УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО И КОСМЕТОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
ULTRASOUND VIBRATION DEVICE AND COSMETICIAN DEVICE

Изобретение относится к ультразвуковым вибрационным устройствам и косметологическим устройствам.
На фиг.1 показано ультразвуковое вибрационное устройство (ультразвуковое вибрационное основание), описанное в японской патентной выкладке №2007-260363, опубликованной 11 октября 2007 г. Ультразвуковое вибрационное устройство состоит из ультразвукового вибратора 15 и основания (несущей поверхности) 10. Ультразвуковой вибратор крепится к основанию 10, которое изготавливается из оксида алюминия. Ультразвуковое вибрационное устройство монтируется на ультразвуковой головке и используется для косметологического устройства.
На фиг.2 приведена характеристическая кривая идеального импеданса в зависимости от частоты вертикальной вибрации ультразвукового вибрационного устройства в условиях отсутствия нагрузки. «Диапазон колебаний» - это диапазон частот, имеющих высокий коэффициент генерации ультразвука, fr и fa - соответственно резонансная и антирезонансная частота. Здесь диапазон импеданса, соответствующий диапазону колебаний в условиях нагрузки, уже, чем при отсутствии нагрузки. Следовательно, согласно характеристической кривой импеданса ультразвуковое вибрационное устройство в условиях отсутствия нагрузки может приводиться в действие при относительно низкой мощности, а в отсутствие нагрузки - при относительно высокой мощности.
В ультразвуковом вибрационном устройстве (фиг.1) основание 10 интегрально состоит из тела конусовидной формы 11 и тела в форме кругового цилиндра 12, при этом толщина тела 12 больше толщины тела 11. Таким образом, характеристическая кривая импеданса устройства может иметь паразитное сопротивление (фиг.3), возникающее за счет влияния поперечной вибрации (а именно, большого резонанса), генерируемой в теле 12, на вертикальную вибрацию, генерируемую в основании 10. В этом случае, если устройство приводится в действие на частоте fd1, разница импеданса в условиях без нагрузки и под нагрузкой становится небольшой, что уменьшает разницу в мощности в условиях без нагрузки и под нагрузкой.
Цель настоящего изобретения - предотвратить появление паразитного сопротивления, возникающего от взаимодействия резонансной и антирезонансной частот, что отражается на характеристической кривой импеданса в функции частоты вертикальной вибрации, генерируемой в основании.
Ультразвуковое вибрационное устройство, предлагаемое согласно настоящему изобретению, состоит из ультразвукового генератора для генерирования ультразвуковой вибрации и основания, имеющего переднюю и заднюю поверхности. Основание предназначено для излучения ультразвуковой энергии с передней поверхности. Ультразвуковая энергия поступает от ультразвукового вибратора. Задняя поверхность основания соединена с ультразвуковым вибратором. Основание содержит соединенные в одно целое первое и второе тела. Первое тело имеет переднюю поверхность и выполнено в такой форме, что сужается от переднего конца к заднему. Любая ширина второго тела отличается от любой ширины первого тела за исключением заднего конца первого тела. Согласно настоящему изобретению толщина первого тела равна или больше толщины второго тела.
В данном варианте исполнения (ниже именуется «первое исполнение») поперечная вибрация, генерируемая в первом теле, имеет различные частоты по точкам в направлении толщины первого тела, и соответственно влияние поперечной вибрации, генерируемой в первом теле, может быть уменьшено. Кроме того, поскольку толщина первого тела равна или больше толщины второго тела, влияние поперечной вибрации, генерируемой во втором теле, также может быть уменьшено. Таким образом, можно воспрепятствовать появлению паразитного сопротивления, возникающего от взаимодействия резонансной и антирезонансной частот, что отражается на характеристической кривой импеданса в функции частоты вертикальной вибрации, генерируемой в основании.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения первое тело имеет коническую поверхность. Второе тело выполнено в форме круглого цилиндра с диаметром, равным диаметру заднего конца первого тела. В данном варианте, поскольку первое тело имеет коническую поверхность, влияние поперечной вибрации, генерируемой в первом теле, может быть эффективно уменьшено.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения кромка передней поверхности закруглена. В данном варианте, поскольку первое тело имеет круглую кромку и коническую поверхность, можно выполнить переднюю поверхность основания гладкой, чтобы прикладывать ее к коже человека. Следовательно, сопротивление, воздействующее на кожу, может быть уменьшено.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения первое тело выполняется в форме усеченного конуса. Данное исполнение ниже именуется «второе исполнение».
