CN1111971A - 用激光照射法对头发进行褪色的方法和器械 - Google Patents

Abstract

采用脉冲形式的激光束照射，使一绺头发或其一 部分至少部分褪色的方法和实现这一方法的器械。

激光具有足够的功率，例如532nm(毫微米)波长的光束，其单个脉冲能量密度为0.1到1.2J/cm²(焦耳/厘米²)。该能量密度不大于一个阈值，超过该阈值则头发的角质纤维将受损伤，进行处理的头发其天然颜色愈深，则其阈值愈低。

Description

本发明系有关对头发进行褪色的方法。更确切地说，本发明的内容是用激光照射的方法对头发进行褪色的方法和实现该过程的器械。

众所周知，为了将头发进行褪色或变淡，通常是采用借助于氧化剂的化学处理方法，诸如过氧化氢或过酸盐类，它们至少会破坏头发中部份天然和/或人工的色素。

用化学褪色头发的常规方法要求采用相当强烈的和/或浓缩的氧化剂，它不仅有分解色素成份的作用，而且也对头发中的角质纤维造成伤害。其结果是用这种方法进行褪色的头发是易脆裂的，并且必须由此而进行细心的处理。

由于这些原因，对于许多美发处理，例如天然头发在经过这种褪色处理后用来进行永久重新成型的处理（以下称定型处理）是不可能的。这种处理包括对头发采用PH值较高的还原剂，然后再采用氧化剂进行处理，而这些药剂对头发的角质纤维具有强烈的侵蚀作用。事实上，用化学途径的方法对头发进行褪色后采用常规的定型处理会造成不可恢复的损害，甚至于头发断裂。

再者，大家知道，大部分的人们要求有一个所谓的“醒目”发型，这也就是说还不是所有的头发都经过褪色处理，而只是某一绺头发作褪色处理。这就涉及一个所谓的“醒目”操作。由于天然头发和经过高度褪色了的头发都在同一发型中，所以这种醒目发型的情况特别错综复杂。

本发明由于采用激光照射的方法对头发进行褪色处理弥补了这些缺陷。在特殊条件下，本发明对各种类型的头发，不论颜色是天然的或是人工的，都可获得容易控制的不同程度的褪色处理，而不会对角质纤维有明显的损伤，并且这一方法处理非常迅捷。该方法特别适用于获得醒目的发型。此外，用这种方法经褪色处理的头发保持了其原有的未经过褪色处理时的机械和理化特性。例如，可立即用常规的定型剂对头发进行定型处理。

用激光照射的方法对头发进行褪色的理论可行性在出版物Tech.News,Laser    Focus,Vol.19,No.9,P.26.Sepfember1983中已有描述。此外，在美国专利4792341中，一种实验性的器械已有描述，该器械研究了采用激光破坏毛发的黑色素的过程。事实上，该美国专利没有说明对实际中能应用的可使头发褪色的激光照射方法和实施该方法的器械。

现在已发现，用激光顺序照射所处理发绺的所属部份，只要所选的激光功率适合于所要进行褪色处理的头发类型，则可对不论其原始颜色（天然的或人工的）是什么样的一绺头发进行褪色处理，而不伤害其角质纤维。

通过对各种不同原始类型的头发（欧洲人的、日本人的、墨西哥人的和北欧人的天然头发）的研究可确定出利用单个激光脉冲（一次发射）要想在不损伤角质纤维情况下获得良好的头发褪色效果所必需的照射功率。已观察到、非常深色的（日本人和墨西哥人的）头发在照射的条件下，在给定脉冲持续期内，当单位面积的功率进一步增加时，在褪色程度上并不理想，甚至会断裂。在一次发射情况下，对于一给定的脉冲持续期和对于所研究的头发类型，采用小于最高峰值功率的峰值功率不会造成角质纤维的断裂，然后依次地在要处理头发的相同区域上顺序照射。业已发现，分隔开的头发，即便是非常深的日本人或墨西哥人类型的头发，用这种降低峰值功率并用依次在一个处理区域上进行几次照射的方法，可使头发褪色而不受损，所以就有可能先对表面层进行褪色，然后对下面的一层进行褪色，并最终使头发全部褪色。

