二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置
【課題】 本発明は、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用複合物理治療器に関する。
【解決手段】 特に、治療器本体、前記治療器本体の両側面に連結され、長さ調節が可能な支持バンドおよび前記支持バンドの両端部にそれぞれ備えられ、前記支持バンドの両端部を締結する雌固定部材と雄固定部材を含み、前記治療器本体の他側表面には、Ａ相およびＢ相を発生し、中心孔がある環状の二相超音波振動発生器および前記超音波振動発生器のそれぞれの中心孔に備えられたＬＥＤ素子を備え、前記治療器本体の一側表面には前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結された第１入力部および第１表示部を備えることを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用複合物理治療器を提供する。
【解決手段】 特に、治療器本体、前記治療器本体の両側面に連結され、長さ調節が可能な支持バンドおよび前記支持バンドの両端部にそれぞれ備えられ、前記支持バンドの両端部を締結する雌固定部材と雄固定部材を含み、前記治療器本体の他側表面には、Ａ相およびＢ相を発生し、中心孔がある環状の二相超音波振動発生器および前記超音波振動発生器のそれぞれの中心孔に備えられたＬＥＤ素子を備え、前記治療器本体の一側表面には前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結された第１入力部および第１表示部を備えることを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用複合物理治療器を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置に関する。特に、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を用いて成長板を刺激することで、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させることができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、最初に軍事用として開発されたが、今は産業用、医療用などに広く用いられており、超音波を好適に調節して人体に使用すると副作用や害がないという利点があるため、治療および美容などの目的として脚光を浴びている。
【０００３】
超音波は、安全な音の物理的な超高速振動で設定強度と照射時間により極めて繊細な振動を皮膚表面から始めて皮膚組織の深い所まで細胞単位に伝達しながら、基本的にマイクロマッサージの効果を与える。
【０００４】
なお、分子間の微細な摩擦と異化作用(生体内の物質交代において、生物が外界から摂取した物質を簡単な物質に化学的に分解する反応であって、生活に必要なエネルギーを得ることができる。)により蛋白質、多糖類、脂肪などが分解されることにより熱が発生する。
【０００５】
これにより、細胞および組織の温度が瞬間的に上昇し、これは、温まった所を冷ますために周囲から血流などが流入する自然な対流現象を起こして血液循環と新陳代謝機能を促進させる。
【０００６】
一方、光治療は、ミルウォーキー(Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ)に位置するウィスコンシン医科大学の医療スタッフが、米航空宇宙局(ＮＡＳＡ)のスペースシャトル運営技術に役に立つほどの治癒力を有した光源を見出したが、本来宇宙で商品性のある作物の栽培のために開発された強力な発光ダイオード(Ｌｉｇｈｔ-ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ;ＬＥＤ)を医療用として用いると、地球上では勿論、宇宙でも患者の治癒に役に立つという事実が明らかになったのである。
【０００７】
しかしながら、従来、超音波およびＬＥＤを用いた医療機器および医療補助機器は製品として市販され使用されてはいるが、二つの技術を組み合わせて成長板を刺激するという技術は提示されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような従来技術の諸般欠点および問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、超音波およびＬＥＤ光を複合的に成長板に照射して刺激することにより、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させ、究極的には人体の成長発育を助ける携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、従来の超音波発生器とは異なり、二相進行波型超音波発生器を使用することにより、各相間の位相を±９０°と０°に設定でき、二つのモード方式の超音波を照射することにより、成長板刺激効果を高めることができる携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のまた他の目的は、二相超音波振動発生器自体で発生した熱を成長板に接触させることにより、温熱効果を利用できる携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【００１１】
本発明のまた他の目的は、ＬＥＤ素子を備えており、治療に効果がある赤外線波長帯を照射することにより、効果的な光化学的治療が可能な携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【００１２】
本発明のまた他の目的は、促進器本体および制御器本体といった簡単な構成からなっているため、携帯が簡易であり、場所に拘らず容易に使用できる携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述のような目的を達成するために、本発明は、中心孔を備えた環状の二相超音波振動発生器と、前記二相超音波振動発生器の中心孔に備えられたＬＥＤ素子とを含み、前記二相超音波振動発生器は、中心孔を備えた環状の振動固定子と、前記振動固定子の下部に備えられる第１電極層と、前記第１電極層の下部に備えられる第２電極層と、前記第１電極層および第２電極層の間に備えられ、前記振動固定子の環状に対応し、Ａ相を発生する第１圧電セラミック群とＢ相を発生する第２圧電セラミック群を含む圧電セラミック群層とを含み、前記二相超音波振動発生器から照射された二相超音波および前記ＬＥＤ素子から照射された光で成長板を刺激することを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供する。
【００１４】
なお、本発明は、底面とカバーからなるヘッドと前記ヘッドから延びた取っ手とを含む促進器本体を含み、前記ヘッドの底面には、Ａ相およびＢ相を発生し、中心孔がある環状の二相超音波振動発生器と、前記二相超音波振動発生器のそれぞれの中心孔に備えられたＬＥＤ素子とを備え、前記ヘッドのカバーには、前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結される第１表示部および第１入力部を備えることを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供する。
【００１５】
望ましい実施例において、前記二相超音波振動発生器は、前記Ａ相を発生する第１圧電セラミック群および前記第１圧電セラミック群の上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第１圧電セラミック群に電源を供給する電極を含むＡ相振動素子と、前記Ｂ相を発生する第２圧電セラミック群および前記第２圧電セラミック群の上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第２圧電セラミック群に電源を供給する電極を含むＢ相振動素子と、前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子の上に備えられ、前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子で発生したＡ相およびＢ相を外部に伝達する振動固定子とを含む。
【００１６】
望ましい実施例において、前記促進器本体の一側面には、前記第１入力部、第１表示部、超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を外部と接続するための第１接続端子を備える。
【００１７】
望ましい実施例において、前記成長板刺激型発育促進装置は、前記第１接続端子とコネクタケーブルにより接続される第２接続端子を備えた制御器本体を含み、前記制御器本体は、その内部に備えられた電源供給装置と、前記電源供給装置と連結され、前記第２接続端子と接続されて前記促進器本体の第１入力部、第１表示部、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結された制御部と、前記制御部に連結された第２入力部および第２表示部とを含む。