Во втором исполнении второе тело может иметь указанную заднюю поверхность.
Во втором исполнении основание дополнительно может иметь третье тело. Любой диаметр третьего тела может отличаться от любого диаметра первого и второго тел. Толщина третьего тела может быть равна или меньше толщины первого тела. В данном варианте исполнения (ниже именуется «третье исполнение») третье тело может крепиться к внутренней кромке отверстия крышки головки косметологического устройства так, чтобы можно было воспрепятствовать выходу основания из отверстия. Кроме того, поскольку любой диаметр третьего тела отличается от любого диаметра первого и второго тел, частота поперечной вибрации, генерируемой в третьем теле, отличается от частот поперечных вибраций, генерируемых в первом и втором телах. Таким образом, если толщина второго и третьего тел больше толщины первого тела, можно избежать появления большого резонанса в диаметральном направлении основания.
В третьем исполнении третье тело может быть выполнено в форме круглого цилиндра с диаметром, большим диаметров первого и второго тел. Данное исполнение ниже именуется «четвертое исполнение».
В четвертом исполнении третье тело может иметь указанную заднюю поверхность и может также соединяться с задней поверхностью третьего тела.
В четвертом исполнении основание может также содержать четвертое тело. Четвертое тело может быть выполнено в форме круглого цилиндра, имеющего диаметр меньший, чем диаметры второго и третьего тел. Четвертое тело может соединяться с задним концом второго тела. Третье тело может иметь указанную заднюю поверхность и может также соединяться с задней поверхностью четвертого тела. В данном исполнении четвертое тело формирует периферийную канавку между вторым и третьим телами, куда соответственно можно устанавливать резиновый элемент типа уплотнительного кольца и т.п. Таким образом, можно воспрепятствовать попаданию геля и аналогичных веществ внутрь косметологического устройства через отверстие в крышке головки. Кроме того, поскольку четвертое тело имеет диаметр, меньший, чем диаметры второго и третьего тел, частота поперечной вибрации, генерируемой в четвертом теле, отличается от частот поперечной вибрации, генерируемой во втором и третьем телах. Следовательно, даже если толщина второго, третьего и четвертого тел больше толщины первого тела, можно избежать появления большого резонанса в диаметральном направлении основания.
В первом исполнении второе тело может иметь указанную заднюю поверхность. Первое и второе тела могут образовывать усеченный конус с конической поверхностью. В данном исполнении можно значительно уменьшить влияние поперечной вибрации, генерируемой в основании.
Согласно настоящему изобретению предлагается косметологическое устройство, содержащее ультразвуковое вибрационное устройство.
Характеристики и достоинства настоящего изобретения станут лучше понятны благодаря приводимым подробным описанием предпочтительных вариантов изобретения и прилагаемым чертежам.
Фиг.1 - пояснительная схема ультразвукового вибрационного устройства, описанного в опубликованной японской патентной выкладке №2007-260363.
Фиг.2 - характеристики идеального импеданса в функции частоты вертикальной вибрации, возникающей в ультразвуковом вибрационном устройстве в условиях отсутствия нагрузки.
Фиг.3 - характеристики импеданса с учетом паразитного сопротивления.
Фиг.4 - схематичное изображение ультразвукового вибрационного устройства в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 - схематичное изображение ультразвукового вибрационного устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 - схематичное изображение ультразвукового вибрационного устройства в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 - схематичное изображение ультразвукового вибрационного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 - схематичное изображение ультразвукового вибрационного устройства в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9 - схематичное изображение ультразвукового вибрационного устройства в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.10 - перспективное изображение косметологического устройства с пространственным разделением деталей.
