JP2010004948A - 超音波美容器具 - Google Patents

Abstract

【課題】施術部位に応じた超音波刺激による肌の引き締め効果や美肌成分の浸透効果をより高めることができる超音波美容器具を提供すること。
【解決手段】制御部は、ホーンに接続されたコイルバネの変位量によって求められる皮膚表面から骨までの距離を示す値が、２ｍｍ以上であるか否かに応じて、２種類の温度閾値を設定する。具体的に言えば、制御部は、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上である場合は、ホーンの温度閾値として４２℃を設定する一方で、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満である場合は、ホーンの温度閾値として４２℃よりも低い３８℃を設定する。そして、制御部は、それぞれ設定した温度閾値を超えないように超音波振動子を制御して、超音波の出力状態を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、皮膚に対して超音波刺激を付与することにより美容効果を得る超音波美容器具に関する。

従来から、超音波は、癌細胞や骨折患部の治療、患部の検査、及び美容器具等といった様々な用途に利用されている。例えば、特許文献１では、超音波式や光学式の距離センサを用いて被検体の体表から患部までの距離を計測し、被検体の体表から患部までの距離や、患部の大きさや形状などから、照射する超音波の強度や治療モードを選択する超音波治療装置が開示されている。

また、超音波を利用した超音波美容器具は、超音波振動による刺激を与えることで肌の深部を刺激して肌を引き締めたり、美肌成分を含有した剤を塗布した肌に、超音波振動による刺激を与えることで美容成分をさらに肌の内部へと浸透促進させたりすることができる。
特開平８−２６６５５３

ところが、上記のような一般的な超音波美容器具にあっては、該器具を長時間使用し続けたり、施術する皮膚に集中して超音波を照射し続けたりすると、皮膚が熱くなり、使用者に不快感を与えてしまう虞があった。

そこで、この問題を解決するために、使用者の皮膚に接触する箇所（例えば、プローブヘッド等）に温度センサを設けて皮膚の温度を測定し、その温度に基づいて超音波の出力を制御することが行われている。しかしながら、超音波には皮膚表面を通過して生体内部若しくは深部を刺激できるという特徴があるため、皮膚表面を通過した超音波が骨等の硬い物質に当たって反射する際、骨表面の温度が皮膚表面の温度よりも上昇してしまう場合がある。したがって、温度によって超音波の出力を制御する場合には、皮膚表面の温度だけではなく、生体内部の骨の温度特性をも考慮する必要がある。そこで、従来では、骨の温度と皮膚表面の温度との相関を予め取得し、例えば骨表面の温度がタンパク質変性温度（４２℃）に到達した場合における皮膚表面の温度を、超音波の出力を抑えるための温度閾値として設定していた。

図１０は、一定時間、同一箇所に超音波を照射した場合の皮膚表面と骨表面における時間あたりの温度上昇の計測結果を示す。図１０では、縦軸に温度（℃）を示し、横軸に超音波の出力を開始してからの経過時間を示している。図１０に示す計測結果によれば、皮膚表面から骨までの距離の違いにより、温度上昇率が異なっている。詳述すると、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍである場合の方が、皮膚表面から骨までの距離が１ｃｍである場合よりも、温度上昇率が高いことが分かる。このような計測結果から従来は、使用者の異常使用までも考慮し、使用者の使用が考えられる範囲内で最も骨表面の温度が高くなる部位、この場合で言えば皮膚から骨までの距離が２ｍｍの場合を基準とし、皮膚表面における温度閾値として１種類の温度閾値（３８℃）を設けていた。そして、使用者がどの部位に対して超音波照射を行った場合であっても、皮膚表面の温度が３８℃になったときに超音波の出力を抑えるように制御していた。

しかしながら、使用者が、実際に超音波美容器具を用いて施術したい部位は、頬等のような骨がない部位やフェイスラインのような皮膚表面から骨までの距離が長い部位である場合が多い。そして、このような距離の長い部位では、図１０に示す計測結果（皮膚表面から骨までの距離が１ｃｍ）から分かるように、皮膚表面と骨表面の温度差が小さい場合が多い。このため、従来のように、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍの場合を基準として温度閾値を設定し、温度を検知していたのでは、どの部位に対して施術を行っていたとしても、皮膚表面の温度が温度閾値に達すると超音波の出力が抑えられ、美容器具の本来の能力を十分に発揮できなくなってしまうという課題があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、施術部位に応じた超音波を発生させ、超音波刺激による肌の引き締め効果や美肌成分の浸透効果をより高めることができる超音波美容器具を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波振動子を振動させることで超音波を発生させる超音波発生手段と、皮膚と接触する接触面を有する接触部の温度を検知する温度検知手段と、前記超音波発生手段によって発生された超音波により刺激が付与される施術部における皮膚表面から骨までの距離を検知する距離検知手段と、前記超音波発生手段からの超音波の出力状態を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記距離検知手段で検知された前記距離に基づいて前記接触部の温度閾値を設定し、前記温度検知手段によって検知された前記接触部の温度が前記温度閾値を超えた場合、前記接触部の温度が前記温度閾値以下となるように超音波の出力状態を制御することを要旨とする。

