KR100429085B1 - 초음파 미용기 - Google Patents

초음파 미용기

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KR100429085B1
KR100429085B1 KR10-2002-0021465A KR20020021465A KR100429085B1 KR 100429085 B1 KR100429085 B1 KR 100429085B1 KR 20020021465 A KR20020021465 A KR 20020021465A KR 100429085 B1 KR100429085 B1 KR 100429085B1
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누노무라마히토
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마츠시다 덴코 가부시키가이샤
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    • A61N2007/0073—Ultrasound therapy using multiple frequencies

Abstract

고주파 초음파를 사용 가능하게 함과 동시에, 다른 주파수의 초음파를 간편하게 사용 가능하게 한다.
초음파 진동자(1)와 혼(2)으로 이루어지는 진동부(10) 안을 전파하는 초음파의 반파장(λ/2)이 진동부(10)의 두께(TH1 + TH2)와 대략 일치하는 주파수인 제1 기본주파수(FR1) 및 제1 기본주파수 정수배의 주파수인 제1 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 한다.

Description

초음파 미용기{A ULTRASONIC COSMETIC TREATMENT DEVICE}
본 발명은, 초음파 진동자가 설치되어 이루어지는 진동부를 얼굴 등의 피부에 접촉시킴으로써 피부에 초음파 자극을 부여하도록 한 초음파 미용기에 관한 것이다.
근래, 프로브(probe)의 선단부에 배치된 혼(horn)에 초음파 진동자가 접합되어 이루어지는 진동부를, 얼굴 등의 피부에 접촉시킴으로써 피부에 초음파 진동(초음파 자극)을 부여하도록 한 초음파 미용기가 사용되고 있다. 도 22는, 종래의 초음파 미용기의 구성도이다. (a)는, 전체 구성도이고, (b)는, 후술의 진동부(10)의 확대도이다. 초음파 미용기는, 초음파를 발생시키는 두께(TH1)의 초음파 진동자(1)와, 한쪽 면을 피부에 접촉시킴과 동시에 다른 쪽의 면이 초음파 진동자(1)에 접합된 두께(TH2)의 혼(2)으로 이루어지는 진동부(10)를 구비한 프로브(3)와, 초음파 진동자(1)를 구동하는 구동부(4)로 구성되어 있다. 초음파 진동자(1)는, 압전세라믹으로 이루어지며, 혼(2)은, 알루미늄으로 이루어진다.
도 23은, 종래의 초음파 미용기의 진동부(10) 안을 전파하는 초음파(정재파)의 상태를 설명하는 도이다. 여기서는, 종파(縱波)인 초음파를, 편의상 횡파라 하여 도시한다. 또, 매질 안을 전파하는 초음파의 파장( λ)은, 초음파가 전파하는 속도(음속)에 의해 변화(파장=음속/주파수)하므로, 음속이 다른 매질 안을 전파하는 초음파의 파장에는 차이가 생기지만, 여기서는, 편의상, 매질에 의해 초음파의 파장( λ)은 변화하지 않는 것으로 한다. 도 23에서는, 진동부(10)의 단편을 우측에 나타내며, 진동부(10) 안의 초음파의 파형을 좌측에 나타내고 있다.
도 23에 나타내는 바와 같이, 종래는, 초음파 진동자(1)의 두께(TH1) 및 혼(2)의 두께(TH2)는 각각 반파장(λ/2) 및 반파장(λ/2)의 정수배(여기서는 2배)와 대략 일치하도록 설정되어 있었다. 또, 초음파 미용기에서는, 주파수가 1 ~ 3MHz의 초음파가 사용되고 있었다. 따라서, 초음파 진동자(1)의 두께(TH1) 및 혼(2)의 두께(TH2)는, 초음파의 주파수가 1MHz인 경우에는, 예컨대, 각각 2mm 및 4mm이고, 초음파의 주파수가 3MHz인 경우에는, 예컨대, 각각 0.7mm 및 1.4mm로 설정되어 있었다.
상기의 이유에 의해, 초음파의 주파수가 높은 만큼, 초음파 진동자(1)의 두께(TH1) 및 혼(2)의 두께를 얇게 할 필요가 있다. 그러나, 얇은(예컨대, 0.6mm 이하의) 초음파 진동자(1) 및 얇은(예컨대 1mm 이하의) 혼(2)은, 제조시 특성의 변동이 발생하기 쉽고, 또, 구동시(사용시)의 진동에 의한 응력에 기인한 파괴 등에 의해 특성이 현저하게 변화할 가능성이 있어, 소망하는 특성을 확보하는 것이 곤란했었다. 그 때문에, 종래는, 고주파의(예컨대, 주파수가 6MHz 이상의) 초음파 미용기를 실용화하는 것은 곤란했었다.
또한, 다른 주파수의 초음파를 사용할 경우에는, 진동부(10)를 교환할 필요가 있으므로, 복수의 진동부(10)가 필요하게 됨과 동시에, 진동부(10)의 교환작업이 번잡했었다.
본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 고주파인 초음파가 사용 가능하며, 또한 다른 주파수의 초음파 사용을 간편하게 행할 수 있는 초음파 미용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 초음파 미용기의 진동부 안을 전파하는 초음파(정재파)의 상태를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 초음파 미용기의 진동부 안을 전파하는 초음파(정재파)의 상태를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제4 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제5 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제6 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제7 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제8 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제8 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제9 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제10 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제10 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다.
도 12는 본 발명의 제11 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제11 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다.
도 14는 본 발명의 제12 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 15는 본 발명의 제12 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다.
도 16은 본 발명의 제13 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 17은 본 발명의 제13 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다.
도 18은 본 발명의 제14 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 19는 본 발명의 제15 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다.
도 20은 필터회로의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 21은 본 발명의 제16 실시형태에 관한 초음파 미용기 진동부의 단면도이다.
도 22는 종래 초음파 미용기의 구성도이다.
도 23은 종래 초음파 미용기의 진동부 안을 전파하는 초음파(정재파)의 상태를 설명하는 도면이다.
