発光ダイオードを取り入れた皮膚の日焼けおよび光線療法
本発明は、本質的にUVAのみを放射するUVA LEDなどのUVA光を放射する少なくとも1つの発光ダイオードを含んでなることが改良点である皮膚日焼けチャンバに関する。さらに、種々の特性周波数を有する種々の種類の複数のLEDが、任意の光パターンを経時的に任意のシーケンスで生成するために独立に制御される。チャンバは、堅いものであっても柔軟なものであってもよい。チャンバは、ベッドであっても、ブースであってもよく、あるいは衣服または織布など柔軟な形態に組み込まれてもよい。一態様において、チャンバは、UVC光を放射する少なくとも1つのLEDをさらに含んでおり、UVC光がチャンバ表面を消毒する。好ましくは、UVA光を放射するLEDは、UVC光を放射するLEDとは独立した制御下にある。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
皮膚の日焼けの最も一般的な方法は、皮膚を紫外光に曝露するプロセスを含む。健康についての研究から、紫外光への曝露が不足する状況、および紫外光への曝露が過剰である状況の両者が、種々の健康上の問題を生じさせることが示されている。さらに、健康についての研究から、特定の範囲の波長の紫外光が、健康上の利益をもたらすことも示されている。特定の波長の紫外光への適度な曝露が、最小量の健康上のリスクで最大の利益をもたらす。最小量の健康上のリスクで最大の健康上の利益を生み出すための努力において、紫外光への曝露の量および質を制御するうえで、或る特定の方法および装置が有用である。紫外光の質は、主として紫外光の波長の範囲によって決まり、最も質の高い紫外光は、最大の正味の健康上の利益を生み出す紫外光ある。
【０００２】
太陽は、日焼けのための紫外光の主たる供給源である。太陽への露光量は、制御が容易である。太陽による紫外線露光の質は、制御が容易でない。紫外光の代替供給源をもたらすランプが、太陽に依存しない日焼けサービスを可能にする。これらの日焼けサービスは、パーソナルケアサービスサロンなど、管理された環境において利用可能であり、施行されている。人工紫外光への制御された曝露を提供するこの産業は、一般に「屋内日焼け」産業と称されている。屋内日焼けは、紫外放射の源として太陽に直接依存するシステムを使用しない。同じ屋内日焼けサロン内および競合する日焼けサロン間で利用できるサービスを差別化するうえで、屋内日焼け用紫外光の質が、重要になっている。
【０００３】
紫外範囲の波長を有する光は、しばしば、UV光またはUVと称される。UVA、UVBおよびUVCは、別個であって重複しないが隣接した、UV光の範囲を完全に包含する3つの光の範囲を表す。UVAと称される光の範囲は、一般に、UV範囲内の最も長い一連の波長を有し、290〜400の間の波長を含んでいる。UVA-1は、本明細書にて使用されるとき、340〜400の間であり、UVA-2は315〜340の間であり、UVA-3は290〜315の間である。UVCと称される光の範囲は、一般に、UV範囲内の最も短い一連の波長を有し、160〜260の間の波長を含んでいる。UVBと称される光の範囲は、260〜290の間の波長を含んでいる。
【０００４】
UVA、UVBおよびUVCという用語を使用することで、UV光の種々の特性を一般的な方法で分類することができる。UVAは、皮膚を日焼けさせるための最大の能力を有している。UVBは、皮膚の第3層に日焼けを生じない。UVC光は、日焼けを生じないが、或る種のバクテリアなどいくつかの生物学的因子を殺菌することができる。或る特定の条件のもとでは、UVBは皮膚の第2層を日焼けさせる。皮膚の第2層は、UVBで日焼けさせたとき、5〜8日の剥落(shedding)期間を有する。UVAのみで日焼けさせた皮膚は、日焼けした皮膚の第3層を有するが、28日という通常の剥落サイクルをもたらす。
【０００５】
光線療法は、身体の機能に変化を生じさせるべく、特定の一式の波長の電磁放射線を、特定の状態で、特定の状況下で加える方法である。日焼けは、生物学的な変化が皮膚の細胞内でのメラニンの生成である光線治療である。屋内日焼けは、太陽以外のUV源から皮膚に、妥当な長さの時間にわたって適度な量のUVの曝露を使用する光線療法である。
【０００６】