在一绺头发上进行类似的研究表明，只要选好适合于要被处理头发类型的激光照射功率，就能使头发按绺褪色。这一功率必须足以分解或破坏黑色素，但又不能超过某一阈值。业已发现，毛发的自然色愈深，其阈值则愈低。所以，这一发现导出令人惊讶的结果，即头发愈难褪色、激光照射功率应更适度。

正如对熟悉此技术的人们所理解的那样，事实上能量经过一个足够短暂的时间传送到黑色素的粒子上，该能量必须高至足以破坏或分解黑色素。在实践中，在一个足够短的时间内单位面积上所得到的能量密度必须达到一个足够高的使头发能够进行褪色的阈值。在目前的应用中，当人们谈到“功率”或“峰值功率”时，应被理解为这是下句的简化表达：即是指每一个脉冲所传送的能量，这一点是很重要的，所以有必要考虑脉冲持续期，在天然头发褪色的情况下，它不大于一个微秒（分解黑色素所需时间）。

同样业已发现，可以用相似的方法对人工染色的头发进行褪色处理，对于没有染过的头发、则采用适合于处理自然色泽的毛发的激光发射功率。只有在采取了降低黑色素的初始步骤后，降低人工染料的适当褪色处理才可能进行。事实上，使人工染料分解比使黑色素分解要求更高的能量，如果直接要求分解该染料，就像在前面所提到的实验中一样，头发将由于角质纤维的破坏而断裂。

还有，大家知道一些老年人有一头“白”发，实际上，这一白发带有一种讨厌的淡黄色。本发明的方法可将这种淡黄色转变成纯白色。

因此，本发明的目的在于提供一使头发褪色的方法，该方法是利用其有足够功率的激光束照射所述发绺或发绺的一部，以使发绺或发绺的一部分至少部分褪色，其特点在于：

-通过利用以脉冲方式发射的激光束来对所述发绺部分上的一个区域进行处理，使头发中黑色素分解，从而使所述区域的头发至少部分褪色；

-如果有必要，可通过使该发绺相对于该激光束作相对移动，用类似方法可使一个或多个的其他区域被依次处理、从而对该发绺的所述部分进行全部处理；

-上述的处理方法可重复进行，直到该绺头发或该绺头发的一部分获得所要求的褪色程度；

-操作是在具有足够功率的激光照射下进行，每一脉冲的能量密度为0.1到1.2J/cm²;

-所选择的能量密度不大于一个阈值，超过该阈值，则毛发的角质纤维被损坏，被处理头发的天然颜色愈深，该阈值变得愈低。

众所周知，激光器本质上包括一种激活介质、通过用泵浦装置将能量以可选择的方式传递给介质原子而使介质能量增加，该激活介质被置于一振荡腔内。于是，该激活介质便能发射一种单色的、偏振的相干光束。由于这种相干性、激光束会聚的能量比由普通光源所发射出的能量大得多。

某些激光器，特别是那些应用固态激活介质的激光器，都能发射以极短脉冲形式的激光射线（通常介于1毫微微秒和1微秒之间）。能量集聚在如此短暂的时间间隔内给激光脉冲以巨大的功率，称为峰值功率。在本发明的方法中，优先采用允许产生可控脉冲的激光器。例如，可能采用红宝石激光器或者在激活介质中含有稀土离子或锕系元素类的激光器，如钕类型激光器。这类激光器的结构是为大家所熟知的。该激活的离子可能被掺入到晶体基体中、诸如钇钕石榴石（缩写为YAG）、或被掺入到非晶体基体中、诸如玻璃。其脉冲重复频率可用一泵浦闪光灯进行调节。该输出能量可用常规系统，特别是偏振器进行调节。

最好所选的激光器发射近紫外光、可见光或近红外光，例如波长为300到1100nm（毫微米）的光束。例如，可以采用一种钕-钇钕石榴石的激光器，它发射1.06μm（微米）的光、此激光器可带一频率放大器，这样即可获得比如说532nm（毫微米）波长的光束（两倍其频率）或355nm（毫微米）波长的光束（三倍其频率）。

通过考虑与单个脉冲的能量密度有关的条件可轻易地计算出峰值功率/脉冲的持续时间，此单脉冲能量密度与头发的天然色泽有关，对染色的头发也是如此。更精确地说，每一脉冲最大能量密度不应超过下述值：

