(57)【要約】  本発明は、皮膚処理装置、詳細には一時脱毛装置であって、基板と、該基板上の少なくとも０．２ｃｍ２、詳細には少なくとも１．０ｃｍ２の領域に実装された複数の第１のＬＥＤダイと、を有する発光ユニットを備え、第１のＬＥＤダイが、７００ｎｍ〜９８０ｎｍの遠赤色又は赤外波長範囲の第１のピーク発光波長で発光するようにそれぞれ構成され、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイが、４００ｎｍ〜７００ｎｍ未満の可視波長範囲の第２のピーク発光波長で発光するように構成されており、皮膚処理装置は、第１のＬＥＤダイを作動して、詳細には１０ｍｓ〜３００ｍｓのパルス長を有する処理光パルスを放射するように構成され、第１のＬＥＤダイが、処理光パルスの照射によってユーザの皮膚上で少なくとも１Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスが得られるような放射光束を有し、皮膚処理装置は、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを作動して、処理光パルスの放射と同時に可視光パルスを放射するように構成されている、皮膚処理装置に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚処理装置、詳細には一時脱毛装置であって、
基板と、該基板上の少なくとも０．２ｃｍ２、詳細には少なくとも１．０ｃｍ２の領域に実装された複数の第１のＬＥＤダイと、を有する発光ユニットを備え、前記第１のＬＥＤダイが、７００ｎｍ〜９８０ｎｍの遠赤色又は赤外波長範囲の第１のピーク発光波長で発光するようにそれぞれ構成され、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイが、４００ｎｍ〜７００ｎｍ未満の可視波長範囲の第２のピーク発光波長で発光するように構成されており、
前記皮膚処理装置は、前記第１のＬＥＤダイを作動して、詳細には１０ｍｓ〜３００ｍｓのパルス長を有する処理光パルスを放射するように構成され、前記第１のＬＥＤダイが、前記処理光パルスの照射によってユーザの皮膚上で少なくとも１Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスが得られるような放射光束を有し、
前記皮膚処理装置は、前記少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを作動して、前記処理光パルスの放射と同時に可視光パルスを放射するように構成されている、皮膚処理装置。
【請求項２】
出口開口部を更に備え、前記処理光パルスと前記可視光パルスとが前記出口開口部を通って前記皮膚処理装置から出射するように構成されている、請求項１に記載の皮膚処理装置。
【請求項３】
前記第１のＬＥＤダイを作動して前記処理光パルスを放射させるとともに、前記少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを作動して前記処理光パルスと同時に前記可視光パルスを放射させる制御ユニットを更に備える、請求項１又は２に記載の皮膚処理装置。
【請求項４】
前記第１のピーク発光波長が、７００ｎｍ〜７８０ｎｍ又は８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長範囲にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項５】
前記第１のＬＥＤダイのそれぞれが、前記パルス長にわたって照射可能な少なくとも０．６Ｗの放射光束を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項６】
前記制御ユニットが、前記第２のＬＥＤダイを作動して前記処理光パルスの持続時間外でも可視光を放射させるように構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項７】
前記皮膚処理装置が、皮膚特性を測定するための少なくとも１つのセンサと、該センサによって測定された該皮膚特性に基づいて前記ＬＥＤダイを制御するための、前記皮膚センサと接続された制御ユニットと、を更に備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項８】
第１の皮膚処理機能、詳細には一時的な脱毛機能と、第２の皮膚処理機能、詳細には皮膚再生機能との間で切り替えを行うための制御要素を更に備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項９】
４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視範囲の更なるピーク発光波長で発光するように構成された少なくとも更なる第２のＬＥＤダイを備え、前記更なるピーク発光波長が、前記第２のピーク発光波長とは異なり、詳細には、異なるピーク発光波長で可視範囲でそれぞれが発光する少なくとも２個の更なる第２のＬＥＤダイが存在し、必要に応じて、前記３個の第２のＬＥＤダイが、無彩色の白色光が発生されるように選択される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項１０】
前記装置が、前記可視光パルスの強度又は色の少なくとも一方を、詳細にはユーザの入力、選択される皮膚処理機能、前記処理光パルスの放射フルエンス、電池の充電状態、又は装置の温度の値の少なくとも１つに応じて制御するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１個の第２のＬＥＤダイによる可視光パルスの放射をユーザの制御によって作動するためのスイッチを更に備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１個の第２のＬＥＤダイもまた、前記基板上に実装されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項１３】
前記基板上に実装された少なくとも３個の第２のＬＥＤダイを備え、該第２のＬＥＤダイは、前記第１のＬＥＤダイの選択された活性領域を示すのに適した位置に配置され、前記皮膚処理装置は、２つの異なるサイズの選択可能な活性領域を有するように構成され、より大きい方の前記選択可能な活性領域がより小さい方の前記選択可能な活性領域を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の皮膚処理装置。
【請求項１４】
美容皮膚処理、詳細には美容脱毛の方法であって、
基板と、該基板上に実装され、７００ｎｍ〜９８０ｎｍの遠赤色〜赤外波長範囲の第１のピーク発光波長で発光するように構成された複数の第１のＬＥＤダイとを与える工程と、
４００ｎｍ〜７００ｎｍ未満の可視波長範囲で発光するように構成された第２のＬＥＤダイを与える工程と、
前記第１のＬＥＤダイを作動して処理光パルスを放射させる工程と、
前記少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを作動して前記処理光パルスと同時に可視光パルスを放射させる工程と、を含む、方法。
【請求項１５】
前記処理光パルスと前記可視光パルスとを前記出口開口部を通して方向付ける工程を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は皮膚処理装置に関し、詳細には、複数のＬＥＤダイを有する一時脱毛装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的高い強度の光で皮膚を処理することによって皮膚再生などの特定の作用、詳細には（一時的）脱毛（一時的な発毛低減としても知られる）を実現できることが知られている。少なくとも一時的な脱毛に適した多くの既知の光皮膚処理装置ではレーザ光源又はフラッシュランプを利用しているが、これは、これらの光源がいずれも高強度の光を短いパルスで与えることができることによる。ＬＥＤは、一般に代替光源の１つとして述べられている。
【０００３】