【００１８】
望ましい実施例において、前記第１入力部は、前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子の強度を制御する信号を入力する入力部であり、前記第１表示部は、前記成長板刺激型発育促進装置の作動時間を表示する表示部であり、前記第２入力部は、前記成長板刺激型発育促進装置の作動モードを制御する信号を入力する入力部であり、前記第２表示部は、前記制御部から提供される信号を表示する表示部である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は次のような優れた効果を有する。
【００２０】
先ず、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、超音波およびＬＥＤ光を複合的に成長板に照射して刺激することにより、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させ、究極的には人体の成長発育を助ける。
【００２１】
なお、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、従来の超音波発生器とは異なり、二相進行波型超音波発生器を使用することから、各相間の位相を±９０°と０°に設定でき、二つのモード方式の超音波を照射することにより、成長板刺激効果を高めることができる。
【００２２】
なお、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、二相超音波振動発生器自体で発生した熱を成長板に接触させることにより、温熱効果を利用することができる。
【００２３】
なお、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、ＬＥＤ素子を備えており、治療に効果がある赤外線波長帯を照射することにより、効果的な光化学的治療が可能である。
【００２４】
なお、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、促進器本体および制御器本体といった簡単な構成からなっているため、携帯が簡易であり、場所に拘らず容易に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器を説明するための概念図である。
【図３】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器を説明するための概念図である。
【図４】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体の上面を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体の下面を示す図である。
【図６】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体の側面を示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の制御器本体を示す図である。
【図８】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置全体の回路を簡略に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付の図面を参照して、本発明の望ましい一実施例を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。また、同一の構成要素に対しては同一の符号を付す。
【００２７】
図１は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を示す分解斜視図である。
【００２８】
図１を参照して説明すると、本発明の携帯用成長板刺激型発育促進装置は、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００を備えている。
【００２９】
前記二相超音波振動発生器１００は、Ａ相およびＢ相を発生し、中心孔１１２がある環状の二相超音波振動発生器である。
【００３０】
この際、前記中心孔１１２には前記ＬＥＤ素子２００が備えられる。前記ＬＥＤ素子２００は赤外線波長帯の光を照射する素子である。ここで、前記赤外線波長帯は少なくとも６８０ｎｍ以上の赤外線波長帯を意味する。
【００３１】
前記二相超音波振動発生器１００は、大きく振動固定子１１０、第１電極層１２０、圧電セラミック層１３０、第２電極層１４０および底板１５０を含むことができる。
【００３２】
前記振動固定子１１０は下部で発生した超音波を伝達する役割をする。
【００３３】
前記第１電極層１２０および第２電極層１４０は前記圧電セラミック層１３０に電源を供給する役割をする。
【００３４】
この際、前記圧電セラミック層１３０は、図１に示すように、Ａ相を発生させる複数個の圧電セラミックからなる第１圧電セラミック群１３０ａ、およびＢ相を発生させる複数個の圧電セラミックからなる第２圧電セラミック群１３０ｂからなっている。
【００３５】
前記第１圧電セラミック群１３０ａおよび第２圧電セラミック群１３０ｂは環状の領域を半分ずつ占めるように備えられる。
【００３６】
これにより、本発明の二相超音波振動発生器１００は、Ａ相を発生する第１圧電セラミック群１３０ａおよび前記第１圧電セラミック群１３０ａの上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第１圧電セラミック群１３０ａに電源を供給する電極を含むＡ相振動素子と、前記Ｂ相を発生する第２圧電セラミック群１３０ｂおよび前記第２圧電セラミック群１３０ｂの上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第２圧電セラミック群１３０ｂに電源を供給する電極を含むＢ相振動素子とからなっているため、２相の超音波を発生させることができる。前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子の動作については、図２および図３を参照して詳しく説明する。
【００３７】
前記底板１５０は、前記振動固定子１１０、第１電極層１２０、圧電セラミック層１３０および第２電極層１４０を締結して固定する役割をする。
【００３８】
即ち、ねじのような締結部材１６０により、前記振動固定子１１０が前記の底板１５０のねじ締結部１５４に固定されることにより、前記二相超音波振動発生器１００の各素子が固定される。
【００３９】
また、前記底板１５０は、前記ＬＥＤ素子２００の電極２１０を締結するＬＥＤ電極締結部１５２を備え、前記ＬＥＤ素子２００を前記二相超音波振動発生器１００に締結させる。
【００４０】
また、前記底板１５０には、第１電極層１２０、第２電極層１４０およびＬＥＤ素子２００の電極２１０に電源を供給するための電源供給ライン１７０が備えられている。
【００４１】
これにより、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用複合物理治療器は、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子を備えており、前記二相超音波振動発生器１００から照射される超音波と前記ＬＥＤ素子２００から照射される赤外線波長を同時に成長板に照射することにより、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させる。
【００４２】
この際、前記二相超音波振動発生器１００は、振動固定子１１０の表面のある質点の運動が楕円の進行波振動刺激と表面の運動が直線の定在波振動刺激といった二つのモード方式を使用でき、様々な振動刺激を成長板に照射することができるので、優れた効果を有する。
【００４３】
また、前記二相超音波振動発生器１００自体で発生する熱を用いて温熱効果を期待することもできる。
【００４４】
図２および図３は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器を説明するための概念図である。
【００４５】
図２および図３を参照して説明すると、二相超音波振動発生器は、図２に示すように、セラミック圧電体層１３０の厚さ方向に正弦波の電界を印加すると、圧電体の分極方向によって機械的な伸長１８２と収縮１８４が発生する。
【００４６】
このようなセラミック圧電体層１３０の伸長１８２および収縮１８４は、振動固定子１１０の表面に定在波(ｓｔａｎｄｉｎｇ ｗａｖｅ)に現れる。
【００４７】
この際、位相差が±９０°の場合、各相で発生した定在波が振動固定子１１０内部で合成されながら、振動固定子１１０の表面には進行波(ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｗａｖｅ)１８６の形態に現れる。