[부호의 설명]
1 초음파 진동자
10 진동부
2 혼
3 프로브
4 진동부(구동수단)
43 주파수 변경부(주파수 변경수단)
46 전력설정부(전력 설정수단)
491 변경조건 설정부(변경조건 설정수단)
492 정지시간 설정부(정지시간 설정수단)
5 합성부(합성수단)
91, 92 필터회로(출력 조정수단)
청구항 1의 초음파 미용기는, 피부에 초음파 자극을 부여하는 초음파 미용기로서, 초음파를 발생시키는 초음파 진동자와, 한쪽 면을 피부에 접촉시킴과 동시에 다른쪽 면이 상기 초음파 진동자에 접합된 혼(horn)으로 이루어지는 진동부를 구비한 프로브(probe)와, 상기 초음파 진동자를 구동하는 구동수단을 구비하고, 상기 구동수단이, 상기 진동부 안을 전파하는 초음파의 반파장이 상기 진동부의 두께와 대략 일치하는 주파수인 제1 기본주파수 및 상기 제1 기본주파수의 정수배의 주파수인 제1 고차주파수 내의 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 구동수단이, 상기 진동부 안을 전파하는 초음파의 반파장이 진동부의 두께와 대략 일치하는 주파수인 제1 기본주파수 및 제1 기본주파수의 정수배의 주파수인 제1 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하므로, 높은 주파수에서의 구동이 가능해짐과 동시에, 복수의 주파수로의 구동을 용이하게 할 수 있다.
청구항 2의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 초음파 진동자 안을 전파하는 초음파의 반파장이 상기 초음파 진동자의 두께와 대략 일치하는 주파수인 제2 기본주파수 및 상기 제2 기본주파수의 정수배의 주파수인 제2 고차주파수 내의 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 구동수단이, 초음파 진동자 안을 전파하는 초음파의 반파장이 초음파 진동자의 두께와 대략 일치하는 주파수인 제2 기본주파수 및 제2 기본주파수의 정수배의 주파수인 제2 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하므로, 초음파 진동자와 혼과의 접합면의 위치가 정재파의 중심 위치와 대략 일치하며, 접합면에 작용하는 진동에 의한 응역이 대략 영(≒0)이 된다. 그 때문에, 접합면에서의 구동에너지의 손실이 거의 없고, 구동효율이 양호해짐과 동시에, 접합의 박리 등의 손상이 방지된다.
청구항 3의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 제2 기본주파수 및 상기 제2 기본주파수의 기수배의 주파수인 제3 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 구동수단이, 제2 기본주파수 및 제2 기본주파수의 기수배의 주파수인 제3 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하므로, 초음파 진동자의 혼측 면과 다른쪽 면과의 변위 방향이 역방향이 된다. 그 때문에, 초음파 진동자가 기계적으로 공진하여, 구동효율이 더욱 양호해진다.
청구항 4의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 제3 고차주파수 내의, 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에의하면, 구동수단이, 제3 고차주파수 내의 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하므로, 구동수단의 구조가 간단해지며, 소형화 및 비용절감이 가능해진다.
청구항 5의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로를 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로를 가지므로, 발진주파수(구동주파수)의 미세조성이 가능해진다. 그 때문에, 초음파 진동자 및 혼의 제조시에, 특성의 변동이 있는 경우에도, 발진주파수의 미세조정으로 소망하는 특성으로 조정하는 것이 가능해진다.
청구항 6의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로를 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로를 가지므로, 구동효율이 양호한 구동수단을 얻을 수 있다.
청구항 7의 초음파 미용기는, 구동수단이 상기 제2 기본주파수 및 상기 제3 고차주파수 내의, 복수의 주파수를 구동주파수로 하고, 상기 복수의 구동주파수를 전환하는 주파수 변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 구동수단이, 제2 기본주파수 및 제3 고차주파수 내의, 복수의 주파수를 구동주파수로 하여, 주파수 변경수단에 의해 복수의 구동주파수가 전환되므로, 복수의 주파수에서의 구동을 용이하게 할 수 있다.
청구항 8의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로를 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 구동수단이,구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로를 가지므로, 발진주파수(구동주파수)의 미세조정이 가능해진다. 그 때문에, 초음파 진동자 및 혼의 제조시에, 특성의 변동이 있는 경우에도, 발진주파수의 미세조정으로 소망하는 특성으로 조정하는 것이 가능해진다.
청구항 9의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로를 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로를 가지므로, 구동효율이 양호한 구동수단을 얻을 수 있다.
청구항 10의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 복수의 구동주파수마다 구동전력을 설정하는 전력 설정수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 전력 설정수단에 의해 복수의 구동주파수마다 구동전력이 설정되므로, 구동주파수마다 초음파의 출력을 설정하는 것이 가능해진다. 또, 구동주파수를 전환할 때에 구동전력을 작게함으로써, 구동주파수를 전환한 직후에 발생하는 초음파 진동자와 혼과의 접합면에 작용하는 과도적인 응력을 작게할 수 있으므로, 이 응력의 영향(접합의 박리 등)을 작게할 수 있다.
청구항 11의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 복수의 구동주파수의 전환순서 및 상기 복수의 구동주파수마다 구동시간을 설정하는 변경조건 설정수단을 구비하고, 상기 주파수 변경수단이, 상기 변경조건 설정수단에 의해 설정된 조건으로 구동주파수를 전환하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 변경조건 설정수단에 의해, 복수의 구동주파수의 전환순서 및 복수의 구동주파수 마다 구동시간이 설정되어, 주파수 변경수단에 의해, 변경조건 설정수단에 설정된 조건으로 구동주파수가 전환되므로, 소망하는 조건으로 복수의 구동주파수의 사용이 가능해진다.
청구항 12의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 구동주파수의 전환시에 구동전력을 정지하는 시간인 구동 정지시간을 설정하는 정지시간 설정수단을 구비하고, 상기 주파수 변경수단이, 상기 변경조건 설정수단 및 정지시간 설정수단에 의해 설정된 조건에서 구동주파수를 전환하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 정지시간 설정수단에 의해, 구동주파수의 전환시에 구동전력을 정지하는 시간인 구동 정지시간이 설정되어, 주파수 변경수단에 의해, 정지시간 설정수단에 설정된 조건으로 구동주파수가 전환되므로, 구동주파수를 전환한 직후에 발생하는 초음파 진동자와 혼과의 접합면에 작용하는 과도적인 응력을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 이 응력의 영향(접합의 박리 등)을 작게 할 수 있음과 동시에, 혼 표면의 발열을 방지할 수 있다.
청구항 13의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 제2 기본주파수 및 상기 제3 고차주파수 내의, 복수의 주파수의 출력을 합성한 합성파를 생성하는 합성수단을 구비하고, 상기 합성파에 의해 구동하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 합성수단에 의해, 제2 기본주파수 및 제3 고차주파수 내의, 복수의 주파수의 출력을 합성한 합성파가 생성되고, 구동수단에 의해, 합성파를 이용하여 구동되므로, 복수의 주파수의 효과를 동시에 얻을 수 있다.
청구항 14의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 복수의 주파수마다 출력을 조정하는 출력조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 출력 조정수단에 의해, 복수의 주파수마다 출력이 조정되므로, 주파수마다 초음파의 출력을 설정하는 것이 가능해진다.
