半導(dǎo)體激光脫毛技術(shù)發(fā)展新趨勢

半導(dǎo)體激光脫毛技術(shù)發(fā)展新趨勢

來自美國的R. Rox Anderson和John A. Parrish博士，在上世紀(jì)八十年代初提出了選擇性光熱理論：根據(jù)不同組織的生物學(xué)特性，只要選擇合適的激光參數(shù)(波長、脈沖持續(xù)時(shí)間、能量)，就可以保證在最有效治療病變部位的同時(shí)，把對周圍正常組織的損傷降到最小。同時(shí)，Anderson和Parrish博士基于該理論引領(lǐng)業(yè)界繪制出了靶組織波長吸收圖譜（見圖1），這讓利用光來達(dá)到醫(yī)療美容的療效有了指導(dǎo)法則。

在選擇性光熱理論的諸多應(yīng)用中，利用激光進(jìn)行脫毛治療，無疑是最卓有成效的應(yīng)用之一。激光的波長精確且具有更強(qiáng)的能量擴(kuò)展性，醫(yī)生可根據(jù)患者的膚色、毛發(fā)顏色、疼痛感知度等，使用合適的波長、合適的能量密度和脈寬等參數(shù)的激光來實(shí)現(xiàn)脫毛。
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圖1? ?光熱理論-生物組織吸收曲線
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隨著激光脫毛技術(shù)的不斷進(jìn)步以及人們對美和體驗(yàn)感的追求，人們已不滿足于脫毛這一基本訴求，而是轉(zhuǎn)變成對更安全舒適、更有效、更高效的脫毛體驗(yàn)的追求。這就對激光脫毛技術(shù)提出了更高要求，同時(shí)也推動了該技術(shù)的新發(fā)展。

如何將終端用戶所追求的更舒適、更有效、更高效的治療體驗(yàn)，轉(zhuǎn)化為對設(shè)備的要求，又如何將這些要求轉(zhuǎn)化成設(shè)計(jì)語言融入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，就需要產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)人員參照下面的公式來進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)，而這個(gè)公式也是光電類醫(yī)美設(shè)備的設(shè)計(jì)指導(dǎo)法則。同時(shí)，如何平衡下面公式中各個(gè)指標(biāo)的選擇，讓開發(fā)的設(shè)備更滿足未來終端用戶的需求、更符合終端市場的發(fā)展趨勢，也成為醫(yī)美設(shè)備制造商的核心競爭力之一。

對于激光脫毛應(yīng)用來說，能量密度意味著效果，理論上更高的能量密度會帶來更好的治療效果；而峰值功率與成本相關(guān)，峰值功率越高，對應(yīng)的激光器的成本就會越高；光斑面積與治療效率有關(guān)，對于腋下，唇周等較小的治療區(qū)域，輸出較小的光斑面積并不會帶來治療效率的低下，但對于腿部，后背等大面積治療區(qū)域來講，光斑面積越大，治療效率則會顯著提高；脈寬與舒適度以及效果相關(guān)，脈寬越短，治療過程就越舒適，同時(shí)當(dāng)脈寬在10~30ms之內(nèi)時(shí)，治療效果也會更好。

正是這種對于終端體驗(yàn)的越來越高的要求，促進(jìn)了美容設(shè)備制造商對于儀器設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也形成了激光脫毛技術(shù)的新趨勢。

“高峰值功率+窄脈寬”趨勢? ?