制御手段は、距離検知手段が検知した皮膚表面から骨までの距離に応じた接触部の温度閾値を設定し、温度検知手段によって検知された接触部の温度が温度閾値を超えた場合、温度閾値以下となるように超音波の出力状態を制御する。このことにより、施術部位に応じた超音波を発生させ、施術部位に応じた超音波刺激による肌の引き締め効果や美肌成分の浸透効果をより高めることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波美容器具において、前記距離検知手段は、施術する皮膚の軟らかさを測定する測定手段を含み、前記皮膚の軟らかさをもとに前記皮膚表面から骨までの距離を検知することを要旨とする。

距離検知手段は、施術する皮膚の軟らかさを測定し、皮膚の軟らかさをもとに皮膚表面から骨までの距離を検知するので、皮膚の弾性に基づく演算によって、皮膚表面から骨までの距離を検知することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の超音波美容器具において、前記距離検知手段は、超音波センサを含み、前記超音波センサが施術する皮膚に対し照射した超音波が骨で反射されたことによる反射量をもとに前記皮膚表面から骨までの距離を検知することを要旨とする。

距離検知手段として超音波センサを用いることで、距離検知手段の占める容積を最小限に抑えることができ、超音波美容器具本体のサイズをコンパクトにすることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の超音波美容器具において、前記制御手段は、前記距離検知手段で検知された前記距離が所定値以上であった場合には前記接触部の温度閾値として第１の温度を設定する一方で、前記距離が前記所定値未満であった場合には前記接触部の温度閾値として前記第１の温度よりも低い第２の温度を設定し、超音波刺激が付与される施術部において、前記温度検知手段によって検知された温度が前記温度閾値を超えた場合、前記超音波発生手段から発生される超音波の出力を弱める、又は前記超音波発生手段からの超音波の出力を停止することを要旨とする。

制御手段は、距離検知手段によって検知された距離が、所定値以上であるか否かにより、その値に応じた温度閾値の設定を行う。これにより、制御手段は、皮膚表面から骨までの距離が所定値以上であるか否かを判断するだけで、その値に応じて施術部毎に適切な温度閾値を設定することができ、所定値を超えた場合には、超音波の出力状態を弱めたり停止させたりするだけで、施術部の温度を温度閾値以下にすることができる。

本発明によれば、施術部位に応じた超音波刺激による肌の引き締め効果や美肌成分の浸透効果をより高めることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を使用者が把持して使用する手持ち式の超音波美容器具に具体化した第１の実施形態を図１，２にしたがって説明する。

図１に示すように、超音波美容器具１０において平面視円形状の有底円筒状をなす本体１１の先端部には、使用者の皮膚（施術部）に接触するとともに超音波振動を皮膚に伝達する接触面としての超音波伝達面１２ａを形成した接触部としてのホーン１２が取り付けられている。ホーン１２は、平面視円形状であって中空状をなし、本体１１に対しては本体１１の径方向に沿って出没可能に往復動作し得るように、弾性部材としてのコイルバネ１３を介して取り付けられている。コイルバネ１３は、本体１１の長手方向における軸線と略直交する方向に取り付けられており、その径は、ホーン１２の径と略同じ径となっている。

本実施形態では、ホーン１２で施術部を押圧すると、コイルバネ１３が縮むと同時にホーン１２の基端部側が本体１１内に収容される。一方、施術部の押圧をやめると、コイルバネ１３が元の位置に戻ると同時にホーン１２が元の位置に戻る。これにより、ホーン１２全体が、コイルバネ１３の伸縮運動を受けて往復動作することが可能となる。

超音波伝達面１２ａの裏側には、超音波を発生させる円板状の超音波振動子１４が配設されている。本実施形態において、超音波振動子１４は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電材料を電極（図示せず）で挟んで構成されている。また、ホーン１２には、ホーン１２の温度を検知する温度センサ１５が内蔵されている。また、ホーン１２の外周は、皮膚の凹凸形状に追従するように防振ゴム１６で囲まれており、超音波伝達面１２ａと防振ゴム１６の先端部は、略面一となっている。

次に、超音波美容器具１０における制御構成について説明する。
本体１１には、温度センサ１５に接続されるとともに、温度センサ１５によって検知された値をもとにホーン１２の温度を検知する温度検知回路１７が内蔵されている。また、本体１１には、コイルバネ１３に接続されるとともに、コイルバネ１３の変位量をもとに皮膚表面から骨までの距離を検知する距離検知回路１８が内蔵されている。また、本体１１には、温度検知回路１７、距離検知回路１８、及び超音波振動子１４に接続されるとともに、温度検知回路１７及び距離検知回路１８から出力される検知信号（電気信号）に基づいて超音波振動子１４の振動を制御することで超音波の出力状態を制御する制御手段としての制御部１９が内蔵されている。

本実施形態では、ホーン１２及び超音波振動子１４によって超音波発生手段が構成されている。また、温度センサ１５及び温度検知回路１７によって温度検知手段が構成されている。また、ホーン１２、コイルバネ１３、及び距離検知回路１８によって距離検知手段が構成されている。また、本実施形態では、ホーン１２及びコイルバネ１３により、測定手段が構成されている。なお、以下の説明では、説明の便宜上、ホーン１２及びコイルバネ１３を合わせて距離検知部Ｋと示す場合もある。

