JP2000334019A

JP2000334019A - 超音波美容器

Info

Publication number: JP2000334019A
Application number: JP11146724A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nishimura; 真司西村; Masayuki Hayashi; 正之林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-12-05
Also published as: KR100397677B1; KR20000077269A; CN1275357A; TW423967B

Abstract

(57)【要約】【課題】好適なマッサージ効果を得る。【解決手段】一の面が肌接触面となる金属部およびこ
の金属部の他の面に接着される圧電素子１１を有するプ
ローブと、超音波周波数の信号を生成する発振器１２１
およびこの出力信号を電力増幅する駆動回路１２２によ
り成り、圧電素子１１に対してこの圧電素子１１を超音
波振動させるための高周波電力を供給する発振駆動回路
１２と、圧電素子１１の出力変動、例えば圧電素子１１
への供給電力の変動の検出を行う検出回路１３と、その
検出結果に応じて圧電素子１１に対する出力が一定とな
るように発振駆動回路１２の出力制御を行う制御回路１
４とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動を利用
して肌のマッサージを行う超音波美容器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波を利用した美容器や治療器
などが種々市販され、また提案されている。

【０００３】例えば、実公平３−３５３１６号公報に
は、超音波導子用交流源の周波数と異なる周波数を有
し、超音波導子用交流源と同時に出力状態となる警告表
示灯用交流源と、超音波導子用交流源の出力と警告表示
灯用交流源の出力とを重畳する結合手段と、超音波導子
に設けられ、結合手段の出力から警告表示灯用交流源の
周波数成分を抽出して警告表示灯へ供給する周波数抽出
手段とを備え、ケーブルの軽量化を図る超音波治療器が
記載されている。

【０００４】また、特開平９−２４８２１３号公報に
は、超音波ヘッドの生体面での接触移動が停止したと
き、その停止を検出するセンサと、このセンサからヘッ
ド停止信号が出力されたとき、この出力に基いて超音波
ヘッドから照射される超音波刺激を減弱または停止させ
る制御回路とを備える超音波を応用した美容・痩身器が
開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に、
一の面が肌接触面となる金属部およびこの金属部の他の
面に接合される圧電素子を有するプローブを備えた超音
波美容器の場合、その圧電素子には、肌接触面に対する
肌接触状態によってインピーダンスが変動する特性があ
り、この特性の変動によって圧電素子から金属部を介し
て肌に作用する音響出力が変化するので、上記超音波治
療器および美容・痩身器の回路構成では、期待通りのマ
ッサージ効果を得ることができない問題がある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、好適なマッサージ効果が得られる超音波美容器
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】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明の超音波美容器は、一の面が肌接
触面となる金属部およびこの金属部の他の面に接合され
る圧電素子を有するプローブと、前記圧電素子に対して
この圧電素子を超音波振動させるための高周波電力を供
給する発振駆動回路と、前記圧電素子の出力変動の検出
を行う検出回路と、前記検出結果に応じて前記圧電素子
に対する出力が一定となるように前記発振駆動回路の出
力制御を行う制御回路とを備えるのである。

【０００８】請求項２記載の発明の超音波美容器は、一
の面が肌接触面となる金属部およびこの金属部の他の面
に接合される圧電素子を有するプローブと、前記圧電素
子に対してこの圧電素子を超音波振動させるための高周
波電力を供給する発振駆動回路と、前記圧電素子の出力
変動の検出を行う検出回路と、前記検出結果に応じて前
記圧電素子に対する出力レベルが所定の出力レベルにな
るように前記発振駆動回路の出力変更を行う制御回路と
を備えるものである。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の超音波美容器において、前記検出回路が前記発振
駆動回路の前記圧電素子に対する出力側に設けられてい
るものである。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載の超音波美容器において、前記検出回路が前記発振
駆動回路の入力側に設けられているものである。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１または２
記載の超音波美容器において、前記制御回路が前記発振
駆動回路から前記圧電素子への供給電力を制御するもの
である。

【００１２】請求項６記載の発明は、請求項１または２
記載の超音波美容器において、前記制御回路が前記発振
駆動回路の発振周波数を制御するものである。

【００１３】請求項７記載の発明は、請求項１または２
記載の超音波美容器において、前記制御回路が前記発振
駆動回路のデューティを制御するものである。

【００１４】請求項８記載の発明は、請求項５または６
記載の超音波美容器において、前記制御回路が、前記発
振駆動回路に対して、前記圧電素子への電力供給の開始
時には、目標電力より小さい電力から供給を開始させる
制御を行うものである。

【００１５】請求項９記載の発明は、請求項５または６
記載の超音波美容器において、前記制御回路が、前記発
振駆動回路に対して、前記肌接触面に対する肌接触状態
の変化時には、前記圧電素子への電力供給を目標電力よ
り小さい電力から開始させる制御を行うものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に係
る超音波美容器の概略回路構成図、図２はプローブおよ
び本体を示す断面図、図３は図１に示す圧電素子の共振
周波数付近でのインピーダンス特性図、図４は図１に示
す制御回路の制御説明図で、これらの図を用いて以下に
第１実施形態の説明を行う。

【００１７】本超音波美容器は、図２に示すように、一
の面（図では上面）が肌接触面となる金属部１０および
この金属部１０の素子接着面である他の面（図では下
面）に接着される圧電素子１１を有するプローブ１を備
えているとともに、プローブ１の圧電素子１１と接続線
ＣＷを介して接続される本体２とを備えている。

【００１８】この本体２の回路構成は、図１に示すよう
に、圧電素子１１に対してこの圧電素子１１を超音波振
動させるための高周波電力を供給する発振駆動回路１２
と、圧電素子１１の出力変動の検出を行う検出回路１３
と、その検出結果に応じて圧電素子１１に対する出力が
一定となるように発振駆動回路１２の出力制御を行う制
御回路１４とを備えたものになっている。