-0.35J/cm²非常深的褐色头发（日本人或墨西哥人型的），

-0.4J/cm²深栗色头发，

-0.5J/cm²浅栗色头发，

-0.7J/cm²深亚麻色头发，

-1.2J/cm²浅亚麻色头发。

上面所提供的各种能量密度数据均建立在532nm（毫微米）波长光束的基础上。当所用的波长不同时，校正因子λnm/532应予采用，这将在下面的实验部分中给予详细的说明。

再者，根据C.I.E系统的色标（L.a.b.），利用亮度L可客观地确定各种头发的颜色。在本应用中，所提及的头发颜色所对应的亮度范围如下：

头发类型        L（亮度）

日本人或墨西哥人的        小于18

深栗色的        18-20

浅栗色的        22-24

深亚麻色的        28-35

浅亚麻色的        45-52

利用分解头发黑色素从而使头发至少部分褪色的上述方法在所有的情况下均可运用，即使是对于那些用染发剂染过的头发也可使用，在后一种情况，该褪色方法包括一增加的照射头发的步骤，此步骤相似于上述的步骤，但采用更高能量密度的激光照射，从而足以破坏和分解染色剂，特别的是该能量密度至少等于0.8J/cm²（焦耳/厘米²）。通常它在532nm时小于2J/cm²。

为了实现分解黑色素的初始步骤，要求知道的是所要处理的已染发的天然颜色，然后要知道应用适合处理具有这种天然色泽头发的照射条件，该条件可利用简单试验预先确定。

例如，该脉冲的持续时间范围可从10微微秒到100毫微秒。

很明显，本发明的方法要求用依次照射所述发绺区域的方法对头发进行按绺褪色处理。通常，该照射区域在0.1-2cm²的范围内可变化。

因此，本发明的方法特别适用于获得醒目发型。为了利用一绺头发相对于激光作相对移动来顺序处理要被褪色的区域，可使发绺相对于用作处理的器械移动（反之亦然），和/或周期地改变激光的方向，这样即可实现对处理区域的依次扫描。激光方向的周期性变化可以实现，例如用一摆镜来完成。

业已观察到，当用激光顺序发射的方法来进行褪色处理时，头发局部加热，对于该局部产生的热为了不使之损害头发，建议限制脉冲重复频率和/或将要进行处理的一绺头发相对于激光进行充分的相对运动，从而避免积累热量，在经过这种处理后，就有时间进行充分冷却，才可能回到预先被处理的区域上，从而完成这一处理，等等。实际上，通过简单的常规试验很容易确定一个适当的脉冲重复频率和/或一绺头发相对于激光束的移动速度，该合适的频率和/或该适当的速度使热量对头发的潜在损害不会发生。例如，有可能选择的一种脉冲重复频率，其范围可以从5到50Hz，特别是从10到20Hz。

该要进行处理的头发可以是干的或是湿的。

为了能够在良好的条件下对要处理的一绺头发进行褪色、最好是将该绺头发排成带状，然后通过至少照射该发带的一个面而使处理区域的头发褪色。最好，发带的厚度相当于约3到20根叠加头发的厚度。

根据某一特殊的实例，本发明的方法特点如下：

-采用一处理器械实施操作，该器械包括有一接纳部用于接纳要进行处理的一绺头发，该接纳部的表面有一小孔，用来作为该激光的出口；

-铺散成发带状的所述发绺，至少一部分长度放在所述接纳部的表面上，所要处理区域的头发位于出射孔的相对侧；

-对该区域进行照射；

-利用该绺头发相对于激光作相对移动的方法，顺序照射要被处理的其他区域。

能够完成这一工作的器械将在下面予以说明。采用这些器械，该绺头发相对于激光的相对移动，可以用该绺头发相对于该接纳部作相对移动和/或使激光方向周期性变化等已在前面指出的这些方法来实现。

用激光照射使头发褪色的方法，其优点在于：可连续不断地监视褪色过程，并在达到所选择的褪色度后终止这一处理。

如前所指出的，激光照射褪色的主要优点是：头发不退化，而且头发的机械和理化特性保持了与处理前一样的特性。本发明有一个显著的优点，在用这一方法褪色的头发上可进行其他任何的美发处理，并且勿需采用特别的注意事项。

