(57)【要約】  本発明は、エネルギー供給源付きハンドル（１）と、少なくとも１つの半導体光源（３）を含む少なくとも１つの熱源付き塗布ヘッド（２）と、冷却フィン（４）を含む少なくとも１つのヒートシンクと、を含む、皮膚トリートメント装置に関する。ヒートシンクは、ハンドル（１）内の熱源から遠隔に位置する。更に、熱源は、作動媒体を収容する密封された管状体を含む熱伝達システム（６、６’、６’’）によってヒートシンクに熱的に接続されており、管状体内部の圧力は、作動媒体が室温では飽和液体であり、熱源によって気化され得るように選択される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚トリートメント装置であって、
エネルギー供給源を含むハンドル（１）と、
少なくとも１つの半導体光源（３）を含む少なくとも１つの熱源を含む、塗布ヘッド（２）と、
冷却フィン（４）を含む少なくとも１つのヒートシンクと、を含み、
前記ヒートシンクは、前記ハンドル（１）内の前記熱源から遠隔に位置し、
前記熱源は、作動媒体を収容する少なくとも１つの密封された管状体を含む熱伝達システム（６、６’、６’’）によって、前記ヒートシンクに熱的に接続されており、前記管状体内部の圧力は、前記作動媒体が室温では飽和液体であり、前記熱源によって気化され得るように選択され、
前記塗布ヘッド（２）は、周囲への開口部なく封止され、かつ、空気を前記少なくとも１つの半導体光源（３）に導くために適合された少なくとも１つの空気流路（９ａ、９ｂ、９ｃ）と、前記ハンドル（１）内に位置する少なくとも１つの入口開口部（８）を有する前記少なくとも１つの空気流路（９ａ、９ｂ、９ｃ）と、前記ハンドル（１）内に位置する少なくとも１つの出口開口部（１０）と、を含むことを特徴とする、皮膚トリートメント装置。
【請求項２】
エネルギー供給源を含むハンドル（１）と、
少なくとも１つの半導体光源（３）を含む少なくとも１つの熱源を含む、塗布ヘッド（２）と、
冷却フィン（４）を含む少なくとも１つのヒートシンクと、を含み、
前記ヒートシンクは、前記ハンドル（１）内の前記熱源から遠隔に位置し、
前記熱源は、作動媒体を収容する少なくとも１つの密封された管状体を含む熱伝達システム（６、６’、６’’）によって、前記ヒートシンクに熱的に接続されており、前記管状体内部の圧力は、前記作動媒体が室温では飽和液体であり、前記熱源によって気化され得るように選択され、
前記塗布ヘッド（２）は前記ハンドル（１）に枢動可能に接続されていることを特徴とする、好ましくは請求項１に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの空気流路（９ａ、９ｂ、９ｃ）は、前記少なくとも１つの半導体光源（３）と前記塗布ヘッド（２）の透明又は半透明皮膚接触窓（７）との間の隙間（９ｃ）を介して空気を導くために適合されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項４】
皮膚接触窓（７）を含み、前記皮膚接触窓（７）は、前記熱伝達システム（６）に熱的に接続されているか、又は作動媒体を収容する密封された管状体を含む付加的な熱伝達システム（１４）に熱的に接続されており、前記管状体内部の圧力は、前記作動媒体が室温では飽和液体であり、前記熱源によって気化され得ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項５】
前記皮膚接触窓（７）が、伝熱式冷却器（１６）によって前記熱伝達システム（６、６’、６’’）に又は前記付加的な熱伝達システム（１４）に熱的に接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項６】
前記塗布ヘッド（２）が、前記皮膚接触窓（７）に熱的に接続されている冷却フィン（１２）を含むことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項７】
前記熱源が、熱伝達システム（６、６’、６’’；１４）の少なくとも１つの管状体によって前記エネルギー供給源に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項８】
前記ヒートシンクが、少なくとも１つの冷却ファン（５）を更に含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項９】
前記塗布器ヘッド（２）が、空気を前記空気流路（９ａ、９ｂ、９ｃ）に通過させるように適合されたファン（１１）を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの半導体光源（３）の第１の側が、前記熱伝達システム（６、６’、６’’）に熱的に接続されていることと、前記第１の側の反対側にある前記少なくとも１つの半導体光源（３）の第２の側が、光が前記皮膚接触窓（７）を介して前記少なくとも１つの半導体光源（３）から放出されることを可能にする位置及び向きで前記塗布ヘッド（２）内に位置していることを特徴とする、請求項３〜９のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項１１】