청구항 15의 초음파 미용기는, 상기 진동부가, 하나의 초음파 진동자와 하나의 혼으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 진동부가 하나의 초음파 진동자와 하나의 혼으로 이루어지므로, 구조가 간단하고, 비용절감이 가능해진다.
청구항 16의 초음파 미용기는, 상기 진동부가, 복수의 초음파 진동자와 하나의 혼으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 진동부가 복수의 초음파 진동자와 하나의 혼으로 이루어지므로, 초음파 진동자의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 사용이 가능해지며, 다양한 사용방법이 적용 가능해진다.
청구항 17의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 복수의 초음파 진동자마다 구동하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 구동수단에 의해, 복수의 초음파 진동자마다 구동되므로, 초음파 진동자의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 사용이 가능해지며, 다양한 사용방법이 적용 가능해진다.
청구항 18의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 복수의 초음파 진동자를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 구동수단에 의해, 복수의 초음파 진동자가 동시에 구동되므로, 초음파 진동자의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 효과를 동시에 얻을 수 있다.
청구항 19의 초음파 미용기는, 상기 구동수단이, 상기 복수의 초음파 진동자를 순차 전환하여 구동하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성에 의하면, 구동수단에 의해, 복수의 초음파 진동자가 순차 전환하여 구동되므로, 초음파 진동자의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 사용이 가능해지며, 다양한 사용방법이 적용 가능해진다.
[발명의 실시형태]
(제1 실시형태 : 청구항 1 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
본 발명의 제1 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성은, 도 22에 나타내는 종래의 구성과 동일하다. 도 22에 나타내는 바와 같이, 초음파 미용기는, 초음파를 발생시키는 두께(TH1)의 초음파 진동자(1)와, 한쪽 면을 피부에 접촉시킴과 동시에 다른쪽 면이 초음파 진동자(1)에 접합된 두께(TH2)의 혼(2)으로 이루어지는 진동부(10)를 구비한 프로브(3)와, 초음파 진동자(1)를 구동하는 구동부(4)로 구성되어 있다. 프로브(3)의 내부에 구동부(4)를 배치하는 형태여도 된다. 초음파 진동자(1)는, 예컨대 압전세라믹으로 이루어지며, 혼(2)은, 예컨대 알루미늄으로 이루어진다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 초음파 미용기의 진동부(10) 안을 전파하는 초음파(정재파)의 상태를 설명하는 도면이다. 도 23과 마찬가지로, 종파(縱波)인 초음파를, 편의상 횡파라 하여 도시한다. 또, 매질안을 전파하는 초음파의 파장( λ)은, 초음파가 전파하는 속도(음속)에 의해 변화(파장=음속/주파수)하므로, 음속이 다른 매질안을 전파하는 초음파의 파장에는 차이가 생기지만, 여기서는 편의상, 매질에 의해 초음파의 파장 λ는 변화하지 않는 것으로 한다. 도 1에서는,진동부(10)의 단면을 우측에 나타내고, 좌측으로부터 순서대로, 진동부(10) 안을 전파하는 초음파의 반파장(λ/2)이 진동부(10)의 두께(TH1+TH2)와 대략 일치하는 주파수인 제1 기본주파수(FR1), 제1 기본주파수의 2배의 주파수인 2차주파수(2×FR1), 제1 기본주파수의 3배의 주파수인 3차주파수(3×FR1), 제1 기본주파수의 4배의 주파수인 4차주파수(4×FR1), 제1 기본주파수의 5배의 주파수인 5차주파수(5×FR1)를 구동주파수로 할 경우 진동부(10) 안의 초음파의 파형을 나타내고 있다.
구체적으로는, 초음파 진동자(1)의 두께(TH1) 및 혼의 두께(TH2)를 1,5mm로 할 경우, 제1 기본주파수(FR1)가 0.8MHz, 2차 주파수가 1.6MHz, 3차주파수가 2.4MHz, 4차주파수가 3.2MHz, 5차주파수가 4.0MHz가 된다. 따라서, 높은 주파수(4.0MHz)에서의 구동이 가능하게 됨과 동시에, 복수(여기서는 5개)의 주파수에서의 구동을 용이하게 할 수 있다.
(제2 실시형태 : 청구항 2 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
본 발명의 제2 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하다. 도 2는, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 초음파 미용기의 진동부(10) 안을 전파하는 초음파(정재파)의 상태를 설명하는 도면이다. 도 1과 마찬가지로, 종파인 초음파를, 편의상 횡파라 하여 도시한다. 또, 매질안을 전파하는 초음파의 파장 λ는 초음파가 전파하는 속도(음속)에 의해 변화(파장=음속/주파수)하므로, 음속이 다른 매질안을 전파하는 초음파의 파장에는 차이가 생기지만, 여기서는, 편의상, 매질에 의해 초음파의 파장( λ)은 변화하지 않는 것으로 한다. 도2에서는, 진동부(10)의 단면을 우측에 나타내고, 좌측으로부터 순서대로, 진동부(10) 안을 전파하는 초음파의 반파장(λ/2)이 초음파 진동자(1)의 두께(TH1)와 대략 일치하는 주파수인 제2 기본주파수(FR2), 제2 기본주파수의 2배의 주파수인 2차주파수(2×FR2), 제2 기본주파수의 3배의 주파수인 3차주파수(3×FR2), 제2 기본주파수의 4배의 주파수인 4차주파수(4×FR2)를 구동주파수로 할 경우, 진동부(1) 안의 초음파의 파형을 나타내고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 초음파 진동자(1)와 혼(2)과의 접합면의 위치가 정재파의 중심 위치와 대략 일치하고, 접합면에 작용하는 진동에 의한 응력이 대략 영(≒0)이 된다. 그 때문에, 접합면에서의 구동에너지의 손실이 거의 없고, 구동효율이 양호해짐과 동시에, 접합의 박리 등의 손상이 방지된다.
(제3 실시형태 : 청구항 3 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
본 발명의 제3 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하다. 본 발명의 제3 실시형태에 관한 초음파 미용기의 진동부(10) 안을 전파하는 초음파(정재파)의 상태는, 예컨대, 도 2에서의 제2 기본주파수(FR2), 제2 기본주파수의 3배의 주파수인 3차주파수(3×FR2)를 구동주파수로 할 경우, 진동부(10) 안의 초음파의 파형이다.
제2 기본주파수 및 제2 기본주파수의 기수배의 주파수인 제3 고차주파수 내의 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하므로, 초음파 진동자(1)의 혼(2)측 면과 다른쪽 면과의 변위방향이 역방향으로 된다. 그 때문에, 초음파 진동자(1)가 기계적으로 공진하며, 구동효율이 더욱 양호해진다.
