JP3989237B2 - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を利用して人の頭髪または皮膚などを洗浄するための超音波洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、人が身体の洗浄を行って清潔を保つために、入浴やシャワーが行われる。入浴に際しては、一般に石鹸やシャンプーなどの界面活性剤が用いられる。また、化粧落としなど美容のための洗顔においても石鹸などが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、入浴などに用いられる界面活性剤は、使用時において多量の泡が発生し、それが下水などに流された後も発生した泡は容易に消えない。そのため水質汚染の問題が生じることもある。
【０００４】
また、化粧落としのための洗顔においては残渣処理が必要であり、従来の単なる洗浄では目的を達しないこともある。
また、従来の入浴や洗顔などにおいて、石鹸などの洗い流しのために多くの濯ぎ水を必要とし、全体として大量の水を消費する。
【０００５】
さらに、介護を要する老人または病人においても、洗髪、洗顔、および入浴などの際には大量の水を消費する。しかも、大量の水を消費するがために、これら入浴などの付添いの作業が大変であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、少量の水または水溶液によって身体の洗浄を容易に行うことのできる超音波洗浄装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る超音波洗浄装置は、基部および当該基部に連接する円筒振動体を有するホーン部材、超音波振動部材、およびブロック部材が互いに連結されて超音波振動トランスデューサを構成しており、前記超音波振動トランスデューサは、超音波振動を伝え難い材料からなる緩衝部材を介してケースカバー内に収容され、前記ケースカバーの先端部は、前記円筒振動体の外形よりも若干大きい内径を有した円筒状体となっており、前記円筒状体の先端部は、前記円筒振動体との間に間隙を有して開口し、前記円筒状体と前記円筒振動体との間に液体を供給するための液供給口、および前記円筒振動体の内部に連通する吸引口が設けられる。
【０００８】
好ましくは、前記緩衝部材は、前記基部および前記ブロック部材の外周面に装着されたＯリングである。
また、前記円筒振動体は貴の金属からなり、前記ケースカバーの先端部は卑の金属からなり、これら円筒振動体の先端部とケースカバーの先端部との間にガルバニック電池により発生する電圧が生じるように構成される。
【０００９】
また、前記卑の金属としてマグネシウムが用いられる。
また、前記円筒振動体は、その外径の大きさが長さの１／８乃至１／２の範囲である。
【００１０】
他の形態の超音波洗浄装置は、基部および当該基部に連接する円筒振動体を有するホーン部材、超音波振動部材、およびブロック部材が互いに連結されて超音波振動トランスデューサを構成しており、前記円筒振動体の外周には、前記円筒振動体の外形よりも若干大きい内径を有して液体の流路となる間隙を形成する円筒状体が設けられ、前記流路に液体を供給するための液供給口が設けられ、前記円筒振動体の内部に連通する吸引口が設けられ、前記円筒振動体の先端と前記円筒状体の先端との間の開口部から、前記液供給口から供給された液体が前記円筒振動体の超音波振動によって霧化されて噴出し、噴出した液体が前記円筒振動体の内部に吸引されるように構成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係る超音波洗浄装置１の一部を断面して示す斜視図、図２は超音波洗浄装置１の吸引状態を示す図、図３は超音波振動トランスデューサ３の分解組み立て図、図４は超音波洗浄装置１の振動モードを示す図、図５および図６は超音波洗浄装置１による皮膚の洗浄状態を示す図、図７は超音波洗浄装置１のケースカバーの他の例を示す図、図８は図７のケースカバーによる作用を説明する図、図９は超音波洗浄装置１の駆動回路７０の例を示す図、図１０は超音波洗浄装置１を用いた洗浄システムＳＳの例を示す図である。
【００１２】
図１において、超音波洗浄装置１は、超音波振動トランスデューサ３およびケースカバー４からなる。超音波振動トランスデューサ３は、ホーン部材１１、超音波振動部材１２、およびブロック部材１３が、ボルト１４およびナット部材１５によって連結され、一体化される。
