CN101563109A - 超声波处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不使用药物而能够进行被处理部的处理的超声波处理装置。具有：收容介质的处理槽(11)；超声波元件，在该处理槽(11)内产生超声波，向处理槽(11)内的介质照射超声波，并分解介质中的水来生成羟基；驱动该超声波元件的超声波元件驱动电路；操作部(13)，用于设定规定的杀菌条件，该规定的杀菌条件由产生超声波时生成的羟基的量所规定。由于设定由产生超声波时生成的羟基的量所规定的规定的杀菌条件，因此能够显著提高杀菌效果。
Description
技术领域
本发明涉及超声波处理装置。
背景技术
以前已提供了一种作为超声波处理装置的超声波杀菌装置(例如，参照专利文献1)，该超声波杀菌装置通过产生超声波并向已涂抹了药物的作为被处理部的患部进行照射，来使药物渗透而对患部进行处理，例如进行脚癣等的治疗。
专利文献1：日本特开2004-135954号公报
但是，在上述现有超声波杀菌装置中，在不使用药物时，即使向患部照射超声波，也不能够对成为脚癣病因的白癣菌等充分地进行杀菌。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有超声波杀菌装置的问题，提供一种不使用药物就能够进行被处理部的处理的超声波处理装置。
为此，在本发明的超声波处理装置中具有：处理槽，用于收容介质；超声波元件，在该处理槽内产生超声波，向处理槽内的介质照射超声波，分解介质中的水并生成羟基；超声波元件驱动电路，驱动该超声波元件；以及操作部，用于设定规定的杀菌条件，该规定的杀菌条件由产生超声波时生成的羟基的量所规定。
发明效果
根据本发明，在超声波处理装置中具有：处理槽，用于收容介质；超声波元件，在该处理槽内产生超声波，向处理槽内的介质照射超声波，分解介质中的水并生成羟基；超声波元件驱动电路，驱动该超声波元件；以及操作部，用于设定规定的杀菌条件，该规定的杀菌条件由产生超声波时生成的羟基的量所规定。
该情况下，由于设定由产生超声波时生成的羟基的量所规定的规定的杀菌条件，因此能够显著提高杀菌效果。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的超声波杀菌装置的平面图。
图2是示出本发明的实施方式中的脚的载置状态的图。
图3是示出本发明的实施方式中的针式超声波振子的安装状态的图。
图4是示出本发明的实施方式中的扁平式超声波振子的安装状态的图。
图5是示出本发明的实施方式中的超声波杀菌装置的控制装置的框图。
图6是示出在本发明的实施方式中的扁平式超声波振子上安装了超声波偏转装置的状态的图。
附图标记说明
10 装置主体
11 处理槽
13 操作部
21 超声波元件驱动电路
87 超声波元件
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。该情况下，关于作为超声波处理装置的超声波杀菌装置进行说明。
图1是本发明的实施方式中的超声波杀菌装置的平面图，图2是示出本发明的实施方式中的脚的载置状态的图，图3是示出本发明的实施方式中的针式超声波振子的安装状态的图，图4是示出本发明的实施方式中的扁平式超声波振子的安装状态的图。
在图中，10是超声波杀菌装置的主体即装置主体，该装置主体10具有处理槽11和操作部13。
上述处理槽11由具有规定形状的容器构成，在本实施方式中具有上面开口的平整的形状，具有底壁12和从该底壁12的周缘部立起的侧壁15。然后，在上述处理槽11的内部收容着作为用于传导超声波的介质的未图示的液体，在本实施方式中收容着水，例如通过把脚放入到上述处理槽11中，就能够将作为脚的被处理部的患部泡在水中。在本实施方式中，通过在处理槽11中放入脚，就将脚的患部泡在水中，但通过在处理槽11中放入手，也能够将手的患部泡在水中。再有，作为介质，可以取代水而使用其他液体。