次に、超音波振動子１４の振動によって超音波が発生される仕組みを説明する。
超音波振動子１４は、電源部（図示せず）と接続されており、電源スイッチ（図示せず）の操作により、電源部の電力が、電源部と超音波振動子１４とを接続する回路及び圧電材料を挟んだ電極を介して超音波振動子１４に供給される。そして電力供給によって生じた電気振動によって超音波振動子１４が振動することで、電気振動が機械振動に変換される。さらに、超音波振動子１４の振動がホーン１２に伝わり、ホーン１２全体が振動することで、その振動は、超音波伝達媒体（例えば、ジェルなど）を介して施術部に伝達されるようになっている。

そして、超音波美容器具１０を用いて施術を行う際、使用者は、本体１１を把持し、超音波伝達面１２ａを皮膚に適度の圧力で押圧するように力を加え、この状態で超音波美容器具１０を動かし、施術を施したい部分に超音波伝達面１２ａを移動させる。

このように構成された超音波美容器具１０において、距離検知部Ｋは、超音波刺激が付与される施術部の皮膚表面におけるコイルバネ１３の変位量をもとに皮膚の軟らかさ、つまり、皮膚表面から骨までの距離を測定する。そして、制御部１９は、距離検知回路１８から出力される検知信号に基づいてホーン１２の温度閾値を設定する。また、制御部１９は、温度検知回路１７が出力するホーン１２の温度を示す検知信号を入力し、温度センサ１５によって検知されたホーン１２の温度が温度閾値を超えた場合、ホーン１２の温度が温度閾値以下となるように超音波の出力状態を調節する。

本実施形態では、コイルバネ１３の変位によって生じた弾性エネルギーがコイルバネ１３に蓄積され、その弾性エネルギーの違いによって皮膚の軟らかさ（弾性又は弾力とも言う）を測定し、その皮膚の軟らかさをもとにして皮膚表面から骨までの距離が検知されるようになっている。具体的には、額等の皮膚表面から骨までの距離が短い部位では、皮膚と骨の間に脂肪等の物質がほとんど存在しておらず、皮膚の弾力が小さいため、ホーン１２を皮膚に押圧すると、ホーン１２に接続されたコイルバネ１３の変位量（伸縮量）は大きくなる。その一方、頬等の皮膚表面から骨までの距離が長い部位では、皮膚と骨の間に脂肪等の物質が多く存在しており、皮膚の弾力が大きいため、ホーン１２を皮膚に押圧すると、ホーン１２に接続されたコイルバネ１３の変位量は小さくなる。したがって、コイルバネ１３の変位量が大きいほど皮膚表面から骨までの距離が短く、コイルバネ１３の変位量が小さいほど皮膚表面から骨までの距離が長いということが分かる。

そして、本実施形態では、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上であるか否かによって、超音波の出力状態やホーン１２における温度閾値を設定するようになっている。
ちなみに、皮膚表面から骨までの距離の基準値を「２ｍｍ」に設定した理由としては、本実施形態において使用者の使用が考えられる範囲内で最も骨表面の温度が高くなる部位は、額周辺等の皮膚表面から骨までの距離が短い部位である。したがって、額周辺に超音波刺激を付与する場合を想定し、基準値を２ｍｍとしている。つまり、使用者がどの部位に対して超音波照射を行った場合であっても、制御部１９は、皮膚表面から骨までの距離が、基準値の２ｍｍ以上であるか否かを判定することになる。

そして、本実施形態において制御部１９は、距離検知回路１８によって検知された皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上であるか否かに応じて、２種類の出力状態で超音波の出力状態を制御するようになっている。具体的に言えば、制御部１９は、通常時において、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上の場合にはホーン１２の温度が３８℃となるように超音波の出力状態を制御し、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満の場合にはホーン１２の温度が３４℃となるように超音波の出力状態を制御する。通常時とは、使用者が所定の適切な使用方法によって超音波美容器具１０を使用している場合である。

また、制御部１９は、温度検知回路１７によって検知されたホーン１２の温度を監視し、その温度が予め定めた温度閾値を超えることによって異常発生を検知し、超音波の出力状態を制御する。本実施形態において温度閾値は、距離検知回路１８によって検知された皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上であるか否かに応じて、２種類設定されている。具体的に言えば、制御部１９は、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上の場合の温度閾値として４２℃を設定し、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満の場合の温度閾値として３８℃を設定する。そして、制御部１９は、異常時において、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上の場合にはホーン１２の温度が４２℃を超えないように超音波の出力状態を制御し、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満の場合にはホーン１２の温度が３８℃を超えないように超音波の出力状態を制御する。なお、異常時とは、使用者が所定の適切な使用方法によって超音波美容器具１０を使用していないことなどが原因で、ホーン１２の温度が通常時の制御で想定した温度（３８℃と３４℃）よりも高くなっている場合である。

本実施形態において、前述のように温度設定を行った理由としては、皮膚表面と骨における熱伝導率の違いが挙げられる。
骨は、熱伝導率が高く、骨表面の温度は皮膚表面の温度よりも上昇しやすいため、額周辺等の皮膚表面から骨までの距離が短い部位では、骨表面における単位時間あたりの温度上昇率の変化が大きい。そして、皮膚はタンパク質から構成されており、一般的に、タンパク質変性温度は４２℃であることが知られている。したがって、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上の場合には、骨表面における温度上昇率の変化は、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満の場合における骨表面の温度上昇率の変化よりも緩やかとなる。これにより、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上の場合、異常時におけるホーン１２の温度閾値を、タンパク質変性温度である４２℃に設定している。