【００１３】
図３をも参照して、ホーン部材１１は、超音波振動を伝達するに適した超音波弾性材料からなる。本実施形態では、チタン合金（６Ａｌ−４Ｖａ）などの金属材料からなる。ホーン部材１１は、基部１１１、および基部１１１と一体に連接する円筒振動体１１２を有する。基部１１１は、円柱状部とそれに続く円錐台状部とからなる。円柱状部には、その外周面に周溝１１３が設けられ、周溝１１３にシリコンゴムなどからなる緩衝用のＯリング２１が装着される。基部１１１の軸心部には、円筒振動体１１２の内部に連通する流路１１４が設けられ、端部にはボルト１４をねじ込み可能なネジ穴１１５が設けられる。
【００１４】
円筒振動体１１２は、外径Ｄ１、内径Ｄ２、肉厚ｔ１〔（Ｄ１−Ｄ２）／２〕、および長さＬ１を有する中空状の円筒である。数値の一例を挙げると、外径Ｄ１は、極端に細くする必要がなく、適当な面積を有するよう、例えば数ｍｍ〜十ｍｍ程度とするのがよい。内径Ｄ２は１ｍｍ〜数ｍｍ程度、肉厚ｔ１は数分の１ｍｍ〜数ｍｍ程度、長さＬ１は数ｃｍ〜十ｃｍ程度がよい。また、外径Ｄ１は長さＬ１の１／８乃至１／２の範囲が望ましい。長さＬ１は、超音波振動部材１２に印加する交流電力の周波数ｆに応じて決定することも可能である。例えば、超音波振動の波長をλとすると、λ／４、３λ／４、またはλ／２などとする。
【００１５】
超音波振動部材１２は、２つの電歪型の圧電セラミック素子１２１，１２２が互いに逆極性となるように配置される。これらにそれぞれ接して、電極板１２３，１２４，１２５が配置される。電極板１２３，１２５は、電気的に互いに接続され、共通の電位が印加される。電極板１２３，１２５の外側には、セラミックからなる絶縁座金１２６，１２７が配置される。これら、圧電セラミック素子、電極板、および絶縁座金には、その中央に、ボルト１４が貫通するための穴が設けられる。
【００１６】
ブロック部材１３は、金属材料によって円柱状に形成される。ブロック部材１３の軸心部には、ボルト１４が貫通する穴１３１が設けられる。ブロック部材１３の外周面には、周溝１３２が設けられ、周溝１３２に緩衝用のＯリング２２が装着される。ブロック部材１３に接するように電極板１３３が配置される。ブロック部材１３は、超音波振動トランスデューサ３におけるバックマス（バランス用錘）の役割がある。
【００１７】
ナット部材１５は、金属材料からなり、軸心にネジ穴１５３が設けられる。ナット部材１５の後端部には、吸引用のチューブ１６を接続するための配管部１５１が設けられる。配管部１５１の外周面は、チューブ１６の抜け止めのための多数の溝１５２が形成され、いわゆるタケノコ構造となっている。配管部１５１の軸心部に流路１５４が設けられ、ネジ穴１５３と連通する。ナット部材１５の端面に接するようにバネ座金１５５が設けられる。
【００１８】
ボルト１４は、その両端部に雄ネジ１４１，１４２が設けられ、軸心部に流路１４３が設けられる。雄ネジ１４１，１４２がネジ穴１１５，１５３にネジ込まれて締め付けられることにより、超音波振動トランスデューサ３が組み立てられる。
【００１９】
電極板１２４を＋極とし、電極板１２３，１２５を共通の−極として、これらの間に超音波で振動する交流電力を印加するための電線２３が接続され、外部に引き出される。電線２３には、電極板１３３を接地極として接続するための電線も含まれる。
【００２０】
ケースカバー４は、２つのカバー部材４１，４２からなる。カバー部材４１，４２は、合成樹脂または金属材料などからなり、互いに嵌合して一体化される。カバー部材４１の先端部は、円筒振動体１１２の外形よりも若干大きい内径を有した円筒状体４１１となっている。そして、円筒状体４１１の先端部は、円筒振動体１１２との間に間隙を有して開口する。この間隙は、例えば十分の数ｍｍ〜１ｍｍ程度である。なお、円筒振動体１１２は円筒状体４１１よりも先端側に若干突出する。円筒振動体１１２および円筒状体４１１の先端部は、肌などを傷つけることなく摺接するように滑らかに仕上げられている。
【００２１】
ケースカバー４は、Ｏリング２１，２２を介して超音波振動トランスデューサ３により支持されているので、超音波振動トランスデューサ３の超音波振動がＯリング２１，２２によって吸収され、ケースカバー４には直接に伝わらない。したがって、ケースカバー４を手で握った場合に、手に大きな超音波振動が伝わることなく、また超音波振動トランスデューサ３の超音波振動が妨げられない。