通常の状況では、皮膚の外側層（第1層としても知られる）は、死んだ細胞で構成されている。通常は、死んだ細胞は、適度な量のUVにさらされてもメラニンを生成しない。皮膚の第1層の下の層は、皮膚の第2層と称され、ある程度生物学的に機能でき、UVB光への曝露によってメラニンを生成する活動細胞で構成されている。UVBによる皮膚の日焼けは、一部の日焼け被施行者が考慮していることである付随の負の作用を有しており、UVBによる日焼けによって皮膚の第2層が厚くなり、結果として皮膚の線および皺が目に付きやすくなる。UVBによる日焼けは、5〜7日の剥落サイクルを生むが、これはUVAの日焼けが28日の剥落サイクルを有している場合、望ましくない。UVBがUVAに組み合わされたとき、第2層がより速く剥落し、その結果第3層が第2層になり、さらに5〜7日間で剥落するため、UVAで日焼けした層の剥落サイクルが加速される。
【０００７】
通常の状況において、UVA-3またはUVB光にさらされたときにメラニンを生成(メラニン形成)する皮膚の層は、皮膚の第3層と称され、さらに具体的には、皮膚内のメラニン細胞と称される。ビタミンDの生産は、UVA-3またはUVB光への曝露によって引き起こされると考えられている。しかしながら、UVB光はまた、ビタミンDを劣化させ得る。UVA-3はビタミンDを劣化させないため、ビタミンDの生成およびメラニン形成に関しては、UVA-3がUVBよりも好ましい。UVBの選択的排除およびUVA-1、UVA-2およびUVA-3の選択的生成が、本発明の利益でありうる。メラニン形成は、UVA-1またはUVA-2の単独の曝露で得られるよりも黒い日焼けを所望する日焼け被施行者にとって、重要である。UVA-1およびUVA-2は、メラニンをより黒い色素であるメラトニンに変換する。日焼け産業組合は、メラニン形成によって追加のメラニンが生成する前の皮膚中に存在するメラニンの量にもとづく皮膚の種類の分類を促進している。それらの種類には、タイプＩ(少)、II(低)、III(中間)、IV(高)およびＶ(黒色)がある。白子症などの例外的状況においては、皮膚の第3層がメラニンを生成することができない。この用途の目的において、白子の皮膚は正常に対する例外と考えられ、皮膚の第3層とは称されず、皮膚の白子症第3層と称される。
【０００８】
あらゆる波長のUVが、長期間にわたる曝露において種々の様式で皮膚に損傷を与えることは、周知の事実である。したがって、皮膚へのUV線曝露を制限することが望まれる。一方で、ある程度のUV曝露が、例えばビタミンDの生成など、他の身体の機能について良好な健康を維持するために、必要であると一般に考えられている。ビタミンDは、体内のカルシウムの吸収に有用である。したがって、UV光への適度な曝露が正味の健康上の利益を有するのに対し、UVへの過剰な曝露または曝露不足が、正味の健康上の不利益をもたらすことが、この現象を研究している種々の医療組織によって推奨されている。屋内日焼けの技術は、有用であり続けるために、光線治療の適用について制御性を絶えず向上させ続けなければならない。光線療法の日焼けは、療法の利益を最大にするため、特定の目標および手順をもって適用されなければならない。
【０００９】
日焼けを望む人々にとって、UV曝露の主たる利益は、日焼けした皮膚をもたらすことである。日焼け被施行者は、日焼けした皮膚を有することによってもたらされる前向きな心理学的利益および知覚できる正の社会的利益を享受する。日焼けを維持しつつ、日焼け被施行者がさらされるUV線の総量を制限するため、UVAの波長範囲外のUV光への曝露を、可能な限り減らすことが望ましい。UVBおよびUVCの波長範囲の放射は、28日の剥落サイクルでもって皮膚を日焼けさせる能力をもとより有しておらず、したがって日焼け被施行者がさらされる光源からUVBおよびUVCを除去するために、妥当な努力がなされなければならない。
【００１０】
屋内日焼け法は、電球技術の2つの特定形式であるUV蛍光灯および高圧クォーツメタルハライド灯などの装置内で電気エネルギーを光に変換して、UV光を生成する。現在使用されているUV電球は、電圧が高く、高温であり、電気エネルギーのUVへの変換効率が約17パーセントと低いという特性を有している。
【００１１】
蛍光灯の分類には、主としてUVA、UVBおよびUVCの波長範囲に生成されるUV光の割合が相違する種々の種類が存在している。UV光への過剰な曝露を心配する日焼け被施行者にとって、より望ましい蛍光灯は、UVAの波長範囲の光の割合がより大きい。過剰な曝露を心配する日焼け被施行者は、UVBおよびUVCの量が最小である日焼けサービスを好み、そのようなサービスに割増金を支払う傾向にある。
【００１２】
