JP6940510B2 - 皮膚処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は皮膚処理装置に関し、詳細には、複数のＬＥＤダイを有する一時脱毛装置に関する。
比較的高い強度の光で皮膚を処理することによって皮膚再生などの特定の作用、詳細には（一時的）脱毛（一時的な発毛低減としても知られる）を実現できることが知られている。少なくとも一時的な脱毛に適した多くの既知の光皮膚処理装置ではレーザ光源又はフラッシュランプを用いているが、これは、これらの光源がいずれも高強度の光を短いパルスで与えることができることによる。ＬＥＤは、一般に、皮膚治療のための代替光源の１つとして説明されている。
特許文献、米国特許出願公開第２０１２／０１１６３７３（Ａ１）号は、物体に光を照射する光照射装置を開示している。装置は、処理光と検知光とを生成する光源を備え、制御ユニットが、処理時間間隔の処理光と検知時間間隔の検知光とが交互に生成されるように光源を制御する。光源は、好ましくは固体光源、特に発光ダイオード又はレーザダイオードである。光源はＶＣＳＥＬを含むことが好ましい。処理光は、好ましくは５７０〜１２００ｎｍの範囲の波長、及び２〜３０Ｊ／ｃｍ２の範囲のエネルギー密度を有し、パルス持続時間は１〜６００ｍｓ以内である。
米国特許出願公開第２０１２／０１１６３７３（Ａ１）号
本開示の目的は、従来の装置と比較して改良されているか、又は少なくとも代替手段を与える、複数のＬＥＤダイを有する皮膚処理装置を提供することにある。
一態様によれば、皮膚処理装置、詳細には脱毛装置であって、基板と、該基板上の少なくとも０．２ｃｍ２、詳細には少なくとも１ｃｍ２の領域に実装された複数の第１のＬＥＤダイと、を有する発光ユニットを有し、皮膚処理装置が、所定のパルス長、詳細には１０ｍｓ〜３００ｍｓの範囲のパルス長を有する処理光パルスを放射するように第１のＬＥＤダイを作動するように構成され、第１のＬＥＤダイが、処理光パルスの照射によってユーザの皮膚上で少なくとも１Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスが得られるような放射光束を有し、発光ユニットが、少なくとも２つの選択可能な第１のＬＥＤダイの活性領域を有し、選択可能な各活性領域が異なるサイズを有し、少なくとも３個の第２のＬＥＤダイが基板上の選択可能な活性領域のそれぞれを視覚的に示すのに適した位置に実装されている、皮膚処理装置が提供される。
一態様によれば、美容皮膚処理、詳細には美容脱毛の方法であって、
基板を与える工程と、
基板上の少なくとも０．２ｃｍ２、詳細には少なくとも１ｃｍ２の領域に複数の第１のＬＥＤダイを実装する工程であって、第１のＬＥＤダイが４８０ｎｍ〜９８０ｎｍの波長範囲のピーク発光波長で発光するように構成されている、工程と、
基板上の、複数の第１のＬＥＤダイの少なくとも２つの選択可能な活性領域のそれぞれを視覚的に示すのに適した位置に、少なくとも３個の第２のＬＥＤダイを実装する工程と、
少なくとも２つの選択可能な活性領域から活性領域を選択する工程と、
選択された活性領域に指定された第１のＬＥＤダイを作動させて処理光パルスを放射させる工程と、
処理光パルスの持続時間外に少なくとも３個の第２のＬＥＤダイのうちの少なくとも２個を作動させて可視光を放射させることで選択された活性領域を示す工程と、を含む方法が提供される。
本開示は、図面を参照する例示的実施形態の説明によって更に明らかとなろう。
３００ｎｍ〜２０００ｎｍの光の波長に対する対数スケール上のメラニン、水、オキシヘモグロビンの吸収係数を示すグラフである。 ２００ｎｍ〜９０００ｎｍの光の波長に対するユーメラニン及びフェオメラニンの吸光係数を示すグラフである。 ８個×８個のＬＥＤダイの行列が実装された基板を有する、本開示に基づく発光ユニットの例示的な一実施形態の概略図である。 第１及び第２のＬＥＤダイを含む、基板上に実装された８個×８個のＬＥＤダイの行列の別の例示的実施形態である。 第１及び第２のＬＥＤダイを含む、基板上に実装された１５個×４個のＬＥＤダイの行列の例示的な一実施形態である。 第１及び第２のＬＥＤダイを含む、基板上に実装された８個×８個のＬＥＤダイの行列の別の例示的実施形態である。 異なる部分複数の第１のＬＥＤダイを含む、基板上に実装された８個×８個のＬＥＤダイの行列の更なる例示的実施形態である。 本開示に基づく皮膚処理装置の例示的な一実施形態の側面図である。 図７Ａに示される皮膚処理装置の異なる例示的なヘッド部の正面図であり、皮膚特性を測定するための１つ以上の更なるセンサの異なる位置が示されている。 図７Ａに示される皮膚処理装置の異なる例示的なヘッド部の正面図であり、皮膚特性を測定するための１つ以上の更なるセンサの異なる位置が示されている。 図７Ａに示される皮膚処理装置の異なる例示的なヘッド部の正面図であり、皮膚特性を測定するための１つ以上の更なるセンサの異なる位置が示されている。 余分な熱を除去するためのヒートシンク上に実装された基板上に実装されたＬＥＤダイのアレイの概略図である。 実装基板領域の周囲に配置された内側反射壁を有するケーシングを有する基板上に実装されたＬＥＤダイのアレイの図である。 図９Ａに示されるケーシングを有するＬＥＤアレイの切欠き図である。
皮膚に光（具体的には少なくとも１つの処理光パルスの形態）を照射することにより、様々な種類の皮膚処理を行い得ることが一般的に知られている。このような皮膚処理には、皮膚再生、皺低減、ニキビ治療、及び（一時及び永久）脱毛（毛髪が光の照射によって必ずしも直ちに脱毛されるわけではないため、発毛減少又は発毛管理とも称される）が包含される。皮膚の処理はまた、単に美容上の理由による脱毛などの美容的処理と、非美容的（例えば予防治療的）処理とに大別することができる。詳細には、一時及び／又は永久脱毛（発毛減少、以下、単に「脱毛」を用いる）を実現するための皮膚処理で必要とされる、単位面積当たりのＬＥＤダイのアレイによって放射される放射光束は、皮膚再生などで必要とされる放射光束よりも大幅に高い。皮膚に処理光パルスを照射する目的で、レーザ光源、フラッシュランプ（例えばキセノンアークランプ）、及びＬＥＤなどの半導体光源といった様々な光源が検討されてきた。レーザ光源及びフラッシュランプは、脱毛に関して広く検討されているが、光源としてのＬＥＤの応用についてはほとんど検討されていない。これは、詳細には、短いパルス長（例えば、１０ｍｓ以下）で皮膚に照射される必要のある放射フルエンスが、レーザ又はフラッシュランプによって容易に与えられるためである。そこで、本開示は、半導体光源（下記でＬＥＤなる用語が使用される場合、これにはＶＣＳＥＬ、ＶＥＣＳＥＬ、又はＯＬＥＤなどの他の固体光源が包含されるものとする）、詳細には、ＬＥＤダイのアレイ（すなわちパッケージングＬＥＤではない半導体ダイ）、及び光による一時又は永久脱毛におけるその使用に関するものである。
ＬＥＤダイは、例えば、使用される半導体材料に応じて、紫外（ＵＶ）光から赤外（ＩＲ）光まで、すなわち約２８０ｎｍ〜１３００ｎｍの実質的にあらゆる波長の光を放射することができる。ＬＥＤダイは、
Figure 0006940510
 の比較的狭いスペクトル帯域幅の光を放射する。本開示において「波長」なる用語がＬＥＤダイに関して使用される場合、この波長は、ピーク発光波長、すなわち、ＬＥＤダイの発光曲線の最大値における波長を意味する。