【００４８】
この際、前記振動固定子１１０の表面のある質点は楕円運動１８８をするが、前記楕円１８８の大きさおよび形状、そして回転方向を調節することにより、超音波振動発生器の速度およびトークを制御することができる。
【００４９】
先ず、本発明の二相超音波振動発生器の位相差調節方式を説明する。
【００５０】
図２に示すように、Ａ相を発生するＡ相振動素子１９２およびＢ相を発生するＢ相振動素子１９４にそれぞれ正弦波電圧を印加すると、各相で定在波が発生する。
【００５１】
前記Ａ相振動素子１９２で発生した定在波の空間的位相とＢ相振動素子１９４で発生した空間的位相は、二相超音波振動発生器の構造上９０°の位相差を有する。
【００５２】
そして、前記Ａ相振動素子１９２とＢ相振動素子１９４に時間的にφの正弦波電源を供給すると、前記Ａ相振動素子１９２とＢ相振動素子１９４で発生する機械的振動波の定在波は下記数式１および２で表される。
【００５３】
【数１】
【００５４】
【数２】
【００５５】
ここで、前記ζＡ、ζＢは整数、ｘは円周上の位置、ｎは円周上の定在波の個数である。
【００５６】
前記Ａ相振動素子１９２とＢ相振動素子１９４の定在波が同一振動固定子１１０の内部で合成されるため、前記数式１および２は下記数式３にまとめることができる。
【００５７】
【数３】
【００５８】
ここで、前記ζＢ=ζＡ×γ、即ち、振幅がγ＝ζＢ/ζＢとすると、前記数式３は下記数式４のように表される。
【００５９】
【数４】
【００６０】
前記進行波による機械的振動は振動固定子１３０の厚さＴの中央の中性面のものであり、これからＴ/２だけ離れた振動固定子１３０の表面の円周方向の変位Ｘと軸方向の変位Ｙは、それぞれ下記数式５および６で表される。
【００６１】
【数５】
【００６２】
【数６】
【００６３】
ここで、前記数式５のｔａｎθは下記数式７のように表される。
【００６４】
【数７】
【００６５】
この際、前記数式４と数式７を数式６と数式５に代入すると、下記数式８と数式９のようになる。
【００６６】
【数８】
【００６７】
【数９】
【００６８】
前記数式８および数式９を用いて振動固定子１１０の表面に発生する楕円方程式を求めると、下記数式１０の通りである。
【００６９】
【数１０】
この際、前記数式１０のＡ、ＢおよびＣは、
であり、
前記Ｐ、Ｑは
であり、
前記ａ、ｂおよびθＲは
である。
【００７０】
そのために、前記数式１０は、中心は(ｘ、Ｔ/２)であり、長軸はａであり、短軸はｂであり、回転はθＲのある楕円を示す。
【００７１】
この際、図３に示すように、前記φを−９０°から０°に変化させると、振動固定子１１０で発生する振動は、逆方向(ＣＣＷ)の進行波から段々定在波の形態に変わり、０°になると、全て定在波になり、二相超音波振動発生器は停止する。
【００７２】
また、前記φを０°から＋９０°に変化させると、純方向(ＣＷ)の進行波の形態に変化する。
【００７３】
ここで、定在波と進行波の分布はφの大きさにより徐々に変化し、前記φが−９０°から０°および０°から＋９０°の間の進行波を屈曲進行波という。
【００７４】
したがって、位相差調節の原理は、Ａ相振動素子１９２およびＢ相振動素子１９４の入力電圧の位相差を調節して前記数式１０の楕円方程式の位相差パラメーターφを可変させ、楕円の長軸、短軸、そして回転方向と楕円の勾配を変更して二相超音波振動発生器の振動の強さ、振動の種類および振動方向を制御することができる。
【００７５】
これにより、本発明に係る二相超音波振動発生器は、前記位相差調節原理を用いて振動固定子１１０の表面のある質点の運動が、楕円の進行波および直線の定在波の二つのモード方式で使用できる。
【００７６】
次に、二相超音波振動発生器の周波数を調節する方法について説明する。
【００７７】
一般に、超音波振動発生器は、機械的共振周波数と入力電源の周波数の電力変換装置の電気的共振周波数とが一致した時最大トークが発生する。機械的共振周波数は温度と負荷により変化し、温度が高くなると速度は段々遅くなる。
【００７８】
これは、前記機械的共振周波数、即ち、最適の共振点が段々低い方の周波数帯に移動することを示す。
【００７９】
一般に、電気的共振周波数、即ち、入力電源の周波数を減少させながら調節する。
【００８０】
しかしながら、最適の共振点を過ぎてもっと周波数を減少させると、超音波振動発生器の速度は急激に減少して停止することになる。
【００８１】
電力変換装置の電気的共振周波数は、変化した超音波振動発生器の機械的共振周波数を探し出してそれに従えば、効率的な駆動と安定な運転点を探すことができる。
【００８２】
前記超音波振動発生器の機械的共振周波数を表わすための、本発明に係る二相超音波振動発生器の機械的定数は次の数式１１の通りである。この際、Ｌｕｓｍは振動固定子の質量効果による等価インダクタであり、Ｃｕｓｍは振動固定子のスプリング効果によるキャパシタである。
【００８３】
【数１１】
【００８４】
ここで、前記ｍは振動固定子セラミック-金属の質量、Ｆはｆｏｒｃｅ ｆａｃｔｏｒ、Ｋは振動固定子セラミック-金属間のバネ定数である。
【００８５】
前記機械的定数を使用して二相超音波振動発生器の機械的共振周波数ｆｕｓｍを表わすと下記数式１２の通りである。
【００８６】
【数１２】
【００８７】
従って、本発明に係る二相超音波振動発生器に直接印加される電源電圧の周波数ｆｓは下記数式１３の通りである。
【００８８】
【数１３】
【００８９】
ここで、前記Ｃｄは二相超音波振動発生器の圧電セラミック層１３０の圧電セラミックのブロッキングキャパシタンスであり、前記Ｌｉは外部インダクタであり、前記Δｆは二相超音波振動発生器の制御に必要な可変周波数である。
【００９０】
これにより、前記数式１３を用いて本発明の二相超音波振動発生器の最大トークを発生させることができる電源電圧の周波数を探すことができる。
【００９１】
(実施の形態)
図４〜図６は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体の上面、下面および側面を示す図である。
【００９２】
図４〜図６を参照して説明すると、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体は、ヘッド３００と取っ手４００とを含む。
【００９３】
前記取っ手４００は、携帯用成長板刺激型発育促進装置を使用する使用者が手で掴んで使いやすいように備えられ、図では詳しく図示してはいないが、その表面に凹凸などを設けることができる。
【００９４】
前記促進器本体におけるヘッド３００のカバー３０２の一定位置には、携帯用成長板刺激型発育促進装置の作動時間を表示する第１表示部３１０および携帯用成長板刺激型発育促進装置の作動強弱および時間を使用者が入力できる第１入力部３２０が備えられている。
【００９５】
前記促進器本体のヘッド３００の底面３０５には、前記図１を参照して説明したＬＥＤ素子２００を備えた二相超音波振動発生器１００が取り付けられている。
【００９６】
図５および図６では前記底面３０５の形状を扁平なもので図示しているが、下方向に膨らんで突出した半球型の形状に備えられても構わない。即ち、前記底面３０５は、成長板への二相超音波およびＬＥＤ光の照射が行われ易い形態で備えられている。
【００９７】
前記取っ手４００の一側端部には、前記第１表示部３１０、第１入力部３２０、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００を制御器本体(後で説明する。)などのような外部と接続するための第１接続端子３３０が備えられている。
【００９８】
したがって、本発明の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備え、前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子から照射される超音波および光を用いて成長板を刺激することにより、究極的に人体の成長発育を助ける装置である。
【００９９】
図７は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の制御器本体を示す図である。
【０１００】
図７を参照して説明すると、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の制御器本体５００は、前記促進器本体３００の第１接続端子３３０とコネクタケーブル６００により接続される第２接続端子６１０を備えている。
【０１０１】
また、図面に詳しく図示してはいないが、前記制御器本体５００の内部には、電力変換装置を含む電源供給装置および前記治療器本体３００の第１表示部３１０、第１入力部３２０、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００と前記コネクタケーブル６００により連結される制御部が備えられている。
【０１０２】
この際、前記電源供給装置は、外部から供給される電源をＤＣ２４Ｖおよび１２Ｖに変換して本発明の携帯用成長板刺激型発育促進装置に供給する役割をする。