前記塗布ヘッド（２）が、定トルクヒンジ（２１）によって前記ハンドル（１）に枢動可能に接続されることを特徴とする、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項１２】
前記塗布ヘッド（２）が、スピンドル（２２）及びジャッキ（２３）を有する熱伝導ヒンジ（２１）によって前記ハンドル（１）に枢動可能に接続され、前記スピンドル（２２）は、熱伝達システム（６、６’、６’’；１４）の前記管状体の一部を含み、前記ジャッキ（２３）は、熱伝達システム（６、６’、６’’；１４）の前記管状体の一部及び／又は熱分解グラファイトシート（２４）を含むことを特徴とする、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの熱伝達システム（６、６’、６’’；１４）が、前記塗布ヘッド（２）と前記ハンドル（１）との間に熱分解グラファイトシート（２４）を含むことを特徴とする、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの熱伝達システム（６、６’、６’’；１４）が、前記塗布ヘッド（２）と前記ハンドル（１）との間に可撓性蛇腹部分（１３）を含むことを特徴とする、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【請求項１５】
前記熱源が、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）アレイ、垂直外部共振器面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）アレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ、又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイを含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の皮膚トリートメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚トリートメント装置、例えば手持ち式の除毛装置に関する。この装置は、エネルギー供給源付きハンドルと、少なくとも１つの半導体光源を含む少なくとも１つの熱源付き塗布ヘッドと、冷却フィンを含む少なくとも１つのヒートシンクと、を含み得る。
【背景技術】
【０００２】
除毛には、半導体光源を用いた皮膚トリートメント装置を使用することが知られている。例えば、ＥＰ  １  ７７１  １２１  Ｂ１は、光源としてＬＥＤを含む脱毛器に用いられる放射線装置を開示している。
【０００３】
すべての光ベース装置は本質的に熱を発生させ、光源が加熱する。高温の光源は、性能損失につながり得る。したがって、高性能な光ベースの除毛装置を得るには、効率的な冷却システムが必要である。冷却システム内の熱伝導体は、熱源から急速に熱を分散させて冷却フィンに伝導する。既知の冷却システムは、熱源から冷却フィンに熱を伝導するために、例えば、固体銅又はアルミニウム棒を使用する。しかし、これにより、望ましくない皮膚トリートメント装置の重量増加が生じる。加えて、このような冷却システムの効率的な使用は、短距離のみの熱伝達に限られ、光出力パワーの効率も制限される。
【０００４】
更に、米国特許出願公開第２００５／０２３１９８３（Ａ１）号は、先端部にＬＥＤを含む剛性の本体と、本体の反対側の端部に位置するファンと、を有するＬＥＤ硬化装置を開示している。本体を通って延在するヒートパイプは、一方の端部をＬＥＤに、反対側の端部をファンの近くのヒートシンクに接合又は接着される。ファンは、ヒートシンクに空気を吹き付ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＥＰ  １  ７７１  １２１  Ｂ１
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２３１９８３（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の目的は、皮膚トリートメント装置に改善された熱伝達システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エネルギー供給源付きハンドルと、少なくとも１つの半導体光源を含む少なくとも１つの熱源付き塗布ヘッドと、冷却フィンを含む少なくとも１つのヒートシンクと、を含む皮膚トリートメント装置が提供され、ヒートシンクは、ハンドル内の熱源から遠隔に位置し、熱源は、ヒートパイプ熱伝達システムによってヒートシンクに熱的に接続されている。より詳細には、熱伝達システムは、作動媒体を収容する密封された管状体を含んでもよく、管状体内部の圧力は、作動媒体が室温では飽和液体であり、熱源によって気化され得るように選択される。ウィック構造は、作動流体に対して毛管現象を発揮する、すなわち縮合領域（ヒートシンク）から蒸発領域（熱源）に液体を輸送するために管状体内に位置してもよい。ヒートパイプに好適なウィック構造としては、焼結金属粉末、スクリーン、及びパイプ軸に平行する一連の溝を有する溝付きウィックが挙げられる。管状体の形状によっては、ウィックを設ける必要はない。例えば、ヒートパイプは、毛管現象をもたらすために内壁に提供された構成及び／又はコーティングを有してもよい。ヒートパイプが軽量であるという事実と共に、高い熱伝導性は、より大きい距離にわたって熱源及びヒートシンクを空間的に分散させる可能性を実現する。