特定の実施形態によれば、複数の第１のＬＥＤダイが、４８０ｎｍ〜９８０ｎｍの範囲、詳細には６３０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲、更に詳細には７００ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光する。特定の実施形態では、複数の第１のＬＥＤダイは、７００ｎｍ〜７６０ｎｍ、又は８２０ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光する。特定の実施形態では、第１のＬＥＤダイの第１の複数が、７００ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲のピーク発光波長（例えば７３０ｎｍ）で発光し、第１のＬＥＤダイの第２の部分複数が、８２０ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲のピーク発光波長（例えば８５０ｎｍ）で発光する。特定の実施形態では、更なる複数の第３のＬＥＤダイが、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光する。第２のＬＥＤダイは、可視波長範囲、すなわち４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光するように構成される。
本説明文によれば、特定のサイズを有する基板領域に第１のＬＥＤダイが実装され、処理光パルスを放射するために少なくとも２つの異なる活性領域を選択することができるように皮膚処理装置が構成される。例えば、第１のＬＥＤダイは３．０ｃｍ２の面積に実装され、第１の選択可能な活性領域は３ｃｍ２の完全に実装された領域を含み得るのに対して（例えば３ｃｍ×１ｃｍの領域）、第２の選択可能な活性領域はこれよりも小さく、１ｃｍ２の面積を有し得る（例えば１ｃｍ×１ｃｍの領域）。これにより、ユーザは、大きな皮膚領域（例えば脚）を速やかに処理するための大きな活性領域と、顔面のようなより小さい皮膚領域のより遅いがより正確な処理を行うための小さな活性領域との間で選択することができる。より小さい選択可能な活性領域は、詳細には０．１０ｃｍ２〜２．０ｃｍ２の範囲、詳細には０．３６ｃｍ２〜１．０ｃｍ２の範囲、更に詳細には約０．６４ｍｍ２のサイズを有することができる。
本説明文によれば、少なくとも３個の第２のＬＥＤダイが、詳細にはユーザが選択を行った時点で選択された活性領域を視覚的に示すのに適した位置において、基板上に実装される。次いで、第２のＬＥＤダイが作動されて可視光を放射することにより、選択された領域のサイズがユーザに伝えられる。第２のＬＥＤダイは、詳細には選択された活性領域の隅若しくは端点に配置されるか、又は第２のＬＥＤダイは、このような隅若しくは端点に近接して配置されることができる。第２のＬＥＤダイが処理光パルスの持続時間外に可視光を放射する際、ユーザは一方で選択された活性領域のサイズを識別し、活性領域の位置の感覚をつかむことができ、これにより、ユーザは皮膚上の皮膚処理装置の位置を正確に特定することができる。選択された活性領域を示すうえで２個の第２のＬＥＤダイで充分であると考えられるが、２次元の活性領域は、それぞれの選択可能な活性領域の隅に配置された４個の第２のＬＥＤダイによって示すこともできる。更に、第２のＬＥＤダイは、選択された活性領域の周囲にリングを形成するように配置することもできる。部分複数の第１のＬＥＤダイをより小さい選択可能な活性領域に指定することも考えられる。更に、部分複数の第２のＬＥＤをより小さい選択可能な活性領域に指定することで視覚的表示が与えられる。更に、すべての第１のＬＥＤダイをより大きな選択可能な活性領域に指定することができるか、又は別の部分複数の第１のＬＥＤダイをより大きな選択可能な活性領域に指定する一方で、別の部分複数の第２のＬＥＤダイをより大きな選択可能な活性領域に指定する。少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを２つの選択可能な活性領域を視覚的に示すように指定することができる（例えば、それぞれの示される縁部が両方の選択可能な領域に共通であるため）。特定の実施形態では、皮膚処理装置は２つよりも多い、例えば３つ又は４つ又は５つといった選択可能な活性領域を有する。
特定の実施形態では、第１のＬＥＤダイは、ヒトの目に基本的に不可視である７００ｎｍ〜９８０ｎｍの遠赤色〜赤外波長範囲の処理光を放射するように構成することができる。更に、第２のＬＥＤダイを作動させて処理光パルスと同時に可視光パルスを放射することができる。これにより、ユーザが基本的に不可視の処理光パルスがトリガされる際にそれを理解する助けとなる。可視光パルスは、それ単独で不可視の処理光の放射を示す役割を果たす場合には特定のエネルギー密度を有する必要はない。そのため、第２のＬＥＤダイは、約１００ｍＷ以下の放射光束を有すればよい。しかしながら、これは、第２のＬＥＤダイを、可視波長で発光し、かつ、更なる処理効果を与える機能を有する放射光束で発光するように構成することもできるという可能性を排除するものではない。
特定の実施形態では、皮膚処理装置を、脱毛機能と、皮膚再生機能又はニキビ治療機能又は皺低減機能などの別の皮膚処理機能との間で切り替えることができる。
特定の実施形態では、皮膚処理装置は、ＬＥＤダイを選択的に作動するために複数の第１及び第２のＬＥＤダイと接続された制御ユニットを有する。制御ユニットは、第１のＬＥＤダイを作動して処理光パルスを放射させることができる一方で、第２のＬＥＤダイは同時には作動されない。制御ユニットは、選択された活性領域に応じて第２のＬＥＤダイの少なくとも一部を、処理光パルスの持続時間外の時間に作動することができる。制御ユニットは、（ａ）処理光パルスの間若しくは処理パルスの少なくとも一部の間に個々の第１のＬＥＤダイを選択的にオン又はオフするか、又は（ｂ）処理光パルスの間に少なくとも１つの第１のＬＥＤダイの順電流を制御する、ように構成することもできる。
一態様において、以下の説明文では、１０ｍｓ〜３００ｍｓの範囲、詳細には２０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲、更に詳細には３０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲、又は３０ｍｓ〜１００ｍｓの範囲の光パルスを照射することにより、１Ｊ／ｃｍ２〜８Ｊ／ｃｍ２の範囲（詳細には１Ｊ／ｃｍ２〜７Ｊ／ｃｍ２の範囲）の放射フルエンスを供給することができる、基板に実装された複数のＬＥＤダイ（規則的なアレイパターンの形で実装することもできるが、ＬＥＤダイは不規則な形で実装することもできる）を備えた発光ユニットを有する皮膚処理装置に重点を置く。本開示では、比較的長い処理光パルスを利用する。毛包にアポトーシス（プログラムされた細胞死）をもたらすために必要な凝固は、温度及び時間の両方の関数であることが知られている。したがって、７０℃の温度への１ｍｓの曝露は毛包内のタンパク質の凝固を生じるが、６２℃の温度も、毛包がこの温度に１００ｍｓにわたって曝露されれば必要な凝固を生じる。特に白い肌に生えた茶色の毛髪を処理するために用いられる３Ｊ／ｃｍ２又はそれよりも高い範囲の放射フルエンスを供給するためには１０ｍｓ又はそれよりも長いパルス長が考えられるが、少なくとも６０ｍｓ、更に詳細には少なくとも１００ｍｓのパルス長を有する処理光パルスが少なくとも１つ又はいくつかの処理モードで使用される必要がある。これは、特に異なる波長で発光するように構成された異なるＬＥＤダイが基板上に実装されている場合、特にそうである。したがって、少なくとも１つの態様によれば、皮膚処理装置は、少なくとも６０ｍｓのパルス長、詳細には８０ｍｓ〜１２０ｍｓの範囲のパルス長、通常は約１００ｍｓのパルス長を有する少なくとも１つの処理光パルスを放射するように構成される。
基板上に実装された第１のＬＥＤダイの少なくとも一部は、少なくとも一時的な脱毛を行ううえで充分な実装密度及び光出力（放射光束）を有する。これについては以下の段落でより詳しく説明する。