天候条件によるが、典型的には太陽からのUV線の88％がUVAであり、この場合、UV線の88％超がUVAである人工光源が、太陽による日焼けよりも害の少ない日焼け方法であると考えられる。一般的な日焼け用蛍光灯および関連のサービスでは、UVは、92.0％のUVA〜97.5％のUVAの間で構成されている。現在のところ、高圧クォーツメタルハライド灯が、おおむね98.5％のUVAを有しており、屋内日焼けサロンで現在使用されている最も害の少ない人工日焼け用電球であると考えられている。
【００１３】
発明の要旨
本発明は、本質的にUVAのみを放射するUVA LEDなどのUVA光を放射する少なくとも1つの発光ダイオードを含んでなることが改良点である、皮膚日焼けチャンバに関する。さらに、種々の特性周波数を有する種々の種類の複数のLEDが、任意の光パターンを経時的に任意のシーケンスで生成するために独立に制御される。チャンバは、堅いもの(rigid)であっても柔軟なものであってもよい。チャンバは、ベッドであっても、ブースであってもよく、あるいは衣服または織布など柔軟な形態に組み込まれてもよい。一態様において、チャンバは、UVC光を放射する少なくとも1つのLEDをさらに含んでおり、UVC光がチャンバ表面を消毒する。好ましくは、UVA光を放射するLEDは、UVC光を放射するLEDとは独立した制御下にある。
【００１４】
皮膚日焼けチャンバは、好ましくは、UVA光を放射するLEDを複数含んでおり、任意に、各LEDの寿命期間にわたって一定の放射束のための較正を維持するために各LEDへの電流を制御するための手段、皮膚の選択された部分への放射を可能にするためにLEDを制御するための手段、曝露の期間を制御するための手段、放射される波長を選択および制御するための手段、フィードフォワードおよびフィードバック・センサの組み合わせに応答するプログラムに従って放射束および波長を変化させるための手段、ならびに使用の記録を保存するための手段をさらに有している。
【００１５】
他の態様において、冷却手段、空気流手段、および温度制御手段を備えている従来の蛍光管主体の装置においてUVA LEDを使用できるようにするため、LEDが、標準的な蛍光灯取り付け具内に適合するように構成され、かつ内部または外部電力変換器を有し得る形態に組み込まれている。
【００１６】
皮膚日焼けチャンバは、好ましくは、LEDを縦方向または横方向に横断して空気などの気体を指向するファンによるなどでLEDの通気を可能にする。一態様において、LEDが、透明または半透明な好ましくはアクリル製の管内に配置され、管は、空気流の排出をもたらす1つ以上の穿孔を特徴とする。管は、閉鎖端および開放端を特徴とし得、空気が開放端を通って穿孔外に指向される。開放端に対して管の遠位端の穿孔の密度は、近位端の穿孔の密度よりも大きくてよく、さらに／あるいは近位端の穿孔よりも大きくてよい。これにより、LEDに性能の向上およびより長い寿命がもたらされる。
【００１７】
本発明の前記および他の目的、特徴および利点が、添付の図面に示されている本発明の好ましい態様についての以下のさらに詳細な説明から、明らかになるであろう。全図を通じて、同様の参照符号は同一の部分を示す。図面は必ずしも比例尺ではなく、本発明の原理を説明するために強調されている。
【００１８】
発明の詳細な説明
本発明は、一般にLEDと称される発光ダイオードの使用を、治療用電磁放射線の他の供給源を任意に含む屋内日焼け装置に取り入れている。UVA LEDが好ましい。とくに好ましいUVA LEDには、少なくとも約90％のUVA波長、好ましくは少なくとも約95％以上のUVA波長を放射するUVA LEDが含まれる。一態様において、LEDは本質的にUVAのみ(例えば、少なくとも約99.99％)を放射する。この高い割合のUVA光出力は、屋内日焼けサロンにおいてこれまで利用可能であったこれまでのランプ技術に対する改良である。この好ましいLEDの種々のLED製造業者は、クリー社(Cree Inc.)(米国)、ニチア社(Nichia)(日本)、トヨダゴウセイ社(Toyoda Gosei)(日本)、パロ・アルト研究センター(Palo Alto Research Center)(米国)を協力者とするクリスタル・アイエス社(Crystal IS)(米国-チッ化アルミニウムAlN基板)である。
【００１９】