特許文献、米国特許出願公開第２０１２／０１１６３７３（Ａ１）号は、物体に光を照射する光照射装置を開示している。装置は、処理光と検知光とを生成する光源を備え、制御ユニットが、処理時間間隔の処理光と検知時間間隔の検知光とが交互に生成されるように光源を制御する。光源は、好ましくは固体光源、特に発光ダイオード又はレーザダイオードである。光源はＶＣＳＥＬを含むことが好ましい。処理光は、好ましくは５７０〜１２００ｎｍの範囲の波長、及び２〜３０Ｊ／ｃｍ２の範囲のエネルギー密度を有し、パルス持続時間は１〜６００ｍｓ以内である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１１６３７３（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の目的は、従来の装置と比較して改良されているか、又は少なくとも代替手段を与える、複数のＬＥＤダイを有する皮膚処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、皮膚処理装置、詳細には一時脱毛装置であって、基板と、該基板上の少なくとも０．２ｃｍ２、詳細には少なくとも１．０ｃｍ２の領域に実装された複数の第１のＬＥＤダイと、を有する発光ユニットを備え、第１のＬＥＤダイが、７００ｎｍ〜９８０ｎｍの遠赤色又は赤外波長範囲の第１のピーク発光波長で発光するようにそれぞれ構成され、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイが、４００ｎｍ〜７００ｎｍ未満の可視波長範囲の第２のピーク発光波長で発光するように構成されており、皮膚処理装置は、第１のＬＥＤダイを作動して、詳細には１０ｍｓ〜３００ｍｓのパルス長を有する処理光パルスを放射するように構成され、第１のＬＥＤダイが、処理光パルスの照射によってユーザの皮膚上で少なくとも１Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスが得られるような放射光束を有し、皮膚処理装置は、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを作動して、処理光パルスの放射と同時に可視光パルスを放射するように構成されている、皮膚処理装置が提供される。
【０００７】
一態様によれば、美容皮膚処理、詳細には美容脱毛の方法であって、
基板と、該基板上に実装され、７００ｎｍ〜９８０ｎｍの遠赤色〜赤外波長範囲の第１のピーク発光波長で発光するように構成された複数の第１のＬＥＤダイとを与える工程と、
４００ｎｍ〜７００ｎｍ未満の可視波長範囲で発光するように構成された第２のＬＥＤダイを与える工程と、
第１のＬＥＤダイを作動して処理光パルスを放射させる工程と、
少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを作動して処理光パルスと同時に可視光パルスを放射させる工程と、を含む、方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示は、図面を参照する例示的実施形態の説明によって更に明らかとなろう。
【図１】３００ｎｍ〜２０００ｎｍの光の波長に対する対数スケール上のメラニン、水、オキシヘモグロビンの吸収係数を示すグラフである。
【図２】２００ｎｍ〜９０００ｎｍの光の波長に対するユーメラニン及びフェオメラニンの吸光係数を示すグラフである。
【図３】８個×８個のＬＥＤダイの行列が実装された基板を有する、本開示に基づく発光ユニットの例示的な一実施形態の概略図である。
【図４Ａ】第１及び第２のＬＥＤダイを含む、基板上に実装された８個×８個のＬＥＤダイの行列の別の例示的実施形態である。
【図４Ｂ】第１及び第２のＬＥＤダイを含む、基板上に実装された１５個×４個のＬＥＤダイの行列の更なる例示的実施形態である。
【図５】第１及び第２のＬＥＤダイを含む、基板上に実装された８個×８個のＬＥＤダイの行列の別の例示的実施形態である。
【図６】異なる部分複数の第１のＬＥＤダイと第２のＬＥＤダイとを含む、基板上に実装された８個×８個のＬＥＤダイの行列の更なる例示的実施形態である。
【図７Ａ】本開示に基づく皮膚処理装置の例示的な一実施形態の側面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示される皮膚処理装置の異なる例示的なヘッドの正面図であり、皮膚特性を測定するための更なるセンサの異なる位置が示されている。
【図７Ｃ】図７Ａに示される皮膚処理装置の異なる例示的なヘッドの正面図であり、皮膚特性を測定するための更なるセンサの異なる位置が示されている。
【図７Ｄ】図７Ａに示される皮膚処理装置の異なる例示的なヘッドの正面図であり、皮膚特性を測定するための更なるセンサの異なる位置が示されている。
【図８】余分な熱を除去するためのヒートシンク上に実装された基板上に実装されたＬＥＤダイのアレイの概略図である。
【図９Ａ】実装基板領域の周囲に配置された内側反射壁を有するケーシングを有する基板上に実装されたＬＥＤダイのアレイの図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示されるケーシングを有するＬＥＤアレイの切欠き図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
皮膚に光（具体的には少なくとも１つの処理光パルスの形態）を照射することにより、様々な種類の皮膚処理を行い得ることが一般的に知られている。このような皮膚処理には、皮膚再生、皺低減、ニキビ治療、及び（一時及び永久）脱毛（毛髪が光の照射によって必ずしも直ちに脱毛されるわけではないため、発毛減少又は発毛管理とも称される）が包含される。皮膚の処理は、単に美容上の理由による脱毛などの美容的処理と、非美容的（例えば予防的治療的）処理とに大別することができる。詳細には、一時及び／又は永久脱毛（発毛減少、以下、単に「脱毛」を用いる）を実現するための皮膚処理で必要とされる単位面積当たりのＬＥＤダイのアレイによって放射される放射光束は、皮膚再生などで必要とされる放射光束よりも大幅に高い。皮膚に処理光パルスを照射する目的で、レーザ光源、フラッシュランプ（例えばキセノンアークランプ）、及びＬＥＤなどの半導体光源といった様々な光源が検討されてきた。レーザ光源及びフラッシュランプは、脱毛関して広く検討されているが、光源としてのＬＥＤの応用についてはほとんど検討されていない。これは、詳細には、短いパルス長（例えば、１０ｍｓ以下）で皮膚に照射される必要のある放射フルエンスが、レーザ又はフラッシュランプによって容易に与えられるためである。そこで、本開示は、半導体光源（下記でＬＥＤなる用語が使用される場合、これにはＶＣＳＥＬ、ＶＥＣＳＥＬ、又はＯＬＥＤなどの他の固体光源が包含されるものとする）、詳細には、ＬＥＤダイのアレイ（すなわちパッケージングＬＥＤではない半導体ダイ）、及び光による一時又は永久脱毛におけるその使用に関するものである。
【００１０】
ＬＥＤダイは、例えば、使用される半導体材料に応じて、紫外（ＵＶ）光から赤外（ＩＲ）光まで、すなわち約２８０ｎｍ〜１３００ｎｍの基本的にあらゆる波長の光を放射することができる。ＬＥＤダイは、
【００１１】
【数１】
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の比較的狭いスペクトル帯域幅の光を放射する。本開示において「波長」なる用語がＬＥＤダイに関して使用される場合、この波長は、ピーク発光波長、すなわち、ＬＥＤダイの発光曲線の最大値における波長を意味する。
【００１２】