【０００８】
一態様によれば、塗布ヘッドは、周囲への開口部なく封止、例えば密封されてもよく、空気を少なくとも１つの半導体光源に導くために適合された少なくとも１つの空気流路を含んでもよい。この少なくとも１つの空気流路は、ハンドル内に位置する少なくとも１つの入口開口部と、ハンド内に位置する少なくとも１つの出口開口部と、を有してもよい。
【０００９】
加えて、又は代替として、更なる態様によると、塗布ヘッドは、ハンドルに枢動可能に接続されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態による、皮膚トリートメント装置の断面図を示す。
【図２】第２の実施形態による、皮膚トリートメント装置の断面図を示す。
【図３】第３の実施形態による、皮膚トリートメント装置の部分断面図を示す。
【図４】第４の実施形態による、皮膚トリートメント装置の部分断面図を示す。
【図５】本発明による、熱伝達システムの斜視図を示す。
【図６Ａ】ハンドルに対する塗布ヘッドの異なる位置を示す。
【図６Ｂ】ハンドルに対する塗布ヘッドの異なる位置を示す。
【図６Ｃ】ハンドルに対する塗布ヘッドの異なる位置を示す。
【図７】図６ａ〜図６ｃの代替を示す。
【図８Ａ】第５の実施形態による、皮膚トリートメント装置の詳細の部分平面図を示す。
【図８Ｂ】図８ａの熱伝達システムの斜視図を示す。
【図９Ａ】第６の実施形態による、皮膚トリートメント装置の詳細を部分斜視図及び断面図で示す。
【図９Ｂ】第６の実施形態による、皮膚トリートメント装置の詳細を部分斜視図及び断面図で示す。
【図１０Ａ】第７の実施形態による、皮膚トリートメント装置の詳細を部分斜視図及び断面図で示す。
【図１０Ｂ】第７の実施形態による、皮膚トリートメント装置の詳細を部分斜視図及び断面図で示す。
【図１１Ａ】第８の実施形態による、皮膚トリートメント装置の詳細を部分斜視図及び断面図で示す。
【図１１Ｂ】第８の実施形態による、皮膚トリートメント装置の詳細を部分斜視図及び断面図で示す。
【図１２】更なる実施形態による、皮膚トリートメント装置内のヒンジの詳細を示す。
【図１３Ａ】更なる実施形態による、皮膚トリートメント装置内のヒンジの詳細を示す。
【図１３Ｂ】更なる実施形態による、皮膚トリートメント装置内のヒンジの詳細を示す。
【図１４Ａ】更なる実施形態による、皮膚トリートメント装置内のヒンジの詳細を示す。
【図１４Ｂ】更なる実施形態による、皮膚トリートメント装置内のヒンジの詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
管状体の異なるベース形状、例えば、円形又は平面のヒートパイプは、皮膚トリートメント装置での使用に好適である。特に、ヒートパイプは、矩形形状を有してもよい。熱伝達システムの管状体は、熱的伝導材料、特に銅、鋼又はアルミニウムで作製されてもよい。熱伝達システムの作動媒体は、冷媒のような流体、例えば、水、アンモニア又は１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ−１３４ａ）であってもよい。
【００１２】
エネルギー供給源は、ハンドル内に位置する、電池、特に再充電可能電池のようなエネルギー貯蔵体を含んでもよい。加えて又は代替的に、エネルギーは、配電線を介して提供されてもよい。必要に応じて、熱源は、ヒートパイプ熱伝達システムの管状体によってエネルギー供給源に電気的に接続される。
【００１３】
皮膚トリートメント装置の熱源は、除毛に好適な光源を含んでもよい。例えば、熱源は、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）アレイ、垂直外部共振器面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）アレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ及び／又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイを含んでもよい。
【００１４】
皮膚トリートメント装置のヒートシンクは、熱源からの熱伝達を増加させるための器具を含んでもよい。例えば、少なくとも１つの冷却ファンが、熱放散を高めるために提供されてもよい。加えて又は代替的に、少なくとも１つの熱電式素子が提供されてもよい。
【００１５】
塗布ヘッドは封止されてもよく、特に、ヘッドはいずれの開口部もなく機械的に封止されてもよい。このような環境的に封入されたヘッド設計によるヘッドは、埃、湿気、水又はローションのような環境の影響から保護される。この場合、任意のファン、冷却風の入口及び出口を含むヒートシンクは、ハンドル内に完全に配置されてもよい。