汎用の光線療法を提供するため、日焼け以外のサービスまたは日焼けに加えてのサービスを提供するために、UVAの他にも波長を有するLEDを含めることが望ましい。したがって、日焼け以外の光線療法において、種々の波長のLEDの混成を、特定の治療の要件に適した組み合わせにて取り入れてもよい。UVA LEDおよび他のLEDならびに他の種類の電球から構成される光線療法用装置が、所望の種々の治療効果をもたらすために望ましい。所望の効果が皮膚の日焼けである場合には、LEDの一部が、UVA LEDの取り合わせ(variety)である。一般的には、UVA LEDが、他の光源との組み合わせにおいて使用され、選択可能かつ制御可能な様式で組み合わせ光線療法をもたらす。種々の種類のランプを複数備えている光線療法用装置は、種々のランプをいつ、どのように動作させるかを制御する選択可能な電源を備えている。選択的に制御可能なUVA LEDを備えている屋内日焼け装置は、日焼け領域を選択でき、日焼けチャンバ内の種々の位置において日焼けが必要とされない場合に、電力を少なくできるという利点を有している。
【００２０】
LEDは、電球に対して多くの利点を有している。LEDは、電気エネルギーの指向光への変換において、他の多くのUV電球類よりも効率的である。LEDは、高温で動作する表面を必要とせず、より安全でありうる。LEDは、動作に高電圧または大電流を必要とせず、この理由により、LEDはより安全であって、光源の近くの人々を保護するための構造が少ない。さらに、LEDは、電球よりも小型でありうる。個々の部品として、LEDは、蛍光灯用フォームファクター(form factor)、工業規格の電球、または工業規格のスポットライト灯など、多種多様な形状またはフォームファクターのアレイとして製造され得る。
【００２１】
蛍光灯のフォームファクターにおいて、UVA LEDのアレイは、内部電源変換または外部電源変換(あるいは、内部および外部電源変換の組み合わせ)を備えることができ、現在屋内日焼け装置用として製造されている日焼け装置に現在備えられているUV蛍光灯と直接置き換えることができる。現在のうつ伏せ姿勢用の屋内日焼け装置は、一般に日焼けベッドと称されている。現在の直立姿勢用の屋内日焼け装置は、一般に日焼けブースと称されている。日焼けブースおよび日焼けベッドをまとめて、日焼けチャンバと称する。
【００２２】
本発明のさらなる態様において、UVA LEDは、日焼け用ジャケット、日焼け用ズボン、日焼け用スーツ、日焼け用袋または日焼け用サック、日焼け用毛布および日焼け室などの家庭用日焼けシステムおよび個人用日焼けシステムを可能にする、衣料品、織布、柔軟な形態および堅い形態に組み込まれる。
【００２３】
個人用日焼けシステムは、異なる時間で別々の人々によって共用可能である。個人用日焼けシステムが共用されるとき、洗濯が可能な一式の着脱可能なUVA透過性の衣服または裏地を有することが望ましい。各使用間に効率的な様式で洗浄される個人用日焼けシステムが望ましい。共用であっても、共用でなくても、洗浄が可能である個人用日焼けシステムが望ましい。
【００２４】
UV光は表面殺菌効果を有しており、したがって個人用日焼けシステムは、糸状菌またはカビなどのある種の望ましくない細菌に関して、或る程度自己清浄性である。さらに、日焼け被施行者が存在していない状態で特別な清浄化モードで動作させたときに、より高度な殺菌をもたらすため、UVBおよびUVC光源を、個人用日焼け装置に取り入れてもよい。
【００２５】
理想的な状況において、UV LED半導体チップは、100,000時間程度の寿命を有する。封入されたLEDは、エポキシまたはプラスチックの封止を有している。封入されたUV LEDは、UV曝露による封止材料の劣化のため、10,000時間の有効寿命を有する。封止内のチップは、10,000時間を過ぎても動作を続けるが、UVによって劣化した封止材料では、多量のUV光を通過させることができない。封入UV LED主体の日焼け装置の寿命の間、日焼け施行当たりの補正済み総放射フラックスを一定に保つため、LEDに供給される電流を増加させるという補正処置、または日焼け装置において点灯されるLEDの総数を増すという補正処置、または前記補正処置の組み合わせのいずれかが、封止材料の劣化にあわせて施されなければならない。UVAの波長は、UVA LEDの寿命の間、大きく変化することはない。
【００２６】
日焼けチャンバにおいて一般的な5〜20分の出力サイクルで使用されるとき、蛍光灯は、100時間の使用で知覚できるほどの劣化を開始し、全寿命は1000時間以下程度であり、400時間の総動作時間の後に交換されることがきわめて頻繁であり、保守のためのかなりの出費を生んでいる。したがって、LED主体の日焼けシステムにおいては、蛍光灯の日焼けシステムとは対照的に、必要とされる保守の量が大幅に低減される。UVA LEDは、LEDの寿命の間、一定の波長を有するのに対し、蛍光灯においては、蛍光灯の寿命とともに波長が変化する。蛍光灯の寿命の間、UVA範囲における蛍光灯の平均波長は、短くなって、UVB範囲に移るが、これは一部の日焼け被施行者がマイナス効果であると考えられている。UVA LEDの取り付け方法や、UV感受性の材料(エポキシ樹脂)で封入されているか、あるいはUV非感受性の材料(石英レンズを備える金属またはプラスチックのハウジング)で封入されているかとは無関係に、UVA LEDは、蛍光灯よりも長い耐用寿命を有している。