Фиг.11 - схематичное изображение блока головки косметологического устройства.
Фиг.12 - разрез блока головки.
Фиг.13 - перспективное изображение блока головки с пространственным разделением деталей.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Первый вариант
На фиг.4 показано ультразвуковое вибрационное устройство 1, выполненное в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения. Ультразвуковое вибрационное устройство 1 имеет ультразвуковой вибратор (например, пьезоэлектрический вибратор) 15 для генерирования ультразвуковой вибрации и имеет плоскую (в частности дисковую) форму основания 10 с передней 100 и задней 101 поверхностями. На фиг.4 поверхности 100 и 101 являются плоскостями. Задняя поверхность 101 соединена с ультразвуковым вибратором 15, то есть вибратор 15 смонтирован на задней поверхности 101 основания 10. Основание 10 выполнено так, чтобы излучать ультразвуковую энергию с передней поверхности. Ультразвуковая энергия вырабатывается ультразвуковым вибратором 15.
В первом варианте осуществления основание 10 изготовлено из металла, например алюминия и т.п., и имеет выполненные за одно целое тела 11 и 12 (первое и второе тела). Передняя поверхность 100 тела 11 выполнена так, что она сужается от переднего конца тела 11 к его заднему концу.
Тело 11 имеет форму усеченного конуса и имеет коническую поверхность 111 (фиг.4). Угол конусности α выбирается равным 40° или менее, но данным значением не ограничивается, он может быть, например, 38°. Периферийная скругленная кромка 110 передней поверхности 100 плавно сопряжена с конической поверхностью 111. Если ультразвуковое вибрационное устройство 1 используется в косметологическом устройстве, устройство 1 имеет скругленную кромку 110 и коническую поверхность 111, поэтому можно сделать переднюю поверхность 100 основания 10 гладкой, чтобы прикладывать ее к коже человека. Следовательно, сопротивление, воздействующее на кожу, может быть уменьшено. Как показано на фиг.1, волны поперечной вибрации имеют пучности в диаметральном направлении на обоих краях основания 10, значит поперечная вибрация, генерируемая в теле 11 в первом варианте осуществления изобретения, имеет различные значения в точках в направлении толщины тела 11. Отсюда, влияние поперечной вибрации, генерируемой в теле 11, может быть уменьшено.
Любая ширина (диаметр) тела 12 отличается от любой ширины тела 11, за исключением его заднего конца. Тело 12 выполнено в форме круглого цилиндра, имеющего тот же диаметр D1, что и задний край тела 11; тело 12 имеет заднюю поверхность 101. Фактически диаметр тела 12, по меньшей мере, на 4 мм больше диаметра передней поверхности 100. Таким образом, поскольку в основании 10 лежит тело 12 в форме круглого цилиндра, основание 10 может входить в отверстие в крышке головки косметологического устройства без зазора.
В первом варианте осуществления изобретения толщина тела 11 равна или больше толщины тела 12. Поскольку волны поперечной вибрации имеют пучности в диаметральном направлении на обоих краях основания 10, поперечная вибрация, генерируемая в теле 12, имеет постоянную частоту в направлении толщины тела 12. Поскольку в первом варианте осуществления изобретения толщина тела 11 равна или больше толщины тела 12, влияние поперечной вибрации, генерируемой в теле 12, может быть уменьшено по сравнению с обычной конструкцией, представленной на фиг.1. Толщина тела 11 больше толщины тела 12 (фиг.4), следовательно, можно значительно уменьшить влияние поперечной вибрации, генерируемой в теле 12. Таким образом, можно воспрепятствовать появлению паразитного сопротивления, возникающего от взаимодействия резонансной и антирезонансной частот, что отражается на характеристической кривой импеданса в функции частоты вертикальной вибрации, генерируемой в основании 10.
Второй вариант
На фиг.5 показано ультразвуковое вибрационное устройство 1, выполненное в соответствии со вторым вариантом настоящего изобретения. Для ясности одинаковые элементы обозначены теми же позициями, что и в первом варианте.
