える。振動板１２はアルミニウムの薄板で形成されここに圧電素子である振動要素１１で発生する超音波が伝達され、肌への密着性を向上させて効果的に超音波振動を作用させるために振動板１２にはジェルを塗布して使用される。ジェルは超音波の伝達を促進する水分を多く含んだ物質である。施療器１０には、圧電素子１１を駆動する発振回路２０、発振回路２０に電力を与える電源回路１、振動板１２への負荷状態を検出する負荷検知回路４０、施療器１０の移動を検知する移動検知回路５０、圧電素子１１の温度を検知する温度検知回路６０、使用状態の表示を行う表示駆動回路７、これらの回路を制御する制御回路８０が設けられる。また、施療器１０には電源スイッチ１３及び動作状態を示す表示部１４が設けられる。
施療器１０を使用する場合は、振動板１２を人体に接触させた状態で超音波振動を発生させることが必要であり、このため負荷検知回路４０によって振動板１２が実際に肌へ適切に接触したことを示す負荷がかかっているかを検知し、振動板１２にジェルが塗られていないか塗られていても少量であることに起因して振動板１２が肌に密に接触していなくて超音波が肌へ十分に伝達されない場合は無負荷であると判断し、超音波の発生を制限する。また、超音波を人体に加える場合は、肌に沿ってゆっくりと振動板１２を移動させることが望ましく、一所に長い間とどまると低温やけどを引き起こす危険がある。このため、移動検知回路５０が設けられて、振動板１２が所定の割合で肌に沿って移動している場合は発振を継続し、そうでない場合は発振を停止させるようにしている。尚、制御回路８０にはタイマー回路が内蔵され、正しい状態で所定時間の使用後に発振を停止する。即ち、後述するように、負荷検知回路４０からの負荷検知信号により振動板１２が肌に接触していることが判定されると共に、移動検知回路５０からの移動検知信号により振動板１２が長く一所に留まっていないことが判定された時に、タイマーのカウントがなされて所定時間の間発振が継続する。また、発振回路２０の異常動作等により振動板１２が異常振動を起こして温度が上昇すれば、振動板１２の近傍に配置した温度センサ１５からの出力を受けて温度検知回路６０が温度異常の出力を制御回路８０に送り、これに基づいて制御回路８０が発振回路２０を停止させる。
上記の表示部１４には複数の発光ダイオードが配列され、振動板１２の振動動作中に発光ダイオードが順に点滅して発振動作を表わす。この他、表示部１４では正常動作、無負荷状態の警告、振動板の静止の警告、振動板の温度異常警告、タイマーによる残りの使用時間、及び回路異常の表示を行う。
図２に示すように、施療器１０のハウジング１６には充電池１７が内蔵されて電源回路１に電力を供給する。この充電池１７は別体の機器本体９０内に収めた充電回路９１からの出力で充電される。充電回路９１は商用電源からのＡＣ電圧を整流する整流器９２、整流器９２のＤＣ出力をＡＣ出力に変換するインバータで構成され、インバータの出力端に一次電力巻線９４が設けられる。施療器１０のハウジング１６にはこの一次電力巻線９４に対応する二次電力巻線１８が内蔵され、ハウジング１６一端の凸部１９を機器本体９０の凹所９９に嵌め込んだ時に、二次電力巻線１８が一次電力巻線９４に磁気結合され、インバータの出力電圧に応じた電圧が二次電力巻線１８に誘起されてこれにより充電池１７を充電する。施療器１０は機器本体９０へ着脱自在に結合され、機器本体９０から無接点構造で電力の供給を受けるものであり、ハウジング１６を防水構造としていることで、浴室のような湿気の多いところで使用可能となっている。その結果、浴室や洗面所で使用しても水の侵入によるトラブルがなく、ここで利用できる水をジェルの代わりに振動板１２に使用できる。
電源回路１は、充電池１７を電源として高・低の二種類のＤＣ電圧を発振回路に与えるもので、使用者によって選択された強弱の度合いに応じて発振回路２０での発振出力を変化させる。また、タイマーでの使用時間の終了時には制御回路８０からの指令によって発振回路２０への電源供給を停止する。
