特許 6863997 脱毛装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6863997

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】脱毛装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/06 20060101AFI20210412BHJP

   A45D 26/00 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   A61N5/06 Z

   A45D26/00 G

【請求項の数】15

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2018-540445(P2018-540445)

(86)(22)【出願日】2017年1月30日

(65)【公表番号】特表2019-505315(P2019-505315A)

(43)【公表日】2019年2月28日

(86)【国際出願番号】IB2017050483

(87)【国際公開番号】WO2017134553

(87)【国際公開日】20170810

【審査請求日】2018年10月2日

(31)【優先権主張番号】16153813.7

(32)【優先日】2016年2月2日

(33)【優先権主張国】EP

(31)【優先権主張番号】17152194.1

(32)【優先日】2017年1月19日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】508117514

【氏名又は名称】ブラウン ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フランク ベールヴェルト

(72)【発明者】

【氏名】クリスチャン ネイヤー

(72)【発明者】

【氏名】ダリボル ダディック

(72)【発明者】

【氏名】フェリックス ハイネマン

【審査官】 宮崎 敏長

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５３３３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２６４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４４０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２４４９１２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ ５／０６

Ａ６１Ｂ １８／１８ − Ａ６１Ｂ １８／２８

Ａ４５Ｄ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

赤毛を脱毛するための脱毛装置であって、
基板と、該基板上の少なくとも０．２ｃｍ²の領域に実装された、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長範囲のピーク発光波長で発光する複数の第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、３０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲のパルス長を有する処理光パルスを前記第１のＬＥＤダイによって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３Ｊ／ｃｍ²〜６Ｊ／ｃｍ²の範囲の放射フルエンスが得られるような放射光束を有する、脱毛装置。

【請求項2】

前記パルス長が１００ｍｓ〜２００ｍｓの範囲であるモードを有する、請求項１に記載の脱毛装置。

【請求項3】

前記複数の第１のＬＥＤダイを制御するための制御ユニットを更に備える、請求項１又は２に記載の脱毛装置。

【請求項4】

脱毛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ための少なくとも１個の第２のＬＥＤダイが配置された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱毛装置。

【請求項5】

脱毛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ための少なくとも１個の第２のＬＥＤダイが配置され、前記制御ユニットが、前記少なくとも１個の第２のＬＥＤダイを制御して１００ｍＷ未満の放射光束で、かつ処理光パルスが放射されている時間外に、可視光を選択的に放射させるように構成されている、請求項３に記載の脱毛装置。

【請求項6】

前記基板上に実装された前記複数の第１のＬＥＤダイの活性領域を選択するための制御素子を更に備え、少なくとも２個の第２のＬＥＤダイを用いて前記選択された活性領域を選択的に示す、請求項５に記載の脱毛装置。

【請求項7】

前記複数の第１のＬＥＤダイが、１平方ｃｍ当たり少なくとも８個のＬＥＤダイの密度で前記基板上に実装される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の脱毛装置。

【請求項8】

前記ＬＥＤダイが実装された基板上の領域が、本質的に前記ＬＥＤダイが実装された基板上の領域の形状及び面積を有する内側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、前記第１のＬＥＤダイおよび第２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ダイおよび第２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１〜７のいずれか１項に記載の脱毛装置。

【請求項9】

前記発光ユニットが、少なくとも１つの皮膚特性を測定するための少なくとも１個のセンサを有し、該センサが、前記測定された皮膚特性に基づいて前記複数の第１のＬＥＤダイのうちの少なくとも１つのＬＥＤダイの発光を制御するために前記制御ユニットに接続されている、請求項３、５、および６のいずれか１項に記載の脱毛装置。

【請求項10】

前記複数の第１のＬＥＤダイが、１平方ｃｍ当たり少なくとも８個のＬＥＤダイの密度で前記基板上に実装され、前記発光ユニットが、少なくとも１つの皮膚特性を測定するための少なくとも１個のセンサを有し、該センサが、前記測定された皮膚特性に基づいて前記複数の第１のＬＥＤダイのうちの少なくとも１つのＬＥＤダイの発光を制御するために前記制御ユニットに接続されている、請求項３、５、および６のいずれか１項に記載の脱毛装置。