同様の理由により、コイルバネ１３の変位量により求められる皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満の場合には、骨表面における温度上昇率の変化は、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上の場合における骨表面の温度上昇率の変化よりも激しい。これにより、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満の場合、異常時におけるホーン１２の温度閾値を、３８℃に設定している。

以下、本実施形態の超音波美容器具１０における超音波出力に係る制御の流れを図２に従って説明する。
使用者が、超音波美容器具１０の電源をＯＮ状態にし、皮膚にホーン１２を接触させると、ホーン１２に備え付けられたコイルバネ１３に変位が生じる。そして、制御部１９は、距離検知回路１８からコイルバネ１３の変位量に基づく皮膚表面から骨までの距離を示す検知信号を取得し、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０の判定結果が肯定（皮膚表面から骨までの距離≧２ｍｍ）の場合、制御部１９は、ホーン１２における温度閾値を第１の温度としての４２℃に設定し（ステップＳ１１）、超音波の出力を開始する（ステップＳ１２）。このとき、制御部１９は、超音波の出力開始と同時に、超音波の出力開始からの経過時間を測定している。また、この場合、制御部１９は、ホーン１２の温度が３８℃となるように超音波の出力状態を制御する。

次に、制御部１９は、ホーン１２の温度が４２℃以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の判定結果が肯定（ホーン１２の温度が４２℃以下）の場合、制御部１９は、超音波の出力が開始されてから５分が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の判定結果が肯定（超音波の出力開始から５分経過した）の場合、制御部１９は、超音波美容器具１０の電源をＯＦＦ状態にし、超音波の出力制御を終了する。

一方、ステップＳ１４の判定結果が否定（超音波の出力開始から５分経過していない）の場合、制御部１９は、ステップＳ１３に戻り、超音波の出力開始から５分が経過するまで超音波の出力制御を繰り返す。

また、ステップＳ１３の判定結果が否定（ホーン１２の温度が４２℃を超えた）の場合、制御部１９は、ホーン１２の温度が４２℃以下となるように、超音波の出力を弱める（ステップＳ１５）。そして、制御部１９は、ステップＳ１３に移行し、ステップＳ１３の判定結果が肯定、すなわちホーン１２の温度が４２℃以下になったならばステップＳ１４に移行する。その後、制御部１９は、ステップＳ１４を肯定判定したならば前述同様に超音波美容器具１０の電源をＯＦＦ状態にして、超音波の出力制御を終了し、ステップＳ１４を否定判定したならば前述同様にステップＳ１３に戻り、超音波の出力開始から５分が経過するまで超音波の出力制御を繰り返す。本実施形態において、制御部１９は、超音波の出力開始から５分が経過するまでの間にステップＳ１３を否定判定し、ステップＳ１５で超音波の出力を弱めた場合、それ以降、超音波の出力状態を弱めた状態で超音波の出力を継続するようになっている。

一方、ステップＳ１０の判定結果が否定（皮膚表面から骨までの距離＜２ｍｍ）の場合、制御部１９は、ホーン１２における温度閾値を第２の温度としての３８℃に設定し（ステップＳ１６）、超音波の出力を開始する（ステップＳ１７）。このとき、制御部１９は、超音波の出力開始と同時に、超音波の出力開始からの経過時間を測定している。また、この場合、制御部１９は、ホーン１２の温度が３４℃となるように超音波の出力状態を制御する。

次に、制御部１９は、ホーン１２の温度が３８℃以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の判定結果が肯定（ホーン１２の温度が３８℃以下）の場合、制御部１９は、超音波の出力が開始されてから５分が経過したか否かを判定する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９の判定結果が肯定（超音波の出力開始から５分経過した）の場合、制御部１９は、超音波美容器具１０の電源をＯＦＦ状態にし、超音波の出力制御を終了する。

一方、ステップＳ１９の判定結果が否定（超音波の出力開始から５分経過していない）の場合、制御部１９は、ステップＳ１８に戻り、超音波の出力開始から５分が経過するまで超音波の出力制御を繰り返す。

また、ステップＳ１８の判定結果が否定（ホーン１２の温度が３８℃を超えた）の場合、制御部１９は、ホーン１２の温度が３８℃以下となるように、超音波の出力を弱める（ステップＳ２０）。そして、制御部１９は、ステップＳ１８に移行し、ステップＳ１８の判定結果が肯定、すなわちホーン１２の温度が３８℃以下になったならばステップＳ１９に移行する。その後、制御部１９は、ステップＳ１９を肯定判定したならば前述同様に超音波美容器具１０の電源をＯＦＦ状態にして、超音波の出力制御を終了し、ステップＳ１９を否定判定したならば前述同様にステップＳ１８に戻り、超音波の出力開始から５分が経過するまで超音波の出力制御を繰り返す。本実施形態において、制御部１９は、超音波の出力開始から５分が経過するまでの間にステップＳ１８を否定判定し、ステップＳ２０で超音波の出力を弱めた場合、それ以降、超音波の出力状態を弱めた状態で超音波の出力を継続するようになっている。

