(57)【要約】半導体レーザダイオードを使用して、そのレーザ光のエネルギーレベルを適正に調節することにより、経済的で有効、かつ、安全な美容用のレーザ脱毛装置を提供する。半導体レーザダイオードは光出力５〜１５００ｍＷ、ピーク波長６００〜１６００ｎｍのものを使用する。半導体レーザダイオードの制御部に、レーザ光のパルス出力を調節するパルス出力調節手段及びレーザ光の発光時間を設定する発光時間設定手段を備え、これらによりレーザ光のエネルギーレベルを調節して強い光を短時間照射したり弱い光を長時間照射したりして、色や太さがさまざまな毛を適切に脱毛する。レーザ光の照射に並行してエアを吸引または排気して、皮膚をレーザ光の焦点に位置させたり、空冷したりするといっそう効果的である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出力５〜１５００ｍＷ、ピーク波長６００〜１６００ｎｍを有する半導体レーザダイオードの発光面前方に集光レンズを取り付け、
レーザ光のパルス出力を調節するパルス出力調節手段と、
レーザ光の発光時間を設定する発光時間設定手段と、
を備え、
しかして、前記半導体レーザダイオードのレーザ光を皮膚面に照射し、毛乳頭と皮脂腺にたんぱく変性を起こして毛の発育を抑制することを特徴とするレーザ脱毛装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体レーザダイオードを使用して脱毛トリートメントを行う美容用のレーザ脱毛装置に関する。
背景技術
毛は、その根元の毛乳頭と毛穴の途中の皮脂腺から供給される、たんぱく質の一種であるケラチンという毛の因子によって成長する。
レーザ脱毛は、レーザ光を皮膚面に照射し、この毛乳頭と皮脂腺にたんぱく変性を起こしてケラチンの供給を止め、毛の発育を抑制するものである。
レーザ光は、生体に照射するとジュール熱を発生し、そのエネルギーレベルに応じて、生体は、炭化（４００°Ｃ以上）、蒸化（１００°Ｃ以上）、血液凝固（６８°Ｃ以上）、たんぱく変性（４２°Ｃ以上）、活性化（４０°Ｃ以下）などの光熱反応を起こす（かっこ内は生体組織の温度を示す）。
生体組織の温度が４２°Ｃを越えると、生体はたんぱく変性を起こして細胞が死滅する。死滅した細胞の数が増えると、生体組織は元に戻らなくなる。
このため、脱毛を有効かつ安全に行うためには、照射するレーザ光の強さを適正に調節して、生体組織の温度が４２°Ｃを大きく越えないようにする必要がある。
レーザ脱毛は、医療用の強力なレーザ装置を使用すれば、効果が確実であるが、医療用のレーザ装置は専門家でなければ取扱えず価格も非常に高い。
このため医療用のレーザ装置を使用して脱毛するには、多額の費用がかかり長期の治療を必要とするので、経済的な負担と時間的な制約が大きい。
また、医療行為として脱毛するには心理的な抵抗感があるため、一般にはもっと気軽にエステ感覚で脱毛したいという要望が強い。
そこで本発明では、医療用の強力なレーザでなく誰もが扱える半導体レーザダイオードを使用し、そのうえで、レーザ光のエネルギーレベルを適正に調節することにより、経済的で有効、かつ、安全な美容用のレーザ脱毛装置を提供することを目的になされたものである。
発明の開示
本発明の構成は次のとおりである。
すなわち本発明で使用する半導体レーザダイオードは、光出力５〜１５００ｍＷ、ピーク波長６００〜１６００ｎｍのもので、このような半導体レーザダイオードの前方に集光レンズを取り付ける。
そしてレーザ光のエネルギーレベルを調節するためのものとして、パルス出力調節手段と発光時間調節手段を設ける。
このうちパルス出力調節手段は点滅するレーザ光のパルス出力のデューティ比を調節するもので、他方の発光時間調節手段はレーザ光のパルス出力が出力する時間すなわち発光する時間を調節するものである。
そしてこれらパルス出力調節手段および発光時間調節手段を操作してエネルギーレベルを適正値に調整して、レーザ光を皮膚面に照射することにより、毛乳頭と皮脂腺にたんぱく変性を起こして毛の発育を抑制する。