【００１９】上記回路構成についてさらに詳述すると、
発振駆動回路１２は、超音波周波数の信号を生成する発
振器１２１と、この発振器１２１により生成された信号
を電力増幅して駆動信号（高周波電力）Ｓ１２として圧
電素子１１に供給する駆動回路１２２とにより構成され
ている。

【００２０】検出回路１３は、圧電素子１１に供給され
る高周波電力を検出して、検出した電力レベルに応じた
レベルの電圧を検出信号Ｓ１３として制御回路１４に出
力する。すなわち、圧電素子１１への供給電力が大きい
ほど検出信号Ｓ１３の電圧レベルがより高くなり、供給
電力が小さいほど検出信号Ｓ１３の電圧レベルがより低
くなるのである。また、設計段階で決められる通常接触
状態での検出信号Ｓ１３の電圧レベルが目標電圧レベル
として設定される。

【００２１】ここで、圧電素子１１のインピーダンス特
性について説明すると、このインピーダンス特性は、図
３に示すように、肌接触面に肌が接触している場合と接
触していない場合とでそれぞれ特性Ａと特性Ｂとに変化
する。図３の例では、周波数１０００ＫＨｚで回路を発
振させたとき、特性Ａのインピーダンスが１５Ωである
のに対して、特性Ｂのインピーダンスは２Ωと小さくな
る。このため、２０Ｖの電圧で発振させたとき、２７Ｗ
（＝２０²Ｖ÷１５Ω）の出力が２００Ｗ（＝２０²Ｖ
÷２Ω）の出力になるから、圧電素子１１のインピーダ
ンス特性が特性Ａから特性Ｂに変化したときに消費電力
（＝音響出力）が増大することとなる。つまり、金属部
１０の肌接触面に対する肌接触状態の変化が圧電素子１
１のインピーダンスの変化となり、圧電素子１１の電力
変化となり、そして音響出力変化となって現れるのであ
る。このように音響出力が変化すると、好適なマッサー
ジ効果が得られないばかりか、別の望ましくない問題が
発生する可能性もある。

【００２２】そこで、第１実施形態では、上記検出回路
１３に加えて、この検出回路１３からの検出信号Ｓ１３
に応じて駆動信号Ｓ１２のレベル調整を行う制御回路１
４が具備されるのである。すなわち、検出信号Ｓ１３の
電圧レベルが目標電圧レベルより低ければ、検出回路１
３からの検出信号Ｓ１３の電圧レベルが目標電圧レベル
になるように、発振駆動回路１２に対して、圧電素子１
１への電力供給量を増やす制御が行われる。一方、検出
信号Ｓ１３の電圧レベルが目標電圧レベルより高けれ
ば、検出回路１３からの検出信号Ｓ１３の電圧レベルが
目標電圧レベルになるように、発振駆動回路１２に対し
て、圧電素子１１への電力供給量を減らす制御が行われ
る。

【００２３】図４の動作例に示すように、通常接触状態
では、圧電素子１１への供給電力が目標供給電力になる
とともに、検出信号Ｓ１３の電圧レベルが目標電圧レベ
ルとなり、発振駆動回路１２から圧電素子１１への電力
供給状態がそのまま維持される。

【００２４】この後、通常接触状態よりも強く肌接触面
が肌に押し付けられる過剰押付状態になると（時点ｔ１
１）、圧電素子１１のインピーダンス値が大きくなっ
て、圧電素子１１への供給電力が小さくなるので、その
供給電力が小さくなった分に応じて降圧された電圧レベ
ルの検出信号Ｓ１３が検出回路１３から出力される。そ
の検出信号Ｓ１３が制御回路１４に取り込まれると、検
出回路１３からの検出信号Ｓ１３の電圧レベルが目標電
圧レベルになるように、発振駆動回路１２に対して、圧
電素子１１への電力供給量を増やす制御が行われる。こ
の制御が繰り返し行われることにより、検出信号Ｓ１３
の電圧レベルが目標電圧レベルになるとともに、圧電素
子１１への供給電力が目標供給電力になる（時点ｔ１
２）。

【００２５】この後、肌接触面を肌から離した非接触状
態になると（時点ｔ１３）、圧電素子１１のインピーダ
ンス値が小さくなって、圧電素子１１への供給電力が大
きくなるので、その供給電力が大きくなった分に応じて
昇圧された電圧レベルの検出信号Ｓ１３が検出回路１３
から出力される。その検出信号Ｓ１３が制御回路１４に
取り込まれると、検出回路１３からの検出信号Ｓ１３の
電圧レベルが目標電圧レベルになるように、発振駆動回
路１２に対して、圧電素子１１への電力供給量を減らす
制御が行われる。この制御が繰り返し行われることによ
り、検出信号Ｓ１３の電圧レベルが目標電圧レベルにな
るとともに、圧電素子１１への供給電力が目標供給電力
になる（時点ｔ１４）。

【００２６】以上、第１実施形態によれば、金属部１０
の肌接触面に対する肌の接触状態に応じて、圧電素子１
１のインピーダンスが変動して圧電素子１１への供給電
力が変動しても、この供給電力の変動が目標供給電力に
補正されるので、金属部１０からの音響出力をほぼ一定
にすることができる。これにより、好適なマッサージ効
果、すなわち一定の音響出力による安定したマッサージ
効果を得ることができるとともに、音響出力の望ましく
ない変化に起因する種々の問題を防止することが可能と
なる。

【００２７】なお、第１実施形態では、検出回路１３に
よって、圧電素子１１に対する供給電力の検出が行わ
れ、この検出結果として、供給電力の変動に応じた検出
信号の出力が行われる構成になっているが、これに限ら
ず、圧電素子１１に対する電圧または電流の検出が行わ
れ、この検出結果として、その変動に応じた検出信号の
出力が行われる構成でもよい。

【００２８】図５は本発明の第２実施形態に係る超音波
美容器の概略回路構成図、図６は図５に示す制御回路の
制御説明図で、これらの図を用いて以下に第２実施形態
の説明を行う。