一態様では、以下の説明は、第１の波長で発光するように構成された第１の部分複数の第１のＬＥＤダイと、第１の波長とは異なる第２の波長で発光するように構成された少なくとも１つの第２の部分複数の第１のＬＥＤダイとを含む、基板に実装された第１のＬＥＤダイを有する発光ユニットを備えた皮膚処理装置に重点を置く。特定の実施形態では、第１のＬＥＤダイは、少なくとも一時的な脱毛を行ううえで充分な実装密度及び光出力（放射光束）を有する。第２のＬＥＤダイは、照明目的で充分なより低い放射光束で可視光を放射するように構成することができる（例えば、第１のＬＥＤダイは、約７００ｎｍよりも長い不可視光で発光してよく、その場合、可視光を放射する第２のＬＥＤダイを、処理光パルスが放射されていることを視覚的に示す目的のみで使用することができる）。異なるＬＥＤダイを同じ基板上に容易に実装することができるため、処理用に配置される第１のＬＥＤダイと表示又は照明用に配列される第２のＬＥＤダイとを同じ実装領域上に配列することができ、それぞれの個別の配線によって別々に制御することができる。特定の実施形態では、同じ種類のＬＥＤダイを個別に制御する代わりにグループとして制御する。詳細には、各ＬＥＤダイを直列に配置することができ、グループとして制御することができる。ＬＥＤダイのアレイの単一の行又は列の各ＬＥＤダイを直列に接続することができるが、同時に制御すべきＬＥＤダイの位置は任意であることは言うまでもない。
完全を期すために、本開示で「パルス長」なる用語を用いる場合、この時間の長さは、半値全幅（ＦＷＨＭ）のパルス強度で測定されるパルス長を意味する。
本明細書では、「放射フルエンス」とはユーザの皮膚上の値として与えられるが、本明細書に述べられる皮膚処理装置は、ほぼ出口開口部の面に配置されたＬＥＤダイを有するか又はＬＥＤダイが実装された基板領域が反射性内壁を有するケーシングによって包囲されているため、ユーザの皮膚によって受け止められる（通常動作時に）放射フルエンスとは、ＬＥＤダイが実装された基板領域と処理される皮膚の領域とがほぼ同じサイズであることから、ＬＥＤダイの位置において放射される放射フルエンスを意味することは理解されよう。ＬＥＤダイによって放射された光が、反射ケーシングによって空間的に限定されない発散光線によって皮膚に照射される場合、それぞれの減少係数を考慮する必要がある（すなわち、ＬＥＤダイの面における放射フルエンスは、本明細書で定義される皮膚上での放射フルエンスよりもそれぞれ高くなければならない）。
フラッシュランプと異なり、ＬＥＤダイは、比較的狭い波長帯域（例えば、
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 のスペクトル帯域幅（ＦＷＨＭ））で発光する。そのため、レーザと同様、ＬＥＤダイは、放射される光が特定の状況（例えば、髪色及び／又は肌色によって決定される）に最適となるように選択することができる。したがって、既知の健康上の理由でフィルタ除去する必要のある、ＵＶ部分を含む極めて広い波長スペクトルを放射するフラッシュランプを用いたＩＰＬ（強力パルスライト）装置に通常使用されている光学フィルタを用いる必要がない。
本開示の一態様では、皮膚処理装置は、例えば２つの異なる波長、３つの異なる波長といった異なる波長で処理光を放射するように構成された異なるＬＥＤダイを有する。可視波長で発光するように構成された第２のＬＥＤダイを用いることで、装置のオン／オフ状態をユーザに対して視覚的に示すことができる。本装置は、可視光波長範囲（例えば遠赤色又は赤外（ＩＲ）光領域）の処理光パルスと同時に可視光パルスを放射することができる。他方で、異なる波長で発光する第１のＬＥＤダイを使用して、特定の状況に合わせて波長を最適に調整することができる（例えば、ユーザ毎に、又は更には単一のユーザにおいて髪色及び／又は肌色を変化させる。ただし詳細には、肌色は処理領域のタンニングに依存する）。これらの可能性を、下記により詳細に説明する。
基本的に、光脱毛は、周囲の皮膚に影響を及ぼすことなく毛包に熱的に影響を及ぼすことにより毛髪の成長を低減又は阻害しようとするものである。毛包に熱的に影響を及ぼすには、毛包中の標的発色団によって光が吸収されなければならない。一般に、標的発色団はメラニンである（すなわち、一般的には茶色味／黒味がかったユーメラニンであるが、大部分が赤毛に存在する赤みがかったフェオメラニンも含む）。図１は、３００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の対数スケールで、メラニン、オキシヘモグロビン（血液）、及び水の相対光吸収率を示したものである（図１の吸収曲線は、Ｃｈｒｉｓｔｉｎｅ Ｃ．Ｄｉｅｒｉｃｋｘ，Ｍ．Ｄ．「Ｌａｓｅｒ Ｈａｉｒ Ｒｅｍｏｖａｌ：Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｓｐｅｃｔｓ」，Ｌｕｍｅｎｉｓ，２００２−ｗｗｗ．ｌｕｍｅｎｉｓ．ｃｏｍより引用）。毛包のメラニン保持部において発生する熱は周囲組織に放散し、加熱時間及び温度が共に特定の閾値を上回れば最終的にタンパク質の凝固を生じるが、既に説明したように、加熱時間が長いほど凝固を生じる温度は低くなる。
本開示は、大きな領域の皮膚処理装置（例えば少なくとも０．２ｃｍ２、詳細には約１〜４ｃｍ２、潜在的には最大１０ｃｍ２の処理面積）及び非監視下での家庭での使用（すなわち、使用者が、怪我をするおそれなく、また医療従事者による専門的なサポートを行う必要なく、家庭で処理を行うことを可能とする）に基本的に関する。このような皮膚処理装置は、個々の毛包を特に個別に処理することなく、大きな皮膚領域を照射する。これは、毛包のない皮膚組織及び真皮組織内に存在する血管にも処理光パルスが照射されることを意味する。このような大きな領域の処理において皮膚組織及び血管に熱の影響が及ばないようにする（すなわち、皮膚組織及び血管への熱効果を家庭での使用で許容されるレベルに維持する）ために、最適な毛包処理は、メラニン吸収率が水による吸収及びオキシヘモグロビンによる吸収と比べて高い波長範囲で生じる。したがって、ユーメラニンを有する茶色味／黒味がかった毛髪（金髪、すなわち、かなり茶色味がかった毛髪を含む）では、最適な波長範囲は、水及びオキシヘモグロビンによる吸収率がメラニンに比べて低い６３０ｎｍ〜９００ｎｍの間である。フェオメラニンの吸収曲線はユーメラニンの曲線の下にあるため、発色団としてユーメラニンが基本的に存在せず、標的となるのがフェオメラニンだけである場合（すなわち、赤毛の場合）には光照射による脱毛は困難となる。図２は、ユーメラニン及びフェオメラニンについての（質量）吸光係数曲線を示したものである（Ｔ．Ｓａｒｎａ，Ｈ．Ｍ．Ｓｗａｒｔｚ，Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｅｌａｎｉｎｓ，ｉｎ「Ｔｈｅ Ｐｉｇｍｅｎｔａｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ」，ｅｄ．Ｊ．Ｊ．Ｎｏｒｄｌｕｎｄ ｅｔ ａｌ．，Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１９８８より引用）。吸光係数は、ある物質が特定の波長の光をどの程度強く吸収するかを定義するパラメータである。図２は、６３０ｎｍ〜９００ｎｍの波長範囲の特定の放射フルエンスの処理光パルスは赤毛に対する効果が低く、そのため、タンパク質凝固を生じさせるのに充分に高い温度を毛包内に発生させることができないことを示している。したがって、赤毛は、オキシヘモグロビンが局所的吸収最小値を有する（図１を参照）約５００ｎｍの波長（例えば４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長範囲内）の光を照射することによって最も効果的に処理されるものと考えられる。