【０１０３】
また、前記制御器本体５００の表面には、前記制御部と連結され、前記制御部に連結されて前記制御部から提供される信号、例えば、前記二相超音波振動発生器の設定モードなどを表示する第２表示部５１０が備えられている。
【０１０４】
また、前記制御器本体５００の表面には、超音波の周波数、デューティ比および位相差などの二相超音波振動発生器の作動モードを制御する信号および前記ＬＥＤ素子の強さなどを制御する信号を入力する第２入力部５２０が備えられている。
【０１０５】
一方、前記制御器本体５００には、外部電源を供給するための電源ケーブル７００を備えて前記制御器本体５００に電源を供給する。
【０１０６】
従って、本発明に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、上述したように促進器本体および制御器本体を備え、携帯が簡易であり、容易に使用できるように設計されている。
【０１０７】
図８は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置全体の回路を簡略に示す回路図である。
【０１０８】
図８を参照して説明すると、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、大きく促進器本体３００および制御器本体５００を含んでいる。
【０１０９】
前記促進器本体３００は、第１表示部３１０、第１入力部３２０、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００を含んでいる。
【０１１０】
また、前記制御器本体５００は、第２表示部５１０、第２入力部５２０、電力変換装置を含む電源供給装置５３０および制御部５４０を含んでいる。
【０１１１】
この際、前記制御部５４０は、前記促進器本体３００の第１表示部３１０、第１入力部３２０、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００とコネクタケーブル６００により連結されており、前記制御器本体５００の表面の第２表示部５１０、第２入力部５２０および電源供給装置５３０と連結されている。
【０１１２】
これにより、前記制御部５４０は、使用者が前記第１入力部３２０および第２入力部５２０により入力する様々な制御信号を処理するが、前記制御部５４０はマイクロプロセッサ(図示せず)を備えているので、前記制御信号を処理して前記促進器本体３００の二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００を制御し、前記制御信号および処理結果を前記第１表示部３１０および第２表示部５１０に表示する。
【０１１３】
以上のような構成の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、超音波およびＬＥＤ光を複合的に成長板に照射して刺激することにより、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させ、究極的には人体の成長発育を助けることができるのみでなく、従来の超音波発生器とは異なり二相進行波型超音波発生器を用いることから、各相間の位相を±９０°と０°に設定でき、二つのモード方式の超音波を照射することにより、成長板刺激効果を高めることができる。
【０１１４】
また、二相超音波振動発生器自体で発生した熱を患者の成長板に接触することにより、温熱治療に使用できるのみでなく、ＬＥＤ素子を備えており、治療に効果のある赤外線波長帯を照射することができるので、効果的な光化学的治療も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、望ましい実施例に基づいて説明したが、これらの実施例に限定されなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により様々な変更と修正が可能であるだろう。
【符号の説明】
【０１１６】
１００・・・二相超音波振動発生器 １１０・・・振動固定子
１１２・・・中心孔 １２０・・・第１電極層
１３０・・・圧電セラミック層、セラミック圧電体層、振動固定子
１３０ａ・・・第１圧電セラミック群
１３０ｂ・・・第２圧電セラミック群 １４０・・・第２電極層
１５０・・・底板 １５２・・・ＬＥＤ電極締結部
１５４・・・ねじ締結部 １６０・・・締結部材
１７０・・・電源供給ライン １８２・・・伸長
１８４・・・収縮
１８６・・・進行波(ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｗａｖｅ)
１８８・・・楕円 １９２・・・Ａ相振動素子
１９４・・・Ｂ相振動素子 ２００・・・ＬＥＤ素子
２１０・・・電極 ３００・・・促進器本体のヘッド、治療器本体
３０２・・・カバー ３０５・・・底面 ３１０・・・第１表示部
３２０・・・第１入力部 ３３０・・・第１接続端子
４００・・・促進器本体の取っ手 ５００・・・制御器本体
５１０・・・第２表示部 ５２０・・・第２入力部
５３０・・・電源供給装置 ５４０・・・制御部
６００・・・コネクタケーブル ６１０・・・第２接続端子
７００・・・電源ケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置に関する。特に、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を用いて成長板を刺激することで、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させることができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、最初に軍事用として開発されたが、今は産業用、医療用などに広く用いられており、超音波を好適に調節して人体に使用すると副作用や害がないという利点があるため、治療および美容などの目的として脚光を浴びている。
【０００３】
超音波は、安全な音の物理的な超高速振動で設定強度と照射時間により極めて繊細な振動を皮膚表面から始めて皮膚組織の深い所まで細胞単位に伝達しながら、基本的にマイクロマッサージの効果を与える。
【０００４】
なお、分子間の微細な摩擦と異化作用(生体内の物質交代において、生物が外界から摂取した物質を簡単な物質に化学的に分解する反応であって、生活に必要なエネルギーを得ることができる。)により蛋白質、多糖類、脂肪などが分解されることにより熱が発生する。
【０００５】
これにより、細胞および組織の温度が瞬間的に上昇し、これは、温まった所を冷ますために周囲から血流などが流入する自然な対流現象を起こして血液循環と新陳代謝機能を促進させる。
【０００６】
一方、光治療は、ミルウォーキー(Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ)に位置するウィスコンシン医科大学の医療スタッフが、米航空宇宙局(ＮＡＳＡ)のスペースシャトル運営技術に役に立つほどの治癒力を有した光源を見出したが、本来宇宙で商品性のある作物の栽培のために開発された強力な発光ダイオード(Ｌｉｇｈｔ-ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ;ＬＥＤ)を医療用として用いると、地球上では勿論、宇宙でも患者の治癒に役に立つという事実が明らかになったのである。
【０００７】
しかしながら、従来、超音波およびＬＥＤを用いた医療機器および医療補助機器は製品として市販され使用されてはいるが、二つの技術を組み合わせて成長板を刺激するという技術は提示されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような従来技術の諸般欠点および問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、超音波およびＬＥＤ光を複合的に成長板に照射して刺激することにより、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させ、究極的には人体の成長発育を助ける携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、従来の超音波発生器とは異なり、二相進行波型超音波発生器を使用することにより、各相間の位相を±９０°と０°に設定でき、二つのモード方式の超音波を照射することにより、成長板刺激効果を高めることができる携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のまた他の目的は、二相超音波振動発生器自体で発生した熱を成長板に接触させることにより、温熱効果を利用できる携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【００１１】
本発明のまた他の目的は、ＬＥＤ素子を備えており、治療に効果がある赤外線波長帯を照射することにより、効果的な光化学的治療が可能な携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【００１２】