【請求項11】

前記ＬＥＤダイが実装された基板上の領域が、本質的に前記ＬＥＤダイが実装された基板上の領域の形状及び面積を有する内側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、前記第１のＬＥＤダイおよび第２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ダイおよび第２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、
前記発光ユニットが、少なくとも１つの皮膚特性を測定するための少なくとも１個のセンサを有し、該センサが、前記測定された皮膚特性に基づいて前記複数の第１のＬＥＤダイのうちの少なくとも１つのＬＥＤダイの発光を制御するために前記制御ユニットに接続されている、請求項３、５、および６のいずれか１項に記載の脱毛装置。

【請求項12】

髪色などの少なくとも１つの制御パラメータを入力するように構成されたユーザインターフェースを更に備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の脱毛装置。

【請求項13】

出口開口部を更に備え、前記複数の第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１０ｍｍ未満である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の脱毛装置。

【請求項14】

脱毛機能と、皮膚処理機能との間で切り替えを行うための制御素子を更に備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の脱毛装置。

【請求項15】

詳細には基板上に実装された複数の第１のＬＥＤダイによって実現される、少なくとも１個の固体光源を有する発光ユニットを備え、前記固体光源が、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長範囲の処理光パルスを３０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲のパルス長で、かつ／又は前記処理光パルスによってユーザの皮膚上に照射される放射フルエンスが３Ｊ／ｃｍ²〜６Ｊ／ｃｍ²となるように放射するように制御可能である、赤毛を脱毛するための脱毛装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は脱毛装置に関し、詳細には、複数のＬＥＤダイを有する、赤毛を脱毛するための脱毛装置に関する。

【背景技術】

【0002】

比較的高い強度の光で脱毛（一時的な発毛減少としても知られる）を行うことで、（一時及び／又は永久）脱毛にむすびつく、毛髪細胞の特定の部分（基本的にはタンパク質）の熱による凝固（すなわち変性）のような特定の効果が得られ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ベースの脱毛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。赤毛は、例えばフラッシュランプに基づいたＩＰＬ装置による処理が可能であるとは通常はみなされないが、これは、赤毛はユーメラニンを含んでおらず、通常のＩＰＬ波長スペクトル全体であまりエネルギーを吸収しない、より赤みがかったフェオメラニンを含んでいるために、メラニン支持体の近くに位置する毛髪の関連タンパク質の選択的光熱分解による凝固が容易に行われ得ないことによる。

【0003】

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／ｃｍ^２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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１２／０１１６３７３（Ａ１）号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示の目的は、従来の装置と比較して改良された、詳細には赤毛処理性能を提供する、複数のＬＥＤダイを有する脱毛装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様に基づけば、赤毛を脱毛するための脱毛装置であって、基板と、基板上の少なくとも０．２ｃｍ^２、詳細には少なくとも１ｃｍ^２の領域に実装された、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍ、詳細には約５００ｎｍの波長範囲のピーク発光波長で発光する複数の第１のＬＥＤダイと、を有する発光ユニットを有し、脱毛装置が、３０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲のパルス長を有する処理光パルスを第１のＬＥＤダイによって放射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３Ｊ／ｃｍ^２〜６Ｊ／ｃｍ^２の範囲の放射フルエンスが得られるような放射光束を有する、脱毛装置が提供される。

【0007】

一態様に基づけば、赤毛の脱毛用の美容脱毛方法であって、少なくとも０．２ｃｍ^２、詳細には少なくとも１．０ｃｍ^２の領域に複数の第１のＬＥＤダイが実装された基板を与える工程であって、第１のＬＥＤダイが４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長範囲のピーク発光波長、詳細には約５００ｎｍ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、３０ｍｓ〜２００ｍｓ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複数の第１のＬＥＤダイを制御する工程であって、複数の第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３Ｊ／ｃｍ^２〜６Ｊ／ｃｍ^２の範囲の放射フルエンスが得られるような放射光束で発光するように制御され、詳細には放射光束がパルス長の間で、第１のＬＥＤダイ１個当たり少なくとも２００ｍＷである、方法が提供される。