光脱毛のための正しいパラメータの設定における主要な因子は、皮膚のメラニンによる光吸収及び皮膚のメラニン含有量に依存する皮膚に対する熱負荷の理解を得ることにある。皮膚のメラニン含量、すなわち皮膚の色は、ＦＳＴタイプＩ（淡い白色）からＦＳＴタイプＶＩ（最も深い色素沈着）までのスキンタイプを決定するフィッツパトリックスキンタイプ（Fitzpatrick skin type、ＦＳＴ）分類スケールに概ね関連している。肌色が濃いほど、皮膚のメラニン含有量が高く、皮膚のメラニン粒子による光吸収性が高いため、皮膚に対する熱負荷が高い。皮膚のメラニン粒子は１μｍ〜５μｍの範囲の一般的なサイズを有しているのに対して、毛包は１００μｍ〜３００μｍの範囲のサイズを有している。このようなメラニン担体のサイズの大きな差（毛包のメラニン保持部分対皮膚のメラニン顆粒）は、異なる熱放散挙動をもたらす。上述の皮膚のメラニン顆粒の熱弛緩時間が０．１ｍｓ未満であるのに対して、毛包の熱弛緩時間は約１０ｍｓである。現在、毛包に熱による影響を及ぼすためには、一定の放射フルエンス（単位面積当たりの光エネルギー）を一定の時間枠内に照射する必要があると一般的に考えられている。これらのメラニン粒子から熱を放散させ、色素による光吸収による皮膚に対する熱負荷を低減するには、パルス長は皮膚のメラニン顆粒の熱弛緩時間を上回る値を有する必要があると考えられる。このため、パルス長は、詳細には熱緩和時間の１０倍よりも長くすることができる（すなわち、少なくとも約１ｍｓ以上）。白色〜中間の肌色（ＦＳＴ Ｉ〜ＩＩＩ）では、皮膚のメラニンの光吸収の作用のために熱の影響は限定的であり、最適なパルス長を決定するうえで重要な役割は果たさない。いずれにしても、１ｍｓ又は更には充分なフルエンスを下回るこのような短い光パルスは、今日のＬＥＤダイでは、本明細書で述べられるような高い密度で実装した場合でも発生させることはできない。本開示によれば、少なくとも約１０ｍｓのパルス長が検討される。必要とされる放射フルエンスが長すぎる処理光パルスとして与えられる場合、熱放散によって、毛包内で得られる温度は毛包内で効果的なタンパク質凝固が生じるには低すぎる値にまで低下してしまう。パルス長は、約３００ｍｓ以下、詳細には約２００ｍｓ以下でなくてはならないと考えられるが、この値は、基本的には毛包の熱弛緩時間によって決められ、典型的には熱弛緩時間の３〜１０倍の範囲内になければならない（約１０ｍｓの範囲でもよいが、大きな毛包ではより長くともよい）。少なくとも一時的な脱毛をもたらす効果（すなわち、一時的又は永久的な発毛の低減が生じるような少なくとも毛包における熱による変化）を得るために、この時間の間に供給される放射フルエンスは、１Ｊ／ｃｍ２〜８Ｊ／ｃｍ２とすべきである。ユーメラニンを保有する毛髪及び明るい肌色では、典型的には、４Ｊ／ｃｍ２〜８Ｊ／ｃｍ２が照射される。パルス長は一般的に１０ｍｓ〜３００ｍｓの範囲、詳細には２０〜２００ｍｓの範囲とすることができる。上記に述べたように、皮膚処理装置は、パルス長が８０ｍｓ〜１２０ｍｓの範囲である処理光パルスを放射するように構成することができる。
考慮すべき別の因子として皮膚内部への光の浸透深さがある。光学的浸透深さ（光の強度が１／ｅにまで低下する距離）は、文献により異なるようである。例えば、１つの文献では、色白の白人の皮膚では、５００ｎｍの波長で０．２３０ｍｍの浸透深さ〜１０００ｎｍの波長で約１．６ｍｍの浸透深さとされている（Ｒ．Ｒｏｘ Ａｎｄｅｒｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃｓ ｏｆ Ｈｕｍａｎ Ｓｋｉｎ，Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｖｅ Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｙ，７７：１３〜１９，１９８１）のに対して、別の文献では、５００ｎｍで約０．９ｍｍ〜１０００ｎｍで２．６ｍｍの値とされている（Ｂａｓｈｋａｔｏｖ，ｅｔ．ａｌ．；Ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｓｋｉｎ，ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓ ａｎｄ ｍｕｃｏｕｓ ｔｉｓｓｕｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒａｎｇｅ ｆｒｏｍ ４００ ｔｏ ２０００ｎｍ；Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３８（２００５）２５４３〜２５５５）。これらの差によらず、浸透深さは一般的に波長１０００ｎｍから波長５００ｎｍにかけて大幅に減少する。毛包は、皮膚表面の約１〜３ｍｍ下に位置している。つまり、赤毛の処理に最適と考えられる波長は特に浅い浸透深さを有している。また、低波長光の浅い透過深さは更に短い波長の光、例えば、約３００ｎｍの紫外光の使用も排除し、紫外光は、紫外光による他のリスクを抜きにしても毛包に基本的に到達すらしない。皮膚組織では５００ｎｍ付近の光の吸収が強いことから、３Ｊ／ｃｍ２〜約６Ｊ／ｃｍ２の範囲、詳細には３Ｊ／ｃｍ２〜約５Ｊ／ｃｍ２の範囲の放射フルエンスを照射するべきと考えられる。
上記に述べたように、本開示に基づく発光ユニットは、第１のＬＥＤダイ１個当たり所定の放射フルエンスをそれぞれが有する複数の第１のＬＥＤダイが充分に高い密度で実装された基板を有している（例えば、１平方ｃｍあたり約８個〜約９０個のＬＥＤダイであるが、単位面積当たりのダイの数で表される実現可能な密度は当然ながらＬＥＤダイのサイズにも依存する）。本開示に基づいて適当な第１のＬＥＤダイの特定の例について以下に検討する。
第１の例では、複数の第１のＬＥＤダイが基板上に実装され、これら複数の第１のＬＥＤダイのそれぞれのＬＥＤダイは６８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲で発光するように構成される。この範囲で発光するＬＥＤダイの１つの例として、Ｏｓｒａｍ ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より販売されるＯＳＬＯＮ ＳＳＬ（登録商標）１５０（ＧＦ ＣＳＨＰＭ１．２４−データシートバージョン１．０）に使用されているＬＥＤダイがある。各ＬＥＤダイは、スペクトル帯域幅（ＦＷＨＭ）がΔλ＝±３０ｎｍのピーク発光波長７３０ｎｍ（遠赤色）で発光する。このＬＥＤダイは、３５０ｍＡの順電流で２０１ｍＷ〜２８０ｍＷ（通常、２３１ｍＷ）の放射光束（放射出力とも呼ばれる）を有し、最大１０００ｍＡの順電流が指定されている（これにより、通常、６６０ｍＷの放射光束を生じる）。
Ｏｓｒａｍ社から販売されているこれらのＬＥＤダイ（約１ｍｍ×１ｍｍ＝１ｍｍ２のダイサイズを有する）を約０．２ｍｍの間隔で基板上に実装することができ、これにより、１ｃｍ×１ｃｍ＝１ｃｍ２の基板面積上に８×８＝６４個のＬＥＤダイを実装することができる。
