JP2017512583A - 皮膚を局所的に処置するための皮膚処置装置 - Google Patents

Abstract

先端１２８と、光出射素子１０６、１０８と、光学素子１２４及び光学素子位置決め構造１２２を有する安全機構と、を有する、光によって局所的に皮膚を処置するための皮膚処置装置１００が提供される。該光学素子は、該光出射素子からの集束光ビームを受ける。該光学素子は、発散レンズとして動作するよう構成される。該光学素子位置決め構造は、該光学素子を安全位置に動かし、又は、該先端が処置されるべき皮膚に接触しているときには、処置位置に害光学要素を動かし、両位置の間の該光学素子の動きを可能とする。該安全位置においては、該光学素子は、目に安全な光ビームを生成するための光軸における位置に配置される。該処置位置においては、該光学素子は、処置光ビームを生成するため、該光軸における別の位置に配置される。

Description

本発明は、皮膚処置装置及び斯かる装置のための安全方式の分野に関する。更に詳細には、本出願は、皮膚を局所的に処置するために比較的細い光のビームが用いられる、精密光ベースの皮膚処置装置の分野に関する。

皮膚内の種々の目標を処置することができる、種々のタイプの光ベースの皮膚処置装置が知られている。これら光ベースの装置は、ＬＥＤのような低パワー又は中パワーの光源、又はＩＰＬ（超短パルス光）及びレーザのような比較的高パワーの光源を用いる。低パワー及び中パワーの光源を用いる場合、線維芽細胞のような皮膚内の特定の目標が刺激され、膠原組織の生成を促進する。比較的高パワーの光源は、メラニン、血液又は水分のような皮膚内の特定の目標を加熱し、局所的な損傷を引き起こす。これら光ベースの皮膚処置は、皮膚における選択された目標オブジェクトの波長吸収プロファイルに依存し、「選択的光熱融解（selective photothermolysis）」としても知られている。部分的レーザ処置装置は、目標の皮膚組織における水分を加熱して、例えば真皮における膠原組織を熱的に変性させることによる、目標の皮膚組織の非切除的な部分的光熱融解という目的を持つ。これらの部分的なレーザ処置においては、レーザパルスが、熱的に損傷を受けない組織により囲まれた、熱的に変性された皮膚組織の微視的処置領域（ＭＴＺ）を形成する。このことは、皮膚修復機構を促進し、皮膚の外観を向上させる。変性された膠原質は、典型的には１乃至３ヶ月の時間で、新たな膠原質により置き換えられる。このことは、しわ及び細線の低減に帰着する。付加的な利益として、表皮における細胞が損傷を受け、数日内に置換される。当該表皮細胞の置換は、より平滑な皮膚の色調、及び皮膚の艶又は輝きの全体的な向上に帰着する。更に、微小領域における組織を完全に除去するという点において切除的である、部分的皮膚処置が知られている。現在、これらの切除的装置は、家庭用にはあまり適していないが、プロフェッショナル環境で用いられている。光は、皮膚組織を処置するためのみならず、一時的な発毛低減を実現するためにも用いられる。当該用途においては、広帯域のＩＰＬフラッシュが、毛包を損傷させ、発毛を停止又は低減させるために用いられる。当該用途においては、ＩＰＬ波長スペクトル及び光フラッシュの継続時間を、毛組織に大量に存在するメラニンの吸収スペクトル及び熱緩和時間に合致させることによって、選択的光熱融解が得られる。更に、ＩＰＬは、しみの視認性を低減させるために用いられ得る。

上述した方法はいずれも、対象となる比較的大きな領域を効率良く処置するために、大開口装置に基づくものである。しかしながら、スポット的な処置が実現されるような、例えばペン型の装置のような、改善された精度を提供する装置に対する関心が高まっている。ペン型装置は、しばしば比較的小さな先端を持つ。該装置が家庭用途に適したものとなるような安全のレベルを提供する安全機構を含む、斯かる小さな処置先端を備えた装置を設計することは、比較的難しい。該安全機構は、皮膚処置装置が、人間の目に悪影響を与え得る潜在的に安全でない強力光ビームを発することを防止する必要がある。例えば光源をスイッチオンするといった、特定の装置要素をイネーブルにするための、ユーザにより押下されるべきオンボタンを、全ての電子装置が含むようにすることが一般的である。更なる安全機構を持つことが望ましい。

米国特許出願公開US2012/0323229及び例えば米国特許出願公開US2004/0176754は、皮膚処置装置の、光出射窓を持つ前側が、閉じているか皮膚に接触しているかを検出するための安全手段を開示している。これら安全手段は、例えば圧力センサ、機械式スイッチ、又は反射率計等に基づくものである。斯かる安全手段は比較的複雑であり、従って比較的高価である。斯かる安全手段が小型化されるべき場合、これら安全手段は更に高価となり、損傷に敏感なものとなる。