【００１６】
いくつかの用途では、これは、塗布ヘッドがハンドルに剛的に接続される場合に望ましい可能性がある。加えて、例えば、ヒートパイプの管状体に剛性銅材料を使用することにより、ハンドルに対するヘッドの動きが制限される。しかし、ヒートパイプを必要な形状に曲げ加工することができる。この特徴は、ヘッドとハンドルとの間のより工業的な設計自由度を可能にする。ヘッドの中心線とハンドルの中心線との角度は、±６０°で選択され得る。これにより、ハンドルとヘッドとの固定角度を有する露出ヘッドが可能になる。手持ち式の装置の取り扱いは、意図された最良の装置使用可能性に対応するハンドルとヘッドとの間の最適な角度を得るための設計自由度によって改善される。
【００１７】
代替的に、塗布ヘッドは、ハンドルに枢動可能に接続されてもよい。例えば、付加的な可撓性セグメントを有するヒートパイプは、旋回ヘッドが露出した装置の設計を可能にする。付加的な可撓セグメントを有する熱伝導体は、旋回ヘッドが露出した装置の設計を可能にする。ヘッドは、例えば、典型的にノート型パソコンのディスプレイに使用される、定トルクヒンジを介して装置本体（ハンドル）に機械的に接続されてもよい。このヒンジにより、熱伝導手段が機械的手段から切り離される。定トルクヒンジは、本体に対するヘッドの角度を意図せず変更することなく、使用する装置の十分な剛性を維持しながら、角度を変更することを可能にする。旋回接続部を提供する場合は、接続部の熱伝導率が非常に重要である。銅又はアルミニウムで作られている場合でも、典型的な機械的ヒンジは、装置ヘッド内に広範な熱負荷を有する装置の要件を満たすのに十分な熱伝導率を有し得ない。
【００１８】
重要な態様は、塗布ヘッド内の熱源からハンドル又は本体内のヒートシンクへの十分な熱輸送を可能にしつつ、両部分間に旋回接続部を有するソリューションである。ヒートパイプは、熱源と熱冷却フィン部分との間に可撓性セグメントを挿入することによって可撓性にされてもよい。可撓性セグメントは、熱源とヒートシンクとの間のあらゆる相対的な運動に適応する。このような可撓セグメントの例は、塗布ヘッドとハンドルとの間に配置されたヒートパイプの可撓性蛇腹部分である。更なる例として、可撓性セグメントは、塗布ヘッドとハンドルとの間に、例えば、熱源部及び冷却システムのヒートシンク部に接続された、例えば、熱分解グラファイトシート（ＰＧＳ）などの高い熱伝導性グラファイト箔を含んでもよい。可撓性ヒートパイプは、原理上、剛性ヒートパイプと同等の働きをする。皮膚に対するヘッドの向きが、使用中、体形により良く適合するため、この追加の機構は、装置の使用可能性を高める。
【００１９】
加えて又は代替として、塗布ヘッドは、スピンドル及びジャッキを有する熱伝導ヒンジによってハンドルに枢動可能に接続されてもよい。スピンドルは、熱伝達システムの管状体の一部を含んでもよく、ジャッキは、熱伝導システムの管状体の一部又は熱分解グラファイトシート（ＰＧＳ）を含んでもよい。換言すれば、熱伝導システムは、スピンドルの一部である第１のヒートパイプと、ジャッキの一部である第２のヒートパイプと、を含んでもよい。代替として、ヒートパイプはスピンドルの一部であり、熱分解グラファイトシートはジャッキの一部である。
【００２０】
一態様によれば、皮膚トリートメント装置の塗布ヘッドは、透明又は半透明の皮膚接触窓を更に含む。このような皮膚接触窓は、使用者の皮膚が光源に直接接触することを防止し、埃、湿度、水、又はローションのような環境の影響を更に防止する。
【００２１】
動作中、光源モジュール、例えばＬＥＤ光源モジュールは、最大７５Ｗの熱電力を生成し得、光源モジュールの表面は、最大約８０℃まで加熱し得る。熱電力の一部は、皮膚接触窓を加熱している。皮膚接触窓温度が高いほど、使用者にとって使用が不快になる。皮膚接触窓の外側表面の高温を防止するため、皮膚接触窓の活発な冷却及び／又は、熱源からの窓の熱的分離が望ましい。
【００２２】
この点において、少なくとも１つの半導体光源の第１の側は、熱伝達システムに熱的に接続されてもよく、少なくとも１つの半導体光源の、第１の側の反対側になる第２の側は、光が皮膚接触窓を通して少なくとも１つの半導体光源から放出されることを可能にする位置及び向きで、塗布ヘッド内に位置してもよい。換言すれば、ヒートパイプ熱伝達システムは、熱源、すなわち半導体光源に背を向ける皮膚接触窓の側から熱が伝達されるように配置される。
【００２３】
加えて又は代替として、皮膚接触窓は、熱伝達システムに熱的に接続されてもよく、付加的な熱伝達システムに熱的に接続されてもよい。付加的な熱伝達システムは、例えば、作動媒体を収容する密封された管状体を含む、ヒートパイプ熱伝達システムであってもよく、管状体内部の圧力は、作動媒体が室温では飽和液体であり、熱源によって気化され得るように選択される。換言すれば、皮膚接触窓冷却設計は、例えば、あらかじめプレス加工された熱伝導性フレームを用いて及び／又は例えば、充填されたシリコンゴム若しくはグラファイト系充填材などの適用可能な熱伝導性隙間充填材を用いて、ガラス又はセラミック製の窓を別個の第２のヒートパイプに接続することを含んでもよい。窓は、セラミック、サファイアなどの高い熱伝導性の材料で作製されてもよい。皮膚トリートメント装置のハンドル内では、半導体光源及び皮膚接触窓はそれぞれ別個のヒートシンク、例えば別個の冷却フィンを有してもよい。代替として、半導体光源及び皮膚接触窓は、１つの共通のヒートシンクを共有してもよい。２つの異なるファンが、別個のヒートシンクに提供されてもよい。しかし、２つの別個のヒートシンクを用いる場合でも、両方の冷却システムとして機能する単一のファンのみを提供することが好ましい。