図３に示すように、発振回路２０は電源回路１からのＤＣ電圧を１ＭＨｚ程度のＡＣ電圧に変換するインバータで構成され、インバータの出力端に一次巻線２１と二次巻線２２を有するトランスＴが設けられる。一次巻線２１は電源回路１の出力端間でＦＥＴ２３及び電流検出用抵抗２７と直列に接続され、一次巻線２１の両端間に接続されたコンデンサ２４とで並列共振回路を形成し、ＦＥＴ２３がオフすることで共振回路が一次巻線２１の両端間に共振電圧を発生させる。二次巻線２２の両端間には圧電素子１１が接続され、二次巻線２２に誘起されるＡＣ振動電圧によって圧電素子１１が超音波振動する。一次巻線２１には帰還巻線２６が結合されて、発振回路２０の出力をＦＥＴ２３にフィードバックする。ＦＥＴ２３のゲートとソース間にはバイポーラトランジスタ２６が接続されてＦＥＴ２３を制御する。電源回路１の両端間には起動用抵抗２８とコンデンサ２９との直列回路が接続され、両者の接続点が帰還巻線２５を介してＦＥＴ２３のゲートに接続されてＦＥＴ２３にバイアス電圧を与える。電源回路１の出力によって充電されるコンデンサ２９の両端電圧がＦＥＴ２３の閾値に達すると、ＦＥＴ２３が導通してＦＥＴのドレイン電圧が下降し始める。この時帰還巻線２５が帰還電圧を発生してこれをＦＥＴ２３のゲートに印可するため、ＦＥＴ２３に流れる電流が増大する。その後、ＦＥＴを流れる電流が増加し、これに伴って電流検出用抵抗２７の電圧が所定値に達すると、トランジスタ２６が導通してＦＥＴ２３をオフさせる。これにより、一次巻線２１とコンデンサ２４との共振回路が共振を開始する。この共振の１周期が終了する時点では、帰還巻線２５に誘起する帰還電圧がＦＥＴ２３のゲートをオンとする電圧に達して、ＦＥＴ２３を再度導通させる。この動作を繰り返すことで共振電圧が維持されて圧電素子１１を発振させる。この共振電圧の周波数は圧電素子１１の固有振動数付近に設定されて振動板１２に超音波振動を伝達する。
トランジスタ２６のベースと抵抗２７との間には可変抵抗３０が接続されており、この抵抗値を変化させることでトランジスタ２６がオンになるタイミングを変えて発振周波数を調整できるようになっている。即ち、ＦＥＴ２３のオン時間を変化させることで共振によって得られる発振周波数が調整できて、特性のばらつきによって異なる圧電素子の周波数に共振回路から出力される発振周波数を合致させることができる。尚、この共振回路による発振は制御回路８０によって、図４Ａや図５Ａに示すように、一連のパルス群Ｖｐ間に停止時間があるような間欠発振となるように制御される。
トランスＴには更に補助巻線１０１を有し、補助巻線１０１とこの出力を整流する整流回路とによって負荷に作用している超音波の状態を表わす監視出力を与える監視回路１００が構成される。この監視出力ＶＸは、振動板１２で行われている超音波振動及び振動板１２を動かすことにより発生する上記超音波振動の周波数よりも低い周波数の低周波成分を含む。更に詳しくいえば、補助巻線１０１に現れる電圧には、圧電素子１１の超音波振動を表わす高周波成分に加えて、負荷への接触に伴う圧電素子のインピーダンス変化や施療器１０の移動時に伴って生じる摺動音に基づく低周波成分が含まれる、補助巻線１０１に現れる電圧を整流した監視出力ＶＸが負荷検知回路４０と移動検知回路５０に送られてここで負荷検知と移動検知が行われる。
負荷検知回路４０は、図３に示すように、コンパレータ４１を有し、監視回路１００からの監視出力ＶＸを所定の基準レベルＶｒｅｆと比較する。監視出力ＶＸは図４Ｂに示すような波形であり、基準レベルＶｒｅｆより低くなった時に、振動板１２が肌に適切に接触していることを示す信号としてコンパレータ４１がＨレベルの負荷検知信号ＳＬを制御回路８０に与える。制御回路８０は、負荷検知信号ＳＬが所定の時間継続して認められない場合は、発振回路２０を停止させるか電源回路１を停止させる。尚、本実施例では、監視出力ＶＸが基準値Ｖｒｅｆよりも低い場合に負荷検知信号ＳＬを発生するようにしたのは、負荷の存在により共振電圧が低下するとの理由による。しかしながら、共振回路の回路構成が異なれば、これとは逆に負荷の存在により圧電素子１１の特性が変化して共振回路とのインピーダンスのマッチングがずれて監視出力が大きくなる場合が考えられる。この場合は、監視ＶＸが所定の基準値Ｖｒｅｆを超えたときに負荷検出信号ＳＬを出力するようにする。