上述底壁12具有仿照脚掌的形状而左右对称地形成的脚载置部p1、p2，在各脚载置部p1、p2中向上突出地形成许多突起16。此外，在上述底壁12的规定部位配设用于产生超声波的第1、第2超声波振动部，在本实施方式中则在3个部位配设用于产生超声波的第1、第2超声波振动部。第一超声波振荡部由分别配设在脚载置部p1、p2上的作为第一扩散装置的一对针式超声波振子81构成，第二超声波振动部由配设在脚载置部p1、p2间的作为第二扩散装置的一个扁平式超声波振子8构成。
即，在将两脚分别放置在了脚载置部p1、p2上时，各超声波振子81如图2所示向上突出地配设，并由拇指和食指夹住。此外，超声波振子82向上突出地配设在上述脚载置部p1、p2间，以便被两脚的脚心部分夹住。然后，在上述超声波振子82的周围，向上突出地以等间距辐射状地形成了多个突起17。再有，在本实施方式中，上述各超声波振子81被用于脚趾，配设成由拇指和食指夹着，但也可以夹在各脚趾间。另外，上述各超声波振子81也可以使用于手指。此外，上述各超声波振子81、82具有在处理槽11内部收容了规定量的水的状态下被浸渍在水中的高度。
在本实施方式中，由于在底壁12上配设有许多突起16、17，因此，不仅能够得到对于脚掌的按摩效果，而且能够利用触觉来识别放置脚的位置。再有，在本实施方式中，如后所述，例如在底壁12的规定部位埋设了作为加热体的未图示的热源，利用上述突起16、17，使热源的热不直接传导到脚上。
如图3所示，上述超声波振子81具有：由针式的棒状体构成的主体83；从该主体83的下端向径向外边突出形成的安装部84；从该安装部84向下突出形成的筒状部85。在将该筒状部85收容在了形成在上述底壁12的规定部位上的凹部h1中的状态下，利用螺栓bt1把上述超声波振子81安装在底壁12上。
然后，在上述筒状部85的外周面与凹部h1的内周面之间保持有作为密封部件的O形环86，在上述安装部84的里面形成由规定形状的空间构成的元件收容部am1，在本实施方式中是圆柱状。该元件收容部am1的上端和侧面被安装部84包围，下端开口，在元件收容部am1的上端安装由例如陶瓷振子等形成的超声波元件87。
再有，在上述凹部h1的底部形成用于驱动超声波元件87的布线用贯通口h11。
此外，上述主体83具有能够用脚趾夹住的规定直径，并具有在用脚趾夹住时上端从脚趾间向上突出的高度。此外，在上述主体83的顶部安装有由不同于主体83的材料形成的作为输出调整要素的螺丝90，在本实施方式中用不锈钢。从而，由于能够减小向上辐射的超声波的输出，增大在侧方向脚趾辐射的超声波的输出，因此，能够向脚趾高效地照射超声波。
此外，如图4所示，上述超声波振子82具有：由筒状的圆柱体构成的主体89，其被上端平整的壁体88封闭；和筒状部(安装部)92，从该主体89向下突出形成。在将该筒状部92收容到形成于上述底壁12的规定部位的凹部h2中的状态下，利用螺栓bt2把上述超声波振子82安装在底壁12上。
此外，在上述筒状部92的外周面与凹部h2的内周面之间保持有作为密封部件的O形环86，在上述壁体88的里面形成有由规定形状的空间构成的元件收容部am2，在本实施方式中是圆柱状。该元件收容部am2的上端被主体89包围，侧面被筒状部92包围，下端开口，在元件收容部am2的上端安装有由例如陶瓷振子等形成的超声波元件87。
再有，在上述凹部h2的底部形成有用于驱动超声波元件87的布线用贯通口h21。此外，上述超声波振子82的直径大于超声波振子81，并且具有能够用两脚脚心部分夹住的规定高度。