本発明の目的は、皮膚処置装置のための、より好適な安全機構を提供することにある。

本発明の第１の態様は、皮膚処置装置を提供する。有利な実施例は、従属請求項に定義される。

本発明の第１の態様による皮膚処置装置は、先端と、光出射要素と、安全機構と、を有する。前記先端は、皮膚に接触させられるよう構成される。前記光出射要素は、使用時に、光軸に沿って前記先端に向けて光ビームを発するよう構成される。前記光ビームは、集束光ビームである。前記光軸は、前記先端を通り、前記皮膚処置装置の長手方向に延在する。前記安全機構は、前記先端に近接して配置され、前記光ビームを受光するよう構成される。前記安全機構は、光学素子と、光学素子位置決め構造と、を有する。前記光学素子は、前記光軸に配置され、発散レンズとして動作するよう構成され、皮膚に接触させられるよう構成される。前記光学素子は、第１の側において、光出射面を有し、前記第１の側と反対の第２の側において、光ビームを受けるための光入射面を有する。前記光学素子位置決め構造は、前記光学素子を、安全位置か又は処置位置に位置決めし、前記光学素子が、前記光軸に沿って前記安全位置から前記処置位置へ及び前記処置位置から前記安全位置へと動くことを可能とするよう構成される。前記光学素子位置決め構造は、前記先端が皮膚に接触しているときには、前記光学素子を前記処置位置に位置決めし、前記先端が皮膚に接触していないときには、前記光学素子を前記安全位置に位置決めするよう構成される。前記安全位置においては、前記光入射面は、前記光軸における第１の位置において光ビーム中に配置され、光出射面において目に安全な光ビームを得る。前記処置位置においては、前記光入射面は、前記光軸における、前記第１の位置とは離れた第２の位置において光ビーム中に配置され、光出射面において処置光ビームを得る。

該処置光ビームは、一般的に比較的高いエネルギー密度を持つ。該皮膚処置装置は、処置される必要がある皮膚に該皮膚処置装置の先端が接触しているときにのみ、処置光ビームの形で光出射要素の光ビームを発する。このときにのみ、該光学素子位置決め構造が、光学素子を処置位置へと動かす。該先端が該皮膚に接触していないときには、該光学素子が、該光学素子位置決め構造によって安全位置へと動かされる。該安全位置においては、該光学素子が、光出射要素から受光した光ビームを、目に安全な光ビームへと屈折させる。一般的に、目に安全な光ビームは、比較的低いエネルギー密度を持つ。斯くして、光ビームの異なる光出射角において、発せられるエネルギーの量は比較的低い。該目に安全な光ビームは、処置光ビームよりも低いエネルギー密度を持つ。意図せず該目に安全な光ビームが人間の目に向けて発せられてしまったとき（該皮膚処置装置が皮膚に接触していない場合にのみ起こり得る）にも、該光ビームは、処置ビームが目に向けて発せられた場合よりも、目には有害ではない。斯くして、ユーザの目に悪影響を与えるリスクを低減させる光学的な安全機構が提供される。

他の利点は、皮膚処置装置の先端において利用されるのに十分に小さい小型の光学素子を製造することは困難ではないため、安全機構を小型化することが比較的容易である点である。これにより、該安全機構は、皮膚処置装置の先端に比較的容易に内蔵されることができる。更に、電子回路又は電気接続が必要とされることが防止される。該皮膚処置装置は、設計により安全となる。

前記光学素子は、発散レンズとして動作するよう構成され、このことは、光軸に沿って見ると、該光学素子が全体として負レンズとして動作することを意味する。一般に、当業者は、例えば入射光ビームの特性が変化させられる必要があるときに、集束レンズを用いることを考慮する。当業者は、一般に負レンズは、光ビームを焦点に合焦させるのにあまり適していないために負レンズが多くの柔軟性を提供しないため、負レンズの使用に対しては偏見を持っている。そのため、発散レンズが、皮膚処置装置における有利な効果を提供することが可能であるとは予期されない。例えば、光学素子が光ビームの焦点において又は焦点の近くに配置されるときには、該光学素子の発散効果がほぼ相殺され、例えば十分に有効な処置光ビームを得ることができ、一方で、光学素子が光ビームの焦点のあまり近くにはないときには、光が強く発散させられ、例えば目に安全な光ビームをもたらす。

任意に、前記光出射要素により発せられる光ビームは、光軸における焦点に集束する。前記処置位置は、前記光学素子の光入射面が焦点に近接しており、該光学素子の光出射面において、略平行な光ビームである処置ビームを得る位置である。該処置位置においては、該光入射面は、焦点からは僅かにずれており、該光学素子の発散特性によって、光出射要素から受光された光ビームの集束特性を補償し得る。

任意に、前記安全位置は、前記光学素子の前記光入射面が焦点から離れており、該光学素子の光出射面において、発散する目に安全な光ビームを得る位置である。

任意に、前記光学素子位置決め構造は、前記光軸に平行な第１の方向に、前記安全位置に向けて前記光出射要素から離れる方向に前記光学素子に対して第１の力をかけるための、弾力性要素を有する。任意に、前記光学素子は、前記光学素子を前記処置位置に動かすために前記先端が皮膚に押し付けられたときに、略前記処置位置に向けた第２の方向に力を受けるよう、前記先端に配置される。前記第２の方向は、前記第１の方向と略反対方向である。斯くして、これら任意の実施例によれば、該光学素子位置決め構造は、処置位置と安全位置との間で光軸に沿って該光学素子を動かすために、機械的な要素のみを用いる。このことは比較的フェイルセーフなものである。光学素子を安全位置に向けて押すために弾力性要素を用いることにより、該光学素子は安全位置へと動く傾向を持ち、従って該皮膚処置装置は、皮膚に押し付けられていないときには目に安全な光ビームを発する。任意に、該弾力性要素はばねである。

任意に、前記光学素子位置決め構造は、前記光学素子の動きを前記第１の方向に制限することにより前記安全位置を定義するための、前記先端の皮膚接触面に近接して配置された前壁を有する筐体を有する。該前壁は、前記光学素子が該安全位置に配置されたときに、該光学素子が該筐体から部分的に突出することを可能とするための開口を有する。該筐体は更に、該光学素子が皮膚に押し付けられているときに、該光学素子の動きを第２の方向に制限することにより前記処置位置を定義するための、前記先端の皮膚接触面から離れて配置された動き制限壁を有する。斯くして、光学素子が光軸に沿ってどれだけ移動できるかを定義する手段もまた機械的な要素により構成され、従って安全位置及び処置位置が好適に定義され、安全機構が比較的フェイルセーフなものとなる。