【0008】

一態様に基づけば、赤毛を脱毛するための脱毛装置であって、詳細には基板上に実装された複数の第１のＬＥＤダイによって実現される、少なくとも１個の固体光源を有する発光ユニットを備え、固体光源が、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長範囲の処理光パルスを、詳細には３０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲のパルス長で、かつ／又は処理光パルスによってユーザの皮膚上に照射される放射フルエンスが３Ｊ／ｃｍ^２〜６Ｊ／ｃｍ^２となるように放射するように制御可能である、脱毛装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

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。

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4A】第１及び第２の複数の第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。

【図4B】第１及び第２の複数の第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。

【図5】第１及び第２の複数の第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。

【図6】４種類の異なる複数の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。

【図7A】本開示に基づく脱毛装置の例示的な一実施形態の側面図である。

【図7B】図７Ａに示される脱毛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7C】図７Ａに示される脱毛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7D】図７Ａに示される脱毛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8】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。

【図9A】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9B】図９Ａに示されるケーシングを有するＬＥＤダイのアレイの切欠き図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。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。特定の実施形態では、ＬＥＤなる用語には、ＬＥＤ及びＯＬＥＤのような非レーザ型の発光ダイオードのみが含まれる。

【0011】

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の基本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、

【0012】

【数1】

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。

【0013】

脱毛の方法は、通常、美容的（すなわち、審美的）性質のものである。極めて希な場合においてのみ、病的状態（例えば、多毛症）を治療する目的で脱毛方法を用いることができる。本明細書に述べられる方法は美容脱毛を対象としたものである。

【0014】

本開示によれば、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの範囲、詳細には約５００ｎｍのピーク発光波長の光を放射する複数の第１のＬＥＤダイが提供される。特定の実施形態では、可視光領域、すなわち４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲のピーク発光波長の光を放射する少なくとも１つの第２のダイが提供される（複数の第１のダイと同じ基板上に実装することができる）。特定の実施形態によれば、５９０ｎｍ〜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少なくとも１つの第３のＬＥＤダイ（すなわち、可視光の範囲で発光する第２のＬＥＤに加えるか又はその代わりに）が与えられる。特定の実施形態では、第３のＬＥＤダイは、７００ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲、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３のＬＥＤダイは、７００ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光し、第４のＬＥＤダイが、８２０ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲のピーク発光波長で発光する。１個の第２、第３、又は第４のＬＥＤダイの代わりに、脱毛装置は複数のこのようなＬＥＤを含んでもよい。例えば一実施形態では、可視範囲で発光する複数の（例えば６個）第２のダイが存在し、７００〜９８０ｎｍの波長範囲で発光する複数の第３のＬＥＤダイが存在する。第１のＬＥＤダイに加えて更なるＬＥＤダイの任意の組合せを選択することができる。更なるＬＥＤダイは、同じ基板上又は（複数の）更なる基板上に実装することができる。

【0015】

理論によって制限されずに言えば、本開示によれば、また一態様によれば、赤毛を脱毛するための脱毛装置は、約±２５ｎｍ以下の限定されたスペクトル帯域幅（このような低い帯域幅は光学フィルタによって得ることもできる）を有する、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長範囲のピーク発光波長で発光する少なくとも１つの固体光源を含む。詳細には、光源は、３０ｍｓ〜２００ｍｓ、更に詳細には６０ｍｓ〜２００ｍｓ、更により詳細には１００ｍｓ〜２００ｍｓの範囲のパルス長を有する、この波長範囲の処理光パルスを放射するように制御することができる。これに加えるか又はこれに代えて、光源は、１Ｊ／ｃｍ^２〜１０Ｊ／ｃｍ^２、詳細には３Ｊ／ｃｍ^２〜６Ｊ／ｃｍ^２、更に詳細には３Ｊ／ｃｍ^２〜５Ｊ／ｃｍ^２のユーザの皮膚上の放射フルエンスを有する処理光パルスを照射するように制御することもできる。詳細には、固体光源は、基板上に実装することができる複数のＬＥＤダイによって実現することができる。制御ユニットを使用して固体光源を作動することで処理光パルス、詳細には上記のようなパルス長を有し、かつ／又は上記のようなユーザの皮膚上の放射フルエンスを有する処理光パルスを放射することができる。