本明細書によれば、複数の第１のＬＥＤダイは、７００ｎｍ〜９８０ｎｍの遠赤色〜赤外波長範囲、詳細には７００ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光する。特定の実施形態では、第１のＬＥＤダイは、７００ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲、又は８２０ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光する。特定の実施形態では、第１の部分複数の第１のＬＥＤダイは７００ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光し、第２の部分複数の第１のＬＥＤダイは８２０ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光する。本明細書によれば、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイが、可視光波長範囲、すなわち４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光することによって、第１のＬＥＤによる処理光パルスの放射と同時に可視光パルスを放射する。遠赤色〜赤外波長範囲の処理光パルスは基本的にヒトの目には見えないため、同時に可視光パルスを与えることで処理光パルスが放射される際にユーザがこれを効果的に認識することができる。詳細には、可視光パルスが処理光パルスと同じ長さである場合、ユーザは、装置を皮膚上に保持するべきであることを理解する。これはまた、装置が目に見えない処理光パルスを発生していることの視覚的確認も与える。下記に詳細に説明されるように、例えば、ユーザが皮膚処理装置を配置する補助とするか、又は第１のＬＥＤダイの選択された活性領域を識別するための単なる照明の目的で、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを使用して処理光パルスの放射中でないときに可視光を放射することもできる。
【００１３】
特定の実施形態では、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイも基板上に実装される。しかしながら、必ずしもそうとは限らず、第２のＬＥＤダイは別の場所に配置することができる。特定の実施形態では、可視光パルス及び基本的に不可視の処理光パルスは、装置の共通の射出ウインドウを通して指向される。特定の実施形態では、少なくとも２個のＬＥＤダイが設けられ、これら２個のＬＥＤダイは可視波長範囲の異なるピーク発光波長で発光する。特定の実施形態では、可視範囲の異なるピーク発光波長でそれぞれが発光することにより無彩色の白色パルスを発生することができる少なくとも３個の第２のＬＥＤダイが提供される。特定の実施形態では、皮膚処理装置は、ユーザの入力、選択される皮膚処理機能、処理光パルスにより照射される放射フルエンス、電池の充電状態、又は装置の温度の値の少なくとも１つに応じて、可視パルスの少なくとも強度（１個のみの第２のＬＥＤダイを必要とする）又は色（可視波長範囲の異なるピーク発光波長で発光する少なくとも２個の第２のＬＥＤダイを必要とする）を制御するように構成される。ここで、第２のＬＥＤダイを使用して、例えば皮膚処理装置の１乃至複数の電池を再充電又は交換すべきであるといった更なる情報を伝えることもできる。特定の実施形態では、皮膚処理装置は、少なくとも１個の第２のＬＥＤからの可視光パルスをユーザの制御によって作動するためのスイッチを有する。ユーザは、この機能を用いて、装置を皮膚上に配置する前に、処理を行う皮膚を照らすことができる。
【００１４】
特定の実施形態では、皮膚処理装置を、脱毛機能と、皮膚再生機能又はニキビ治療機能又は皺低減機能などの別の皮膚処理機能との間で切り替えることができる。
【００１５】
特定の実施形態では、皮膚処理装置は、ＬＥＤダイを選択的に作動するために複数のＬＥＤダイと接続された制御ユニットを有する。制御ユニットは、第１のＬＥＤダイを作動して処理光パルスを放射させることができ、同時に第２のＬＥＤダイが作動される。制御ユニットは、（ａ）処理光パルスの外側で少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを選択的にオン又はオフするか（例えば、照明目的の可視光パルスをトリガするユーザ入力に応じて）、又は（ｂ）処理光パルスの間、若しくは処理光パルスの少なくとも一部の間に個々のＬＥＤダイをオン又はオフするか、又は（ｃ）処理光パルスの間に少なくとも１個のＬＥＤダイの順電流を制御する、ように構成することができる。
【００１６】
一態様において、以下の説明文では、１０ｍｓ〜３００ｍｓの範囲、２０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲、更に詳細には３０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲、又は３０ｍｓ〜１００ｍｓの範囲の光パルスを照射することにより、１Ｊ／ｃｍ２〜８Ｊ／ｃｍ２の範囲（詳細には１Ｊ／ｃｍ２〜７Ｊ／ｃｍ２の範囲）の放射フルエンスを供給することができる、基板に実装された複数の第１のＬＥＤダイ（規則的なアレイパターンの形で実装することもできるが、第１のＬＥＤダイは不規則な形で実装することもできる）を有する発光ユニットを備えた皮膚処理装置に重点を置く。本開示では、比較的長い処理光パルスを利用する。毛包にアポトーシス（プログラムされた細胞死）をもたらすために必要な凝固は、温度及び時間の両方の関数であることが知られている。したがって、７０℃の温度への１ｍｓの曝露は毛包内のタンパク質の凝固を生じるが、６２℃の温度も、毛包がこの温度に１００ｍｓにわたって曝露されれば必要な凝固を生じる。したがって、１０ｍｓ又はそれよりも長いパルス長が考えられるが、特に白い肌に生えた茶色の毛髪を処理するために用いられる４Ｊ／ｃｍ２以上の範囲の放射フルエンスでは、少なくとも６０ｍｓ、更に詳細には少なくとも１００ｍｓのパルス長を有する処理光パルスが少なくとも１つ又はいくつかの処理モードで使用される必要がある。これは、特に異なる波長で発光するように構成された異なるＬＥＤダイが基板上に実装されている場合に言えることである。したがって、少なくとも１つの態様によれば、皮膚処理装置は、少なくとも６０ｍｓのパルス長、詳細には８０ｍｓ〜１２０ｍｓの範囲、通常は約１００ｍｓのパルス長を有する少なくとも１つの処理光パルスを放射するように構成される。
【００１７】
基板上に実装されたＬＥＤダイの少なくとも一部は、少なくとも一時的な脱毛を行ううえで充分な実装密度及び光出力（放射光束）を有する。これについては以下の段落でより詳しく説明する。
【００１８】
一態様では、以下の説明は、不可視波長範囲で第１の波長で発光するように構成された、基板に実装された第１のＬＥＤダイと、可視波長範囲の第２の波長で発光するように構成された少なくとも１個の第２のＬＥＤダイとを有する発光ユニットを備えた皮膚処理装置に重点を置く。特定の実施形態では、第１のＬＥＤダイは、少なくとも一時的な脱毛を行ううえで充分な実装密度及び光出力（放射光束）を有する。特定の実施形態では、第２のＬＥＤダイは、照明目的に充分なより低い放射光束で可視光を放射するように構成することができる。異なるＬＥＤダイを同じ基板上に容易に実装することができるため、処理用に構成された第１のＬＥＤダイと照明用に構成された第２のＬＥＤダイとを同じ実装領域上に配置することができ、それぞれの個別の配線によって別々に制御することができる。特定の実施形態では、同じ種類のＬＥＤダイを個別に制御する代わりにグループとして制御する。詳細には、各ＬＥＤダイを直列に配置することができ、グループとして制御することができる。ＬＥＤダイのアレイの単一の行又は列の各ＬＥＤダイを直列に接続することができるが、同時に制御すべきＬＥＤダイの位置は任意であることは言うまでもない。
【００１９】
完全を期すために、本開示で「パルス長」なる用語を用いる場合、この時間の長さは、半値全幅（ＦＷＨＭ）のパルス強度で測定されるパルス長を意味する。
【００２０】
本明細書では、「放射フルエンス」とはユーザの皮膚上の値として与えられるが、本明細書に述べられる皮膚処理装置は、ほぼ出口開口部の面に配置されたＬＥＤダイを有するか又はＬＥＤダイが実装された基板領域が反射性内壁を有するケーシングによって包囲されているため、ユーザの皮膚上の（通常動作時の）放射フルエンスとは、ＬＥＤダイが実装された基板領域と処理される皮膚の領域とが同じサイズであることから、ＬＥＤダイの位置において放射される放射フルエンスを意味することは理解されよう。ＬＥＤダイによって放射された光が、反射ケーシングによって空間的に限定されない発散光線によって皮膚に照射される場合、それぞれの減少係数を考慮する必要がある（すなわち、ＬＥＤダイの面における放射フルエンスは、本明細書で定義される皮膚上での放射フルエンスよりもそれぞれ高くなければならない）。