任意に、前記光入射面は、発散レンズとして機能する選択された形状を持つ。任意に、該光入射面は、前記光学素子の第２の側における凹部の面である。本実施例においては、前記光入射面は、凹状の面である。該光学素子の第２の側においては、該凹部は円形の断面形状を持ち、該円形の断面形状は第１の半径を持つ。該光学素子の安全位置においては、光ビームが該光入射面に当たる位置においての該光ビームの半径は、該第１の半径の少なくとも８０％である。任意に、該光学素子の安全位置においては、光ビームが該光入射面に当たる位置においての該光ビームの半径は、該第１の半径の８０％乃至１００％の範囲内である。該円形の断面形状は、前記光軸のまわりに対称的に配置される。入射する光が、該光学素子の安全位置における発散レンズとして機能する、該凹部の該円形の断面形状の第１の半径に略等しい半径を持つ場合には、該光ビームは、該凹部により強く発散させられる。当該任意の実施例においては、前記光出射要素により発せられる光ビームの略全体が該光入射面に当たり、このことは該光入射面の端部又は該光入射面の外における、望ましくない散乱又は屈折効果を防止する。発散レンズとして機能する該光入射面が、該光学素子の光入射面における凹部である場合、斯かる発散レンズを製造することは比較的容易である。任意に、該光入射面における凹部は、略半球状の形状を持つ。該光入射面における凹部が斯かる形状を持つ場合、該光入射面の発散効果は、比較的大きい。

任意に、該光学素子の光出射面は、突出する平滑な丸い形状を持つ。本実施例においては、該光出射面は、凸状の面である。該光学素子の光出射面が当該突出する平滑な丸い形状を持つ場合、皮膚に接触する該皮膚処置装置の先端が、該光出射面により構成されても良い。当該突出する平滑な丸い形状は、該光出射面が皮膚に接触するときに快適であり、ユーザが不快感を引き起こすことなく該皮膚処置装置の先端を皮膚上で動かす又は滑動させることができる。任意に、該突出する平滑な丸い形状は、略半球形である。当該形状は、前記光出射面が皮膚上を動かされるときに、非常に快適である。

任意に、前記光入射面が前記第１の半径を持つ球状の凹部である実施例においては、該光出射面は球状であり第２の半径を持ち、該第２の半径は該第１の半径よりも少なくとも３倍大きい。突出する球状の形状を持つ該光出射面は、集束レンズとして機能する。該光学要素は全体として発散特性を持ち、従って、該光入射面の発散効果を該光出射面が相殺するのを防ぐため、該第２の半径は該第１の半径よりも大きい。該第１の半径に比べて該第２の半径が大きいほど、該光学素子の発散効果が大きくなる。任意に、該第２の半径は、該第１の半径より少なくとも５倍大きい。任意に、該第２の半径は、該第１の半径より少なくとも８倍大きい。

任意に、該光学素子は、人間の皮膚の屈折率に整合する屈折率を持つ光透過材料からつくられる。特に、該光透過材料の屈折率は、人間の皮膚の屈折率の８０％乃至１２０％の範囲内である。該光学素子の光出射面が皮膚に接触しているとき、該光出射面は、該整合された屈折率の結果として、限られた程度にしか光を屈折させない。斯くして、前記処置位置において該光学素子が皮膚に接触しているときには、該光学素子の光出射面が、処置光ビームの集束又は発散に大きな影響を与えることが防止される。換言すれば、前記処置位置において該光学素子が皮膚に接触しているときには、該光入射面が、該処置光ビームの集束又は発散を決定する。

任意に、該皮膚処置装置はペン型であり、ユーザの手により操作されるよう構成される。斯くして、該皮膚処置装置は比較的小型で軽量となる。該装置がペン型であるという事実は、処置されている皮膚の領域及び該領域のまわりにおいて、好適な見通しをユーザにもたらす。該装置の比較的小さな先端の結果として、該皮膚処置装置は、比較的高い精度で皮膚において位置決めされることができる。ペン型の皮膚処置装置の他の利点は、より少ない製造コスト、消費者にとっての低価格、処置領域の改善された目標設定による向上された処置効率、改善された人間工学性、及び容易な取り扱いを含む。

任意に、前記光出射要素は、前記光ビームを発するためのレーザと、該光ビームを前記光軸における焦点に向けて集束させるためのレンズと、を有する。

任意に、前記目に安全な光ビームは、発散光ビームである。発散光ビームの場合においては、該光ビームの断面形状は、皮膚処置装置からの距離が増大するにつれて大きくなる。斯くして、ユーザの目と該皮膚処置装置との距離をユーザが増大させると、光エネルギーが大きな断面積に分散されるため、目の安全性が増大する。更に、平行光ビームと比べて、発散光ビームは、光放射角度毎に小さなエネルギーしか持たない。任意に、該目に安全な光ビームのビーム角は、前記光学素子により受光される光ビームのビーム角よろいも大きい。任意に、該目に安全な光ビームのビーム角は、２０°よりも大きい。任意に、該目に安全な光ビームのビーム角は、２８°よりも大きい。斯かる比較的大きなビーム角は、比較的広く発散する目に安全な光ビームをもたらし、斯くして、該皮膚処置装置が該目に安全な光ビームを発する場合には、人物の目に悪影響を及ぼすリスクが比較的小さくなる。ビーム角は、光ビームの光軸の両側における光線間の角度として定義され、ここでこれら光線は、該光ビームの（中央の）光線の最大強度値の半分である強度値を持つ。

