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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Lasermedizin, insbesondere die
Kosmetik, und kann beim Haarentfernen verwendet werden.
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Stand der Technik
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Mehrere
Verfahren zum Laser-Haarentfernen sind allgemein bekannt, die auf
einer Bestrahlung von Hautbereichen, die unerwünschte Haare aufweisen, mit
einzelnen, langen Impulsen von Rubinlasern (
US-Patent Ntr. 5059192 , Veröffentlichungsdatum
22.10.1991, „Verfahren
zum Haarentfernen"),
von Alexandritlasern (
WO-Anmeldung
Nr. 9722384 , Veröffentlichungsdatum
26.06.1997, „Haarentfernen
durch Fotothermolyse mit einem Alexandritlaser"), von Neodymlasern (
US-Patent Nr. 6050991 , Veröffentlichungsdaum
18.04.2000, „Gepulste
Laser zur Verwendung auf dem medizinischen Gebiert") und von Diodenlasern
(
US-Patent Nr. 6027495 ,
Veröffentlichungsdatum
20.03.1997, „Verfahren
und Vorrichtung zur Hautbehandlung") beruhen.
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Die
beschriebenen Verfahren beruhen auf dem Prozess der Melaningerinnung,
wobei das Melanin ein Teil eines Haarschafts und eines Haarfollikels ist.
Als Ergebnis dieser Bestrahlung mit einer Energiedichte in der Größenordnung
von 10 bis 50 Joule/cm2 findet eine Gerinnung
des Melanins und damit die thermische Zerstörung einer Haarstruktur statt.
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Die
genannten Verfahren streben die Verwendung von einzelnen, langen
Impulsen an, die eine Dauer von 500 Mikrosekunden bis 30 ms aufweisen.
Dies ist dadurch begründet,
dass die thermische Abklingzeit (TTR) eines Haars, d. h. die Zeit, während der
das Haar einen wesentlichen Anteil der Wärme an das umgebende Gewebe
abgibt, in der Größenordnung
von Millisekunden liegt. Wenn daher längere Einzelimpulse verwendet
werden, wird die Wärme
der Haare an das umgebende Gewebe abgegeben. Wenn kürzere Impulse
verwendet werden, wird die Bestrahlungszeit mit der thermischen
Abklingzeit der Haut vergleichbar, so dass es zu einer Überhitzung
der Haut und zur Gerinnung kommen kann. Um eine wirksame Aufheizung
des Haars zu erreichen und ein Aufheizen des umgebenden Gewebes
zu vermeiden, ist es deshalb nötig,
die Strahlung während
einer Zeitperiode anzuwenden, die mit der thermischen Abklingzeit
vergleichbar ist.
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In
Bezug auf die Nachteile der oben erwähnten Verfahren ist es nötig, darzulegen,
dass der Mechanismus der Haarzerstörung darauf beruht, dass das
Melanin die Strahlung absorbiert. Daher können die Verfahren nur bei
Patienten wirksam angewendet werden, die eine helle Haut und dunkles
Haar aufweisen. Wenn das genannte Verfahren bei dunkelhäutigen Patienten
angewendet wird, findet die Absorption der Strahlung durch das Melanin
und demnach eine Entfärbung
der betreffenden Hautbereiche statt. Da ein Teil der Strahlung durch
die Absorption in der oberen, pigmentierten Hautschicht verbraucht
wird, erhält
ferner das Haar weniger Energie, als es für seine Gerinnung nötig ist.
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Es
sind Verfahren zur Haarentfernung bekannt, bei denen besondere Substanzen,
nämlich Fotosensibilisatoren,
verwendet werden, deren Fähigkeit
zur Absorption von Laserstrahlung einer bestimmten Wellenlänge höher als
die des umgebenden Gewebes ist. Bei diesen Verfahren werden Rubin-
oder YAG:ND-Laser mit einer Impulsdauer in der Größenordnung
von Millisekunden oder einigen Zehnern Millisekunden verwendet.
Der Fotosensibilisator wird auf den das ungewünschte Haar aufweisenden Hautbereich
aufgetragen, und seine Teilchen dringen in die Haarkanäle ein und
umhüllen
das Haar (
US-Patent Nr. 5925035 ,
Veröffentlichungsdatum 20.07.1999, „Haarentfernungsverfahren").