且说，若驱动超声波元件87，则不仅在超声波元件87的表面侧，连背面侧也产生超声波。此外，若假设在超声波元件87的背面侧有水，则由于在背面侧产生的超声波在元件收容部am1、am2内的水中向着凹部h1、h2的底部传播，所以表面侧产生的超声波的照射能量相应地变小。此外，由于在凹部h1、h2的底部反射的超声波在元件收容部am1、am2内的水中向上传播，因此，在超声波原件87表面侧产生的超声波和在超声波元件87的背面侧产生的超声波就相干扰。其结果，在超声波相干扰的部位就不生成羟基。
因此，在本实施方式中，如前所述，在各超声波元件87的背面侧形成元件收容部am1、am2，在该元件收容部am1、am2内通过充满空气来形成空气层。
从而，利用该空气层来阻止超声波的传播，因此，只有在超声波元件87表面侧产生的超声波在水中传播，能够增大超声波的照射能量。此外，由于能够防止在超声波元件87表面侧产生的超声波和在超声波元件87背面侧产生的超声波相干扰，因此，能够充分地生成羟基。
再有，利用上述元件收容部am1、am2形成不传播超声波的空间，即超声波非传播空间。此外，通过使上述元件收容部am1、am2成为真空，能够形成超声波非传播空间。
在本实施方式中，超声波振子81、82都由金属、例如不锈钢来形成，但也可以由玻璃、铝等传播振动的材料来形成。
下面，关于上述结构的超声波杀菌装置的操作部13进行说明、
上述操作部13(图1)具有用于进行各种操作的作为操作要素的按钮bi(i＝1、2、…)、作为第1显示要素的LED灯ej(j＝1、2、…)和作为第2显示要素的监视器m1。操作者通过按下按钮bi来进行各种设定，利用LED灯ej的点灯和监视器m1的显示，能够确认设定内容和工作状态等。
例如，按钮b1是电源按钮，通过操作按钮b1能够接通或断开电源。一接通电源，就使LED灯e1点灯，显示是电源接通的状态。此外，按钮b2是时间设定按钮，通过操作按钮b2能够设定时间。该情况下，通过反复按下按钮b2，能够变更超声波的照射时间的设定，在监视器m1上显示剩余时间。此外，按钮b3是频率转换按钮，通过操作按钮b3，能够转换由上述超声波元件87产生的超声波的频率。一转换该频率，就使构成LED灯e2的多个LED元件选择性地点灯。
此外，按钮b4是输出点选择按钮，通过操作按钮b4，能够选择性地仅驱动上述超声波振子81、82中的规定的超声波振子。若根据患部的位置选择了规定的超声波振子，则使构成LED灯e3的多个LED元件选择性地点灯，并且使构成用于载置脚的监视器用LED灯e4的多个LED元件选择性地点灯。
然后，按钮b5是温度选择按钮，通过操作按钮b5，能够设定处理槽11内的水的温度。该情况下，通过反复按下按钮b5，能够变更温度的设定，使构成LED灯e5的多个LED元件选择性地点灯。再有，使上述处理槽11内收容的水的温度成为零(0)℃以上且50℃以下的被控制的值。因此，例如，在底壁12的规定部位埋设作为加热体的热源，在处理槽11内配设作为检测水的温度的温度检测部的温度传感器。
此外，按钮b6是超声波输出选择按钮，通过操作按钮b6，能够转换超声波的输出。一选择规定的输出，就使构成LED灯e6的多个LED元件选择性地点灯，并且在由LED灯e7构成的输出指示器中，使多个LED元件中的规定的LED元件按照规定的图案来点灯。
然后，按钮b7是模式选择按钮，通过操作按钮b7，能够选择自动模式及手动模式，该自动模式除了能够自动设定超声波的频率、输出、照射时间等以外，还能够自动设定水的温度和照射部位等；该手动模式除了能够手动设定超声波的频率、输出、照射时间等以外，还能够手动设定水的温度和照射部位等。一选择规定的模式，就使构成LED灯e8的多个LED元件选择性地点灯。此外，按钮b8是输出图案选择按钮，通过操作按钮b8，能够例如每1秒或者每5秒转换一次超声波的输出，一选择规定的输出图案，就使构成LED灯e9的多个LED元件选择性地点灯。