【００２９】本超音波美容器は、図５に示すように、圧
電素子１１、発振駆動回路１２および検出回路１３を第
１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との
相違点として制御回路２４を備えている。

【００３０】この制御回路２４は、検出回路１３からの
検出信号Ｓ１３に応じて圧電素子１１に対する出力レベ
ルが所定の出力レベルになるように発振駆動回路１２の
出力変更を行うものである。すなわち、制御回路２４
は、複数、第２実施形態では図６の例に示すように２つ
の基準値Ref1，Ref2（Ref1＜Ref2）を有し、検出信号Ｓ
１３の電圧レベルが基準値Ref1より高く基準値Ref2より
低ければ、検出信号Ｓ１３からの電圧レベルが制御値Ta
r1になるように、圧電素子１１への電力供給量を減らす
一方、検出信号Ｓ１３の電圧レベルが基準値Ref2より高
ければ、検出信号Ｓ１３からの電圧レベルが制御値Tar2
（＜Tar1）になるように、圧電素子１１への電力供給量
を減らす制御を発振駆動回路１２に対して行う。ただ
し、基準値Ref1は、通常接触状態における検出信号Ｓ１
３より高い電圧レベルに設定される。

【００３１】次に、第２実施形態の回路動作の説明を行
うと、通常接触状態では、図６の例に示すように、圧電
素子１１への供給電力から得られる検出信号Ｓ１３の電
圧レベルが２つの基準値Ref1，Ref2よりも低いので、発
振駆動回路１２から圧電素子１１への電力供給状態がそ
のまま維持される。

【００３２】この後、肌への金属部１０の肌接触面の接
触状態が若干弱くなり、圧電素子１１のインピーダンス
値が若干小さくなって圧電素子１１への供給電力が大き
くなる非接触状態に変化すると、検出信号Ｓ１３の電圧
レベルが基準値Ref1より高く基準値Ref2より低くなり
（時点ｔ２１）、検出信号Ｓ１３からの電圧レベルが制
御値Tar1になるように、圧電素子１１への電力供給量を
減らす制御が行われる。この制御が繰り返し行われるこ
とにより、検出信号Ｓ１３の電圧レベルが制御値Tar1に
なるとともに（時点ｔ２２）、圧電素子１１への供給電
力が通常接触状態の供給電力の範囲内に調整されること
となる。

【００３３】この後、非接触状態になると、圧電素子１
１のインピーダンス値がさらに小さくなって圧電素子１
１への供給電力がさらに大きくなるので、検出信号Ｓ１
３の電圧レベルが基準値Ref2より高くなり（時点ｔ２
３）、検出信号Ｓ１３からの電圧レベルが制御値Tar2に
なるように、圧電素子１１への電力供給量を減らす制御
が行われる。この制御が繰り返し行われることにより、
検出信号Ｓ１３の電圧レベルが制御値Tar2になるととも
に（時点ｔ２４）、圧電素子１１への供給電力が通常接
触状態の供給電力の範囲内に調整されることとなる。

【００３４】以上、第２実施形態によれば、半接触状態
になると、圧電素子１１への供給電力を通常接触状態の
供給電力の範囲内に調整することができるとともに、非
接触状態になると、圧電素子１１への供給電力を通常接
触状態の供給電力の範囲内で半接触状態の場合よりも小
さい電力に調整することができるので、例えば従来と同
様に設定される通常状態、第２実施形態で特徴となる半
接触状態および非接触状態の各肌接触状態に応じて、音
響出力が好適に変化することとなる。これにより、好適
なマッサージ効果、すなわち肌接触状態に応じて好適に
（望ましく）変わるマッサージ効果を得ることができる
とともに、音響出力の望ましくない変化に起因する種々
の問題を防止することができる。

【００３５】図７は本発明の第３実施形態に係る超音波
美容器の概略回路構成図、図８は図７に示す各回路の動
作波形図で、これらの図を用いて以下に第３実施形態の
説明を行う。

【００３６】本超音波美容器は、図７に示すように、圧
電素子１１を第１実施形態と同様に備えているほか、第
１実施形態との相違点として、発振駆動回路３２、検出
回路３３および制御回路３４を備えている。

【００３７】発振駆動回路３２は、圧電素子１１に対し
てこの圧電素子１１を超音波振動させるための高周波電
力を供給するものであって、発振器１２１を第１実施形
態と同様に備えているほか、具体回路例として、プッシ
ュプル回路を構成する抵抗Ｒ３２１，Ｒ３２２およびＦ
ＥＴＱ３２１，Ｑ３２２により成り、発振器１２１で生
成された信号を電力増幅して駆動信号Ｓ３２として圧電
素子１１に供給する駆動回路３２２を備えている。

【００３８】検出回路３３は、カレントトランスＴ３３
１および抵抗Ｒ３３１により成り、駆動信号Ｓ３２と相
関のある圧電素子１１に流れる電流を電圧として検出す
る電流検出回路３３１と、ダイオードＤ３３１、コンデ
ンサＣ３３１および抵抗Ｒ３３２により成り、電流検出
回路３３１で検出された電圧から高周波成分を除去し
て、圧電素子１１への電流レベルに応じたレベルの電圧
を検出信号Ｓ３３として制御回路３４に出力する包絡線
検波回路３３２とを備えている。なお、電流検出回路３
３１に代えて、低抵抗（例えば０．１Ω）を採用する構
成でもよい。

【００３９】制御回路３４は、ＮＯＴ回路３４１、抵抗
Ｒ３４１、トランジスタＱ３４１、インダクタＬ３４
１、コンデンサＣ３４１および電解コンデンサＣ３４２
により成り、検出回路３３からの検出信号Ｓ３３に応じ
て駆動信号Ｓ３２のレベル調整を行うべく、検出信号Ｓ
３３の電圧に応じてレベルが変化する電圧を制御信号Ｓ
３４として駆動回路３２２に出力するものである。これ
により、検出信号Ｓ３３の電圧レベルが高くなるほど、
制御信号Ｓ３４の電圧レベルがより一層低くなって、駆
動信号Ｓ３２によって圧電素子１１に供給される電力が
より一層小さくなる。これに対して、検出信号Ｓ３３の
電圧レベルが低くなるほど、制御信号Ｓ３４の電圧レベ
ルがより一層高くなって、駆動信号Ｓ３２によって圧電
素子１１に供給される電力がより一層大きくなる。ただ
し、制御回路３４は、圧電素子１１に供給される電力が
目標供給電力になると、出力としての制御信号Ｓ３４の
電圧レベルが平衡するように構成される。

