专利名称：应用超声波的护肤设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用超声波的护肤设备，其用于将超声波应用到用户的皮肤上以便加速皮肤组织的新陈代谢，从而使皮肤美丽和健康。
背景技术：
WO98/51255公布了一种类似的应用超声波的护肤设备，其具有用于生成并传送超声波至用户的皮肤的敷贴器头(applicator head)。该设备包括负载检测电路，用于通过接触皮肤来检测敷贴器头是否负载了，从而，当敷贴器头与皮肤没有接触时节省能量，以及当敷贴器头与皮肤接触时安全地应用超声波。为了判断敷贴器头负载还是没有负载了，该设备依赖于随着在敷贴器头上的负载而变化的、敷贴器头中的电等效阻抗，并将应用到敷贴器头的对应电压与参考电压进行比较。然而，当敷贴器头以相对高的频率、例如几MHz或更高发出超声波时，由于敷贴器头中出现的寄生谐振的影响增加，有时候可能难以在电等效阻抗的基础上从负载状态中辨别出未负载状态。
日本专利公开第7-59197号公布了一种超声波振动器元件，其减少在振动器元件外围附近出现的振动。振动器元件具有圆盘的形式，并且在该圆盘的相对表面上分别提供上和下圆盘状电极。每个电极具有比振动器元件的直径小的直径，以便使振动器元件的外围保持为未覆盖，以力图消除径向传播的不需要的振动，从而允许期望的超声波振动沿振动器元件的厚度方向前进。
利用日本专利公开第7-59197号所公布的结构可以在某种程度上减少寄生谐振。在研究了高频率超声波振动的行为之后，发明人已经发现了可有效地抑制在敷贴器头的中心发生的振动，以便将不需要的寄生谐振减少这样的程度，即敷贴器头分别在负载和未负载时可以呈现出彼此充分不同的电等效阻抗，以易于辨别负载和未负载状态。
发明内容
基于上面的发现，本发明已经实现了提供一种能够有效且安全地应用超声波以增强护肤的应用超声波的护肤设备。
本发明的护肤设备包括外壳，具有用于将超声波应用到用户的皮肤的敷贴器头；以及驱动器电路，其提供了用于致动敷贴器头以传送超声波到皮肤的电脉冲。该敷贴器头包括振动器元件，其生成超声波；以及角状物(horn)，其具有安装面和用于接触皮肤的面向皮肤的面。该角状物在安装表面上承载振动器元件，以传送超声波到皮肤。该振动器元件和角状物集成到组合振动体中，该组合振动体在与来自驱动器电路的电脉冲谐振，从而将所产生的振动传送到皮肤。组合振动体在通过接触皮肤而正常负载时给出第一电等效阻抗，并且在未负载时给出第二电等效阻抗。该设备包括负载检测电路，其监视组合振动体发出第一还是第二电等效阻抗，并仅在看到第一电等效阻抗时提供负载检测信号。设备中还包括控制电路，其在当在预定的时间段内没有接收到负载检测信号时限制或停止电脉冲。本发明的特征在于，组合振动体具有这样的结构，其为了减少寄生谐振而限制在该振动体中心部分的振动，从而区分第一电等效阻抗和第二电等效阻抗。这样，负载检测电路可以成功地判决敷贴器头与皮肤接触还是没有与皮肤接触，由此可以使控制电路可靠地限制在敷贴器头未负载时生成超声波振动。
优选地，振动器元件包括以圆盘形式的压电元件，该圆盘具有分别提供了上和下电极的平的上和下端面，其中电脉冲通过上下电极应用。上电极、下电极、和压电元件中的至少一个具有负责抑制在该组合振动体中心处的振动的中心开口。
除中心开口之外，上和下电极中的至少一个可以标度为具有小于压电元件的直径的直径，以便也使压电元件的外围部分未覆盖，以减少在压电元件的外围附近的不需要的振动。
可替换地，通过至少一个缝隙(slit)将上和下电极中的至少一个划分为多个相同的片段。该缝隙在直径上延伸，以便使压电元件的中心和直径上延伸的带部分保持为未覆盖，以限制在振动体中心处的振动。
代之以提供在直径上延伸的缝隙，可以将上和下电极中的至少一个配置为具有至少一个缝隙，该缝隙为了限制在振动体中心处的振动的相同目的而没有覆盖压电元件中心部分。