另外，使LED灯e10在处理槽11内的水位低于规定的阈值时点灯。
下面，关于上述结构的超声波杀菌装置的控制装置进行说明。
图5是示出本发明的实施方式中的超声波杀菌装置的控制装置的框图。
在图中，18是用于驱动各超声波元件87的驱动装置部，20是作为控制部的控制电路。该控制电路20具有：作为运算装置的未图示的CPU；当该CPU进行各种运算处理时作为工作存储器来使用的RAM；记录了控制用的程序和各种数据的ROM等。上述CPU基于各种程序和数据等起到计算机的功能。此外，由上述RAM、ROM等构成记录装置。再有，作为运算装置，也可以取代CPU而使用MPU等。上述控制电路20进行反馈控制，以便除了通过自动模式或者手动模式将超声波的频率、输出、照射时间等成为设定的值以外，还通过自动模式或者手动模式使水的温度和照射处等成为设定的值。
此外，21是用于驱动各超声波元件87的作为驱动处理装置的超声波元件驱动电路，该超声波元件驱动电路20通过变压器Ti(i＝1、2、3)与各超声波元件87连接，从控制电路20接受控制信号SG1来进行驱动处理，以规定的频率驱动各超声波元件87。在图中，仅示出了一个变压器Ti，但实际上配设了与超声波元件87的数量相应的数量，在本实施方式中因为有一对超声波振子81和超声波振子82的各超声波元件87，因而配设3个变压器。再有，配设变压器Ti是为了调整阻抗，此外，还为了使各超声波元件87与超声波元件驱动电路21等构成驱动装置部18的各要素之间绝缘。
然后，22是从上述控制电路20接受控制信号SG2后，以950kHz以上且2MHz以下的被控制的频率进行振荡的振荡电路，23是电源电路，该电源电路23对控制电路20和振荡电路22施加5V的控制用电压Vc，并且从控制电路20接收数字控制信号SG3后，对超声波元件驱动电路21施加高于零V且60V以下的被控制的驱动用电压Vd。
在本实施方式中，上述振荡电路22进行1.65MHz的基本振荡，超声波元件驱动电路21由他励(separately-excited)振荡电路构成，接受上述基本振荡的信号来进行放大并驱动超声波振子81、82。从而，能够防止因为外部因素、例如水量、脚载置部p1、p2承载脚时的状态等而频率和输出发生变化。再有，上述超声波元件驱动电路21具有修正频率的电路和修正波形的电路等，因此，能够对超声波元件87施加稳定的电压。其结果，在上述各超声波元件87中，以10mW/cm2以上且28W/cm2以下的被控制的输出来产生950kHz以上且2MHz以下频率的超声波。
再有，将上述处理槽11内收容的水的温度设为零℃以上且50℃以下的被控制的值。因此，例如，在底壁12的规定部位，埋设热源45和根据需要作为冷却体的未图示的冷却器等，在处理槽11内配设温度传感器46。此外，在控制电路20中配设用于控制上述处理槽11内的水的温度的作为温度控制处理机构的未图示的温度控制电路，该温度控制电路进行温度控制处理，读入由温度传感器46检测到的温度，使上述热源45、冷却器等接通或断开。
然后，为了检测上述处理槽11内的水位，配设有水位检测器47，该水位检测器47对检测到的水位进行传感器输出，并将该传感器输出传到控制电路20中。此外，控制电路20的未图示的报警处理装置进行报警处理，读入来自水位检测器47的传感器输出后检测水位，若该水位低于阈值，就使LED灯e10点灯，向操作者通知该意思。
且说，由超声波元件87产生的超声波被超声波振子81、82传播，由该超声波振子81、82扩散后传播到水中。这时，处理槽11内的水被超声波分解，生成羟基和氢原子。此外，超声波通过水间接地和通过各超声波振子81、82直接地传播到脚上，体内的水分同样被超声波分解，生成羟基和氢原子。再有，在使用水以外的液体作为介质的情况下，超声波一传播到液体中，液体中的水就被超声波分解，生成羟基和氢原子。