一般的に、大型のサイズのＬＥＤダイは、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ×０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ（すなわち、０．２５ｍｍ２〜２．２５ｍｍ２のサイズ）の範囲のサイズを有することができる。ＬＥＤダイは、ワイヤボンディング（詳細には金線ボンディング）によって基板に接続することができるが、高いパッケージングフォームファクター及び高い熱放散率を実現するためには、ＬＥＤダイは、フリップチップ技術によって基板に接続してもよい（そうすれば１平方ｃｍ当たり８９個の１×１ｍｍ２のＬＥＤダイの密度を実現することができる）。上記に述べたＯｓｒａｍ社製のＬＥＤダイ（１平方ｃｍ当たり６４個のＬＥＤダイの密度）を指定の順電流である１０００ｍＡで駆動して３０ｍｓ〜２００ｍｓのパルス長を有する処理光パルスを放射することにより、皮膚上の放射フルエンスは１．２６７Ｊ／ｃｍ２〜８．４４８Ｊ／ｃｍ２の範囲となる（全放射エネルギーが、実装された基板面積の大きさと同じ処理面積の大きさの皮膚領域に照射されるものと仮定する）。光パルスを放射する際にＬＥＤダイが発生する余分な熱は、例えばヒートシンク、ヒートパイプ、又は能動的液体冷却システムなどの受動的又は能動的な冷却装置によって基板から放散させることができる。受動的冷却装置（例えばヒートシンク）は、（冷却された）空気流を与えることにより支持することができる。ＬＥＤダイの効率は３０％程度であることが多く、８Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを発生する処理光パルスは、約１８．７Ｊ／ｃｍ２の余分な熱を放散せざるを得ないことを意味する。約１秒以上の所定の冷却時間を必要とするフラッシュランプに対して、ＬＥＤダイはより高い周波数でパルスさせることができるため、ＬＥＤダイによって大きな皮膚面積でより速やかな全体の処理時間を実現することができる。
上記に述べた第１の例では、８個×８個のＬＥＤダイのアレイのうちの４個のＬＥＤダイを、第１の波長とは異なる第２の波長（例えば、第２の波長は４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視範囲にあってよい）で発光する異なるＬＥＤダイに置き換えることができるが、その場合も皮膚上のフルエンスは３０ｍｓ〜２００ｍｓのパルス長に対して基本的に１Ｊ／ｃｍ２〜８Ｊ／ｃｍ２の範囲にわたる。
第２の例では、第１のＬＥＤダイは、Ｏｓｒａｍ ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より販売されるＯＳＬＯＮ Ｂｌａｃｋシリーズ（８５０ｎｍ）のものを使用することができる。データシート（２０１４−０１−０９からのバージョン１．１）によれば、各ＬＥＤダイ（１×１ｍｍ２のサイズ）は、スペクトル帯域幅（ＦＷＨＭ）がΔλ＝±３０ｎｍのピーク発光波長８６０ｎｍ（中心波長：８５０ｎｍ）で発光する。全発光光束は、１０００ｍＡの順電流で１０３０ｍＷとして与えられる。１ｃｍ２の基板面積上に予め実装された５個のこのようなＬＥＤダイは、１ｃｍ２の皮膚処理面積上で２００ｍｓのパルス長当たり約１Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを与える（ＬＥＤダイの全放射光束が皮膚処理面積上に照射されると仮定する）。
第３の例では、８個×８個のＬＥＤダイのアレイが１ｃｍ２の基板面積上にやはり実装される。第１の部分複数の４４個の第１のＬＥＤダイ（７３０ｎｍの第１の波長で発光するＯＳＬＯＮ ＳＳＬ（登録商標）１５０）が、第２の部分複数の２０個の第２のＬＥＤダイ（８５０ｎｍの第２の波長で発光するＯＳＬＯＮ Ｂｌａｃｋシリーズ）と本質的に混在している。第１のＬＥＤダイのみがオンされて２００ｍｓの処理光パルスを発光する場合に、５．８Ｊ／ｃｍ２のフルエンスが得られる。第２のＬＥＤダイ（８５０ｎｍ）のみがオンされて２００ｍｓの処理光パルスを発光する場合に、４Ｊ／ｃｍ２以上のフルエンスが得られる。共にオンされる場合、おおよそ１０Ｊ／ｃｍ２のフルエンスが２００ｍｓの処理光パルスで得られる（又は１００ｍｓの処理光パルスでおおよそ５Ｊ／ｃｍ２のフルエンス）。
更なる一例では、５０２ｎｍのピーク発光波長（５０５ｎｍの通常の主波長）で発光するＯｓｒａｍ ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より販売されるＧｏｌｄｅｎ ＤＲＡＧＯＮ Ｐｌｕｓ ＬＶ Ｗ５ＡＭ ＬＥＤダイが使用されている。データシート（バージョン１．１）によれば、このＬＥＤダイは、順電流３５０ｍＡで６７ｌｍの光束を有する。６７ｌｍは、５０５ｎｍの波長で約２４０ｍＷの放射光束に変換される（線形外挿を用いた場合、１０００ｍＡの順電流で約６８４ｍＷ）。主波長５０５ｎｍのＬＥＤダイは主波長の周囲のスペクトル帯域で発光することと、ルーメンのワットへの変換は波長に強く依存していることから、この値はあくまで推定値にすぎない。２００ｍｓの処理光パルスで約３Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを得るには１平方ｃｍ当たり約２１個のこのような５０５ｎｍのＬＥＤダイが必要とされる。したがって、１平方ｃｍ当たり約４４個の５０５ｎｍのＬＥＤダイは１００ｍｓのパルスで３Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを与え、約８８個の５０５ｎｍのＬＥＤダイは１００ｍｓのパルスで約６Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを与える。約８８個の５０５ｎｍのＬＥＤダイは、５０ｍｓのパルスで約３Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを与えることができる。脱毛装置は、更に赤毛処理性能を与えるために複数のこのようなＬＥＤダイを更に有することができる。少なくとも１つの第２のＬＥＤダイは、Ｇｏｌｄｅｎ ＤＲＡＧＯＮ Ｐｌｕｓ ＬＶ Ｗ５ＡＭ ＬＥＤダイとすることができる。これらのＬＥＤダイは処理光を放射するための第１のＬＥＤダイとして使用することができる一方で、選択された第１のＬＥＤダイの活性領域を視覚的に示すための第２のＬＥＤダイとして使用することもできる。したがって、特定の実施形態では、第１のＬＥＤダイと第２のＬＥＤダイとは同じ種類のものであり（例えばこの段落で述べた種類のもの）、第２のＬＥＤダイは、処理パルスの持続時間外では、選択された活性領域を視覚的に示すために使用され、処理パルスの持続時間の間では処理光を発光するために第１のＬＥＤダイとともに使用される。
本明細書で検討される値は、ＬＥＤダイの放射光束がＬＥＤダイの温度、順電流及び他の因子に依存することから、比較的大まかな参考値である点を理解されたい。
表１は、本明細書の発明者らが、所与の毛色及びＦＳＴスキンタイプに対する最適な処理パラメータを表しているものと考えるところの波長、パルス長、及びフルエンス値をまとめたものである。波長は、それぞれの場合で波長範囲の代表的なものであると理解され、その範囲は、所与の１つの波長の値の周囲の±５０ｎｍ（場合により±３０ｎｍ）の範囲をカバーするものとする。注意すべき点として、特定の実施形態では、皮膚処理装置は、制御ユニットが表１に従って（赤毛の場合を除き）第１のＬＥＤダイを作動することができるように、７３０ｎｍ付近のピーク発光波長で発光するように構成された第１の部分複数の第１のＬＥＤダイと、８５０ｎｍ付近のピーク発光波長で発光するように構成された第２の部分複数の第１のＬＥＤダイとを有する。更に、制御ユニットが表１に従って第１のＬＥＤダイを作動することができるように、５００ｎｍ付近のピーク発光波長で発光するように構成された第３の部分複数の第１のＬＥＤダイが存在してもよい。
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図３は、本発明に基づく発光ユニット１０の例示的な一実施形態の概略図である。発光ユニット１０は、６４個の複数のＬＥＤダイが実装された基板１００を有している。ＬＥＤダイは、行Ａ〜Ｈと列１〜８とからなる８×８の規則的な矩形のパターンに配列されており、各ＬＥＤダイを行列内のそれらの位置によって識別することができる。例として３個のＬＥＤダイ１０１Ａ１、１０１Ａ８、及び１０１Ｅ５が示されており、行列の配列内のＬＥＤダイは、それぞれの参照数字に添え字として付与された行と列とによって識別することができることが理解される。