本発明のまた他の目的は、促進器本体および制御器本体といった簡単な構成からなっているため、携帯が簡易であり、場所に拘らず容易に使用できる携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述のような目的を達成するために、本発明は、中心孔を備えた環状の二相超音波振動発生器と、前記二相超音波振動発生器の中心孔に備えられたＬＥＤ素子とを含み、前記二相超音波振動発生器は、中心孔を備えた環状の振動固定子と、前記振動固定子の下部に備えられる第１電極層と、前記第１電極層の下部に備えられる第２電極層と、前記第１電極層および第２電極層の間に備えられ、前記振動固定子の環状に対応し、Ａ相を発生する第１圧電セラミック群とＢ相を発生する第２圧電セラミック群を含む圧電セラミック群層とを含み、前記二相超音波振動発生器から照射された二相超音波および前記ＬＥＤ素子から照射された光で成長板を刺激することを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供する。
【００１４】
なお、本発明は、底面とカバーからなるヘッドと前記ヘッドから延びた取っ手とを含む促進器本体を含み、前記ヘッドの底面には、Ａ相およびＢ相を発生し、中心孔がある環状の二相超音波振動発生器と、前記二相超音波振動発生器のそれぞれの中心孔に備えられたＬＥＤ素子とを備え、前記ヘッドのカバーには、前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結される第１表示部および第１入力部を備えることを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置を提供する。
【００１５】
望ましい実施例において、前記二相超音波振動発生器は、前記Ａ相を発生する第１圧電セラミック群および前記第１圧電セラミック群の上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第１圧電セラミック群に電源を供給する電極を含むＡ相振動素子と、前記Ｂ相を発生する第２圧電セラミック群および前記第２圧電セラミック群の上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第２圧電セラミック群に電源を供給する電極を含むＢ相振動素子と、前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子の上に備えられ、前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子で発生したＡ相およびＢ相を外部に伝達する振動固定子とを含む。
【００１６】
望ましい実施例において、前記促進器本体の一側面には、前記第１入力部、第１表示部、超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を外部と接続するための第１接続端子を備える。
【００１７】
望ましい実施例において、前記成長板刺激型発育促進装置は、前記第１接続端子とコネクタケーブルにより接続される第２接続端子を備えた制御器本体を含み、前記制御器本体は、その内部に備えられた電源供給装置と、前記電源供給装置と連結され、前記第２接続端子と接続されて前記促進器本体の第１入力部、第１表示部、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結された制御部と、前記制御部に連結された第２入力部および第２表示部とを含む。
【００１８】
望ましい実施例において、前記第１入力部は、前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子の強度を制御する信号を入力する入力部であり、前記第１表示部は、前記成長板刺激型発育促進装置の作動時間を表示する表示部であり、前記第２入力部は、前記成長板刺激型発育促進装置の作動モードを制御する信号を入力する入力部であり、前記第２表示部は、前記制御部から提供される信号を表示する表示部である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は次のような優れた効果を有する。
【００２０】
先ず、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、超音波およびＬＥＤ光を複合的に成長板に照射して刺激することにより、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させ、究極的には人体の成長発育を助ける。
【００２１】
なお、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、従来の超音波発生器とは異なり、二相進行波型超音波発生器を使用することから、各相間の位相を±９０°と０°に設定でき、二つのモード方式の超音波を照射することにより、成長板刺激効果を高めることができる。
【００２２】
なお、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、二相超音波振動発生器自体で発生した熱を成長板に接触させることにより、温熱効果を利用することができる。
【００２３】
なお、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、ＬＥＤ素子を備えており、治療に効果がある赤外線波長帯を照射することにより、効果的な光化学的治療が可能である。
【００２４】
なお、本発明に係る携帯用成長板刺激型発育促進装置によると、促進器本体および制御器本体といった簡単な構成からなっているため、携帯が簡易であり、場所に拘らず容易に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器を説明するための概念図である。
【図３】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器を説明するための概念図である。
【図４】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体の上面を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体の下面を示す図である。
【図６】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体の側面を示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の制御器本体を示す図である。
【図８】本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置全体の回路を簡略に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付の図面を参照して、本発明の望ましい一実施例を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。また、同一の構成要素に対しては同一の符号を付す。
【００２７】
図１は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を示す分解斜視図である。
【００２８】
図１を参照して説明すると、本発明の携帯用成長板刺激型発育促進装置は、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００を備えている。
【００２９】
前記二相超音波振動発生器１００は、Ａ相およびＢ相を発生し、中心孔１１２がある環状の二相超音波振動発生器である。
【００３０】
この際、前記中心孔１１２には前記ＬＥＤ素子２００が備えられる。前記ＬＥＤ素子２００は赤外線波長帯の光を照射する素子である。ここで、前記赤外線波長帯は少なくとも６８０ｎｍ以上の赤外線波長帯を意味する。
【００３１】
前記二相超音波振動発生器１００は、大きく振動固定子１１０、第１電極層１２０、圧電セラミック層１３０、第２電極層１４０および底板１５０を含むことができる。
【００３２】
前記振動固定子１１０は下部で発生した超音波を伝達する役割をする。
【００３３】
前記第１電極層１２０および第２電極層１４０は前記圧電セラミック層１３０に電源を供給する役割をする。
【００３４】
この際、前記圧電セラミック層１３０は、図１に示すように、Ａ相を発生させる複数個の圧電セラミックからなる第１圧電セラミック群１３０ａ、およびＢ相を発生させる複数個の圧電セラミックからなる第２圧電セラミック群１３０ｂからなっている。
【００３５】
前記第１圧電セラミック群１３０ａおよび第２圧電セラミック群１３０ｂは環状の領域を半分ずつ占めるように備えられる。
【００３６】