【００２１】
フラッシュランプと異なり、ＬＥＤダイは、比較的狭い波長帯域（例えば、
【００２２】
【数２】
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のスペクトル帯域幅（ＦＷＨＭ））で発光する。そのため、レーザと同様、ＬＥＤダイは、放射される光が特定の状況（例えば、髪色及び／又は肌色によって決定される）に最適となるように選択することができる。したがって、既知の健康上の理由でフィルタ除去する必要のあるＵＶ部分を含む極めて広い波長スペクトルを放射するフラッシュランプを用いたＩＰＬ（強力パルスライト）装置に通常使用されている光学フィルタを用いる必要がない。
【００２３】
本開示の一態様では、皮膚処理装置は、例えば２つの異なる波長、３つの異なる波長といった、遠赤色〜赤外波長範囲内の異なる波長で処理光を放射するように構成された異なる第１のＬＥＤダイを有する。異なる波長で発光するＬＥＤダイを使用して、特定の状況に合わせて波長成分を最適に調整することができる（例えば、ユーザ毎に、又は更には単一のユーザにおいて髪色及び／又は肌色を変化させる。ただし詳細には、肌色は処理領域のタンニングに依存する）。これらの可能性を、下記により詳細に説明する。
【００２４】
基本的に、光脱毛は、周囲の皮膚に影響を及ぼすことなく毛包に熱的に影響を及ぼすことにより毛髪の成長を低減又は阻害しようとするものである。毛包に熱的に影響を及ぼすには、毛包中の標的発色団によって光が吸収されなければならない。一般に、標的発色団はメラニンである（すなわち、一般的には茶色味／黒味がかったユーメラニンであるが、大部分が赤毛に存在する赤みがかったフェオメラニンも含む）。図１は、３００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の対数スケールで、メラニン、オキシヘモグロビン（血液）、及び水の相対光吸収率を示したものである（図１の吸収曲線は、Ｃｈｒｉｓｔｉｎｅ  Ｃ．Ｄｉｅｒｉｃｋｘ，Ｍ．Ｄ．「Ｌａｓｅｒ  Ｈａｉｒ  Ｒｅｍｏｖａｌ：Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ａｓｐｅｃｔｓ」，Ｌｕｍｅｎｉｓ，２００２−ｗｗｗ．ｌｕｍｅｎｉｓ．ｃｏｍより引用）。毛包のメラニン保持部において発生する熱は周囲組織に放散し、加熱時間及び温度が共に特定の閾値を上回れば最終的にタンパク質の凝固を生じるが、既に説明したように、加熱時間が長いほど凝固を生じる温度は低くなる。
【００２５】
本開示は、大きな領域の皮膚処理装置（例えば少なくとも０．２ｃｍ２、詳細には約１〜４ｃｍ２、潜在的には最大１０ｃｍ２の処理面積）及び非監視下での家庭での使用（すなわち、使用者が、怪我をするおそれなく、また医療従事者による専門的なサポートを行う必要なく、家庭で処理を行うことを可能とする）に基本的に関する。このような皮膚処理装置は、個々の毛包を個別に処理することなく、大きな皮膚領域を照射する。これは、毛包のない皮膚組織及び皮膚組織内に存在する血管にも処理光パルスが照射されることを意味する。このような大きな領域の処理において皮膚組織及び血管に熱の影響が及ばないようにする（すなわち、皮膚組織及び血管への熱効果が家庭での使用で許容されるレベルに維持する）ために、最適な毛包処理は、メラニン吸収率が水による吸収及びオキシヘモグロビンによる吸収と比べて高い波長範囲で生じる。したがって、ユーメラニンを有する茶色味／黒味がかった毛髪（金髪、すなわち、かなり茶色味がかった毛髪を含む）では、最適な波長範囲は、水及びオキシヘモグロビンによる吸収率がメラニンに比べて低い６３０ｎｍ〜９００ｎｍの間である。フェオメラニンの吸収曲線はユーメラニンの曲線の下にあるため、発色団としてユーメラニンが基本的に存在せず、標的となるのがフェオメラニンだけである場合（すなわち、赤毛の場合）には光照射による脱毛は困難となる。図２は、ユーメラニン及びフェオメラニンについての（質量）吸光係数曲線を示したものである（Ｔ．Ｓａｒｎａ，Ｈ．Ｍ．Ｓｗａｒｔｚ，Ｔｈｅ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｍｅｌａｎｉｎｓ，ｉｎ「Ｔｈｅ  Ｐｉｇｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍ」，ｅｄ．Ｊ．Ｊ．Ｎｏｒｄｌｕｎｄ  ｅｔ  ａｌ．，Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，１９８８より引用）。吸光係数は、ある物質が特定の波長の光をどの程度強く吸収するかを定義するパラメータである。図２は、６３０ｎｍ〜９００ｎｍの波長範囲の特定の放射フルエンスの処理光パルスは赤毛に対する効果が低く、そのため、タンパク質凝固を生じさせるのに充分に高い温度を毛包内に発生させることができないことを示している。したがって、赤毛は、オキシヘモグロビンが局所的吸収最小値を有する（図１を参照）約５００ｎｍの波長（例えば４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長範囲内）の光を照射することによって最も効果的に処理されるものと考えられる。
【００２６】
光脱毛のための正しいパラメータの設定における主要な因子は、皮膚のメラニンによる光吸収及び皮膚のメラニン含有量に依存する皮膚に対する熱負荷の理解を得ることにある。皮膚のメラニン含量、すなわち皮膚の色は、ＦＳＴタイプＩ（淡い白色）からＦＳＴタイプＶＩ（最も深い色素沈着）までのスキンタイプを決定するフィッツパトリックスキンタイプ（Fitzpatrick skin type、ＦＳＴ）分類スケールに概ね関連している。肌色が濃いほど、皮膚のメラニン含有量が高く、皮膚のメラニン粒子による光吸収性が高いため、皮膚に対する熱負荷が高い。皮膚のメラニン粒子は１μｍ〜５μｍの範囲の一般的なサイズを有しているのに対して、毛包は１００μｍ〜３００μｍの範囲のサイズを有している。このようなメラニン担体のサイズの大きな差（毛包のメラニン保持部分対皮膚のメラニン顆粒）は、異なる熱放散挙動をもたらす。上述の皮膚のメラニン顆粒の熱弛緩時間が０．１ｍｓ未満であるのに対して、毛包の熱弛緩時間は約１０ｍｓである。現在、毛包に熱による影響を及ぼすためには、一定の放射フルエンス（単位面積当たりの光エネルギー）を一定の時間枠内に照射する必要があると一般的に考えられている。これらのメラニン粒子から熱を放散させ、色素による光吸収による皮膚に対する熱負荷を低減するには、パルス長は皮膚のメラニン顆粒の熱弛緩時間を上回る値を有する必要があると考えられる。このため、パルス長は、詳細には熱緩和時間の１０倍よりも長くすることができる（すなわち、少なくとも約１ｍｓ以上）。白色〜中間の肌色（ＦＳＴ  Ｉ〜ＩＩＩ）では、皮膚のメラニンの光吸収の作用のために熱の影響は限定的であり、最適なパルス長を決定するうえで重要な役割は果たさない。いずれにしても、１ｍｓ又は更には充分なフルエンスを下回るこのような短い光パルスは、今日のＬＥＤでは、本明細書で述べられるような高い密度で実装した場合でも発生させることはできない。本開示によれば、少なくとも約１０ｍｓのパルス長が検討される。必要とされる放射フルエンスが長すぎる処理光パルスとして与えられる場合、毛包内で得られる温度は熱放散によって毛包内で凝固核が効果的に生じるには低すぎる値にまで低下してしまう。パルス長は、約３００ｍｓ以下、詳細には約２００ｍｓ以下でなくてはならないと考えられるが、この値は、基本的には毛包の熱弛緩時間によって決められ、典型的には熱弛緩時間の３〜１０倍の範囲である（約１０ｍｓの範囲でもよいが、大きな毛包ではより長くともよい）。少なくとも一時的な脱毛をもたらす効果（すなわち、一時的又は永久的な発毛の低減が生じるような少なくとも毛包における熱による変化）を得るためには、この時間の間に供給される放射フルエンスは、１Ｊ／ｃｍ２〜８Ｊ／ｃｍ２である必要がある。ユーメラニンを保有する毛髪及び明るい肌色では、典型的には４Ｊ／ｃｍ２〜８Ｊ／ｃｍ２が照射される。パルス長は一般的に１０ｍｓ〜３００ｍｓの範囲、詳細には２０〜２００ｍｓの範囲とすることができる。上記に述べたように、皮膚処理装置は、パルス長が８０ｍｓ〜１２０ｍｓの範囲である処理光パルスを放射するように構成することができる。