(제4 실시형태 : 청구항 4 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 3은, 본 발명의 제4 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 발진회로(41)와, 발진회로(41)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(42)로 구성되어 있다. 따라서, 하나의 구동주파수로 구동되게 된다. 본 발명의 제3 실시형태에 관한 초음파 미용기의 진동부(10) 안을 전파하는 초음파(정재파)의 상태는 예컨대, 도 2에서의 제2 기본주파수 3배의 주파수인 3차주파수(3×FR2)를 구동주파수로 할 경우, 진동부(10) 안의 초음파의 파형이다. 하나의 구동주파수로 구동되므로, 진동부(4)의 구조가 간단해지며, 소형화 및 비용절감이 가능해진다.
(제5 실시형태 : 청구항 5 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 4는, 본 발명의 제5 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로(411)와, 타려식 발진회로(411)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(421)로 구성되어 있다. 따라서, 하나의 구동주파수로 구동되게 된다.
타려식 발진회로(411)는, 예컨대 PLL(Phase-Locked Loop)회로에 의해 구성되어 있다. PLL회로는, 예컨대, 프로그래머블 분주기, 위상비교기, VCO(Voltage Controlled Oscillator), 저역필터 등을 구비한 공지의 구성이며, 위상비교기에서 출력되는 전압이 저역필터에 의해 직류신호로 변환되어, VCO에 인가됨으로써 발진주파수가 가변되도록 한 것이다.
구동부(4)가, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로(411)를 가지므로, 발진주파수(구동주파수)의 미세조정이 가능해진다. 그 때문에, 초음파 진동자(1) 및 혼(2)의 제조시에, 특성의 변동이 있는 경우에도, 발진주파수의 미세조정으로 소망하는 특성으로 조정하는 것이 가능해진다.
(제6 실시형태 : 청구항 6 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 5는, 본 발명의 제6 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 자력식 발진회로(412)와, 자려식 발진회로(412)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(422)로 구성되어 있다. 따라서, 하나의 구동주파수로 구동되게 된다. 자려식 발진회로(412)는, 예컨대, 콜피치 발진회로로 구성된다. 콜피치 발진회로는, 귀환회로로서 LC공진회로(4121)를 구비하고 있다. 구동부(4)가, 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로(412)를 가지므로, 구동효율이 양호한 구동부(4)를 얻을 수 있다.
(제7 실시형태 : 청구항 7 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 6은, 본 발명의 제7 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 발진회로(44)와, 발진회로(44)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(42)와, 발진회로(44)의 구동주파수를 변경하는 주파수 변경부(43)를 구비하고 있다. 구동부(4)가, 구동주파수를 변경하는 주파수 변경부(43)를 가지고, 주파수 변경부(43)에 의해 복수의 구동주파수가 전환되므로, 복수의 주파수에서의 구동을 용이하게 할 수 있다.
주파수 변경부(43)는, 초음파 미용기 사용자 등의 조작을 받아 구동주파수를 변경하는 형태라도 되며, 미리 복수의 주파수의 전환순서 및 각각의 구동시간 등의 변경조건이 설정되어 있어, 이 변경조건에 의거하여 구동주파수를 변경하는 형태라도 된다.
(제8 실시형태 : 청구항 8 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 7은, 본 발명의 제8 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로(441)와, 타려식 발진회로(441)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(421)와, 타려식 발진회로(441)의 구동주파수를 변경하는 주파수 변경부(431)를 구비하고 있다.
타려식 발진회로(441)는, 제4 실시형태와 마찬가지로, 예컨대 PLL회로에 의해 구성되어 있다. 주파수 변경부(431)는, 초음파 미용기의 사용자 등의 조작을 받아 주파수의 전환신호를 발생하는 전환스위치(4311)와, 전환스위치(4311)에서의 전환신호에 의거하여 타려식 발진회로(441)의 발진주파수를 변경하는 제어회로(4312)로 구성되어 있다.
도 8은, 본 발명의 제8 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다. 도면의 횡축은 시간이며, 종축은 (a)에서는 전환스위치(4311)의 출력이고, (b)에서는 제어회로(4312)의 출력이며, (c)에서는 타려식 발진회로(441)에서의 출력이다. 여기서는, 도 2에서의 제2 기본주파수(FR2)와, 제2 기본주파수 3배의 주파수인 3차주파수(3×FR2)를 구동주파수로 전환하는 경우에 대하여 설명한다.
초기상태로서, 제2 기존주파수(FR2)가 선택되어 있다. 우선, 시간(TM1)에서, 전환스위치(4311)에 대하여 초음파 미용기의 사용자 등에 의한 조작이 행해짐에 따라, 전환스위치(4311)의 출력이 제2 기본주파수(FR2)의 상태에서 3차주파수의 상태로 변화된다. 이어서, 제어회로(4312)에 의해, 전환스위치(4311) 출력의 변화에 의거하여, 타려식 발진회로(441)에 대하여 제어신호가 출력된다. 그리고, 타려식 발진회로(441)에 의해, 제어회로(4312)에서의 제어신호에 의거하여, 구동주파수가 제2 기본주파수(FR2)에서 3차주파수(3×FR2)로 전환된다.
구동부(4)가, 주파수 변경부(431)를 가지므로, 초음파 미용기 사용자 등의 조작에 의해 구동주파수를 전환할 수 있다. 또, 구동부(4)가, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로(441)를 가지므로, 발진주파수(구동주파수)의 미세조정이 가능해진다. 그 때문에, 초음파 진동자(1) 및 혼(2)의 제조시에, 특성의 변동이 있는 경우에도, 발진주파수의 미세조정으로 소망하는 특성으로 조정이 가능해진다.
(제9 실시형태 : 청구항 9 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 9는, 본 발명의 제9 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로(443)와, 자려식 발진회로(443)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(442)와, 자려식 발진회로(443)의 구동주파수를 변경하는 주파수 변경부(432)를 구비하고 있다. 자려식 발진회로(443)는, 2개의 다른 공진주파수(예컨대, 도 2에서의 제2 기본주파수(FR2)와, 제2 기본주파수 3배의 주파수인 3차주파수(3×FR2)가 생성 가능하게 된 LC공진회로(4431)를 구비하고 있다.
주파수 변경부(432)는, 초음파 미용기 사용자 등의 조작을 받아 주파수의 전환신호를 발생하는 전환스위치(4321)와, 자려식 발진회로(443)의 LC공진회로(4431)를 전환하는 내부스위치(4323)와, 전환스위치(4321)에서의 전환신호에 의거하여 내부스위치(4323)에 대하여 제어신호를 출력하는 제어회로(4322)로 구성되어 있다.