与在上电极、下电极、和压电元件的至少一个中的中心开口的规定相结合或与之分离，可以将角状物配置为具有通孔或空腔的形式的、用于限制在振动体的中心处的振动的中心孔。
此外，而不是利用中心开口形成，可以用吸收振动体中心部分的振动以便减少寄生谐振的弹性部件来覆盖上电极。
此外，可以用焊接块在上电极的中心覆盖该上电极，该焊接块用于将上电极电连接到从驱动器电路引出的引线。焊接块将重量加到组合振动体的中心，以抑制在其中心部分的振动。
此外，优选地，角状物与围绕该角状物的边缘(rim)形成为整体部分，且该边缘适于将角状物固定到外壳。在角状物和边缘之间定义的是限制器，其限制超声波朝边缘传播，从而将超声波集中到角状物，以有效地通过角状物将超声波传送到皮肤。该限制器可以具有沿角状物和边缘之间的边界形成的空腔的形式。
优选地，将控制电路设计成为接收第一电等效阻抗，以便根据第一电等效阻抗的数值来改变在振动器元件上生成的超声波的强度。正如第一电等效阻抗将根据角状物或者组合振动体相对于用户的皮肤所保持的压力而变化一样，该设备可以根据压力改变应用到皮肤上的超声波的效果或者力量，从而最佳地将超声波应用到用户的皮肤上，以增强护肤结果。
此外，该设备优选包括运动检测电路，其监视组合振动体是否运动，并在振动体如此运动时提供运动检测信号。连接到该控制电路以便接收该运动检测信号，而且控制电路控制该驱动器电路，以便即使在预定的时间段内检测到了负载检测信号的存在，也在运动检测信号在临界持续时间上不连续时停止或限制电脉冲。
依据以下结合附图对优选实施例的详细描述，本发明的这些和其它目的和优点特征将变得更明显。
图1是根据本发明的优选实施例的应用超声波的护肤设备的前视剖面图；图2A至2C示出上面设备的不适当使用状态；图3是上面设备的电路框图；图4是说明上面电路中的驱动器电路、负载检测电路、和运动检测电路的电路图；图5A至5F是说明负载检测电路和运动检测电路的操作的波形图；图6是说明上面电路中的温度感测电路的电路图；图7是说明设备的操作的流程图；图8是上面设备中的敷贴器头的俯视图；图9是敷贴器头的剖面图；图10至12是说明敷贴器头的修改结构的局部视图；图13是说明不同频率的超声波波长和敷贴器头的组合振动体之间的关系的示意图；图14是作为比较的目的、而分别说明在没有减少寄生谐振的结构的情况下的正常负载状态、未负载状态、以及异常负载状态中给出的振动体的电等效阻抗的图示；图15是振动器元件的俯视图；图16是振动器元件的剖面图；图17是说明根据本发明的实施例、分别在正常负载状态、未负载状态、以及异常负载状态中，为组合振动体给出的振动体的电等效阻抗的图示；图18和19是根据上面实施例的修改的振动器元件的顶视图和剖面图；图20和21是根据上面实施例的又一个修改的振动器元件的顶视图和剖面图；图22和23是说明上面实施例的又一个修改的顶视图；图24和25是根据上面实施例的又一个修改的振动器元件的顶视图和剖面图；图26和27是说明上面实施例的又一个修改的顶视图；图28和29是根据上面实施例的更多修改的振动器元件的顶视图和剖面图；图30和31是说明上面实施例的修改的剖面图；图32和33是根据上面实施例的又一个修改的振动器元件的顶视图和剖面图；以及图34和35是根据上面实施例的更多修改的振动器元件的顶视图和剖面图。
具体实施例方式
