УСТРОЙСТВО ДЛЯ УХОДА ЗА ВОЛОСАМИ И СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ УСВАИВАНИЯ ВОЛОСАМИ СРЕДСТВА ДЛЯ МЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
DEVICE FOR HAIR CARE AND METHOD FOR INCREASING HAIR CARE PRODUCT ABSORBITION FOR LOCAL USE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройству для ухода за волосами и к способу увеличения усваивания волосами средства для местного применения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Нанесение на волосы средств для местного применения включает в себя их увлажнение и защиту. Например, чрезмерное термическое воздействие на волосы может привести к снижению содержания влаги и потенциально ведет к повреждению волос или даже к их ломке. Часто рекомендуется использовать средство для местного применения защиты от тепла, чтобы предохранять волосы от чрезмерного тепла или для того чтобы увлажнять волосы, когда они повреждены. Это совпадает с пожеланиями потребителей, поскольку они желают сделать свои волосы более здоровыми и более устойчивыми к повреждениям в результате укладки. Нанесенные средства для местного применения могут быть в виде масла (например, арганового масла) или водных растворов, которые содержат смесь ингредиентов. Эти растворы часто наносят вручную во время предварительной укладки волос, но недостатком при этом является то, что пользователь не имеет никакого контроля ни над тем, насколько хорошо это средство для местного применения распределяется по волосам, ни над тем, насколько хорошо это средство для местного применения проникает в структуру волос. Кроме того, растворы могут также наноситься посредством приборов или использоваться в приборах во время укладки волос, чтобы повысить защиту волос во время тепловой укладки, или для того, чтобы увлажнить волосы.
Патент US 5267985 обеспечивает способ и устройство для усиления диффузии вещества в локальную область материала или ткани посредством одновременной подачи ультразвуковой энергии в вещество и материал на двух или более отдельных частотах. Каждая из отдельных частот ультразвуковой энергии выбрана таким образом, чтобы увеличить проникновение вещества через одну или несколько секций ограничения скорости диффузии материала. Предпочтительный частотный диапазон для каждого сигнала составляет от 100 Гц до 100 МГц. Предпочтительными комбинациями для двухчастотных способов являются 1 МГц и 3 МГц, 3 МГц и 9 МГц и 5 МГц и 15 МГц. Первая частота может быть выбрана для усиления диффузии вещества через первый участок материала. В этом случае материалом может быть живая ткань, а первым участком материала может быть роговой слой кожи. В этом случае первая частота может находиться в диапазоне от 10 кГц до 100 МГц. Этот документ предшествующего уровня техники относится, главным образом, к подаче ультразвуковой энергии в живую ткань одновременно на двух или более различных частотах, при этом первый участок материала является ограничивающей скорость диффузии мембраной, так что для того, чтобы увеличить проникновение вещества через этот первый участок, необходима соответствующая первая частота, причем волосы (которые не являются живой тканью) в этом документе предшествующего уровня техники не обсуждаются.
2
Патентная заявка US 20060272665 раскрывает ультразвуковое устройство для лечения волос, предназначенное для приложения к волосам пользователя ультразвуковых колебаний, для того чтобы увеличить проникновение в волосы лечебного состава для волос. Пьезоэлектрический преобразователь, запитываемый электроэнергией и управляемый контроллером, генерирует колебания частотой от 500 кГц до 10 МГц при мощности от 0,1 до 5 Вт/см.
2
2
2
Документ WO 99/51295 раскрывает систему для повышения и улучшения чрескожной или трансдермальной доставки химических средств или лекарств местного применения. Одноразовый контейнер содержит по существу стерильную единичную дозу активного агента, предназначенного для одноразового использования при медицинской терапии. Эта единичная доза составлена для повышения переноса активного агента через кожу млекопитающего при нанесении этого активного агента на кожу, и при этом кожу подвергают воздействию света и (или) ультразвука, определяемого по меньшей мере одним конкретным параметром. Предпочтительные параметры ультразвука могут быть определены в соответствии с требованиями и эффективности, и безопасности. Например, один предпочтительный диапазон для более низкочастотного ультразвука может находиться между примерно 25 кГц и примерно 3 МГц при мощности около 0,5-2,0 Вт/см (непрерывный, либо импульсной, при использовании импульсного режима с рабочим циклом в 20-25%). Предпочтительное значение внутри этого диапазона может составлять около 1,0 МГц при 2,0 Вт/см с непрерывным волновым лучом и временем воздействия между около пяти и десяти минут. Предпочтительное значение внутри этого диапазона для не непрерывного пучка (т.е. при импульсной доставке) может составлять около 1,0 МГц при мощности около 0,2-0,5 Вт/см при 20-25%-м рабочем цикле с около 2,0-20,0 миллисекундном цикле "включено" и с временем воздействия около пяти и десяти минут.
