JP2001161836A - レーザ光照射プローブ - Google Patents
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Abstract
毛などのトリートメントの効率を向上させる。 【解決手段】10個の球レンズ5は、横方向に等間隔に
並べ、上下に千鳥状に配置する。球レンズ5の内側に
は、それぞれ中空のヒートシンク6の開口端面を臨ま
せ、その内部に半導体レーザダイオード7を挿嵌し、半
導体レーザダイオード7の光軸をヒートシンク6の軸心
に一致させる。上下の傾斜面a、bの半導体レーザダイ
オード7は、それらの光軸が2本の直線A、Bを通過す
るように、傾斜して配置する。傾斜面a上の半導体レー
ザダイオード7は、その前方の直線Aを直角に通過し、
傾斜面b上の半導体レーザダイオード7は、その前方の
直線Bを直角に通過する。また、上下2列の焦点fが互
いに相手の焦点fの中間に位置するように、上下の傾斜
面a、bの半導体レーザダイオード7を千鳥状に配置す
る
Description
オードのレーザ光を皮膚面に照射して美肌、脱毛などの
トリートメントを行うレーザ光照射プローブに関する。
去した後の皮膚にレーザ光を照射すると、レーザ光が表
皮内メラニンに吸収されて発熱し、皮膚組織にたんぱく
変性が起こる。これにより、皮脂腺や毛乳頭部がダメー
ジを受け、毛包の組織が硬くなって毛の発育が抑制され
る脱毛効果を発揮する。
や真皮に散在する異常な色素細胞にレーザ光を照射する
と、これらの色素細胞が発熱して細かい粒子に分散す
る。分散した異常色素細胞は表面に浮き上がったり、老
廃物となって血管やリンパ管に吸収されて消滅し、正常
な色の皮膚が蘇る美肌効果を発揮する。
などのトリートメントを行う場合、ムダ毛やシミ・ソバ
カスなど皮膚の広い範囲にまんべんなくレーザ光を照射
する必要がある。
する半導体レーザは、発光部断面積が数μm〜数十μm
と非常に小さいのでHe−Neレーザなどのように高指
向性を持つ平行な細い直線ビームにはならず、30°〜
45°の角度で大きく広がる。そこで、パワー密度を集
中させるために投光レンズで集光することが行われてい
るが、そのようにすると焦点付近おけるビーム径は1〜
2mmとかなり細くなる。このため、1本のビームで皮
膚の広い範囲にわたってまんべんなくレーザ光を照射し
ようとすると、ビーム径が小さいので手間と時間がかか
り、根気を要する面倒な作業になる。
して多数のレーザ光を照射する装置はあったが、これは
半導体レーザの光出力が数mW〜数十mWと小さかった
ので、投光レンズで集光した複数のビームを一点に集中
させてパワー不足を補うためのものであった。ところ
が、最近の半導体レーザは光出力が数百mW〜数Wのも
のもあり、1本のビームで十分なパワーを発揮する。
を一点に集めるのでなく、分散させることによって一度
に照射できる面積を拡げ、皮膚の広い範囲にレーザ光を
照射する美肌、脱毛などのトリートメントの効率を向上
させることを目的になされたものである。
めに、本発明は以下のように構成した。
体レーザダイオードの発光面を同一方向に向けて縦横に
配列し、これらの半導体レーザダイオードの光軸上に投
光レンズを設置すると共に、この光軸を縦方向の内側に
傾斜させて前記投光レンズの焦点を横方向の同一直線上
に結ばせてなるレーザ光照射プローブである。請求項2
の発明は、前記投光レンズの焦点を結ばせる横方向の同
一直線が複数列をなすように前記半導体レーザダイオー
ドを配列してなる請求項1記載のレーザ光照射プローブ
である。請求項3の発明は、前記複数列をなす同一直線
上の焦点が上下に隣接する列の焦点の中間にくるように
前記半導体レーザダイオードを千鳥状に配列してなる請
求項2記載のレーザ光照射プローブである。
施の形態について説明する。
照射プローブの正面図と一部を切り欠いた側面図を示
す。レーザ光照射プローブは、レーザ光の照射時間をタ
イマによって制御する制御回路と電源(図示しない)を
内蔵し、横長のヘッド部1に縦長のグリップ部2をT字
型に取り付けて正面にLEDランプ3と押しスイッチ4
を配置する。
して電源のオン・オフと照射時間の設定を行う。すなわ
ち、始めに押しスイッチ4を押すと、電源がオンとな
り、照射時間1秒が設定される。このときLEDランプ