图1说明了根据本发明的优选实施例的应用超声波的护肤设备。该护肤设备用于面部护理或者皮肤按摩，以增强皮肤组织的新陈代谢，而使皮肤美丽和健康。该设备包括手持柄外壳10，在其一端具有敷贴器头100，该敷贴器头100适于接触用户的皮肤，以便将超声波应用到那里。该敷贴器头100包括生成超声波的、具有压电元件的形式的振动器元件110、以及传送超声波至皮肤S的角状物120。该压电元件成形为具有平的上表面和平的下表面的圆盘，这些表面分别用上和下电极111和112覆盖，在这些电极上应用电脉冲以生成超声波振动。振动器元件110和角状物120集成到组合振动体M中，其中电脉冲致使该组合振动体M谐振，以生成并应用该谐振的超声波振动到皮肤S。优选地，将该设备设计为生成具有1MHz至10MHz频率的超声波，并以0.1W/cm2至0.2W/cm2的强度将其传送到皮肤。此外，优选的是在角状物和皮肤之间的界面上使用凝胶或类似流体F来促进超声波到皮肤S的传送。
如后面将详细说明的那样，该设备配备有保护物，用于当敷贴器头100不是在图1的正常负载状态下，即敷贴器头保持在任一个不正确状态下时，限制或停止被传送到皮肤的超声波振动。如图2A至2C所示，不正确的状态包括未负载的状态，其中敷贴器头100远离皮肤(图2A)；部分接触的状态，其中敷贴器头100处于仅仅部分面对皮肤(图2B)；以及直接接触状态，其中敷贴器头100处于面对皮肤，但没有在它们之间的界面处使用流体F(图2C)。
如图3所示，该设备包括驱动器电路20，用于提供在压电元件110的电极111和112两端的电脉冲；负载检测电路40，用于检测敷贴器头100的负载状态；运动检测电路50，用于检测敷贴器头100的运动；温度感测电路60，用于感测压电元件110的温度；显示器驱动电路170，用于显示设备的操作状态；以及控制电路80，用于控制上面的电路。通过容纳于电源组2中的、将工业AC线电压转换成为DC电压的电源1，向驱动器电路20提供能量。设备中还包括监视电路90，其用于基于组合振动体M的电等效阻抗来监视生成并应用到用户皮肤上的超声波。
设备10被设计为在角状物120保持实际接触用户的皮肤时生成超声波。为此，提供负载检测电路40，以便检测作为角状物120通过流体F与用户的皮肤接触的结果的、是否应用了适当的负载。当角状物120没有与皮肤接触或者未能成功地传送超声波时，负载检测电路40确定角状物120或者振动体M没有负载，并限制超声波的生成。后面将论述在本发明中实现的负载检测的细节。在使用中，当应用超声波时，期望移动敷贴器头100，即组合体慢慢地跨越皮肤。否则，当敷贴器头100长时间停留在一部分处时，存在在皮肤中引起冷燃(cold burn)的潜在危险。鉴于此，提供了运动检测电路50，以便当敷贴器头100以合适的速率移动时就允许连续的超声波应用，否则就禁止或者限制超声波的生成。另外，控制电路80包括定时器，其在该设备被使用了预设的时间之后停止生成超声波。就是说，只有当来自负载检测电路40的负载检测信号指示敷贴器头100保持与皮肤的正常接触时、以及当来自运动检测电路90的运动检测信号指示敷贴器头100没有长时间停留在一部位处时，定时器才统计时间。定时器进行操作以在预设时间上继续生成超声波。另外，在预设的时间过去之后，控制电路80给出停止向驱动器电路20提供电能的指令，从而终止超声波生成。
当由于驱动器电路20的故障等、振动体经受具有温度上升的异常振动时，温度感测电路60响应于来自位于邻近角状物120的温度感测器15的输出，提供异常温度上升的输出指示到控制电路80，该控制电路80接着进行响应以停止驱动器电路20。
如图4所示，驱动器电路20包括将来自电源1的DC电压转换成为AC电压的逆变器(inverter)。在逆变器的输出端提供的是具有初级绕组21和次级绕组22的变压器T。初级绕组21在电源1的两端与FET 23和测流电阻器27串联连接，并与电容器24协作以形成并联谐振电路，该谐振电路提供了在FET 23断开时在初级绕组21两端的谐振电压。压电元件110与次级绕组22并联连接，以便通过AC电压或者在次级绕组22处引入的电脉冲而实施超声波振动。反馈绕组25耦接到初级绕组21，以将驱动器电路的输出反馈到FET 23。