【００４０】次に、第３実施形態の回路動作の説明を行
うと、非接触状態では、図８の例に示すように、圧電素
子１１への供給電力が目標供給電力より大きく、その供
給電力に応じたレベルの電流（電流検出回路の検出電
流）が電圧（電流検出回路の出力電圧）として検出さ
れ、この検出された電圧が、高周波成分の除去後に検出
信号Ｓ３３（包絡線検波回路の出力電圧）として、検出
回路３３から制御回路３４に出力される。この後、検出
信号Ｓ３３に応じて電圧レベルの低くなった制御信号Ｓ
３４が制御回路３４から駆動回路３２２にこの駆動回路
３２２の電源電圧として出力される。この結果、駆動信
号Ｓ３２の電圧レベルが低くなり、圧電素子１１に供給
される電力が小さくなる。このような回路動作が繰り返
し行われることにより、圧電素子１１に供給される電力
が目標供給電力に調整されることとなる（時点ｔ３
１）。

【００４１】この後、金属部１０の肌接触面が肌に接触
される接触状態になると、圧電素子１１のインピーダン
ス値が大きくなって圧電素子１１への供給電力が小さく
なり（時点ｔ３２）、その供給電力に応じたレベルの電
流が電圧として検出され、この検出された電圧が、高周
波成分の除去後に検出信号Ｓ３３として、検出回路３３
から制御回路３４に出力される。この後、検出信号Ｓ３
３に応じて電圧レベルの高くなった制御信号Ｓ３４が制
御回路３４から駆動回路３２２に出力され、この結果、
駆動信号Ｓ３２の電圧レベルが高くなり、圧電素子１１
に供給される電力が大きくなる。このような回路動作が
繰り返し行われることにより、圧電素子１１に供給され
る電力が目標供給電力に調整されることとなる（時点ｔ
３３）。

【００４２】以上、第３実施形態によれば、第１実施形
態と同様の効果を奏することが可能になるほか、圧電素
子１１のインピーダンス変化に起因する変化（電圧、電
流、電力）を高精度に検出することが可能になる。例え
ば、発振回路構成として、電源、駆動回路、圧電素子が
存在し、電源で７Ｗ、駆動回路で５Ｗ、圧電素子で４Ｗ
の出力を出すことができる時、電源から駆動回路へのロ
スは２Ｗで、７１％の効率である。また、駆動回路から
圧電素子へのロスは１Ｗで、８０％の効率である。それ
ぞれの効率の誤差が±５％あったとき、駆動回路の圧電
素子側での検出であれば５％の測定誤差で検出できる
が、駆動回路の電源側であると２５％の誤差となる上、
駆動回路のロスが重なり、検出精度は落ちる。つまり、
駆動回路の圧電素子側での検出は高精度な検出が可能と
なる。

【００４３】図９は本発明の第４実施形態に係る超音波
美容器の概略回路構成図、図１０は図９に示す各回路の
動作波形図で、これらの図を用いて以下に第４実施形態
の説明を行う。

【００４４】本超音波美容器は、図９に示すように、圧
電素子１１を第１実施形態と同様に備えているほか、第
１実施形態との相違点として、発振駆動回路４２、検出
回路４３および制御回路４４を備えている。ただし、こ
れら発振駆動回路４２、検出回路４３および制御回路４
４は、共振周波数〜反共振周波数の範囲（インピーダン
ス特性が線形となる範囲）内で動作するように以下のよ
うに構成される（図３参照）。

【００４５】発振駆動回路４２は、圧電素子１１に対し
てこの圧電素子１１を超音波振動させるための高周波電
力を供給するものであって、その高周波電力としての駆
動信号Ｓ３２を圧電素子１１に供給する駆動回路３２２
を第３実施形態と同様に備えているほか、具体回路例と
して、ＶＣＯを構成する抵抗Ｒ４２１、コンデンサＣ４
２１、可変容量ダイオードＤ４２１、コンデンサＣ４２
２、抵抗Ｒ４２２および２入力ＮＡＮＤ４２２により成
り、超音波周波数の信号を生成して駆動回路３２２の入
力に出力する発振器４２１を備えている。

【００４６】検出回路４３は、駆動回路３２２の入力
側、詳しくは駆動回路３２２に対する電力供給経路上に
設けられる抵抗Ｒ４３１により成り、駆動信号Ｓ３２と
相関のある駆動回路３２２に供給される電力を検出信号
Ｓ４３（抵抗Ｒ４３１の電圧降下）として検出するもの
である。

【００４７】制御回路４４は、インダクタＬ３４１、コ
ンデンサＣ３４１および電解コンデンサＣ３４２を第３
実施形態と同様に備えているほか、差動増幅器４４１お
よび抵抗Ｒ４４１〜Ｒ４４４を備えて成り、検出回路４
３からの検出信号Ｓ４３に応じてレベルが変化する電圧
を制御信号Ｓ４４として発振器４２１の入力に出力する
ものである。

【００４８】次に、第４実施形態の回路動作の説明を行
うと、非接触状態では、図１０の例に示すように、圧電
素子１１への供給電力が目標供給電力より大きくなり、
その供給電力に応じた大きな電圧降下が抵抗Ｒ４３１で
生じ、その電圧降下が検出信号Ｓ４３として検出回路４
３から制御回路４４に取り込まれる。そうすると、制御
回路４４から発振器４２１への制御信号Ｓ４４の電圧レ
ベルが高くなり、発振器４２１の出力周波数が高くな
る。この結果、圧電素子１１のインピーダンスが高くな
り（図３の線形範囲参照）、圧電素子１１への供給電力
が小さくなる。このような回路動作が繰り返し行われる
ことにより、圧電素子１１に供給される電力が目標供給
電力に調整されることとなる（時点ｔ４１）。