任意に、該光ビームは、略平行な光ビームである。レーザ光を用いるときには、正確に平行な光ビームを静止することが、実際的には不可能であることに留意されたい。それ故、任意の実施例においては、「略平行」とは、処置光ビームのビーム角が、４°よりも小さいことを意味する。任意に、該処置光ビームのビーム角は、２°よりも小さい。任意に、前記光出射面において測定される該処置光ビームの直径は、１ｍｍよりも小さい。斯かる処置光ビームは、高い精度で皮膚を局所的に処置するのに十分に効果的であり、前記光出射要素により発せられるエネルギーの全てが、比較的細い光ビームに集中させられ、効果的な処置を確実にする。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。

本発明の上述した選択肢、実装及び／又は態様の２つ以上が、有用と考えられるいずれかの態様で組み合わせられ得ることは、当業者には理解されるであろう。

該装置の変更及び変形が、本明細に基づき当業者によって実行され得る。

本発明による皮膚処置装置の断面図を模式的に示す。 目に安全な光ビームが形成される、図１の皮膚処置装置の先端の断面図を模式的に示す。 処置光ビームが形成される、図１の皮膚処置装置の先端の断面図を模式的に示す。 光学素子が安全位置に配置された、安全機構の実施例の断面図を模式的に示す。 光学素子が処置位置に配置された、図３ａの安全機構の実施例の断面図を模式的に示す。 図３ａの安全機構の光学素子の断面図を模式的に示す。 図３ａの安全機構の光学素子の断面図を模式的に示す。 図３ａの安全機構の光学素子の断面図を模式的に示す。 光学素子が安全位置及び処置位置にそれぞれ配置された、光線追跡シミュレーションの結果を模式的に示す。 光出射素子のレンズが考慮に入れられた、光線追跡シミュレーションの結果を模式的に示す。 光線追跡シミュレーションの幾つかの結果を模式的に示す。

異なる図において同一の参照番号により示されるアイテムは、同一の構造的な特徴及び同一の機能を持つことは、留意されるべきである。斯かるアイテムの機能及び／又は構造が既に説明されている場合には、詳細な説明において繰り返される説明は必要ない。

図面は図式的なものであり、定縮尺で描かれたものではない。特に明確さのため、幾つかの寸法が大きく強調されている。

図１は、皮膚処置装置１００の断面図を、模式的に示す。皮膚処置装置１００はペン型であり、該装置のサイズ及び重量は、ユーザの手によって容易に操作され得るようなものである。ユーザは、他の人物又は動物の皮膚を処置するため、又は該ユーザ自身の皮膚を処置するために、皮膚処置装置１００を用い得る。本皮膚処置装置１００はペン型であるが、皮膚処置装置１００の他の実施例は皮膚を局所的に処置するための他の適切な形状を持っても良い。

皮膚処置装置１００は、バッテリ１０２と、皮膚処置装置１００の動作を制御する及び／又は光ビームを生成することが可能な光源１０６（任意にレーザダイオード）を駆動するための電子回路１０４と、光源１０６により生成された光ビームを焦点に向けて集束する光ビーム１２０に合焦させる集束レンズ１０８と、制御スイッチ１１０と、光学素子１２４及び光学素子位置決め構造１２２を有する安全機構を有する先端１２８と、を有する。光源１０６、集束レンズ１０８及び光学素子は、皮膚処置装置１００の長手方向に延在する光軸１２６のまわりに配置される。光源１０６と集束レンズとは、合わせて集束光ビーム１２０を生成するための皮膚処置装置１００の光出射素子を形成する。該皮膚処置装置の実施例は、以上に議論された光出射素子に限定されるものではなく、集束光ビーム１２０を生成する他の適切な光出射素子も同様に利用され得る。該皮膚処置装置の実施例は、ペン型の皮膚処置装置に限定されるものではない。しかしながら、ペン型の形状は、本明細において議論されるような特有の利点を提供する。

ユーザは、皮膚を処置するための光ビームを生成するよう皮膚処置装置１００に命令するため、制御スイッチ１１０を操作しても良い。電子回路１０４は、制御スイッチ１１０から信号を受け、続いて電子回路１０４は、光のビームが生成されるように光源１０６を駆動するよう決定しても良い。光源１０６は、皮膚処置装置１００の先端１２８に向けて集束光ビーム１２０を通す集束レンズ１０８に向けて、光のビームを発する。集束光ビーム１２０は、先端１２８の近くにおいて、光軸１２６上に焦点を持つ（図１には示されていない）。光学素子１２４と光学素子位置決め構造１２２は合わせて、安全機構を形成する。光学素子位置決め構造１２２は、処置されるべき皮膚に先端１２８が押し付けられたときに、皮膚を局所的に処置するための比較的細い光ビームでの十分な量のエネルギーを有する処置光ビームが生成されるような位置に、光学素子１２４を位置決めする。光学素子位置決め構造１２２は、処置されるべき皮膚に先端１２８が押し付けられていないときには、比較的太い目に安全な光ビームであって、（該目に安全な光ビームの断面の）単位面積当たりのエネルギー密度、特に先端から離れた位置におけるエネルギー密度が比較的低く、ユーザが該目に安全な光ビームを目に向けても目に悪影響を与えないような、目に安全な光ビームが生成される位置に、光学素子１２４を位置決めする。該安全機構の詳細及び実施例は、後続する図面において議論される。

目の安全性は、光出射角当たりの光エネルギーの量にのみ依存するものではないことに、留意されたい。特に、光出射素子が、光を生成するためにダイオードを用いる場合には、波長及びパルス長も、目に安全な光ビームの目の安全性に影響を与える重要なパラメータである。IEC-60825-1及びANSI Z136.1規格は、最大許容可能暴露値を算出する方法を開示している。本明細は主に、処置ビームを得るための及び目に安全な光ビームを得るための光出射角当たりの光エネルギーの量に影響を与える機構に焦点を当てる。