双极晶体管26连接在FET 23的栅极-发射极路径中，用于控制FET 23。在电源1的两端连接的是启动电阻28和电容器29的串联组合，它们的连接点通过反馈绕组25连接到FET 23的栅极以给予FET 23偏置。当电容器29通过电源1充电以发展到为FET 23的阈值的电压时，FET变为导通，以降低FET 23的漏极电压。此时，反馈绕组25生成施加到FET 23的栅极的反馈电压，从而增加流过该FET的电流。随后，当在测流电阻器27两端发展的电压达到与通过FET的增加电流相对应的预定电平时，晶体管26变导通以断开FET 23。据此，初级绕组21和电容器24的谐振电路变为有效，以产生谐振。在谐振的一个周期结束时，反馈绕组25所引入的反馈电压达到了接通FET 23的栅极的电压，从而再次使该FET导通。重复上面的操作以维持谐振电压或者电脉冲，以便振荡压电元件110。谐振电路的频率被设置为在1MHz到10MHz的范围内可变。
连接在晶体管26的基极和电阻27之间的是可变电阻30，其值可变化以便调整接通晶体管26的定时，来调整谐振频率。在这一点上要注意的是，由控制电路80控制该谐振电路，以给出如图5A所示、具有在相邻的脉冲系列Vp之间的休止期的间歇振荡。
变压器T包括与整流电路协作以构成监视电路90的辅助绕组91，该整流电路对辅助绕组91的输出进行整流，而监视电路90给出指示应用到用户皮肤上的超声波状态的监视输出。该监视输出Vx包括作为移动敷贴器头100的结果而给出的低频分量，且该低频分量的频率低于超声波振动的频率。更精确地，在辅助绕组91两端出现的电压除包括指示超声波振动的高频分量之外，还包括源自在与负载接触时组合振动体M的电等效阻抗中的振动、以及源自响应于敷贴器头100在用户皮肤上的皮肤移动而出现的摩擦声音的低频分量。通过对在辅助绕组91两端出现的电压进行整流而获得监视输出Vx，并将其馈送到负载检测电路40和运动检测电路50，以用于进行负载检测和运动检测。
负载检测电路40具有比较器41，其将来自监视电路90的监视输出Vx和参考电平Vref进行比较。该监视输出Vx具有如图5B所示的波形模式。当该输出Vx变得低于参考电平Vref时，比较器41提供高电平负载检测信号SL到控制电路80，作为敷贴器头100保持与用户皮肤的正常接触的指示。当在预定的时间段上连续没有收到负载检测信号SL时，控制电路80停止驱动器电路20的操作或者使电源1失效。在这个实施例中，考虑到由于负载的存在、即组合振动体M的阻抗增加而降低了谐振电压，所以当监视输出Vx小于参考电平Vref时，生成了负载检测信号SL。
另外，也将指示组合振动体M的阻抗的输出Vx馈送到控制电路80。当输出Vx等于参考电平Vref或更大时，控制电路80进行操作，以与输出Vx的数值成反比地改变电源1的输出电压。就是说，组合振动体M保持以更大的压力靠着用户的皮肤，控制电路80起作用以降低应用到皮肤的超声波强度，且反之亦然。根据这个结果，可以取决于组合振动体M所保持的靠着皮肤的压力而调整超声波，从而以最佳的强度传送超声波，以增强护肤效果。
有可能的是为了打破与谐振电路的阻抗匹配，不同配置的谐振电路可以改变组合振动体M的阻抗特性，由此导致监视输出在负载存在时增加。在这种情况下，当监视输出Vx超过参考电平Vref时，提供负载检测信号SL。此外，也同样有可能在检测到无负载的状态下限制或者减少超声波能量，并且，也根据监视输出的数值而改变超声波能量。