전환스위치(4321)에 의해, 초음파 미용기 사용자 등의 조작을 받아, 주파수의 전환신호가 발생하고, 이 전환신호에 의거하여, 제어회로(4322)에 의해 내부스위치(4323)에 대하여, 제어신호가 출력된다. 또한 이 제어신호에 의거하여, 내부스위치(4323)에 의해, 타려식 발진회로(443)의 LC공진회로(4431)가 전환되어, 구동주파수가 전환된다.
구동부(4)가, 주파수 변경부(432)를 가지므로, 초음파 미용기 사용자 등의 조작에 의해 구동주파수를 전환할 수 있다. 또, 구동부(4)가, 구동주파수를 결정하는 자력식 발진회로(443)를 가지므로, 구동효율이 양호한 구동부(4)를 얻을 수 있따.
(제10 실시형태 : 청구항 10 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 10의 (a)는, 본 발명의 제10 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 발진회로(44)와, 발진회로(44)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(45)와, 발진회로(44)의 구동주파수를 변경함과 동시에 전력설정부(46)에 제어신호를 출력하는 주파수 변경부(47)와, 증폭회로(45)에 대하여 구동주파수마다 구동전력을 설정하는 전력설정부(46)를 구비하고 있다.
전력설정부(46)는, 주파수 변경부(47)에서의 제어정보(구동주파수의 변경에 관한 정보)에 의거하여, 증폭회로(45)에 대하여 구동주파수마다 구동전력을 설정하는 것이다. 도 10의 (b)는, 발진회로가 타려식 발진회로인 경우, (c)는, 발진회로가 자려식 발진회로인 경우, 본 발명의 제10 실시형태에 관한 초음파 미용기 구성도의 일예이다.
도 11은, 본 발명의 제10 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다. 도면의 횡축은 시간이며, 종축은, (a)에서는 주파수 변경부(47)의 출력이고, (b)에서는 전력설정부(46)의 출력이며, (c)에서는 발진회로(45)의 출력이고, (d)에서는 증폭회로(45)의 출력이다. 여기서는 도 2에서의 제2 기본주파수(FR2)와, 제2 기본주파수의 3배의 주파수인 3차주파수(3×FR2)를 구동주파수로 전환하는 경우에 대하여 설명한다.
초기상태로서, 제2 기본주파수(FR2)가 선택되어 있다. 우선, 시간(TM2)에서, 주파수 변경부(47)에 대한 초음파 미용기의 사용자 등에 의한 조작이 행해짐으로써, 주파수 변경부(47)의 출력이 제2 기본주파수(FR2)의 상태에서 3차주파수의 상태로 변경된다. 이어서, 주파수 변경부(47) 출력의 변경에 의거하여, 전력설정부(46)에 의해 증폭회로(45)에 대하여 제어신호가 출력된다. 그리고, 주파수 변경부(47)에서의 제어신호에 의거하여, 발진회로(45)에 의해 구동주파수가 제2 기본주파수(FR2)에서 3차주파수(3×FR2)로 전환됨과 동시에, 증폭회로(45)에 의해 구동전력이 변경된다.
구동부(4)가, 구동주파수마다 구동전력을 설정하는 전력설정부(46)를 가지므로, 구동주파수마다 초음파의 출력을 설정하는 것이 가능해진다. 또, 구동주파수를 전환할 때에 구동전력을 작게 함으로써, 구동주파수를 전환한 직후에 발생하는 초음파 진동자(1)와 혼(2)과의 접합면에 작용하는 과도적인 응력을 작게 할 수 있으므로, 이 응력의 영향(접합의 박리 등)을 작게 할 수 있다.
(제11 실시형태 : 청구항 11 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 12는, 본 발명의 제11 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 발진회로(44)와, 발진회로(44)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(45)와, 발진회로(44)의 구동주파수를 변경함과 동시에 전력설정부(46)로 제어신호를 출력하는 주파수 변경부(48)와, 증폭회로(45)에 대하여 구동주파수마다 구동전력을 설정하는 전력설정부(46)와, 주파수 변경부(48)에 대하여 구동주파수를 변경하는 조건을 설정하는 변경조건 설정부(491)를 구비하고 있다.
변경조건 설정부(491)는, 주파수 변경부(48)에 대하여, 복수의 구동주파수의 전환순서 및 복수의 구동주파수마다의 구동시간을 설정하는 것이다. 주파수 변경부(48)는, 변경조건 설정부(491)에 의해, 설정된 조건에 의거하여 발진회로(44)의 구동주파수를 변경하는 것이다. 또한, 여기서는, 증폭회로(45)에서의 구동주파수마다 구동전력의 변경은 행하지 않는 경우에 대하여 설명한다.
도 13은, 본 발명의 제11 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다. 도면의 횡축은 시간이며, 종축은 발진회로(44)의 출력이다. 여기서는 도 2에서의 제2 기본주파수(FR2)와, 제2 기본주파수의 3배 주파수인 3차주파수(3×FR2)와,도 2에는 나타나고 있지 않은 제2 기본주파수의 5배 주파수인 5차주파수(5×FR2)를, 구동주파수로 전환하는 경우에 대하여 설명한다.
변경조건 설정부(491)에 의해, 예컨대 초음파 미용기의 사용자 등에 의한 조작을 받아, 구동주파수의 전환순서가, 제2 기본주파수, 3차주파수, 5차주파수의 순서로 설정되어 있고, 각각의 구동시간(TL1, TL2, TL3)의 값이 설정되어 있는 것으로 한다.
우선, 변경조건 설정부(491)에 의해, 구동주파수의 전환순서 및 구동주파수 마다의 구동시간이 주파수 변경부(48)에 출력되고, 주파수 변경부(47)에 의해, 이 정보에 의거하여 발진회로(44)의 구동주파수가 변경된다. 즉, 우선, 구동시간(TL1) 동안, 제2 기본주파수(FR2)로 발진되며, 이어서, 구동시간(TL2) 동안, 3차주파수로 발진되고, 그리고, 구동시간(TL3) 동안, 5차주파수로 발진된다. 그 후는, 상기 동작이 반복된다.
구동부(4)가, 구동주파수의 전환순서 및 구동주파수마다의 구동시간이 설정되는 변경조건 설정부(491)를 구비하여, 주파수 변경부(47)에 의해, 변경조건 설정부(491)에 설정된 조건으로 구동주파수가 전환되므로, 소망하는 조건으로 복수의 구동주파수 사용이 가능해진다.
(제12 실시형태 : 청구항 12 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 14는, 본 발명의 제12 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 발진회로(44)와, 발진회로(44)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(45)와,발진회로(44)의 구동주파수를 변경함과 동시에 전력설정부(46)에 제어신호를 출력하는 주파수 변경부(481)와, 증폭회로(45)에 대하여 구동주파수마다 구동전력을 설정하는 전력설정부(46)와, 주파수 변경부(481)에 대하여 구동주파수를 변경하는 조건을 설정하는 변경조건 설정부(491)와, 주파수 변경부(481)에 대하여 구동전력을 정지하는 시간을 설정하는 정지시간 설정부(492)를 구비하고 있다.