本发明的另一个目的是描述实施前所定义的头发褪色处理方法的器械。这一器械的特点如下，它包括有：

-一个具有接纳部的本体，该接纳部被用作为一个承纳腔，它至少容纳有要被处理的发绺的一部分，该绺头发以带状形式展开；

-用来传输激光的装置，以便对安排在该接纳部内的一绺头发的至少一个区域进行照射。

在特定的实例中，本发明的器械也可具有下列任一特点，如果需要，亦可具有下述全部特点：

-该接纳部包括有一宽阔的底槽，以便在底部上展开该带状发绺；

-该槽可连有一其形状与之匹配的可脱开啮合件，该件可插入槽内，在该件和槽的底部之间留有空隙以形成容纳所述发带的承纳腔；例如，压动杠杆可使所述件脱开以使所要处理的发带置入该接纳部或从接纳部取出，该槽的底部和/或与所述底面相对侧的所述件的一个面上可有一个小孔，用来作为激光照射在该区域上的出射孔；

-在另一个实例中，所述接纳部包括有一个在所述本体表面上的呈狭缝形式的槽，该槽的深度足以使所述发带沿其全部宽度被纳入；其工作方式与前述的第一个实例的工作方式相似，在该狭缝两相对侧表面上至少有一个面开有一小孔，该孔作为激光的出射孔。

当然，该接纳部必须做成光密封的封闭空腔，以便阻止激光辐射伤害使用人和他的客户。

现在参考所附的图将对本发明进行说明，其中：

-图1是本发明器械的第一个实例的简图，它包括在其端部上有一宽阔底槽形式的接纳部和一个能用杠杆操纵的配合件；

-图2是图1的器械上有接纳部的端部局部顶视图；

-图3简略地图示图1的器械的使用方式；

-图4表示第二个实例的具有狭缝形状的接纳部，其器械的示意图；

-图5是图4器械的垂直纵向剖面图；

-图6概括地表示图4器械的使用方式。

图1显示，该器械包括有一个局部中空的狭长的本体（1）、其具有较小横断面的前端（1a）包含有一个具有一平底槽（2）形状的接纳部。一个使激光束由反射镜（4）急剧反射后从槽（2）底部射出的通道（3），该通道在壁（2）的表面形成一出射窗口（3a）。该虚线（3b）用图解法表示激光在本体（1）中的传播或可表示为一波导。

-配合件（5）能绕轴（6）转动，借助于回复机构诸如张紧弹簧（未画出）与接纳部保持啮合，并能在杠杆（7）的作用下解脱，而件（5）装在杆（7）的尾端。本体（1）的后部（8）作为设备的一个手柄由操作者握持。为了将头发褪色，体（5）解脱以便能放置该绺头发（10），它按图3所示的那样放置成为带状形式，然后件（5）重新啮合在槽内。因而，该绺头发安置在表面（2）和（9）之间的间隙内，激光发射器（未予表示）开始工作，并且沿图3箭头所示的方向相对于该绺头发移动器械（或相反）以便依次对要被处理的整绺头发或部分发绺进行褪色处理。最好操作移动不要太慢，例如每秒0.1-5cm的数量级，并且按依次通过方式来操作，以使将要被褪色处理的头发多次处理，所以在安全状况良好的条件下可以很容易地监视褪色处理的进行程度。当然，也可以采用较慢速的移动或间歇的移动，例如采用一个适当的低脉冲频率。

器械的本体可以用任何适当的材料制成，例如用轻金属如铝或用塑料。

在图4和5中所表示的器械包括有一狭长的本体（11），其中只画出了前部，形成手柄的后部未画出。可以看到，本体（11）的末端分成两支部（11a）和（11b），该两支部被一狭缝所分开，其两相对表面（12）和（13）组成一个空腔用以安置一绺头发（14），如图6所示。如同第一个实例一样。激光通道（15）在狭缝的表面（13）上显露，使激光经反射镜（16）反射后射出。该器械与前者的用法相同。

