JP7228216B2 - 固体振動子発振回路、超音波美容器 - Google Patents

Description

本発明は、周波数の異なる超音波を重ねて出力することができる固体振動子発振回路、及び、前記固体振動子発振回路を用いた超音波美容器に関する。

近年、皮膚表面に超音波を付与することによって種々の美容効果を与える超音波美容器が普及している。この種の超音波美容器は発振回路の出力端子に圧電セラミックス等の固体振動子を接続し、交流信号（交流電圧）を印加することによって前記固体振動子を振動させ、もって超音波を発生させる仕組みのものが一般的である。

ところで、この種の超音波美容器において用いられる固体振動子には、超音波が効率よく発生する周波数（振動子周波数）がある。この振動子周波数は固体振動子が厚くなるほど小さくなり、固体振動子が薄くなるほど大きくなる。

そのため、従来の超音波美容器では、発生させる超音波の周波数に応じて固体振動子の厚さが決定されていた。例えば、肌の美容（例えば、肌の皺やシミ取り、引き締め等）を目的とする超音波美容器では、メガヘルツオーダーの周波数（例えば、１～５ＭＨｚ）の超音波が発生するように設計されている。

一方、キャビテーション美容器などと称される痩身を目的とする超音波美容器では、キロヘルツオーダーの周波数（例えば、２０～４０ＫＨｚ）の超音波が発生するように設計されている。

最近では、周波数の異なる複数の超音波を発生させる超音波美容器も開発されている（例えば、下記特許文献１～２参照。）。

特開２００２－２４８１５１号公報 特開２０１１‐１５５７７６号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の超音波美顔器は、ヘッドに備えられた複数の超音波振動子（固体振動子）のそれぞれに対し、周波数が異なった発振出力を付与する仕組みを採用しているためヘッドが大型化する。又、複数の固体振動子を用いるため高価格となる。

一方、前記特許文献２では、単一の圧電体（固体振動子）に厚さを変化させた部分を設けることによって複数の周波数を発生させているため、特殊な形状の固体振動子が必要となる。又、複数の超音波を同時に発生させることができない。

本発明は、前記技術的課題に鑑みて完成されたものであり、固体振動子から周波数の異なる超音波を重ねて出力することができる新規な固体振動子発振回路、及び、前記固体振動子発振回路を用いた超音波美容器を提供することを目的とする。

前記技術的課題を解決する本発明の固体振動子発振回路は、周波数の異なる超音波を重ねて出力するための固体振動子発振回路であって、固体振動子と、第一交流信号を発信する第一発振回路と、前記第一交流信号と異なる周波数の交流信号を発信する第二発振回路と、を具備してなり、前記固体振動子が、前記第一発振回路と前記第二発振回路とが直列に接続された多重発振回路に接続され、且つ、前記第一発振回路又は前記第二発振回路のいずれか一方の出力端子が、コンデンサによって架橋されてなることを特徴とする（以下、「本発明発振回路」と称する。）。

前記本発明発振回路においては、前記固体振動子が、メガヘルツオーダーの振動子周波数を有してなり、前記第一交流信号が、メガヘルツオーダーの周波数となされ、前記第二交流信号が、キロヘルツオーダーの周波数となされたものが好ましい態様となる。

前記本発明発振回路においては、前記固体振動子が、１～５ＭＨｚの振動子周波数を有してなり、前記第一交流信号が、１～５ＭＨｚの周波数となされ、前記第二交流信号が、２０～４０ＫＨｚの周波数となされたものが好ましい態様となる。

前記技術的課題を解決する本発明の超音波美容器は、前記本発明発振回路が備えられたことを特徴とする（以下、「本発明美容器」と称する。）。

本発明によれば、固体振動子から周波数の異なる超音波を重ねて出力することができる。

図１は、本発明発振回路を示す回路図である。 図２は、固体振動子を示す斜視図である。 図３は、前記本発明発振回路によって発生する超音波の波形図である。 図４は、本発明美容器を模式的に示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

[実施形態１]
＜本発明発振回路１＞
図１に、実施形態１に係る本発明発振回路１を示す。前記本発明発振回路１は、固体振動子２と、第一発振回路３と、第二発振回路４と、を具備する。