【００２７】
すでに述べたとおり、UVA LEDを、他のUV生成光源と組み合わせて使用してもよい。日焼け装置などの光線療法用装置に組み込まれるLEDは、UVA型のみに限定されない。他の波長のLEDが、他の種類の光線療法を提供するため、装置に組み込まれる。他の波長のLEDは、追加の光線療法効果の提供に加えて、その他の場合の(otherwise)暗いチャンバに可視光をもたらすことができる。
【００２８】
あらゆるUV光曝露の用途において、曝露対象の人々には、網膜のUVへの曝露を最小にするため、UV不透過防護用のメガネ類を使用することが推奨され、可能な限り瞼を閉じることが推奨される。日焼け装置の動作の間、UV不透過防護用メガネ類の必要性について、厳格な遵守を保つことが重要である。したがって、一態様において、UV不透過防護用メガネ類が存在しないときにUV光源の動作を阻止するための特別な制御回路を組み込むことができる。さらに、日焼け設備の使用における訓練が、強く推奨される。
【００２９】
本発明は、日焼けシステムがUV線の放射を開始する前に日焼け被施行者がUV不透過防護用メガネ類を有し、かつ正確に装着しているか否かを判断するため、センサと通信設備との組み合わせを日焼け装置に組み込んでなる信頼性のある日焼け装置である。この信頼性のある個人用日焼け装置は、人々を確認して、あらゆるユーザについて所与の時間枠の間、UV光への過剰な曝露を防止する特別な安全機能を取り入れている。この信頼性のある個人用日焼け装置は、関連のソフトウェア・ロジックならびに関連の入力および出力制御ポートを有するコンピュータ端末と接続し、個々のユーザのそれぞれについての日焼けの長さなどの情報を提供し、ユーザ固有の日焼け活動の履歴ならびに会計上の詳細を提供する。
【００３０】
一態様において、LED装置は、アクリル管など工業規格の蛍光灯のフォームファクターの管内に、内部電源変換器、任意の内部冷却システム、および任意の温度センサとともに収容されている。さらに他の態様において、この形態に、冷却システムまたは他のファンへの電力を制御するため、内部の光出力フィードバック・センサが備えられている。あるいは、高電圧蛍光灯のバラスト電源のフォームファクター内のLEDコンパチブル(compatible)外部電源を、家庭用電源電圧コネクタを備えた蛍光灯のフォームファクター内のLED装置とともに使用することができる。このフォームファクターは、工業規格の蛍光灯を内部電源変換器を含んでいないLED蛍光灯のフォームファクターに置き換えるときに、工業規格の蛍光電源バラストの直接代用を可能にする。本発明は、標準的な蛍光のフォームファクターにて製造され、すでに日焼けチャンバに設備されている灯取り付け具の最小限の変更で、直接代用を可能にする。
【００３１】
低電圧LEDアレイとともに使用されるLEDコンパチブル外部電源は、家庭用電源のコネクタに接続することができる。低電圧LEDアレイは、能動高電圧内部電源変換器を必要とせず、したがって冷却の必要性が少ないが、それでも任意のファンおよび任意の温度センサならびに任意の温度コントローラを有してもよい。
【００３２】
一態様において、任意の調節可能な回転式電気コネクタ、摩擦プレート、および固定具がこの装置に備えられ、LEDおよび回路基板を任意の方向に設定できるようにしている。さらにこの装置に、例えば受動的または能動的な通気など、通気を可能にする多孔性の端部キャップを備えることができる。多孔性の端部キャップは、例えばファンとともに使用されるとき、空気の流れを許容する。工業規格の電気的接続は、金属製のピンおよび絶縁体で構成され、一般にバイピン(Bi-Pin)、RD2およびリード線と称される。
【００３３】
螺旋巻きのワイヤを使用する柔軟な電気コネクタが好ましい態様であるが、端部キャップの回路基板に対する回転を許容しつつ電気的接続を維持するためのトラックスライダコネクタ(track and slider connector)で構成されてもよい。回転部品によって、固定具上のコネクタを回転させる必要なく、光の方向性整列を調節することが可能である。この態様において、典型的な蛍光灯主体の日焼けチャンバの1つ以上の蛍光灯を、LED装置で好都合に置き換えることができる。
【００３４】