図２は、目に安全な光ビーム２６０が形成される、（図１の）皮膚処置装置１００の先端１２８の断面図を模式的に示す。該先端は、皮膚処置装置１００の筐体２１２の一部を有し、使用時には、当該一部を通る集束光ビーム１２０が、安全機構により受光される。該安全機構は、光学素子２２４と光学素子位置決め構造２２２とを有する。光学素子２２４は、安全位置２５２から処置位置２５０へと、及びその逆に、光軸１２６に沿って移動可能である。安全位置２５２及び処置位置２５０は、図２において、光学素子２２４が特定の位置に配置されたときに光学素子２２４の背面と一致する線として示されている。光学素子２２４の背面は、該皮膚処置装置の内部に向く面であり、使用時に集束光ビーム１２０が当たる面である。安全位置２５２は、集束光ビーム１２０の焦点からは離れており、処置位置２５０は、集束光ビーム１２０の焦点に近い。特に、図２ａの実施例において、光出射素子から離れる方向でみると、集束光ビーム１２０は、集束光ビーム１２０の焦点を通過した後に発散する。一実施例においては、安全位置２５２における光学素子２２４は、光ビームが発散する領域において該光ビームを受光する。

図２ａの例においては、該光学素子は、球状の凹部が形成された比較的平坦な背面を持ち、前面においては、処置されるべき皮膚と接触させられる必要がある球状の面を持つ。該球状の凹部の表面は、光入射面を形成する。該前面における球状の面は、該光学素子の光出射面である。該球状の凹部は、球状の（前）面に対して比較的小さいため、該光学素子は全体として発散レンズとして機能する。安全位置２５２においては、入射光ビーム１２０は発散し、光学素子２２４は該光ビームを更に発散させて、発散する目に安全な光ビーム２６０を得る。斯くして、光出射素子により生成される光に存在するエネルギーの量は、大きな光出射角に亘って分散され、これにより、特定の光出射方向に発せられた目に安全な光ビーム２６０の光線は比較的低いエネルギーレベルを持つこととなり、目に当たったときにも目に害を及ぼさない。

図２ｂは、処置光ビーム２７０が形成される、該皮膚処置装置の先端の断面図を模式的に示す。図２ｂの例においては、該皮膚処置装置の先端は、ユーザの皮膚２９９に押し付けられる。図２ａ及び２ｂの例においては、該先端の最も外側の部分は、光学素子２２４の表面により形成される。光学素子位置決め構造２２２は、光学素子の表面が皮膚２９９に押し付けられたときに、光学素子２２４を処置位置２５０に位置決めするよう構成される。

該処置位置においては、該光学素子の背面における球状の凹部は、集束光ビーム１２０の焦点に近くなる。この点において、該球状の凹部の強く発散させる特性が相殺され、又は集束光ビーム１２０の集束する特性を補償するよう限られた程度に用いられる。その結果、比較的高いエネルギー密度を持つ、比較的細い処置光ビーム２７０が形成される。処置光ビーム２７０は例えば、１ｍｍよりも小さな半径を持つビーム内の略平行に向けられた光線を有する。処置光ビーム２７０が、僅かに発散する特性を持っても良いが、この場合には該処置光ビームのビーム角は、例えば４°よりも大きくない又は他の例においては２°よりも大きくないような、小さなものとなるべきである。

図２ｂにおいては、皮膚２９９の幾つかの層が示されている。最上層は角質層２９２であり、その下に表皮２９４が存在し、表皮２９４の下が真皮２９６である。比較的細く十分に強力な処置光ビーム２７０は、角質層２９２及び表皮２９４を通過することが可能であり、大部分については真皮２９６において吸収され処置効果を得る。任意に、光学素子２２４と皮膚２９９との間のより好適な光学的接触を得るため、皮膚２９９にジェル又は液体２９０が塗布されても良い。該ジェル又は液体は、屈折率が光学素子２２４の屈折率及び皮膚２９９の屈折率と略合致し、それにより、光学素子２２４と該ジェル又は液体との間の界面において、及び/又は、該ジェル又は液体と皮膚２９９との間の界面において、処置光ビーム２７０の光線があまり屈折させられないような屈折率整合ジェル又は液体であっても良い。一実施例においては、光学素子２２４は、皮膚２９９の屈折率に合致させられた屈折率を持つ材料からつくられる。以上においては、異なる材料の屈折率が、互いに「略」合致させられるものであり、互いから２０％よりも大きく逸脱しないこと、又は他の実施例においては、互いから１０％よりも大きく逸脱しないことを意味する。

図３ａは、光学素子が安全位置３５２に配置された、安全機構３００の実施例の断面図を模式的に示す。安全機構３００は、皮膚処置装置の先端、例えば図１の皮膚処置装置１００の先端に配置される。安全機構３００は、皮膚処置装置１００の筐体２１２に結合される。安全機構３００は、光学素子２２４及び光学素子位置決め構造３２２を有する。光学素子２２４の特性は、図２ａ及び２ｂの文脈において既に議論されており、光学素子２２４の他の実施例は、図４ａ乃至４ｃの文脈において以下に議論される。光学素子位置決め構造３２２は、前壁３２７により光学素子２２４を部分的に囲み、位置制限壁３２５を有する。前壁３２７及び該位置制限壁は、光軸に沿った光学素子２２４の動きを制限する。前壁３２７は、光ビームを発するため光学素子２２４の一部が通って突出し得る、開口２８０を持つ。光学素子２２４が前壁３２７に接触し、開口２８０から最大限に突出しているとき、光学素子２２４は安全位置３５２にある。前壁３２７は、光学素子２２４が安全位置３５２にあるとき、光学素子２２４の背面における球状の凹部が、該球状の凹部に当たる光ビームの焦点から遠くなり、斯くして光学素子２２４が、入射する光ビームを強く発散させ、目に安全な光ビームを形成するように設計される。光学素子位置決め構造３２２はまた、図３ａの例においては、安全位置３５２に向かう、それ故開口２８０に向かう第１の方向において、光学素子に第１の力Ｆ_１をかける、ばね３２３を有する。斯くして、ばね３２３は、光学素子２２４に別の外力がかけられていないときに、安全位置３５２に向けて光学素子２２４を動かす。図３ａの例においては、ばねが第１の力Ｆ_１を光学素子２２４にかけるが、第１の力Ｆ_１を光学素子２２４にかけるために別の弾力性要素が利用されても良いことに留意されたい。例えば、ゴムが同じ機能を達成し得る。

