JP2022168782A - 美容器、及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用者の肌面に対して交流電流を印加する美容器において、最適な加温状態となる制御を行うことのできる技術を提供すること。【解決手段】 使用者の肌面に対して交流電流を印加する美容器であって、美容器の動作を制御する制御部と、２以上の電極を備えて電極間に交流電流を印加する電極部と、交流電流の電流値に係る電流情報を計測する電流情報計測部と、交流電流を出力する交流電流発生部とを備え、電流情報に基づいて制御部による動作を制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、交流電流を印加して使用者の肌面に対して温熱効果を与える美容器に関し、特に温度の調整制御方法に係る。

従来から所定の周波数の電流を印加する美容器が知られている。例えば１Ｍｈｚ以上の高周波を用いて肌の内部を温め、コラーゲン・エラスチンの生成を促し、シワ・ハリ・たるみの改善を図る温熱効果を有するものがある。また、ＥＭＳと呼ばれ、数Ｈｚから数ｋＨｚの周波数で電気刺激を肌に与えることで筋収縮を起こして筋肉運動をさせ、たるみを改善させる美容器もある。

肌への温熱効果を有する美容器において、最適な温度を制御するように、従来美容器の内部にサーミスタを設置して、計測された温度に従って出力の入切を制御する方法が一般的である。この場合、サーミスタが計測するのは肌の表面温度であるため、肌の内部から加温するＲＦ美容器では内部の正確な状態を把握して制御することが困難であった。

一方、サーミスタを用いずに流れる電流値に基づいて制御する方法も知られている。特許文献１では生体に当てられるプローブと、プローブに出力される電流を検知する電流検知部を備えて、生体にプローブが当てられているか否かを判定すると共に、当てられている状態において検知された電流の変化量に基づいて出力を制御する技術が開示されている。

本従来技術は、電流の変化量が少ない場合には生体とプローブの接触部位が変位していないと推定して出力を制御するものであり、肌面の内部の加温状態を検知するための技術ではない。また、サーミスタによる温度計測と併用した場合の制御方法は開示されていない。

また、特許文献２にも同じく交流電流の電流値を計測する技術が開示されている。本文献は人体に流れる電流を電流検出手段で検出して表示画面やＬＥＤで表示し確認するものであり、施術の状態を視覚的に変化のある表現方法で示すことを目的としている。

特許文献３にはパルス発生部、電圧調整部、電流測定部を備えた美容システムが開示されている。本文献では、１対の導子が、生体の任意の部位に接触され、電圧調整部によって電流値が所定の範囲となるように制御され 、パルス発生部によって1～1000Hzとなるように制御されたパルス直流電流が印加するものである。電流を測定しながら電圧を調整して所定範囲とするが、交流電流による温熱を目的としたものではなく、温度の調整は考慮されていない。

特許第6573823号 特開2005-312847号公報 特開2018-186963号公報

本発明は上記従来技術の有する問題に鑑みて創出されたものであって、使用者の肌面に対して交流電流を印加する美容器において、最適な加温状態となる制御を行うことのできる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような美容器を提供する。
すなわち、本発明の第１の実施態様によれば、使用者の肌面に対して交流電流を印加する美容器であって、美容器の動作を制御する制御部と、２以上の電極を備えて電極間に交流電流を印加する電極部と、交流電流の電流値に係る電流情報を計測する電流情報計測部と、交流電流を出力する交流電流発生部とを備え、電流情報に基づいて制御部による動作を制御することを特徴とする。

本発明の第２の実施態様によれば、上記の制御部が、電流情報に基づいて交流電流発生部から交流電流の出力量を制御することができる。

本発明の第３の実施態様によれば、上記の電極部において、相対的に高く加熱する側の第１の電極と、相対的に低く加熱する側の第２の電極とから構成され、第１の電極における単位面積当たりの電荷量が、第２の電極よりも相対的に大きくなるように、例えば電極の面積比や、２つの電極が向かい合う辺の長さを変化させることで、第１の電極と第２の電極を形成してもよい。