発明を実施するための最良の形態
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
レーザ脱毛装置は、プローブ１とコントロールボックス２から成り立っている。
コントロールボックス２は、フロント面に操作パネルＰを配置し、エアを吸入・排出するコンプレッサ２１と、レーザダイオードＬＤの電源部２２と、エアの吸入・排出の切換やレーザダイオードＬＤの点灯をタイマ制御する制御回路２３とを内蔵し、リアー面にはケーブル３と電源コード４が接続している。
操作パネルＰで、電源スイッチのオン・オフ、パルス出力の調節、発光時間の設定、トリートメント全体の時間設定、トリートメントモードの設定などを行う。
パルス出力の調節は、レーザダイオードＬＤの電源部２２を操作して行う。ダイオードＬＤへの電源供給をオン・オフしてレーザ光をパルス的に発光するが、レーザ光のこのパルス出力のオンタイムを変更してパルスのデューティ比を調節すれば、レーザ光の強さが調節できる。
レーザ光を強くするときは、パルスのオンタイムを長くして単位時間当たりの点灯時間を長くし、弱くするときはパルスのオンタイムを短くして単位時間当たりの点灯時間を短くする。そして出力を最大にするときは電源供給をオンのままにし連続出力とする。パルスの周波数は５〜１００Ｈｚの範囲で設定する。
このようにレーザダイオードＬＤの発光はパルス出力（若しくは連続出力）であるが、このパルス出力は間欠的で途中に休止を挟む。例えばパルス出力の継続時間すなわち発光時間を５秒に設定すると、レーザダイオードＬＤは５秒間パルス的に（または連続的に）発光する。５秒経過すると発光を休止し、所定の休止時間（例えば３秒）を過ぎると再び５秒間発光し、発光と休止のサイクルを繰り返す。このように途中に休止時間を挟むことにより、皮膚に一過性のダメージを与える危険を回避できる。発光時間は１〜９秒の範囲で調節できる。
そして実際の脱毛では、毛の色や太さに応じて、パルス出力の強さと発光時間を組合せる。例えば黒くて太い毛を脱毛する場合は、パルスのデューティ比を大きくしてパルス出力を強くする一方、発光時間は短くする。これにより強いレーザ光を照射して確実に毛の発育を抑制でき、しかも必要以上のダメージを皮膚に与えるのを避けることができる。逆に、金色で細い毛を脱毛する場合には、パルスのデューティ比を小さくし発光時間を長くする。これにより弱いレーザ光を長時間照射して、皮膚への損傷を抑制しつつ脱毛を行う。どちらの場合も皮膚に与えるエネルギーレベルはほぼ同レベルであるが、皮膚への生体的な影響が違い、毛の種類に適合したレーザ照射を実現できる。
こうして所定のパルス出力で発光と休止を交互に繰り返しながらトリートメントを行うのであるが、トリートメントの全体的な時間の設定は、皮膚に長時間の使用によるダメージを与えないために、タイマに通常の使用に適正な５〜６０分のカウント値を設定する。
トリートメントモードの設定は、「レーザ照射のみ」、「レーザ照射と吸引」または「レーザ照射とエアの吹き付け」の中から、いずれかのモードを選択する。
コード３にはエアチューブ３１とリード線３２が内蔵されている。エアチューブ３１によりプローブ１とコンプレッサ２１が連結され、リード線３２によりプローブ１と電源部２２及び制御回路２３などが接続される。
プローブ１は、頭部がＬ字型に折り曲がった形状で、そのケース１１の側面に押しスイッチＳが配置され、ケース１１の頭部正面にはねじ筒１２が固定されている。
ねじ筒１２の外周に形成したスクリューねじに、吸引キャップ１３ＡＡまたは図４に示す吹き付けキャップ１３Ｂ′を交換可能に取り付ける。
吸引キャップ１３Ａと吹き付けキャップ１３Ｂは、いずれも透明アクリル製で、皮膚のどこにレーザ光が照射しているか、外部から見えるようになっている。
吸引キャップ１３Ａの内側にＡＢＳ樹脂で形成したリング状の皮膚当て部１４を取付ける。
吹き付けキャップ１３Ｂは、先端の開口縁の一部を切り欠いてエアの吹き抜け部１３ｂを設ける。
ケース１１の頭部には球形の集光レンズ１５を嵌め込まれている。
