JP2015509792A - 空気におけるｌｉｏｂを回避する光ベースの皮膚処理デバイス - Google Patents

Abstract

毛又は皮膚組織のレーザ誘導光学破壊（ＬＩＯＢ）により皮膚３０を処理するための入射光ビーム２１を供給するための光源１８と、前記入射光ビーム２１が当該デバイス１０，２０を出るのを可能にするための透明出口窓１４と、当該皮膚処理デバイス１０，２０の外側で毛又は皮膚組織における焦点スポット２２１，２２２に前記入射光ビーム２１を集光するための光学系とを有する、光ベースの皮膚処理デバイス１０，２０が提供される。前記出口窓１４は、光学散乱特性をもつ外側表面４１，４２，４３，４４を有し、前記入射光ビーム２１の予め決められた出力及びパルス持続期間の間、前記外側表面４１，４２，４３，４４が前記出口窓１４の屈折率ｎ１に等しい屈折率をもつ媒体と接触しているときには、前記焦点スポットの寸法は、前記焦点スポットにおけるＬＩＯＢ現象を誘導するための閾値を超える、前記焦点スポットにおける前記入射光ビーム２１の電力密度のために十分に小さくなり、前記外側表面４１，４２，４３，４４が空気の屈折率ｎ２に等しい屈折率をもつ媒体と接触しているときには、前記焦点スポットの寸法は、前記焦点スポットにおけるＬＩＯＢ現象を誘導するための閾値を超えない、前記焦点スポットにおける前記入射光ビーム２１の電力密度のために十分に大きくなる。

Description

本発明は、光源、光学系及び透明出口窓を有する光ベースの皮膚処理デバイスに関する。光源は、毛又は皮膚組織のレーザ誘導光学破壊（ＬＩＯＢ；laser induced optical breakdown）による皮膚を処理するための入射光ビームを供給するのに役立つ。透明出口窓は、入射光ビームがデバイスを出るのを可能にする。光学系は、皮膚処理デバイスの外側で毛又は皮膚組織における焦点スポットに入射光ビームを集光するために設けられる。

斯様な光ベースの皮膚処理デバイスは、例えば、しわ処理及び毛切断のために用いられる。光ベースのしわ処理において、デバイスは、処理されるべき皮膚の真皮層に焦点スポットを生成する。レーザの出力及びパルス持続期間並びに焦点スポットの寸法は、皮膚組織の再生を刺激するとともにしわを低減するために、レーザ誘導光学破壊（ＬＩＯＢ）現象が皮膚に影響するように、選択される。光ベースの毛切断において、入射光ビームは毛内部で集光され、ＬＩＯＢ現象は、毛が切断されることをもたらす。

例えば、ＷＯ２００５／０１１５１０号として公表された国際特許出願は、予め決められたパルス時間の間、レーザビームを生成するためのレーザ供給源と、焦点スポットにレーザビームを集光するための光学系と、目標位置に焦点スポットを配置するためのレーザビームマニピュレータとを有する、毛を短くするための斯様なデバイスについて述べている。焦点スポットの寸法及び生成されたレーザビームの出力は、焦点スポットにおいて、レーザビームが、毛組織のための特性閾値を越える電力密度を有し、前記電力密度よりも高い場合に、予め決められたパルス時間の間、レーザ誘導光学破壊（ＬＩＯＢ）現象が毛組織内で生ずるようになっている。

一般に、レーザ誘導光学破壊（ＬＩＯＢ）は、焦点スポットにおけるレーザビームの電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）が特定の媒体の特性である閾値を超えたときに、レーザビームの波長に対して透明又は半透明である媒体において生ずる。閾値より低いと、特定の媒体は、レーザビームの特定の波長に対して比較的低い線形吸収特性を有する。閾値より高いと、媒体は、レーザビームの特定の波長に対して強い非線形吸収特性を有し、これは、媒体のイオン化及びプラズマの形成の結果である。このＬＩＯＢ現象は、多数の機械的効果（例えば、空洞化及び衝撃波の生成）をもたらし、これは、ＬＩＯＢ現象の位置を囲む位置にある媒体にダメージを与える。