‐固体振動子２‐
前記固体振動子２は、電圧が印加されることによって固有振動を起こす受動素子であり、「圧電素子」や「ピエゾ素子」とも称される。図２に示すように、本実施形態においては、前記固体振動子２として、表裏面に電極（折り返し電極）２１が備えられた円盤状の圧電セラミックス（厚さ（Ｔ）：約１ｍｍ、振動子周波数：１．５ＭＨｚ）を用いた。

‐第一発振回路３‐
前記第一発振回路３は、持続した交流信号（ＡＣ）を発生させる電気回路である。本実施形態においては、前記第一発振回路３として、絶縁トランス３０を挟んで図中左側をエネルギー源側（以下、「一次側」と称する。）３１とし、図中右側をエネルギー伝達側（以下、「二次側」と称する。）３２とする電気回路（他励式発振回路）を構築した。又、前記第一発振回路３は、前記一次側３１に存するスイッチング素子３３のオン／オフによって１．５ＭＨｚの交流信号を発生させ、前記絶縁トランス３０を介して前記二次側３２に存する一対の出力端子（以下、「第一出力端子」と称する。）３４に伝達する仕組みとなされている。

‐第二発振回路４‐
前記第二発振回路４も、持続した交流信号（ＡＣ）を発生させる電気回路である。本実施形態においては、前記第二発振回路４として、絶縁トランス４０を挟んで図中左側を一次側４１とし、図中右側を二次側４２とする電気回路（他励式発振回路）を構築した。又、前記第二発振回路４は、前記一次側４１に存するスイッチング素子４３のオン／オフによって３６ＫＨｚの交流信号を発生させ、前記絶縁トランス４０を介して前記二次側４２に存する一対の出力端子（以下、「第二出力端子」と称する。）４４に伝達する仕組みとなされている。

そして、本発明発振回路１は、前記固体振動子２が、前記第一発振回路３と前記第二発振回路４とが直列に接続された多重発振回路５に接続され、且つ、前記第一発振回路３又は前記第二発振回路４のいずれか一方の出力端子（第一出力端子３４、第二出力端子４４）が、コンデンサ６によって架橋されることによって構築される。

‐多重発振回路５‐
本実施形態においては、前記第一出力端子３４の一方を前記第二出力端子４４の一方に接続することによって、前記第一発振回路３と前記第二発振回路４とが直列に接続された多重発振回路５を構築した。なお、前記第一出力端子３４の残りの一方、及び、前記第二出力端子４４の残りの一方は、前記固体振動子２の表裏に存する電極２１に各々接続される（図２参照）。

‐コンデンサ６‐
前記コンデンサ６は、前記第一発振回路３又は前記第二発振回路４のいずれか一方から発生する交流信号をバイパスさせる役割を担う。本実施形態においては、前記コンデンサ６としてセラミックコンデンサを用い、前記第二発振回路４の前記第二出力端子４４を架橋するようにして前記コンデンサ６を配することによって、前記第一発振回路３から発生される交流信号をバイパスさせた。

前記構成を有する本発明発振回路１によれば、前記第一発振回路３及び前記第二発振回路４を同時に作動させることによって、前記固体振動子２に対し、前記第一発振回路３から発生した交流信号と前記第二発振回路から発生した交流信号とを重複させた状態で印加することができる。そして、図３に示すように、重複させた交流信号が印加された前記固体振動子２が振動することによって発生する超音波Ｓは、前記第一発振回路３から発生した交流信号によって生じる超音波（以下、「第一超音波」と称する。）Ｓ１と、前記第二発振回路４から発生した交流信号によって生じる超音波（以下、「第二超音波」と称する。）Ｓ２の合成波となる。

本実施形態においては、前記固体振動子２の振動子周波数と同じ周波数の交流信号によって生じる第一超音波Ｓ１が主となり、前記第二超音波Ｓ２が従となるため、発生する超音波Ｓは、１．５ＭＨｚの超音波が３６ＫＨｚで変動する合成波となる。

ところで、本実施形態においては、前記固体振動子２として、１．５ＭＨｚの振動子周波数を有するものを用いているが、本発明において、前記固体振動子２の振動子周波数は特に限定されない。但し、前記固体振動子２は、振動子周波数が小さくなるほど厚くなり、単価が高くなるため、前記固体振動子は、メガヘルツオーダー（より好ましくは、１～５ＭＨｚ）の振動子周波数を有するものが好ましい。