변경조건 설정부(491)는, 주파수 변경부(481)에 대하여, 복수의 구동주파수의 전환순서 및 복수의 구동주파수마다의 구동시간을 설정하는 것이다. 정지시간 설정부(492)는, 주파수 변경부(481)에 대하여, 구동주파수의 전환시에 구동전력을 정지하는 구동 정지시간을 설정하는 것이다. 주파수 변경부(481)는, 변경조건 설정부(491)에 의해 설정된 조건과, 정지시간 설정부(492)에 의해 설정된 조건에 의거하여 발진회로(44)의 구동주파수를 변경하는 것이다. 또한, 여기서는, 증폭회로(45)에서의 구동주파수마다 구동전력의 변경은 행하지 않는 경우에 대하여 설명한다.
도 15는, 본 발명의 제12 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다. 도면의 횡축은 시간이며, 종축은 발진회로(44)의 출력이다. 여기서는 도 2에서의 제2 기본주파수(FR2)와, 제2 기본주파수의 3배 주파수인 3차주파수(3×FR2)와, 도 2에 나타나 있지 않은 제2 기본주파수의 5배 주파수인 5차주파수(5×FR2)를, 구동주파수로 전환하는 경우에 대하여 설명한다.
변경조건 설정부(491)에 의해, 예컨대 초음파 미용기의 사용자 등에 의한 조작을 받아, 구동주파수의 전환순서가, 제2 기본주파수, 3차주파수, 5차주파수의 순서로 설정되어 있고, 각각의 구동시간(TL1, TL2, TL3)의 값이 설정되어 있는 것으로 한다. 또, 정지시간 설정부(492)에 의해, 예컨대, 미리 도시 생략한 기억수단에 구동 정지시간(TL0)의 값이 설정되어 있는 것으로 한다.
우선, 변경조건 설정부(491)에 의해, 구동주파수의 전환순서 및 구동주파수 마다의 구동시간이 주파수 변경부(481)에 출력됨과 동시에, 정지시간 설정부(492)에 의해, 구동 정지시간(TL0)이 출력되고, 주파수 변경부(481)에 의해, 이들 정보에 의거하여 발진회로(44)의 구동주파수가 변경된다. 즉, 우선, 구동시간(TL1) 동안, 제2 기본주파수(FR2)로 발진되고, 구동 정지시간(TL0)동안, 발진이 정지되며, 이어서, 구동시간(TL2)동안, 3차주파수(3×FR2)로 발진되어, 구동 정지시간(TL0) 동안, 발진이 정지되며, 그리고, 구동시간(TL3) 동안, 5차주파수(5×FR2)로 발진되고, 구동 정지시간(TL0) 동안, 발진이 정지된다. 그 후는, 상기 동작이 반복된다.
구동부(4)가, 구동주파수의 전환시에 구동준력을 정지하는 시간인 구동 정지시간을 설정하는 정지시간 설정부(492)를 구비하고, 주파수 변경부(481)에 의해, 정지시간 설정부(492)에 설정된 조건으로 구동주파수가 전환되므로, 구동주파수를 전환한 직후에 발생하는 초음파 진동자(1)와 혼(2)과의 접합면에 작용하는 과도적인 응력을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 이 응력의 영향(접합의 박리 등)을 작게할 수 있음과 동시에, 혼(2) 표면의 발열을 방지할 수 있다.
(제13 실시형태 : 청구항 13 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 16은, 본 발명의 제13 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를결정하는 발진회로(444 및 445)와, 발진회로(444 및 445)에서의 신호를 합성하는 합성부(5)와, 합성부(5)에 의해 합성된 신호를 증폭하는 증폭회로(42)를 구비하고 있다.
도 17은, 본 발명의 제13 실시형태에 관한 초음파 미용기 동작의 설명도이다. 도면의 횡축은 시간이며, 종축은, (a)에서는 발진회로(444)의 출력이고, (b)에서는 발진회로(445)의 출력이며, (c)에서는 증폭회로(42)(또는 합성부(5))의 출력이다. 여기서는, 발진회로(444)의 발진주파수는, 도 2에서의 제2 기본주파수(FR2)이고, 발진회로(445)의 발진주파수는, 제2 기본주파수의 3배 주파수인 3차주파수(3×FR2)인 경우에 대하여 설명한다.
합성부(5)에 의해, 발진회로(444)에서의 출력과 발진회로(445)에서의 출력이 합성되어 합성파가 얻어지며, 얻어진 합성파가, 증폭회로(42)에 의해 증폭된다. 구동부(4)는, 합성파를 이용하여 구동되므로, 복수의 주파수의 효과가 동시에 얻어진다.
(제14 실시형태 : 청구항 14 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 18은, 본 발명의 제14 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, 구동주파수를 결정하는 발진회로(444 및 445)와, 발진회로(444 및 445)에서의 신호를 각각 증폭하는 증폭회로(453 및 454)와, 증폭회로(453 및 454)의 출력전력을 각각 제어하는 가변전압 전원회로(61 및 62)와, 증폭회로(453 및 454)에서의 신호를 합성하는 합성부(51)를 구비하고 있다.
발진회로(444)에서의 출력은, 증폭회로(453)에 의해, 가변전압 전원회로(61)에 설정되는 출력전압으로 증폭되며, 발진회로(445)에서의 출력은, 증폭회로(454)에 의해, 가변전압 전원회로(62)에 설정되는 출력전압으로 증폭된다. 그리고, 합성부(51)에 의해, 증폭회로(453 및 454)에서의 신호가 합성된다.
합성부(51)에 의해, 발진회로(444)에서의 출력과 발진회로(445)에서의 출력이 합성되어 합성파가 얻어지며, 얻어진 합성파가, 증폭회로(42)에 의해 증폭된다. 구동부(4)는, 합성파를 이용하여 구동되므로, 복수의 주파수의 효과가 동시에 얻어진다.
구동부(4)가, 주파수마다 출력을 조정하기 위해 가변전압 전원회로(61 및 62)와 증폭회로(453 및 454)(청구항 14 기재의 출력조정 수단에 상당한다)를 가지므로, 주파수마다 초음파의 출력을 설정하는 것이 가능해진다.