控制激光和冷却循环的单元可以安装在器械上或可以安装在独立的控制单元中，此独立控制单元可以是脚踏控制的。还可能提供一些装置，用来控制激光功率，此功率被处理的发绺颜色有关。对于这种控制，用适当的检测器判读出颜色后可自动的进行。

下面的例子说明本发明。

例1：

在本例中和下面的例子中，采用了具有长度为20cm的重量为0.25g的一绺头发。

所用的器械是图1所示的那种器械。

激光发射源是一Surelite连续激光器：波长532nm（毫微米），发射频率1Hz，激光束直径5mm，脉冲持续时间4ns（毫微秒）。

使用这一设备，根据要被处理头发的颜色，对最佳褪色的范围已进行了研究。

单个脉冲在每一平方厘米（cm²）上作用的能量范围是指能用来有效地对头发进行褪色的能量范围。

低于这一最小值就不能恰当地进行褪色。超过这一最大值则个别头发的纤维断裂或脆化（损伤是可以见到的，取决于头发的粗细，可用双目放大镜，显微镜或电子显微镜观察到）。

其结果汇总在下面的表（I）内：

表（I）

头发类型    单个脉冲的能量/平方厘米

用J/cm²表示

日本人的        0.2-0.35

深栗色的        0.2-0.4

浅栗色的        0.15-0.5

深亚麻色的        0.15-0.7

浅亚麻色的        0.1-1.2

此外，黑色素对光能量的吸收亦随波长而变化，当波长增加时所吸收的光能减少，用这种方法，当波长增加时头发能经受一较高的入射波能量密度而不受损伤。实验研究证明，头发能承受其角质纤维不致断裂的最大能量密度值，大体上如上表所示。对于辐射波长为λ时，将上表所示的值乘以因子（或系数）

λ/532

其中λ用毫微米表示。这一随波长而变化的定律对于研究入射能量密度和褪色效率之间的关系同样有效，即对于波长为λ的，能对给定类型头发进行褪色处理的能量密度大体上等于波长为532毫微米的辐射能达到相同褪色效果时的能量密度乘以校正因子

λ/532

对于人工染色头发，有必要采用更高的能量密度，通常至少要等于每个脉冲为0.8J/cm²。如果头发未经褪色处理前就已染了发，则头发的天然色必须予以考虑。例如，如头发的天然色是浅栗色的，有必要首先采用能量密度不大于0.2J/cm²的脉冲（见上表I），以便使黑色素褪色。只有在这以后才可能采用更高的能量密度（1J/cm²或更高）以便破坏人工染料。假如一开始就采用这一高能量密度，那么头发就会断裂。

例2：

与上面的程序相同，只是使用具有下列特性的BMI激光器：波长532nm；发射频率10Hz；激光束直径3mm；脉冲持续时间30ps（微微秒）。

对于使深栗色头发得到最佳褪色处理的单位面积上峰值功率为9.5GW/cm²（千兆瓦/厘米²）的数量级，即单位面积能量密度为0.28J/cm²。

再者，已注意到激光照射法褪色的头发，其碱溶解度和磺基丙氨酸含量与褪色处理前的头发相比实际上没有改变，而在用化学常规方法褪色处理的情况下，这些值有极大的增加。

Claims (17)

1、采用足够功率的激光束照射一绺头发或其一部，使至少上述一绺头发或其一部进行褪色或至少部分褪色处理的方法，其特点为：

-该一绺头发的上述一部的一个区域用以脉冲形式发射的激光束进行照射处理，通过降低头发中的黑色素使在上述区域的头发褪色，或至少部份褪色，

-如有必要，使上述一绺头发相对于激光束作相对移动，按顺序对一个或更多个的其他区域，用相同的方法进行处理，以便对该绺头发的所述部份全部进行处理，

-上述的处理可能会重复地进行，直到对上述该绺头发或其一部分获得所要求的褪色程度为止。

-操作是利用单个脉冲上送出足够能量的激光照射进行的，其能量密度为0.1到1.2J/cm²，这里所给出的上述能量密度值是在辐射波波长为532nm时的值，当照射所用的波长λ不同于532nm(以毫微米表示)时，要乘以一个等于