又、本実施形態においては、前記第一発振回路３から１．５ＭＨｚの交流信号を発生させているが、本発明において、前記第一発振回路３から発生させる交流信号の周波数は特に限定されない。但し、前記固体振動子２として、メガヘルツオーダーの振動子周波数を有するものを用いる場合にあっては、前記第一発振回路３から発生させる交流信号の周波数をメガヘルツオーダー（より好ましくは、１～５ＭＨｚ）とすることが好ましい。特に、前記第一発振回路３から発生させる交流信号の周波数は、前記固体振動子２の振動子周波数に合わせることが好ましい。

更に、本実施形態においては、前記第二発振回路４から３６ＫＨｚの交流信号を発生させているが、本発明において、前記第二発振回路４から発生させる交流信号の周波数は特に限定されない。但し、前記第一発振回路３から発生させる交流信号の周波数をメガヘルツオーダーとする場合にあっては、前記第二発振回路４から発生させる交流信号の周波数キロヘルツオーダー（より好ましくは、２０～４０ＫＨｚ）とすることが好ましい。

なお、本実施形態においては、前記第一発振回路３と前記第二発振回路４とを直列に接続することによって多重発振回路５を構築しているが、前記第一発振回路３から発生される交流信号の周波数と、前記第二発振回路４から発生される交流信号の周波数とが異なるため、前記多重発振回路５の構築にあたっては、前記固体振動子２のインピーダンスに応じて、巻き数の調整を行うことが好ましい。

[実施形態２]
＜本発明美容器１０＞
図４に、本発明美容器１０を示す。前記本発明美容器１０は、前記本発明発振回路１が備えられたことを特徴とする。

本実施形態において、前記本発明美容器１０は、駆動部１１と、プローブ部１２と、を具備してなり、前記駆動部１１には、前記本発明発振回路１の多重発振回路５が内蔵されている。一方、前記プローブ部１２の先端はホーン８が備えられており、前記ホーン８の裏面に臨むようにして固体振動子２が内蔵されている。

前記多重発振回路５の出力端子（３４、４４）は、前記固体振動子２に接続されて、本発明発振回路１をなす。なお、本実施形態において、前記多重発振回路５と前記固体振動子２との間に増幅回路７が組み込まれている。

前記構成を有する本発明美容器１０は、前記本発明発振回路１によって発生させた超音波（周波数の異なる超音波が重複した合成波）を、前記ホーン８を介して出力させるものである。

従って、前記本発明美容器１０によって生じた合成波を皮膚表面に付与すれば、合成波の成分に応じた種々の美容効果を与えることができる。

なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１ 本発明発振回路（固体振動子発振回路）
２ 固体振動子
３ 第一発振回路
３４ 第一出力端子（出力端子）
４ 第二発振回路
４４ 第二出力端子（出力端子）
５ 多重発振回路
６ コンデンサ
１０ 本発明美容器（超音波美容器）
Ｓ 超音波
Ｓ１ 第一超音波
Ｓ２ 第二超音波

Claims (3)

1. 皮膚表面に周波数の異なる超音波を重ねて出力することによって美容効果を付与するための固体振動子発振回路であって、
   メガヘルツオーダーの振動子周波数を有する固体振動子と、
   メガヘルツオーダーの周波数の第一交流信号を発信する他励式の第一発振回路と、
   キロヘルツオーダーの周波数の第二交流信号を発信する他励式の第二発振回路と、
   を具備してなり、
   前記固体振動子が、前記第一発振回路と前記第二発振回路とが直列に接続された多重発振回路に接続され、
   且つ、前記第一発振回路又は前記第二発振回路のいずれか一方の出力端子が、コンデンサによって架橋されてなることを特徴とする固体振動子発振回路。
2. 請求項１に記載の固体振動子発振回路において、
   前記固体振動子が、１～５ＭＨｚの振動子周波数を有してなり、
   前記第一交流信号が、１～５ＭＨｚの周波数となされ、
   前記第二交流信号が、２０～５０ＫＨｚの周波数となされた固体振動子発振回路。
3. 請求項１又は２に記載の固体振動子発振回路が備えられたことを特徴とする超音波美容器。
   

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