【００２２】
ケースカバー４には、円筒状体４１１と円筒振動体１１２との間に液体を供給するための液供給口１７が設けられる。なお、液供給口１７には、合成樹脂などからなるチューブが接続される。
【００２３】
次に、超音波洗浄装置１の動作を説明する。
電線２３を介して交流電力を供給することにより、圧電セラミック素子１２１，１２２が振動し、ホーン部材１１を伝わって円筒振動体１１２が超音波振動を行う。
【００２４】
図４（Ａ）には、超音波振動部材１２の中央を中心として、円筒振動体１１２の先端の開放端に向かって振幅が拡大される振動モードが示されている。
図４（Ｂ）には、図４（Ａ）に示す振動モードにおいて、振動駆動の基点（振動の中心）を節とし、円筒振動体１１２の先端が円弧を描くように合成された皿回しモードが示されている。この場合に、円筒振動体１１２の長さをλ／４とすることにより共振する。
【００２５】
図４（Ｃ）には、弾性結合上の振動ホーン作用において、基部１１１のテーパ面によって、円筒振動体１１２にはヘリカル回転振動が伝わる。
このように振動する円筒振動体１１２の先端部を、頭髪、頭皮、皮膚の表面などに当てる。これにより、頭髪、頭皮、皮膚などの表面が超音波振動する。
【００２６】
一方、液供給口１７から円筒状体４１１の内部に供給された液体は、先端の開口部から出るが、円筒振動体１１２の超音波振動によって霧化され、霧状となって皮膚の表面に噴射する。
【００２７】
すなわち、円筒状体４１１の内部の液体は、円筒振動体１１２の円筒沿面の超音波振動によって霧化粒子となり、振動により加速されて先端の開口部から噴射する。
【００２８】
霧化粒子の噴射と超音波振動により、皮膚などの表面が洗浄される。すなわち、皮膚などの表面の汚れ成分を、機械的な超音波振動と、液体のエマルジョン化による乳化回収とによって洗浄する。
【００２９】
噴射した霧状の液体は、チューブ１６による吸引によって、先端部において１８０度反転し、円筒振動体１１２の内部に吸い込まれる。その際に、超音波振動により皮膚から削り取られた残渣、および皮膚の洗浄によって生じた汚れなども一緒に吸引される。吸引された液体および残渣は、超音波振動トランスデューサ３の中心部の流路を通過し、チューブ１６を介して適当な回収容器内に回収される。
【００３０】
図５に示すように、円筒振動体１１２の先端部を皮膚の表面に圧接し、その状態で面摺動させる。これにより、洗浄面の移動によって連続的に洗浄面が拡大される。
【００３１】
図６に示すように、円筒振動体１１２の先端部は、外径Ｄ１と内径Ｄ２との寸法差つまり肉厚ｔ１によって、外部と内部とで逆位相の振動となる。円筒振動体１１２の先端部で皮膚を押さえ、表面に沿って移動することにより、接触面での水液湿潤の濡れ面を介して、均し効果またはローラ押さえ均しと同種の摺動効果を与える。
【００３２】
なお、液体として、水、活性化された水、イオン水、または水と洗浄効果を促進する溶剤との水溶液などが用いられる。身体の１回の洗浄に際し、百〜数百ｃｃ程度の液体が消費される。つまり、極めて少量の液体で洗浄を行うことができ、しかもそれらが洗浄により生じた残渣とともに全て回収可能である。
【００３３】
このように、超音波洗浄装置１によって身体の洗浄を行う際に、従来のような大量の水や界面活性剤を必要としない。したがって、従来のような水の大量消費による水不足の問題を生じさせない。また、環境汚染などの問題を生じさせない。
【００３４】
しかも、浴室または湯船などを使用する必要がないので、椅子に座った状態、ベッドで横になった状態でも洗浄を容易に行うことができる。また、洗浄後に身体をタオルで拭き取る作業も不要である。それゆえ、介護を要する老人または病人であっても、洗髪、洗顔、および入浴などに代えて、超音波洗浄装置１を用いて容易に洗浄を行うことができ、これによって身体の各部を清潔に保つことができる。そのため、介護の付添いの作業が大幅に簡単となる。
【００３５】
さらに、超音波振動と霧化された液体による湿潤とを皮膚に与えることにより、ピーリング、リフティング、血行刺激、局部マッサージ効果、パッティング、または洗浄補正パックなどのセラピー処理を行う効果がある。これによって、洗浄とともに美容の効果が得られる。
【００３６】
次に、ケースカバー４の円筒状体４１１の先端部に卑の金属を用い、円筒振動体１１２の材料である貴の金属との間にガルバニック電池を形成した実施例を説明する。