2
2
Один предпочтительный диапазон для высокочастотного ультразвука может находиться между около 3 МГц и около 16 МГц при, примерно, 0,2-1,0 Вт/см (непрерывный, либо импульсной, при использовании импульсного режима с рабочим циклом в около 20%) при длительности воздействия около одной и двадцати минут. Предпочтительное значение внутри этого диапазона может составлять около 10 МГц при, примерно, 0,2 Вт/см при непрерывной длительности воздействия между около пяти и двадцати минут. Предпочтительный вариант осуществления может быть полезен для того, чтобы специально стимулировать (или ингибировать) рост волос или других придатков кожи (таких как ногти и т. д.). Предпочтительный вариант осуществления также может быть полезен для стимуляции роста или повторного роста мелких веллусов или бездействующих или неактивных волос (например, для лечения выпадения волос). Например, может быть повышена эффективность регейна (Rogaine) или аналогичных препаратов, используемых при лечении картины мужского облысения. Заметим, что вышеприведенные параметры ультразвука раскрыты в среднем абзаце между двумя, касающимися лечения кожи, при этом никаких параметров ультразвука, относящихся конкретно к лечению волос, не раскрыто.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения, помимо всего прочего, является - обеспечить улучшенное устройство для ухода за волосами, а также способ увеличения усваивания волосами средства для местного применения. Изобретение определено независимыми пунктами формулы изобретения. Преимущественные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Преимущественные признаки устройства для ухода за волосами являются также преимущественными признаками способа ухода за волосами.
Варианты осуществления настоящего изобретения описывают способы того, как безопасно и эффективно увеличить восприятие средства для местного применения совокупностью волос, используя наведенную ультразвуковую (15-50 МГц) кавитацию. Это обеспечивает простое и дешевое решение относительно увеличения усваивания средства для местного применения совокупностью волос перед укладкой волос или во время укладки и тем самым - уменьшения риска повреждения волос. Нижний частотная граница в 15 МГц была выбрана с целью активации самых больших включений, которые необходимо активизированы на поверхности волос. Верхняя частотная граница в 50 МГц определена, исходя из того факта, что при увеличении частоты увеличивается также и энергия, необходимая для того, чтобы активизировать более мелкие включения. 50 МГц являются предпочтительными для верхнего частотного предела, поскольку на этой частоте еще можно найти приемлемую комбинацию рабочего цикла и времени воздействия, так чтобы ограничить тепловые проблемы.
2
2
Варианты осуществления по настоящему изобретению обеспечивают увеличенное восприятие средства для местного применения небольшими и большими пучками волос. Это основано на внутреннем понимании того, что глубина выемки кутикулы составляет 0,3-2 мкм, что обуславливает плохую проницаемость волоса для частот в килогерцовом диапазоне вплоть до 10 МГц. При проведении фонофореза повышение проницаемости ткани обеспечено главным образом кавитационными пузырьками, поэтому обычно используются низкие частоты. В этом контексте акустическая кавитация в широком понимании обуславливается сильными осцилляциями, предшествующими газовым включениям. Однако типичный размер глубины выемки между кутикульными чешуйками на здоровой и неповрежденной или не подвергавшейся лечению поверхности волоса составляет около 0,3-0,5 мкм, то есть приблизительно одну кутикульную клетку. Будучи напряженной (особенно, если волос согнут) или поврежденной, кутикульная выемка может быть гораздо большей - порядка 1-2 мкм. Когда волос мокрый, можно ожидать, что газовые пузырьки в объеме этих выемок захватываются, означая, что величина обеспечивающих кавитационную активность пузырьков, вероятно, лежит в диапазоне 0,3-2 мкм. Поэтому использование частотного диапазона 15-50 МГц должно обеспечить мягкую кавитацию захваченных газовых пузырьков и в поврежденных, и в неповрежденных кутикульных чешуйках. Энергия, необходимая для инерциальной кавитации, на более высоких частотах значительно возрастает (от около 2 Вт/см на частоте 1 МГц до около 100 Вт/см на 50 МГц).
Использование более высокой энергии приводит к более высокому увеличению температуры в секунду. Если кавитация используется для того, чтобы увеличить проницаемость кутикульных чешуек, и для того, чтобы увеличить восприятие влаги, то по окончании воздействия кутикульные чешуйки должны быть закрыты (например, применением кондиционера или просто поверхностным увлажнением) во избежание быстрой потери влажности после воздействия. Альтернативно, кавитация может быть установлена на очень мягком обратимом уровне, ограничивающем нанесение повреждений кутикулам, - именно и с этой целью будет благоприятен выбор более высоких частот (мегагерцового диапазона).