【００２４】
皮膚接触窓は、熱伝達システムに直接接続されてもよい。しかし、均質かつより高い性能の熱流を提供するため、皮膚接触窓は、熱電式冷却器によって、熱伝達システムに又は付加的な熱伝達システムに熱的に接続されてもよい。例えば、この皮膚接触窓冷却システムは、ヒートパイプと皮膚接触窓の内側との間に配置されたペルチエ素子を含む。ペルチエ素子は、低温部分から高温部分への均質かつ高性能な熱流を可能にする、活性熱伝導素子である。ペルチエ素子のような熱電式冷却器の供給は、単一のヒートパイプのみを使用して熱源から及び皮膚接触窓からの熱伝達を容易にして、ＬＥＤモジュール又は同様の光源及び皮膚接触窓をより低い温度で同時に冷却する。
【００２５】
皮膚接触窓からハンドルに熱を伝達することに加えて、又は代替として、塗布ヘッドは、皮膚接触窓に熱的に接続された冷却フィンを含んでもよい。例えば、皮膚接触窓冷却システムは、例えばアルミニウム又は特定の充填プラスチックのような熱伝導性材料で作製されたヘッドハウジングを含み、ヘッドハウジングは直接又は伝導性フレームを介して皮膚接触窓に接続される。換言すれば、塗布ヘッドハウジングは、例えば熱キャパシタとしての、かつ／又は付加的な冷却フィンを有する、ヒートシンクとして機能し得る。ヒートシンクのフィンは、塗布ヘッドハウジングに組み込まれ得る。すなわち、塗布ヘッドハウジング及び冷却フィンは、１つの構成部分である。あるいは、冷却フィンは、皮膚接触窓の反対側であるヘッドの後側に嵌め込まれてもよい。この設計は、封入型の塗布ヘッド設計を支持する。
【００２６】
更に又は代替として、塗布ヘッドは、少なくとも１つの半導体光源と皮膚接触窓との間の隙間を通して空気を導くために適合された少なくとも１つの空気流路を含んでもよい。皮膚接触窓冷却システムは、塗布ヘッドとハンドルとの間の空気流路を含んでもよい。流路の機能は、ハンドル内に配置され得るファンによって、光源と皮膚接触窓との間の隙間領域から加熱された空気を吸引することである。このファンの作動原理は、一方の側（入口側）から空気を吸引することと、反対側（出口側）で超過気圧を発生させることと、である。吸引側又は入口側で、ファンは負圧、すなわち真空を生成する。ファンがハンドル内に位置し、ハンドルが空気流路を介して塗布ヘッドに接続されている場合、ハンドル内のファンによって生成される真空は、空気流路を介して塗布ヘッド領域から周囲気圧の空気を吸引し、それによって塗布ヘッドからハンドルへの空気交換を生成する。この作動原理は、ヘッドに新鮮な冷却空気を供給するため、周囲圧力への塗布ヘッドの接続を必要とする。
【００２７】
一般に、少なくとも１つの空気流路は、塗布器（applicator）ヘッド内及び／又はハンドル内に位置する少なくとも１つの入口開口部と、塗布器ヘッド内及び／又はハンドル内に位置する少なくとも１つの出口開口部と、を含んでもよい。例えば、窓の冷却及び／又は光源からの窓への熱流分断のための外気取入口は、塗布ヘッドに直接接続されたハンドル内に位置する。いくつかの実施形態では、塗布ヘッドは、光源と皮膚接触窓との間の空気を導くための導風壁を含んでもよい。ハンドルへの第２の流路接続は、ハンドル内のファンによって生成される真空により、加熱された空気を吸引し得る。封止されたヘッド設計により、皮膚トリートメント装置と共にローションなどの液体を使用することができる。あるいは、ヘッド冷却用の外気取入口は、塗布ヘッド自体の中に位置する。例えば、塗布ヘッドは、光源と皮膚接触窓との間の空気を先導するための空気支持壁を含む。いくつかの実施形態では、塗布ヘッドとハンドルとの間の１つの冷却流路のみで十分であり得る。この非封入型ヘッド設計により、ローションなどの液体と装置との併用は制限される。冷却空気流路は、ハンドル及び／又はヘッドハウジングに組み込まれてもよく、余分な作り付けのパイプ流路など、余分な部分として提供されてもよい。
【００２８】
なお更に、塗布ヘッドは、空気を空気流路に通過させるように適合されたファンを含んでもよい。より詳細には、皮膚接触窓冷却システムは、小さい開口部を有する塗布ヘッドと、ヘッドに組み込まれた小さいファンと、からなる非封入型設計を含んでもよい。皮膚接触窓と光源モジュールとの間の新鮮な空気の連続的な交換は、光源モジュールが発する熱が皮膚接触窓を使用者にとって不快な温度レベルまで加熱することを防止する。ローションなどの使用可能性は、非封入型ヘッドによって制限される。
【００２９】