此外，如图5D所示，通过电容器51将监视输出Vx以输出Vx′的形式馈送到运动检测电路50。该运动检测电路50包括低通滤波器52和判决电路53。如图5E所示，通过滤波器52除去输出Vx′中的高频分量，以便给出与不是由敷贴器头100的运动所导致的分量无关的低频输出VL。将这样获得的低频输出VL馈送到判决电路53的两个比较器55和56，并分别与各个阈值TH1和TH2进行比较(TH1＞TH2)，以便向控制电路80提供在输出VL高于阈值TH1或者低于阈值TH2的时间段上的高电平运动检测信号SM(如图5F所示)。可通过可变电阻器57和58来调整TH1和TH2。控制电路80在预定的持续时间Tc(例如，15秒)内统计高电平运动检测信号SM的时间段，并且当在持续时间Tc内所统计的次数总和超过预定的参考时，确定敷贴器头100已经进行了适当的移动。否则，控制电路80确定没有进行适当的运动，并提供限制驱动器电路20的限制信号。
驱动器电路20包括晶体管84，其在FET 23的栅极-源极路径两端与晶体管26并联连接、并且通过光耦合器81连接到控制电路80。这样，当从控制电路80接收到限制信号时，接通晶体管84由此断开FET 23，以使驱动器电路20失效。尽管在这个实施例中限制信号起停止驱动器电路20的作用。但是本发明不限于这个特征，并且可以被布置为控制驱动器电路20或者电压1以减少超声波振动能量。
如图6所示，温度感测电路60包括第一温度感测单元61和第二温度感测单元62，二者接收来自用于感测温度的热敏电阻15的输出。第一温度感测单元61具有温度控制器65，热敏电阻15的输出通过电阻器63和电容器64馈送到该温度控制器65。当发现热敏电阻15感测的温度超过预定的参考温度时，温度控制器65通过光耦合器66发布停止信号到驱动器电路20。该光耦合器66具有连接在晶体管84的基极-发射极路径中的晶体管68，以便停止信号导致晶体管84接通以停止驱动器电路20的振荡。向温度控制给予滞后(hysterics)，以便在由热敏电阻15所感测的角状物120的温度变得高于参考温度之后，驱动器电路20只有在所感测温度变低到低于参考温度的温度水平之后才允许恢复振荡。当所感测温度变为低于该温度水平时，温度控制器65做出响应以不发布停止信号，从而恢复驱动器电路20的振荡。第二温度感测单元62包括比较器69，其进行操作以在当热敏电阻15所感测的温度超过预定的参考时接通晶体管160，从而接通光耦合器161的晶体管163，并因此使连接到晶体管163的电源1失效。作为对即使由微处理器构成的温度控制器65不能操作而被异常加热的角状物120的响应的保证，将用于比较器69的预定参考设置到高于用于停止超声波振荡的温度控制器65的参考温度。
现在参考图7说明应用超声波的设备的操作。在接通电源开关之后，启动按钮的按下致动驱动器电路20，使压电元件110开始生成超声波，并启动计时器。此时，对角状物120进行温度感测，以便当第一温度感测单元61看到温度超过例如45°时，显示器驱动电路70给出角状物120过热的温度告警，并且导致定时器和驱动器电路20停止。当在启动定时器之后的一步骤处发现感测的温度低于45℃时，负载检测可用，并且假如作为敷贴器头100负载了的指示而发布了负载检测信号，则随后运动检测可用。当没有发布负载检测信号时，显示无负载告警例如40秒的有限时间段，提示用户使敷贴器头100与皮肤接触。在40秒的无负载检测信号过去之后，进行控制以显示停止操作的告警，并停止计时器和超声波生成。在存在负载检测信号时进行运动检测，以便当在例如15秒内发布了运动检测信号时，进行正常操作的显示，并给予定时器向下计数的指示。在比如这种状态下过去了10分钟的预定操作时间之后，停止驱动器电路。当在10分钟内按下暂停按钮时，停止驱动器电路，但是定时器操作连续向下计数。当在10分钟内按下重启动按钮时，驱动器电路恢复生成超声波。
尽管这样设计上面的实施例，以便当检测到无负载或者无运动时，控制电路使驱动器电路失效，但是本发明不限于这个特征，且被设计为在这样的检测时减少超声波能量。