本発明の第４の実施態様によれば、上記の電極部において、相対的に高く加熱する側の第１の電極と、相対的に低く加熱する側の第２の電極とから構成され、該第１の電極の面積と第２の電極の面積の比を略１：２とすることもできる。

本発明の第５の実施態様によれば、第１の電極が所定の形状の多角形または円形であり、第２の電極が、該第１の電極の周囲の少なくとも一部に配置される略環状形または弧形であってもよい。

本発明の第６の実施態様によれば、上記の電極部近傍又は肌面の温度を計測する温度計測部を備え、上記制御部が、温度に基づいて上記の交流電流発生部から交流電流の出力量を制御する構成でもよい。

本発明の第７の実施態様によれば、上記の電極部の熱伝導率と電極間に介在する介在部材の熱伝導率とを比較して、電極部の方が高い時に温度計測部を介在部材に近い側に偏位して設置することが好ましい。

本発明の第８の実施態様によれば、上記の美容器において、肌面を加温するヒーター部を備えることもできる。

本発明の第９の実施態様によれば、上記の制御部が、上記温度計測部で測定した温度に基づいて上記ヒーター部の加温状態を制御してもよい。

本発明の第１０の実施態様によれば、上記の制御部が、電流情報計測部及び温度計測部の計測結果と、交流電流発生部及びヒーター部の出力とを関連づける対応付けテーブルを保持し、対応付けテーブルに従って制御すると更に好適である。

本発明の第１１の実施態様によれば、使用者の肌面に対して交流電流を印加する美容器の制御方法を提供することもできる。すなわち、交流電流発生部から交流電流を出力すると共に、電極部から電極間に交流電流を印加し、電流情報計測部が交流電流の電流値に係る電流情報を計測する構成であって、計測した電流情報に従って、制御部が交流電流発生部の出力を調整制御することを特徴とする。

本発明は、電流情報計測部が交流電流の電流値に係る電流情報を計測し、電流情報に基づいて動作を制御することによって、肌面の内部まで最適な温熱効果を奏する美容器を提供することができる。

また、電極部のうち、相対的に高く加熱する側の第１の電極と、相対的に低く加熱する側の第２の電極において、第１の電極の面積を第２の電極の面積よりも小さく構成することにより、電極の面積によって適切な温度分布を実現することができる。特に、目元の周りに用いる電極などにおいて本発明を適用すると好適である。

温度計測部を備え、温度に基づいて交流電流発生部から交流電流の出力量を制御することによって、肌の表面に近い部位の温度と、本発明に係る電流情報とを同時に用いて美容器の制御を行うことができる。

電極部の熱伝導率が電極間の介在部材の熱伝導率よりも高い時に、より正確な温度を測定できる電極部に温度計測部を設置すると共に、さらに介在部材に近い側に偏位して設置することによって、熱が生じる電極間の部位の温度を測定することができる。

本発明においてヒーター部を備えた構成では、交流電流によって内部の温熱効果と共に、肌面を表面から加温することができる。さらに、電流情報計測部及び前記温度計測部の計測結果と、交流電流発生部及びヒーター部の出力とを関連づける対応付けテーブルを保持し、対応付けテーブルに従って制御することで、表面及び内部の平衡状態を保ち、良好な温熱効果を奏することができる。

本発明に係る美容器の正面図。 電極部を示す分解図。 美容器のブロック図。 電極部の様々な実施態様を示す説明図。 電極部の形状による温度分布の実験結果。 美容器の制御タイミングチャート。

以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記に限定されるものではない。
図１及び図２は本発明に係る美容器（１）の正面図及び電極部の分解図である。美容器（１）は使用者が手で把持する本体（１０）に電極を備えたヘッド部（１１）を有する。本体（１０）には体感の程度を調整するためのレベルスイッチ（１２）、電源の入り切りやモードを切り換えるための電源スイッチ（１３）、本体の状態を示すインジケータ（１４）などを備えている。