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Fotosensibilisatoren,
deren Selektivität
die Haarstruktur färben,
sind ebenfalls bekannt (
US-Patent
Nr. 6063074 , Veröffentlichungsdatum 16.05.2000, „Haarentfernung
unter Verwendung eines Verunreinigungsstoffs, der an einen Laser
angepasst ist").
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Durch
Einflussnahme mit einer Strahlung aus kurzen Laserimpulsen mit einer
Dauer von Nanosekunden und mit einer Wellenlänge, die dem Maximalabsorptionsspektrums
des gewählten
Fotosensibilisators entspricht, auf eine Hautfläche wird eine selektive Erwärmung des
Fotosensibilisators gewährleistet,
und die Wirkung von Mikroexplosionen wird in den Teilchen des Fotosensibilisators
erreicht. Als Ergebnis der Mikroexplosionen wird eine Schallwelle erzeugt,
die sich längs
des Haars fortpflanzt und eine mechanische Zerstörung der Haarstrukturen hervorruft.
Nebenbei bemerkt ist die Wirkung der Einfluss auf die Teilchen des
Fotosensibilisators ausübenden Schallwelle
auf das tiefe Eindringen der Schallwelle in den Haarkanal zurückzuführen. Deshalb
kann der nächste
Strahlungsimpuls den tiefer gelegenen Haarbereich zerstören.
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Die
genannten Verfahren sind bei dunkelhäutigen Patienten anwendbar
und erlauben, die thermische Zerstörung des umgebenden, weichen Gewebes
zu verringern, doch nicht diese Zerstörung ganz zu unterbinden, weil
die bekannten Fotosensibilisatoren nicht den Einfluss einer genügend hohen Selektivität aufweisen.
Die Fotosensibilisatoren umhüllen
oder färben
nicht nur die Haarstrukturen, sondern auch das umgebende, weiche
Gewebe, wodurch dessen unerwünschte
Fähigkeit
zur Absorption der ausgewählten
Laserstrahlung verursacht wird.
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In
Bezug auf die Nachteile der genannten Verfahren ist es nötig, zu
erwähnen,
dass die Fotosensibilisatoren nicht über die ganze Länge des Haars
in die Haut eindringen und deshalb das Haar nicht vollständig zerstören können. Eine
Ausnahme bildet nur das oberflächliche
Haar mit schwachen Wurzeln. Ferner ist die im Fotosensibilisator
erzeugte Energie der Mikroexplosionen gleichmäßig auf die Haarstruktur und
das umgebende, weiche Gewebe verteilt, wodurch dessen mechanische
Zerstörung bewirkt
wird. Nebenbei bemerkt lösen
die Fotosensibilisatoren oft Allergien aus.
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Die
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
am nächsten
kommende Vorrichtung ist eine LIGHTBEAM genannte Vorrichtung der
Fa. „ETOLLE" in Italien („Aesthetic
News", Nr. 1, 1999,
S. 81, führende Zeitschrift
in der Schönheitstechnologie).
Diese Vorrichtung wendet einzelne, kurze Impulse eines YAG:Nd-Lasers
mit einer Dauer von Nanosekunden und mit einer Energiedichte von
10 Joule/cm
2 an. Auch die
US 5 647 866 offenbart eine ähnliche
Vorrichtung.
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Das
genannte, kurze Impulse verwendende Verfahren führt nicht zu einer Überhitzung
des umgebenden, weichen Gewebes, weil bei Verwendung von Nanosekundenimpulsen
die Einflusszeit wesentlich kürzer
als die thermische Abklingzeit des Haars ist. Nebenbei bemerkt ist
bei der Verwendung der genannten Impulsdauern das Absorptionsspektrum
der Substanzen erheblichen Änderungen
ausgesetzt, weil die Energiedichten derartige Werte erreichen, dass
Prozesse beginnen, wie sie durch nichtlineare Optiken entstehen.