【0016】

特定の実施形態では、脱毛装置を、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。

【0017】

特定の実施形態では、脱毛装置は、第１のＬＥＤダイを選択的に作動するために複数の第１のダイに少なくとも接続された（存在する場合には、任意の更なるＬＥＤダイ、すなわち、第２、第３のＬＥＤダイに接続されてもよい）制御ユニットを有する。制御ユニットは、例えばユーザが変更可能な設定（例えば活性領域の選択）又は少なくとも１つの皮膚特性を測定するためのセンサから与えられるセンサ信号に応じて、第２の部分複数の第１のＬＥＤダイは作動させずに第１の部分複数の第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。制御ユニットは、（ａ）処理光パルスの外側で少なくとも１つの個々のＬＥＤダイを選択的にオン又はオフするか、又は（ｂ）処理光パルスの間若しくは処理光パルスの少なくとも一部の間に個々のＬＥＤダイをオン又はオフするか、又は（ｃ）処理光パルスの間に少なくとも１つのＬＥＤダイの順電流の大きさを変える、ように構成することもできる。

【0018】

一態様において、以下の説明文は、３０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲、詳細には６０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲、更に詳細には１００ｍｓ〜２００ｍｓの範囲の光パルスを照射することにより、３Ｊ／ｃｍ^２〜６Ｊ／ｃｍ^２の範囲、詳細には３Ｊ／ｃｍ^２〜５Ｊ／ｃｍ^２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）を有する発光ユニットを備えた脱毛装置に重点を置く。

【0019】

本開示はまた、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの緑色光範囲の外側の処理光パルスを放射するＬＥＤダイの使用についても述べる。また、赤毛の脱毛に特化した本装置は、ユーメラニンを含む茶系毛髪（金髪は茶系毛髪に含まれる）の脱毛に適したＬＥＤダイを更に含むこともできる点を理解されたい。この点に関し、本明細書のこのような開示はすべて、緑色処理光パルス発光ＬＥＤダイ以外に存在し得る要素として理解されるべきである。

【0020】

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。したがって、１０ｍｓ又はそれよりも長いパルス長が考えられるが、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４Ｊ／ｃｍ^２以上の範囲の放射フルエンスでは、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に言えることである。したがって、少なくとも１つの態様によれば、脱毛装置は、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。これは、７００ｎｍ〜９８０ｎｍの遠赤色から赤外までの波長範囲で発光するＬＥＤダイに特にあてはまり得る。

【0021】

基板上に実装された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。

【0022】

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ＬＥＤダイとを含む、基板に実装されたＬＥＤダイを有する発光ユニットを備えた脱毛装置に重点を置く。特定の実施形態では、第１のＬＥＤダイは、赤毛の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。特定の実施形態では、第２のＬＥＤダイ（又は複数の第２のＬＥＤダイ）は、複数の第１のＬＥＤダイの選択された活性領域を表示する目的に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。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、処理用に成された第１のＬＥＤダイと表示用に成された第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。

【0023】

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。

【0024】

本明細書では、「放射フルエンス」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脱毛装置は、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）。

【0025】

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、

【0026】

【数2】

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。

【0027】

本開示の一態様では、脱毛装置は、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発光するように構成された異なるＬＥＤダイを有する。一方で、可視波長で発光するように構成された更なる単一のＬＥＤダイ（又は複数のＬＥＤダイ）を用いてユーザに装置のオン／オフ状態を視覚的に表示し、次いで装置が、不可視光波長範囲（例えば遠赤色又は赤外（ＩＲ）光領域）の処理光パルスを放射することができる。他方で、異なる波長で発光する複数の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。