レーザ光は平行で拡散せず集光性にすぐれているため、レンズ１５により一点に絞られる。
吸引キャップ１３Ａと吹き付けキャップ１３Ｂは、レンズ１５から皮膚までの距離を一定に保つスペーサとして作用し、スクリューねじを廻してその距離を変更することにより、皮膚に照射するレーザ光のエネルギー密度を調節することができる。
ケース１１の頭部の内側面に接触するようにヒートシンク１６を設ける。
ヒートシンク１６の軸心と外縁部には、それぞれレーザ光が透過する透過孔４１と空気が抜ける通気孔４２を穿ち、透過孔４１の奥にレーザダイオードＬＤを固定する。
レーザダイオードＬＤのレーザ光は、前方に配置したレンズ１５によって皮膚当て部１４、あるいは、吹き付けキャップ１３Ｂの開口面の軸心に集光する。
レーザダイオードＬＤは、ＧａＡｓ（ガリウムアルセナイド）などの化合物半導体を用いたＰＮ接合ダイオードであって、これに電流を流して励起しレーザ発振させる。
半導体レーザダイオードは、小型軽量で発振効率がよく、電流による直接変調が可能で、しかも寿命が長く、大量生産が可能で価格が安いなどの優れた特長がある。
また、材料の成分比率や構成原子の種類を変えることによって、波長の異なるレーザ光のダイオードが得られる。
レーザ光の波長が異なると、これに反応する色素も違ってくるので、半導体レーザダイオードの波長を変えれば、さまざまな色の皮膚に対応できる。
本発明に使用する半導体レーザダイオードは、ピーク波長６００〜１６００ｎｍ、光出力５〜１５００ｍＷを有し、この範囲内であれば、熱効率が良くて皮膚に十分な光熱反応を起こすと同時に、生体組織を損傷するほどには強すぎず、皮膚に障害を起こす危険性はない。
レーザ光には、脱毛向けの熱反応のほかに、光電気反応、光磁気反応、光力学反応、光化学反応、光免疫反応、光酵素反応などがあり、これらの反応は、光生物学的活性化により生体組織の新陳代謝を促して皮膚血行を高め、水分や血液に吸収されにくいため、優れた皮膚深達性を持つ。
なお、光出力が不足する場合は、複数のレーザダイオードＬＤを並べそれらの焦点が１ヶ所に集まるように配置すれば、脱毛に使用できる。
ヒートシンク１６は、レーザダイオードＬＤの動作時の発熱を熱伝導によって拡散させて発光性能の低下を抑える。
このため、熱伝導効率のよいアルミあるいはその合金で鋳造し、ダミーの通孔をいくつか設けて放熱効率を高める。
ケース１１内には、コンプレッサ２１に連結するエアチューブ３１を導入し、エアチューブ３１の開口端をヒートシンク１６の後方にのぞませる。
また、レーザダイオードＬＤと電源２２を接続するリード線３２をケース内に導入する。
図５に、コンプレッサ２１の配管図を示す。
配管接続は、吸気口２１ａと排気口２１ｂに、それぞれ一対の分岐管３１ａ、３１ｂの基端側を接続し、分岐管３１ａ、３１ｂの先端側の一端をそれぞれ開閉弁Ｖ１、Ｖ３を介してエアチューブ３１に接続し、他端をそれぞれ開閉弁Ｖ２、Ｖ４を介して開放する。
配管接続は以上のような構成で、図６に示すように、プローブ１の吸引を行うときは開閉弁Ｖ１、Ｖ４を開いてＶ２、Ｖ３を閉じる。
反対に、プローブ１の吹き付けを行うときは開閉弁Ｖ１、Ｖ４を閉じてＶ２、Ｖ３を開く。
吸引しないで吹き付けだけを行う簡略型の装置では、分岐管３１ａの代わりに開閉弁なしのストレート管を配管し、分岐管３１ｂの一端を開閉弁Ｖ３を介してエアチューブ３１に接続し、他端は開閉弁Ｖ４を介して開放する。
同様に、吹き付けはしないで吸引だけを行う装置では、分岐管３１ｂの代わりに開閉弁なしのストレート管を配管し、分岐管３１ａの一端を開閉弁Ｖ１を介してエアチューブ３１に接続し、他端を開閉弁Ｖ２を介して開放する。
レーザ照射は、５〜６０分の範囲内で設定した全トリートメント時間の間、発光と休止を繰り返えしながら行う。
１回の発光時間を１〜９秒の範囲内で設定し、発光と発光の間は３秒間休止し、この休止期間中にエアの吹き付けを行う。
このように、レーザダイオードＬＤの点灯を休止する間にエアを吹き出すので、プローブ１内の冷却効率が高まる。