本体（１０）には、充電池を備えて底面に備えた給電端子からの給電により充電したり、給電して使用することができるが、充電機能の有無や給電の方法は問わない。

ヘッド部（１１）には、同心円の第１電極部（２０）と第２電極部（２１）を備えており、第１電極部（２０）は同心円の中心に配置される略円形であり、第２電極部（２１）はその外周に配置される略環形である。図示から明らかなように第１電極部（２０）の面積は第２電極部（２１）よりも面積が小さい。

使用者がヘッド部（１１）を肌面に当接させ、第１電極部（２０）と第２電極部（２１）との間に交流電流を印加する。このとき、本発明では主として高周波（無線周波数帯、ＲＦ）の電流によって肌面に対する温熱効果を奏する美容作用を行う。なお、数Ｈｚから数ｋＨｚの周波数帯の交流電流を印加してＥＭＳ（電気的筋肉刺激）を行っても良い。

ＥＭＳやＲＦ（ラジオ周波数）を用いた温感効果については周知であるから原理の説明は省略する。また、上記の美容器の構成については自由に変更することができる。本体の形状はもちろん、電極部の態様、形状等も全く限定されるものではない。電極の構成については後述する。

図２においては第１電極部（２０）は記載を省略している。第１電極部（２０）のすぐ裏側には第１電極部（２０）の温度を計測する電極部サーミスタ（３０）を設置している。サーミスタは周知のように温度変化に応じて抵抗値が変化する部材であり、温度が上がると抵抗値が上がる、又は下がるように変化するので、第１電極部（２０）の温度を計測することができる。

図１に示すように、電極部サーミスタ（３０）は第２電極部（２１）との間の領域に偏位した位置に配置されている。（なお、電極部サーミスタ（３０）は内部に配置されているため、実際には外部からは視認できない）
交流電流による温熱効果は本来電極間で生じるため、本来は電極部サーミスタ（３０）は電極間の介在部材の背面が好ましい。しかし、本実施例では樹脂で構成しており、金属製の各電極部よりも熱伝導率が小さいため、第１電極部（２０）の背面に設置している。

特に、面積が相対的に小さく熱が高まりやすい第１電極部（２０）で、かつ介在部材側に偏位した部分、すなわち円形の縁部近傍に電極部サーミスタ（３０）を配置することで、電極間の肌温度を正確に測定できるようにしている。

同時に第１電極部（２０）の上半に偏位させているのは、本実施例に係る美容器（１）を目元周辺に当てて使用する際に、美容器（１）の上端を眼球寄りに用いると、上半だけが肌に接する場合があるためである。本実施例のように棒状で上端近傍に電極部を備えた美容器の場合には、電極部の上端側だけが肌に当接する使用態様となることも多いので、電極部サーミスタ（３０）をその端部側に偏位して設置することも好ましい。

このように本発明では電極部の熱伝導率と電極間に介在する介在部材の熱伝導率とを比較して、電極部の方が高い時に温度計測部を介在部材に近い側に偏位して設置することが好ましい。一方、介在部材として熱伝導率の高い素材を用いたり、十分に温度の計測が可能な場合には、介在部材の背面側に温度計測部を設置してもよい。

さらに第１電極部（２０）の背面側には、第１電極部（２０）と第２電極部（２１）全体を加温するためのヒーター部（４０）を備えており、電熱によって電極部を介して肌面の表面から加温することができる。

さらにヒーター部（４０）の直背面にヒーター部サーミスタ（３１）を配置している。ヒーター部サーミスタ（３１）をヒーター部（４０）の背面に直接接するように配置したことで、他の部材からの熱の影響を受けず、ヒーター部（４０）の温度を正確に測定することができる。

図３には、美容器（１）のブロック図を示す。美容器（１）の動作を制御するのが制御部（５０）であり、ヒーター部（４０）の制御や交流電流発生部であるＲＦ基板（５１）などと連係して動作する。制御部（５０）には、ＲＦ基板（５１）から電極部（２０）（２１）に出力した交流電流の電流値に係る電流情報を計測する電流計測部（５２）の計測結果も入力される。