図３ｂは、光学素子２２４が処置位置３５０に配置された、安全機構３００の実施例の断面図を模式的に示す。該皮膚処置装置の先端が処置されるべき皮膚に押し付けられているとき、光学素子２２４は第２の方向に第２の力Ｆ_２を受ける。該第２の方向は、第１の方向に略垂直である。第２の力Ｆ_２が第１の力Ｆ_１よりも大きい場合、光学素子２２４は動き制限壁３２５に向けて動く。該制限壁３２５は、処置位置を定義する。光学素子２２４が動き制限壁３２５と接触すると、光学素子２２４の（背面の）表面における球状の凹部が、該球状の凹部に当たる光ビームの焦点に近くなり、斯くして、光学素子２２４が入力ビームをあまり発散させなくなり、処置光ビームが得られる。処置位置３５２は、皮膚に向けて光学素子２２４から出射する得られた処置光ビームが、比較的細くなり、略平行な光ビームとなるよう選択される。ここで「略平行」とは、得られる処置ビームのビーム角が、４°又は任意には２°よりも小さいことを意味する。光学素子２２４が皮膚との接触から離されるとすぐに、光学素子２２４は第２の力Ｆ_２を受けなくなり、次いで第１の力Ｆ_１が光学素子２２４を安全位置３５２に戻るよう押す。

以上に議論された安全機構３００は、機械的及び光学的な素子に完全に基づくものである。一般に、斯かるシステムは、例えば電力によって作動させられる必要がある電子回路又は特定のアクチュエータに依存しないため、フェイルセーフである。しかしながら、安全機構３００の実施例は、機械的及び光学的な素子のみの使用に限定されるものではない。ばね３２３の代わりに、該皮膚処置装置の先端が皮膚に接触していないときに、光学素子２２４を安全位置３５２に向けて動かす光学素子２２４に対する力をもたらすように回路によって制御される、１つ以上のアクチュエータが用いられても良い。

図４ａ乃至４ｃは、光学素子４００、４３０、４６０の実施例の断面図を模式的に示す。光学素子４００、４３０、４６０はいずれも、入射光ビームを受けるための光入射面４０４、４３４、４６４を有し、処置光ビーム又は目に安全な光ビームのいずれかが通過する光出射面４０６、４３６を有する。

光学素子４００は、丸く、光透過材料中の凹部４０２により形成された、光入射面を有する。その結果、該光入射面４０４は、発散レンズを形成する。凹部４０２は、半径Ｒ_ｉを持つ。光出射面４０６は、レンズ機能を持たない平坦な面である。光入射面４０４が入射光ビームの焦点に配置されると、光入射面４０４の発散特性が相殺され、従って焦点に近い光入射面４０４の位置は、比較的細い処置光ビームを得るために有利な位置である。光入射面４０４が入射光ビームの焦点から離れて配置され、入射光ビームが光入射面４０４に当たる位置における該入射光ビームの半径が凹部４０２の半径Ｒ_ｉよりも僅かにだけ小さい場合には、該光入射面の発散特性が最大限に利用されて、入射光ビームが強く発散させられる。斯くして安全位置においては、（光出射素子から受光される）入射光ビームの半径が、凹部４０２の半径Ｒ_ｉと略等しくなり、少なくとも凹部４０２の半径Ｒ_ｉよりも大きくない（望ましくない散乱効果に帰着し得るため）。

光学素子４３０の光入射面４３４もまた、比較的強い発散レンズとして機能する、光透過材料における丸まった凹部４３２である。該丸まった凹部４３２は、該光学素子の本体から突出する部分につくられている。光出射面４３６は、集束レンズとして機能する平滑な丸まった面である。凹部４３２の半径Ｒｉは、該丸まった光出射面４３６の半径Ｒｏよりも少なくとも数倍小さく、例えば少なくとも３倍小さいか、又は少なくとも５倍小さい。その結果、光出射面４３６の集束特性は、光入射面４３４の発散特性よりも小さく、光学素子４３０は全体としては、発散レンズとして機能する。平滑な丸い光出射面４３６は、処置されるべき皮膚に接触するため及び処置されるべき皮膚の上を動くのに快適な形状を持つ。

光学素子４６０は、光学素子４３０に類似するが、丸い凹部４６２は、該光学素子の本体から突出する要素には備えられておらず、該光学素子の本体に直接に備えられており、それ故光学素子４６０は、製造上の利益のため安価となり得る。

光学素子４０４、４３４、４６４の形状の特定の実施例は、例えば半球状のような、球状の形状の一部に対応する形状である。光出射面４３６の形状の特定の実施例は、例えば半球状のような、球状の形状の一部に対応する形状である。