また、トリートメントモードで吸引あるいはエアの吹き付けを指定した場合は、レーザ照射と並行して吸引あるいはエアの吹き付けを行う。
本発明のレーザ脱毛装置は以上のような構成で、トリートメントを行うときは、まず、操作パネルＰを操作して光出力の調節、照射時間の設定、トリートメント時間の設定、トリートメントモードの設定などを行う。
次に、トリートメント部位に脱毛クリームを塗って皮膚の外の毛を溶かして除去する。
吸引を行う場合は、プローブ１の先端に吸引キャップ１３Ａを取り付け、スクリューねじを廻して皮膚当て部１４の位置を調整する。
そして、プローブ１の先端を皮膚面に押し当てた状態で押しスイッチＳを押す。
これにより、皮膚面が吸引されて皮膚当て部１４に吸着し、そこにレーザ光が照射される。
設定した発光時間例えば５秒レーザ光を発光したらその後３秒間レーザ光の発光を休止して、休止中にプローブ１の先端からエアを吹き出す。
これにより、皮膚面が皮膚当て部１４から離れるので、この間にプローブ１を次のトリートメント位置に移動させる。
以上の操作を設定したトリートメント時間の間中繰り返す。
エアの吹き付けを行う場合は、プローブ１の先端に吹き付けキャップ１３Ｂを取り付け、スクリューねじを廻して開口面の位置を調整する。
そして、プローブ１の先端を皮膚面に押し当てて押しスイッチＳを作動する。
これにより、プローブ１の先端からエアが吹き付け、レーザ光が照射される。
その後３秒間レーザ光の照射を休止し、この間もプローブ１の先端からエアを吹き出す。
以上の操作を設定したトリートメント時間の間、繰り返し行う。
エアを吹き出すと、レーザ光を照射した皮膚面が適当に冷却されて過熱を防ぐため、十分な光熱作用を皮膚に与えることができる。
図７に示すように、脱毛クリームで毛Ｈを除去した後の皮膚にレーザ光を照射すると、レーザ光が表皮内メラニンＡに吸収されて発熱する。
この熱によって皮膚組織にたんぱく変性が起こり、これにより皮脂腺Ｂや毛乳頭部Ｃが凝縮して毛穴が小さくなる。
そして、このように皮脂腺Ｂや毛乳頭部Ｃにもダメージが及ぶので、毛包Ｄの組織が硬くなり、新生毛が育ちにくくなって毛の発育が抑制される。
産業上の利用可能性
以上説明したように本発明のレーザ脱毛装置は、光出力５〜１５００ｍＷ、ピーク波長６００〜１６００ｎｍを有する半導体レーザダイオードの発光面前方に集光レンズを取り付け、レーザ光の光出力を調節する光パルス出力調節手段と、レーザ光の照射時間を設定する照射時間設定手段を備える。
従って、本発明によれば、出力が低い半導体レーザを使用するので、皮膚に障害を起こす危険がなく、安全性を最も重視する美容用のレーザ脱毛装置に好適である。また、他のレーザ装置に比べて安価な半導体レーザを使用するので経済的である。
さらに、半導体レーザの波長を変えることによって、さまざまな色の皮膚に対応できる。
また、レーザ光の集光度と光出力を調節し、照射時間を設定してレーザ光のエネルギーレベルを脱毛に相応しいレベルに調節するので、脱毛を有効、かつ、安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を実施したレーザ脱毛装置の全体構成図である。図２は、図１のプローブの拡大正面図である。図３は、図２の部分縦断面図である。図４は、図２のプローブに使用する吹き付けキャップの斜視図である。図５は、図１のレーザ脱毛装置におけるコンプレッサ部分の配管図である。図６は、図１のレーザ脱毛装置のタイムチャートである。図７は、レーザ光の照射を受けた皮膚の断面図である。
【図１】
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【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６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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