3が緑色点灯する。次に押しスイッチ4を押すと、照射
時間2秒が設定され、LEDランプ3が緑色点滅する。
さらに押しスイッチ4を押していくと、照射時間3〜6
秒が順次設定され、LEDランプ3が設定秒数に応じて
橙色点灯、橙色点滅、赤色点灯、赤色点滅に切換わる。
最後に押しスイッチ4をロングオン(1.5秒)する
と、電源がオフになる。照射時間の設定は、皮膚に一過
性のダメージを与えないために、このようにタイマにご
く短い1〜6秒のカウント値を設定する。
に沿ってV字の谷形に折り曲げた形状で、この谷の上下
の傾斜面a、bにそれぞれ10個の通孔を穿って各通孔
に投光用の球レンズ5をそれぞれ挿嵌する。10個の球
レンズ5は、横方向に等間隔に並べ、上下に千鳥状に配
置する。上下の傾斜面a、bに配置する球レンズ5の数
は任意とし、それぞれ10個に限定するものではない。
ートシンク6の開口端面を臨ませ、その内部に半導体レ
ーザダイオード7を挿嵌し、半導体レーザダイオード7
の光軸をヒートシンク6の軸心に一致させる。上下の傾
斜面a、bの半導体レーザダイオード7は、図3に示す
ように、それらの光軸が2本の直線A、Bを通過するよ
うに、傾斜して配置する。傾斜面a上の半導体レーザダ
イオード7は、その前方の直線Aを直角に通過し、傾斜
面b上の半導体レーザダイオード7は、その前方の直線
Bを直角に通過する。図4は、本直線A、B上に結ぶ1
0個の球レンズ5の焦点fをあらわしている。このよう
に、上下2列の焦点fが互いに相手の焦点fの中間に位
置するように、上下の傾斜面a、bの半導体レーザダイ
オード7を千鳥状に配置する
のレーザ光を集光して前方の焦点にビームウエストを形
成するが、焦点距離が通常のレンズより短いので、焦点
深度もわずかで狭い範囲に光パワーを絞り込むことがで
きる。また、焦点を過ぎた位置からは逆に同じ角度で広
がり、広い範囲に光パワーが分散する。このため、焦点
を過ぎた位置ではエネルギー密度が低くなって光パワー
が衰えるので、誤って照射しても生体を損傷する危険性
が少なくなる。
ド7の動作時の発熱を熱伝導によって拡散させて性能の
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。
(ガリウムアルセナイド)などの化合物半導体を用いた
PN接合ダイオードに直接電流を流して励起し、レーザ
発振を得る。また、ピーク波長600〜1600nm、
光出力5mW〜3Wのレーザ光を出力し、熱効率が良く
て皮膚に十分な光熱反応を起こす。さらに、熱反応のほ
か、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、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。
としての役割を果たし、球レンズ5と皮膚に接する開口
端面との距離を一定に保つ角筒形のアジャスタ8を着脱
自在に取り付ける。アジャスタ8は、透明アクリルで形
成してレーザ光の照射面が外側から観察できると都合が
よい。また、先端の開口縁部の一部を切り欠いて通風用
の切り込みを設ける。
うな構成で、トリートメントを行うときは、まず、押し
スイッチ4を押して電源をオンにする。電源をオンにす
ると、半導体レーザダイオード7が既定の1秒間点灯
し、その後1秒間休止する。以後この照射と休止を繰り
返す。照射時間を変更する場合は、押しスイッチ4を押
しながら1〜6秒の範囲で所望の照射時間を設定する。
半導体レーザダイオード7が点灯したら、アジャスタ8
の開口端面をトリートメントすべき皮膚面に押し当て、
設定した時間だけレーザ光を照射する。レーザ光を照射
した後は、次の休止時間の間に位置を移動し、以後この
照射と休止を繰り返してヘッド部1を縦に移動しながら
トリートメントを継続する。
光のスポットを皮膚に照射すると、皮膚内部ではレーザ
光が高密度に拡散して横方向に均一に作用する。また、
横方向に均一に作用する直線状のスポットを縦方向に移
動すると一度に広い面積を効率よく照射することができ
る。
異常な色素細胞など特定の色素だけに反応する色素選択
性がある。このため、皮膚内部でレーザ光を高密度に拡
散させても周りの正常な細胞には影響を与えることはな
い。
ーザダイオード7と球レンズ5を隙間なく配列すること
により、レーザ光の空白部分をなくしてパワー密度をよ