UVA LED主体の蛍光UV灯で代替した装置は、いくつかの態様で提供されうる。一態様において、構成部品の冷却のために外部ヒートシンクが組み込まれる。組み込みの電源が、家庭用電力または高電圧あるいは高周波電力を、LED回路の駆動に適した電力に整える。典型的なUVA LED蛍光灯代替(replacement)ランプは、単一の蛍光フォームファクター回路基板にアレイとして配置された数千のUVA LEDで構成される。ヒートシンクを、UVA LED蛍光灯代替ランプに一体化させることが可能である。ヒートシンクとファンの組合せを、前記本発明に一体化させることが可能である。UVA LED蛍光灯代替ランプのフォームファクターは、それらが代替される蛍光灯のフォームファクターと類似しているが、必ずしも同一ではない。蛍光灯のフォームファクター内のUVA LED代替ランプは、複数の蛍光灯を1組のコネクタに置き換えることができる。1組または複数組の回転式電気コネクタを有しているUVA LED代替蛍光ランプセット装置も使用することができる。任意のモジュラー部品が、それらの端部同士を接続する特別なソケットを利用して、任意の長さの蛍光灯代替品をもたらし得る。LEDアレイ内の個々のLEDまたは一部のLED群を選択的に制御するため、コネクタ内に双方向の制御信号のための措置を含ませることができる。あるいは、電力線を、個々のLEDまたは一部のLED群への電力を選択的に制御する目的で、LEDの近傍のLED電源コントローラに信号情報を提供し、LEDの近傍のLED電源コントローラから信号情報が提供されるような様式で、双方向の時間または周波数多重コード化信号で変調することができる。
【００３５】
この形態は、回路基板上の複数のLEDを含むアレイを含むことができる。回路基板およびLEDアレイは、1面、または2面以上に位置することができる。基板は、平坦でもよく、湾曲していてもよく、折れ曲がっていてもよい(例えば、鈍角または鋭角であって角度の片側または両側にアレイが存在している)。さらに他の態様において、回路基板LEDアレイが、開いておりあるいは閉じている折れ曲がりの回路基板など複数の折れ曲がりを有する回路基板の1つ以上の面に位置している。基板が湾曲している場合には、湾曲は凹面、凸面、または曲線をなしてもよく、開いていても、閉じていても(円筒など)よく、アレイは片面または両面に存在する。さらに他の態様において、回路基板が平坦(または、他の構成)であってよいが、基板と別個にLEDの指向的配向を可能にするため、LEDのリードが曲げられている。さらに他の態様において、回路基板がフレキシブルであって、曲げ、折り畳み、および／または所望の外形の形成を可能にしている。さらに他の態様において、回路基板およびLEDアレイが、湾曲した三次元回路基板のあらゆる点に存在する。
【００３６】
本発明は、互いに対して可動である複数の平坦な回路基板を備える折り畳み式LEDアレイに形成することができる。このアレイを開いて、机やテーブルなどの表面に置くことができ、使用しないときには、折り畳んで保管することができる。折り畳み式LEDアレイを取り囲む、任意にドアおよび近接安全スイッチを備えたUV不透過安全シュラウドを使用してもよい。
【００３７】
LEDのアレイおよび回路基板は、チップ・オン・ボードの製造プロセスを使用して作製でき、LEDのプラスチック封止は存在しないが、工業規格のLED封止よりも優れたUV耐性およびUV透過性の材料で作られた他の形態の密閉封止キャップが存在する。工業規格のLED封止は、典型的には、UVの影響を受けやすく、LED封止材料がUV光の条件下で時間とともに劣化し、したがって使用とともにUV透過性が低下して、UV LEDの有用寿命を短くする。密閉封止キャップ(25)の一部分は、ガラスまたは石英あるいは他のUV透過性材料で構成され得る。LEDチップを回路基板上に取り付けるため、ボンディングワイヤを使用することができる。チップ・オン・ボードによる取り付けにより、UVで劣化しうる封止材料が排除されるため、UVA LED装置の寿命が長くなる。
【００３８】
UVA LEDパッケージを、回路基板の表面に取り付けることができる。UVA LEDパッケージは、任意に、典型的には回路基板上に5ミリメートルおよび3ミリメートルのフットプリントにおいて見られる収束レンズを含むことができる。UV透過性ガラスまたは石英レンズを備える金属性パッケージ内にUVA LEDを備える気密封止TO-66パッケージが回路基板上に存在するものを使用することができる。UVAを通すガラスまたは石英レンズが、UVA光によって劣化しないプラスチックを含む他のUV耐性UV透過性材料よりも好ましい。
【００３９】