８×８の正方形のＬＥＤダイの行列はあくまで一例にすぎず、ＬＥＤダイは、２×２、２×４、３×６、５×５、１０×１４、４×１５（図４Ｂを参照）といった行列などの正方形又は長方形の行列、あるいはそれほど組織化されていない、よりランダムなパターンとして、任意の実用的な形で基板上に配列することができる点を理解されたい。ＬＥＤダイは、正方形又は長方形の行列として配列する代わりに、正方形又は長方形の領域よりもむしろ円形の領域に似た規則的なパターンで配列することもできる。実装される基板領域の他の任意の形状も選択することができる（例えば、三角形、台形、任意形状）。図４Ａ、図５及び図６の例では、説明を簡単にする目的で同じ８×８の行列を用いるが、これらの図に関して説明される概念及び発想は、上述の、基板に実装されるＬＥＤダイの他の規則的又は不規則的なパターンにも適用可能であることは言うまでもない。図４Ｂは、４×１５の行列を用いた一実施形態を示している。
制御ユニット２０は、ＬＥＤダイ１０１の各々に選択的に電圧及び電流を供給するためにＬＥＤダイの行列に接続されたリード線を有している。上記で述べたように、８×８の行列は、各列が同時に制御されるように直列に接続された８列のＬＥＤダイを有している。一般的に、制御ユニット２０は、すべてのＬＥＤダイを同時にオン及びオフするように構成することができるが、制御ユニット２０は基板上に実装されたＬＥＤダイのそれぞれを個別にオン又はオフするように構成することもできる。一般的に、制御ユニットは、複数のＬＥＤダイに任意の適当な方法で接続することができる。
制御ユニット２０には、例えば肌色（色素沈着レベル）などの皮膚特定を測定するためのセンサ３０が接続されている。センサは、皮膚を照射する光源を有してもよく、センサはセンサに後方散乱される（例えば光ダイオードにより実現される）光の量から肌色などの皮膚特性を決定するように構成することができる。制御ユニット２０は、詳細には、更に例えば光強度及び／又はパルス長などの測定された肌色に基づいて少なくとも１つの処理パラメータを制御するように構成することができる。センサ３０は、任意選択的な要素として理解されるべきである。
この場合、制御ユニット２０はユーザインターフェース４０、５０、６０、７０にも接続されており、ユーザが発光ユニット１０の各側面を制御することを可能とする。ここで、ユーザインターフェースは、４つの入力素子４０、５０、６０、及び７０を有している。第１の入力素子４０をオン／オフスイッチとして構成することができる。第２の入力素子５０は、処理のタイプを選択するスイッチとして構成することができ、例えば第２の入力素子５０は、ユーザが脱毛機能と皮膚再生機能との間で切り替えを行うことを可能とするものとすることができる。更に、制御ユニット２０は選択された処理のタイプに基づいて少なくとも１つの処理パラメータを制御するように構成することができ、例えば、ＬＥＤダイによって放射される放射光束を、脱毛機能におけるよりも、皮膚再生機能でより低くすることができる。第３の入力素子６０は、ユーザが髪色を入力できるように構成することができる。更に、制御ユニット２０は、髪色に応じて少なくとも１つの処理パラメータを制御するように構成することができる。第４の入力要素７０は、ユーザが、皮膚に照射される最大放射フルエンスの値を設定できるように構成することができる（例えば１Ｊ／ｃｍ２から８Ｊ／ｃｍ２の範囲の値）。ここで、制御ユニット２０は、選択された最大放射フルエンスを上回らない放射フルエンスの光パルスのみを照射するように構成することができる。これに加えるか又はこれに代えて、入力素子のうちの１つは、ユーザが、実装された第１のＬＥＤダイの第１の活性領域から第２の活性領域に切り替えることができるように構成することができる（以下の図４Ａ及び図４Ｂに関する説明を参照）。入力素子４０、５０、６０、又は７０のそれぞれは、入力ノブ又はスライダー、あるいはタッチ感受性ボード上のタッチ感受性スイッチとして構成することができる。制御ユニット２０に有線接続されているものに対して、ユーザインターフェースは、制御ユニット２０と無線で接続された別の装置上で実現することができる。図３に示されるような４つの入力素子の代わりに、ユーザインターフェースは、１個、２個、３個、５個、６個、又は任意の数の入力素子を有することができる。特定の実施形態では、発光ユニット１０はいずれのユーザインターフェースも含まず、自動化された形で動作するように構成することができる。上記に述べた機能の他の又は更なる機能をユーザインターフェースを介して実現することができる。
図４Ａは、基板１００Ａ上に実装された複数の第１及び第２のＬＥＤダイ１０２及び１０３の構成の一例である。複数の第１のＬＥＤダイ１０２は５７個の要素を有している。複数の第２のＬＥＤダイ１０３は７個の要素を有している。複数の第２のＬＥＤダイ１０３の７個の要素は、それらの行列での位置によって１０３Ａ１、１０３Ｅ１、１０３Ｈ１、１０３Ａ５、１０３Ｅ５、１０３Ａ８、及び１０３Ｈ８として識別される。複数の第１のＬＥＤダイ１０２は、ヒトの目に基本的に見えない遠赤色又は赤外（ＩＲ）波長（第１の波長）で発光するように構成することができる。このような第１のＬＥＤダイを用いて皮膚表面に処理光パルスを照射することができる。第２のＬＥＤダイ１０３は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視波長範囲（第１の波長とは異なる第２の波長）で発光するように構成することができ、詳細には、第２のＬＥＤダイは、一時脱毛を行うのに充分な強度レベルで発光させるのには適さない低放射光束のＬＥＤダイとして構成することができる（例えば、第２のＬＥＤダイは、約２Ｖの供給電圧において１００ｍＡ未満、詳細には、約５０ｍＡ又は２０ｍＡの指定された順電流を有することができる）。第２のＬＥＤダイを使用して処理光パルスの持続時間外の時間において、選択された第１のＬＥＤダイの活性領域を示す。これにより、オンされた第２のＬＥＤダイ１０３Ａ１、１０３Ｅ１、１０３Ａ５、及び１０３Ｅ５は、これら４個の第２のＬＥＤダイの間に配置された第１のＬＥＤダイのみが皮膚に処理光を照射するために使用されることを示す（この第１の選択可能な活性領域Ａ１は破線により示されている）のに対して、オンされた第２のＬＥＤダイ１０３Ａ１、１０３Ｈ１、１０３Ａ８、及び１０３Ｈ８は、複数の第１のＬＥＤダイの全体が使用されることを示す（この第２の選択可能な活性領域Ａ２は一点鎖線により示されている）。より小さい第１の選択可能な活性領域Ａ１が顔面の皮膚の処理に有用である（より小さい選択可能な活性領域Ａ１は小さい顔の領域をより正確に標的化することができる）のに対して、より大きな選択可能な活性領域Ａ２は身体の皮膚の処理に有用である（より速やかな処理）。既に上記に述べたように、ユーザが選択可能な活性領域の１つを選択することができるように入力素子を設けることができる。この例では、第１の選択可能な活性領域Ａ１内にある第１のＬＥＤダイが第１の選択可能な活性領域に指定され、第２の選択可能な活性領域Ａ２内にある第１のＬＥＤダイ（複数の第１のＬＥＤダイのすべてを意味する）が第２の選択可能な活性領域Ａ２に指定されている。第２のＬＥＤダイ１０３Ａ１、１０３Ｅ１、１０３Ａ５、及び１０３Ｅ５は第１の選択可能な活性領域Ａ１に指定され、第２のＬＥＤダイ１０３Ａ１、１０３Ｈ１、１０３Ａ８、及び１０３Ｈ８は第２の選択可能な活性領域Ａ２に指定されている。この場合、各第２のＬＥＤダイは矩形の選択可能な活性領域の隅に配置されている。第２のＬＥＤダイ１０３Ａ１は、選択可能な活性領域の共通の隅に配置されていることから、両方の選択可能な活性領域に指定されている。