次に、超音波美容器具１０の作用を説明する。
使用者が、頬にホーン１２の超音波伝達面１２ａを当てると、制御部１９は、コイルバネ１３の変位量に基づき、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上であることを認識する。そして、制御部１９は、ホーン１２における温度閾値を４２℃に設定するとともに、ホーン１２の温度が３８℃となるように超音波の出力状態を制御する。ホーン１２の温度が４２℃以下の場合、制御部１９は、超音波の出力開始から５分が経過するまで現在の出力状態を維持し、超音波の出力制御を継続する。一方、ホーン１２の温度が４２℃を超えた場合、制御部１９は、ホーン１２の温度が４２℃以下となるように超音波の出力状態を弱め、弱めた状態で超音波の出力開始から５分が経過するまで超音波の出力制御を継続する。

また、使用者が、額にホーン１２の超音波伝達面１２ａを当てると、制御部１９は、コイルバネ１３の変位量に基づき、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満であることを認識する。そして、制御部１９は、ホーン１２における温度閾値を３８℃に設定するとともに、ホーン１２の温度が３４℃となるように超音波の出力状態を制御する。ホーン１２の温度が３８℃以下の場合、制御部１９は、超音波の出力開始から５分が経過するまで現在の出力状態を維持し、超音波の出力制御を継続する。一方、ホーン１２の温度が３８℃を超えた場合、制御部１９は、ホーン１２の温度が３８℃以下となるように超音波の出力状態を弱め、弱めた状態で超音波の出力開始から５分が経過するまで超音波の出力制御を継続する。

上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）超音波美容器具１０は、皮膚表面から骨までの距離を検知し、その距離に応じたホーン１２の温度閾値（本実施形態では２種類）を設定する。そして、制御部１９は、ホーン１２の温度が温度閾値を超えた場合、ホーン１２の温度が温度閾値以下となるように超音波の出力状態を制御する。このことにより、施術部における骨の温度を検知しなくても、ホーン１２の温度を検知するだけで、施術部位に応じた超音波を発生させ、超音波刺激による肌の引き締め効果や美肌成分の浸透効果をより高めることができる。

（２）コイルバネ１３の変位量によって皮膚の弾性を測定し、該皮膚の弾性に基づいて皮膚表面から骨までの距離を検知するようにした。このことにより、コイルバネ１３という簡単な構成を用いることで、制御部１９は、皮膚の弾性に基づく演算によって皮膚表面から骨までの距離を検知することができる。

（３）制御部１９は、皮膚表面から骨までの距離に基づいて設定した２種類の温度閾値（４２℃と３８℃）を使って、超音波の出力状態を制御する。このことにより、皮膚表面から骨までの距離が、所定値以上（本実施形態では２ｍｍ以上）か否かによって、その値に応じた適切な温度閾値の設定が行われ、ホーン１２において設定した温度閾値を超えないように超音波の出力状態を制御することができる。

（４）ホーン１２の径と略同じ径のコイルバネ１３を該ホーン１２に接続し、ホーン１２全体がコイルバネ１３の伸縮運動を受けて往復動作することが可能となるように構成した。このことにより、ホーン１２全体で皮膚の軟らかさを検知することができるようになり、超音波伝達面１２ａと接触している部位における皮膚全体の軟らかさに関して正確な値を算出することができる。また、ホーン１２全体が往復動作することで、皮膚の凹凸形状に沿って超音波伝達面１２ａも密着することになり、超音波刺激を確実に皮膚表面や皮膚の深部に伝えることができる。

（５）皮膚表面から骨までの距離の基準値を２ｍｍとし、その値よりも大きい値が検知されたか否かによってホーン１２における温度閾値を３８℃又は４２℃に設定するようにした。皮膚表面から骨までの距離の基準値を「２ｍｍ」の１種類に設定し、検知された値が基準値以上か否かを判定するだけで、施術部位に応じた温度閾値を設定することができるので、簡単な制御構成で当該超音波の出力制御を実行することができる。

（６）ホーン１２内に超音波振動子１４と温度センサ１５を収容した。このことにより、超音波美容器具１０本体のサイズをコンパクトにすることができる。
（７）制御部１９は、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上である場合、ホーン１２の温度閾値を４２℃に設定するとともに、ホーン１２の温度が３８℃となるように超音波の出力状態を制御する。また、制御部１９は、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満である場合、ホーン１２の温度閾値を３８℃に設定するとともに、ホーン１２の温度が３４℃となるように超音波の出力状態を制御する。このことにより、ホーン１２の温度が温度閾値（４２℃、３８℃）を超えることが滅多になくなり、使用者に熱すぎるという不快感を与えることがなくなる。

（８）超音波の出力が開始されてから５分が経過した場合には、自動的に電源が切れるようにした。このことにより、特定の部位に集中して超音波を照射してしまった場合でも、所定時間が経過すると自動的に電源が切れるので、ホーン１２における温度が上昇しすぎることがなくなる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を、手持ち式の超音波美容器具１０に具体化した第２の実施形態を図３（ａ），（ｂ）にしたがって説明する。以下に説明する実施形態では、既に説明した実施形態と同様の構成については同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。