现在参考图8和9，将论述敷贴器头100，即压电元件110和角状物120的组合的细节。压电元件110由陶瓷制成，并形成为具有均匀厚度的圆盘，并分别在该圆盘的上和下表面上提供上和下电极111和112。角状物120由铝制成，并制成为具有稍大于压电元件110的表面积且具有均匀厚度的圆盘。如图9所示，通过分别焊接到上电极111和角状物120的导线101和102而在电极111和112上应用来自驱动器电路20的电脉冲。角状物120与围绕角状物120的管状边缘130一起形成为整体部分。边缘130从角状物120的外围向上凸出，并在其上端固定到外壳10，以将敷贴器头100支撑到外壳。用插入到二者之间的弹性阻尼环132使边缘130的上端恰好装配到外壳10的口12中。该角状物120具有平的安装面121，用于以紧密接触的关系在其上承载压电元件110；以及平的面对皮肤的面122，用于通过涂在皮肤S上的流体F而接触皮肤。将压电元件110固定到角状物120，以便它们集成到与来自驱动器电路20的电脉冲谐振的组合振动体M中，以生成将被传送到皮肤的超声波。空腔形式的限制器140在角状物120和边缘130之间延展，以限制超声波振动朝边缘130传播，从而如图9的箭头所示，将超声波有效地集中到用户的皮肤。就是说，相对于超声波振动，空腔140起到将边缘130实际上与压电元件110和角状物120的组合振动体M隔离的作用。作为形成空腔140的结果，剩余厚度减少的桥142用于连接角状物120和边缘130。桥142的减少的厚度(t)被选择为不同于超声波波长的四分之一的整数倍(t≠n·λ/4，其中n为整数)，以有效地限制超声波振动朝边缘130传播。如图10和11所示，可以利用用于阻塞超声波振动的合适介质144填充空腔140，或者用变圆的边缘146平滑空腔140。此外，如图12所示，可以以与空腔140同心的关系形成不同深度的其它空腔148。
如图13所示，压电元件110和角状物120的组合振动体M的总厚度(T)被选择为是以例如1MHz的基频振动的超声波波长的一半(T＝λ/2)，使得组合振动体M也可以在基频的整数倍(例如，基频的2倍、3倍、和4倍)的频率上谐振，同时在角状物120的面对皮肤的面122上和电极111的上表面处形成波腹，如该图的示意图示。
为了以最低损耗将超声波功率有效地传送到皮肤，也为了当在谐振频率附近致动组合振动体M时从异常负载或无负载状态中分辨出正常负载状态，压电元件110被设计为具有限制在组合振动体M的中心处的振动的结构，以减少不需要的寄生谐振，否则其将使负载检测电路40难以从未负载或者异常负载的状态中分辩出正常负载的情形。就是说，如图14所示，当振动体M是未负载状态或者异常负载状态下时，寄生谐振带入的波动叠加到如点线所示、与频率变化相关的电等效阻抗曲线上。根据这个结果，实际上变得难以基于在谐振或者反谐振频率附近的振动体M的阻抗、来将正常负载的状态同未负载或者异常负载的状态区分开来。因此，在振动体M处于正常负载的状态下，变得几乎不可能在谐振或者反谐振频率的附近，在如图中的箭头线所指示的容许范围内提取指示振动体M的接触压力的变化阻抗，而不能根据组合体M所保持的、靠着用户皮肤的压力来改变超声波的强度。
图15和16示出一个用于将不需要的寄生谐振减少到负载检测电路40可以参考组合振动体M的电等效阻抗从未负载或者异常负载状态中分辩出正常负载状态这样一个程度的优选结构。在这个结构中，形成中心开口114以在上电极111、压电元件110、以及下电极112的中心延伸，以抑制在压电元件110中心的振动，并从而抑制在振动体M中心的振动。利用这个结果，如图17的点线所示，组合振动体M在未负载或者异常负载状态下呈现出与频率相关的明确阻抗特性曲线，这可以从振动体处于正常负载状态下所呈现的阻抗曲线中很好地分辩出，这如同一图中指示的实线所示。