【0028】

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。

【0029】

本開示は、大きな領域の脱毛装置（例えば少なくとも０．２ｃｍ^２、詳細には１ｃｍ^２〜４ｃｍ^２の範囲、潜在的には最大１０ｃｍ^２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。このような脱毛装置は、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（赤毛にあてはまる）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（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。５００ｎｍでは、ユーメラニンの吸収係数は８００ｎｍにおけるよりも約５倍高く、フェオメラニンの吸収係数は５００ｎｍでは８００ｎｍと比較して約２０倍高くなっている。５００ｎｍでは、ユーメラニンとフェオメラニンの吸収係数はほぼ同じである。

【0030】

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を超えるべきではなく、詳細には約２００ｍｓ以下とすべきと考えられている。この時間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倍の範囲である（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に適した効果（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）を得るためには、この時間の間に供給される放射フルエンスは、赤毛では、３Ｊ／ｃｍ^２〜６Ｊ／ｃｍ^２の範囲であり、詳細には約５Ｊ／ｃｍ^２である必要があると考えられる。茶色味がかった髪〜黒髪では、放射フルエンスは、典型的には、３Ｊ／ｃｍ^２〜９Ｊ／ｃｍ^２の範囲（詳細には３Ｊ／ｃｍ^２〜７Ｊ／ｃｍ^２の範囲）である。赤毛〜茶色味がかった髪に照射される放射フルエンスは、緑色光の吸収率が高いもののおおよそ同じである。緑色光の高い吸収率は、基本的に緑色光の浸透深さが浅いことによる（後方散乱のため、緑色光は毛包に到達する前に皮膚から反射される）。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／ｃｍ^２〜８Ｊ／ｃｍ^２が照射される必要がある。パルス長は、赤毛及び白い肌では一般的に３０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲とすればよく、ある程度日焼けした肌では、パルス長は、３Ｊ／ｃｍ^２〜６Ｊ／ｃｍ^２の範囲の放射フルエンスで１００ｍｓ〜２００ｍｓの範囲とする必要がある。肌が日焼けしている（すなわち、ユーメラニン保有顆粒が皮膚中に存在する）場合、皮膚に対する熱負荷は、極めて長い処理パルスと全体的に低い放射フルエンスによってより強力にバランスを取る必要がある。また、以下で説明するように緑色光の皮膚への浅い浸透深さも考慮されるべきである。

【0031】

光学的浸透深さ（光の強度が１／ｅにまで低下する距離）は文献で異なっており、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での約０．９ｍｍ〜１０００ｎｍでの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、既に上記に述べたように３Ｊ／ｃｍ^２〜約６Ｊ／ｃｍ^２の範囲の放射フルエンスを照射するべきと考えられる。白い肌（このスキンタイプは赤毛の人に典型的である）の一般的なメラニン含量は比較的低く、皮膚に対する熱負荷は特に問題とならない。赤毛を有する日焼けした人では、皮膚に対する熱負荷が関連要因となり、皮膚に対する熱負荷を低減するうえで１００ｍｓよりも長いパルス長を検討することができる。更に、緑色光の照射による赤毛の処理は、毛包が皮膚表面から０．５ｍｍと近接して位置し得るために緑色毛髪の浅い浸透深さがそれほど問題とならない早期成長期におけるように、毛包が皮膚表面にできるだけ近くにある場合に最適に行うことができる。

【0032】

上記に述べたように、本開示に基づく発光ユニットは、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）。

【0033】

実現されている１つの例では、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／ｃｍ^２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のパルスで約３Ｊ／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２の放射フルエンスを与えることができる。

【0034】

Ｏｓｒａｍ社から販売されているこれらのＬＥＤダイ（約１ｍｍ×１ｍｍ＝１ｍｍ^２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＝１ｃｍ^２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。フリップチップ技術を用いることで、１平方ｃｍ当たり８９個のＬＥＤダイの密度を実現することができる。