【００４９】この後、金属部１０の肌接触面が肌に接触
される接触状態になると、圧電素子１１のインピーダン
ス値が大きくなって圧電素子１１への供給電力が小さく
なり（時点ｔ４２）、抵抗Ｒ４３１での電圧降下が小さ
くなって検出信号Ｓ４３として検出回路４３から制御回
路４４に取り込まれる。そうすると、制御回路４４から
発振器４２１への制御信号Ｓ４４の電圧レベルが低くな
り、発振器４２１の出力周波数が低くなる。この結果、
圧電素子１１のインピーダンスが低くなり、圧電素子１
１への供給電力が大きくなる。このような回路動作が繰
り返し行われることにより、圧電素子１１に供給される
電力が目標供給電力に調整されることとなる（時点ｔ４
３）。

【００５０】次に、図３を用いてより具体的に説明する
と、例えば、接触状態で、１０００ＫＨｚの発振周波数
で２０Ｖの電圧が圧電素子１１に印加している場合に非
接触状態になると、圧電素子１１のインピーダンスが２
Ωになり、圧電素子１１への供給電力が２００Ｗになっ
て目標供給電力より大きくなる。この場合、発振周波数
を１００８ＫＨｚに変更すれば、圧電素子１１のインピ
ーダンスが１５Ωとなり、圧電素子１１への供給電力を
２７Ｗに低減することができる。この後、接触状態にな
って圧電素子１１のインピーダンスが２２Ωとなり、圧
電素子１１への供給電力が目標供給電力よりも低い１８
Ｗになった場合には、発振周波数を１０００ＫＨｚに変
更すれば、圧電素子１１のインピーダンスが１５Ωにな
り、圧電素子１１への供給電力を目標供給電力である２
７Ｗに増大させることができる。

【００５１】以上、第４実施形態によれば、第１実施形
態と同様の効果を奏することが可能になるほか、圧電素
子１１のインピーダンス変化に起因する変化（電圧、電
流、電力）を高精度に検出することが可能になる。第３
実施形態と比較すると、発振回路効率要因が付加される
ものの、第３実施形態のような圧電素子側の高周波電圧
より低周波検出のため、より安定的な検出ができる。

【００５２】なお、検出回路４３はＡ／Ｄ変換器、発振
器４２１はＰＬＬでもよく、あるいはワンチップマイコ
ンにより制御が行われる構成でもよいのは言うまでもな
い。

【００５３】図１１は本発明の第５実施形態に係る超音
波美容器の概略回路構成図、図１２は図１１に示す各回
路の動作波形図で、これらの図を用いて以下に第５実施
形態の説明を行う。

【００５４】本超音波美容器は、図１１に示すように、
圧電素子１１、検出回路３３および制御回路３４を第３
実施形態と同様に備えているほか、第３実施形態との相
違点として発振駆動回路５２を備えている。

【００５５】この発振駆動回路５２は、駆動回路３２２
を第３実施形態と同様に備えているほか、検出回路３３
からの検出信号Ｓ３３を入力とする点以外は、第４実施
形態の発信器４２１と同様に構成される発信器５２１を
備えている。

【００５６】次に、第５実施形態の回路動作の説明を行
うと、非接触状態では、図１２の例に示すように、圧電
素子１１への供給電力が目標供給電力より大きく、その
供給電力に応じたレベルの電流が電圧として検出され、
この検出された電圧が、高周波成分の除去後に検出信号
Ｓ３３として、検出回路３３から制御回路３４および発
信器５２１の双方に出力される。この結果、圧電素子１
１に供給される電力が小さくなる。このような回路動作
が繰り返し行われることにより、圧電素子１１に供給さ
れる電力が目標供給電力に調整されることとなる（時点
ｔ５１）。

【００５７】この後、接触状態になると、圧電素子１１
への供給電力が小さくなり（時点ｔ５２）、その供給電
力に応じたレベルの電流が電圧として検出され、この検
出された電圧が、高周波成分の除去後に検出信号Ｓ３３
として、検出回路３３から制御回路３４および発信器５
２１の双方に出力される。この結果、圧電素子１１に供
給される電力が大きくなる。このような回路動作が繰り
返し行われることにより、圧電素子１１に供給される電
力が目標供給電力に調整されることとなる（時点ｔ５
３）。

【００５８】次に、図３を用いてより具体的に説明する
と、例えば、接触状態で、１０００ＫＨｚの発振周波数
で２０Ｖの電圧が圧電素子１１に印加している場合に非
接触状態になると、圧電素子１１のインピーダンスが２
Ωになり、圧電素子１１への供給電力が２００Ｗになっ
て目標供給電力より大きくなる。この場合、発振周波数
を１００５ＫＨｚに変更すれば、圧電素子１１のインピ
ーダンスが６Ωとなり、さらに制御信号Ｓ３４の電圧を
約１３Ｖに下げると、圧電素子１１への供給電力を２８
Ｗに低減することができる。この後、接触状態になって
圧電素子１１のインピーダンスが２０Ωとなり、圧電素
子１１への供給電力が目標供給電力よりも低い８Ｗにな
った場合には、発振周波数を１０００ＫＨｚに変更すれ
ば、圧電素子１１のインピーダンスが１５Ωになり、さ
らに制御信号Ｓ３４の電圧を約２０Ｖに上げると、圧電
素子１１への供給電力を目標供給電力である２８Ｗに増
大させることができる。

【００５９】以上、第５実施形態によれば、第３実施形
態と同様の効果を奏することが可能になる。また、例え
ば、電圧固定電流変動方式または電流固定電圧変動方式
のような制御方法で駆動回路３２２を制御することによ
り、発振周波数固定時のインピーダンス変化に応じた電
力供給を簡単な回路構成で行うことができる。