実験から、ＬＩＯＢ現象が皮膚から成長する毛を破壊し、短くするために用いられ得ることが分かった。毛組織は、おおよそ５００ｎｍと２０００ｎｍとの間の波長に対して透明又は半透明である。この範囲の中の波長の各値に関して、ＬＩＯＢ現象は、焦点スポットにおけるレーザビームの電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）が毛組織の特性である閾値を超えたときに、焦点スポットの位置で毛組織において生ずる。前記閾値は、水媒体及び組織の特性であり、レーザビームのパルス時間に依存する閾値にむしろ近い。とりわけ、必要とされる電力密度の閾値は、パルス時間が増大したときに減少する。毛の重大な損傷、即ち少なくとも初期の破壊をもたらすのに十分効果的であるＬＩＯＢ現象の結果として機械的効果を実現するために、例えば１０ｎｓのオーダのパルス時間が十分であることが分かった。パルス時間のこの値に関して、焦点スポットにおけるレーザビームの電力密度の閾値は、２×１０^１０Ｗ／ｃｍ^２のオーダである。述べられたパルス時間に対して、及び、得られる焦点スポットの十分に小さい寸法により、例えば、十分に多数の開口をもつレンズによって、この閾値は、ｍＪのほんの数十だけの全体のパルスエネルギによって実現され得る。

ＷＯ２００５／０１１５１０号のデバイスを用いて、人の毛を切断するのに充分なエネルギ及び小さいガラス"ブレード"を介してデバイスを出る入射レーザビームを伴うレーザ誘導光学破壊（ＬＩＯＢ）を生成することが可能である一方で、ＬＩＯＢの生成物（衝撃波、プラズマ、高電力密度）は、ブレードの再使用不能な損傷をもたらし得る。損傷を受けたブレードは、所望の位置で十分に締まった焦点を供給するという、デバイスの能力に対して有害な効果を有し、これは、毛切断プロセスの有効性を低減し、及び／又は、皮膚炎症のような有害な副作用の発生を増大させ得る。ＬＩＯＢがもたらした出口窓に対する損傷を伴う類似の問題は、しわ処理のための光ベースのしわデバイスにおいて生じ得る。

それ故、本発明の目的は、出口窓に対する損傷が大幅に低減される、冒頭の段落において述べられたような光ベースの皮膚処理デバイスを提供することにある。

第１の本発明の態様によれば、この目的は、光源、光学系及び透明出口窓を有する光ベースの皮膚処理デバイスを提供することにより達成される。光源は、毛又は皮膚組織のレーザ誘導光学破壊（ＬＩＯＢ）により皮膚を処理するための入射光ビームを供給するのに役立つ。透明出口窓は、入射光ビームがデバイスを出るのを可能にする。光学系は、皮膚処理デバイスの外側で毛又は皮膚組織における焦点スポットに入射光ビームを集光するために設けられる。出口窓は、光学散乱特性をもつ外側表面を有し、入射光ビームの予め決められた出力（Ｗ）及びパルス持続期間の間、外側表面が出口窓の屈折率に等しい屈折率をもつ媒体と接触しているときには、焦点スポットの寸法は、焦点スポットにおけるＬＩＯＢ現象を誘導するための閾値（Ｗ／ｃｍ^２）を超える、焦点スポットにおける入射光ビームの電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）のために十分に小さくなり、外側表面が空気の屈折率に等しい屈折率をもつ媒体と接触しているときには、焦点スポットの寸法は、焦点スポットにおけるＬＩＯＢ現象を誘導するための閾値（Ｗ／ｃｍ^２）を超えない、焦点スポットにおける入射光ビームの電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）のために十分に大きくなる。