本実施形態においてホーン１２の超音波伝達面１２ａの裏側には、円環状の超音波振動子１４が配設されている。そして、ホーン１２において、超音波振動子１４の中央には、皮膚表面から骨までの距離を測定するための距離測定用の超音波を発生する超音波センサ２０が配設されている。超音波振動子１４と超音波センサ２０の先端部は略面一となっている。そして、超音波センサ２０には、距離検知回路１８が接続されている。本実施形態において超音波センサ２０の発生する超音波の周波数は、超音波振動子１４の発生する超音波の周波数よりもやや低くなるように設定されている。本実施形態では、超音波センサ２０が発生した超音波が骨に反射され、その反射波から距離を測定するようになっている。

本実施形態における皮膚表面から骨までの距離の測定方法は、超音波が脂肪部分で反射及び屈折するという特性を利用している。皮膚表面から骨までの距離が短い場合、皮膚から骨の間に存在する脂肪の量は少ないので、超音波センサ２０が発生させた距離測定用の超音波の骨からの反射量は小さくなる。一方、皮膚表面から骨までの距離が長い場合、皮膚から骨の間に存在する脂肪の量は多いので、超音波センサ２０が発生させた距離測定用の超音波の骨からの反射量は大きくなる。

したがって、制御部１９は、距離検知回路１８から、超音波センサ２０が受信した距離測定用の超音波の反射量が大きいことを示す検知信号を入力した場合、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上であることを認識し、ホーン１２における温度閾値を４２℃に設定して、超音波の出力状態を制御する。一方、制御部１９は、距離検知回路１８から、超音波センサ２０が受信した距離測定用の超音波の反射量が小さいことを示す検知信号を入力した場合、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満であることを認識し、ホーン１２における温度閾値を３８℃に設定して、超音波の出力状態を制御する。なお、本実施形態と第１の実施形態は、皮膚表面から骨までの距離の測定方法が異なるだけで、制御部１９が実行する超音波の出力状態に係る制御内容は同じである。すなわち、本実施形態において制御部１９は、図２に示す制御内容にしたがって超音波の出力状態を制御する。

本実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果（１），（３），（５）〜（８）に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（９）超音波センサ２０を使用し、皮膚表面から骨までの距離を検知するようにした。この場合、皮膚表面から骨までの距離は、超音波センサ２０によって検知されるので、超音波美容器具１０本体のサイズをコンパクトにすることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明を、手持ち式の超音波美容器具１０に具体化した第３の実施形態を図４、図５にしたがって説明する。

本実施形態の超音波美容器具１０は、骨等の硬いものに対して超音波が反射した場合と、肉（脂肪）等の軟らかいものに対して超音波が反射した場合で、インピーダンス若しくはアドミタンスの値が異なることを利用して、施術する皮膚表面から骨までの距離を検知する構成とされている。

図５（ａ）は、皮膚表面から骨までの距離が短い場合のインピーダンス値の変化を示す。図５（ｂ）は、皮膚表面から骨までの距離が長い場合のインピーダンス値の変化を示す。なお、図５（ａ），（ｂ）では、縦軸にインピーダンス値を示し、横軸に駆動周波数を示している。また、図５（ａ），（ｂ）では、超音波美容器具１０を皮膚に当てた時（肌当て時）のインピーダンス値の変化を実線で示し、超音波美容器具１０を皮膚に当てていない時（肌離し時）のインピーダンス値の変化を破線で示す。また、図５（ａ），（ｂ）において、符号「Ｑ」は共振点を示し、符号「Ｘ」は***振点を示す。

図５（ａ）に示すように、皮膚表面から骨までの距離が短い場合、すなわち骨等の硬い物質に接している場合のインピーダンス値は、共振点Ｑで低く（インピーダンス値ＩＡ）、***振点Ｘ付近で高くなる（インピーダンス値ＩＢ）。一方、図５（ｂ）に示すように、皮膚表面から骨までの距離が長い場合、すなわち肉（脂肪）等の軟らかい物質に接している場合のインピーダンス値は、共振点Ａ付近で高くなり（インピーダンス値ＩＣ）、***振点Ｘ付近では低くなる（インピーダンス値ＩＤ）。

また、電流は、インピーダンス値が大きいほど流れ難く、インピーダンス値が小さいほど流れ易い。そして、電流とインピーダンス値は、反比例の関係にあるので、インピーダンス値が変化すれば電流値も変化することになる。したがって、物性毎にインピーダンス値が異なるという特性を利用すれば、例えば、一定の電圧を皮膚に印加した際に皮膚内を流れる電流量を検知することで、インピーダンス値を代用特性として検知し、皮膚表面から骨までの距離を知ることが可能である。

そこで、図４に示すように、本実施形態における超音波美容器具１０のホーン１２には、超音波振動子１４から超音波を発生させた際に、皮膚を流れる電流量を検知する電流センサ２２が内蔵されている。この電流センサ２２は、距離検知回路１８に接続されている。そして、距離検知回路１８は、電流センサ２２の検知した電流量をもとに皮膚表面からの骨までの距離を検知する。距離検知回路１８では、皮膚を流れる電流量が大きい場合には、皮膚表面から骨までの距離が短いことが検知され、皮膚内を流れる電流量が小さい場合には、皮膚表面から骨までの距離が長いことが検知される。

