JP3989237B2 - 超音波洗浄装置 - Google Patents
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Description
【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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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