【００２７】
考慮すべき別の因子として皮膚内部への光の浸透深さがある。光学的浸透深さ（光の強度が１／ｅにまで低下する距離）は、文献により異なるようである。例えば、１つの文献では、色白の白人の皮膚では、５００ｎｍの波長で０．２３０ｍｍの浸透深さ〜１０００ｎｍの波長で約１．６ｍｍの浸透深さとされている（Ｒ．Ｒｏｘ  Ａｎｄｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｈｅ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｈｕｍａｎ  Ｓｋｉｎ，Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｖｅ  Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｙ，７７：１３〜１９，１９８１）のに対して、別の文献では、５００ｎｍで約０．９ｍｍ〜１０００ｎｍで２．６ｍｍの値とされている（Ｂａｓｈｋａｔｏｖ，ｅｔ．ａｌ．；Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｓｋｉｎ，ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓ  ａｎｄ  ｍｕｃｏｕｓ  ｔｉｓｓｕｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｒａｎｇｅ  ｆｒｏｍ  ４００  ｔｏ  ２０００ｎｍ；Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３８（２００５）２５４３〜２５５５）。これらの差によらず、浸透深さは一般的に波長１０００ｎｍから波長５００ｎｍにかけて大幅に減少する。毛包は、皮膚表面の約１〜３ｍｍ下に位置している。つまり、赤毛の処理に最適と考えられる波長は特に浅い浸透深さを有している。また、低波長光の浅い透過深さは更に短い波長の光、例えば、約３００ｎｍの紫外光の使用も排除し、紫外光は、紫外光による他のリスクを抜きにしても毛包に基本的に到達すらしない。皮膚組織では５００ｎｍ付近の光の吸収が強いことから、３Ｊ／ｃｍ２〜約６Ｊ／ｃｍ２の範囲、詳細には３Ｊ／ｃｍ２〜約５Ｊ／ｃｍ２の範囲の放射フルエンスを照射するべきと考えられる。
【００２８】
上記に述べたように、本開示に基づく発光ユニットは、第１のＬＥＤダイ１個当たり所定の放射フルエンスをそれぞれが有する複数の第１のＬＥＤダイが充分に高い密度で実装された基板を有している（例えば、１平方ｃｍあたり約８個〜約９０個のＬＥＤダイであるが、単位面積当たりのダイの数で表される実現可能な密度は当然ながらＬＥＤダイのサイズにも依存する）。本開示に基づいて適当な第１のＬＥＤダイの特定の例について以下に検討する。
【００２９】
第１の例では、複数の第１のＬＥＤダイが基板上に実装され、これら複数のＬＥＤダイのそれぞれは７００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲で発光するように構成される。この範囲で発光するＬＥＤダイの１つの例として、Ｏｓｒａｍ  ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より販売されるＯＳＬＯＮ  ＳＳＬ（登録商標）１５０（ＧＦ  ＣＳＨＰＭ１．２４−データシートバージョン１．０）に使用されているＬＥＤダイがある。各ＬＥＤダイは、スペクトル帯域幅（ＦＷＨＭ）がΔλ＝±３０ｎｍのピーク発光波長７３０ｎｍ（遠赤色）で発光する。このＬＥＤダイは、３５０ｍＡの順電流で２０１ｍＷ〜２８０ｍＷ（通常、２３１ｍＷ）の放射光束（放射出力とも呼ばれる）を有し、最大１０００ｍＡの順電流が指定されている（これにより、通常、６６０ｍＷの放射光束を生じる）。
【００３０】
Ｏｓｒａｍ社から販売されているこれらのＬＥＤダイ（約１ｍｍ×１ｍｍ＝１ｍｍ２のダイサイズを有する）を約０．２ｍｍの間隔で基板上に実装することができ、これにより、１ｃｍ×１ｃｍ＝１ｃｍ２の基板面積上に８×８＝６４個のＬＥＤダイを実装することができる。
【００３１】
一般的に、大型のサイズのＬＥＤダイは、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ×０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ（すなわち、０．２５ｍｍ２〜２．２５ｍｍ２のサイズ）の範囲のサイズを有することができる。ＬＥＤダイは、ワイヤボンディング（詳細には金線ボンディング）によって基板に接続することができるが、高いパッケージングフォームファクター及び高い熱放散率を実現するためには、ＬＥＤダイは、フリップチップ技術によって基板に接続してもよい（そうすれば１平方ｃｍ当たり８９個の１×１ｍｍ２のＬＥＤダイの密度を実現することができる）。上記に述べたＯｓｒａｍ社製のＬＥＤダイ（１平方ｃｍ当たり６４個のＬＥＤダイの密度）を指定の順電流である１０００ｍＡで駆動して３０ｍｓ〜２００ｍｓのパルス長を有する処理光パルスを放射することにより、皮膚上の放射フルエンスは１．２６７Ｊ／ｃｍ２〜８．４４８Ｊ／ｃｍ２の範囲となる（全放射エネルギーが、実装された基板面積の大きさと同じ処理面積の大きさの皮膚領域に照射されるものと仮定する）。光パルスを放射する際にＬＥＤダイが発生する余分な熱は、例えばヒートシンク、ヒートパイプ、又は能動的液体冷却システムなどの受動的又は能動的な冷却装置によって基板から放散させることができる。受動的冷却装置（例えばヒートシンク）は、（冷却された）空気流を与えることにより支持することができる。ＬＥＤダイの効率は３０％程度であることが多く、８Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを発生する処理光パルスは、約１８．７Ｊ／ｃｍ２の余分な熱を放散せざるを得ないことを意味する。約１秒以上の所定の冷却時間を必要とするフラッシュランプに対して、ＬＥＤダイはより高い周波数でパルスさせることができるため、ＬＥＤダイによって大きな皮膚面積でより速やかな全体の処理時間を実現することができる。
【００３２】
上記に述べた第１の例では、８個×８個のＬＥＤダイのアレイのうちの４個のＬＥＤダイを、第１の波長とは異なる第２の波長で発光する異なるＬＥＤダイ（例えば、これらの異なるＬＥＤダイが第２のＬＥＤダイを構成することができるように、第２の波長は４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視範囲とすることができる）に置き換えることができるが、その場合も皮膚上のフルエンスは３０ｍｓ〜２００ｍｓのパルス長に対して基本的に１Ｊ／ｃｍ２〜８Ｊ／ｃｍ２の波長範囲にわたる。
【００３３】
第２の例では、第１のＬＥＤダイは、Ｏｓｒａｍ  ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より販売されるＯＳＬＯＮ  Ｂｌａｃｋシリーズ（８５０ｎｍ）のものを使用することができる。データシート（２０１４−０１−０９からのバージョン１．１）によれば、各ＬＥＤダイ（１×１ｍｍ２のサイズ）は、スペクトル帯域幅（ＦＷＨＭ）がΔλ＝±３０ｎｍのピーク発光波長８６０ｎｍで発光する。全発光光束は、１０００ｍＡの順電流で１０３０ｍＷとして与えられる。１ｃｍ２の基板面積上に予め実装された５個のこのようなＬＥＤダイは、１ｃｍ２の皮膚処理面積上で２００ｍｓのパルス長当たり約１Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを与える（ＬＥＤダイの全放射光束が皮膚処理面積上に照射されると仮定する）。
【００３４】