これにより、本発明の二相超音波振動発生器１００は、Ａ相を発生する第１圧電セラミック群１３０ａおよび前記第１圧電セラミック群１３０ａの上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第１圧電セラミック群１３０ａに電源を供給する電極を含むＡ相振動素子と、前記Ｂ相を発生する第２圧電セラミック群１３０ｂおよび前記第２圧電セラミック群１３０ｂの上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第２圧電セラミック群１３０ｂに電源を供給する電極を含むＢ相振動素子とからなっているため、２相の超音波を発生させることができる。前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子の動作については、図２および図３を参照して詳しく説明する。
【００３７】
前記底板１５０は、前記振動固定子１１０、第１電極層１２０、圧電セラミック層１３０および第２電極層１４０を締結して固定する役割をする。
【００３８】
即ち、ねじのような締結部材１６０により、前記振動固定子１１０が前記の底板１５０のねじ締結部１５４に固定されることにより、前記二相超音波振動発生器１００の各素子が固定される。
【００３９】
また、前記底板１５０は、前記ＬＥＤ素子２００の電極２１０を締結するＬＥＤ電極締結部１５２を備え、前記ＬＥＤ素子２００を前記二相超音波振動発生器１００に締結させる。
【００４０】
また、前記底板１５０には、第１電極層１２０、第２電極層１４０およびＬＥＤ素子２００の電極２１０に電源を供給するための電源供給ライン１７０が備えられている。
【００４１】
これにより、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用複合物理治療器は、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子を備えており、前記二相超音波振動発生器１００から照射される超音波と前記ＬＥＤ素子２００から照射される赤外線波長を同時に成長板に照射することにより、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させる。
【００４２】
この際、前記二相超音波振動発生器１００は、振動固定子１１０の表面のある質点の運動が楕円の進行波振動刺激と表面の運動が直線の定在波振動刺激といった二つのモード方式を使用でき、様々な振動刺激を成長板に照射することができるので、優れた効果を有する。
【００４３】
また、前記二相超音波振動発生器１００自体で発生する熱を用いて温熱効果を期待することもできる。
【００４４】
図２および図３は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器を説明するための概念図である。
【００４５】
図２および図３を参照して説明すると、二相超音波振動発生器は、図２に示すように、セラミック圧電体層１３０の厚さ方向に正弦波の電界を印加すると、圧電体の分極方向によって機械的な伸長１８２と収縮１８４が発生する。
【００４６】
このようなセラミック圧電体層１３０の伸長１８２および収縮１８４は、振動固定子１１０の表面に定在波(ｓｔａｎｄｉｎｇ ｗａｖｅ)に現れる。
【００４７】
この際、位相差が±９０°の場合、各相で発生した定在波が振動固定子１１０内部で合成されながら、振動固定子１１０の表面には進行波(ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｗａｖｅ)１８６の形態に現れる。
【００４８】
この際、前記振動固定子１１０の表面のある質点は楕円運動１８８をするが、前記楕円１８８の大きさおよび形状、そして回転方向を調節することにより、超音波振動発生器の速度およびトークを制御することができる。
【００４９】
先ず、本発明の二相超音波振動発生器の位相差調節方式を説明する。
【００５０】
図２に示すように、Ａ相を発生するＡ相振動素子１９２およびＢ相を発生するＢ相振動素子１９４にそれぞれ正弦波電圧を印加すると、各相で定在波が発生する。
【００５１】
前記Ａ相振動素子１９２で発生した定在波の空間的位相とＢ相振動素子１９４で発生した空間的位相は、二相超音波振動発生器の構造上９０°の位相差を有する。
【００５２】
そして、前記Ａ相振動素子１９２とＢ相振動素子１９４に時間的にφの正弦波電源を供給すると、前記Ａ相振動素子１９２とＢ相振動素子１９４で発生する機械的振動波の定在波は下記数式１および２で表される。
【００５３】
【数１】
【００５４】
【数２】
【００５５】
ここで、前記ζＡ、ζＢは整数、ｘは円周上の位置、ｎは円周上の定在波の個数である。
【００５６】
前記Ａ相振動素子１９２とＢ相振動素子１９４の定在波が同一振動固定子１１０の内部で合成されるため、前記数式１および２は下記数式３にまとめることができる。
【００５７】
【数３】
【００５８】
ここで、前記ζＢ=ζＡ×γ、即ち、振幅がγ＝ζＢ/ζＢとすると、前記数式３は下記数式４のように表される。
【００５９】
【数４】
【００６０】
前記進行波による機械的振動は振動固定子１３０の厚さＴの中央の中性面のものであり、これからＴ/２だけ離れた振動固定子１３０の表面の円周方向の変位Ｘと軸方向の変位Ｙは、それぞれ下記数式５および６で表される。
【００６１】
【数５】
【００６２】
【数６】
【００６３】
ここで、前記数式５のｔａｎθは下記数式７のように表される。
【００６４】
【数７】
【００６５】
この際、前記数式４と数式７を数式６と数式５に代入すると、下記数式８と数式９のようになる。
【００６６】
【数８】
【００６７】
【数９】
【００６８】
前記数式８および数式９を用いて振動固定子１１０の表面に発生する楕円方程式を求めると、下記数式１０の通りである。
【００６９】
【数１０】
この際、前記数式１０のＡ、ＢおよびＣは、
であり、
前記Ｐ、Ｑは
であり、
前記ａ、ｂおよびθＲは
である。
【００７０】
そのために、前記数式１０は、中心は(ｘ、Ｔ/２)であり、長軸はａであり、短軸はｂであり、回転はθＲのある楕円を示す。
【００７１】
この際、図３に示すように、前記φを−９０°から０°に変化させると、振動固定子１１０で発生する振動は、逆方向(ＣＣＷ)の進行波から段々定在波の形態に変わり、０°になると、全て定在波になり、二相超音波振動発生器は停止する。
【００７２】
また、前記φを０°から＋９０°に変化させると、純方向(ＣＷ)の進行波の形態に変化する。
【００７３】
ここで、定在波と進行波の分布はφの大きさにより徐々に変化し、前記φが−９０°から０°および０°から＋９０°の間の進行波を屈曲進行波という。
【００７４】
したがって、位相差調節の原理は、Ａ相振動素子１９２およびＢ相振動素子１９４の入力電圧の位相差を調節して前記数式１０の楕円方程式の位相差パラメーターφを可変させ、楕円の長軸、短軸、そして回転方向と楕円の勾配を変更して二相超音波振動発生器の振動の強さ、振動の種類および振動方向を制御することができる。
【００７５】
これにより、本発明に係る二相超音波振動発生器は、前記位相差調節原理を用いて振動固定子１１０の表面のある質点の運動が、楕円の進行波および直線の定在波の二つのモード方式で使用できる。
【００７６】
次に、二相超音波振動発生器の周波数を調節する方法について説明する。
【００７７】
一般に、超音波振動発生器は、機械的共振周波数と入力電源の周波数の電力変換装置の電気的共振周波数とが一致した時最大トークが発生する。機械的共振周波数は温度と負荷により変化し、温度が高くなると速度は段々遅くなる。
【００７８】
これは、前記機械的共振周波数、即ち、最適の共振点が段々低い方の周波数帯に移動することを示す。
【００７９】
一般に、電気的共振周波数、即ち、入力電源の周波数を減少させながら調節する。
【００８０】
しかしながら、最適の共振点を過ぎてもっと周波数を減少させると、超音波振動発生器の速度は急激に減少して停止することになる。
【００８１】
電力変換装置の電気的共振周波数は、変化した超音波振動発生器の機械的共振周波数を探し出してそれに従えば、効率的な駆動と安定な運転点を探すことができる。
【００８２】
前記超音波振動発生器の機械的共振周波数を表わすための、本発明に係る二相超音波振動発生器の機械的定数は次の数式１１の通りである。この際、Ｌｕｓｍは振動固定子の質量効果による等価インダクタであり、Ｃｕｓｍは振動固定子のスプリング効果によるキャパシタである。
【００８３】
【数１１】
【００８４】
ここで、前記ｍは振動固定子セラミック-金属の質量、Ｆはｆｏｒｃｅ ｆａｃｔｏｒ、Ｋは振動固定子セラミック-金属間のバネ定数である。
【００８５】
前記機械的定数を使用して二相超音波振動発生器の機械的共振周波数ｆｕｓｍを表わすと下記数式１２の通りである。
【００８６】
【数１２】
【００８７】
従って、本発明に係る二相超音波振動発生器に直接印加される電源電圧の周波数ｆｓは下記数式１３の通りである。
【００８８】
【数１３】
【００８９】
ここで、前記Ｃｄは二相超音波振動発生器の圧電セラミック層１３０の圧電セラミックのブロッキングキャパシタンスであり、前記Ｌｉは外部インダクタであり、前記Δｆは二相超音波振動発生器の制御に必要な可変周波数である。
【００９０】
これにより、前記数式１３を用いて本発明の二相超音波振動発生器の最大トークを発生させることができる電源電圧の周波数を探すことができる。
