WO2003028806A1 - Irradiateur laser - Google Patents

Description

明 細 書

レーザ光照射装置 技術分野

本発明は、 レーザ光を皮膚に照射して美肌、 脱毛などの ト リー トメ ン トを行う レーザ光照射装置に関する。 背景技術

レーザ光を皮膚に照射して 3 6 ° C以下で起こる生体反応を非熱反応 といい、 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、 光酵素反応などがこれに含まれる。

非熱反応は、 血行や新陳代謝を促す作用があり、 痩身や育毛などの ト リー トメン ト に応用される。

また、 レーザ光を皮膚に照射すると、 光熱反応によって皮膚組織にジ ユール熱が発生し、 組織の温度を上昇させる。

皮膚温度が上昇すると、皮膚に発赤、 たんぱく変性、血液凝固、 蒸化、 炭化などさまざまな反応が起こる。

光熱反応は、 ァザ · シミ · ソバカスなどの異常な色素細胞を細かい粒 子に分解して取り除く美肌や、 毛母細胞にたんぱく変性を起こ して毛の 再生メ力二ズムを破壌する脱毛などの ト リ ー トメ ン トに応用される。

これらの非熱反応や光熱反応は、 レーザ光のエネルギー密度の違いに よって引き起こされる。

一方、 半導体レーザダイオードは、 電圧を加えると電流が流れ始め、 この電流を少しずつ大きく していく と、 図 7に示すよ うに、 最初に自然 光が放出されるが、 電流がしきい値以上になると レーザ発振が起こ り、 出力が電流に比例して急激に増加してレーザ光のエネルギー密度が増大 する。

そこで本発明は、 半導体レーザダイォー ドの励起電流を増減させてレ 一ザ光の出力を切換えることによ り、 非熱反応と光熱反応の両方の ト リ 一トメ ン トに対応できるレーザ光照射装置を提供することを目的になさ れたものである。 発明の開示

かかる目的を達成するために、 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、 レーザ光を照射する半導体レーザダイ ォー ドと、

この半導体レーザダイォードの出力を切換える切換スィ ツチと、 を備え、

この切換スィ ツチを切換えたときは、 前記半導体レーザダイォー ドの 動作電流を増減してレーザ光の出力を切換える制御回路を備えてなるレ 一ザ光照射装置である。

請求項 2の発明は、 前記切換スィ ツチの切換えを高低 2段階とする請 求項 1記載のレーザ光照射装置である。

請求項 3の発明は、 前記制御回路が前記半導体レーザダイォー ドの動 作電流を一定周期でオン · オフしてレーザ光を間欠照射させてなる請求 項 1記載のレーザ光照射装置である。

請求項 4の発明は、 前記間欠照射の 1 回の照射時間をボリユームの回 転角に応じて設定してなる請求項 3記載のレーザ光照射装置である。 図面の簡単な説明

図 1 は、本発明を実施したレーザ光照射装置の全体図である。図 2は、 本発明を実施した操作パネルの正面図である。 図 3は、 本発明を実施し たプローブの正面図である。 図 4は、 図 3 の一部を切り欠いた側面図で ある。 図 5 は、 本発明を実施した制御回路のブロ ックである。 図 6 は、 本発明を実施した駆動回路のブロ ックである。 図 7は、 励起電流と レー ザ出力の関係を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態

以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明^る。

図 1 に、 本発明を実施したレーザ光照射装置の全体図を示す。

レーザ光照射装置は、 本体 1 0の側面にケーブル 2 0 を介してプロ一 ブ 3 0を接続する。

本体 1 0 は、 制御回路 4 0を内蔵し、 上面にプローブ 3 0の収納部 5 0 と操作パネル 6 0 を設け、 上側に蓋 7 0 を取り付ける。

図 2に、 操作パネルの正面図を示す。

操作パネル 6 0は、 盤面に電源スィ ツチ S 1 と、 出力切換スィ ツチ S 2 と、 待機状態切換スィ ッチ S 3 と、 照射時間設定ボリ ューム V 1 をそ れぞれ配置する。

また、 各スィ ッチに対応して L E Dの電源ランプ L 1 と、 出力 L o ラ ンプ L 2 1 と 、 出力 H i ランプ L 2 2 と、 待機状態ランプ L 3 を設置す る。

電源スィ ッチ S 1 は、 本体 1 0の電源をオン '. オフする。

このとき電源ランプ L 1 は、 オンで点灯し、 オフで消灯する。

出力切換スィ ッチ S 2は、 レーザ出力を L o (例えば 1. 0 W) また は H i (例えば 1 . 6 W) に切換える。

このと き出力 L o ランプ L 2 1 は、 L o で点灯し、 H i で消灯する。 また、 出力 H i ランプ L 2 2は、 H i で点灯し、 L oで消灯する。 出力切換スィ ッチ S 2は、 待機状態切換スィ ッチ S 3がオフの と きだ け切換えるこ とができる。