【００６０】図１３は本発明の第６実施形態に係る超音
波美容器の概略回路構成図、図１４は図１３に示す各回
路の動作波形図で、これらの図を用いて以下に第６実施
形態の説明を行う。

【００６１】本超音波美容器は、図１３に示すように、
圧電素子１１、検出回路４３および制御回路４４を第４
実施形態と同様に備えているほか、第４実施形態との相
違点として発振駆動回路６２を備えている。ただし、制
御回路４４には、抵抗Ｒ４４２とグランド間に直流電源
ＤＣ１が接続されている。

【００６２】発振駆動回路６２は、発振器１２１および
駆動回路３２２を第３実施形態と同様に備えているほ
か、発振器６２３およびＡＮＤ回路６２４を備えてい
る。発振器６２３は、第４実施形態の発振器４２１と同
様のＶＣＯの回路構成に加えて、そのＶＣＯの出力側に
設けられる抵抗Ｒ６２１、コンデンサＣ６２１および単
安定マルチバイブレータ６２５を備えたＶＣＤ回路構成
になっており、制御回路４４からの制御信号Ｓ４４によ
ってデューティ制御され、そのデューティ比の矩形波
（希望周波数は約５０Ｈｚ）を出力するものである。ま
た、発振器１２１，６２３の両出力信号は、２入力のＡ
ＮＤ回路６２４を介して駆動回路３２２に入力される構
成となっている。ただし、発振器１２１は、約１ＭＨｚ
の超音波発振周波数を連続的に発振するように構成され
る。

【００６３】ここで、発振駆動回路６２の概略動作を説
明すると、発振器１２１は連続的に発振して約１ＭＨｚ
の超音波発振周波数の信号を出力する。一方、発振器６
２３は、ＶＣＯが制御信号Ｓ４４に応じたデューティ比
の矩形波を出力し（図１４の発振器６２３のＶＣＯ出力
波形）、単安定マルチバイブレータ６２５がその矩形波
の立ち上がりタイミングで設定時間長のパルスを出力す
る（図１４の発振器６２３の出力波形）。これら発振器
１２１および発振器６２３の出力信号は、ＡＮＤ回路６
２４で重畳されて駆動回路３２２に入力される（図１４
の駆動回路の入力）。

【００６４】このような動作において、圧電素子１１へ
の供給電力が大きくなると、抵抗Ｒ４３１での電圧降下
が大きくなり、制御信号Ｓ４４の電圧が上昇して発振器
６２３の発振周波数が低くなる。単安定マルチバイブレ
ータ６２５は一定時間だけパルスを出すためデューティ
が小さくなる。この結果、圧電素子１１への発振駆動回
路６２の出力時間が短くなり、平均供給電力が低下す
る。このようにデューティ制御を行うことで、圧電素子
１１に供給する平均電力を一定にすることができる。

【００６５】次に、第６実施形態の回路動作の説明を行
うと、非接触状態では、圧電素子１１への供給電力が目
標供給電力より大きくなるので、制御信号Ｓ４４の電圧
が上昇して発振器６２３の発振周波数が低くなる。この
結果、圧電素子１１への発振駆動回路６２の出力時間が
短くなり、平均供給電力が低下する。このような回路動
作が繰り返し行われることにより、圧電素子１１に供給
される電力が目標供給電力に調整されることとなる（時
点ｔ６１）。

【００６６】この後、接触状態になると、圧電素子１１
への供給電力が小さくなるので（時点ｔ６２）、制御信
号Ｓ４４の電圧が降下して発振器６２３の発振周波数が
高くなる。この結果、圧電素子１１への発振駆動回路６
２の出力時間が長くなり、平均供給電力が上昇する。こ
のような回路動作が繰り返し行われることにより、圧電
素子１１に供給される電力が目標供給電力に調整される
こととなる（時点ｔ６３）。

【００６７】以上、第６実施形態によれば、第４実施形
態と同様の効果を奏することが可能になるほか、例え
ば、肌の接触状態変化による圧電素子のインピーダンス
変化に応じた電力供給をほぼ一定の電圧、電流により行
うことで、回路設計が容易となり、また使用状態での回
路安定性が向上する。また、間欠発振周波数の制御によ
り、圧電素子への供給電力を可変することができ、目標
供給電力に制御することにより、常に目標供給電力を超
過することのない好適な電力供給が可能になる。

【００６８】図１５は本発明の第７実施形態に係る超音
波美容器の概略回路構成図、図１６は図１５に示す各回
路の動作波形図で、これらの図を用いて以下に第７実施
形態の説明を行う。ただし、図１６（ａ）は第３実施形
態の場合の動作波形図で、図１６（ｂ）は第７実施形態
の場合の動作波形図である。また、図１６に示すＳＷ
は、超音波発振スタートスイッチ（図示せず）のことで
ある。

【００６９】本超音波美容器は、図１５に示すように、
圧電素子１１、発振駆動回路３２および検出回路３３を
第３実施形態と同様に備えているほか、第３実施形態と
の相違点として制御回路７４を備えている。

【００７０】この制御回路７４は、第３実施形態の制御
回路３４の回路構成に加えて、高電圧重畳回路を構成す
るトランジスタＱ７４１、抵抗Ｒ７４１，Ｒ７４２、お
よび超音波発振スタートスイッチと連動するスイッチＳ
７４１を備えて成り、制御回路３４と同様の動作を行う
ほか、超音波発振スタートスイッチがオンになると、そ
のオンと同時にスイッチＳ７４１が所定時間（一瞬）オ
ンになって、検出信号Ｓ３３に高電圧（例えば１５Ｖ）
を重畳する動作を行う。