理想的には、ＬＩＯＢは、毛又は皮膚組織において常に生成される。しかしながら、現実の動作において、全ての毛又は皮膚組織が正しく当てられるというわけではなく、ＬＩＯＢは、適用された浸漬液（例えば水）において、又は、例えば空気泡がある場合には空気において生成される。広範囲に連続する測定において、発明者らは、ＬＩＯＢが浸漬液において又は毛若しくは皮膚における目標位置において生成されるときよりも、ＬＩＯＢが空気において生成されるときに、出口窓に対する損傷がはるかに激しいことを立証した。焦点スポットにおける光の衝撃波、プラズマ及び高電力密度のような空気におけるガス分子のレーザ誘導光学破壊の副作用は、浸漬液、毛又は皮膚組織におけるＬＩＯＢよりも出口窓に対して非常に有害であることが分かった。

本発明の光ベースの皮膚処理デバイスによれば、空気におけるＬＩＯＢの発生は、空気における焦点スポットにおける最大電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）がＬＩＯＢを生成するために達されなければならない閾値より低いままであることを保証することにより、大幅に低減されるか又は完全に回避されもする。前述した光ベースの皮膚処理デバイスの２つの特徴は、空気における焦点スポットにおける最大電力密度をＬＩＯＢ閾値より低く維持する一方で、毛又は皮膚組織におけるＬＩＯＢイベントを依然として生成するために重要である。

本発明の光ベースの皮膚処理デバイスの第１の重要な特徴は、光源及び光学系が出力（Ｗ）をもつ入射光ビームを供給するように設けられ、パルス持続期間は、出口窓の外側表面が出口窓の屈折率に等しいか又はそれに近い屈折率をもつ媒体と接触しているときに、ＬＩＯＢをもたらすのに充分な焦点スポットにおける最大電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）をもたらすことである。結果として、ＬＩＯＢは、毛又は皮膚組織において発生するだろう。

本発明の光ベースの皮膚処理デバイスの第２の重要な特徴は、出口窓と出口窓の外側表面と接触している媒体との屈折率が実質的に異なる場合に、出口窓の外側表面の光学散乱特性が、皮膚処理デバイスを出る光が幾つかの方向に偏向されることをもたらすことである。所望の光学散乱特性は、例えば、構造化された又は歪んだ外側表面により設けられてもよい。原理上、歪んだ表面及び構造化された表面は、ほとんど同じものに対する、即ち焦点スポットの増大された寸法をもたらす光ビームを散乱させるために完全に滑らかな表面からのずれに対する異なる単語である。歪んだ表面と構造化された表面との間の主な差は、ずれのサイズにある。歪んだ表面に関して、ずれは、出口窓の外側表面での光ビームの幅のオーダのサイズを有する。構造化された表面から、ずれは１ミクロンレベルにあり、これは、入射光ビームの波長のオーダより大きい。以下において、構造化された表面という用語が、本発明を限定するためのいかなる意図を伴うことなく用いられるだろう。外側表面の所望の光学散乱特性を得るためのより大きな歪み又は他の手段は考えられないだろう。

出口窓は、１．３と１．７との間の、より多くは１．５に近い典型的な屈折率をもつ透明ガラス又はプラスチックで典型的に作られる。１．０の値によれば、空気の屈折率は実質的に異なる。出口窓と空気との遷移での入射光ビームの屈折は、比較的大きな焦点スポットをもたらす。結果として、空気におけるＬＩＯＢ及び出口窓に対する有害な副作用が回避される。

出口窓の構造化された外側表面が出口窓の屈折率に等しいか又は同等の屈折率を有する浸漬液と接触しているときには、入射光ビームは構造化された外側表面で偏向されないか又は大幅には偏向されないだろう。水の屈折率は１．３３であり、これは、空気の１．０の屈折率よりも出口窓の屈折率に既に非常に近い。好ましくは、浸漬液は、出口窓が作られる材料の屈折率により近い屈折率によって用いられる。入射光ビームが構造化された外側表面で偏向されないときには、入射光ビームの焦点スポットは、非常に小さくなり、焦点スポットにおける最大電力密度（Ｗ／ｃｍ^２）は非常に高くなるだろう。また、出口窓の外側表面が毛（屈折率１．５４）又は皮膚組織（屈折率１．４）と接触しているときには、焦点スポットは比較的小さくなり、焦点スポットにおける最大電力密度は比較的高くなるだろう。