Если на волосы воздействуют ультразвуком с определенной частотой и интенсивностью (или давлением), то будет наводиться инерциальная кавитация в таком диапазоне, в котором пузырьки имеют различные радиусы. Предполагая подачу входного ультразвука со звуковым давлением, вдвое превышающим пороговое давление для наведения кавитации, можно вывести диапазон начальных радиусов пузырьков, которые обуславливаются инерциальной кавитацией на различных частотах. Авторы изобретения осознали, что этот диапазон с увеличением частоты уменьшается и что на низких частотах кавитация может иметь место в газовых пузырьках, больших, чем диапазон пузырьков в волосяной кутикуле. Этого необходимо избегать, поскольку это может вызвать сильную кавитацию, создающую неуправляемые ударные волны, которые могут повредить структуру волос. На частотах между 20 МГц и 50 МГц порождаемая инерциальная кавитация ограничена пузырьками с радиусами внутри диапазона глубина выемки кутикулы. Таким образом, авторы изобретения поняли, что для улучшенного усваивания средства для местного применения предпочтительно использовать ультразвуковые частоты внутри диапазона от 20 МГц до 50 МГц, чтобы наводить селективную кавитацию в волосяных кутикулах.
Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают более безопасное воздействие на низких частотах, поскольку кавитация на низких частотах требует меньшей энергии, чем кавитация на высоких частотах, а диапазон возбужденных пузырьков при этом стремится быть бóльшим. Ультразвук на мегагерцовых частотах будет создавать меньшую инерциальную кавитацию (механический коэффициент кавитации). Чем больше частота, тем менее сильная возникает кавитации, тем самым уменьшая вероятность механического повреждения структуры волос.
Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают легкое их использование, простое исполнение, низкие требования по мощности питания и имеют небольшие размеры, то есть обеспечивают небольшое ручное устройство.
Эти и другие аспекты изобретения будут разъяснены и станут очевидными из описанных далее вариантов осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 показывает первый вариант осуществления изобретения;
Фиг.2 показывает второй вариант осуществления изобретения;
Фиг.3 показывает третий вариант осуществления изобретения.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают портативную, предпочтительно беспроводную систему, которая генерирует ультразвук для воздействия на покрытые средством для местного применения волосы с целью более эффективного поглощения упомянутого средства для местного применения. Ультразвуковое воздействие прилагается через непосредственный контакт с покрытыми средством для местного применения волосами путем зажима пучка волос.
Фиг.1 показывает ультразвуковой генератор 103, который генерирует фиксированные или переменные низковольтные ультразвуковые импульсы, при этом частота, напряжение и длительность импульса управляются контроллером 102 в зависимости от значений воздействия, введенных через пользовательский интерфейс 101. Акустический усилитель 104 обеспечивает требуемую выходную акустическую интенсивность. Ультразвуковой преобразователь 105 направляет ультразвук в средство для местного применения, которое нанесено на поверхность 107 волос. Практический вариант осуществления будет дополнительно характеризоваться местным блоком подачи средства для местного применения для нанесения средства для местного применения на волосы.
Для генерации ультразвука (с частотой выше 20 кГц) используются пьезоэлектрические микрообработанные кристаллы (пьезоэлектрические микрообработанные ультразвуковые преобразователи - PMUT). Для более высоких частот (обычно примерно до 100 МГц) могут применяться не пьезоэлектрические технологии, такие как с емкостными микрообработанными ультразвуковые преобразователи (CMUT), которые могут использоваться и с настоящим изобретением.
В предпочтительном варианте осуществления ультразвуковой преобразователь встроен в интерфейс для волос. Он характеризуется наличием зажима для обеспечения оптимального контакта с волосами. В рабочем режиме воздействующие зажимы будут расположены близко друг к другу, при этом расстояние между зажимами в идеальном случае должно быть меньше, чем одна длина волны, чтобы способствовать повышению равномерности воздействия, увеличивая амплитуду сигнала и время до достижения результата. В частности, на более высоких частотах это становится опцией, поскольку энергия поглощается очень быстро и может даже не достигать противоположного зажима. Это даст возможность уменьшить потребление энергии и увеличить равномерность при усилении кавитации, чтобы добиться лучшего проникновения в структуру волос. Для того чтобы минимизировать нежелательные тепловые эффекты, ультразвук может быть сконфигурирован для работы в импульсном режиме с 1%-м рабочим циклом и с максимальным временем воздействия 4 с, чтобы оно оставалось ниже порога максимального повышения температуры в 100°C.
