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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung zur medizinischen Behandlung einer Hautkrankheit. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Laservorrichtung zur medizinischen Behandlung einer Hautkrankheit, die ein allgemeines Behandlungsverfahren unter Verwendung eines Lasers verbessert, in dem Energie von einem Narben- oder Hautfaltenbereich bis zu einer gegebenen Tiefe der Haut übertragen wird, wenn die Haut beschädigt ist, was dadurch zur Unwirksamkeit bei der Behandlung der beschädigten Haut führt, so dass viel mehr Wärmeenergie auf ein zu behandelndes Objekt übertragen wird, unter Verwendung einer Mikrolinsenanordnung, die aus mehreren Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten besteht, um zu ermöglichen, dass viel mehr Energie auf eine Dermisschicht übertragen wird, um dadurch die Hautkrankheit im Vergleich zu einem existierenden Behandlungsverfahren relativ wirksam zu behandeln.
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(b) Stand der Technik
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Im Allgemeinen wird eine Behandlung unter Verwendung eines Lasers für die Behandlung einer Hautkrankheit wie z.B. Akne, einer Narbe, einer Hautfalte und dergleichen umfangreich verwendet.
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Und auf ein Hautbehandlungsverfahren unter Verwendung eines neuen Lasers wird derzeit die Aufmerksamkeit gelenkt, bei dem mehrere hundert bis hunderttausend von Mikrobehandlungszonen pro 1 cm2 gebildet werden und eine medizinische Behandlung jeder der Mikrobehandlungszonen unter Verwendung eines Lasers gegeben wird.
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Ein Laserstrahl von einem Laser wird auf eine Vielzahl von Laserpunkten abgestrahlt, die auf einem zu behandelnden Objekt gebildet werden, um den Laserstrahl auf die mehreren hundert bis hunderttausend Mikrobehandlungszonen abzustrahlen. Solche Laserpunkte werden unter Verwendung eines herkömmlichen Laserscanners gebildet.
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Wie in 9 gezeigt, wird ein Hautbehandlungsverfahren unter Verwendung des Lasers in einer solchen Weise durchgeführt, dass Mikrobehandlungszonen gebildet werden und Energie in eine gegebene Tiefe der Mikrobehandlungszonen durch eine Mikrolinsenanordnung 11 übertragen wird, um dadurch die beschädigte Haut zu behandeln.
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Ein solches herkömmliches Hautbehandlungsverfahren unter Verwendung des Lasers hat jedoch insofern ein Problem zur Folge, als die Energie in eine gegebene Tiefe der Mikrobehandlungszonen ungeachtet des Zustandes der Haut, d.h. ein zu behandelndes Objekt bei der Bildung der Mikrobehandlungszonen, übertragen wird, zu welchem Zeitpunkt die Energie aufgrund der Überlappung von Wärmeenergie übermäßig übertragen wird.
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Die
US 2005/0049582 A1 offenbart eine Laservorrichtung zur medizinischen Behandlung einer Hautkrankheit, welche einen Lasergenerator zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einem vorbestimmten Wellenlängenbereich, ein Handstück mit einer darin installierten Mikrolinsenanordnung zum Bilden einer Vielzahl von Laserpunkten und ein Element zur Übertragung von optischer Energie umfasst, welches mit dem Lasergenerator und dem Handstück verbunden ist, zur Übertragung von optischer Energie auf ein zu behandelndes Objekt. Die beschriebene Vorrichtung eignet sich nur zur Behandlung in einer konstanten Hauttiefe.
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Weitere einschlägige Behandlungsvorrichtungen sind den Druckschriften
WO 98/52481 A1 ,
DE 198 36 649 A1 ,
US 2004/0151008 A1 und
DE 103 35 231 A1 entnehmbar, wobei in der letzten Druckschrift bei der Bestrahlung der menschlichen Haut zur Erzeugung selektiver Fokuspunkte unter der Oberfläche eine Mikrolinsenanordnung vorgesehen ist, allerdings mit dem Zweck, eine dickere Hornhautschicht temporär durchlässiger für die transdermale Zufuhr von Wirkstoffen zu machen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde in einer Bemühung durchgeführt, die obigen Probleme, die im Stand der Technik auftreten, zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laservorrichtung zur medizinischen Behandlung einer Hautkrankheit bereitzustellen, bei der, wenn die Haut beschädigt ist, Energie in verschiedene Tiefen der Haut unter Verwendung einer Mikrolinsenanordnung, die aus mehreren Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten besteht, übertragen wird und gleichzeitig eine Vielzahl von Laserpunkten implementiert werden, wobei Wärme auf das Innere der Dermis unter Verwendung der Laserpunkte übertragen wird, um dadurch eine Wärmebeschädigung am Epithel und der Epidermis zu minimieren, und wobei optische Energie von der Mikrolinsenanordnung, die aus mehreren Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten besteht, auf die Dermis übertragen wird, so dass sie im Inneren der Dermis in Wärmeenergie umgewandelt wird, ohne dass sie überlappt.