Основание 10 во втором варианте изготавливается из металла, например алюминия и т.п., и имеет выполненные за одно целое тела 11, 12 и 13 (первое, второе и третье тела), то есть основание 10 дополнительно имеет тело 13. Тела 11 и 12 во втором варианте соответственно выполнены так же, как и в первом варианте, но тело 13 имеет заднюю поверхность 101 основания 10 и присоединено к заднему концу тела 12.
Любая ширина (диаметр) тела 13 отличается от любой ширины тел 11 и 12. Тело 13 имеет форму круглого цилиндра с диаметром D2, большим, чем диаметр тел 11 и 12 (фиг.5). Если ультразвуковое вибрационное устройство 1 во втором варианте используется в косметологическом устройстве, то тело 13 может крепиться к внутренней кромке отверстия в крышке головки так, что основание 10 будет закрыто от попадания каких-либо веществ через отверстие.
Во втором варианте толщина третьего тела 13 равна или меньше толщины тела 11. На фиг.5 толщина третьего тела 13 меньше толщины тела 11. Следовательно, влияние поперечной вибрации, генерируемой в теле 13, может быть уменьшено. Кроме того, поскольку тело 13 выполнено в форме круглого цилиндра с диаметром D2, большим, чем диаметр тел 11 и 12, частота поперечной вибрации, генерируемой в теле 13, отличается от поперечной вибрации, генерируемой в теле 12. Таким образом, даже если толщина тел 12 и 13 больше, чем толщина тела 11, можно избежать появления большого резонанса в диаметральном направлении основания 10.
Третий вариант
На фиг.6 показано ультразвуковое вибрационное устройство 1, выполненное в соответствии с третьим вариантом настоящего изобретения. Для ясности одинаковые элементы обозначены теми же позициями, что и во втором варианте.
Основание 10 в третьем варианте изготавливается из металла, например алюминия и т.п., и имеет выполненные за одно целое тела 11, 12, 13 и 14 (первое, второе, третье и четвертое тела), то есть основание 10 дополнительно имеет тело 14. Тела 11, 12 и 13 в третьем варианте соответственно выполнены так же, как и во втором варианте, но тело 13 присоединено к заднему концу тела 14.
Любая ширина (диаметр) тела 14 отличается от любой ширины тел 12 и 13. Тело 14 имеет форму круглого цилиндра с диаметром D3, меньшим, чем диаметр тел 12 и 13 (фиг.6), и присоединено к заднему концу тела 12, то есть тело 14 формирует периферийную канавку между телами 12 и 13. Если ультразвуковое вибрационное устройство 1 в третьем варианте используется в косметологическом устройстве, то в периферийную канавку можно устанавливать резиновый элемент типа уплотнительного кольца и т.п. Таким образом, можно воспрепятствовать попаданию геля и аналогичных веществ внутрь косметологического устройства через отверстие в крышке головки.
В третьем варианте толщина четвертого тела 14 равна или меньше толщины тела 11. На фиг.6 толщина четвертого тела 14 меньше толщины тела 11. Следовательно, влияние поперечной вибрации, генерируемой в теле 14, может быть уменьшено. Кроме того, поскольку тело 14 выполнено в форме круглого цилиндра с диаметром D3, меньшим, чем диаметр тел 12 и 13, частота поперечной вибрации, генерируемой в теле 14, отличается от поперечной вибрации, генерируемой в телах 12 и 13. Таким образом, даже если толщина тел 12-14 больше, чем толщина тела 11, можно избежать появления большого резонанса в диаметральном направлении основания 10.
Четвертый вариант
На фиг.7 показано ультразвуковое вибрационное устройство 1, выполненное в соответствии с четвертым вариантом настоящего изобретения. Для ясности одинаковые элементы обозначены теми же позициями, что и в первом варианте.
Основание 10 в четвертом варианте изготавливается из металла, например алюминия и т.п., и имеет выполненные за одно целое тела 11 и 12 (первое и второе тела), как и в первом варианте, но тело 12 имеет вогнутый склон 112.