なお、本発明において、電流情報は電流値、あるいは値自体を測定する場合に限らず、電流が多い、少ない、など電流値に関して得られる様々な情報を含むことができる。本実施例ではオペアンプから電流値を得ることができるが、制御部（５０）には所定の閾値より高いか、あるいはレベルを示す段階的な情報が入力される構成でもよい。

本発明では、電流情報の測定をすることによって、交流電流の流れやすさから肌内部の温度を相関的に測定し、制御部（５０）によって交流電流の出力制御を行うことを特徴とするものである。

従来、ヒーターを用いて肌を温める場合は、肌表面の温度が４２～４３℃となるように制御している。ヒーターは肌表面から加温するため、肌表面の温度を測定して制御すると肌内部は表面温度より低く、温熱美容効果が少ない問題があると考えられる。一方、ＲＦによって温める場合は、真皮層をターゲットとして肌内部から温められることが知られているが、電極部の暖まるため、肌表面温度も必然的に高くなる。

そのため、サーミスタが肌表面の温度だけを測定しても表面と内部との温度調整が難しく、最適な温熱作用を及ぼす制御方法が課題となっている。
本発明はこれを解決するために、電流計測部（５２）によって電流情報を得て、肌内部の加温状態に基づいた制御を実現するものである。

最も簡単な制御方法としては、ＲＦの電流値が高い時（例えば、所定の閾値よりも値が大きい時）には、制御部（５０）がＲＦ基板（５１）からの出力を下げるように制御し、ＲＦの電流値が低い時には、制御部（５０）がＲＦ基板（５１）からの出力を上げるように制御する。好適な電流値の場合には出力を維持するように制御することもできる。

このような制御を行うことによって、サーミスタによらず、肌の内部の加温状態を適した状態とし、美容効果を高めることができる。

加えて、本発明ではヒーター部（４０）や各サーミスタ（３０）（３１）を連係動作させることによって、肌の表面から内部まで均一な温熱美容を行うことも可能となる。
一例として、制御部（５０）は電流計測部（５２）、電極部サーミスタ（３０）の計測結果に基づいて、表１に示す対応付けテーブルに従った出力制御を行うことができる。

この対応付けテーブルによれば、電極部サーミスタ（３０）で測定された肌表面温度が高く、かつ電流計測部（５２）で測定されたＲＦ電流が所定値よりも高い場合には、肌温度は表面、内部共に好適であるため、ヒーター部（４０）の出力やＲＦ基板からの出力は維持（又は下げる）する。

一方、肌表面温度だけが高い場合、内部を加温するためにＲＦ出力を高める必要があるが、この際、ＲＦ電流を高くすると電極部の温度も上昇するため、ヒーター部（４０）の出力は下げるように制御する。
反対に肌内部が高温（ＲＦ電流が高い）場合、ヒーター部（４０）からの加温は高めると共に、均等に温めるためにＲＦ出力は下げる。

本発明はこのように表面と内部がそれぞれ均等に加温されるよう、単に低い方の出力を高めるのではなく、他方を下げる制御をして、相関して上昇することを防ぎ、平衡な加温状態を実現するものである。

ＲＦ電流の制御方法は、上記のように上げ、下げではなく、無段階あるいは、段階的に制御することもできる。例えば、３段階として、レベル３は１００％、レベル２は８５％、レベル１は７０％の電流値になるように制御してもよい。同様にヒーター部（４０）の出力も０～１００％の範囲で無段階あるいは、段階的に制御してもよい。

図４は、電極部の様々な実施態様を示す説明図であり、図５は、電極部の形状による温度分布の実験結果を示す。
図４（ａ）は上記実施例の第１電極部（２０）と第２電極部（２１）と電極部サーミスタ（３０）である。第１電極部は直径が約１１．４ｍｍ、第２電極部は内径１５．８ｍｍ、外径２２．４ｍｍであるので、両者の面積比は、約１：２となっている。上述したように電極部サーミスタ（３０）は介在部材（６０）側に偏位した第１電極部（２０）の背面に設けている。