【0035】

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。

【0036】

独立請求されていない１つの例では（ただし、本脱毛装置に追加的に存在し得る）、複数のＬＥＤダイが基板上に実装され、これら複数の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）。この脱毛装置は、更に茶色味がかった毛髪に対する脱毛性能も与えるために複数のこうしたＬＥＤダイを更に有することができる。

【0037】

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、０．２５ｍｍ^２〜２．２５ｍｍ^２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１×１ｍｍ^２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／ｃｍ^２〜８．４４８Ｊ／ｃｍ^２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／ｃｍ^２の放射フルエンスを発生する処理光パルスは、約１８．７Ｊ／ｃｍ^２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。

【0038】

上記の例では、８個×８個のＬＥＤダイのアレイのうちの少なくとも１つの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の可視光域にあってよい）で発光する異なるＬＥＤダイ（すなわち第２のＬＥＤダイ）で交換することができる。

【0039】

独立請求されていない１つの例では（ただし、本脱毛装置に追加的に存在し得る）、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（１×１ｍｍ^２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。１ｃｍ^２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、１ｃｍ^２の皮膚処理面積上で２００ｍｓのパルス長当たり約１Ｊ／ｃｍ^２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）。

【0040】

独立請求されていない更に別の例では（ただし、本脱毛装置にやはり追加的に存在し得る）、８個×８個のＬＥＤダイのアレイを１ｃｍ^２の基板領域上にやはり実装することができる。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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２のフルエンス）。

【0041】

表１は、本明細書の発明者らが、所与のＦＳＴスキンタイプの赤毛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。薄い茶色及び濃い茶色の毛髪についての他の最適なパラメータも示している。赤毛について下記に示した５００ｎｍの代表的な波長は、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長範囲の代表的なものとして理解される。他の場合では、代表的な波長は、所与の単一の波長の値の±５０ｎｍ（場合により±３０ｎｍ）の範囲をカバーする波長範囲に相当する。注意すべき点として、特定の実施形態では、脱毛装置は、制御ユニットが表１に従って（赤毛の場合を除き）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複数の第１のＬＥＤダイと、例えば７３０ｎｍ又は８５０ｎｍ付近のピーク発光波長で発光するように構成された複数の第２のＬＥＤダイとを有する。更に、制御ユニットが表１に従ってＬＥＤダイを作動することができるように、７３０ｎｍ及び８５０ｎｍの他の波長付近のピーク発光波長で発光するように構成された複数の第３のＬＥＤダイが存在してもよい。

【0042】

【表1】

【0043】

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１０１_Ａ１、１０１_Ａ８、及び１０１_Ｅ５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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。更に、制御ユニット２０は、詳細には、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。

【0047】

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（ユーザインターフェースは任意選択的な要素として理解される）。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／ｃｍ^２から８Ｊ／ｃｍ^２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。

【0048】

図４Ａは、基板１００Ａ上に実装された複数の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１０３_Ａ１、１０３_Ｅ１、１０３_Ｈ１、１０３_Ａ５、１０３_Ｅ５、１０３_Ａ８、及び１０３_Ｈ８として識別される。複数の第１のＬＥＤダイ１０２は、４８０ｎｍ〜５１０ｎｍの範囲の緑色の波長で発光するように構成することができる（第１の波長）。したがって、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。更に、第２のＬＥＤダイ１０３は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視波長範囲（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、一時的な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していない低放射光束の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ダイは、ＬＥＤダイの行列の活性領域を示すために使用することができる。これにより、オンされた第２のＬＥＤダイ１０３_Ａ１、１０３_Ｅ１、１０３_Ａ５、及び１０３_Ｅ５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ダイのみが皮膚に光を照射するために使用されることを示す（第１の活性領域Ａ１が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１０３_Ａ１、１０３_Ｈ１、１０３_Ａ８、及び１０３_Ｈ８は、複数の第１のＬＥＤダイの全体が使用されることを示す（第２の活性領域Ａ２が一点鎖線により示されている）。より小さい第１の活性領域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、ユーザが可能な活性領域の間で切り替えることができるように入力素子を設けることができる。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。