また、 電源スィ ッチ S 1 をオンにした初期のレーザ出力は、 L o に設 定される。

待機状態切換スィ ッチ S 3 は、 レーザ照射のスタ ンバイ状態を切換え るもので、 オンでスタ ンバイ状態に移行し、 オフでスタ ンバイ状態を解 除する。

このとき待機状態ランプ L 3は、 オンで点灯し、 オフで消灯する。 また、電源スィ ツチ S 1 をオンにしたときの初期のスタ ンバイ状態は、 オフに設定される。

なお、 待機状態切換スィ ツチ S 3 をオンにする とタイマカウン トがス ター ト し、 その間レーザ光を照射したかどう かに拘わらず所定時間 （例 えば 2 0分） 経過する と 自動的に待機状態切換スィ ッチ S 3がオフにな る。

照射時間設定ボリ ユ ーム V 1 は、 ボリ ユ ームを回転させて間欠照射の 1 回の照射時間を設定する。

照射時間は、 ボリ ュームの回転角に応じて、 例えば 1 ~ 9秒の範囲で

Ik Λ£ ~

照射時間設定ボリ ューム V 1 は、 待機状態切換スィ ツチ S 3 がオンの ときでも回転させて照射時間を設定するこ とができる。

また、 電源スィ ッチ S 1 をオンにした初期の照射時間は、 そのと きの 照射時間設定ボリ ューム V 1 の回転角によって決定される。

なお、 間欠照射の時間間隔は、 あらかじめ設定した秒数 （例えば 1 . 5秒） に設定される。

図 3 と図 4に、 プローブの正面図と一部を切り欠いた側面図を示す。 プロープ 3 0 は、 正面にヘッ ド部 Hを突設し、 側面に押しスィ ッチ S 4を取り付ける。 また、 ヘッ ド部 Hの下側と裏側にそれぞれ通風孔 a、 b を設ける。 . ヘッ ド部 Hは、 中心を開口 して球レンズ 3 1 を挿嵌し、 球レンズ 3 1 の外周に先端を皮膚に接触させるべき先筒 3 2を一体に取り付ける。 先筒 3 2の先端には、 開口端面よ り前方に先端を突出させる円筒状の 電極 3 3を埋設する。

球レンズ 3 1 の後方には、 ヒ ー ト シンク 3 4 を取り付け、 その軸心に 通孔を穿って奥部に半導体レーザダイォー ド 3 5を揷嵌する。

また、その後方にヒー トシンク 3 4を冷却するファ ン 3 6を設置する。 球レンズ 3 1 は、 半導体レーザダイオー ド 3 5 の レーザ光を集光して 先筒 3 2の開口端面に焦点を結ぶが、 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 なって光パヮ 一が衰えるので、誤って照射しても生体を損傷する危険性が少なく なる。

ヒ ー トシンク 3 4は、 半導体レーザダイォー ド 3 5の動作時の発熱を 熱伝導によって拡散させて出力の低下を抑える。

そのため、 熱伝導効率のよいアルミ あるいはその合金で铸造し、 ダミ 一の通孔をいくつか設けて放熱効率を高める。

半導体レーザダイオード 3 5は、 G a A s などの化合物半導体を用い た P N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 6 0 0〜 1 6 0 0 n m、 光出力 5 m W〜 3 W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。

図 5に、 レーザ光照射装置の制御回路のブロック図を示す。

制御回路 4 0は、 C P U 4 1 にメ モ リ 4 2 とタイマ回路 4 3 を内蔵し、 I / Oポー ト 4 4 の入力側に出力切換スィ ッチ S 2 と、 待機状態切換ス イ ッチ S 3 と、 押しスィ ッチ S 4 と、 照射時間設定ボリ ューム V 1 の回 転角を検出する回転角検出回路 4 5 と、 電極 3 3の人体への接触を検知 するタツチセンサ回路 4 6 を接続し、 出力側に半導体レーザダイオー ド

3 5 の動作電流を制御する駆動回路 4 7を接続する。

タ ツチセンサ回路 4 6は、 高周波発振回路と発振の有無によって出力 をオン . オフさせるスイ ッチング回路で構成する。

そして、 高周波発振回路の発振コイルの一端に電極 3 3を接続し、 電 極 3 3が人体に触れると発振が停止するのを利用してスィ ツチング回路 の出力をオンからオフに切換える。

タツチセンサ回路 4 6 は、 この他、 静電容量や抵抗などのイ ンピーダ ンス変化によって接触を検知するものや、 スィ ッチゃ圧電素子によって 接触を検知するものでもよい。

図 6 に、 駆動回路のブロ ック図を示す。

駆動回路 4 7は、 C P U 4 1 が出力切換スィ ッチ S 2 のオン · オフに 応じて半導体レーザダイオー ド 3 5 の出力レベルを決定する基準信号を I /〇ポー ト 4 4 と D / A変換器 4 7 1 を介して出力し、 これを増幅器