"空気"という単語については、皮膚表面に存在し得る任意のガス、ガス又は蒸気の混合が参照される点に留意されたい。本発明の背後の主な思想は、ＬＩＯＢが出口窓の屈折率に等しいか又は同等の屈折率をもつ媒体においてのみ発生することを確認することである。構造化された外側表面の正確な幾何学、光学焦点調節システムの特性並びに入射光ビームの電力及びパルス期間は、出口窓の屈折率及び出口窓の外側表面と接触する媒体がＬＩＯＢを生成するためにどれくらいよくマッチしなければならないかを決定する。デバイスは、ＬＩＯＢが（水又は空気においてではない）毛又は皮膚組織及び適切な屈折率を有する浸漬液においてのみ生ずるように、設けられてもよい。代わりに、デバイスは、ＬＩＯＢが（依然として空気においてではない）水においても発生するように、設けられてもよい。

本発明の皮膚処理デバイスの一実施形態において、出口窓の外側表面は、

の関係により規定されるＲＭＳ値を伴う表面粗さをもつ。ここで、（ｎ１−ｎ２）は、出口窓の屈折率（ｎ１）と空気の屈折率（ｎ２）との間の差分であり、Ｃは、０．０７と１０との間の値を有する定数であり、λは、入射光ビームの波長である。実験は、外側表面上にある表面の凹凸の正確な構造体から独立して、斯様なＲＭＳ値が空気におけるＬＩＯＢを回避するために焦点スポットの緊張の充分な削減を与えることを示した。好ましい実施形態において、Ｃは、０．１と５との間、より好ましくは、０．２と３との間の値をもつ。

選択されるべきＣの正確な値は、空気におけるより大きな焦点スポットを、毛又は出口窓の屈折率に近い屈折率を有する他の媒体におけるより小さな焦点スポットと比較したときに要求される、焦点スポットにおける電力密度の増大に依存する。例えば、焦点スポットにおける電力密度の１００倍の増加は、約１．５のＣの値を必要とする。

本発明の光ベースの皮膚処理デバイスは、毛を光学的に切断するためのデバイス、即ち、レーザシェーバ、又は、例えば皮膚のしわを低減するための、光学皮膚再生デバイスであってもよい。光ベースの皮膚処理デバイスがレーザシェーバであるときには、出口窓は、適切な使用の間、皮膚表面と平行な方向に入射光ビームを放射する光学ブレードとして具現化され得る。光ベースの皮膚処理デバイスが光学皮膚再生デバイスであるときには、入射光ビームは、典型的には、出口窓及び皮膚表面と直交する方向にデバイスを出る。

本発明の光ベースの皮膚処理デバイスの一実施形態において、出口窓の構造化された外側表面は周期的構造体を有する。周期的構造体は、入射光ビームの波長の数倍のオーダ、例えば１倍と６倍との間のピッチを有してもよい。斯様な周期的構造体は、回折格子を形成してもよく、これは、入射光ビームを再集光することに加えて、ビームエネルギの一部を全体として異なる方向に再分配するだろう。もちろん、この再集光及びエネルギ再分配の効果は、空気及び出口窓の屈折率とは実質的に異なる屈折率をもつ他の媒体においてのみ発生するだろう。斯様な媒体において、焦点スポットにおける最大電力密度は、ＬＩＯＢを回避するのに十分低いだろう。

代わりに、出口窓の構造化された外側表面は、サンドブラストされた穴を有する。出口窓の外側表面の斯様な構造体は、先に述べられた実施形態の周期性を示さないが、空気におけるＬＩＯＢを回避するために入射光ビームに対する十分な低下効果をもつだろう。本発明のこれらの及び他の態様は、以下で述べられる実施形態から明らかになり、これらを参照して説明されるだろう。