図４（ｂ）は、第１電極部（６１）と第２電極部（６２）を２重の環形に形成した構成である。この場合でも、発熱が大きくなるのは面積の小さな第１電極部（６１）側であり、電極部サーミスタ（３０）は第１電極部（６１）の背面に設けている。本実施例ではサーミスタの大きさが第１電極部（６１）の幅とほぼ同等であるので、幅方向では偏位させていない。ただし、先端に近い上端に設置する点や、第１電極部の重心位置からは偏位させている。

図４（ｃ）は、同心円状ではなく、線状の電極を用いた構成を図示している。第１電極部（６３）は第２電極部（６４）よりも幅が狭く、面積比は１：３程度である。発熱が大きくなるのは面積の小さな第１電極部（６３）側であり、電極部サーミスタ（３０）は第１電極部（５０）の背面で、第２電極部（６４）寄りに設置している。

図４（ｄ）は、第１電極部（６５）と第２電極部（６６）の間隔が一定でない構成を示している。第１電極部（６５）は面積が第２電極部（６６）よりも小さく、発熱が最も高まるのは幅が狭くなった介在部材（６０）の領域である。そこで、電極部サーミスタ（３０）は第１電極部（６５）の先端部近傍に配置している。

本発明において、第１の電極は必ずしも実施例のように正円に限らず、楕円形や任意の閉曲線で囲まれた形状、多角形などでもよい。そして、第２の電極が、第１の電極の周囲を環状に取り囲む形状に限らず、少なくとも一部に配置される略環状形または弧形などでもよい。
上記実施例は何れも１対の電極、すなわち２つの電極を示しているが、電極の数は３以上でもよく、その任意の組み合わせの電極間に交流電流を流すことができる。例えば、第１、第２、第３の３重の環状の電極を備え、第１と第２の電極間、第２と第３の電極間で通電する構成でもよい。

出願人は上記発明の作用効果を確認するため、図５に示すような実験を行っている。図５（ａ）は２つの電極部（７０）（７１）が等しい大きさの場合であり、電極間の領域（７２）は図示されるサーモグラフィのように中央部が最も高温でありほぼ面状に均等に加熱れている。

一方、図５（ｂ）は小電極部（７３）と大電極部（７４）を用いた場合、電極間の領域（７５）において、小電極部（７３）側に偏って発熱が認められる。実際の温度で示すと、図５（ａ）の態様では３０秒通電後の最高温度が３６．７℃、図５（ｂ）では最高温度が４０．５℃であった。

このように、第１電極部と第２電極部の大きさを変えることによって、最高温度を高くして温熱効果を高めることができると共に、小さな面積の電極側に偏って温度が高くなることが示された。

本発明では、このように面積を所定の比率にすることによって、小電極部（７３）の電極における単位面積当たりの電荷量が、大電極部（７４）よりも相対的に大きくなるように構成している。電荷が集中するほど発熱量が大きくなるためである。

同じような作用を及ぼす方法として、出願人による実験では、２つの電極部が対向する辺の長さについて一方を他方よりも短くすることも有効である。短い辺から長い辺に対して電荷が移動すると、短くした方の電極側は高く加熱される。

また、出願人の知見によると、面積比が大きいほど小さな電極部側が偏って高温となる。この効果を奏するためには、少なくとも面積比は１：２以上とすることが好ましい。

本発明において電極の態様は任意である。例えば、一方を円形、他方を三日月状とする、あるいは長さの異なる長方形を並列する、など随意の形状とすることができる。また、電極の数は３以上でもよい。

最後に、本実施例の美容器（１）の制御方法を詳しく説明する。本実施例ではＲＦ電流を印加する他に、ＥＭＳに適したより低周波の交流電流、肌をケアするために微弱電流を流すマイクロカレントを交互に使用する。

美容器（１）は１周期を９０秒として様々な動作モードを切り替える。すなわち、最初の３０秒は肌への温熱効果を高める期間として１ＭＨｚ以上のＲＦ出力、７０～１００ＫＨｚの交流電流を連続して通電するＥＭＳ１を交互に繰り返す。そして、次の３０秒は、目元回りの眼輪筋をトレーニングする期間としてＲＦ出力を５秒、７０～１００ＫＨｚの交流電流を断続的に通電するＥＭＳ２を１：２の時間配分で印加する。最後の３０秒は眼輪筋をほぐすために、マイクロカレント、ＥＭＳ１、ＲＦを５秒毎に繰り返して印加する。