光出力領域は、使用者の皮膚に直接接触しない窓が提供されるように設計されてもよい。例えば、光出力領域、すなわち窓の前側に配置される付加的なキャップは、使用中に皮膚と窓との接触を防止する。一態様によれば、キャップは、いくつかの可能な固定接触点を除き、窓との接触を有しない。これにより、皮膚接触キャップと窓との間に小さい空隙がもたらされ、窓から皮膚スペーサキャップへの熱伝達が防止される。
【００３０】
このような皮膚スペーサキャップは、皮膚に対する接触面の大きさの縮小により、加熱された窓から皮膚への熱伝達を軽減し得る。加えて、キャップは、加熱された窓と皮膚との距離を保ち得る。キャップは、放射光の光ガイドとして更に機能し得る。このようなキャップの供給は、窓の付加的な冷却が不要になり得る結果をもたらし得る。
【００３１】
付加的なゲルクッション、ゲルクッションアタッチメントが、光出力窓の前側に配置されてもよい。ゲルは、可視の近赤外光に対する高い光透過率を有してもよく、可撓性の透明な箔に包まれる。アタッチメントは、いくつかの固定接触を除き、窓との接触を有しなくてもよい。ゲルクッションアタッチメントと窓との間の小さい隙間は、温まった窓のゲルクッションへの熱伝達を防止する又は有意に軽減する。ゲルクッションの利益は、装置使用中のゲルクッションの可撓性特性による体形へのヘッドの適合と、ローションなどの液体と皮膚トリートメント装置との併用の可能性と、を改善することである。
【００３２】
図１に示す皮膚トリートメント装置は、ハンドル１及び塗布ヘッド２を含む。塗布ヘッド２は、ＬＥＤモジュール３の形状の光源を含む。光ベースの装置は、皮膚トリートメントに、特に高強度光源を必要とする用途に、かつ、光送達システムが小型軽量化されることが望ましい場合に好適である。可能な用途としては、光ベースの除毛、バイオフォト変調による光ベースの皮膚再生及びニキビ治療が挙げられる。
【００３３】
塗布ヘッド２は、ハンドル１から分離された別個の構成部分になるように設計されてもよい。これにより、異なる体形に対するより良い塗布ヘッド調整がもたらされる。更に、環境的に封入されたヘッド設計が可能になる。コンパクトサイズの塗布ヘッドは、処理する皮膚の視界を広げることにより、小さいトリートメント領域（例えば、顔及びビキニ）の使用精度を改善する。
【００３４】
図１の皮膚トリートメント装置では、エネルギー供給源、例えば、再充電可能電池（図示せず）の形状のエネルギー源が、ハンドル１に提供されている。更に、冷却フィン４及びファン５の形状のヒートシンクが、ハンドル１に提供され、光源によって生成される熱をヒートシンクに伝達することを可能にしている。光源の高温により、皮膚トリートメント装置の性能が損なわれるため、効率的な熱伝達が望ましい。
【００３５】
ＬＥＤモジュール３は、ヒートパイプ６によってヒートシンク４に熱的に接続されている。ヒートパイプ６は、密封された、平面かつ実質的に矩形形状の管状体を含む。作動媒体は管状体内に位置し、管状体内部の作動媒体の圧力は、作動媒体が室温では飽和液体であり、光源３の熱源によって気化され得るように選択される。例えば、図５から分かり得るように、ヒートパイプ６は、管状体の外側表面に直接適用された光源３及びヒートシンク４を有している。必要に応じて、ヒートパイプ６の管状体は、エネルギー源と光源とを更に電気的に接続する。
【００３６】
図１の実施形態では、塗布ヘッド２には、皮膚トリートメント装置の使用中に使用者の皮膚に接触する皮膚接触窓７が提供される。塗布ヘッド２は、埃、湿度、水、又はローションのような環境の影響からヘッド２を保護するため、皮膚接触窓７と一緒に封入される。
【００３７】
空気流路が皮膚トリートメント装置に提供されており、空気流路は、ハンドル１内に位置する入口８と、ハンドル１からヘッド２への通路９ａと、ヘッド２からハンドル１への更なる通路９ｂと、出口１０と、を含む。したがって、周囲空気は、入口８を介してファン５によって吸引され、光源３の周囲で、光源と皮膚接触窓７との間の流路９ｃを介して浮遊し、ハンドル１に戻りファン５を介して出口１０に向かい得る。換言すれば、ファン５は、フィン４に冷却空気を供給するだけでなく、皮膚接触窓７の冷却用でもある。
【００３８】
代替設計を図２に示す。この実施形態では、入口８は、塗布ヘッド２内に直接提供される。したがって、冷却空気は、入口８を介してファン５によって吸引され、光源と皮膚接触窓７との間の流路９ｃを通過し、冷却フィン７に沿って流れ、最終的に出口１０から排気される。
【００３９】
更なる代替を図３に示す。この実施形態では、塗布ヘッド２に別個のファン１１が提供されている。入口８及び出口１０は、冷却空気が塗布ヘッド２を介して、光源と皮膚接触窓との間の流路９ｃを通過し得るように、塗布ヘッド２に位置している。この実施形態では、ハンドル１と塗布ヘッド２との間の通気道は不要である。空気入口及び空気出口は、図１及び図２に示すようにフィン４に冷却空気を供給するため、ファン５と共にハンドル１内に提供されてもよい。
【００４０】
なお更なる実施形態を図４に示す。この実施形態では、塗布ヘッド２は、皮膚接触窓７用のヒートシンクとして提供される。この点において、冷却フィン１２は、皮膚接触窓７とは反対側に提供されてもよい。熱は、図４の矢印で示すように、塗布ヘッド２のハウジングを介して皮膚接触窓７から冷却フィン１２に伝達され得る。