本発明の光学シェーバを図式的に示す。 本発明の皮膚再生デバイスを図式的に示す。 構造化された表面を有する出口窓を用いた効果を示す。 構造化された表面を有する出口窓を用いた効果を示す。 構造化された表面の使用の背後にある物理的な原理を示す。 構造化された表面の使用の背後にある物理的な原理を示す。 構造化された表面を有する出口窓の例示的な実施形態を示す。 構造化された表面を有する出口窓の例示的な実施形態を示す。 構造化された表面を有する出口窓の例示的な実施形態を示す。

図１は、本発明の光学シェーバ１０を図式的に示している。光学シェーバは、人又は動物の皮膚３０で成長する毛３１を切断するための入射光ビーム２１を供給するための光源１８を有する。入射光ビーム２１は、典型的には、パルスレーザである。例えば、１０６４ｎｍでの放射を有するＮｄ：ＹＡＧレーザ又は１６４５ｎｍでの放射を有するＥｒ：ＹＡＧレーザが、毛３１のレーザ誘導光学破壊（ＬＩＯＢ）切断のために用いられる。レンズ１２及びミラー１３のような光学要素が設けられ、毛３１における焦点スポット２２にパルスレーザビーム２１を集光するための光学系を形成する。光学要素１２，１３は、必要なときに、焦点スポット２２の正確な位置を適合させるための集光デバイス５１により調節可能であってもよい。この目的のために、例えば、レンズ１２が並進されてもよく、及び／又は、ミラー１３が回転されてもよい。プロセッサ５２が設けられ、例えば光源１８及びこれらの動作を制御するための集光デバイス５１に結合される。

使用中において、更なる集光要素を有し得る皮膚接触要素１１は、剃られるべき皮膚３０の表面に渡って移動する。皮膚接触は、入射光ビーム２１がデバイス１０を出るのを可能にするための出口窓１４を有する。出口窓１４は、典型的には、入射光ビーム２１が皮膚表面と実質的に平行な方向にデバイスを出るのを可能にするための光学ブレードとして具現化される。出口窓１４は、プラスチック又はガラスのような透明材料で作られる。ガラス及びプラスチックの双方は、約１．５の屈折率をもち、これはその正確な組成に依存して僅かに変化し得る。代わりとして、約１．７７の屈折率をもつサファイヤが出口窓のために用いられる。

図２は、本発明の皮膚再生デバイス２０を図式的に示している。皮膚再生デバイス２０の要素の多くは、図１の光学シェーバ１０について述べているときに既に前述された要素と類似している。デバイス２０は、典型的には、通常の老化現象の結果として人の皮膚３０に現れ得るしわを低減するために用いられる。皮膚３０は、異なる光学特性をもつ複数の層を有する。表皮１６は、最外層で構成され、防水保護バリアを形成する。表皮１６の下には、真皮１７がある。真皮１７は、皮膚処理が対象としているコラーゲン繊維を有する。皮膚処理の目的は、新たなコラーゲン形成及び低減されたしわをもたらす微視的な損傷を生成するために真皮１７のコラーゲンにおいてパルスレーザビーム２１の焦点２２を生成することにある。

使用中において、デバイス２０の皮膚接触要素は、処理されるべき皮膚３０上に押圧されるか又はその近くで維持される。再生デバイス２０の皮膚接触要素１１は、図１の光学シェーバ１０において用いられる光学ブレードをもたない。使用中において、出口窓１４は、皮膚３０と平行に保持され、入射光ビーム２１は、出口窓を出て、皮膚表面と実質的に直交する方向において皮膚３０に入る。

図１の光学シェーバ１０及び図１の皮膚再生デバイス２０の双方において、浸漬液が皮膚接触要素１１と皮膚表面との間に供給されてもよい。好ましくは、浸漬液は、出口窓１４及びＬＩＯＢが発生すべき皮膚３０又は毛３１の屈折率に近い屈折率で用いられる。この目的のために、約１．４〜約１．５の屈折率をもつ流体が非常に適切だろう。水も、１．３３の若干低い屈折率をもつにも関わらず、幾つかのデバイス及びアプリケーションのために、適切な浸漬液になり得る。