この監視出力ＶＸは同時にコンデンサ５１を介して移動検知回路５０へ、図４Ｄに示されるような出力ＶＸ'として送られる。移動検知回路５０はローパスフィルター５２と判定回路５３とで構成され、フィルター５２により高周波成分を取り除いた図４Ｅに示す低周波出力ＶＬを得て、振動板１２の移動に起因しない成分を排除する。この低周波出力ＶＬは判定回路５３の２つのコンパレータ５５、５６に入力され、夫々の閾値ＴＨ１、ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）と比較され、閾値ＴＨ１よりも大きい期間または閾値ＴＨ２よりも小さな期間にＨレベルの移動検知信号ＳＭ（図４Ｆに示す）を制御回路８０に与える。この閾値ＴＨ１、ＴＨ２は可変抵抗５７，５８によって適宜の値に調節できる。制御回路８０は、一定時間Ｔｃ（例えば１５秒）に入力されたＨレベルの移動検知信号ＳＭの期間をカウントし、カウントされた期間がこの時間Ｔｃ内で所定値を超えた時に、制御回路８０は振動板１２が適切な移動を行ったと判断し、そうでない場合は十分な移動が無かったとして発振回路２０を制限する制限信号を出力する。発振回路２０にはＦＥＴ２３のゲート・ソース間にトランジスタ２６と並列にトランジスタ８４が接続され、このトランジスタ８４が制御回路８０とフォトカプラ８１を介して接続されていて、制御回路８０からの制御信号によってトランジスタ８４がオンとなってＦＥＴ２３をオフとして発振回路２０を停止させる。尚、本実施例では制限信号により発振回路２０を停止させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなくて、発振を弱めるように発振回路２０や電源回路１を制御するようにしてもよい。
図５Ａに示すように、発振回路の出力は図５Ｂに示す駆動パルスを用いて間欠的に出力され、駆動パルスの休止期間中に、図５Ｃに示すように負荷検知信号や移動検知信号のデータ信号Ｓが制御回路８０に伝達されて処理される。これにより、発振に伴う雑音がこれらの検知信号に影響を与えるのを防いで信頼性の高い負荷及び移動検知が行える。
図６に示すように、温度検知回路６０はサーミスタ１５からの出力を受けて温度検出を行う第１の温度検出部６１と第２の温度検出部６２とで構成される。第１の温度検出部６１は温度制御部６５を有し、サーミスタ１５の出力が抵抗６３とコンデンサ６４を介して温度制御部６５に送られる。制御部６５でサーミスタ１５により検出された温度が所定の基準温度以上と判断された場合に、停止信号がフォトカプラー６６を介して発振回路２０に送られる。フォトカプラ―６６のトランジスタ６８はトランジスタ８４のベース・エミッタ間に接続され、停止信号によってトランジスタ８４が導通して発振回路２０での発振が停止する。第１の温度制御部６５での温度判定には、サーミスタ１５で検出する振動板１２の温度が基準温度以上になった後は、この温度がこの基準温度よりも低い温度まで下がらない限り発振回路２０での発振を再開しないようなヒステリシスが与えられており、この温度以下となった場合は、温度制御部６５は停止信号を出力せず、発振回路２０での発振を再開させる。第２の温度検出部６２はコンパレータ６９を有し、サーミスタ１５での検知温度が所定の基準値を超えた場合にトランジスタ７０をオンしてこれに製造されたフォトカプラ７１のトランジスタ７３をオンし、トランジスタ７３に接続された電源回路１を停止する。このコンパレータ６９での基準値は、温度制御部６５での基準値よりも高く設定されており、マイクロコンピュータで構成される温度制御部６５が故障した時で振動板１２が異常温度になった場合に、超音波発振を停止して安全性を確保する。