【００９１】
(実施の形態)
図４〜図６は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体の上面、下面および側面を示す図である。
【００９２】
図４〜図６を参照して説明すると、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の促進器本体は、ヘッド３００と取っ手４００とを含む。
【００９３】
前記取っ手４００は、携帯用成長板刺激型発育促進装置を使用する使用者が手で掴んで使いやすいように備えられ、図では詳しく図示してはいないが、その表面に凹凸などを設けることができる。
【００９４】
前記促進器本体におけるヘッド３００のカバー３０２の一定位置には、携帯用成長板刺激型発育促進装置の作動時間を表示する第１表示部３１０および携帯用成長板刺激型発育促進装置の作動強弱および時間を使用者が入力できる第１入力部３２０が備えられている。
【００９５】
前記促進器本体のヘッド３００の底面３０５には、前記図１を参照して説明したＬＥＤ素子２００を備えた二相超音波振動発生器１００が取り付けられている。
【００９６】
図５および図６では前記底面３０５の形状を扁平なもので図示しているが、下方向に膨らんで突出した半球型の形状に備えられても構わない。即ち、前記底面３０５は、成長板への二相超音波およびＬＥＤ光の照射が行われ易い形態で備えられている。
【００９７】
前記取っ手４００の一側端部には、前記第１表示部３１０、第１入力部３２０、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００を制御器本体(後で説明する。)などのような外部と接続するための第１接続端子３３０が備えられている。
【００９８】
したがって、本発明の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備え、前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子から照射される超音波および光を用いて成長板を刺激することにより、究極的に人体の成長発育を助ける装置である。
【００９９】
図７は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の制御器本体を示す図である。
【０１００】
図７を参照して説明すると、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置の制御器本体５００は、前記促進器本体３００の第１接続端子３３０とコネクタケーブル６００により接続される第２接続端子６１０を備えている。
【０１０１】
また、図面に詳しく図示してはいないが、前記制御器本体５００の内部には、電力変換装置を含む電源供給装置および前記治療器本体３００の第１表示部３１０、第１入力部３２０、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００と前記コネクタケーブル６００により連結される制御部が備えられている。
【０１０２】
この際、前記電源供給装置は、外部から供給される電源をＤＣ２４Ｖおよび１２Ｖに変換して本発明の携帯用成長板刺激型発育促進装置に供給する役割をする。
【０１０３】
また、前記制御器本体５００の表面には、前記制御部と連結され、前記制御部に連結されて前記制御部から提供される信号、例えば、前記二相超音波振動発生器の設定モードなどを表示する第２表示部５１０が備えられている。
【０１０４】
また、前記制御器本体５００の表面には、超音波の周波数、デューティ比および位相差などの二相超音波振動発生器の作動モードを制御する信号および前記ＬＥＤ素子の強さなどを制御する信号を入力する第２入力部５２０が備えられている。
【０１０５】
一方、前記制御器本体５００には、外部電源を供給するための電源ケーブル７００を備えて前記制御器本体５００に電源を供給する。
【０１０６】
従って、本発明に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、上述したように促進器本体および制御器本体を備え、携帯が簡易であり、容易に使用できるように設計されている。
【０１０７】
図８は、本発明の一実施例に係る二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置全体の回路を簡略に示す回路図である。
【０１０８】
図８を参照して説明すると、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、大きく促進器本体３００および制御器本体５００を含んでいる。
【０１０９】
前記促進器本体３００は、第１表示部３１０、第１入力部３２０、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００を含んでいる。
【０１１０】
また、前記制御器本体５００は、第２表示部５１０、第２入力部５２０、電力変換装置を含む電源供給装置５３０および制御部５４０を含んでいる。
【０１１１】
この際、前記制御部５４０は、前記促進器本体３００の第１表示部３１０、第１入力部３２０、二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００とコネクタケーブル６００により連結されており、前記制御器本体５００の表面の第２表示部５１０、第２入力部５２０および電源供給装置５３０と連結されている。
【０１１２】
これにより、前記制御部５４０は、使用者が前記第１入力部３２０および第２入力部５２０により入力する様々な制御信号を処理するが、前記制御部５４０はマイクロプロセッサ(図示せず)を備えているので、前記制御信号を処理して前記促進器本体３００の二相超音波振動発生器１００およびＬＥＤ素子２００を制御し、前記制御信号および処理結果を前記第１表示部３１０および第２表示部５１０に表示する。
【０１１３】
以上のような構成の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置は、超音波およびＬＥＤ光を複合的に成長板に照射して刺激することにより、成長板の軟骨細胞の培養および分化を促進させ、究極的には人体の成長発育を助けることができるのみでなく、従来の超音波発生器とは異なり二相進行波型超音波発生器を用いることから、各相間の位相を±９０°と０°に設定でき、二つのモード方式の超音波を照射することにより、成長板刺激効果を高めることができる。
【０１１４】
また、二相超音波振動発生器自体で発生した熱を患者の成長板に接触することにより、温熱治療に使用できるのみでなく、ＬＥＤ素子を備えており、治療に効果のある赤外線波長帯を照射することができるので、効果的な光化学的治療も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、望ましい実施例に基づいて説明したが、これらの実施例に限定されなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により様々な変更と修正が可能であるだろう。
【符号の説明】
【０１１６】
１００・・・二相超音波振動発生器 １１０・・・振動固定子
１１２・・・中心孔 １２０・・・第１電極層
１３０・・・圧電セラミック層、セラミック圧電体層、振動固定子
１３０ａ・・・第１圧電セラミック群
１３０ｂ・・・第２圧電セラミック群 １４０・・・第２電極層
１５０・・・底板 １５２・・・ＬＥＤ電極締結部
１５４・・・ねじ締結部 １６０・・・締結部材
１７０・・・電源供給ライン １８２・・・伸長
１８４・・・収縮
１８６・・・進行波(ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｗａｖｅ)
１８８・・・楕円 １９２・・・Ａ相振動素子
１９４・・・Ｂ相振動素子 ２００・・・ＬＥＤ素子
２１０・・・電極 ３００・・・促進器本体のヘッド、治療器本体
３０２・・・カバー ３０５・・・底面 ３１０・・・第１表示部
３２０・・・第１入力部 ３３０・・・第１接続端子
４００・・・促進器本体の取っ手 ５００・・・制御器本体
５１０・・・第２表示部 ５２０・・・第２入力部
５３０・・・電源供給装置 ５４０・・・制御部
６００・・・コネクタケーブル ６１０・・・第２接続端子
７００・・・電源ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心孔を備えた環状の二相超音波振動発生器と、
前記二相超音波振動発生器の中心孔に備えられたＬＥＤ素子とを含み、
前記二相超音波振動発生器は、
中心孔を備えた環状の振動固定子と、
前記振動固定子の下部に備えられる第１電極層と、
前記第１電極層の下部に備えられる第２電極層と、
前記第１電極層および第２電極層の間に備えられ、前記振動固定子の環状に対応し、Ａ相を発生する第１圧電セラミック群とＢ相を発生する第２圧電セラミック群を含む圧電セラミック群層とを含み、