本発明によれば、図１及び２の光学シェーバ１０及び皮膚再生デバイス２０の出口窓１４は、入射光ビーム２１の予め決められた電力及びパルス持続期間の間、外側表面が出口窓の屈折率に等しい屈折率をもつ媒体と接触しているときには、焦点スポットが、ＬＩＯＢ閾値を超えるように、焦点スポットにおける入射光ビームの電力密度のために十分小さくなり、外側表面が空気と接触しているときには、焦点スポットが、ＬＩＯＢ閾値を超えないように、入射光ビームの電力密度のために十分大きくなるように、光学散乱特性をもつ外側表面を有する。

所望の光学散乱特性は、例えば、構造化された又は歪んだ外側表面により設けられてもよい。原理上、歪んだ表面及び構造化された表面は、ほとんど同じものに対する、即ち焦点スポットの増大された寸法をもたらす光ビームを散乱させるために完全に滑らかな表面からのずれに対する異なる単語である。歪んだ表面と構造化された表面との間の主な差は、ずれのサイズにある。歪んだ表面に関して、ずれは、出口窓の外側表面での光ビームの幅のオーダのサイズを有する。構造化された表面から、ずれは１ミクロンレベルにあり、これは、入射光ビームの波長のオーダより大きい。以下において、構造化された表面という用語が、本発明を限定するためのいかなる意図を伴うことなく用いられるだろう。外側表面の所望の光学散乱特性を得るためのより大きな歪み又は他の手段は考えられないだろう。構造化された表面は、入射光ビーム２１がデバイス１０，２０を出る出口窓１４の表面エリアを少なくとも覆うべきである。好ましくは、構造化された表面は、出口窓１４の表面エリア全体を覆う。

図３ａ及び３ｂは、構造化された表面４１をもつ出口窓１４を用いた効果を示している。双方の図面において、入射光ビーム２１は、集光要素１１により集光され、焦点スポット２２１，２２２において焦点を形成するために出口窓１４を介してデバイス１０，２０を出る。入射光ビーム２１がデバイス１０，２０を出る出口窓１４の位置において、出口窓１４は、構造化された表面４１を有する。図３ａにおいて、出口窓１４は、空気に接する。図３ｂにおいて、出口窓１４は、インデックスウインドウ１４の屈折率に類似する屈折率をもつ浸漬液２４に接する。構造化された表面４１及び空気の異なる、即ちより低い屈折率のため、図３ａの入射光ビーム２１は低下し、焦点スポット２２１におけるより大きな焦点スポット２２１及びより低い最大光強度をもたらす。本発明によれば、入射光ビーム２１の出力は、このより大きなスポット２２１における電力密度がＬＩＯＢを生成するのに十分ではないようになる。図３ｂにおいて、出口窓１４及び浸漬液２４の実質的にマッチする屈折率のため、構造化された表面４１は、入射光ビームに対する低下効果をもたず、締まった焦点スポット２２２は、この焦点スポット２２２における実質的により高い最大光強度によって生成される。本発明によれば、入射光ビーム２１の出力は、このより小さなスポット２２１における出力密度がＬＩＯＢ閾値より高くなるようになる。故に、ＬＩＯＢは、浸漬液内部並びに毛及び皮膚組織においてのみ生成され、これは、出口窓の屈折率に近い屈折率をもつ。空気におけるＬＩＯＢは生成されず、出口窓１４表面に損傷を与えないだろう。例えば、空気泡が出口窓１４の表面にある浸漬液２４において形成される場合には、構造化された表面４１は、入射光ビームの低下をもたらし、空気におけるＬＩＯＢは回避されるだろう。