次に、図７に基づいて超音波機器の動作を説明する。先ず、電源スイッチをオンした後に、スタートボタンを押すことにより発振回路２０が駆動されて振動板１２が超音波振動を開始し、タイマーが作動される。この時点で振動板１２の温度検知が行われ、第１温度検出部６１にて、検知温度が例えば４５℃以上と検知されたときには、表示駆動部７により振動板１２が熱くなっているとの温度警告表示を行い、タイマーを停止させると共に発振を停止させる。この発振停止は検出温度が４５℃以下になるまで継続される。タイマーをオンした後のステップで検知温度が４５℃未満であれば負荷検知が行われ、負荷を検知して負荷検出信号が出力された場合は、移動検知が行われる。負荷検出信号がない場合は、無負荷と判定されてから例えば４０秒間の間は使用者に対してジェルを振動板に塗って肌に当てるように促す無負荷警告を表示し、４０秒の経過後は動作停止の警告を与えてから、タイマーを停止させると共に発振を停止させる。移動検知は、負荷検出信号がある状態で行われ、例えば１５秒の間に移動検出信号が出力されれば正常な使用である旨の表示を行いタイマーのカウントダウンを行い、所定の使用時間、例えば１０分が計時された後は発振回路を停止させる。１０分以内に一時停止ボタンが押されると、発振回路が停止され、タイマーのカウントが継続され、１０分以内であれば再スタートボタンを押せば発振回路での発振が再開される。
尚、上記の実施例では、負荷が検知されなかった場合や移動が検知されなかった場合に、制御回路によって発振回路を停止するように構成したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、発振回路からの発振出力を減少させるようにしてもよい。
図８は本発明に係る超音波機器の第２の実施例での発振回路２０Ａ及び監視回路１００Ａを示し、その他の構成は第１の実施例と同一である。この発振回路２０Ａの基本構成は第１の実施例の発振回路２０と同一であり、同一の部品には同様の番号に符号‘Ａ’を付記して表示している。監視回路１００Ａは、電流検出抵抗２７Ａの両端に現れる電圧から負荷検知回路４０Ａ及び移動検知回路５０Ａに送られる監視信号を取り出すように構成される。負荷が変動すると、一次巻線２１Ａとコンデンサ２４Ａとの共振回路で発生する共振電圧がこれに応じて変化して、その変化が電流検出抵抗２７Ａの両端電圧に現れることを利用して、監視回路１００Ａが負荷の変動を示すものとしてこの電圧に基づく監視信号を与える。監視回路１００Ａは抵抗２７Ａの両端間に接続されたダイオード１１１と可変抵抗１１２と抵抗１１３との直列回路及び抵抗１１３に並列接続されたコンデンサ１１４とで構成され、図９Ａに示すように抵抗２７Ａの両端電圧Ｖ27を平滑したコンデンサ１１４の両端電圧が監視信号ＶＸとして負荷検知回路４０Ａ及び移動検知回路５０Ａに送られる。負荷検知回路４０Ａ回路では、監視信号ＶＸの値が所定値より低下したときに図９Ｂに示すような負荷検知信号ＳＬを出力する。移動検知回路５０Ａは図３に示す第１の実施例と同様に構成され、監視出力ＶＸに基づいて移動検知を行う。
図１０は本発明に係る超音波機器の第３の実施例での発振回路２０Ｂと監視回路１００Ｂを示し、その他の構成は第１の実施例と同一である。発振回路２０Ｂの基本構成は第１の実施例で使用した発振回路２０と同一であり、同一の部品には同一の番号に符号‘Ｂ’を付記して表示している。監視回路１００Ｂは発振回路２０Ｂの二次巻線２２Ｂの両端間に圧電素子１１Ｂと並列に接続されたダイオード１２１と抵抗１２２、１２３の直列回路及び抵抗１２３に並列接続されたコンデンサ１２５とで構成され、二次巻線２２Ｂで発生する出力電圧を整流・平滑した電圧を監視出力として負荷検知回路と移動検知回路に出力する。この検知出力も、前述の実施例と同様に、圧電素子１１Ｂに作用する負荷の状態及び振動板の移動を示す低周波成分を含んでおり、これに基づいて負荷と移動の検知が行われる。
図１１は本発明に係る超音波機器の第４の実施例での発振回路２０Ｃと監視回路１００Ｃを示し、その他の構成は第１の実施例と同一である。発振回路２０Ｃの基本構成は第１の実施例で使用した発振回路２０と同一であり、同一の部品には同一の番号に符号‘Ｃ’を付記して表示している。監視回路１００Ｃは発振回路２０Ｃの二次巻線２２Ｃの両端間で圧電素子１１Ｃと直列接続された抵抗１３０とこの抵抗１３０の両端間に接続されたダイオード１３１と抵抗１３２，１３３との直列回路、及び抵抗１３３の両端間に接続されたコンデンサ１３４とで構成され、二次巻線２２Ｃで発生する出力電圧を整流・平滑した電圧を監視出力として負荷検知回路と移動検知回路に出力する。