【００７１】ここで、上記高電圧重畳回路を設ける理由
について説明する。非接触状態で超音波発振スタートス
イッチをオンにすると、検出回路３３の出力における検
出信号Ｓ３３は、そのオンの直後、圧電素子１１への供
給電力が最小であるので、設定範囲のほぼ最小値となっ
ている。したがって、このままでは、その最小値となっ
ている検出信号Ｓ３３に応じて、圧電素子１１への供給
電力を大きくする制御が行われて、その供給電力が図１
６（ａ）に示すＳＷＯＮ直後の波形のように目標供給
電力を超過してしまう。このように、目標電力を超過す
るのは好ましくないのは前述の通りである。

【００７２】そこで、第７実施形態では、超音波発振ス
タートスイッチのオンと同時に、上記高電圧重畳回路に
よって、検出回路３３からの検出信号Ｓ３３に高電圧を
重畳させるのである。これにより、制御回路７４のＮＯ
Ｔ回路３４１に取り込まれる検出信号Ｓ３３の電圧が一
瞬ほぼ１５Ｖ（設定範囲の最大値）となるので、図１６
（ｂ）に示すＳＷＯＮ直後の波形のように圧電素子１
１への供給電力を小さくする制御が行われることとな
る。この結果、図１６（ａ）に示すような目標電力を超
過する好ましくない状態を防止することが可能になる。
なお、その後の動作については、検出回路３３の検出信
号Ｓ３３に重畳する高電圧重畳回路の出力電圧がゼロに
なり、これ以降、第３実施形態と同様の回路動作とな
る。

【００７３】以上、第７実施形態によれば、第３実施形
態と同様の効果を奏することが可能になるほか、超音波
発振スタートスイッチのオン直後に発生し得る目標電力
を超過する好ましくない状態を防止することが可能にな
る。

【００７４】なお、超音波発振スタートスイッチのオン
時に、発振器６２３が発振を反共振周波数近傍から始め
るように構成しても、上記同様の効果が得られる。ま
た、発振駆動回路６２がデューティを小さくするように
構成しても、上記同様の効果が得られる。

【００７５】図１７は本発明の第８実施形態に係る超音
波美容器の概略回路構成図、図１８は図１７に示す各回
路の動作波形図で、これらの図を用いて以下に第８実施
形態の説明を行う。

【００７６】本超音波美容器は、図１７に示すように、
圧電素子１１、発振駆動回路４２および検出回路４３を
第４実施形態と同様に備えているほか、第４実施形態と
の相違点として制御回路８４を備えている。

【００７７】この制御回路８４は、第４実施形態の制御
回路４４の回路構成に加えて、検出重畳回路を構成する
コンデンサＣ８４１，Ｃ８４２、抵抗Ｒ８４１〜Ｒ８４
８、コンパレータ８４１，８４２およびトランジスタＱ
８４１を備えて成り、制御回路４４と同様の動作を行う
ほか、制御信号Ｓ４４の正負の両変化を検出し、制御信
号Ｓ４４の変化がコンパレータ８４１，８４２の基準レ
ベルよりも大きいときにトランジスタＱ８４１がオンに
なって、制御信号Ｓ４４に高電圧を重畳し、制御信号Ｓ
４４の変化がコンパレータ８４１，８４２の基準レベル
よりも小さいときにトランジスタＱ８４１がオフになっ
て、制御信号Ｓ４４に対する電圧重畳を停止する動作を
行う。

【００７８】ここで、上記検出重畳回路を設ける理由に
ついて説明する。使用時に、肌に金属部１０を密着させ
たり離したりすると圧電素子１１のインピーダンスが急
激に変化するのは上述の通りであるが、肌に金属部１０
を密着させながらプローブ１を動かしても、圧電素子１
１のインピーダンスが急激に変化する場合がある。この
ようなインピーダンスの急激な変化によって、許容可能
電力（＝目標供給電力十α）を多くの回数超過すること
は望ましくない。

【００７９】そこで、第８実施形態では、上記検出重畳
回路を設け、圧電素子１１への供給電力が目標供給電力
を越えると、即座に、圧電素子１１への供給電力が目標
供給電力の範囲内に収まるように制御するのである（図
１０と図１８における圧電素子への供給電力の波形を比
較参照）。

【００８０】次に、第８実施形態の動作を概説すると、
超音波出力スタートと同時に、圧電素子１１にはインピ
ーダンス値に応じて電力が供給される。抵抗Ｒ４３１で
その電力の急激な変化が検出されると、制御信号Ｓ４４
は検出信号Ｓ４３に応じた急激な電圧変化を示す信号と
なる。このとき、コンデンサＣ８４１および抵抗Ｒ８４
２（微分回路）によってその制御信号Ｓ４４から変化量
が抽出され、その変化量がコンパレータ８４１，８４２
によって基準レベルと比較される。この場合、変化量が
基準レベルを越えて（換言すると、このような場合の変
化量より基準レベルの方が低くなるように設定されるの
で）、トランジスタＱ８４１がオンになる。これによ
り、制御信号Ｓ４４は高電圧が重畳されてほぼ最大値と
なり、発振器４２１の発振周波数が反共振周波数近傍と
なる。また、制御信号Ｓ４４が急激な減少変化を示す信
号となっても、上記同様に発振周波数の制御が行われ、
このような発振器４２１に対する信号電圧制御は、コン
デンサＣ８４２の放電によって終了する。

【００８１】以上、第８実施形態によれば、第４実施形
態と同様の効果を奏することが可能になるほか、使用時
に発生し得る目標電力を超過する好ましくない状態を迅
速に解消することが可能になる。

【００８２】なお、上記検出重畳回路は制御回路３４に
も適用可能であり、またデューティ比制御によっても同
様の効果が得られる。

【００８３】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、一の面が肌接触面となる金属部
およびこの金属部の他の面に接合される圧電素子を有す
るプローブと、前記圧電素子に対してこの圧電素子を超
音波振動させるための高周波電力を供給する発振駆動回
路と、前記圧電素子の出力変動の検出を行う検出回路
と、前記検出結果に応じて前記圧電素子に対する出力が
一定となるように前記発振駆動回路の出力制御を行う制
御回路とを備えるので、金属部からの音響出力を一定と
なるようにすることができる。この結果、好適なマッサ
ージ効果を得ることができる。