図４ａ及び４ｂは、構造化された表面４１の使用の背後の物理的な原理を示す。図４ａにおいて、出口窓１４は、空気と接触しており、これは、出口窓１４の材料とは異なる屈折率をもつ。図４ｂにおいて、出口窓１４は浸漬液２４と接触しており、これは、出口窓１４の材料の屈折率と実質的に等しい屈折率をもつ。構造化された表面４１は、従来技術のような滑らかなものではないが、入射光ビーム２１を伴う異なる角度を異なる位置で囲む。

図４ａの状況において、入射光ビーム２１は、屈折率の相違のため、出口窓１４材料と空気との間の界面で偏向されるだろう。偏向は、構造化された表面４１における異なる位置で異なるため、入射光ビーム２１の異なる部分に対しても異なるだろう。結果として、光ビーム２１は低下し、焦点スポット２２１は、出口窓１４が平坦な表面を有したときよりも、大きくなるだろう（図３ａ参照）。

図４ｂにおいて、入射光ビーム２１は、出口窓１４と浸漬液との間の界面での屈折率の変化を経験しないだろう。光の偏向は発生せず、焦点スポット２２２のサイズ（図３ｂを参照）は、構造化された表面４１の種々の表面配向によっては影響を受けないだろう。実験は、１００ミクロンの直径から３ミクロンの直径までを有する焦点スポットから進むことは、ＬＩＯＢ閾値より低い値からＬＩＯＢ閾値より高い値まで移すのに十分である、約０．１ＧＷｍｍ^−２から約１４ＧＷｍｍ^−２へのピーク最適出力の増大をもたらし得ることを示した。

図５ａ，５ｂ及び６は、構造化された表面をもつ出口窓１４の例示的な実施形態を示している。図５ａ及び５ｂにおいて、構造体表面は、一定のピッチ５４をもつ周期的パターン４２，４３をもつ。ピッチ５４は、表面構造体における２つの連続的な変動の間の距離である。最適光ビーム２１の低下効果に関して、ピッチ５４は、入射光ビーム２１の波長の数倍よりは大きくなるべきでない。光低下効果に影響するパターンの更なる態様は、図５ａ及び５ｂにおける溝の深さとして規定され得る、出口窓の表面粗さである。１６４５ｎｍのレーザに関して、０．２ミクロンと３０ミクロンとの間の溝の深さは、所望の効果を得るのに適している。約０．５ミクロンと１０ミクロンとの間の深さをもつ溝は、より良好な結果のために好ましい。溝の深さは、段階的に又は徐々に変化されてもよい。より大きな波長をもつレーザ光に関して、溝の深さは、焦点スポットのサイズに対する類似の効果を得るために比例的に増大されるべきである。表面粗さは、ＲＭＳ値により規定されてもよい。表面のＲＭＳ値は、全ての表面凹凸の高さ又は深さの二乗平均平方根である。均等に形成された溝をもつ規則的に構造化された表面に関して、ＲＭＳ値は、溝の深さに等しい。

一般に、一般に、入射光の波長、屈折率及び最小ＲＭＳ値の間の関係は、以下の関係により表され得る。

ここで、（ｎ１−ｎ２）は、出口窓材料と隣接する媒体との間の屈折率の差分であり（例えば、ガラス及び空気に対して０．５又はガラス及び水に対して０．２、サファイヤ及び空気に対して０．７）。Ｃは、０．０７と１０との間、より好ましくは、０．１と５との間、最も好ましくは、０．２と３との間の好ましい値を有する定数である。

選択されるべきＣの正確な値は、空気におけるより大きな焦点スポットを、毛又は出口窓材料の屈折率に近い屈折率を有する他の媒体におけるより小さな焦点スポットと比較したときに要求される、焦点スポットにおける電力密度の増大に依存する。例えば、焦点スポットにおける電力密度の１００倍の増大は、約１．５のＣの値を必要とする。

図５ａにおいて、表面構造体は、段階状のパターン４３を有する。図５ｂにおいて、表面構造体は、規則的な波形のパターン４３を有する。歯状パターン又は千鳥格子状パターンのような、斯様な規則的なパターン４２，４３に対する多くのバリエーションが用いられてもよい。斯様な規則的なパターン４２，４３は、表面構造体が回折格子として機能することをもたらしてもよく、これは、焦点サイズを増大するだけでなく、焦点スポットにおける電力密度分布にも影響する。