近年來用于激光脫毛的半導(dǎo)體激光器的主流功率，經(jīng)歷了從300W提升到600W，并且正在快速向1200W以上功率轉(zhuǎn)變的過程，這是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的趨勢之一。為什么會有這種轉(zhuǎn)變呢？究其根源，還是體現(xiàn)在終端用戶對于更有效、更舒適的治療體驗(yàn)的需求上。

近年來用于激光脫毛的半導(dǎo)體激光器的主流功率，經(jīng)歷了從300W提升到600W，并且正在快速向1200W以上功率轉(zhuǎn)變的過程，這是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的趨勢之一。為什么會有這種轉(zhuǎn)變呢？究其根源，還是體現(xiàn)在終端用戶對于更有效、更舒適的治療體驗(yàn)的需求上。

根據(jù)上述能量密度公式，在保證能量密度（效果）和光斑面積（效率）不變的前提下，峰值功率越高，就意味著可以將脈寬壓縮的更窄。而窄脈寬帶來的則是更好的臨床效果和更舒適的臨床體驗(yàn)。
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在激光脫毛的整個(gè)治療過程中，激光會先穿過表皮層、真皮層等，最后到達(dá)毛囊，并破壞毛囊。在這個(gè)過程中，我們希望毛囊被更有效地破壞，但與此同時(shí)，我們又需要避免皮膚被損傷。這里脈沖寬度就顯得尤為重要了。

通常來說，10~30ms被認(rèn)定為用于脫毛的最佳脈沖寬度。這是由于人體皮膚組織的熱弛豫時(shí)間一般＜10ms, 而富含黑色素的毛囊的熱弛豫時(shí)間一般在30ms~100ms不等。

在進(jìn)行激光脫毛時(shí)，激光在到達(dá)毛囊之前需要先穿過人體皮膚組織，為了避免皮膚被燙傷，那么對應(yīng)的脈寬就要大于皮膚組織的熱弛豫時(shí)間，這樣皮膚就有了充分的時(shí)間來散熱，以避免熱量累積而燙傷。同時(shí)，為了破壞毛囊，又不希望給其充分的時(shí)間散熱，那么脈沖寬度就要小于毛囊的熱弛豫時(shí)間，因此10~30ms最終被定義為最佳脈沖寬度。為了在如此窄的脈寬條件下完成脫毛治療，傳統(tǒng)的300~600W峰值功率的激光器已無法達(dá)到應(yīng)有的治療效果。所以“高峰值功率+窄脈寬”成為未來的發(fā)展趨勢。同時(shí)，在窄脈寬治療時(shí)，皮膚有了充分的時(shí)間散熱，能量不會過度累積，治療過程也會更加舒適。

新型激光脫毛設(shè)備所需要的激光器功率通常在1200W及以上。因?yàn)樵谶@個(gè)功率范圍內(nèi)，無論是采用10*10mm還是10*20mm的光斑輸出，在10~30ms這個(gè)最優(yōu)脈寬范圍內(nèi)，設(shè)備都可以輕松實(shí)現(xiàn)10J/cm2以上的脫毛必需的能量密度輸出。

“高有效能量”趨勢

對于激光脫毛應(yīng)用來說，在治療過程中是否有足夠多的有效能量注入皮膚并抵達(dá)毛囊，進(jìn)而提升毛囊溫度并損傷毛囊是核心。而隨著脫毛治療方式的演變，對于有效脫毛的定義也在發(fā)生改變。

在2010年以前，激光脫毛采用的是蓋章式脫毛方式，該治療方式的有效性完全取決于手具出光口面積確定的前提下，單個(gè)脈沖的能量值；能量值越高，對應(yīng)蓋章區(qū)域的毛囊溫度就會被提升的越高，對應(yīng)的治療效果也會越好。

在2010年以后，在醫(yī)美設(shè)備領(lǐng)導(dǎo)者飛頓公司的引領(lǐng)下，激光脫毛的治療方式發(fā)生了改變。為了讓治療過程更高效、更舒適，飛頓公司創(chuàng)新引入了滑動式治療方式，治療頻率常被設(shè)定在10Hz。而在采用這種滑動式治療方式時(shí)，只考慮單個(gè)脈沖的能量是不夠的。為了確保被激光掃描的區(qū)域沒有遺漏，就需要將單位時(shí)間內(nèi)的脈沖次數(shù)也考慮進(jìn)來，單位時(shí)間內(nèi)注入皮膚的能量越多，到達(dá)毛囊的能量也會更多，治療效果就會更好。

所以，隨著激光脫毛治療方式的改變，有效能量就成為了衡量激光脫毛是否有效的新標(biāo)準(zhǔn)，高有效能量也成為了新的行業(yè)趨勢。?