図１２は本発明に係る超音波機器の第５の実施例での発振回路２０Ｄと監視回路１００Ｄを示し、その他の構成は第１の実施例と同一である。発振回路２０Ｄはコルピッツ型の回路であり、その出力端に圧電素子１１Ｄが接続される。監視回路１００Ｄは発振回路２０Ｄの出力回路に圧電素子１１Ｄと直列に接続された一次巻線１４１とこれに磁気結合した二次巻線１４２を備えたトランス及びその出力を整流・平滑する整流・平滑回路１４４で構成され、圧電素子１１Ｄに作用する電圧に対応した監視出力を負荷検知回路４０Ｄ及び移動検知回路５０Ｄに送る。
図１３及び図１４Ａ、１４Ｂは、本発明に係る超音波機器の第６の実施例での監視回路１００Ｅを示し、その他の構成は第１の実施例と同一である。この監視回路１００Ｅは、振動板１２Ｅに加わる力を受けて変形する感圧導電ゴム製のリング状センサー板１５０を備える。センサー板１５０は振動板１２Ｅ周縁のフランジ１５１と共に施療器のハウジング１６Ｅ端部の凹所内に嵌め込まれ、振動板１２Ｅが人体に接触すること及び接触した状態で移動することによって移動板１２Ｅにかかる力に伴ってセンサー板１５０が変形する。センサー板１５０は変形によって電気抵抗値を変化させるもので、一面には図１４Ｂに示すように単一の環状電極１５２が設けられ、他面には図１４Ａに示すような複数の電極１５３が周方向に沿って配列される。各電極１５３には夫々複数の電源１５４が接続されると共に負荷・移動検知回路１６０に接続されて各電極１５３に対応する箇所のセンサー板１５０の変形度合い（抵抗値）に応じた電圧を監視信号として与える。負荷・移動検知回路１６０はマイクロコンピュータで構成され、少なくとも一つの電極からの監視信号に基づいて負荷が作用しているかの負荷検知を行い、全ての電極１５３からの監視信号を分析して移動検知を行う。移動板１２Ｅが人体などの負荷に接触すると、圧力によりセンサー板１５０の抵抗値が変化して電極１５３のうち少なくとも１つと電極１５２との間の電圧が変化し、この変化に基づいて負荷検知が行われる。また、振動板１２Ｅを人体に接触させて動かしたとき、振動板１２Ｅに加わる力がセンサー板１５０に均等にはかからないので、各電極での電圧に違いが生じ、振動板１２Ｅの移動を停止した場合には４つの電極１５３の電圧はほぼ等しくなり、移動が行われている場合はこれらの電極１５３での電圧に違いが生じるものであり、この電圧の違いを検知することによって移動検知が行われる。図１５に示すように、施療器１０Ｅに組み込まれた監視回路１００Ｅの出力は、圧電素子１１Ｅに発振出力を与えるための配線１７１とは異なる配線１７２によって機器本体に設けられる負荷・移動検知回路に接続される。
図１６は本発明に係る超音波機器の第７の実施例を開示するもので、基本構成は図２に示す第１の実施例と同一であり、施療器１０Ｆと機器本体９０Ｆとに加えて補助ユニット１８０が設けらたことが異なる。この補助ユニット１８０には、第１の実施例と同様の電源回路１Ｆ，発振回路２０Ｆ，負荷検知回路４０Ｆ、移動検知回路５０Ｆ、制御回路８０Ｆが収められ、施療器１０Ｆに圧電素子及び振動板が設けられる。施療器１０Ｆは防水構造のハウジングで構成され、フレキシブルコード１９０によって補助ユニット１８０に接続されて発振回路２０Ｆの出力によって振動板が超音波振動を行う。機器本体９０Ｆには充電回路９１Ｆが収められる。このような構成により施療器１０Ｆが更に小型化でき、施療器１０Ｆが補助ユニット１８０と共に容易に防水構造とできるため、浴室での使用に適したものとなる。
【図１】
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【図２】
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【図１６】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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