図６は、例えば表面構造体を与えるか又は変えるためのサンドブラスト方法又は他のランダムプロセスにより得られ得る不規則なパターンを示している。穴４４のサイズ及び位置の双方は不規則に分布されてもよい。最適な光ビーム低下効果に関して、斯様なパターンにおける穴４４は、好ましくは、入射光ビーム２１の波長の数倍より大きなサイズをもたない。

上述の実施形態は、本発明を限定するよりはむしろ例示であり、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態を設計することが可能であることに留意すべきである。請求項において、括弧間に配置された任意の参照符号は、請求項を限定するものとして考慮されるべきではない。"有する"という動詞の使用及びその活用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素の単数表記は、斯様な要素の複数の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの異なる要素を有するハードウェアによって、及び、適切にプログラムされたコンピュータによって実装されてもよい。幾つかの手段を列挙している装置に係る請求項において、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同一のアイテムにより具現化されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有効に用いられ得ないことを示すものではない。

Claims (13)

1. 光ベースの皮膚処理デバイスであって、
   毛又は皮膚組織のレーザ誘導光学破壊（ＬＩＯＢ；laser induced optical breakdown）により皮膚を処理するためのパルス化された入射光ビームを供給するための光源と、
   前記入射光ビームが当該デバイスを出るのを可能にするための透明出口窓と、
   当該皮膚処理デバイスの外側で毛又は皮膚組織における焦点スポットに前記入射光ビームを集光するための光学系とを有し、
   前記出口窓は、光学散乱特性をもつ外側表面を有し、前記入射光ビームの予め決められた出力及びパルス持続期間の間、前記外側表面が前記出口窓の屈折率に等しい屈折率をもつ媒体と接触しているときには、前記焦点スポットの寸法は、前記焦点スポットにおけるＬＩＯＢ現象を誘導するための閾値を超える、前記焦点スポットにおける前記入射光ビームの電力密度のために十分に小さくなり、前記外側表面が空気の屈折率に等しい屈折率をもつ媒体と接触しているときには、前記焦点スポットの寸法は、前記焦点スポットにおけるＬＩＯＢ現象を誘導するための閾値を超えない、前記焦点スポットにおける前記入射光ビームの電力密度のために十分に大きくなる、光ベースの皮膚処理デバイス。
2. 前記外側表面は、
   

   

   の関係により規定されるＲＭＳ値を伴う表面粗さをもち、ここで、（ｎ１−ｎ２）は、前記出口窓の屈折率（ｎ１）と空気の屈折率（ｎ２）との間の差分であり、Ｃは、０．０７と１０との間の値を有する定数であり、λは、入射光ビームの波長である、請求項１に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
3. Ｃは、０．１と５との間、好ましくは、０．２と３との間の値をもつ、請求項２に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
4. 前記外側表面は、構造化された表面を有する、請求項１に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
5. 前記外側表面は、歪んだ表面を有する、請求項１に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
6. 前記構造化された表面は、周期的構造体を有する、請求項４に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
7. 前記周期的構造体は、前記入射光ビームの波長の１倍から６倍のピッチをもつ、請求項６に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
8. 前記周期的構造体は、回折格子を形成する、請求項６に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
9. 前記構造化された表面は、不規則な凹凸を有する、請求項４に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
10. 前記不規則な凹凸は、サンドブラストされた穴である、請求項９に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
11. 前記の皮膚の処理は、毛を光学的に切断することを有する、請求項１に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
12. 前記出口窓は、前記入射光ビームが皮膚の表面と実質的に平行な方向において当該デバイスを出るのを可能にするための光学ブレードの部分である、請求項１１に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。
13. 前記の皮膚の処理は、しわを低減することを有する、請求項１に記載の光ベースの皮膚処理デバイス。

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