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Um die obige Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Laservorrichtung zur medizinischen Behandlung einer Hautkrankheit mit allen im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bereitgestellt, die unter anderem umfasst: einen Lasergenerator zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einem vorbestimmten Wellenlängenbereich; ein Handstück mit einer darin installierten Mikrolinsenanordnung zum Bilden einer Vielzahl von Laserpunkten; und ein Element zur Übertragung von optischer Energie, das mit dem Lasergenerator und dem Handstück verbunden ist, zum Übertragen von optischer Energie auf ein zu behandelndes Objekt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Mikrolinsenanordnung eine Vielzahl von Mikrolinsen, die regelmäßig angeordnet sind und verschiedene Brennweiten aufweisen.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Mikrolinsen verschiedene Brennweiten auf, indem ein Krümmungsradius von jeder der Mikrolinsen geändert ist.
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Die Mikrolinsen weisen auch verschiedene Brennweiten auf, indem eine Schrittweite von jeder der Mikrolinsen geändert ist.
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Ferner umfasst das Handstück eine Blende, die darin so montiert ist, dass sie parallel zur Mikrolinsenanordnung angeordnet ist, so dass die Menge der optischen Energie, die auf die Mikrolinsenanordnung einfällt, mittels der Blende eingestellt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht, die eine Laservorrichtung zur medizinischen Behandlung einer Hautkrankheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist eine Draufsicht, die eine Blende zum Einstellen des Bereichs eines Stiftlochs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist ein Graph, der einen Absorptionskoeffizienten und einen Streukoeffizienten einer Dermisschicht der Haut bei einer Wellenlänge zeigt, die für die Erzeugung von Kollagen am besten geeignet ist;
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5 ist ein Graph, der die Wasserabsorption gemäß einer Veränderung der Wellenlänge zeigt;
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6a und 6b sind Querschnittsansichten, die eine Mikrolinsenanordnung, die aus einer Vielzahl von Mikrolinsen mit verschiedenen Schrittweiten und Krümmungsradien besteht, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
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7 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern der Summe "h" einer Linsenbiegung und einer Substratdicke;
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8 ist eine Ansicht, die einen Radius eines Laserstrahls in einem Linsenbrennpunkt zeigt; und
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9 ist eine schematische Ansicht, die ein herkömmliches medizinisches Behandlungsverfahren und ein medizinisches Behandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Lasers zeigt.
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Die in den Zeichnungen dargelegten Bezugsziffern umfassen den Bezug auf die folgenden Elemente, wie nachstehend weiter erörtert:
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Bezugszeichenliste
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- Mikrolinse
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- Mikrolinsenanordnung
- 12
- Lasergenerator
- 13
- Element zur Übertragung von optischer Energie
- 14
- Handstück
- 15
- Epidermis
- 16
- Dermis
- 17
- Blende
- 18
- Subkutanes Fett
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- Narbe oder Hautfalte
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun wird im Einzelnen auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von dem Beispiele in den nachstehend beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in denen sich gleiche Bezugsziffern durchweg auf gleiche Elemente beziehen. Die Ausführungsbeispiele werden nachstehend beschrieben, um die vorliegende Erfindung durch Bezugnahme auf die Figuren zu erläutern.
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Nun wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung nachstehend im Einzelnen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische Ansicht, die eine Laservorrichtung zur medizinischen Behandlung einer Hautkrankheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3 ist eine Draufsicht, die eine Blende zum Einstellen des Größenbereichs eines Stiftlochs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Laserpunkte so, dass sie verschiedene Tiefen an einem zu behandelnden Objekt aufweisen, durch eine Mikrolinsenanordnung 11 gebildet werden, die aus einer Vielzahl von Mikrolinsen 10 mit verschiedenen Brennweiten besteht.