从图17中很明显，当经受未负载或者异常负载状态时，振动体M可以给出与在正常负载状态下给出的阻抗完全不同的电等效阻抗。如此前参考监视电路90所说明的那样，利用这个差别，负载检测电路40可以简单地通过监视反映振动体M的电等效阻抗的电压而成功地辨认出异常负载或者未负载的状态。在这个结果中，变得有可能在谐振或者反谐振频率附近，如在该图中的箭头线所指示的那样、在容许范围内提取出随振动体M的接触压力而变化的阻抗。据此，只要振动体M处于正常负载的状态下，就可以根据组合体M所保持的、靠着用户皮肤的压力而进行超声波的强度改变。
与中心开口114相结合，上和下电极111和112中至少一个可以形成为具有比压电元件110的直径小的直径，以便减少在压电元件、进而在组合振动体M外围的振动，以进一步减少寄生谐振。例如，如图18和19所示，中心开口114可以在电极和压电元件中的至少一个中形成。
此外，如图20和21所示，可以由在直径上延伸的缝隙116将电极111和112划分为四个相同的片段或部分117。该缝隙通过电极的中心延伸，以便使压电元件的中心和在直径上延伸的带部分未覆盖，从而抑制在未覆盖的中心和该带部分处的振动，并从而减少不需要的寄生谐振，以便同样实现图17的阻抗特性。
可替换地，如图22和23所示，为了相同的目的，可以将电极111和112中的一个或者两个划分为两个或八个片段117。
此外，如图24和25所示，有可能给出封闭端也在压电元件110和电极111和112中的缝隙116A，或者如图26和27所示，在电极和压电元件中的至少一个中，给出一端开口的缝隙116B，或者给出并行的缝隙116C。
图28和29示出上面实施例的修改，其中与中心开口114对齐地在角状物120中形成中心孔134，以进一步抑制在组合振动体M的中心处的振动，并从而在很大程度上减少不需要的寄生谐振。如图30所示，组合体M可以仅在角状物120中具有中心孔134。在这个例子中，如图31所示，中心孔134可以具有空腔的形式。
图32和33示出一替换结构，其中将弹性元件150固定在上电极111的中心，用于吸收并从而抑制在压电元件110的中心上的振动。优选用硅橡胶制成弹性元件150。代替提供弹性元件150，同样可在电极111的中心上给出重量，用于抑制在压电元件110中心上的振动，并从而减少在组合振动体M的中心处不需要的寄生谐振。通过用于将电极111电连接到来自驱动器电路20的导线101的焊接块160或者平台给出该重量。
确认的是，可以发现这里公布的、通过至少抑制在组合振动体M的中心部分的振动而减少不需要的寄生谐振的结构，在1MHz至10MHz的频率范围内可有效地根据振动体M的电等效阻抗而至少将未负载状态与负载状态分开。关于这一点，本发明的设备可以被配置为不对图2C所示的异常负载状态起反应，并从而允许在没有流体F的情况下使用。
关于这一点要注意的是，可以适当组合参考图15、16、18至35所示的各个结构，来减少不需要的寄生谐振。此外，在考虑电极时，可以将上面用于减少在振动体中心的振动的结构给予电极之一，同时让另一个电极实际上完全覆盖压电元件110的相应面。
权利要求
1.一种应用超声波的护肤设备，包括外壳，其具有用于将超声波应用到用户的皮肤上的敷贴器头；以及驱动器电路，其给出了用于致动所述敷贴器头以生成超声波的电脉冲；所述敷贴器头包括振动器元件，其生成超声波；以及角状物，其具有安装表面和适用于接触皮肤的面向皮肤的表面，所述角状物在所述安装表面上承载所述振动器，以通过所述面向皮肤的面传送所述超声波到皮肤，所述振动器元件和所述角状物集成在组合振动体中，该组合振动体与来自所述驱动器电路的谐振频率的电脉冲谐振、以生成超声波，所述组合振动体在通过接触皮肤而正常负载时给出第一电等效阻抗，并在未负载时给出第二电等效阻抗，负载检测电路，其进行连接以监视所述组合振动体是给出第一还是第二电等效阻抗，并仅在看到第一电等效阻抗时提供负载检测信号，控制电路，其当在预定的时间段内没有接收到负载检测信号时，限制或停止电脉冲，其中所述组合振动体具有限制在所述组合振动体的中心部分处的振动的结构，以便减少寄生谐振，从而使所述第一电等效阻抗不同于所述第二电等效阻抗，以辨别二者。
