Effect of the gel elasticity of model skin matrices on the distance/depth-dependent transmission of vibration energy supplied from a cosmetic vibrator

Abstract

ObjectiveThe purpose of this study was to determine how the energies supplied from a cosmetic vibrator are deeply or far transferred into organs and tissues, and how these depths or distances are influenced by tissue elasticity. MethodsExternal vibration energy was applied to model skin surfaces through a facial cleansing vibrator, and we measured a distance- and depth-dependent energy that was transferred to model skin matrices. As model skin matrices, we synthesized hard and soft poly(dimethylsiloxane) (PDMS) gels, as well as hydrogels with a modulus of 2.63 MPa, 0.33 MPa and 21 kPa, respectively, mostly representing those of skin and other organs. The transfer of vibration energy was measured either by increasing the separation distances or by increasing the depth from the vibrator. ResultsThe energies were transmitted deeper into the hard PDMS than into the soft PDMS and hydrogel matrices. This finding implies that the vibration forces influence a larger area of the gel matrices when the gels are more elastic (or rigid). There were no appreciable differences between the soft PDMS and hydrogel matrices. However, the absorbed energies were more concentrated in the area closest to the vibrator with decreasing elasticity of the matrix. Softer materials absorbed most of the supplied energy around the point of the vibrator. In contrast, harder materials scattered the external energy over a broad area. ConclusionsThe current results are the first report in estimating how the external energy is deeply or distantly transferred into a model skins depending on the elastic moduli of the models skins. In doing so, the results would be potentially useful in predicting the health of cells, tissues and organs exposed to various stimuli. Resume ObjectifLe but de cette etude est de determiner comment les energies fournies par un vibrateur cosmetique sont transferees soit en profondeur soit lateralement dans les organes et les tissus, et comment ces profondeurs ou les distances sont influencees par l'elasticite des tissus. MethodesDe l'energie de vibration externe a ete appliquee sur des surfaces de modeles de peau a l'aide d'un vibrateur de nettoyage du visage, et nous avons mesure une energie dependante de la distance et de la profondeur qui a ete transferee aux modeles de la matrice de la peau. En tant que modele des matrices de la peau, nous avons synthetise des gels de poly (dimethylsiloxane) (PDMS) dur et mou, ainsi que des hydrogels ayant un module de 2,63 MPa, 0,33 MPa et 21 kPa, respectivement, pour la plupart representant ceux de la peau et d'autres organes. Le transfert de l'energie vibratoire a ete mesure soit en augmentant les distances de separation ou en augmentant la profondeur par rapport au vibrateur. ResultatsLes energies ont ete transmises plus profondement dans les PDMS dures que dans les PDMS mous et des matrices d'hydrogel. Cette constatation implique que les forces de vibration influencent une plus grande surface des matrices de gel lorsque les gels sont plus elastiques (ou rigide). Il n'y avait pas de difference notable entre les PDMS mous et des matrices d'hydrogel. Cependant, les energies absorbees sont plus concentrees dans la zone la plus proche du vibreur avec la diminution de l'elasticite de la matrice. Les materiaux plus mous absorbent plus de l'energie fournie autour du point du vibrateur. En revanche, des materiaux plus durs dispersent l'energie externe sur une large zone. ConclusionsLes resultats actuels sont le premier rapport dans l'estimation de la facon dont l'energie externe est transferee en profondeur ou lateralement dans un modele de peau en fonction des modules d'elasticite. Ce faisant, les resultats seraient potentiellement utiles pour predire la sante des cellules, des tissus et des organes exposes a divers stimuli.Keywords