【００３７】
図７に示すように、円筒状体４１１の先端部に、マグネシウムからなる円筒状の先端リング４１２が、ネジ結合によって取り付けられる。先端リング４１２と円筒振動体１１２との間が乾燥した状態（水に濡れていない状態）では、電圧は発生せず、電流も流れない。
【００３８】
先端リング４１２と円筒振動体１１２との間に液体が注入されると、図８に示すように、水和イオン作用によってそれらの間にガルバニック電池が形成され、１．５ボルト程度の電圧が発生する。生体に存する細菌は約１．５ボルトの電圧を被電することにより死滅するので、超音波洗浄装置１を皮膚に沿って移動することにより、皮膚の表面が殺菌または滅菌される。
【００３９】
さらに、超音波洗浄装置１の使用によって、先端リング４１２からマグネシウムが析出するので、マグネシウムのイオン化分極作用が起こり、これによって皮膚の活性化が図られる。
【００４０】
図９において、切替設定回路７１のスイッチを切替えることにより、接続された超音波振動部材１２の種別に応じた最適の周波数を選択する。ＶＣＯ回路７２では、発振周波数が超音波振動部材１２の種別に適合するように予め設定されている。ＶＣＯ回路７２は、２系統の時定数及び電圧によって、最適周波数サーボ追従により制御される。
【００４１】
ＶＣＯ回路７２の出力は、２つのトランジスタを経てトランジスタＱ１に入力され、トランスＰＴを介して負荷である超音波振動部材１２に加えられる。負荷の変動が電流値によって監視され、補正回路７３、差動変換回路７４、電圧変換回路７５、サーボ回路７６によって、周波数および電圧が追従制御される。
【００４２】
図１０において、洗浄システムＳＳとして、超音波洗浄装置１および駆動回路７０の他、ポンプＴＰ、ポンプＴＰの制御装置ＣＴ、液体（洗浄水）を入れる容器ＢＴ、回収容器ＫＹ、吸引装置ＫＳ、および操作盤ＳＢなどが用いられる。
【００４３】
本実施形態の超音波洗浄装置１により期待できる効果を次に記す。
（１） 水の帯電霧化流の湿潤において、洗浄水の１万分の１の界面接触効果があり、濡れ面で全ての汚れの離脱が行える。
（２） 身体の全体または局部の洗浄または清浄を、その場で、つまり例えば寝た姿勢のまま行うことができ、しかも周辺を汚さない。
（３） 洗浄に要する水が１６０ｃｃ程度であり、回収したものを目で見て汚れの状態および内容を確認することができる。
（４） 電気的な制菌効果および防臭効果が得られる。
（５） 女性にとって最も重要な、髪、顔、肌に対して、ローラ効果による均し効果を作用させ、細胞分散、局部集合を均一に滑らかにする自感を残渣により確認することができる。特に、遊離脂肪酸の分離定生を一様にし、かつ、過酸化セルライト性分を経皮吸収して取り除くことができる。
【００４４】
このように、負圧強制吸引のアスピレート吸い出しによって、セルライト（遊離脂肪酸）の吸引が可能となった。
（６） 非健常異状局部疾患の、ハレ、デキモノ、ブツブツ、カサカサを、その場で摺動離脱し、分解し、吸い出し、これにより、代謝の自律活性となる刺激効果を附帯させることができる。
（７） 洗浄における汚れ離脱のために界面活性剤や化粧水などの異物を使用せず、水による本人の自己乳液環境で全て代謝反応、転写のホモジ作用（同姓同種の対）の自己免疫対応の「共洗いの理において」身体の区別または区分別に適合した清浄化が行える。
（８） 皮膚に電位を与えることによって殺菌または滅菌が行われる。また、皮膚の活性化が図られる。
【００４５】
上に述べた実施形態において、超音波振動部材１２として用いられる圧電セラミック素子の個数は、４個、６個、またはそれ以上でもよい。また、奇数個であってもよい。基部１１１と円筒振動体１１２とを一体に形成したが、別体とし、ネジなどによって一体に結合してもよい。ナット部材１５に配管部１５１を一体に形成したが、これらを別体とし、ネジなどによって結合してもよい。ブロック部材１３とナット部材１５を一体に形成してもよい。
【００４６】
その他、超音波洗浄装置１、駆動回路７０、洗浄システムＳＳなどの各部または全体の構成、構造、形状、寸法、個数、材質、回路などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【００４７】
本発明の超音波洗浄装置１は、人の洗浄の他、動物、植物、工業製品、その他の洗浄にも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によると、少量の水または水溶液によって身体の洗浄を行うことができる。