り高密度にすることができる。
射プローブは、縦横に配列した半導体レーザダイオード
の光軸上に投光レンズを設置し、その焦点を複数列の横
方向の同一直線上に結ばせる。また、複数列の同一直線
上に結ばせる焦点が上下に隣接する列の焦点の中間にく
るように半導体レーザダイオードを配列する。従って、
本発明によれば、多数のレーザ光を横方向の同一直線上
に高密度に照射するので、これを縦方向に移動させて一
度に広い面積を照射することにより、皮膚の広い範囲に
わたってレーザ光を照射する脱毛や美肌などのトリート
メントの効率を大幅に向上させることができる。
図である。
ある。
の模式図である。
3)
オードのレーザ光を皮膚面に照射することにより、美
肌、脱毛などのトリートメントを行うレーザ光照射プロ
ーブの改良に関する。
去した後の皮膚にレーザ光を照射すると、レーザ光が表
皮内メラニンに吸収されて発熱し、皮膚組織にたんぱく
変性が起こる。これにより、皮脂腺や毛乳頭部がダメー
ジを受け、毛包の組織が硬くなり、毛の発育が抑制され
て脱毛効果を発揮する。
皮に散在する異常な色素細胞にレーザ光を照射すると、
これらの色素細胞が発熱して細かい粒子に分散する。分
散した異常色素細胞は皮膚表面に浮き上がったり、老廃
物となって血管やリンパ管に吸収されて消滅したりし
て、正常な色の皮膚が蘇る美肌効果を発揮する。
などのトリートメントを行う場合、ムダ毛やシミ・ソバ
カスなど、皮膚の広い範囲にまんべんなくレーザ光を照
射する必要がある。
する半導体レーザは、発光部の面積が数μm2〜数十μm2
と非常に小さいので、He−Neレーザなどのように高
指向性を持つ平行な細い直線ビームにはならず、ビーム
が30°〜45°の角度で広がる。そこで、照射面での
エネルギー密度を集中させるために、集光レンズでビー
ムを集光することが行われている。そうすれば、半導体
レーザでも、焦点付近のビーム径が1〜2mmとかなり
細くなる。ところが、1本のビームを使用して皮膚の広
い範囲にわたってまんべんなくレーザ光を照射する場
合、このようなビーム径では小さすぎるため、手間と時
間がかかり、根気を要する面倒な作業になる。
して2以上のレーザ光を照射する装置はあったが、これ
は半導体レーザ1個の光出力が数mW〜数十mWと小さ
かったので、複数のビームを一点に集中させてパワー不
足を補うためのものであった。ところが、最近の半導体
レーザは光出力が数百mW〜数Wのものもあり、1本の
ビームで十分なパワーを発揮する。
を一点に重ね集めるのでなく、線状に分布させることに
よって、一度に照射できる面積を拡げ、皮膚の広い範囲
にレーザ光が照射できるようにし、美肌や脱毛などのト
リートメントの効率を向上させることを目的とする。本
発明のもう一つの目的は、ビームの焦点の分布密度を高
めて場所的な照射強度を平均化することにより、均一な
トリートメントが行えるようにすることにある。
めに、本発明は以下のように構成した。すなわち、請求
項1の発明は、複数個の半導体レーザダイオードを等間
隔に横二列に並べると共に、一方の列の各半導体レーザ
ダイオードを、他方の列において隣接する半導体レーザ
ダイオードの中間位置にのぞませ、そして、一方の列の
半導体レーザダイオードの平行な光軸をすべて含む一方
の光平面と、他方の列の半導体レーザダイオードの平行
な光軸をすべて含む他方の光平面とが互いに交差するよ
うに、前記二列の半導体レーザダイオードを傾斜して設
置し、さらに、各半導体レーザダイオードの光軸上に集
光レンズをそれぞれ設置して、前記ふたつの光平面の交
差する線上に前記集光レンズの焦点を結ばせる構成であ
る。
開口した凹溝を形成し、その凹溝の内側の溝面に、凹溝
の長さ方向に沿って、複数個の半導体レーザダイオード
を二列一組として二組並べると共に、前記二組とも、二
列のうちの一方の列の各半導体レーザダイオードを、他
方の列において隣接する半導体レーザダイオードの中間
位置にのぞませ、そして、前記一方の列の半導体レーザ
ダイオードの平行な光軸をすべて含む一方の光平面と、
前記他方の列の半導体レーザダイオードの平行な光軸を
すべて含む他方の光平面とが互いに交差するように、二
列の半導体レーザダイオードを傾斜して設置し、さら
に、各半導体レーザダイオードの光軸上に集光レンズを
それぞれ設置して、前記ふたつの光平面の交差する線上