【００４１】
ヒートパイプ６の相対的に剛性の構造により、塗布ヘッド２は、ハンドル１に対して固定され得る。これにもかかわらず、手持ち式皮膚トリートメント装置の意図された最良の使用可能性に対応する塗布ヘッド２とハンドル１との間の最適な角度を得るため、異なる方法で塗布ヘッド２をハンドル１に対して位置付けることができる。図６ａ〜図６ｃは、塗布ヘッド２とハンドル１との間の異なる角度の例示的な実施形態を示す。例えば、ハンドル１の中心軸と塗布ヘッド２との間の角度αは、図６ａに示すように正であってもよく、図６ｂに示すように０であってもよく、図６ｃに示すように負であってもよい。
【００４２】
代替として、ヒートパイプ６には、図７に示すように、付加的な可撓性セグメント１３が提供されてもよい。この可撓性セグメント１３は、塗布ヘッド２とハンドル１との間の旋回を可能にする。可撓性セグメント１３は、可撓性チューブ、波形パイプ及び／又は熱伝導グラファイト箔を含んでもよい。
【００４３】
より詳細には、可撓性セグメント１３は、可撓性ヒートパイプ６を用いた旋回ヘッド設計であってもよい。ヒートパイプは、熱伝導体／ヒートパイプの上部と下部との間に可撓性蛇腹部分を挿入することによって可撓性にされてもよい。このような可撓性ヒートパイプは、例えば、Ａａｖｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌｌｏｙ，ＬＬＣ社からＴｈｅｒｍａｃｏｒｅ可撓性ヒートパイプという名称で市販されている。旋回塗布ヘッド２のこの付加的な機構により、本体に対するヘッドの角度の調整によって、体部に到達することが困難な操作の改善が可能になるため、装置の使用可能性が高まる。
【００４４】
代替として、旋回ヘッド設計用の可撓性セグメント１３は、ＰＧＳ（熱分解グラファイトシート）を含んでもよい。このようなＰＧＳは、平面の材料内に非常に高い熱伝導率を有する。熱伝導率は、純銅の熱伝導率より最大５倍の高さになり得る。加えて、ＰＧＳ材料は、非常に狭い曲げ半径及び多数の曲げサイクルで曲げ加工を行うことができる。このようなＰＧＳは、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ社からＰＧＳグラファイトシートという名称で市販されている。
【００４５】
皮膚トリートメント窓７からの熱伝達を改善するため、皮膚トリートメント窓７は、図８ａ及び図８ｂに示すように、ヒートパイプ１４の形状で別個の熱伝達システムに熱的に接続されてもよい。付加的なヒートパイプ１４は、例えば、ヒートパイプ６の冷却フィン４に隣接して位置する別個の冷却フィン１５に接続されてもよい。冷却空気をフィン４に供給するファン５は、冷却空気をフィン１５にも供給してもよい。
【００４６】
代替として、皮膚接触窓７には、ヒートパイプ６によって皮膚接触窓７から冷却フィン４に熱を伝達する冷却システムが提供されてもよい。この実施形態では、皮膚冷却窓７とヒートパイプ６との間に介在する熱電式冷却器、例えば図９ａ及び図９ｂに示すようなペルチエ素子１６を提供することが好ましい。
【００４７】
いくつかの用途では、使用者の皮膚と装置の窓７との直接接触を防止することが望ましい場合がある。皮膚接触窓７の代替として、図１０ａ、図１０ｂに示す実施形態では、皮膚スペーサキャップ１７の形状の光出力窓キャップが提供される。皮膚スペーサキャップ１７は、窓７の光源とは反対側で塗布ヘッド２に位置付けられる。塗布ヘッド２の皮膚スペーサキャップ１７と窓７と更なる構成部品との接触領域は、小さな固定接点のみを有することによって最小化されてもよい。加えて、小さい隙間１８が、皮膚スペーサキャップ１７と窓７との間に提供されてもよい。光源３から使用者の皮膚への熱伝達は、皮膚スペーサキャップ１７と使用者の皮膚との接触領域１９を減少させることによって更に最小化されてもよい。
【００４８】
加えて又は代替として、ゲルクッション２０が、図１１ａ、図１１ｂに示すように窓７と使用者の皮膚との間に提供されてもよい。付加的なゲルクッション２０は、光出力窓７の前側に配置される。ゲルは、可視の近赤外光に対する高い光透過率を有し、可撓性の透明な箔に包まれる。アタッチメント、例えば皮膚スペーサキャップ１７は、いくつかの固定接触を除き、窓７との接触を有しない。ゲルクッションアタッチメントと窓７との間の小さい隙間１８は、温まった窓７のゲルクッション２０への伝導性を低減させる。
【００４９】
図１２は、熱源である光源３及びヒートシンクである冷却フィン４を備える皮膚トリートメント装置の詳細の概略的な実施形態を示す。光源３及び冷却フィン４は、ヒンジ２１、例えばトルクヒンジを介して接続される、第１の熱伝導体６’及び第２の熱伝導体６’’を含む熱伝達システム６によって、互いに接続される。ヒンジは、図１３ａ〜図１４ｂに示すように、スピンドル２２及びジャッキ２３を含んでもよく、スピンドル２２は、第２の熱伝導体６’’に接続され、ジャッキ２３は、第１の熱伝導体６’に接続される。第１の熱導体６’及び第２の熱導体６’’は、熱伝達システム６の可撓性部分１３を形成するＰＧＳ２４によって、更に熱的に接続される。