ＬＥＤダイのパターンに応じて、少なくとも２個の第２のＬＥＤダイを用いて選択された活性領域を示すことができる（例えば、第２のＬＥＤダイを正方形又は長方形の配列の互いに反対側の隅に配置することができる）。特定の実施形態では、第１のＬＥＤダイの活性領域を第２のＬＥＤダイによって取り囲むことで活性領域を示すことができる。図４Ａに示される構成の代わりに、隅に配置された各第２のＬＥＤダイを第１のＬＥＤダイに置き換えることができ、それぞれの第２のＬＥＤダイを図に示される８×８の行列の外側で、各隅点の近くに配置することができる。更に、例えば、行列を拡大することにより、第２の（より大きな）選択可能な活性領域Ａ２を示すための第２のＬＥＤダイを位置（Ａ，０）、（Ａ，９）、（Ｈ，０）、及び（Ｈ，９）に配置することができる。
上記に述べたように、また、一般的な説明として、第２のＬＥＤダイは、選択された活性領域を処理パルスの持続時間外で視覚的に示すために使用することができる。例えば、ユーザは皮膚処理装置をオンすることができる。すると、第２のＬＥＤダイは作動されないか（そして装置は選択を待つ）、又は、装置がオフされる前に選択された活性領域が示されるか、又は、選択可能な活性領域の１つを基準選択として用い、この基準の選択可能な活性領域に指定されたそれぞれの第２のＬＥＤダイが作動されて、選択された活性領域を視覚的に示す。選択された活性領域の視覚的な表示をユーザがオン及びオフすることを可能とする制御要素が設けられてもよい。
一般的に、特定の実施形態では、少なくとも３個の第２のＬＥＤダイのうちの１個のみが、処理光パルスと同時に可視光パルスを発生するために使用される。第２のＬＥＤダイは、詳細には、低い放射光束（例えば、通常、約２０ｍＡ〜５０ｍＡの順電流で１００ｍＷ未満）で発光するように構成することができる。第２のＬＥＤダイは、例えば７００ｎｍよりも大きい遠赤色又はＩＲ波長範囲にあるためにヒトの目には見えない場合がある処理光パルスの放射と同時に可視光パルスを放射するように制御される。
図４Ｂは、図４Ａに示される実施形態に似た基板１００ＡＡ上に実装された４×１５のＬＥＤダイの行列の例示的な一実施形態を示しており、処理光パルスを放射するように構成された５４個の複数の第１のＬＥＤダイ１０２Ａに加えて、６個の複数の第２のＬＥＤダイ１０３Ａが、第１の選択可能な活性領域Ａ３又はより大きい第２の選択可能な活性領域Ａ４を示すために可視波長範囲で発光するように配列されている。このような長方形のＬＥＤダイのアレイは、図４Ａに示されるようなＬＥＤダイアレイを使用することができるように１つの皮膚処理領域から別の皮膚処理領域へと順次動かされる代わりに、皮膚に沿って連続的に動かされる皮膚処理装置に特に使用される。このような滑らかな動きは、特に長方形のＬＥＤダイアレイの長軸に垂直な方向に特に生じ得る。特定の実施形態では、滑らかに使用される皮膚処理装置は、皮膚に沿って装置が動かされる速度を測定するための速度センサを有することができる。したがって、この皮膚処理装置を、測定された滑らかな運動の速度に応じて連続した処理光パルス間の時間を制御するように構成することで、処理光パルスが皮膚に途切れることなく（すなわち、隙間や重なり合いを基本的に生じることなく）照射されるようにすることができる。長方形の形状のため、より小さい活性領域Ａ３がＬＥＤ行列の幅全体をカバーしており、これにより、より小さい活性領域Ａ３を処理領域上に正確に位置決めする助けとなる。
図５は、８×８のＬＥＤダイの行列の例示的な一実施形態を示しており、３２個の第１の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０４と、３２個の第２の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０５とが基板１００Ｂ上に市松模様のパターンで実装されている（例えば、実装された基板領域にわたってＬＥＤダイが基本的に均一に分布することになる）。詳細には、実装されたＬＥＤダイのアレイが操作時に処理される皮膚に近接して配置される場合、第１の部分複数の第１のＬＥＤダイ、又は第２の部分複数の第１のダイのどちらかのみを作動させることにより、実質的に均一な照明を実現することができる。第１の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０４を第１の波長で発光するように構成することができ（詳細には、少なくとも一時的な脱毛に充分な強度レベルで）、第２の部分複数の第１のＬＥＤダイを第１の波長とは異なる第２の波長で発光するように構成することができる。第２の部分複数の第１のＬＥＤダイは、単独でも少なくとも一時的な脱毛に充分な放射光束で発光することができるが、第２のＬＥＤダイは皮膚再生又は他の皮膚処理に充分な放射光束で発光することもできる。この実施形態には示されていないが、第２のＬＥＤダイは、図４Ａを参照して説明されたように、選択可能な活性領域の隅の近くに配置されるものとして理解される。市松模様のパターンで配列される代わりに、第１及び第２の部分複数の第１のＬＥＤダイを他の任意のパターンで配置することもでき、第２の部分複数の第１のＬＥＤダイよりも多いか又は少ない第１の部分複数の第１のＬＥＤダイを設けることができる（例えば、２個、７個、１０個、１６個、２０個、４０個など）。上記に述べたように、ここで示した８×８の行列はあくまで例示の目的のものにすぎず、少なくとも第１のＬＥＤダイが通常の動作時に皮膚に１０ｍｓ〜３００ｍｓのパルス長を有するパルスで少なくとも１Ｊ／ｃｍ２の放射フルエンスを発生させるように配列されている限り（すなわち、第１のＬＥＤダイが少なくとも３．３３３Ｗ／ｃｍ２で発光する（第１のＬＥＤダイの活性アレイの領域が、同じサイズの皮膚領域を放射すると仮定する））、あらゆる任意の数の第１のＬＥＤダイを、あらゆる任意のパターンで配列することができる。
図６は、基板１００Ｃ上に実装された８×８のＬＥＤダイの行列の別の例示的な実施形態を示しており、４種類の異なる部分複数の第１のＬＥＤダイが基板１００Ｃ上に実装されている。２０個の第１の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０６、２１個の第２の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０７、及び２１個の第３の複数の第１のＬＥＤダイ１０８が交互に基板上に実装されている。ＬＥＤダイアレイの中心には、照明目的（すなわち処理光パルスの放射と同時に可視光パルスを放射する目的）に適した放射光束で可視波長範囲で発光するように構成することができる２個の第４の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０９が実装されている。特定の実施形態では、第１の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０６は第１の波長（例えば８５０ｎｍ）で発光するように構成することができ、第２の部分複数の第１のＬＥＤダイ１０７は第１の波長とは異なる第２の波長（例えば７３０ｎｍ）で発光するように構成することができ、第３の複数の第１のＬＥＤダイ１０８は第１及び第２の波長とは異なる第３の波長（例えば５０５ｎｍ）で発光するように構成することができる。