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Die vorliegende Erfindung umfasst einen Lasergenerator 12 zum Erzeugen eines Laserstrahls mit einem vorbestimmten Wellenlängenbereich, um die beschädigte Haut wie z.B. eine Narbe oder Hautfalte 19 zu behandeln, ein Element 13 zur Übertragung von optischer Energie, das mit dem Lasergenerator 12 verbunden ist, zum Übertragen von optischer Energie auf ein zu behandelndes Objekt, und ein Handstück 14 mit einer Mikrolinsenanordnung 11, die aus einer Vielzahl von Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten besteht, die darin installiert ist, um eine Vielzahl von Laserpunkten zu bilden.
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Der Lasergenerator 12 erzeugt einen einzelnen Laserstrahl mit einem vorbestimmten Wellenlängenbereich für die Behandlung der Haut. Das Element 13 zur Übertragung von optischer Energie dient zum Verbinden des Handstücks 14 und des Lasergenerators 12 zum Führen des vom Lasergenerator 12 erzeugten Laserstrahls zur Mikrolinsenanordnung 11, die innerhalb des Handstücks 14 angeordnet ist.
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Das Hauptgewebe innerhalb der Haut besteht aus einem gelatinösen Gewebe einer Hautschicht und das Verhältnis von Kollagen (Protein = Faser), das das Innere der Haut belegt, ist ungefähr 90 %. Ein kolloidales Element ist vollständig zwischen die Fasern gefüllt.
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Wenn man älter wird, wird die Aktivität des Hautgewebes allmählich verschlechtert und die Menge an Kollagen wird verringert und verhärtet. Die Feuchtigkeitshaltefähigkeit des Hautgewebes wird auch verschlechtert und die Haut verliert an Elastizität. Das Hautgewebe wird sogar zerrissen.
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Folglich ist die Haut für Reizung und Beschädigung anfällig und wird trocken, so dass schwarze Flecken und feine Falten an deren Oberfläche verursacht werden.
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Kollagen ist ein Protein, das in einer großen Menge in jedem Bereich des menschlichen Körpers enthalten ist, und dient als Ring, der Zellen miteinander verbindet. Kollagen dient auch zum Aufrechterhalten von Glasigkeit und Elastizität der Haut.
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Kollagen belegt ein Drittel des gesamten Proteins, das den menschlichen Körper bildet, und spielt bei der Förderung der Blutzirkulation unseres ganzen Körpers eine wichtige Rolle.
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Kollagen verbindet eine Zelle und eine Zelle und Nährstoffe, die im Dünndarm absorbiert werden, werden mittels Kollagen zu jeder Zelle transportiert. Außerdem wird ein Stoffwechselabfallprodukt zu einem Blutgefäß durch Kollagen getragen, so dass es zur Außenseite des menschlichen Körpers abgeführt wird.
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Die Haut umfasst eine Epidermis 15 und eine Dermis 16 unter Keratin.
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Die Epidermis 15 besteht aus vier Schichten, die unter einer Talgschicht angeordnet sind, und eine Hautzelle wird in einer Basisschicht erzeugt, die eine der vier Schichten ist.
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Die erzeugte Hautzelle wird in Richtung einer oberen Schicht bewegt, während ihre Form geändert wird, und wird dann allmählich in Keratin geändert. Schließlich wird das Keratin zum Schmutz, der wiederum von der Haut entfernt wird. Ebenso wird die Haut kontinuierlich erzeugt und geändert.
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Die Dermis 16 stützt die Basisschicht ab, die beim Erzeugen der Hautzelle eine wichtige Rolle spielt. Die Dermis 16 ist eine Schlüsselstelle, die die Feuchtigkeitshalteleistung der Epidermis 15 beeinflusst, und hält die Elastizität der Haut aufrecht, um dadurch die Haut straff zu machen.
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Ein großer Teil der Dermis 16 ist von Kollagen belegt. Der Grund dafür, dass die Haut altert, oder Braunfleckigkeit, Falten, Sommersprossen und dergleichen in einer großen Menge an der Haut auftreten, liegt daran, dass das Kollagen unzureichend ist oder seine Qualität verschlechtert ist.
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Unterdessen steht die Korrelation zwischen dem Hautbehandlungseffekt und der optischen Energie direkt mit einer Wellenlänge der optischen Energie sowie der Hautabsorption und Streuung der optischen Energie in Zusammenhang.