(제15 실시형태 : 청구항 14 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 19는, 본 발명의 제15 실시형태에 관한 초음파 미용기의 구성도이다. 프로브(3)의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하며, 구동부(4)는, (a)의 경우는, 구동주파수를 결정하는 발진회로(7)와, 발진회로(7)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(81)와, 증폭회로(81)에서의 신호가 입력되는 소정의 대역투과 특성을 갖는 필터회로(91)를 구비하며, (b)의 경우는, 구동주파수를 결정하는 발진회로(7)와, 발진회로(7)에서의 신호가 입력되는 소정의 대역투과 특성을 갖는 필터회로(91)와, 필터회로(92)에서의 신호를 증폭하는 증폭회로(82)를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 발진회로(7)는, 소정의(예컨대, 도 2에서의 제2 기본주파수(FR2)의) 주파수를 갖는 구형파 신호를 출력하는 것으로 한다.
도 20은, 필터회로(91 또는 92)의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. (a)는, 제2 기본주파수(FR2)의 주파수를 갖는 구형파의 주파수 스펙트럼이고, (b)는, 필터회로(91 또는 92)의 주파수 특성의 일예를 나타내는 도면이며, (c)는, 필터회로(91 또는 92) 출력의 주파수 스펙트럼이다. 그래프의 횡축은 전체 주파수이고, 종축은 (a) 및 (c)에서는, 진폭이며, (b)에서는 이득이다. (a)에 나타내는 바와 같이, 제2 기본주파수(FR2)의 주파수를 갖는 구형파는, FR2 및 FR2의 기수배의 고주파 성분을 가지고 있다. (b)에 나타내는 바와 같이, 필터회로(91 또는 92)는, 주파수가 FR2, 3×FR2, 5×FR2의 성분을 통과시켜, 다른 고주파를 차단하는 특성을 가지고 있다. 따라서, (c)에 나타내는 바와 같이, 필터회로(91 또는 92)의 출력은 FR2, 3 ×FR2, 5 ×FR2의 주파수 성분만을 가지고 있다.
구동부(4)가, 주파수마다 출력을 조정하기 위한 필터회로(청구항 14 기재의 출력조정 수단에 상당한다)를 가지므로, 주파수마다 초음파의 출력을 설정하는 것이 가능해진다.
(제16 실시형태 : 청구항 17 기재의 초음파 미용기 실시형태의 일예)
도 21은, 본 발명의 제16 실시형태에 관한 초음파 미용기 진동부(10)의 단면도이다. 진동부(10) 이외의 구성은, 제1 실시형태의 구성과 동일하다. 도면에 나타내는 바와 같이, 진동부(10)는, 복수의 초음파 진동자(11 또는 12)와 혼(2 또는 21)로 구성되어 있다.
(a)는, 진동부(10)가 같은 두께를 갖는 초음파 진동자(11)와 균일한 두께를갖는 혼(2)으로 구성되는 경우이고, (b)는, 진동부(10)가 다른 두께를 갖는 초음파 진동자(12)와 균일한 두께를 갖는 혼(2)으로 구성되는 경우이며, (c)는, 진동부(10)가 같은 두께를 갖는 초음파 진동자(11)와, 초음파 진동자(11)에 접합되는 위치에서 다른 두께를 갖는 혼(21)으로 구성되는 경우이고, (d)는, 진동부(10)가 다른 두께를 갖는 초음파 진동자(12)와, 초음파 진동자(12)에 합성되는 위치로 다른 두께를 갖는 혼(21)으로 구성되는 경우이다.
어느 경우도, 진동부(10)가 복수의 초음파 진동자(11 또는 12)와 혼(2 또는 21)으로 구성되어 있으므로, 초음파 진동자(11 또는 12)의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 사용이 가능해지며, 다양한 사용방법이 적용 가능해진다. 또한, 본 실시형태에서는 구동부(4)에 의한 초음파 진동자(11 또는 12)의 구동방법을 변경함으로써, 이하에 기술하는 효과를 얻을 수 있다.
복수의 초음파 진동자(11 또는 12)가, 각각으로 구동되는 형태에서는, 초음파 진동자(11 또는 12)의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 사용이 가능해지며, 또한 다양한 사용방법이 적용 가능하게 된다.
복수의 초음파 진동자(11 또는 12)가 동시에 구동되는 형태에서는, 초음파 진동자의 개수(11 또는 12)에 비례한 수의 주파수에서의 효과를 동시에 얻을 수 있다.
복수의 초음파 진동자(11 또는 12)가 순차 전환하여 구동되는 형태에서는, 초음파 진동자(11 또는 12)의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 사용이 가능해지며, 다양한 사용방법이 적용 가능하게 된다.
청구항 1 기재의 발명에 의하면, 구동수단이, 상기 진동부 안을 전파하는 초음파의 반파장이 진동부의 두께와 대략 일치하는 주파수인 제1 기본주파수 및 제1 기본주파수의 정수배 주파수인 제1 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하므로, 높은 주파수에서의 구동이 가능해짐과 동시에, 복수의 주파수에서의 구동을 용이하게 할 수 있다.
청구항 2 기재의 발명에 의하면, 구동수단이, 초음파 진동자 안을 전파하는 초음파의 반파장이 초음파 진동자의 두께와 대략 일치하는 주파수인 제2 기본주파수 및 제2 기본주파수의 정수배 주파수인 제2 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하므로, 초음파 진동자와 혼과의 접합면의 위치가 정재파 중심의 위치와 대략 일치하고, 접합면에 작용하는 진동에 의한 응력이 대략 영(≒0)이 된다. 그 때문에, 접합면에서의 구동에너지의 손실이 거의 없고, 구동효율이 양호해짐과 동시에, 접합의 박리 등 손상이 방지된다.
청구항 3 기재의 발명에 의하면, 구동수단이, 제2 기본주파수 및 제2 기본주파수의 기수배 주파수인 제3 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하므로, 초음파 진동자의 혼측 면과 다른쪽 면과의 변위의 방향이 역방향이 된다. 그 때문에, 초음파 진동자가 기계적으로 공진하며, 구동효율이 더욱 양호해진다.
청구항 4 기재의 발명에 의하면, 구동수단이, 제3 고차주파수 내의, 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하므로, 구동수단의 구조가 간단해지며, 소형화 및 비용절감이 가능해진다. 청구항 5 기재의 발명에 의하면, 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로를 가지므로, 발진주파수(구동주파수)의 미세조정이 가능해진다. 그 때문에, 초음파 진동자 및 혼의 제조시에, 특성의 변동이 있는 경우에도, 발진주파수의 미세조정으로 소망하는 특성으로 조정하는 것이 가능해진다. 청구항 6 기재의 발명에 의하면, 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로를 가지므로, 구동효율이 양호한 구동수단을 얻을 수 있다.