2.如权利要求1所述的应用超声波的护肤设备，其中，所述振动器元件包括具有平的上和下端面的、圆盘形式的压电元件，且在所述上和下端面上分别附着上和下电极，且在所述上和下电极上施加所述电脉冲。
3.如权利要求2所述的应用超声波的护肤设备，其中所述上电极、所述下电极、和所述压电元件中的至少一个具有中心开口，以抑制在所述组合振动体的中心处的振动。
4.如权利要求2所述的应用超声波的护肤设备，其中，所述上电极、所述下电极、和所述压电元件中的每一个都具有中心开口，以抑制在所述组合振动体的中心处的振动。
5.如权利要求3所述的应用超声波的护肤设备，其中，所述上电极和所述电极中的至少一个具有比所述压电元件的直径小的直径，以使所述压电元件的对应端面的外围部分未被覆盖。
6.如权利要求2所述的应用超声波的护肤设备，其中所述上和下电极中的至少一个由至少一个缝隙划分为多个相同的片段，所述至少缝隙在直径上延伸，以使所述压电元件的中心和在直径上延伸的带部分未被覆盖。
7.如权利要求2所述的应用超声波的护肤设备，其中所述上和下电极中的至少一个具有至少一个缝隙，其使所述压电元件的中心部分未被覆盖。
8.如权利要求2所述的应用超声波的护肤设备，其中，所述角状物具有中心孔，用于抑制在所述组合振动体的中心处的振动。
9.如权利要求3所述的应用超声波的护肤设备，其中，所述角状物具有中心孔，用于抑制在所述组合振动体的中心处的振动。
10.如权利要求2所述的应用超声波的护肤设备，其中所述上电极的中心上覆盖了弹性元件，该弹性元件用于吸收在所述组合振动体的中心处的振动。
11.如权利要求10所述的应用超声波的护肤设备，其中所述弹性元件为硅橡胶。
12.如权利要求2所述的应用超声波的护肤设备，其中所述压电元件的所述上电极在它的中心上覆盖了焊接块，该焊接块用于将上电极电连接到从所述驱动器电路引出的引线，且该焊接块将重量加到压电元件的中心。
13.如权利要求1所述的应用超声波的护肤设备，其中所述角状物与围绕所述角状物并且连接到所述外壳的边缘一起形成为整体部分，所述角状物和所述边缘在二者之间定义了限制超声波振动朝所述边缘传播的限制器。
14.如权利要求13所述的应用超声波的护肤设备，其中所述限制器由在所述角状物和所述边缘之间的边界处形成的空腔所限定。
15.如权利要求1所述的应用超声波的护肤设备，还包括运动检测电路，其监视所述组合振动体是否运动，并在振动体如此运动时提供运动检测信号；所述控制电路控制所述驱动器电路，以便当在所述预定时间段内没有接收到所述负载检测信号时，或者当即使在所述时间段内检测到了所述负载检测信号的存在、所述运动检测信号在临界持续时间上也不连续时，停止或限制所述电脉冲。
16.如权利要求1所述的应用超声波的护肤设备，其中所述控制电路接收所述第一电等效阻抗，以便根据所述第一电等效阻抗的数值来改变在所述振动器元件上生成的超声波的强度。
全文摘要
一种超声波护肤设备具有用于将超声波振动应用到用户的皮肤上的敷贴器头。该敷贴器头具有振动器元件和角状物，二者集成在与电脉冲谐振以生成超声波振动的组合振动体上。该设备被配置为在检测到敷贴器头没有与皮肤正常接触时限制超声波。负载检测电路参考组合振动体的电等效阻抗来检测敷贴器头是处于正常的负载状态还是处于未负载的状态。该组合振动体具有抑制在振动体的中心部分处的振动的结构，以便减少不需要的寄生谐振，从而使得能够区别在正常负载状态下给出的阻抗和在未负载状态下给出的阻抗。
文档编号A61N7/00GK1787852SQ0382662
公开日2006年6月14日 申请日期2003年6月13日 优先权日2003年6月13日
发明者布村真人, 大羽隆文 申请人:松下电工株式会社