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Daher
wird die Strahlung des YAG:Nd-Lasers von den Haarstrukturen wirksam
absorbiert, weil die Impulsdauer nur in der Größenordnung von Nanosekunden
liegt, die zur Bildung von Mikroexplosionen führt, die wiederum Schallwellen
hervorrufen, die eine mechanische Zerstörung der Haarstrukturen bewirken.
Da die Wirksamkeit der Strahlungsabsorption durch die Haarstrukturen
bei den genannten Verfahren ansteigt, ist es möglich, wesentlich geringere
Energiedichten der Strahlung für
die Haarentfernung zu verwenden.
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Die
Verwendung des genannten Verfahrens ist jedoch auf die Zerstörung von
oberflächlichen Haarstrukturen
beschränkt.
Der Grund dafür
besteht darin, dass ein einzelner Laserimpuls eine begrenzte Anzahl
von Mikroexplosionen hervorrufen kann, die in oberen Haarschichten
erfolgen. Um die Anzahl der Mikroexplosionen und die Eindringtiefe
der Strahlung in das weiche Gewebe zu erhöhen, wird die Laserimpulsenergie
entsprechend erhöht.
Aber in diesem Fall absorbieren nicht nur die Haarstrukturen, sondern
auch das umgebende, weiche Gewebe die Strahlung. Daher wird einerseits
die auf das Haar wirkende Energie aufgrund der Strahlungsabsorption durch
die oberen Hautschichten und damit die Haarentfernungswirkung vermindert
und andererseits das weiche Gewebe zerstört, wodurch die Wirksamkeit des
Verfahrens herabgesetzt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Wirksamkeit der Haarentfernung
zu erhöhen
und gleichzeitig die Überhitzung
und mechanische Zerstörung
des umgebenden Gewebes zu vermindern.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass bei einer Vorrichtung zur Laser-Haarentfernung durch eine gepulste Laserstrahlung
mit einer Dauer im Nanosekundenbereich im Gegensatz zum bekannten Verfahren
die Strahlung in Form eines Pakets aus Impulsen mit einer Energiedichte
von 3–60
Joule/cm2 und einer Paketdauer von 0,5–10 ms zugeführt wird.
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Das
Impulspaket besteht dabei aus mindestens fünf aufeinanderfolgenden Impulsen.
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Nebenbei
bemerkt wird das Haar durch mindestens ein Paket bestrahlt.
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Wenn
die Strahlung in Form eines Impulspakets zugeführt wird, ist die Energiedichte
jedes einzelnen Impulses geringer als der Schwellwert für die Haarzerstörung. Aufgrund
der Verwendung von Impulsen im Nanosekundenbereich wird die Wirksamkeit der
Strahlungsabsorption durch die Haarstrukturen erhöht. Doch
wie im Fall des Prototyps zerstört der
erste Impuls nur die oberflächlichen
Haarschichten.
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Um
die Eindringtiefe der Strahlung in das weiche Gewebe zu erhöhen und
damit tiefere Haarschichten zu zerstören, folgt dem ersten Impuls
der nächste
Impuls eines Pakets. Dieser Impuls kann tiefer eindringen, weil
die oberflächlichen
Absorptionszentren bereits durch den ersten Impuls des Pakets zerstört worden
sind.
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Jeder
folgende Impuls des Pakets dringt tiefer ein, wobei er die tiefer
liegenden Haarschichten unter gleichzeitiger Erhöhung der Haartemperatur auf
diejenige Temperatur zerstört,
bei der die Gerinnung stattfindet. Da die Paketdauer mit der thermischen
Abklingzeit des Haars vergleichbar ist, hat derjenige Teil der Impulsenergie,
der für
das Aufheizen des Haars verbraucht wird, keine Zeit, um auf das umgebende
Gewebe übertragen
zu werden. Daher werden sowohl der mechanische Hautschaden als auch
der thermische Hautschaden verringert, wodurch zusammen mit der
Erhöhung
der Enthaarungswirkung das Verfahren, das durch die Vorrichtung
gemäß der Erfindung
durchgeführt
wird, weniger verletzend macht.