即，由上述超声波元件驱动电路21构成未图示的羟基生成处理机构，该羟基生成处理机构进行羟基生成处理，通过驱动超声波元件87来生成上述羟基。
其结果，由于能够在浸渍在水中的患部上充分地氧化、分解及杀死例如成为脚癣病因的白癣菌等微生物，因此能够进行患部的处理。
在本实施方式中，为了良好地进行患部的处理，按照使用了5，5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide(DMPO)的电子旋转共振(ESR)旋转收集法(装置)测定的值，将羟基的生成量设为0.1μM以上且60μM以下。
此外，设超声波元件87的驱动时间为1秒以上，设定为不对人体的细胞组织产生影响的时间。然后，在超声波的输出大时缩短上述驱动时间，在输出小时增长上述驱动时间。
下面，关于用于使超声波偏转而传达到患部的超声波偏转装置进行说明。
图6是示出在本发明的实施方式中的扁平式超声波振子上安装了超声波偏转装置的状态的图。
在图中，82是超声波振子，87是被收容在元件收容部am2中的超声波元件，89是主体，92是筒状部，121在上述超声波振子82上能够自由拆装地配设的超声波偏转装置，该超声波偏转装置121具有包围上述主体89而形成的基座122和从该基座122向上立起形成的反射框体部123。在该反射框体部123内，利用作为固定部件的螺栓127，将具有弯曲的反射面的凸面镜状的反射板125安装在反射框体部123的上端。此外，在上述反射框体部123的侧面形成窗131。
从而，由超声波元件87产生并在水中向上传播的超声波，被反射板125反射，横向偏转后在水中传播。
此外，可以按照患部的位置，在超声波振子82上拆装超声波偏转装置121，有效地向患部照射超声波。
且说，在本实施方式中，通过在已收容了水的处理槽11中放入脚等，就将脚等患部泡在水中，但若多个人使用相同的处理槽11进行患部的处理，则即使更换处理槽11内的水，也有可能多个人感染白癣菌等。
因此，可以在处理槽11内放置由具有挠性的材料构成的片状的容器(塑料袋等)作为内胆，在该内胆里面收容水，在内胆内放入脚等。该情况下，由于在患部处理结束之后废弃内胆和内胆内的水，因此能够降低多个人感染白癣菌等的可能性。
再有，在该情况下，若内胆与各超声波振子81、82之间进入空气，则由各超声波元件87产生的超声波就不被传播到内胆内的水中。
因此，若在处理槽11内收容少量的水，从其上面放置内胆，并在该内胆内收容水，就能够防止在内胆与超声波振子81、82之间进入空气，向内胆内的水中可靠地传播由超声波元件87产生的超声波。
再有，把放入到处理槽11内的水的量设定为超声波振子81、82的上端与水面相等。此外，在使用上表面平整的超声波振子81、82的情况下，由于内胆与超声波振子81、82的贴合性增高，因此，只要在超声波振子81、82的上表面形成水滴就行。
实施例
将代表的白癣菌、该情况下是T.mentagrophytes放入到试管中，对于T.mentagrophytes改变由超声波的频率、水的温度、电压Vd、照射时间等构成的杀菌条件进行了实验。评价方法按照mentagrophytes的个数进行。
在将频率设为1.65MHz，将羟基的生成量设为大约50μM的情况下，在水温30℃中，T.mentagrophytes(须毛癣菌)的个数没有减少。
在将频率设为1.65MHz，通过设定电压Vd来将羟基的生成量设为大约50μM，照射时间设为5分钟的情况下，在水温40℃中，T.mentagrophytes(须毛癣菌)的个数从100万个减少到大约30个。此外，在照射时间为10分钟的情况下，T.mentagrophytes(须毛癣菌)的个数从100万个减少到0个。