この時、ヒーター部（４０）からは常時３８度ないし４２度となるように加熱する。これらのＲＦ出力やヒーター部の作動時に、本発明による制御方法を適用する。

なお、ＥＭＳだけを行う美容器であっても本発明を適用することは可能である。ただし、本発明がＲＦ出力を主として対象としたのは、ＲＦは相対的に電流が大きなため、電流値を計測しそれに基づく制御がしやすいためである。ＥＭＳの場合、電流が小さなため変化を検知しにくく、より高精度な電流計測が必要となる。
この観点から、本発明の実施において高周波のＲＦ美容器に適用することが特に好ましい。

１ 美容器
１０ 本体
１１ ヘッド部
１２ レベルスイッチ
１３ 電源スイッチ
１４ インジケータ
２０ 第１電極部
２１ 第２電極部
３０ 電極部サーミスタ
３１ ヒーター部サーミスタ
４０ ヒーター部
５０ 制御部
５１ ＲＦ基板
５２ 電流計測部

Claims (11)

1. 使用者の肌面に対して交流電流を印加する美容器であって、
   該美容器の動作を制御する制御部と、
   ２以上の電極を備えて該電極間に交流電流を印加する電極部と、
   該交流電流の電流値に係る電流情報を計測する電流情報計測部と、
   交流電流を出力する交流電流発生部とを備え、
   該電流情報に基づいて該制御部による動作を制御する
   ことを特徴とする美容器。
2. 前記制御部が、
   前記電流情報に基づいて前記交流電流発生部から交流電流の出力量を制御する
   請求項１に記載の美容器。
3. 前記電極部において、
   相対的に高く加熱する側の第１の電極と、相対的に低く加熱する側の第２の電極とから構成され、該第１の電極における単位面積当たりの電荷量が、該第２の電極よりも相対的に大きくなるように該第１の電極と該第２の電極を形成する
   請求項１又は２に記載の美容器。
4. 前記電極部において、
   相対的に高く加熱する側の第１の電極と、相対的に低く加熱する側の第２の電極とから構成され、該第１の電極の面積と第２の電極の面積の比を略１：２とする
   請求項１又は２に記載の美容器。
5. 前記第１の電極が所定の形状の多角形または円形であり、前記第２の電極が、該第１の電極の周囲の少なくとも一部に配置される略環状形または弧形である
   請求項３又は４に記載の美容器。
6. 前記美容器において、
   前記電極部近傍又は肌面の温度を計測する温度計測部を備え、
   前記制御部が、
   該温度に基づいて前記交流電流発生部から交流電流の出力量を制御する
   請求項１ないし５のいずれかに記載の美容器。
7. 前記電極部の熱伝導率と前記電極間に介在する介在部材の熱伝導率を比較して、前記電極部の方が高い時に、前記温度計測部を該介在部材に近い側に偏位して設置する
   請求項６に記載の美容器。
8. 前記美容器において、
   肌面を加温するヒーター部を備える
   請求項１ないし７のいずれかに記載の美容器。
9. 前記制御部が、
   前記温度計測部で測定した温度に基づいて前記ヒーター部の加温状態を制御する
   請求項８に記載の美容器。
10. 前記制御部が、
    前記電流情報計測部及び前記温度計測部の計測結果と、前記交流電流発生部及び前記ヒーター部の出力とを関連づける対応付けテーブルを保持し、
    該対応付けテーブルに従って制御する
    請求項８に記載の美容器。
11. 使用者の肌面に対して交流電流を印加する美容器の制御方法であって、
    交流電流発生部から交流電流を出力すると共に、電極部から電極間に交流電流を印加し、電流情報計測部が該交流電流の電流値に係る電流情報を計測する構成であって、
    計測した電流情報に従って、制御部が該交流電流発生部の出力を調整制御する
    ことを特徴とする美容器の制御方法。
    

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