【００４９】
したがって、浴室などを使用することなく身体の洗浄を行うことができ、介護を要する老人または病人であっても容易に洗浄を行って身体を清潔に保つことが可能である。また、身体の洗浄を行う際に従来のような大量の水や界面活性剤を必要としないので、水の大量消費による水不足の問題が生じない。
【００５０】
請求項３の発明によると、皮膚の表面が殺菌または滅菌される。
請求項４の発明によると、マグネシウムのイオン化分極作用が起こり、これによって皮膚の活性化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波洗浄装置の一部を断面して示す斜視図である。
【図２】超音波洗浄装置の吸引状態を示す図である。
【図３】超音波振動トランスデューサの分解組み立て図である。
【図４】超音波洗浄装置の振動モードを示す図である。
【図５】超音波洗浄装置による皮膚の洗浄状態を示す図である。
【図６】超音波洗浄装置による皮膚の洗浄状態を示す図である。
【図７】超音波洗浄装置のケースカバーの他の例を示す図である。
【図８】図７のケースカバーによる作用を説明する図である。
【図９】駆動回路の例を示す図である。
【図１０】超音波洗浄装置を用いた洗浄システムの例を示す図である。
【符号の説明】
１ 超音波洗浄装置
３ 超音波振動トランスデューサ
４ ケースカバー
４１１ 円筒状体
４１２ 先端リング
１１ ホーン部材
１１１ 基部
１１２ 円筒振動体
１２ 超音波振動部材
１３ ブロック部材
１４ ボルト
１５ ナット部材
１５１ 配管部（吸引口）
１６ チューブ
１７ 液供給口
２１，２３ Ｏリング（緩衝部材）

Claims (8)

1. 基部および当該基部に連接する円筒振動体を有するホーン部材、超音波振動部材、およびブロック部材が互いに連結されて超音波振動トランスデューサを構成しており、
   前記超音波振動トランスデューサは、超音波振動を伝え難い材料からなる緩衝部材を介してケースカバー内に収容され、
   前記ケースカバーの先端部は、前記円筒振動体の外形よりも若干大きい内径を有した円筒状体となっており、前記円筒状体の先端部は、前記円筒振動体との間に間隙を有して開口し、
   前記円筒状体と前記円筒振動体との間に液体を供給するための液供給口、および前記円筒振動体の内部に連通する吸引口が設けられてなる、
   ことを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 前記緩衝部材は、前記基部および前記ブロック部材の外周面に装着されたＯリングである、
   請求項１記載の超音波洗浄装置。
3. 前記円筒振動体は貴の金属からなり、前記ケースカバーの先端部は卑の金属からなり、これら円筒振動体の先端部とケースカバーの先端部との間にガルバニック電池により発生する電圧が生じるように構成される、
   請求項１記載の超音波洗浄装置。
4. 前記卑の金属はマグネシウムである、
   請求項３記載の超音波洗浄装置。
5. 前記円筒振動体は、その外径の大きさが長さの１／８乃至１／２の範囲である、
   請求項１記載の超音波洗浄装置。
6. 基部および当該基部に連接する円筒振動体を有するホーン部材、超音波振動部材、およびブロック部材が互いに連結されて超音波振動トランスデューサを構成しており、
   前記円筒振動体の外周には、前記円筒振動体の外形よりも若干大きい内径を有して液体の流路となる間隙を形成する円筒状体が設けられ、
   前記流路に液体を供給するための液供給口が設けられ、
   前記円筒振動体の内部に連通する吸引口が設けられ、
   前記円筒振動体の先端と前記円筒状体の先端との間の開口部から、前記液供給口から供給された液体が前記円筒振動体の超音波振動によって霧化されて噴出し、噴出した液体が前記円筒振動体の内部に吸引されるように構成されてなる、
   ことを特徴とする超音波洗浄装置。
7. 前記円筒振動体は、前記円筒状体よりも先端側に若干突出する、
   請求項６記載の超音波洗浄装置。
8. 前記ホーン部材の基部は、円柱状部とそれに続く円錐台状部とからなり、前記円錐台状部のテーパ面によって前記円筒振動体にヘリカル回転振動が伝わるようになっている、
   請求項６記載の超音波洗浄装置。

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