Пятый вариант
На фиг.8 показано ультразвуковое вибрационное устройство 1, выполненное в соответствии с пятым вариантом настоящего изобретения. Для ясности одинаковые элементы обозначены теми же позициями, что и в первом варианте.
Основание 10 в пятом варианте изготавливается из металла, например алюминия и т.п., и имеет выполненные за одно целое первое и второе тела, образующие усеченный конус с конической стороной 102. Верхняя часть основания 10 принадлежит первому телу, нижняя часть основания 10 принадлежит второму телу. Толщина первого тела равна или больше толщины второго тела. В пятом варианте можно значительно уменьшить влияние поперечной вибрации, генерируемой в основании 10.
В модифицированном варианте на задней поверхности 101 основания 10 монтируется ультразвуковой вибратор 15 дисковой формы так, что ось ультразвукового вибратора 15 не совпадает с осью основания дисковой формы 10. В данном варианте можно избежать появления большого резонанса в диаметральном направлении основания 10.
Шестой вариант
На фиг.9 и 10 показано косметологическое устройство 2 в соответствии с шестым вариантом настоящего изобретения. Косметологическое устройство 2 имеет блоки 3 и 4 головки, опорный блок 5 и блок ручки 6.
Оба блока 3 и 4 головки оснащены ультразвуковым вибрационным устройством 1, выполненным по любому из пяти описанных вариантов осуществления изобретения. Блок 3 головки оснащен, например, ультразвуковым вибрационным устройством 1, представленным на фиг.6, но не ограничивается им.
Блок 3 головки содержит ультразвуковое вибрационное устройство 1, крышку 30 головки, уплотнительные кольца 32 и 33 и контакты 34 и 35 (фиг.11-13).
В ультразвуковом вибрационном устройстве 1 ультразвуковой вибратор 15 имеет передний и задний электроды, соответственно находящиеся на передней 150 и задней 151 поверхностях. Основание 10 имеет множество (например, три) пазов 130, выполненных на задней поверхности тела 13. В примере, приведенном на фиг.13, передняя 150 и задняя 151 поверхности ультразвукового вибратора 15 являются плоскостями.
Крышка 30 головки выполнена в форме круглого цилиндра и имеет переднее отверстие 300, заднее отверстие 301 и выемки 302, выполненные на внутренней периферийной поверхности.
Основание 31 головки изготовлено так, чтобы прилегать к заднему отверстию 301 крышки 30 головки, и имеет центральное отверстие 310, периферийную канавку 311, множество (например, три) зубцов 312 и множество (например, три) фиксаторов 313. Периферийная канавка 311 выполнена на внешней поверхности крышки 30 головки. Зубцы 312 соответствующим образом входят в зацепление с выемками 302, фиксируя крышку 30 головки на основании 31 головки.
В данном случае тело 13 основания 10 крепится к внутренней кромке переднего отверстия 300 крышки 30 головки так, что тело 11 выступает наружу из переднего отверстия 300. Уплотнительное кольцо 32 устанавливается в периферийную канавку (тело 14) основания 10 и обеспечивает герметичность между основанием 10 и передним отверстием 300 крышки 30 головки. Уплотнительное кольцо 33 устанавливается в периферийную канавку 311 основания 31 головки и обеспечивает герметичность между основанием 10 и задним отверстием 301 крышки 30 головки. Фиксаторы 313 основания 31 головки соответствующим образом входят в пазы 130 основания 10, тем самым предотвращая проворачивание основания 10.
Контакт 34 контактирует с задним электродом ультразвукового вибратора 15 и соединяется также с проволочным выводом, проходящим через центральное отверстие 310 основания 31 головки. Контакт 35 контактирует с задней поверхностью 101 основания 10 и соединяется с передним электродом ультразвукового вибратора 15 через основание 10, он также соединяется с проволочным выводом, проходящим через центральное отверстие 310 основания 31 головки. Так электрическое питание через проволочные выводы может подаваться на ультразвуковой вибратор 15.