청구항 7 기재의 발명에 의하면, 구동수단이, 제2 기본주파수 및 제3 고차주파수 내의, 복수의 주파수를 구동주파수로 하고, 주파수 변경수단에 의해 복수의 구동주파수가 전환되므로, 복수의 주파수에서의 구동을 용이하게 할 수 있다. 청구항 8 기재의 발명에 의하면, 구동수단이, 구동주파수를 결정하는 타력식 발진회로를 가지므로, 발진주파수(구동주파수)의 미세조정이 가능해진다. 그 때문에, 초음파 진동자 및 혼의 제조시에, 특성의 변동이 있는 경우에도, 발진주파수의 미세조정으로 소망하는 특성으로 조정하는 것이 가능해진다.
청구항 9 기재의 발명에 의하면, 구동수단이 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로를 가지므로, 구동효율이 양호한 구동수단이 얻어진다. 청구항 10 기재의 발명에 의하면, 전력 설정수단에 의해 복수의 구동주파수마다 구동전력이 설정되므로, 구동주파수마다 초음파의 출력을 설정하는 것이 가능해진다. 또, 구동주파수를 전환할 때에 구동전력을 작게 함으로써, 구동주파수를 전환한 직후에 발생하는 초음파 진동자와 혼과의 접합면에 작용하는 과도적인 응력을 작게 할 수 있으므로, 이 응력의 영향(접합의 박리 등)을 작게 할 수 있다.
청구항 11 기재의 발명에 의하면, 변경조건 설정수단에 의해, 복수의 구동주파수의 전환순서 및 복수의 구동주파수마다 구동시간이 설정되며, 주파수 변경수단에 의해, 변경조건 설정수단에 설정된 조건으로 구동주파수가 전환되므로, 소망하는 조건으로 복수의 구동주파수의 사용이 가능해진다. 청구항 12 기재의 발명에 의하면, 정지시간 설정수단에 의해, 구동주파수의 전환시에 구동전력을 정지하는 시간인 구동 정지시간이 설정되어, 주파수 변경수단에 의해, 정지시간 설정수단에 설정된 조건으로 구동주파수가 전환되므로, 구동주파수를 전환한 직후에 발생하는 초음파 진동자와 혼과의 접합면에 작용하는 과도적인 응력을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 이 응력의 영향(접합의 박리 등)을 작게 할 수 있음과 동시에, 혼 표면의 발열을 방지할 수 있다.
청구항 13 기재의 발명에 의하면, 합성수단에 의해, 제2 기본주파수 및 제3 고차주파수 내의, 복수의 주파수의 출력을 합성한 합성파가 생성되며, 구동수단에 의해, 합성파를 이용하여 구동되므로, 복수의 주파수의 효과가 동시에 얻어진다. 청구항 14 기재의 발명에 의하면, 출력조정 수단에 의해, 복수의 주파수마다 출력이 조정되므로, 주파수마다 초음파의 출력을 설정하는 것이 가능해진다. 청구항 15 기재의 발명에 의하면, 진동부가 하나의 초음파 진동자와 하나의 혼으로 이루어지므로, 구조가 간단하고, 비용절감이 가능해진다.
청구항 16 기재의 발명에 의하면, 진동부가 복수의 초음파 진동자와 하나의 혼으로 이루어지므로, 초음파 진동자의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 사용이 가능해지며, 다양한 사용방법이 적용 가능해진다. 청구항 17 기재의 발명에 의하면, 구동수단에 의해, 복수의 초음파 진동자마다 구동되므로, 초음파 진동자의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 사용이 가능해지며, 다양한 사용방법이 적용 가능해진다. 청구항 18 기재의 발명에 의하면, 구동수단에 의해, 복수의 초음파 진동자가 동시에 구동되므로, 초음파 진동자의 개수에 비레한 수의 주파수에서의 효과가 동시에 얻어진다. 청구항 19 기재의 발명에 의하면, 구동수단에 의해, 복수의 초음파 진동자가 순차 전환되어 구동되므로, 초음파 진동자의 개수에 비례한 수의 주파수에서의 사용이 가능해지며, 다양한 사용방법이 적용 가능해진다.

Claims (19)

  1. 피부에 초음파 자극을 부여하는 초음파 미용기로서,
    초음파를 발생시키는 초음파 진동자와, 한쪽 면을 피부에 접촉시킴과 동시에 다른쪽 면이 상기 초음파 진동자에 접합된 혼(horn)으로 이루어지는 진동부를 구비한 프로브(probe)와,
    상기 초음파 진동자를 구동하는 구동수단을 구비하고,
    상기 구동수단은, 상기 진동부 안을 전파하는 초음파의 반파장이, 상기 진동부의 두께와 대략 일치하는 주파수인 제1 기본주파수 및 상기 제1 기본주파수의 정수배 주파수인 제1 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 초음파 진동자 안을 전파하는 초음파의 반파장이, 상기 초음파 진동자의 두께와 대략 일치하는 주파수인 제2 기본주파수 및 상기 제2 기본주파수의 정수배 주파수인 제2 고차주파수 내의 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 제2 기본주파수 및 상기 제2 기본주파수 기수배의 주파수인 제3 고차주파수 내의, 적어도 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 제3 고차주파수 내의, 어느 하나의 주파수를 구동주파수로 하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 제2 기본주파수 및 상기 제3 고차주파수 내의, 복수의 주파수를 구동주파수로 하고, 상기 복수의 구동주파수를 전환하는 주파수 변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 구동주파수를 결정하는 타려식 발진회로를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 구동주파수를 결정하는 자려식 발진회로를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 복수의 구동주파수마다 구동전력을 설정하는 전력 설정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 복수의 구동주파수의 전환순서 및 상기 복수의 구동주파수마다 구동시간을 설정하는 변경조건 설정수단을 구비하고, 상기 주파수 변경수단은, 상기 변경조건 설정수단에 의해 설정된 조건으로 구동주파수를 전환하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 구동주파수의 전환시에 구동전력을 정지하는 시간인 구동정지시간을 설정하는 정지시간 설정수단을 구비하고, 상기 주파수 변경수단은, 상기 변경조건 설정수단 및 정지시간 설정수단에 의해 설정된 조건으로 구동주파수를 전환하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 제2 기본주파수 및 상기 제3 고차주파수 내의, 복수의 주파수의 출력을 합성한 합성파를 생성하는 합성수단을 구비하고, 상기 합성파에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 복수의 주파수마다 출력을 조정하는 출력 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동부는, 하나의 초음파 진동자와 하나의 혼으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동부는, 복수의 초음파 진동자와 하나의 혼으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 복수의 초음파 진동자마다 구동하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 복수의 초음파 진동자를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 복수의 초음파 진동자를 순차 전환하여 구동하는 것을 특징으로 하는 초음파 미용기.
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