さらに他の態様において、一体化された電源およびコントローラ、ならびに一体化された冷却機構を備えた、UVAブロックと称される種々のUVA LED蛍光灯代替ランプ構成ブロックユニットを使用することができる。冷却は、ファンまたは熱交換器または能動冷却手段あるいはこれら構成要素の組み合わせによって実行できる。冷却は、アレイ全体に、あるいはアレイを通過して生じ得る。構成ブロックは、矩形または円形であってよく、積層して日焼け装置全体（積層ブロック装置と称される）を構成してもよい。
【００４０】
一例において、UV不透過防護用メガネ類を装着した人物を、日焼けチャンバ内で、UVA LEDアレイのみまたは高圧および低圧蛍光灯などの従来技術のUV光源との組み合わせを含む複数の種類の光源の存在下で、日焼け光および光線療法あるいはそれらの組み合わせにさらすことができる。チャンバは、任意に、1つ以上のUV不透過壁、UV不透過の日焼けチャンバ・ドア、通気システム、冷却システム、遮断コントローラおよび／またはシステム・コントローラに接続された安全スイッチ、コントローラ通信装置、高電圧バラスト(本発明の第1の態様または蛍光灯、および低電圧のLED電源での使用のため)、および／または外部光出力フィードバック・センサを、本発明の他の低電圧の態様および較正の要件での使用のために有することができる。
【００４１】
やはり、チャンバは、ブースまたはベッドであってよく、閉鎖式または開放式であってよい。チャンバは、光の曝露方向を制御するため、UV不透過フィルムまたはUV不透過剛体壁を含む種々の材料で構成できる。複数のLEDを指向して、チャンバ内に光を曝露してもよく、同一または独立した制御において行ない得る。一般に、チャンバの壁の内表面がUV反射性であるが、外表面および壁そのものは、UV不透過である。
【００４２】
例えば、制御可能なUVA LEDを含む光節約機能部分を備える高さ依存性のチャンバは、日焼けチャンバ内の人物が、身長ゆえ、あるいは体の或る特定部分を日焼けしたい(または、日焼けしたくない)と望むがゆえに、制御可能な光源(UVA LEDを含む)のすべてをオンにすることを必要としない場合、選択的にオフすることができる。例えば、前癌部位またはほくろの日焼けを避けるよう、LEDを構成して選択的に動作させることができる。日焼けシステムの高さ、パターン、明るさ、および他の特徴を調節するため、チャンバ内(あるいは、チャンバの外)にLEDコントローラが存在してもよい。コントローラは、手動によるコントローラ入力、自動による高さセンサ入力、あるいは両者を有している。コントローラは、任意の温度センサ入力とともに装置の温度にもとづいて曝露の明るさおよび継続時間を調節できる。コントローラは、例えばチャンバが完全な360度の日焼けを有していない場合に所望の結果を得るための最良の解決策を有するべく、適宜にパターンを変化させ、日焼け被施行者に対して立つべき最良の方向および四肢のあるべき位置を示すことができる。あるいは、高さコントローラは、完全な360度の制御可能なUVA LEDアレイを容易にするための外部構成要素であってもよい。あるいは、主制御装置およびマスタ／スレーブ通信装置ならびにスレーブ／スレーブ通信装置を備えてもよい。日焼けパターンを記録し、後続の日焼け施行の制御または開始のために再度使用することができる。
【００４３】
共用する場合は、個人用スリッパが、個人間の細菌の汚染を減らすことによって、装置の表面の衛生状態を改善できることに留意されたい。個人用スリッパは、日焼け被施行者の選択に応じて、UV透過性であっても、UV不透過性であってもよい。
【００４４】
好ましくは、個人に、無線(radio)識別、UV不透過防護用メガネ類(当該メガネ類が装着されていることを知らせる安全上の機能を任意に備えている)、およびユーザインターフェイスを装備することができる。ユーザ通信および安全制御システムは、チャンバの内部および／または外部からアクセス可能であるが、チャンバが、識別装置付きUV不透過防護用メガネ類のための受信器を含んでおり、この識別装置は、チャンバ内のUV不透過防護用メガネ類の存在を示すために使用される。識別装置は、無線または有線の通信装置であってよい。
【００４５】