したがって、制御部１９は、距離検知回路１８から、皮膚表面から骨までの距離が長いことを示す検知信号を入力した場合、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上であることを認識し、ホーン１２における温度閾値を４２℃に設定して、超音波の出力状態を制御する。一方、制御部１９は、距離検知回路１８から、皮膚表面から骨までの距離が短いことを示す検知信号を入力した場合、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満であることを認識し、ホーン１２における温度閾値を３８℃に設定して、超音波の出力状態を制御する。なお、本実施形態と第１の実施形態は、皮膚表面から骨までの距離の測定方法が異なるだけで、制御部１９が実行する超音波の出力状態に係る制御内容は同じである。すなわち、本実施形態において制御部１９は、図２に示す制御内容にしたがって超音波の出力状態を制御する。

本実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果（１），（３），（５）〜（８）に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（１０）電流センサ２２によって、皮膚を流れる電流量を検知し、距離検知回路１８は、電流センサ２２の検知した電流量をもとに皮膚表面からの骨までの距離を検知するようにした。このことにより、制御部１９は、皮膚を流れる電流量からも皮膚表面から骨までの距離を検知することができ、その結果に応じてホーン１２における温度閾値を設定することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 各実施形態において、温度センサ１５の設置場所は、ホーン１２の内側に限られず、ホーンの一部に接していればホーン１２の外側であっても良い。また、温度センサとして、皮膚表面と骨の温度差を測定する熱電対や、温度変化に対応して電気抵抗の値も変化する特性を利用し、温度を測定するサーミスタ等を利用しても良い。また、第３の実施形態において、電流センサ２２を、ホーン１２の外周に設けても良い。

○ 各実施形態において、図２で示した超音波出力に係る制御の流れを示すフローチャートにおけるステップＳ１５，Ｓ２０では、ホーン１２の温度が温度閾値以下に下がるまで、超音波の出力を停止しても良い。この場合、制御部１９は、最初に超音波の出力を開始した時点からの経過時間を測定しているので、たとえ、ステップＳ１５及びステップＳ２０で超音波の出力が停止された場合であっても時間計測を継続することになる。

○ 各実施形態において、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上の場合、ホーン１２の温度閾値を４２℃に設定する一方で、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満の場合、ホーン１２の温度閾値を３８℃に設定したが、その温度閾値はこれらの値に限られない。ただし、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上の場合であっても、タンパク質変性温度が４２℃であることを考慮すると、４２℃以下に設定することが望ましい。同様に、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上のときにホーン１２の温度閾値を４２℃に設定した場合、ホーン１２の温度が３８℃になるように超音波の出力状態を制御していたが、その温度は３８℃に限られない。また、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満のときにホーン１２の温度閾値を３８℃に設定した場合、ホーン１２の温度が３４℃になるように超音波の出力状態を制御していたが、その温度は３４℃に限られない。

○ 各実施形態において、図２で示した超音波出力に係る制御の流れを示すフローチャートにおけるステップＳ１５において、超音波の出力状態を、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満の場合に設定された超音波の出力状態（ホーン１２の温度が３４℃）に切り換えるようにしても良い。

○ 各実施形態において、皮膚表面から骨までの距離の基準値を２ｍｍとしたが、施術部位が額周辺であるか頬周辺であるかを判別できれば良いので、基準値は２ｍｍに限られない。

○ 各実施形態において、ホーン１２は、矩形状や楕円状など任意の形状であっても良い。
○ 各実施形態において、超音波振動子１４は、圧電材料としてＰＺＴを電極で挟んだ構造としたが、圧電材料であればその材質や、形状、周波数は問わない。

○ 第２の実施形態において、超音波センサ２０は、超音波の反射量の違いによって皮膚表面から骨までの距離を検知するものとしたが、超音波センサ２０が発生させた距離測定用の超音波の発信から受信までに要する時間の違いによって該距離を測定しても良い。具体的には、皮膚表面から骨までの距離が短い場合、超音波センサ２０が発生させた距離測定用の超音波の発信から受信までに要する時間は短くなる。一方、皮膚表面から骨までの距離が長い場合、超音波センサ２０が発生させた距離測定用の超音波の発信から受信までに要する時間は、長くなる。したがって、制御部１９は、距離測定用の超音波の発信から受信までに要した時間が長い場合には、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ以上であることを認識して、ホーン１２における温度閾値を４２℃に設定し、その温度閾値を超えないように超音波の出力を制御することになる。一方、制御部１９は、距離測定用の超音波の発信から受信までに要した時間が短い場合には、皮膚表面から骨までの距離が２ｍｍ未満であることを認識して、ホーン１２における温度閾値を３８℃に設定し、その温度閾値を超えないように超音波の出力を制御することになる。