此外，在将频率设为1.65MHz，通过改变电压Vd来将羟基的生成量设为大约1.25μM或者大约8μM，照射时间设为10分钟的情况下，在水温40℃中，T.mentagrophytes(须毛癣菌)的个数从100万个减少到5000个。
另外，在将频率设为1.65MHz，通过改变电压Vd来将羟基的生成量设为大约8μM或者大约50μM，照射时间设为5分钟以上且10分钟以下的情况下，在水温50℃中，T.mentagrophytes(须毛癣菌)的个数从100万个减少到0个。
从该实验结果可知，通过使水的温度在40℃以上，杀菌效果就显著提高。再有，由于必须要在处理槽11中放入脚，因此，最好使水的温度在40℃以上且43℃以下。
且说，在对脚照射了超声波时，有损伤皮肤的危险。因此，在对培养后的细胞直接照射超声波，通过设定电压Vd使羟基的生成量为大约24μM，照射时间为10分钟的情况下，可知细胞减少50％。对此，在将羟基的生成量设为大约4μM，照射时间设为10分钟的情况下，可知细胞减少10％。
接着，关于对患有脚癣的脚照射超声波进行实验时的实验结果进行说明。
该情况下，设定羟基的生成量为0.1μM以上且2μM以下，水温在10℃以上且20℃以下，对脚照射超声波。在使一次的照射时间为20分钟，反复进行3～10次照射的情况下，就完全治好了患部。这样地反复进行超声波照射时，可以使1次照射中的羟基的生成量成为0.1μM以上且2μM以下。
根据这些实验结果，在对白癣菌等进行杀菌的超声波杀菌装置中，最好使水的温度在5℃以上且50℃以下，使羟基的生成量在0.1μM以上且大约60μM以下，使对于1处患部的照射1次的时间在20分钟以内。
此外，增多羟基的生成量为大约20μM以上且大约50μM以下，同时缩短对于1处患部的照射时间，并反复进行照射的方法也可以。该情况下，若使照射时间在2分钟以内，就能够在不影响人体细胞的范围内对白癣菌进行杀菌等。
在将超声波的频率设为1MHz的情况下，在与上述杀菌条件相同的条件下能够得到相同结果。
再有，本发明不限定于上述实施方式，可以基于本发明的主旨进行各种各样的变形，这些变形没有排除在本发明的范围之外。
Claims (8)
1、一种超声波处理装置，其特征在于，具有：
(a)处理槽，用于收容介质；
(b)超声波元件，在该处理槽内产生超声波，向处理槽内的介质照射超声波，分解介质中的水并生成羟基；
(c)超声波元件驱动电路，驱动该超声波元件；以及
(d)操作部，用于设定规定的杀菌条件，该规定的杀菌条件由产生超声波时生成的羟基的量所规定。
2、根据权利要求1所述的超声波处理装置，其特征在于，具有羟基生成处理机构，用于生成0.1μM以上且60μM以下生成量的羟基。
3、根据权利要求1所述的超声波处理装置，其特征在于，具有温度控制处理机构，将上述介质设定在5℃以上且50℃以下温度。
4、根据权利要求1所述的超声波处理装置，其特征在于，具有扩散装置，该扩散装置安装在上述处理槽的底壁上，在处理槽内扩散由上述超声波元件产生的超声波。
5、根据权利要求4所述的超声波处理装置，其特征在于，上述扩散装置在上述处理槽内具有棒状体，该棒状体从该处理槽的底壁向上突出形成并浸渍在介质中。
6、根据权利要求4所述的超声波处理装置，其特征在于，上述扩散装置在上述处理槽内具有圆柱体，该圆柱体从该处理槽的底壁向上突出形成并浸渍在介质中。
7、根据权利要求4所述的超声波处理装置，其特征在于，上述扩散装置在超声波元件的背面侧具有空气层。
8、根据权利要求6所述的超声波处理装置，其特征在于，具有超声波偏转装置，所述超声波偏转装置自由拆装地配设在上述圆柱体上，反射由上述超声波元件产生的超声波并使该超声波偏转。
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