【0049】

一般的に、特定の実施形態では、基板上に１個だけの第２のＬＥＤダイが実装される（例えば図４Ａに示されるように６３個の複数の第１のＬＥＤダイと１個だけの第２のＬＥＤダイを８×８の行列で基板上に実装することができる）。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）で可視波長範囲（すなわち４００ｎｍ〜７００ｎｍの間）で発光するように構成することができる。このような第２のＬＥＤダイは照明の目的で使用することができる。すなわち、第２のＬＥＤダイを処理光パルスの放射と同時に可視光を放射するように制御する。

【0050】

特定の実施形態では、それぞれが異なる可視波長で発光する３個のＬＥＤダイ（例えば６２５ｎｍ、５２０ｎｍ、及び４６５ｎｍ付近、したがって３個の第２のＬＥＤダイは基本的にＲＧＢのＬＥＤの機能を与える）が近接した空間的関係で基板上に実装されることにより、３個の第２のＬＥＤダイの個別の強度の制御によって３個の第２のＬＥＤダイによって放射される全体の光の色をカスタマイズすることができる。このような第２のＬＥＤダイは照明の目的で使用することができる。ユーザが好ましい色を設定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。更に、照明の目的で使用されるこのような少なくとも１個の第２のＬＥＤダイが、第１のＬＥＤダイのアレイの活性領域のサイズの識別に用いられる第２のＬＥＤダイ以外に存在してもよい。

【0051】

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の活性領域Ａ３又はより大きい第２の活性領域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、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（図４Ａに示されるＬＥＤダイアレイはこのために使用することができる）代わりに、皮膚に沿って連続的に動かされる脱毛装置で特に使用されることができる。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脱毛装置は、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、この脱毛装置を、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ダイの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。

【0052】

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個の複数の第１のＬＥＤダイ１０４と、３２個の複数の第２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第１及び第２の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、複数の第１のＬＥＤダイ又は複数の第２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が実現される。複数の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、赤毛の少なくとも一時的な脱毛に充分な強度レベルで）、複数の第２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。複数の第２のＬＥＤダイは、単独で特定のユーメラニンを保有する茶色味がかった髪の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。特定の実施形態では、第２のＬＥＤダイは、照明の目的のみに充分な放射光束で可視光を放射する。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ＬＥＤダイを他の任意のパターンで配置することもでき、第１のＬＥＤダイよりも多いか又は少ない第２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３０ｍｓ〜２００ｍｓのパルス長を有するパルスで少なくとも３Ｊ／ｃｍ^２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、あらゆる任意の数の第１及び第２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。

【0053】

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、第１、第２、第３、及び第４の、４種類の異なる複数のＬＥＤダイが基板１００Ｃ上に実装されている。２０個の複数の第１のＬＥＤダイ１０６、２１個の複数の第２のＬＥＤダイ１０７、及び２１個の複数の第３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、照明の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ＬＥＤダイ１０９が実装されている。特定の実施形態では、複数の第１のＬＥＤダイ１０６は第１の波長（例えば５０５ｎｍ）で発光するように構成することができ、複数の第２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、複数の第３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８５０ｎｍ）で発光するように構成することができる。

【0054】

図７Ａは、本発明に基づく脱毛装置８０の図を示す。脱毛装置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。脱毛装置８０は、処理光パルスを放射するためのヘッド部８１と、ユーザが手で脱毛装置８０を保持するためのハンドル部８２とを有している。脱毛装置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、０．２ｍｍ^２〜１０ｃｍ^２の範囲、詳細には１ｃｍ^２〜４ｃｍ^２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、脱毛装置は、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。

【0055】

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。

【0056】

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、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、ＬＥＤダイが放射する光をＬＥＤダイの面から脱毛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、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。

【0057】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9A】

【図9B】