図５ａは、光学素子４３０がそれぞれ安全位置２５２及び処置位置２５０に配置された状況についての、光線追跡シミュレーションの結果５０２、５０４を模式的に示す。各シミュレーション結果５０２、５０４の左側に、該皮膚処置装置の光出射素子（例えば図１参照）から受光される集束光ビーム１２０が描かれている。集束光ビーム１２０は、焦点Ｆ_ｐにおいて合焦させられる。（該光学素子が焦点の直前又は焦点にないと仮定して）図５ａにおいては焦点Ｆｐの右側である焦点Ｆｐを越えた位置においては、光ビーム１２０は発散する。シミユレーション結果５０２においては、光学素子４３０の安全位置２５２は、光ビーム１２０が既に発散している光ビーム１２０の位置に対応する。安全位置２５２においては、光ビーム１２０は、光入射面を形成する丸い凹部の半径に略等しい半径を持つ。当該位置においては、光入射面は、光ビームを比較的太い光ビームへと発散させる。シミュレーション結果５０２にみられるように、光出射面の集束効果は、光入射面の発散効果を相殺しない。その結果、目に安全な光ビーム２６０が得られる。

シミュレーション結果５０４は、処置位置における光学素子４３０を示す。処置位置２５０は、得られる処置光ビーム２７０の断面形状が比較的小さくなり、処置光ビーム２７０のビーム角が比較的小さくなるよう選択される。例えば、該処置光ビームの断面形状の直径は１ｍｍよりも小さく、ここで該処置光ビーム２７０の断面は、光学素子４３０の光出射面において測定されたものである。例えば、処置光ビーム２７０のビーム角は４°よりも小さく、ここで該ビーム角は光学素子４３０内で測定されたものである。光ビーム１２０は焦点Ｆ_ｐへと集束するため、光学素子４３０の光入射面を焦点Ｆ_ｐの近くに位置決めし、任意に、焦点Ｆ_ｐの僅かに前方に位置決めすることにより、比較的細い処置光ビーム２７０が得られる。この場合、焦点Ｆ_ｐの前方とは、光ビーム１２０が依然として焦点Ｆ_ｐへと集束しているが、光ビーム１２０の直径が比較的小さい位置を意味する。

図示されている距離５０４は、処置位置２５０から安全位置２５２へと、及びその逆に、光軸に沿って光学素子４３０が動く距離である。

図５ｂは、ここでもまた光出射素子のレンズ５５２が考慮に入れられた、光線追跡シミュレーションの結果５５０を模式的に示す。図の最も左の部分において、略平行な光ビームが、光出射素子のレンズ５５２により受光される。斯かる略平行な光ビームは、例えば光出射素子のレーザダイオードにより生成されても良い。レンズ５５２は、焦点距離ｄ_ｆを持ち、光ビーム１２０を焦点Ｆ_ｐへと合焦させる。光ビーム１２０は、第１のビーム角θ_１を持つ。該光学素子は、光入射面４３４において光ビーム１２０を受光し、光出射面４３６において光ビームを出射する。出射される光ビームは、ビーム角θ_２を持つ。図５ｂの例において、光学素子４３０は安全位置に配置され、そのため発せられる光ビームは目に安全な光ビーム２６０である。

一実施例においては、光入射面４３４及び光出射面４３６は、半球状の形状を持つ。光入射面４３４は、−０．２ｍｍの焦点距離を持ち、０．２ｍｍのレンズ径を持つレンズを形成する。光出射面４３６は、２ｍｍの焦点距離を持ち、２ｍｍのレンズ径を持つレンズを形成する。レンズ５２２は、例えば２ｍｍのレンズ径及び３０ｍｍの焦点距離を持ち、このとき第１のビーム角θ_１は、約８°である。光入射面４３４は、光ビームが発散し、約２ｍｍの半径を持つ位置に配置される。このとき、第２のビーム角θ_２は、約３０°である。光学素子４３０が処置位置にあるときには、第２のビーム角θ_２は４°よりも小さく、任意に２°よりも小さく、又は任意に１°よりも小さい。任意に、光学素子４３０が処置位置にあるとき、処置光ビームの光線は略平行となるようにされる。

図６は、光線追跡シミュレーションの幾つかの結果６００、６１０、６２０、６３０、６４０を模式的に示す。シミュレーション結果６００は、光学素子４３０が安全位置にある場合には、受光される光ビーム１２０が、光学素子４３０によって目に安全な光ビームへと屈折させられることを示している。シミュレーション結果６３０は、該光学素子の光出射面において非常に細い処置光ビーム２７０が得られる、該光学素子のとり得る処置位置を示す。シミュレーション結果６１０及び６２０は、該光学素子の中間的な位置を示す。特に、シミュレーション結果６２０は、光出射面が受光される光ビーム１２０のちょうど焦点Ｆ_ｐに位置するような位置を示す。該光学素子の当該位置においては、該光学素子の発散効果が相殺される。受光される光ビーム１２０に依存して、該光学素子の当該位置において、該光学素子により通過させられる光ビーム６２２は比較的細い。例えば光ビーム６２２が４°よりも小さなビーム角を持つ場合のように、当該光ビーム６２２が適切な処置効果を得るのに十分に細い場合には、光ビーム６２２は処置光ビームともなり得る（更に従って、焦点における位置は処置位置ともなり得る）。シミュレーション結果６４０の例においては、光学素子４３０は、受光される光ビーム１２０が依然として集束する位置にある。当該位置においては、光学素子４３０の発散効果は、集束光ビームを発散光ビームへと変化させるが、目に安全な光ビーム２６０に比べると、ビーム角は目に安全な光ビーム２６０のビーム角よりも小さい。