Фиг.2 иллюстрирует такой предпочтительный вариант осуществления, который характеризуется наличием контроллера 202, ультразвукового генератора и усилителем 203, блока 206 доставки средства для местного применения, зубчатой гребенкой 209, обеспеченной ультразвуковыми преобразователями 205 и рукояткой 211. Блок 206 доставки средства для местного применения наносит средство для местного применения на поверхностную структуру волос. Контроллер 202 управляет уровнем интенсивности ультразвука и предварительно установленным рабочим циклом для приложения уровня интенсивности ультразвука с целью улучшенного усваивания средства для местного применения в структуре волос. Ультразвуковые преобразователи 205 имеют контактную поверхность средства для местного применения для наделения средства для местного применения ультразвуковой энергией. Ультразвук, предпочтительно, направляют на средство для местного применения вблизи поверхности волос или на нее. Таким образом, ультразвук, приложенный к средству для местного применения, будет взаимодействовать также и с волосами. Контроллер может иметь пользовательский интерфейс.
Один альтернативный вариант воплощения вместо одного характеризуется двумя или множеством ультразвуковых преобразователей. Наличие двух ультразвуковых источников или матрицы ультразвуковых преобразователей в обоих элементах зажимах устройства, противолежащих друг другу, уменьшит время до достижения результата, но, возможно, создаст конструктивные помехи. Если расстояние между элементами зажима не предопределено, то вероятность разрушительного взаимного воздействия велика. Этого не произойдет, если расстояние между закрытыми зажимами в точности равно кратному числу длин волн используемой частоты или (2N+l)× λ/4 для множественных ультразвуковых источников.
Фиг.3 иллюстрирует такой альтернативный вариант осуществления, характеризующийся наличием ультразвуковых преобразователей 305А и 305В на соответствующих зажимах 313 устройства для выпрямления волос, контроллера 302, ультразвукового генератора и усилителя 303, блока 306 доставки средства для местного применения 306 и поворотного механизма 315.
2
2
Интенсивность ультразвука, предпочтительно, находится в диапазоне между 2 Вт/см и 100 Вт/см.
Заданный рабочий цикл, предпочтительно, находится в диапазоне между 1% и 50%. Авторы изобретения нашли, что при частоте ультразвука 20 МГц предпочтительный верхний предел рабочего цикла составляет 12,5%, в то время как при частоте ультразвука 50 МГц предпочтительный верхний предел рабочего цикла равен 5%.
Устройство для ухода за волосами предпочтительно содержит набор ультразвуковых преобразователей.
Контроллер предпочтительно содержит справочную таблицу для определения уровня интенсивности ультразвука и предопределенного рабочего цикла для конкретного типа волос или средства для местного применения.
Устройство для ухода за волосами предпочтительно содержит подсоединенный к контроллеру датчик, причем этот датчик выполнен с возможностью определения параметра, связанного со свойствами, например температура, влажность, средство для местного применения и тип волос. Датчик предпочтительно выбирают из перечня, содержащего температурный датчик для измерения повышения температуры, вызванного приложением ультразвука, оптический датчик для обнаружения изменения оптических свойств, например рассеяния или отражения, обусловленного приложением ультразвука, акустический датчик для обнаружения изменения акустических свойств, например акустического полного сопротивления или скорости звука, вызванного применением ультразвука, и электрический датчик для обнаружения изменения электрических свойств, например радиочастотного импеданса или емкости, вызванных применением ультразвука.
Контроллер предпочтительно выполнен с возможностью прекращения приложения ультразвука к средству для местного применения, прежде чем будет достигнут заданный температурный предел, причем этот заданный температурный предел предпочтительно составляет 100°С и, более предпочтительно, - 50°С. Альтернативно, в зависимости от температуры интенсивность и (или) рабочий цикл приложения ультразвука могут быть отрегулированы таким образом, чтобы температура при этом не становилась слишком высокой.
При использовании преобразователя он предпочтительно состоит в физическом контакте со средством для местного применения и (или) с волосами и расположен на расстоянии, предпочтительно, более чем 0,3 см, более предпочтительно - на расстоянии более чем 1 см от поверхности кожи. Это расстояние гарантирует, что ультразвуковое воздействие будет проявлять свои предполагаемые положительные эффекты без непреднамеренных негативных последствий для здоровья волос. С этой целью устройство для ухода за волосами предпочтительно оснащено соответствующим устройством удержания расстояния для обеспечения этого минимального расстояния между преобразователем и поверхностью кожи.
Один альтернативный вариант осуществления характеризуется наличием систем и способов, которые инициируют контур обратной связи для измерения ослабления ультразвука в структуре волос с целью определения содержания влаги и соответствующей корректировки значений параметров.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение и что специалисты в данной области техники смогут создать множественные альтернативные варианты осуществления, не выходя за рамки объема приложенных пунктов формулы изобретения. В пунктах формулы изобретения любые ссылочные позиции, помещенные между круглыми скобками, не должны истолковываться как ограничивающие соответствующий пункт. Элемент, указанный в единственном числе, не исключает присутствия множества таких элементов. В относящемся к устройству пункте формулы изобретения, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы посредством одной и той же позиции аппаратного обеспечения. Тот простой факт, что некоторые средства указаны во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что для получения преимущества не может быть использована комбинация этих средств.