に前記集光レンズの焦点を結ばせて焦点列を形成し、し
かして、一方の組の焦点列と他方の組の焦点列を2本の
平行線上に配置すると共に、一方の組の焦点列における
焦点間に、他方の組の焦点列における焦点が位置するよ
うに半導体レーザダイオードを配列する構成である。
施の形態について説明する。
照射プローブを示す。レーザ光照射プローブは、レーザ
光の照射時間をタイマによって制御する制御回路及び電
源(図示しない)を内蔵し、横長のヘッド部1に縦長の
グリップ部2をT字型に取り付けて、正面にLEDラン
プ3と押しスイッチ4を配置した構成である。
オン・オフと、照射繰り返し周期の照射時間(オンタイ
ム)を設定する。すなわち、始めに押しスイッチ4を押
すと、電源がオンとなり、照射時間1秒が設定される。
このときLEDランプ3が緑色に点灯する。次に押しス
イッチ4をもう一度押すと、照射時間が2秒に設定さ
れ、LEDランプ3が緑色の点滅を繰り返して照射時間
が2秒であることを知らせる。さらに押しスイッチ4を
押していくと、押すたびに照射時間が3秒から6秒まで
順次切り換わって、LEDランプ3が設定した照射時間
に応じて橙色点灯、橙色点滅、赤色点灯、赤色点滅に順
次切り換わる。最後に押しスイッチ4をロングオン
(1.5秒間押し続ける)すると、電源がオフになる。
LEDランプ3の上方に、ランプの色と点灯・点滅を区
別するアイコンを、秒数を意味する1〜6の数字と共に
表示し、この表示を参照して、実際のLEDランプ3の
色及び点灯・点滅状態から照射時間を読み取る。照射時
間の設定は、皮膚に一過性のダメージを与えないため
に、このようにタイマにごく短い1〜6秒のカウント値
を設定する。
凹溝を左右方向に形成し、この凹溝を構成する傾斜面
a、bに、それぞれ10個の通孔を穿って、各通孔に集
光用の球レンズ5をそれぞれ嵌め込んで固定する。傾斜
面a、bとも、それぞれ10個の球レンズ5は、横二列
に等間隔に並び、且つ、一方の列の球レンズの間に他方
の列の球レンズがのぞむように、二列の球レンズが千鳥
状に配置されている。傾斜面a、bに設ける球レンズ5
の数は10個に限らない。必要に応じて任意の個数を配
置できる。凹溝も断面V字形に限らない。断面U字形で
もよい。
ンク6をそれぞれ取り付ける。そしてヒートシンク6の
内部に半導体レーザダイオード7を固定して、半導体レ
ーザダイオード7の光軸をヒートシンク6の軸心に一致
させる。そして傾斜面aの半導体レーザダイオード7
は、図2に示すように、それらの光軸が1本の直線Aを
通過するように傾斜して配置し、同様に、傾斜面bの半
導体レーザダイオード7は、それらの光軸が1本の直線
B を通過するように傾斜して配置する。ここで直線A,
Bは平行で、各直線上に並ぶ半導体レーザダイオード7
の焦点列が、互いに一方の焦点列の焦点fの間に他方の
焦点列の焦点fがのぞむように、半導体レーザダイオー
ド7を配置する(図4)。すなわち20個の半導体レーザ
ダイオード7は凹溝の長さ方向に直交する方向から観察
した場合、互いに重ならないように分散して配置する
(図1)。このため、20個の半導体レーザダイオード7
の光軸は、平面図では図3のように、重ならずに等間隔
に分布する。図5は、ある傾斜面に取り付けられた10
個の半導体レーザダイオードの位置関係を示している。
図5から明らかなように、半導体レーザダイオード7
は、等間隔に5個づつ横二列に並べられ、一方の列の半
導体レーザダイオードが、他方の列の半導体レーザダイ
オードの中間位置にのぞむように千鳥状に配置されてい
る。各列の半導体レーザダイオードの光軸は平行で、そ
れぞれ一つの光平面11、12上に位置し、これらの光
平面は互いに交差している。この交差する直線が前記の
焦点列が形成される直線AまたはBに相当する。図5よ
り、二列の半導体レーザダイオードの焦点が直線Aまた
はB上に交互に並ぶ様子が理解できる。このように、上
下2列の焦点fが互いに相手の焦点fの中間に位置する
ように、上下の傾斜面a、bの半導体レーザダイオード
7は千鳥状に配置されている。
のレーザ光を集光して前方の焦点にビームウエストを形
成するが、焦点距離が通常のレンズより短いので、焦点
深度もわずかで狭い範囲に光パワーを絞り込むことがで
きる。また、焦点を過ぎた位置からは逆に同じ角度で広
がり、広い範囲に光パワーが分散する。このため、焦点