要約すると、本発明は、光によって局所的に皮膚を処置するための皮膚処置装置を提供する。該皮膚処置装置は、先端と、光出射素子と、光学素子及び光学素子位置決め構造を有する安全機構と、を有する。該光学素子は、該光出射素子から集束光ビームを受光する。該光学素子は、発散レンズとして動作するよう構成される。該光学素子位置決め構造は、該光学素子を安全位置に動かし、又は、該先端が処置されるべき皮膚に接触しているときには、処置位置に害光学要素を動かし、両位置の間の動きを可能とする。該安全位置においては、該光学素子は、目に安全な光ビームを生成するための光軸における位置に配置される。処置位置においては、該光学素子は、処置光ビームを生成するため、該光軸における別の位置に発光ダイオード一実施例において配置される。

上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。

請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその語形変化の使用は、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。要素に先行する冠詞「１つの（a又はan）」は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって実装されても良い。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

Claims (15)

1. 光によって局所的に皮膚を処置するための皮膚処置装置であって、前記皮膚処置装置は、
   皮膚に接触させられるよう構成された先端と、
   使用時に、光軸に沿って前記先端に向けて光ビームを発するよう構成された、前記光ビームは、集束光ビームであり、前記光軸は、前記先端を通り、前記皮膚処置装置の長手方向に延在する、光出射要素と、
   前記先端に近接して配置され、前記光ビームを受光するよう構成された、安全機構と、
   を有し、前記安全機構は、
   前記光軸に配置され、発散レンズとして動作するよう構成され、皮膚に接触させられるよう構成された、光学素子であって、第１の側において、光出射面を有し、前記第１の側と反対の第２の側において、光ビームを受けるための光入射面を有する、光学素子と、
   前記光学素子を、安全位置か又は処置位置に位置決めし、前記光学素子が、前記光軸に沿って前記安全位置から前記処置位置へ及び前記処置位置から前記安全位置へと動くことを可能とするよう構成された、光学素子位置決め構造であって、前記先端が皮膚に接触しているときには、前記光学素子を前記処置位置に位置決めし、前記先端が皮膚に接触していないときには、前記光学素子を前記安全位置に位置決めするよう構成された、光学素子位置決め構造と、
   を有し、
   前記安全位置においては、前記光入射面は、前記光出射面において目に安全な光ビームを得るよう、前記光軸における第１の位置において前記光ビーム中に配置され、
   前記処置位置においては、前記光入射面は、光出射面において処置光ビームを得るよう、前記光軸における、前記第１の位置とは離れた第２の位置において、光ビーム中に配置される、
   皮膚処置装置。
2. 前記光学素子位置決め構造は、前記光軸に平行な第１の方向において、及び前記光出射素子から離れる方向に前記安全位置へと向けて、前記光学素子に第１の力をかけるための、弾力性要素を有する、請求項１に記載の皮膚処置装置。
3. 前記光学素子は、前記先端が前記皮膚に押し付けられているときに、前記処置位置に向けて前記光学素子を動かすために、前記処置位置に向けて略第２の方向に力を受けるよう、前記先端に配置され、前記第２の位置は、前記第１の方向とは略反対向きである、請求項２に記載の皮膚処置装置。
4. 前記光学素子位置決め構造は、筐体を有し、前記筐体は、
   前記第１の方向における前記光学素子の動きを制限することにより、前記安全位置を定義するための、前記先端の皮膚接触面に近接して配置された、前壁であって、前記光学素子が前記安全位置に配置されたときに、前記光学素子が前記筐体から部分的に突出することを可能とするための開口を有する、前壁と、
   前記光学素子が皮膚に押し付けられたときに、前記第２の方向における前記光学素子の動きを制限することにより、前記処置位置を定義するための、前記先端の前記皮膚接触面からは離れて配置された、動き制限壁と、
   を有する、請求項３に記載の皮膚処置装置。
5. 前記光入射面は、発散レンズとして構成された、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の皮膚処置装置。
6. 前記光入射面は、前記光学素子における凹部の表面であり、前記凹部は、前記光学素子の前記第２の側において、第１の半径を持つ円形の断面形状を持ち、前記光学素子の前記安全位置において、前記光ビームが前記光入射面に当たる位置における前記光ビームの半径は、前記第１の半径の少なくとも８０％であり、任意に前記凹部は球状の形状を持つ、請求項５に記載の皮膚処置装置。
7. 前記光学素子の前記光出射面は、突出する平滑な丸い形状を持ち、任意に前記突出する平滑な丸い形状は球状の形状である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の皮膚処置装置。
8. 前記光入射面は、前記第１の半径を持つ球状の凹部であり、前記光出射面は、第２の半径を持つ球状の形状の面であり、前記第２の半径は、前記第１の半径よりも少なくとも３倍大きく、任意に少なくとも５倍大きい、請求項７に記載の皮膚処置装置。
9. 前記光学素子は、人間の皮膚の屈折率に合致する屈折率を持つ光透過材料からつくられた、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の皮膚処置装置。
10. 前記皮膚処置装置はペン型であり、ユーザの手により操作されるよう構成された、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の皮膚処置装置。
11. 前記光出射要素は、前記光ビームを出射するためのレーザと、前記光ビームを前記光軸上の焦点に集束させるためのレンズと、を有する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の皮膚処置装置。
12. 前記目に安全な光ビームは、発散光ビームである、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の皮膚処置装置。
13. 前記目に安全な光ビームのビーム角は、前記光ビームのビーム角よりも大きく、任意に前記目に安全な光ビームのビーム角は、２０°よりも大きい、請求項１２に記載の皮膚処置装置。
14. 前記処置光ビームは、略平行な光ビームである、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の皮膚処置装置。
15. 前記処置光ビームのビーム角は、４°よりも小さく、前記処置光ビームの直径は、前記光出射面で測定して、１ｍｍよりも小さい、請求項１４に記載の皮膚処置装置。

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