前記二相超音波振動発生器から照射された二相超音波および前記ＬＥＤ素子から照射された光で成長板を刺激することを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項２】
底面とカバーからなるヘッドと前記ヘッドから延びた取っ手とを含む促進器本体と、
前記ヘッドの底面に備えられるＡ相およびＢ相を発生し、中心孔がある環状の二相超音波振動発生器と、
前記二相超音波振動発生器のそれぞれの中心孔に備えられたＬＥＤ素子と、
前記ヘッドのカバーに備えられる前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結される第１表示部および第１入力部とを含むことを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項３】
前記二相超音波振動発生器は、
前記Ａ相を発生する第１圧電セラミック群および前記第１圧電セラミック群の上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第１圧電セラミック群に電源を供給する電極を含むＡ相振動素子と、
前記Ｂ相を発生する第２圧電セラミック群および前記第２圧電セラミック群の上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第２圧電セラミック群に電源を供給する電極を含むＢ相振動素子と、
前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子の上に備えられ、前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子で発生したＡ相およびＢ相を外部に伝達する振動固定子とを含むことを特徴とする請求項２に記載の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項４】
前記促進器本体の一側面に、前記第１入力部、第１表示部、超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を外部と接続するための第１接続端子を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項５】
前記成長板刺激型発育促進装置は、
前記第１接続端子とコネクタケーブルにより接続される第２接続端子を備えた制御器本体をさらに含み、
前記制御器本体は、
その内部に備えられた電源供給装置と、
前記電源供給装置と連結され、前記第２接続端子と接続されて前記促進器本体の第１入力部、第１表示部、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結された制御部と、
前記制御部に連結された第２入力部および第２表示部とを含むことを特徴とする請求項４に記載の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項６】
前記第１入力部は、前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子の強度を制御する信号を入力する入力部であり、
前記第１表示部は、前記成長板刺激型発育促進装置の作動時間を表示する表示部であり、
前記第２入力部は、前記成長板刺激型発育促進装置の作動モードを制御する信号を入力する入力部であり、
前記第２表示部は、前記制御部から提供される信号を表示する表示部であることを特徴とする請求項５に記載の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項１】
中心孔を備えた環状の二相超音波振動発生器と、
前記二相超音波振動発生器の中心孔に備えられたＬＥＤ素子とを含み、
前記二相超音波振動発生器は、
中心孔を備えた環状の振動固定子と、
前記振動固定子の下部に備えられる第１電極層と、
前記第１電極層の下部に備えられる第２電極層と、
前記第１電極層および第２電極層の間に備えられ、前記振動固定子の環状に対応し、Ａ相を発生する第１圧電セラミック群とＢ相を発生する第２圧電セラミック群を含む圧電セラミック群層とを含み、
前記二相超音波振動発生器から照射された二相超音波および前記ＬＥＤ素子から照射された光で成長板を刺激することを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項２】
底面とカバーからなるヘッドと前記ヘッドから延びた取っ手とを含む促進器本体と、
前記ヘッドの底面に備えられるＡ相およびＢ相を発生し、中心孔がある環状の二相超音波振動発生器と、
前記二相超音波振動発生器のそれぞれの中心孔に備えられたＬＥＤ素子と、
前記ヘッドのカバーに備えられる前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結される第１表示部および第１入力部とを含むことを特徴とする二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項３】
前記二相超音波振動発生器は、
前記Ａ相を発生する第１圧電セラミック群および前記第１圧電セラミック群の上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第１圧電セラミック群に電源を供給する電極を含むＡ相振動素子と、
前記Ｂ相を発生する第２圧電セラミック群および前記第２圧電セラミック群の上部および下部にそれぞれ備えられ、前記第２圧電セラミック群に電源を供給する電極を含むＢ相振動素子と、
前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子の上に備えられ、前記Ａ相振動素子およびＢ相振動素子で発生したＡ相およびＢ相を外部に伝達する振動固定子とを含むことを特徴とする請求項２に記載の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項４】
前記促進器本体の一側面に、前記第１入力部、第１表示部、超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を外部と接続するための第１接続端子を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項５】
前記成長板刺激型発育促進装置は、
前記第１接続端子とコネクタケーブルにより接続される第２接続端子を備えた制御器本体をさらに含み、
前記制御器本体は、
その内部に備えられた電源供給装置と、
前記電源供給装置と連結され、前記第２接続端子と接続されて前記促進器本体の第１入力部、第１表示部、二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子と連結された制御部と、
前記制御部に連結された第２入力部および第２表示部とを含むことを特徴とする請求項４に記載の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【請求項６】
前記第１入力部は、前記二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子の強度を制御する信号を入力する入力部であり、
前記第１表示部は、前記成長板刺激型発育促進装置の作動時間を表示する表示部であり、
前記第２入力部は、前記成長板刺激型発育促進装置の作動モードを制御する信号を入力する入力部であり、
前記第２表示部は、前記制御部から提供される信号を表示する表示部であることを特徴とする請求項５に記載の二相超音波振動発生器およびＬＥＤ素子を備えた携帯用成長板刺激型発育促進装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１１−５０９７３７（Ｐ２０１１−５０９７３７Ａ）
【公表日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４３０５２（Ｐ２０１０−５４３０５２）
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／０００１９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９１１８１
【国際公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【出願人】（５１０１９４８３９）インダストリー ファウンデェイション オブ チョンナム ナショナル ユニバーシティー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／０００１９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９１１８１
【国際公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【出願人】（５１０１９４８３９）インダストリー ファウンデェイション オブ チョンナム ナショナル ユニバーシティー (2)
【Ｆターム（参考）】
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