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Folglich muss die Erzeugung von Kollagen der Dermis 16 zuerst durchgeführt werden, um eine Narbe und Pigmentierung der Haut medizinisch zu behandeln.
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Die Wellenlänge, die für die Erzeugung von Kollagen am besten geeignet ist, liegt innerhalb eines Bereichs zwischen 1400 nm und 1500 nm, wie in 4 gezeigt. Der Grund dafür besteht darin, dass im obigen Wellenlängenbereich ein Absorptionskoeffizient (A) der Dermisschicht am höchsten ist und ein Streukoeffizient (B) der Dermisschicht am niedrigsten ist.
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In dem Fall, in dem die in die Haut absorbierte optische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird, wird auch, wenn die optische Energie nicht in Feuchtigkeit innerhalb der Haut absorbiert wird, eine thermische Beschädigung auf das Hautgewebe, das die Hautoberfläche umgibt, aufgebracht, was zu einer Verringerung einer Wirkung der medizinischen Behandlung führt.
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Wie in 5 gezeigt, kann, da eine hohe Wasserabsorption im Wellenlängenbereich von 1400 nm bis 1500 nm aufgezeigt wird, Wärme nur auf einen zu behandelnden Bereich übertragen werden. Die Verwendung der Wellenlänge im obigen Bereich ermöglicht die selektive Behandlung der Haut.
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Die Mikrolinsenanordnung 11 ist eine Struktur, in der mehrere Mikrolinsen 10 regelmäßig angeordnet sind. Die Mikrolinsenanordnung 11 ist im Handstück 14 so installiert, dass sie senkrecht zur Fortschrittsrichtung eines Laserstrahls orientiert ist. Die Mikrolinsen 10 sind konvexe Linsen und strahlen die in das Handstück 14 vom Lasergenerator 12 über das Element 13 zur Übertragung von optischer Energie eingeführte optische Energie auf ein zu behandelndes Objekt ab, während sie verschiedene Brennweiten aufweisen.
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In diesem Fall können die Brennweiten (f) der jeweiligen Mikrolinsen voneinander verschieden gemacht werden, indem die Schrittweiten (D) und Krümmungsradien (R) der Mikrolinsen 10 verändert werden.
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6a zeigt eine Querschnittsansicht einer Mikrolinsenanordnung, die aus einer Vielzahl von Mikrolinsen mit verschiedenen Schrittweiten besteht, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und 6b zeigt eine Querschnittsansicht einer Mikrolinsenanordnung, die aus einer Vielzahl von Mikrolinsen mit verschiedenen Krümmungsradien besteht, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 6a und 6b gezeigt, können, wenn der Krümmungsradius (R) geändert wird, die Schrittweiten (D) der jeweiligen Mikrolinsen identisch oder unterschiedlich sein. Grundsätzlich variiert die Brennweite (f) der Mikrolinse in Abhängigkeit von einer Änderung des Krümmungsradius (R) der Mikrolinse, was durch die folgende Gleichung 1 ausgedrückt wird:
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[Gleichung 1]
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- f = R / n – 1, R = a² / 2h +(k + 1)h / 2 wobei f eine Brennweite ist, R ein Krümmungsradius ist und n ein Brechungsindex ist. h ist auch eine Summe einer Linsenbiegung und einer Substratdicke, a ist ein Radius einer Linse und k ist eine konische Konstante, die wie folgt definiert ist:
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[Gleichung 2]
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- r = λf / πa wobei r ein Radius eines Laserstrahls in einem Brennpunkt ist, λ eine Wellenlänge eines Laserstrahls ist, f eine Brennweite einer Linse ist und a ein Radius der Linse ist.
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7 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern einer Summe "h" einer Linsenbiegung und einer Substratdicke, 8 ist eine Ansicht, die einen Radius "r" eines Laserstrahls in einem Linsenbrennpunkt zeigt, und 9 ist eine schematische Ansicht, die ein herkömmliches medizinisches Behandlungsverfahren und ein medizinisches Behandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Lasers zeigt. In 9 bedeutet die nicht-erläuterte Bezugsziffer 190 einen zu behandelnden Bereich.
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Die Mikrolinsenanordnung 11 mit einer Vielzahl von Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten kann verwendet werden, um die Tiefe des Laserstrahls, der in die Dermis 16 eindringt, in Abhängigkeit von der Tiefe einer zu behandelnden Läsion eines Patienten zu ändern, um die Läsion zu behandeln.