【００８４】請求項２記載の発明によれば、一の面が肌
接触面となる金属部およびこの金属部の他の面に接合さ
れる圧電素子を有するプローブと、前記圧電素子に対し
てこの圧電素子を超音波振動させるための高周波電力を
供給する発振駆動回路と、前記圧電素子の出力変動の検
出を行う検出回路と、前記検出結果に応じて前記圧電素
子に対する出力レベルが所定の出力レベルになるように
前記発振駆動回路の出力変更を行う制御回路とを備える
ので、例えば、所定の出力レベルを複数設ければ、好適
なマッサージ効果、すなわち肌接触状態に応じて好適に
変わるマッサージ効果を得ることができる。

【００８５】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の超音波美容器において、前記検出回路が前
記発振駆動回路の前記圧電素子に対する出力側に設けら
れているので、圧電素子のインピーダンス変化に起因す
る変化（電圧、電流、電力）を高精度に検出することが
可能になる。

【００８６】請求項４記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の超音波美容器において、前記検出回路が前
記発振駆動回路の入力側に設けられているので、例え
ば、圧電素子に対する出力側の検出よりも検出信号の周
波数を低くすることができる。この結果、より安定的な
検出ができる。

【００８７】請求項５記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の超音波美容器において、前記制御回路が前
記発振駆動回路から前記圧電素子への供給電力を制御す
るので、回路構成を簡単にすることが可能となる。

【００８８】請求項６記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の超音波美容器において、前記制御回路が前
記発振駆動回路の発振周波数を制御するので、回路設計
が容易となり、また使用状態での回路安定性が向上す
る。

【００８９】請求項７記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の超音波美容器において、前記制御回路が前
記発振駆動回路のデューティを制御するので、好適な電
力供給が可能になる。

【００９０】請求項８記載の発明によれば、請求項５ま
たは６記載の超音波美容器において、前記制御回路が、
前記発振駆動回路に対して、前記圧電素子への電力供給
の開始時には、目標電力より小さい電力から供給を開始
させる制御を行うので、電力供給の開始時に発生し得る
電力供給過多による好ましくない状態を防止することが
できる。

【００９１】請求項９記載の発明によれば、請求項５ま
たは６記載の超音波美容器において、前記制御回路が、
前記発振駆動回路に対して、前記肌接触面に対する肌接
触状態の変化時には、前記圧電素子への電力供給を目標
電力より小さい電力から開始させる制御を行うので、肌
接触状態の変化時に発生し得る電力供給過多による好ま
しくない状態を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波美容器の概
略回路構成図である。

【図２】プローブおよび本体を示す断面図である。

【図３】図１に示す圧電素子の共振周波数付近でのイン
ピーダンス特性図である。

【図４】図１に示す制御回路の制御説明図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る超音波美容器の概
略回路構成図である。

【図６】図５に示す制御回路の制御説明図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る超音波美容器の概
略回路構成図である。

【図８】図７に示す各回路の動作波形図である。

【図９】本発明の第４実施形態に係る超音波美容器の概
略回路構成図である。

【図１０】図９に示す各回路の動作波形図である。

【図１１】本発明の第５実施形態に係る超音波美容器の
概略回路構成図である。

【図１２】図１１に示す各回路の動作波形図ある。

【図１３】本発明の第６実施形態に係る超音波美容器の
概略回路構成図である。

【図１４】図１３に示す各回路の動作波形図である。

【図１５】本発明の第７実施形態に係る超音波美容器の
概略回路構成図である。

【図１６】図１５に示す各回路の動作波形図である。

【図１７】本発明の第８実施形態に係る超音波美容器の
概略回路構成図である。

【図１８】図１７に示す各回路の動作波形図である。

【符号の説明】

１プローブ２本体１０金属部１１圧電素子１２，３２，４２，５２，６２発振駆動回路１３，３３，４３検出回路１４，２４，３４，４４，７４，８４制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一の面が肌接触面となる金属部およびこ
の金属部の他の面に接合される圧電素子を有するプロー
ブと、前記圧電素子に対してこの圧電素子を超音波振動させる
ための高周波電力を供給する発振駆動回路と、前記圧電素子の出力変動の検出を行う検出回路と、前記検出結果に応じて前記圧電素子に対する出力が一定
となるように前記発振駆動回路の出力制御を行う制御回
路とを備える超音波美容器。
【請求項２】一の面が肌接触面となる金属部およびこ
の金属部の他の面に接合される圧電素子を有するプロー
ブと、前記圧電素子に対してこの圧電素子を超音波振動させる
ための高周波電力を供給する発振駆動回路と、前記圧電素子の出力変動の検出を行う検出回路と、前記検出結果に応じて前記圧電素子に対する出力レベル
が所定の出力レベルになるように前記発振駆動回路の出
力変更を行う制御回路とを備える超音波美容器。
【請求項３】前記検出回路は、前記発振駆動回路の前
記圧電素子に対する出力側に設けられている請求項１ま
たは２記載の超音波美容器。
【請求項４】前記検出回路は、前記発振駆動回路の入
力側に設けられている請求項１または２記載の超音波美
容器。
【請求項５】前記制御回路は、前記発振駆動回路から
前記圧電素子への供給電力を制御する請求項１または２
記載の超音波美容器。
【請求項６】前記制御回路は、前記発振駆動回路の発
振周波数を制御する請求項１または２記載の超音波美容
器。
【請求項７】前記制御回路は、前記発振駆動回路のデ
ューティを制御する請求項１または２記載の超音波美容
器。
【請求項８】前記制御回路は、前記発振駆動回路に対
して、前記圧電素子への電力供給の開始時には、目標電
力より小さい電力から供給を開始させる制御を行う請求
項５または６記載の超音波美容器。
【請求項９】前記制御回路は、前記発振駆動回路に対
して、前記肌接触面に対する肌接触状態の変化時には、
前記圧電素子への電力供給を目標電力より小さい電力か
ら開始させる制御を行う請求項５または６記載の超音波
美容器。