4 7 2で増幅してレーザ出力の基準電圧を生成する。

また、 半導体レーザダイオー ド 3 5は素子の両側からレーザ出力を取 り 出せる構造なので、 一方のレーザ出力をフォ トダイォー ド 4 7 3で受 光し、 その受光電圧を増幅器 4 7 4で増幅してモニタ電圧を生成する。

これらの基準電圧とモニタ電圧を差動増幅器 4 7 5 に入力して増幅器 4 7 6で増幅することによ り、 設定した出力レベルの レーザ発振を励起 する動作電流を半導体レーザダイォ一 ド 3 5に印加する。

これにより、 半導体レーザダイオード 3 5 の出力を L o と H i に切換 えるこ とができる。

C P U 4 1は、 また、 タイマ回路 4 3 の割り込みによって駆動回路 4 7 の動作電流をオン · オフさせるタイマ制御を行う。

タイマ制御には、 1回の ト リー トメント時間を設定して動作電流をォ ン · オフさせる ト リートメ ン ト時間制御と、 間欠照射の 1回の照射時間 を設定して動作電流をオン · オフさせる照射時間制御がある。

間欠照射の 1回の照射時間は、 照射時間設定ボリ ューム V 1 の回転角 によって設定される。

本発明のレーザ光照射装置は以上のよ うな構成で、 ト リー トメントを 行う ときは、 まず、 本体 1 0 の電源スィ ッチ S 1 をオンにする。

次に、 出力切換スィ ッチ S 2をオン ' オフ して、 非熱反応の ト リー ト メ ン トを行う ときはレーザ出力を L oに、 光熱反応の ト リー トメントを 行う ときはレーザ出力を H i に切換える。

次に、 照射時間設定ボリ ューム V 1 を回転させて間欠照射の 1回の照 射時間を設定する。

次に、 待機状態切換スィ ツチ S 2をオンにしてレーザ光の照射をスタ ンパイ状態にする。

次に、 プローブ 3 0を手に持ってヘッ ド部 Hを ト リー トメ ン トすべき 皮膚面に対して直角に向け、 先筒 3 2の先端を皮膚に押し当てて電極 3

3を皮膚に密着させる。

この状態で押しスィ ッチ S 4を押すと、 半導体レーザダイオー ド 3 5 が設定した秒数点灯し、 その後規定の秒数休止する。

そして、 この照射と休止を繰り返しながら出力切換スィッチ S 2で切 換えた L oまたは H i 出力のレーザ光を皮膚に照射する。 このよ う に、 電極 3 3 を皮膚に接触させてレーザ光を照射し、 順番に 位置を移動させながら ト リ ー ト メ ン トを行う。

このとき、 電極 3 3 を皮膚から離すと、 レーザ光の照射が停止する。 次に、 また電極 3 3 を皮膚に接触させる と、 レーザ光の照射が再開す る。

また、 待機状態切換スィ ツチ S 2 をオンにしてから一定時間経過する と、 自動的に待機状態切換スィ ッチ S 2がオフになり 、 レーザ光の照射 が停止する。 ' . 産業上の利用可能性

以上説明したよ う に本発明のレーザ光照射装置は、 切換スィ ッチを切 換えたときは、 半導体レーザダイォー ドの動作電流を増減してレーザ光 の出力を切換える。

また、 切換スィ ッチを高低 2段階に切換える。

従って、 本発明によれば、 非熱反応と光熱反応の両方の ト リー トメ ン トに対応してレーザ光の出力を 2段階に切換えるこ とができるので、 レ 一ザ光照射装置の適用範囲が拡大する と共に、 よ り安全で効果的な ト リ 一 トメ ン トができ るよ う になる。

また、 本発明の レーザ光照射装置は、 半導体レーザダイオー ドの動作 電流を一定周期でオン · オフ して レーザ光を間欠照射させている。

また、 間欠照射の 1 回の照射時間をボリ ユームの回転角に応じて設定 する。

従って、 本発明によれば、 出力以外に照射時間を加減してレーザ光の エネルギー密度を細かく 調節できるので、 よ り さまざまな ト リー トメ ン トに対応できるよ う になる。

また、 照射時間をボリ ュームで設定するので、 操作がスムーズで設定 が容易になる。

Claims

請求の範囲

1 . レーザ光を照射する半導体レーザダイオー ドと、

この半導体レーザダイォー ドの出力を切換える切換スィツチと、 を備え、

この切換スィ ツチを切換えたときは、 前記半導体レーザダイォー ドの 動作電流を増減してレーザ光の出力を切換える制御回路を備えてなるレ 一ザ光照射装置。

2 . 前記切換スィ ツチの切換えを高低 2段階とする請求項 1記載のレ 一ザ光照射装置。

3 . 前記制御回路が前記半導体レーザダイオードの動作電流を一定周 期でオン · オフしてレーザ光を間欠照射させてなる請求項 1記載のレー ザ光照射装置。

4 . 前記間欠照射の 1回の照射時間をボリ ユームの回転角に応じて設 定してなる請求項 3記載のレーザ光照射装置。