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Wie in 3 gezeigt, kann die Verwendung einer Blende 17 einen Bereich der Mikrolinsenanordnung, auf den der Laserstrahl einfällt, einstellen.
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Die Blende 17 ist über der Mikrolinsenanordnung 11 so angebracht, dass sie gedreht werden kann, um die Menge des Laserstrahls, der auf die Mikrolinsenanordnung 11 einfällt, zu regeln. In diesem Fall ist die Blende 17 eine Vorrichtung, die den Durchmesser des auf die Mikrolinsenanordnung einfallenden Laserstrahls einstellt, um die Menge der optischen Energie des Laserstrahls zu regeln. Wenn die Blende vollständig geöffnet ist, wird ein feiner Behandlungsbereich so weit wie die Größe der Mikrolinsenanordnung und die Anzahl von Mikrolinsen gebildet. Wenn andererseits die Blende geschlossen ist, wird die optische Energie auf die Mikrolinsenanordnung so weit wie die Größe der geschlossenen Blende übertragen, so dass der feine Behandlungsbereich so sehr wie die Größe der geschlossenen Blende verringert wird. Folglich kann die Größe des zu behandelnden Bereichs durch die Betätigung der Blende eingestellt werden.
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Die in 3 gezeigte Mikrolinse 10 besitzt auch eine Kreisform, kann jedoch in einer viereckigen Form ausgebildet sein.
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Der Betrieb der Laservorrichtung für die medizinische Behandlung einer Hautkrankheit gemäß der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend konstruiert, wird nachstehend beschrieben.
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Ein einzelner Laserstrahl, der aus dem Lasergenerator 12 ausgegeben wird, fällt durch die Führung des Elements 13 zur Übertragung von optischer Energie auf die Mikrolinsenanordnung 11 ein.
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Der auf die Mikrolinsenanordnung 11 einfallende Laserstrahl wird durch die Vielzahl von Mikrolinsen 10 in eine Vielzahl von Lichtern aufgeteilt, was zur gleichzeitigen Erzeugung einer Vielzahl von Laserpunkten führt.
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Hier werden Stiftlöcher in der Dermis 16 unter Verwendung des Laserpunkts gebildet, um Wärme in das Innere der Dermis 14 zu übertragen, wodurch die Wärmebeschädigung am Epithel und an der Epidermis 15 minimiert wird.
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Außerdem weisen die in der Dermis 16 gemäß der vorliegenden Erfindung gebildeten Stiftlöcher verschiedene Tiefen auf, um Wärme in das Innere der Dermis zu übertragen. Die übertragene Wärme ermöglicht, dass Energie auf die Dermis 16 aufgebracht wird, ohne dass sie überlappt, wodurch der Wärmewirkungsgrad bei der medizinischen Behandlung der Hautkrankheit verbessert wird. Überdies verwendet die erfindungsgemäße Laservorrichtung die Mikrolinsenanordnung 11 mit einer Vielzahl von Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten (f), um zu ermöglichen, dass viel mehr Wärmeenergie auf die Dermis 16 eines zu behandelnden Objekts im Vergleich zum herkömmlichen Behandlungsverfahren übertragen wird, bei dem Energie in eine gleichmäßige Tiefe der Dermis an einer Narbe oder einer Hautfalte 19 übertragen wird, wenn die Haut beschädigt ist.
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Ferner besitzt die erfindungsgemäße Laservorrichtung insofern einen Vorteil, als die Mikrolinsenanordnung 11 mit einer Vielzahl von Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten als einzelnes System konfiguriert ist, um dadurch einen Preis eines Produkts zu verringern, und leicht zu entfernen und zu montieren ist.
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Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß einer Laservorrichtung zur medizinischen Behandlung einer Hautkrankheit gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Laserpunkte in einem zu behandelnden Objekt unter Verwendung einer Mikrolinsenanordnung gebildet, die aus mehreren Mikrolinsen mit verschiedenen Brennweiten besteht, und die optische Energie wird in verschiedene Tiefen des zu behandelnden Objekts übertragen, in die der Laserstrahl unter Verwendung der Laserpunkte eindringt, wodurch der Wärmewirkungsgrad in der medizinischen Behandlung der Hautkrankheit verbessert wird.