【００５０】
本実施形態では、第１（上部）の熱伝導体６’は、銅又はアルミナなどの良好な熱伝導材料のプレート、ヒートパイプ６、又は直接的にＰＧＳシート２４の拡張領域であってもよい。ヘッド２内の熱源３からの熱は、上部の熱伝導体６’を介して、ＰＧＳ箔であり得る熱伝導体の可撓性部分１３に伝達される。図１２のヒンジ２１は主として、機械的安定性に役立つ一方、ヒンジ２１の熱伝導率は相対的に僅少であり得る。
【００５１】
図１２の実施形態の一態様は、上部の熱伝導体６’と下部の熱伝導体６’’との間のＰＧＳ箔２４の長さが好ましくは小さいことである。ヒンジ２１に近い箔２４の支持されていない部分の長さに対する温度差を小さく維持するため、この長さを可能な限り小さく、例えば、１０ｍｍ未満の長さで維持することが望ましい。下部の熱伝導体６’’はまた、遠隔に位置するヒートシンク４への熱伝達を可能にするため、直接的にヒートシンク（フィン４を有する銅、アルミナ）又はヒートパイプ６であってもよい。
【００５２】
ヘッド２から本体又はハンドル１へ熱を伝達するための別のオプションは、十分な熱を伝達する能力を有する、特別設計のヒンジ２１を使用することである。
【００５３】
図１３ａ及び図１３ｂは、十分な熱伝達を可能にすると同時に、皮膚トリートメント装置のハンドル１に対して塗布ヘッド２を旋回させるのに好適な、ヒンジ２１の代替の実施形態を示す。図１３ａ及び図１３ｂは、上部及び下部の熱伝導体６’、６’’の一方をそれぞれ形成する２つのヒートパイプのヒンジ２１構造を示す。スピンドル２２とジャッキ２３との間の円筒形接触領域は、スピンドル２２からジャッキ２３に熱を伝達する。熱伝達を向上させるため、熱伝導性潤滑剤が使用されてもよい。
【００５４】
図１４ａ及び図１４ｂは、十分な熱伝達を可能にすると同時に、皮膚トリートメント装置のハンドル１に対して塗布ヘッド２を旋回させるのに好適な、ヒンジ２１の更なる代替の実施形態を示す。図１４ａ及び１４ｂは、ジャッキ側２３で熱伝導体としてＰＧＳ２４を使用する設計を示す。スピンドル２２も、ヒートパイプ技術を使用して作製される。
【００５５】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載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、特に指示がない限り、そのような各寸法は、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の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。
【００５６】
参照番号
１            ハンドル
２            ヘッド
３            光源
４            フィン
５            ファン
６            ヒートパイプ
６’、６’’  熱伝導体
７            窓
８            入口
９ａ〜ｃ      流路
１０          出口
１１          ファン
１２          フィン
１３          可撓性セグメント
１４          ヒートパイプ
１５          フィン
１６          熱電式冷却器
１７          皮膚スペーサキャップ
１８          隙間
１９          接触領域
２０          ゲルクッション
２１          ヒンジ
２２          スピンドル
２３          ジャッキ
２４          ＰＧＳ
α            角度
【図１】
2019520901.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
2019520901.tif 000008
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
2019520901.tif 000012
【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2019520901.tif 000014
【図９Ｂ】
2019520901.tif 000015
【図１０Ａ】
2019520901.tif 000016
【図１０Ｂ】
2019520901.tif 000017
【図１１Ａ】
2019520901.tif 000018
【図１１Ｂ】
2019520901.tif 000019
【図１２】
2019520901.tif 000020
【図１３Ａ】
2019520901.tif 000021
【図１３Ｂ】
2019520901.tif 000022
【図１４Ａ】
2019520901.tif 000023
【図１４Ｂ】
2019520901.tif 000024
【国際調査報告】
2019520901.tif 000025
2019520901.tif 000026
2019520901.tif 000027
2019520901.tif 000028
2019520901.tif 000029