第３の例では、８個×８個のＬＥＤダイのアレイが１ｃｍ２の基板面積上にやはり実装される。第１の部分複数の４４個の第１のＬＥＤダイ（７３０ｎｍの第１の波長で発光するＯＳＬＯＮ  ＳＳＬ（登録商標）１５０）が、第２の部分複数の２０個の第１のＬＥＤダイ（８５０ｎｍの第２の波長で発光するＯＳＬＯＮ  Ｂｌａｃｋシリーズ）と本質的に混在している。第１の部分複数の第１のＬＥＤダイのみがオンされて２００ｍｓの処理光パルスを発光する場合に、５．８Ｊ／ｃｍ２のフルエンスが得られる。第２の部分複数の第１のＬＥＤダイ（８５０ｎｍ）のみがオンされて２００ｍｓの処理光パルスを発光する場合に、４Ｊ／ｃｍ２以上のフルエンスが得られる。共にオンされる場合、おおよそ１０Ｊ／ｃｍ２のフルエンスが２００ｍｓの処理光パルスで得られる（又は１００ｍｓの処理光パルスでおおよそ５Ｊ／ｃｍ２のフルエンス）。３３個の８５０ｎｍのＬＥＤダイは、３０ｍｓのパルスで約１Ｊ／ｃｍ２のフルエンスを与えることができる。
【００３５】
更に、脱毛装置は、５０２ｎｍのピーク発光波長（５０５ｎｍの通常の主波長）で発光するＯｓｒａｍ  ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より販売されるＧｏｌｄｅｎ  ＤＲＡＧＯＮ  Ｐｌｕｓ  ＬＶ  Ｗ５ＡＭ  ＬＥＤダイを備えてもよい。データシート（バージョン１．１）によれば、このＬＥＤダイは、順電流３５０ｍＡで６７ｌｍの光束を有する。６７ｌｍは、５０５ｎｍの波長で約２４０ｍＷの放射光束に変換される（線形外挿を用いた場合、１０００ｍＡの順電流で約６８４ｍＷ）。主波長５０５ｎｍのＬＥＤダイは主波長の周囲のスペクトル帯域で発光することと、ルーメンのワットへの変換は波長に強く依存していることから、この値はあくまで推定値にすぎない。２００ｍｓの処理光パルスで約３Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを得るには１平方ｃｍ当たり約２１個のこのような５０５ｎｍのＬＥＤダイが必要とされる。したがって、１平方ｃｍ当たり約４４個の５０５ｎｍのＬＥＤダイは１００ｍｓのパルスで３Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを与え、約８８個の５０５ｎｍのＬＥＤダイは１００ｍｓのパルスで約６Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを与える。約８８個の５０５ｎｍのＬＥＤダイは、５０ｍｓのパルスで約３Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを与えることができる。脱毛装置は、更に赤毛処理性能を与えるために複数のこのようなＬＥＤダイを更に有することができる。
【００３６】
本明細書で検討される値は、ＬＥＤダイの放射光束がＬＥＤダイの温度、順電流及び他の因子に依存することから、比較的大まかな参考値である点を理解されたい。
【００３７】
表１は、本明細書の発明者らが、所与の毛色及びＦＳＴスキンタイプに対する最適な処理パラメータを表しているものと考えるところの波長、パルス長、及びフルエンス値をまとめたものである。波長は、それぞれの場合で波長範囲の代表的なものであると理解され、その範囲は、所与の１つの波長の値の周囲の±５０ｎｍ（場合により±３０ｎｍ）をカバーするものとする。注意すべき点として、特定の実施形態では、皮膚処理装置は、制御ユニットが表１に従って（赤毛の場合を除き）第１のＬＥＤダイを作動することができるように、７３０ｎｍ付近のピーク発光波長で発光するように構成された第１の部分複数の第１のＬＥＤダイと、８５０ｎｍ付近のピーク発光波長で発光するように構成された第２の部分複数の第１のＬＥＤダイとを有する。更に、制御ユニットが表１に従って第１のＬＥＤダイを作動することができるように、５００ｎｍ付近のピーク発光波長で発光するように構成された第３の部分複数の第１のＬＥＤダイが存在してもよい。
【００３８】
【表１】
2019503803.tif 000005
【００３９】
図３は、本発明に基づく発光ユニット１０の例示的な一実施形態の概略図である。発光ユニット１０は、６４個の複数のＬＥＤダイが実装された基板１００を有している。ＬＥＤダイは、行Ａ〜Ｈと列１〜８とからなる８×８の規則的な矩形のパターンに配列されており、各ＬＥＤダイを行列内のそれらの位置によって識別することができる。例として３個のＬＥＤダイ１０１Ａ１、１０１Ａ８、及び１０１Ｅ５が示されており、行列の配列内のＬＥＤダイは、それぞれの参照数字に添え字として付与された行と列とによって識別することができることが理解される。
【００４０】
８×８の正方形のＬＥＤダイの行列はあくまで一例にすぎず、ＬＥＤダイは、２×２、２×４、３×６、５×５、１０×１４、４×１５（図４Ｂを参照）といった行列などの正方形又は長方形の行列、あるいはそれほど組織化されていない、よりランダムなパターンとして、任意の実用的な形で基板上に配列することができる点を理解されたい。ＬＥＤダイは、正方形又は長方形の行列として配列する代わりに、正方形又は長方形の領域よりもむしろ円形の領域に似た規則的なパターンで配列することもできる。実装される基板領域の他の任意の形状も選択することができる（例えば、三角形、台形、任意形状）。図４Ａ、図５及び図６の例では、説明を簡単にする目的で同じ８×８の行列を用いるが、これらの図に関して説明される概念及び発想は、上述の、基板に実装されるＬＥＤダイの他の規則的又は不規則的なパターンにも適用可能であることは言うまでもない。図４Ｂは、４×１５の行列を用いた一実施形態を示している。
【００４１】
制御ユニット２０は、ＬＥＤダイ１０１の各々に選択的に電圧及び電流を供給するためにＬＥＤダイの行列に接続されたリード線を有している。上記で述べたように、８×８の行列は、各列が同時に制御されるように直列に接続された８列のＬＥＤダイを有している。一般的に、制御ユニット２０は、すべてのＬＥＤダイを同時にオン及びオフするように構成することができるが、制御ユニット２０は基板上に実装されたＬＥＤダイのそれぞれを個別にオン又はオフするように構成することもできる。一般的に、制御ユニットは、複数のＬＥＤダイに任意の適当な方法で接続することができる。図３に示されるＬＥＤダイ１０１のうちの１個を第２のＬＥＤダイとすることができ、他の６３個のＬＥＤダイは第１のＬＥＤダイである。しかしながら、第２のＬＥＤダイは、第１のＬＥＤダイが実装された基板とは物理的に分離させることもできる。
【００４２】
制御ユニット２０には、例えば肌色（色素沈着レベル）などの皮膚特定を測定するためのセンサ３０が接続されている。センサは、皮膚を照射する光源を有してもよく、センサはセンサに後方散乱される（例えば光ダイオードにより実現される）光の量から肌色などの皮膚特性を決定するように構成することができる。更に、制御ユニット２０は、詳細には、例えば光強度及び／又はパルス長などの測定された肌色に基づいて少なくとも１つの処理パラメータを制御するように構成することができる。センサ３０は、任意選択的な要素として理解されるべきである。
【００４３】
この場合、制御ユニット２０はユーザインターフェース４０、５０、６０、７０にも接続されており、ユーザが発光ユニット１０の各側面を制御することを可能とする。ここで、ユーザインターフェースは、４つの入力要素４０、５０、６０、及び７０を有している。第１の入力要素４０をオン／オフスイッチとして構成することができる。第２の入力要素５０は、処理のタイプを選択するスイッチとして構成することができ、例えば第２の入力要素５０は、ユーザが脱毛機能と皮膚再生機能との間で切り替えを行うことを可能とするものとすることができる。更に、制御ユニット２０は選択された処理のタイプに基づいて少なくとも１つの処理パラメータを制御するように構成することができ、例えば、ＬＥＤダイによって放射される放射光束を、脱毛機能におけるよりも、皮膚再生機能でより低くすることができる。第３の入力要素６０は、ユーザが髪色を入力できるように構成することができる。更に、制御ユニット２０は、髪色に応じて少なくとも１つの処理パラメータを制御するように構成することができる。第４の入力要素７０は、ユーザが、皮膚に照射される最大放射フルエンスの値を設定できるように構成することができる（例えば１Ｊ／ｃｍ２から８Ｊ／ｃｍ２の範囲の値）。ここで、制御ユニット２０は、選択された最大放射フルエンスを上回らない放射フルエンスの光パルスのみを照射するように構成することができる。