λ/532

的校正因子，

-该所选的能量密度不应大于一个极限值(阈值)，超过该阈值则头发的角质纤维会受损伤，要进行处理的头发天然色愈深，则其阈值愈低。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于：操作是在每个脉冲不超过最大能量密度下进行的，其能量密度为：

-0.35J/cm²日本人类型头发

-0.4J/cm²深栗色头发

-0.5J/cm²浅栗色头发

-0.7J/cm²深亚麻色头发

-1.2J/cm²浅亚麻色头发

此处所给出的为波长532nm的辐射能量密度值，若当照射所用的波长λ不同于532nm（以毫微米表示）时，要乘以一个等于

λ/532

的校正因子。

3、根据权利要求2的方法，其特征在于：

操作是在下列情况下进行，即每个脉冲的能量密度：

-0.2-0.35J/cm²日本人类型头发

-0.2-0.4J/cm²深栗色头发

-0.15-0.5J/cm²浅栗色头发

-0.15-0.7J/cm²深亚麻色头发

-0.1-1.2J/cm²浅亚麻色头发

此处所给出的为波长532nm的辐射能量密度值，若当照射所用的波长λ不同于532nm值（以毫微米表示）时，要乘以一个等于

λ/532

的校正因子。

4、根据前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于：

再进一步看，当要被处理的头发用染发剂染过后，须附加进行一项头发照射的步骤，其方法同与前述的权利要求中的任一项的方法相同，但要用较高能量密度，足以破坏或消除染色剂。

5、根据权利要求4的方法，其特征在于：

该较高能量密度对于532nm波长的一个脉冲至少要等于0.8J/cm²。

6、根据前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于：

当进行褪色处理时，为防止局部加热而损伤头发，脉冲频率应有限制和/或使要被处理的这绺头发相对激光束作充分的相对移动。

7、根据前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于：

将上述该绺头发预先排列成带状，并且对于处理区域中的头发，至少在上述发带的一个面上用激光照射的方法进行褪色。

8、根据前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于：

一采用器械进行处理，该器械包括一用以接纳进行处理的头发的接纳部，所述接纳部的表面有一个小孔，用来作为激光的出射口，

-上述该绺头发展开成带状形式，至少其长度的一部分放置在上述接纳部的表面上，使一要处理的区域面对上述小孔，

-然后对上述区域进行照射，

-最后，将上述该绺头发相对于激光束作相对移动，依次地对要处理的其他区域进行照射。

9、根据权利要求8的方法，其特征在于：

上述相对移动包括上述该绺头发相对于上述接纳部作相对移动。

10、根据权利要求6和7中的任一项的方法，其特征在于：

上述相对移动是用改变激光束的方向获得的，以便对要处理的区域进行扫描。

11、为实现在前述权利要求任一项所定义的方法，器械特点包括有：

-本体（1）设置有一个接纳部（2），该接纳部作为接纳腔，在其上至少安置要进行处理的发绺长度的一部分，这发绺展开成带状，

-装置（3，3b，4，3a）用来传送激光，以便至少照射到安置在上述接纳部中的一绺头发上的一个区域。

12、根据权利要求11的器械，其特征在于：

上述接纳部包括有一宽阔的底槽（2），使上述带状头发能在上述底槽上展开。

13、根据权利要求12的器械，其特征在于：

上述底槽与一形状与其适配的可解脱啮合的配合件（5）相连，该件能嵌入到上述底槽内，在上述件和底槽之间留有一空隙，形成接纳上述带状头发的承纳腔。

14、根据权利要求13的器械，其特征在于：

上述件可通过操纵一杠杆（7）使其解脱开啮合，从而使要进行处理的一绺头发置入接纳部或从接纳部中取出。

15、根据权利要求12至14中任一项的器械，其特征在于：

上述槽的底部和/或相对着上述底部的上述件的一个表面具有一个小孔，用于作为照射到要被照射区域上的激光束出射口。

16、根据权利要求11的器械，其特征在于：

上述接纳部包括有一个呈狭缝形状的槽，狭缝形成在上述本体的表面处，且有足够的深度以便允许上述带状头发在其整个的宽度上被插入。

17、根据权利要求16的器械，其特征在于：

上述狭缝的两相对面（12，13）中的至少一个面上具有一个小孔，作为激光束的出射口。