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Der
Vergleich der Vorrichtung gemäß der Erfindung
mit dem Stand der Technik erlaubt, die folgenden Merkmale aufzustellen:
- – die
Strahlung mit einer Dauer im Bereich von Nanosekunden wird in Form
eines Pakets aus Impulsen zugeführt,
die eine bestimmte Energiedichte und Dauer aufweisen,
- – das
genannte Paket stellt eine Sequenz aus mindestens fünf Impulsen
dar,
- – das
Haar wird durch mindestens ein Paket bestrahlt.
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Alles
Vorstehende lässt
den Schluss zu, dass die beanspruchte, technisch Lösung der
Forderung nach „Neuheit" entspricht.
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Trotz
der Tatsache, dass in der medizinischen Praxis verschiedene Vorrichtungen
für die
Laser-Haarentfernung bekannt sind, können mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung
neue Ergebnisse erzielt werden. Es ist aufgrund der Tatsache, dass Impulse im
Nanosekundenbereich verwendet werden, möglich geworden, erstens die
Wirksamkeit der Strahlungsabsorption durch die Haarstrukturen zu
erhöhen,
wodurch ein höheres
Aufheizen des Haars erreicht wird, und zweitens als Ergebnis der
Strahlungsabsorption innerhalb des Haarschafts eine Mikroexplosion
zu erzeugen, die die mechanische Zerstörung des Haars zur Folge hat.
Je wirksamer die Aufheizung des Haars während der Einflusszeit eines
einzelnen Impulses (im Nanosekundenbereich) ist, desto weniger wird
die Wärme
auf das umgebende Gewebe übertragen.
Wenn eine Sequenz aus Nanosekundenimpulsen verwendet wird, bringt
jeder der Paketimpulse das Haar teilweise zur Gerinnung, und jeder
Impuls fügt
dem Haar einen mechanischen Schaden zu. Da die Paketdauer mit der
thermischen Abklingzeit des Haars vergleichbar ist, wird praktisch die
ganze absorbierte Energie für
das Aufheizen des Haars und zur Bildung von Schallwellen verwendet, die
die mechanische Zerstörung
des Haars verursachen. Nebenbei bemerkt kann die Strahlung in tiefere Haarschichten
eindringen und eine Zerstörung
des Follikels hervorrufen.
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Aufgrund
der Tatsache, dass der erste Impuls des Pakets die Absorptionszentren
zerstört,
die in der oberen Haarschicht liegen, wird erreicht, dass diese
Schicht für
den Einfluss des nächsten
Paketimpulses „transparent" gemacht wird, der
wiederum tiefer eindringt und damit die Zerstörung tiefer gelegener Haarschichten
verursacht. Daher dringt jeder folgende Paketimpuls noch tiefer
ein und verursacht eine Haarzerstörung über die ganze Länge des Haars.
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Alles
oben Gesagte lässt
den Schluss zu, dass die beanspruchte Lösung der Forderung nach der „Erfindungshöhe" entspricht.
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Die
weitere Erhöhung
der Energiedichte, der Anwendungsdauer eines Pakets, der Dauer jedes Impulses
und die Menge der Impulse in einem Paket rufen eine zusätzliche Überhitzung
oder eine Erhöhung
der mechanischen Schäden
hervor.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Haut wird durch Laserstrahlung in Form eines Impulspakets beeinflusst,
das beispielsweise 15 aufeinander folgende Impulse aufweist. Die
Impulsenergie im Paket beträgt
3 Joule, wobei die Dauer jedes Impulses 5 ns und die Dauer des zugeführten Pakets
1,2 ms beträgt.
Um ein Paket aus gepulster Laserstrahlung mit der erforderlichen
Impulsmenge zu gewinnen, kann ein Festkörper-YAG:Nd-Laser verwendet
werden, der im Q-Erzeugungsmodus mit einer Wellenlänge von
1064 nm und einem Spotdurchmesser von 6 mm arbeitet.
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Der
Einfluss wird durch diskretes Abtasten jedes ein Haar aufweisenden
Hautabschnitts mit der Strahlung ausgeübt und wird mit einem Paket
durch die Spotgröße vorgenommen.
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Die
Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung
erlaubt, eine Überhitzung
und einen mechanischen Schaden des umgebenden Gewebes auszuschließen.