これに加えるか又はこれに代えて、入力要素の１つを、処理光パルスの持続時間外にもユーザが可視光パルスをトリガすることができるように構成することができる。このため、制御ユニット２０を、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを作動させて、例えば処理を行う皮膚の照明用の可視光パルスを放射するように構成することができる。これに加えるか又はこれに代えて、入力要素の１つは、ユーザが、実装された第１のＬＥＤの第１の活性領域から第２の活性領域に切り替えることができるように構成することができる（以下の図４Ａ及び図４Ｂに関する説明を参照）。入力要素４０、５０、６０、又は７０のそれぞれは、入力ノブ又はスライダー、あるいはタッチ感受性ボード上のタッチ感受性スイッチとして構成することができる。制御ユニット２０に有線接続されているものに対して、ユーザインターフェースは、制御ユニット２０と無線で接続された別の装置上で実現することができる。図３に示されるような４つの入力要素の代わりに、ユーザインターフェースは、１個、２個、３個、５個、６個、又は任意の数の入力要素を有することができる。特定の実施形態では、発光ユニット１０はいずれのユーザインターフェースも含まず、自動化された形で動作するように構成することができる。上記に述べた機能の他の又は更なる機能をユーザインターフェースを介して実現することができる。
【００４４】
図４Ａは、基板１００Ａ上に実装された複数の第１及び第２のＬＥＤダイ１０２及び１０３の構成の一例である。複数の第１のＬＥＤダイ１０２は５７個の要素を有している。複数の第２のＬＥＤダイ１０３は７個の要素を有している。第２の部分複数の第２のＬＥＤダイ１０３の７個の要素は、それらの行列での位置によって１０３Ａ１、１０３Ｅ１、１０３Ｈ１、１０３Ａ５、１０３Ｅ５、１０３Ａ８、及び１０３Ｈ８として識別される。複数の第１のＬＥＤダイ１０２は、ヒトの目に基本的に見えない遠赤色又は赤外（ＩＲ）波長（第１の波長）で発光するように構成されている。第１のＬＥＤダイは、皮膚表面に処理光パルスを照射するために使用される。更に、第２のＬＥＤダイ１０３は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視波長範囲で発光するように構成され、詳細には、第２のＬＥＤダイは、一時的な脱毛を行うのに充分な強度レベルで発光させるのには適していない低放射光束のＬＥＤとして構成することができる（例えば、第２のＬＥＤダイは、約２Ｖの供給電圧において１００ｍＡ未満、詳細には、約５０ｍＡ又は２０ｍＡの指定された順電流を有することができる）。第２のＬＥＤダイを使用して不可視の処理光パルスと同時に可視光パルスを放射することができる。更に、第２のＬＥＤダイを使用して、特に処理光パルスの持続時間外の時間において、ＬＥＤダイの行列の活性領域を示すことができる。これにより、オンされた第２のＬＥＤダイ１０３Ａ１、１０３Ｅ１、１０３Ａ５、及び１０３Ｅ５は、これら４個の第２のＬＥＤダイの間に配置された第１のＬＥＤダイのみが皮膚に光を照射するために使用されることを示す（第１の活性領域Ａ１が破線により示されている）のに対して、オンされた第２のＬＥＤダイ１０３Ａ１、１０３Ｈ１、１０３Ａ８、及び１０３Ｈ８は、複数の第１のＬＥＤダイの全体が使用されることを示す（第２の活性領域Ａ２が一点鎖線により示されている）。より小さい第１の活性領域Ａ１が顔面の皮膚の処理に有用である（より小さい活性領域Ａ１は小さい顔の領域をより正確に標的化することができる）のに対して、より大きな活性領域Ａ２は身体の皮膚の処理に有用である（より速やかな処理）。既に上記に述べたように、ユーザが可能な活性領域の間で切り替えることができるように入力要素を設けることができる。ＬＥＤダイのパターンに応じて、少なくとも２個の第２のＬＥＤダイを用いて活性領域を示すことができる（例えば、第２のＬＥＤダイを正方形又は長方形の配列の互いに反対側の隅に配置することができる）。特定の実施形態では、第１のＬＥＤダイの活性領域を第２のＬＥＤダイによって取り囲むことで活性領域を示すことができる（例えば可視光パルスを放射することに加えて）。第１のＬＥＤダイの活性領域を示すための第２のＬＥＤダイを有する代わりに、この機能を第３のＬＥＤダイに行わせ、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを別の場所に配置することができる。
【００４５】
一般的に、特定の実施形態では、基板上に１個だけの第２のＬＥＤダイが実装される（例えば、図４Ａに示されるように６３個の第１の部分複数の第１のＬＥＤダイと１個だけの第２のＬＥＤダイを８×８の行列で基板上に実装することができる）。更に、第２のＬＥＤダイは、特に低い放射光束（例えば、典型的には、約２０ｍＡ〜５０ｍＡの順電流で１００ｍＷ未満）で可視波長範囲（すなわち４００ｎｍ〜７００ｎｍの間）で発光するように構成される。このような第２のＬＥＤダイは処理光パルスの放射と同時に可視光を放射するように制御される。
【００４６】
特定の実施形態では、それぞれが異なる可視波長で発光する２個又は３個のＬＥＤダイ（例えば、第２のＬＥＤダイの波長は、約６２５ｎｍ、約５２０ｎｍ、及び約４６５ｎｍからなる波長群から選択することができ、したがって３個の第２のＬＥＤダイは実質的にＲＧＢのＬＥＤの機能を与える）が近接した空間的関係で基板上に実装されることにより、３個の第２のＬＥＤダイの個別の強度の制御によって３個の第２のＬＥＤダイによって放射される全体の光の色をカスタマイズすることができ、特に無彩色の白色を生じることができる。この複数の第２のＬＥＤダイは、照明の目的で使用するか、又は第２のＬＥＤダイがなければ目に見えない処理光パルスが皮膚上に放射されていることを視覚的に示すためのみに使用することができる。ユーザが好ましい色を設定することができるように入力要素を設けることができる。一般的に、皮膚処理装置（及び詳細には制御ユニット）は、少なくとも１個の第２のＬＥＤダイが放射する可視光の強度又は色の少なくとも一方に影響を及ぼすように構成することができる（異なる可視波長で発光する少なくとも２個の第２のＬＥＤダイが存在する場合にのみ色を変えることができることは言うまでもない）。詳細には、強度又は色変化を利用して、電池の充電状態を示す、選択された皮膚処理モードを伝える、装置の温度の値を示す、選択又は照射される放射フルエンスの値を伝える、といったことを行うことができる。例えば、赤色光によって皮膚処理装置の電池をもうすぐ交換又は再充電する必要があることを示す一方で、青色光によって皮膚処理装置が熱くなりすぎて更なる処理光パルスがまもなく妨げられることを示すことができる。
【００４７】
図４Ｂは、図４Ａに示される実施形態に似た基板１００ＡＡ上に実装された４×１５のＬＥＤダイの行列の例示的な一実施形態を示しており、処理光パルスを放射するように構成された５４個の複数の第１のＬＥＤダイ１０２Ａに加えて、６個の複数の第２のＬＥＤダイ１０３Ａが、第１の活性領域Ａ３又はより大きい第２の活性領域Ａ４を示すために可視波長範囲で発光するように配列されている。このような長方形のＬＥＤダイのアレイは、１つの皮膚処理領域から別の皮膚処理領域へと順次動かされる（図４Ａに示されるＬＥＤダイアレイはこのために使用することができる）代わりに、皮膚に沿って連続的に動かされる皮膚処理装置で特に使用されることができる。このような滑らかな動きは、長方形のＬＥＤダイアレイの長軸に垂直な方向に特に生じ得る。特定の実施形態では、滑らかに使用される皮膚処理装置は、皮膚に沿って装置が動かされる速度を測定するための速度センサを有することができる。したがって、この皮膚処理装置を、測定された滑らかな運動の速度に応じて連続した処理光パルス間の時間を制御するように構成することで、処理光パルスが皮膚に途切れることなく（すなわち、隙間や重なり合いを基本的に生じることなく）照射されるようにすることができる。長方形の形状のため、より小さい活性領域Ａ３がＬＥＤ行列の幅全体をカバーしており、これにより、より小さい活性領域Ａ３を処理領域上に正確に位置決めする助けとなる。
【００４８】
