半導體激光脫毛技術發(fā)展新趨勢

來自美國的R. Rox Anderson和John A. Parrish博士，在上世紀八十年代初提出了選擇性光熱理論：根據(jù)不同組織的生物學特性，只要選擇合適的激光參數(shù)(波長、脈沖持續(xù)時間、能量)，就可以保證在最有效治療病變部位的同時，把對周圍正常組織的損傷降到最小。同時，Anderson和Parrish博士基于該理論引領業(yè)界繪制出了靶組織波長吸收圖譜（見圖1），這讓利用光來達到醫(yī)療美容的療效有了指導法則。

在選擇性光熱理論的諸多應用中，利用激光進行脫毛治療，無疑是最卓有成效的應用之一。激光的波長精確且具有更強的能量擴展性，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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隨著激光脫毛技術的不斷進步以及人們對美和體驗感的追求，人們已不滿足于脫毛這一基本訴求，而是轉變成對更安全舒適、更有效、更高效的脫毛體驗的追求。這就對激光脫毛技術提出了更高要求，同時也推動了該技術的新發(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，轉化為對設備的要求，又如何將這些要求轉化成設計語言融入到產(chǎn)品設計中，就需要產(chǎn)品研發(fā)和設計人員參照下面的公式來進行產(chǎn)品的開發(fā)，而這個公式也是光電類醫(yī)美設備的設計指導法則。同時，如何平衡下面公式中各個指標的選擇，讓開發(fā)的設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)美設備制造商的核心競爭力之一。

對于激光脫毛應用來說，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，峰值功率越高，對應的激光器的成本就會越高；光斑面積與治療效率有關，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，脈寬越短，治療過程就越舒適，同時當脈寬在10~30ms之內時，治療效果也會更好。

正是這種對于終端體驗的越來越高的要求，促進了美容設備制造商對于儀器設計理念的轉變，同時也形成了激光脫毛技術的新趨勢。

“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以上功率轉變的過程，這是業(yè)內公認的趨勢之一。為什么會有這種轉變呢？究其根源，還是體現(xiàn)在終端用戶對于更有效、更舒適的治療體驗的需求上。

近年來用于激光脫毛的半導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以上功率轉變的過程，這是業(yè)內公認的趨勢之一。為什么會有這種轉變呢？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。
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在激光脫毛的整個治療過程中，激光會先穿過表皮層、真皮層等，最后到達毛囊，并破壞毛囊。在這個過程中，我們希望毛囊被更有效地破壞，但與此同時，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間一般＜10ms, 而富含黑色素的毛囊的熱弛豫時間一般在30ms~100ms不等。

在進行激光脫毛時，激光在到達毛囊之前需要先穿過人體皮膚組織，為了避免皮膚被燙傷，那么對應的脈寬就要大于皮膚組織的熱弛豫時間，這樣皮膚就有了充分的時間來散熱，以避免熱量累積而燙傷。同時，為了破壞毛囊，又不希望給其充分的時間散熱，那么脈沖寬度就要小于毛囊的熱弛豫時間，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到應有的治療效果。所以“高峰值功率+窄脈寬”成為未來的發(fā)展趨勢。同時，在窄脈寬治療時，皮膚有了充分的時間散熱，能量不會過度累積，治療過程也會更加舒適。

新型激光脫毛設備所需要的激光器功率通常在1200W及以上。因為在這個功率范圍內，無論是采用10*10mm還是10*20mm的光斑輸出，在10~30ms這個最優(yōu)脈寬范圍內，設備都可以輕松實現(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毛囊，進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，單個脈沖的能量值；能量值越高，對應蓋章區(qū)域的毛囊溫度就會被提升的越高，對應的治療效果也會越好。

在2010年以后，在醫(yī)美設備領導者飛頓公司的引領下，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，治療頻率常被設定在10Hz。而在采用這種滑動式治療方式時，只考慮單個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，就需要將單位時間內的脈沖次數(shù)也考慮進來，單位時間內注入皮膚的能量越多，到達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準，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。新型激光脫毛設備的峰值功率通常在1200W及以上，脈沖寬度需要能夠達到最優(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。

“高光束質量”趨勢（無波導技術）

常見的激光脫毛手具方案，采用的是波導化設計，選擇該設計的目的是將快速發(fā)散的半導體激光器的光束，通過光波導進行勻化和收縮輸出。這種設計相對簡單，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，可實現(xiàn)高光束質量的光場勻化技術被引入到激光脫毛領域——無波導技術應運而生。無波導技術具有以下特點：

1、更深的穿透深度

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

而無波導技術所使用的激光模組采用光場勻化技術，該技術的核心是通過非球面光場勻化器，對半導體激光器所發(fā)射出的光束進行準直與勻化，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)的光波導技術由于光波導本身的漏光損失、端面損失等，使得整個傳輸過程中10%左右的能量被損耗。這種能量損失一方面會降低設備的治療效果，另一方面會使設備的性價比大打折扣。

而無波導技術由于省掉了光波導，規(guī)避了這一部分能量損耗，整個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)的光波導技術為了將漏光損耗降至最低且確保均勻度，光波導的長度通常都在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。而無波導技術由于省掉了光波導，整體手具尺寸大幅減小，同時也會帶來重量的減輕。

圖5? 無波導手具尺寸示意圖

同時，隨著終端用戶對于設備多樣性、治療效果等要求的不斷提升，無波導技術也讓可變光斑脫毛，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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