○ 第１の実施形態において、図６、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、皮膚の軟らかさを測定する接触体２１を、ホーン１２の外周部に設置しても良い。接触体２１は、コイルバネ１３を介して本体１１に取り付けられている。この変更例では、コイルバネ１３と接触体２１により、測定手段が構成される。そして、接触体２１の外周部を、防振ゴム１６で囲んでいる。接触体２１は、第１の実施形態におけるホーン１２と同様に、本体１１の径方向に沿って出没可能に往復動作する。接触体２１は、図６、及び図７（ａ）に示すようにホーン１２の外周部に１つ配設しても良いし、図７（ｂ），(ｃ)に示すように複数配設しても良い。接触体２１を複数配設する場合は、各接触体２１で検知された皮膚表面から骨までの距離のうち、最も短い距離を採用し、その値に応じて超音波の出力制御を行うことが好ましい。

○ 第１の実施形態において、距離検知部Ｋを、おもり式のバネを含んで構成しても良いし、バネの変位量を加速度センサや変位センサなどによって測定するように構成しても良い。

○ 第１の実施形態において、図７（ｄ）に示すように、超音波振動子１４を円環状のものとするとともに、接触体２１を、ホーン１２の中央であって、超音波振動子１４よりも内方側に位置するように配置しても良い。この場合、接触体２１がホーン１２の外側に設置される場合に比べ、超音波美容器具１０の構成をコンパクトにすることができる。

○ 第２の実施形態において、超音波センサ２０をホーン１２の内部に設置するのではなく、図８、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、超音波センサ２０をホーン１２とは別体構成とし、ホーン１２の外周部に設置しても良い。なお、図８では、超音波センサ２０とホーン１２の超音波伝達面１２ａは、略面一となっている。そして、超音波センサ２０をホーン１２とは別体構成とし、ホーン１２の外周部に設置する場合、超音波センサ２０を、例えば、図９（ｂ），(ｃ)に示すように複数個設置しても良い。この場合、各超音波センサ２０で検知された皮膚表面から骨までの距離のうち、最も短い距離を採用し、その値に応じて超音波の出力制御を行うことが好ましい。

○ 第１の実施形態において、弾性部材はコイルバネ１３に限られず、板バネなどのような制御部１９と接続可能な弾性部材を使用しても良い。
○ 各実施形態において、温度センサ１５は、皮膚表面の温度とホーン１２の温度の両方を検知するものであっても良い。

第１の実施形態における超音波美容器具の概略を示す概略構成図。 超音波出力に係る制御の流れを示すフローチャート。 （ａ）は、第２の実施形態における超音波美容器具の概略を示す概略構成図、（ｂ）は、ホーンを示す平面図。 第３の実施形態における超音波美容器具の概略を示す概略構成図。 （ａ）は、皮膚表面から骨までの距離が短い場合のインピーダンス値の変化を示すグラフ、（ｂ）は、皮膚表面から骨までの距離が長い場合のインピーダンス値の変化を示すグラフ。 変更例における超音波美容器具の概略を示す概略構成図。 （ａ）〜（ｃ）は、変更例において、ホーンの外側に配設した接触体を示す平面図、（ｄ）は、変更例において、ホーンの中央に配設した接触体を示す平面図。 変更例における超音波美容器具の概略を示す概略構成図。 （ａ）〜（ｃ）は、変更例において、ホーンの外側に配設した超音波センサを示す平面図。 一定時間の間、同一箇所に超音波を照射した場合の皮膚表面の温度変化を示すグラフ。

符号の説明

１０…超音波美容器具、１１…本体、１２…ホーン、１２ａ…超音波伝達面、１３…コイルバネ、１４…超音波振動子、１５…温度センサ、１７…温度検知回路、１８…距離検知回路、１９…制御部、２０…超音波センサ、２１…接触体、２２…電流センサ。

Claims (4)

1. 超音波振動子を振動させることで超音波を発生させる超音波発生手段と、
   皮膚と接触する接触面を有する接触部の温度を検知する温度検知手段と、
   前記超音波発生手段によって発生された超音波により刺激が付与される施術部における皮膚表面から骨までの距離を検知する距離検知手段と、
   前記超音波発生手段からの超音波の出力状態を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記距離検知手段で検知された前記距離に基づいて前記接触部の温度閾値を設定し、前記温度検知手段によって検知された前記接触部の温度が前記温度閾値を超えた場合、前記接触部の温度が前記温度閾値以下となるように超音波の出力状態を制御することを特徴とする超音波美容器具。
2. 前記距離検知手段は、施術する皮膚の軟らかさを測定する測定手段を含み、前記皮膚の軟らかさをもとに前記皮膚表面から骨までの距離を検知することを特徴とする請求項１に記載の超音波美容器具。
3. 前記距離検知手段は、超音波センサを含み、前記超音波センサが施術する皮膚に対し照射した超音波が骨で反射されたことによる反射量をもとに前記皮膚表面から骨までの距離を検知することを特徴とする請求項１に記載の超音波美容器具。
4. 前記制御手段は、前記距離検知手段で検知された前記距離が所定値以上であった場合には前記接触部の温度閾値として第１の温度を設定する一方で、前記距離が前記所定値未満であった場合には前記接触部の温度閾値として前記第１の温度よりも低い第２の温度を設定し、
   超音波刺激が付与される施術部において、前記温度検知手段によって検知された温度が前記温度閾値を超えた場合、前記超音波発生手段から発生される超音波の出力を弱める、又は前記超音波発生手段からの超音波の出力を停止することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の超音波美容器具。

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