図５は、８×８のＬＥＤダイの行列の例示的な一実施形態を示しており、３２個の複数の第１のＬＥＤダイ１０４と、３２個の複数の第２のＬＥＤダイ１０５とが基板１００Ｂ上に市松模様のパターンで実装されている（例えば、実装された基板領域にわたって第１及び第２のＬＥＤダイが基本的に均一に分布することになる）。複数の第２のＬＥＤダイは、単独でも少なくとも一時的な脱毛に充分な放射光束で発光することができてもよいが、第２のＬＥＤダイは皮膚再生又は他の皮膚処理に充分な放射光束で発光することもできる。ここで、第２のＬＥＤダイ（すなわち第２のＬＥＤダイの少なくとも１個）は、第１のＬＥＤダイの不可視の処理光パルスと同時に可視光パルスを放射させるために使用されるが、装置は、複数の第２のＬＥＤダイが処理光パルスを放射するためにも作動されるモードを有してもよい（例えば、約４１０ｎｍの波長を有する青味がかった光を使用することができるニキビの治療用）。市松模様のパターンで配列される代わりに、第１及び第２のＬＥＤダイを他の任意のパターンで配置することもでき、第１のＬＥＤダイよりも多いか又は少ない第２のＬＥＤダイを設けることができる（例えば、２個、７個、１０個、１６個、２０個、４０個など）。前述したように、本明細書に示される８×８の行列は、照明目的のためのみのものであって、任意の数の第１及び第２の第２のＬＥＤダイを任意のパターンで配置することができる。
【００４９】
図６は、基板１００Ｃ上に実装された８×８のＬＥＤダイの行列の別の例示的な実施形態を示しており、３種類の異なる部分複数の第１のＬＥＤダイ１０６、１０７、１０８が基板１００Ｃ上に実装され、更に２個の第２のＬＥＤダイ１０９も基板上に実装されている。２０個の第１の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０６、２１個の第２の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０７、及び２１個の第３の複数の第１のＬＥＤダイ１０８が交互に基板上に実装されている。ＬＥＤダイアレイの中心には、照明の目的に適した放射光束で可視波長範囲で発光するように構成された２個の第２のＬＥＤダイ１０９が実装されている。特定の実施形態では、第１の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０６は第１の波長（例えば８５０ｎｍ）で発光するように構成することができ、第２の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０７は第１の波長とは異なる第２の波長（例えば７３０ｎｍ）で発光するように構成することができ、第３の複数の第３のＬＥＤダイ１０８は第１及び第２の波長とは異なる第３の波長（例えば５０５ｎｍ）で発光するように構成することができる。
【００５０】
図７Ａは、本発明に基づく皮膚処理装置８０の図を示す。皮膚処理装置８０には、上記の段落で述べた発光ユニットが使用されている。皮膚処理装置８０は、処理光パルスを放射するためのヘッド部８１と、ユーザが手で皮膚処理装置８０を保持するためのハンドル部８２とを有している。皮膚処理装置８０を少なくともオン／オフするための制御要素８５がハンドル部８２に配置されている。図７Ｂ〜図７Ｄは、ヘッド部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの異なる実施形態の正面図を示しており、各実施形態は、少なくとも１つの皮膚特性を測定するための１乃至複数のセンサ９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃの位置においてのみ本質的に異なっている。ヘッド部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃはそれぞれ、各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃを有しており、操作時にここから処理光パルスと同時に可視光パルスが放射される（出口開口部は不可視パルスと可視パルスの共通の出口開口部である）。複数のＬＥＤダイが実装された基板は、各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃのすぐ後方に配置してもよく、又は基板は、ヘッド部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの内部に各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃから約１０ｍｍ又は１０ｍｍ未満の特定の距離に配置してもよい。ＬＥＤダイが放射する光を基本的に透過する材料で形成された出口窓９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃが各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃを覆っている。出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃは、０．２ｍｍ２〜１０ｃｍ２の範囲、詳細には１ｃｍ２〜４ｃｍ２の範囲のサイズを有することができる。したがって、基板の実装領域は、各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃと同じサイズ及び形状を有することができる。特定の実施形態では、出口窓９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃは設けられない。図７Ｂの実施形態では、皮膚処理装置は、少なくとも１つの皮膚特性を測定するための２個のセンサ９５Ａを有しており、これら２個のセンサ９５Ａは出口開口部９０Ａの互いに反対側の２辺に配置されている。図７Ｃ及び７Ｄに示される実施形態では、少なくとも１つの皮膚特性を測定するための１個のみのセンサ９５Ｂ及び９５Ｃがそれぞれ、ヘッド部８１Ｂ及び８１Ｃ上にそれぞれ配置されている。図７Ｃでは、センサ９５Ｂは出口開口部９０Ｂの下に配置されているため、センサ９５Ｂは通常の運動方向（図７Ｃに基づく装置は滑らかな運動モードで使用することができる）に対して出口開口部９０Ｂの手前に配置されている。図７Ｄでは、センサ９５Ｃは出口開口部９０Ｃの中心領域に配置されている。この場合、出口開口部９０Ｃに近接して配置される基板は対応する切欠き部を有することができ、それによりセンサを切欠き部内に配置してこの切欠き部を通じて操作することができる。１乃至複数のセンサ９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃが皮膚との接触を検出するようにしてもよく、これにより、皮膚との接触が検出された場合に処理光パルスの放射のみをトリガするように発光ユニットの制御ユニットを構成することができる。
【００５１】
図８は、動作時にＬＥＤダイが発生する余分な熱を伝達除去するためのヒートシンク２１０上に実装された基板実装ＬＥＤダイアレイ２００の図である。ヒートシンクの近くにファンを配置することによってヒートシンクからの熱の放散を助けることができる。
【００５２】
図９Ａ及び図９Ｂは、基板実装ＬＥＤダイアレイ３００の斜視図及び断面図を示しており、ケーシング３１０が実装領域３２０の周囲に実装されている。ケーシング３１０は、ＬＥＤダイが放射する光に対して高い反射性を有する内壁表面３１１を有している。内壁表面３１１は、研磨された金属又は拡散反射性のプラスチック若しくはセラミック材料で形成され得る反射性コーティングを有することができる。これにより、ケーシング３１０は、ＬＥＤダイが放射する光をＬＥＤダイの面から皮膚処理装置の出口開口部まで実質的に損失がないように案内する機能を有し、ＬＥＤダイの面における放射光束は出口開口部が皮膚に置かれる際に処理領域上で測定される放射光束と基本的に同じとなる。
【００５３】
本明細書に開示した寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、別段の指定がない限り、かかる寸法はそれぞれ、列挙された値及びその値の周辺の機能的に等価な範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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