図７Ａは、本発明に基づく皮膚処理装置８０の図を示す。皮膚処理装置８０には、上記の段落で述べた発光ユニットが使用されている。皮膚処理装置８０は、処理光パルスを放射するためのヘッド部８１と、ユーザが手で皮膚処理装置８０を保持するためのハンドル部８２とを有している。皮膚処理装置８０を少なくともオン／オフするための制御素子８５がハンドル部８２に配置されている。図７Ｂ〜図７Ｄは、ヘッド部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの異なる実施形態の正面図を示しており、各実施形態は、少なくとも１つの皮膚特性を測定するための１乃至複数のセンサ９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃの位置においてのみ本質的に異なっている。ヘッド部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃはそれぞれ、操作時に処理光パルスがそこから放射される各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃを有している。複数のＬＥＤダイが実装された基板は、各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃのすぐ後方に配置してもよく、又は基板は、ヘッド部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの内部に各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃから約１０ｍｍ又は１０ｍｍ未満の特定の距離に配置してもよい。ＬＥＤダイが放射する光を基本的に透過する材料で形成された出口窓９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃが各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃを覆っている。出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃは、０．２ｍｍ２〜１０ｃｍ２の範囲、詳細には１ｃｍ２〜４ｃｍ２の範囲のサイズを有することができる。したがって、基板の実装領域は、各出口開口部９０Ａ、９０Ｂ、又は９０Ｃと同じサイズ及び形状を有することができる。特定の実施形態では、出口窓９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃは設けられない。図７Ｂの実施形態では、皮膚処理装置は、少なくとも１つの皮膚特性を測定するための２個のセンサ９５Ａを有しており、これら２個のセンサ９５Ａは出口開口部９０Ａの互いに反対側の２辺に配置されている。図７Ｃ及び７Ｄに示される実施形態では、少なくとも１つの皮膚特性を測定するための１個のみのセンサ９５Ｂ及び９５Ｃがそれぞれ、ヘッド部８１Ｂ及び８１Ｃ上にそれぞれ配置されている。図７Ｃでは、センサ９５Ｂは出口開口部９０Ｂの下に配置されているため、センサ９５Ｂは通常の運動方向（図７Ｃに基づく装置は滑らかな運動モードで使用することができる）に対して出口開口部９０Ｂの手前に配置されている。図７Ｄでは、センサ９５Ｃは出口開口部９０Ｃの中心領域に配置されている。この場合、出口開口部９０Ｃに近接して配置される基板は対応する切欠き部を有することができ、それによりセンサを切欠き部内に配置してこの切欠き部を通じて操作することができる。１乃至複数のセンサ９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃが皮膚との接触を検出するようにしてもよく、これにより、皮膚との接触が検出された場合に処理光パルスの放射のみをトリガするように発光ユニットの制御ユニットを構成することができる。
図８は、動作時にＬＥＤダイが発生する余分な熱を伝達除去するためのヒートシンク２１０上に実装された基板実装ＬＥＤダイアレイ２００の図である。ヒートシンクの近くにファンを配置することによってヒートシンクからの熱の放散を助けることができる。
図９Ａ及び図９Ｂは、基板実装ＬＥＤダイアレイ３００の斜視図及び断面図を示しており、ケーシング３１０が実装領域３２０の周囲に実装されている。ケーシング３１０は、第１のＬＥＤダイが放射する光に対して高い反射性を有する内壁表面３１１を有している。内壁表面３１１は、研磨された金属又は拡散反射性のプラスチック若しくはセラミック材料で形成され得る反射性コーティングを有することができる。これにより、ケーシング３１０は、第１のＬＥＤダイが放射する光を第１のＬＥＤダイの面から皮膚処理装置の出口開口部まで基本的に損失がないように案内する機能を有し、第１のＬＥＤダイの面における放射光束は出口開口部が皮膚に置かれる際に処理領域上で測定される放射光束と基本的に同じとなる。
本明細書に開示した寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、別段の指定がない限り、かかる寸法はそれぞれ、列挙された値及びその値の周辺の機能的に等価な範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。

Claims (8)

  1. 脱毛装置であって、
    基板と、該基板上の少なくとも０．２ｃｍ2の領域に実装された複数の第１のＬＥＤダイと、を有する発光ユニットを備え、
    前記脱毛装置が、前記第１のＬＥＤダイを作動して、１０ｍｓ〜３００ｍｓの範囲のパルス長を有する処理光パルスを放射するように構成され、前記第１のＬＥＤダイが、前記処理光パルスの照射によってユーザの皮膚上で少なくとも１Ｊ／ｃｍ2の放射フルエンスが得られるような放射光束を有し、
    前記発光ユニットが、少なくとも２つの選択可能な第１のＬＥＤダイの活性領域を有し、前記選択可能な活性領域が異なるサイズを有し、少なくとも３個の第２のＬＥＤダイが基板上の前記選択可能な活性領域のそれぞれを視覚的に示すのに適した位置に実装され、
    前記第２のＬＥＤダイが、前記選択可能な第１のＬＥＤダイの活性領域の隅又は端点に配置されるか、又は前記選択可能な第１のＬＥＤダイの活性領域の前記隅又は端点に近接して実装され、
    前記第１及び第２のＬＥＤダイを制御するための制御ユニットを更に備えている、脱毛装置。
  2. 前記少なくとも３個の第２のＬＥＤダイが、少なくとも一時的な脱毛を得るために必要な放射光束よりも低い放射光束で４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視波長範囲のピーク発光波長で発光するようにそれぞれ構成されている、請求項１に記載の脱毛装置。
  3. 前記基板上に少なくとも６個の第２のＬＥＤダイが実装されている、請求項１または２に記載の脱毛装置。
  4. 前記選択可能な活性領域の１つを選択するためのユーザ操作可能な制御要素を更に備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱毛装置。
  5. 前記脱毛装置が、前記第２のＬＥＤダイを制御して前記処理光パルスの放射と同時に可視光パルスを放射するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱毛装置。
  6. 前記実装基板領域が、本質的に前記実装基板領域の形状及び面積を有する内室を画定するケーシングによって包囲され、前記ケーシングが、少なくとも前記第１のＬＥＤダイが放射する光に対して反射性を有する内壁を有することにより、単位面積当たりの前記第１のＬＥＤダイの前記放射光束が前記ケーシングの出口開口部まで基本的に保存される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の脱毛装置。
  7. 前記選択可能な活性領域のより小さい方のサイズが、０．１０ｃｍ2〜２．０ｃｍ2の範囲である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の脱毛装置。
  8. 出口開口部を更に備え、前記第１のＬＥＤダイのそれぞれと、前記出口開口部の領域との間の垂直距離が約１０ｍｍ未満である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の脱毛装置。
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