を過ぎた位置ではエネルギー密度が低くなって光パワー
が衰えるので、誤って照射しても生体を損傷する危険性
が少ない。
ド7の動作中の発熱を熱伝導によって周囲に放散して、
熱による半導体レーザダイオードの出力低下を抑える。
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。
(ガリウムアルセナイド)などの化合物半導体を用いた
PN接合ダイオードに直接電流を流して励起し、レーザ
発振を得る。この種の半導体レーザダイオードは、ピー
ク波長600〜1600nm、光出力5mW〜3Wのレ
ーザ光を出力し、熱効率が良くて皮膚に十分な光熱反応
を起こす。さらに、熱反応のほか、光電気反応、光磁気
反応、光力学反応、光化学反応、光免疫反応及び光酵素
反応などが起き、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る。レーザ光は、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。
としての役割を果たし、球レンズ5と皮膚に接する開口
端面との距離を一定に保つ角筒形のアジャスタ8を着脱
自在に取り付ける。アジャスタ8は、透明アクリルで形
成してレーザ光の照射面が外側から観察できると都合が
よい。また、先端の開口縁部の一部を切り欠いて通風用
の切り込みを設ける。
うな構成で、トリートメントを行うときは、まず、押し
スイッチ4を押して電源をオンにする。電源をオンにす
ると、半導体レーザダイオード7が既定の1秒間点灯
し、その後1秒間休止する。以後この照射と休止を周期
的に繰り返す。照射時間を変更する場合は、前記のとお
り、押しスイッチ4を必要回数押して、1〜6秒の範囲
で所望の照射時間を設定する。照射時間を変更しても休
止時間は1秒で変わらない。半導体レーザダイオード7
が点灯したら、アジャスタ8の開口端面をトリートメン
トすべき皮膚面に押し当て、レーザ光を照射する。そし
てアジャスタ8を皮膚に接触したまま、ゆっくりヘッド
部1を縦方向に移動する。
光のスポットを皮膚に照射すると、皮膚内部ではレーザ
光が高密度に拡散して横方向に均一に作用する。また、
横方向に均一に作用する直線状のスポットを縦方向に移
動すると一度に広い面積を効率よく照射することができ
る。
異常な色素細胞など特定の色素だけに反応する色素選択
性がある。このため、皮膚内部でレーザ光を高密度に拡
散させても周りの正常な細胞には影響を与えない。
い帯状のレーザ照射領域を構成し、この照射領域内にお
いて各焦点fが千鳥状に分布するので、プローブを直線
A,Bと直角の縦方向にゆっくり移動すれば、広い範囲
の皮膚面を平均してレーザ照射でき、能率よくまんべん
なくトリートメントできる。
射プローブでは、半導体レーザダイオードの配置関係を
工夫して、それらのビームの焦点を直線上に重ならない
ように分布すると共に、焦点間の間隔を狭く高密度に並
べるので、レーザの照射強度が平均化し、このプローブ
をビームの焦点列に対し直交する方向に移動するだけで
広範囲の皮膚面に均一にレーザを照射でき、能率よくト
リートメントができるという効果を生じる。
図である。
ーザダイオードの配置を示す平面図である。
を示す説明図である。
する斜面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 多数の半導体レーザダイオードの発光面
を同一方向に向けて縦横に配列し、 これらの半導体レーザダイオードの光軸上に投光レンズ
を設置すると共に、 この光軸を縦方向の内側に傾斜させて前記投光レンズの
焦点を横方向の同一直線上に結ばせてなるレーザ光照射
プローブ。 - 【請求項2】 前記投光レンズの焦点を結ばせる横方向
の同一直線が複数列をなすように前記半導体レーザダイ
オードを配列してなる請求項1記載のレーザ光照射プロ
ーブ。 - 【請求項3】 前記複数列をなす同一直線上の焦点が上
下に隣接する列の焦点の中間にくるように前記半導体レ
ーザダイオードを千鳥状に配列してなる請求項2記載の
レーザ光照射プローブ。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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