Блок 4 головки выполнен аналогично блоку 3 головки, но ультразвуковой вибратор 15 в блоке 4 головки имеет основание 10 для ухода за полостью носа, у которого передняя поверхность 101 меньше, чем передняя поверхность ультразвукового вибрационного устройства 1, используемого в блоке 3 головки.
Опорный блок 5 содержит звенья 51 и 52 головки, основание 53 головок и пару полукорпусов 54. Звенья 51 и 52 крепятся к основанию 53 головок. Полукорпуса 54 крепятся к основанию 53 головок и закрывают его. Блоки 3 и 4 головок устанавливаются на основание 53 головок с помощью звеньев 51 и 52 соответственно. Блок 3 головки на звене 51 является плавающим и подвижным, а блок 4 головки является неподвижным.
Блок 6 рукоятки содержит технологическое кольцо 61, корпус 62, крышку 63, цепь управления (печатная плата) 64, аккумулятор (перезаряжаемая батарейка) 65 и выключатель 66. Опорный блок 5 удерживается на блоке 6 ручки с помощью технологического кольца 61. Корпус 62 выполнен в форме круглого цилиндра, нижнее отверстие корпуса 62 закрывается крышкой 63. Цепь управления 64 и аккумулятор 65 размещаются в корпусе 62, каждый ультразвуковой вибратор 15 блоков 3 и 4 головок электрически соединяется с цепью управления 64 посредством проволочных выводов. Выключатель содержит уплотнительное кольцо 661, прижимное кольцо 662, направляющее кольцо 663 и кнопку 664. Аккумулятор 65 и выключатель 66 электрически соединяются с цепью управления 64 посредством проволочных выводов.
Когда косметологическое устройство 2 начинает функционировать после нажатия выключателя 66, цепь управления 64 подает электрическую вибрацию на один или оба блока 3 и 4 головок. Блок головки или оба блока преобразуют электрическую вибрацию в механическую, чтобы генерировать ультразвуковую вибрацию. Механическая вибрация передается на одно или оба основания 10. Следовательно, пользователь может передавать ультразвуковую вибрацию на кожу или тело, приставляя переднюю поверхность 100 основания 10 к коже, удерживая устройство за блок 6 ручки. Так можно получать желаемое косметологическое воздействие.
В шестом варианте осуществления настоящего изобретения, поскольку блок 3 головки содержит ультразвуковое вибрационное устройство 1 (фиг.6), можно избежать появления большого резонанса в диаметральном направлении основания 10, подобно тому, как это осуществлялось в третьем варианте. Следовательно, можно воспрепятствовать появлению паразитного сопротивления, возникающего от взаимодействия резонансной и антирезонансной частот, что отражается на характеристической кривой импеданса в функции частоты вертикальной вибрации, генерируемой в основании 10.
Поскольку каждое основание 10 блоков 3 и 4 головок имеет плоскую форму, такое основание 10 можно легко изготовить, что позволяет уменьшить размеры устройства и снизить затраты на производство. Основания 10 также имеют скругленную кромку 110 и коническую сторону 111, и, соответственно, можно выполнить передние поверхности 100 блоков 3 и 4 головок гладкими, чтобы прикладывать их к коже человека. Кроме того, можно предотвратить попадание геля или аналогичных веществ внутрь косметологического устройства 2 через отверстие 300 в крышке 30 головки. Можно также избежать выпадения основания 10 из переднего отверстия 300 в крышке 30 головки.
При этом ультразвуковое вибрационное устройство можно применять, не ограничиваясь использованием в косметологическом устройстве 2, в устройствах ультразвуковой обработки, например используемых для диагностики, процессинга, синовиальных соединений (суставов), чистки кожи, ускорения ввода веществ под кожу, диализа, рассасывания опухолей, приготовления эмульсий, аэронизации и т.п.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на определенные варианты осуществления, возможны его многочисленные модификации и вариации, реализуемые квалифицированными специалистами без отступления от сущности и объема изобретения.