有效能量= 峰值功率 × 脈寬 × 頻率

圖2? ?有效能量概念

新型激光脫毛設(shè)備的有效能量通常在每秒鐘300J及以上。這是由峰值功率、脈寬和頻率三重因素決定的。新型激光脫毛設(shè)備的峰值功率通常在1200W及以上，脈沖寬度需要能夠達(dá)到最優(yōu)參數(shù)中的上限值30ms, 頻率需要滿足滑動式脫毛所需要的10Hz的要求。

“高光束質(zhì)量”趨勢（無波導(dǎo)技術(shù)）

常見的激光脫毛手具方案，采用的是波導(dǎo)化設(shè)計(jì)，選擇該設(shè)計(jì)的目的是將快速發(fā)散的半導(dǎo)體激光器的光束，通過光波導(dǎo)進(jìn)行勻化和收縮輸出。這種設(shè)計(jì)相對簡單，但是會帶來穿透深度淺、能量損耗大、手具大且重等問題，會大幅降低臨床效果和增加操作者的操作難度。

為解決上述問題，可實(shí)現(xiàn)高光束質(zhì)量的光場勻化技術(shù)被引入到激光脫毛領(lǐng)域——無波導(dǎo)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。無波導(dǎo)技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

1、更深的穿透深度

傳統(tǒng)的光波導(dǎo)方式，由于波導(dǎo)出光口的快速收縮會大幅加劇光束的發(fā)散，當(dāng)光束進(jìn)入皮膚后會橫向快速發(fā)散和衰減，導(dǎo)致穿透深度減小，使最終到達(dá)毛囊的能量明顯降低，進(jìn)而影響脫毛效果。

而無波導(dǎo)技術(shù)所使用的激光模組采用光場勻化技術(shù)，該技術(shù)的核心是通過非球面光場勻化器，對半導(dǎo)體激光器所發(fā)射出的光束進(jìn)行準(zhǔn)直與勻化，從而使輸出光束具有更深的穿透深度，使更多能量直達(dá)毛囊，脫毛效果更優(yōu)。

圖3? 不同類型激光脫毛手具穿透深度對比

2、更低的能量損耗

傳統(tǒng)的光波導(dǎo)技術(shù)由于光波導(dǎo)本身的漏光損失、端面損失等，使得整個(gè)傳輸過程中10%左右的能量被損耗。這種能量損失一方面會降低設(shè)備的治療效果，另一方面會使設(shè)備的性價(jià)比大打折扣。

而無波導(dǎo)技術(shù)由于省掉了光波導(dǎo)，規(guī)避了這一部分能量損耗，整個(gè)傳輸過程幾乎零損耗，大幅提高產(chǎn)品的能量利用率，有效提升治療效果。

圖4? 不同類型激光脫毛手具光損耗對比

3、更小的手具體積/更輕的手具重量

傳統(tǒng)的光波導(dǎo)技術(shù)為了將漏光損耗降至最低且確保均勻度，光波導(dǎo)的長度通常都在40~100mm之間，這種硬性的尺寸要求必然會帶來整體手具尺寸和重量的增加。而無波導(dǎo)技術(shù)由于省掉了光波導(dǎo)，整體手具尺寸大幅減小，同時(shí)也會帶來重量的減輕。

圖5? 無波導(dǎo)手具尺寸示意圖

同時(shí)，隨著終端用戶對于設(shè)備多樣性、治療效果等要求的不斷提升，無波導(dǎo)技術(shù)也讓可變光斑脫毛，真空吸附脫毛成為可能。

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審核編輯 黃昊宇

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