図１は、低電圧LEDアレイ(22)内の直列接続LED(47)内のLED、および金属ピン(10,12)、および任意の外部光出力フィードバック・センサ(174)からの制御に応答するLEDコンパチブル外部電源(20)、ならびに家庭用電源コネクタ(36)を動作させるための電気回路配線図を示す。この態様は、直列接続LED(47)への電流を制限するために抵抗(46)を使用している。直列接続LED(47)は、供給される電圧および制御される電力線(49)当たりのLEDの数に応じて、複数のLEDまたは単一のLEDを有している。本発明のさらなる態様の設計目的が、各LEDについて制御可能な電力線を必要とする場合には、直列接続LED(47)の単一のLEDとLED(5)が同一である。それぞれのLEDに制御を提供することと制御回路に関するコストとの間には二律背反が存在する。さらに、電源のコストと、直列接続LED(47)の複数のLEDへの電流の供給を妨げるような単一のLEDの開路(open)故障モードでの故障との間に二律背反が存在する。個々のLEDに電流を供給するように設計されたLEDコンパチブル電源(20)は、電圧変換の幅が広く、電流出力が大であるため、より高価である。LEDコンパチブル電源(20)からの総電流出力は、電力線(49)の数を本発明のさらなる態様(22)におけるLEDの総数で除算した分だけ低減される。したがって、用途および許される故障モードに応じて、LEDは、二律背反および用途の要件に応じて、任意の数のLEDを直列に有することができる。また、選択的な様式でキャパシタ(45)を充電する可変電源も示されている。
【００４６】
図２は、電流制御機器(48)および任意のキャパシタ(45)を使用するLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。電流制御機器(48)は、被制御(controlled)電力線(49)の電力制御線(power control line)(50)を介して、直列接続LED(47)に電流を供給する。電流制御機器(48)は、封止UV透過性が変化するにしたがって直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に任意に変化させ得る。電流制御機器(48)は、任意の光線療法の特定の結果の達成に従った特定の日焼けパターンを提供するため、直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に任意に変化させることができる。
【００４７】
図３は、電流制御機器(48)およびキャパシタ(45)を使用するLED電力制御回路であって、電流制御機器(48)が、被制御電力線(49)の電力制御線(50)に接続された単一のLED(5)に取り付けられているLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。
【００４８】
図４は、前記電流制御機器(48)および任意の前記キャパシタ(45)を利用するLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。前記電流制御機器(48)は、前記電力制御線(50)および前記外部光出力フィードバック・センサ(174)に応答する前記被制御電力線(49)を介して前記直列接続LED(47)に電流を供給する。前記電流制御機器の個々のそれぞれを較正する方法は、前記直列接続LEDからの光出力を測定するため、および前記直列接続LED(47)の各組を個々に較正するために、前記電流制御機器のうちの1つを所与の時点において選択的にオンにする。電流制御機器(48)は、任意に、封止UV透過性が変化するにしたがって、直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に変化させることができる。また、任意の永久設置(permanently mounted)コネクタ(184)、および前記外部光出力フィードバック・センサ(174)を日焼けチャンバ内であちこち移動させることができるようにし、かつ日焼けチャンバから取り外すことができるようにするポータブルコネクタ(185)が示されている。また、光出力センサを、チャンバ内に固定してもよく、機械的な自動化された様式でチャンバを走査するために平行移動および回転機構に取り付けてもよい。
【００４９】
LEDを組み込むためのフォームファクターは、任意に、個々のユーザの体または体の一部に適合または一致するように輪郭付けることができる。例えば、形態が、LEDおよび回路基板を取り入れた顔面日焼けシステムである。顔面日焼けシステムは、フェイスマスクの形態(任意に、首の領域またはさらに下方まで広がっている)であり、任意に目、鼻、および／または口のための開口を備えており、通気および冷却目的のために1つ以上の任意のファンをマスクの縁に組み込むことができ、ステレオまたは4チャンネル方式オーディオ入力を備える音楽または環境音を聞くための任意のオーディオ・スピーカ、および／または任意の電話機能を備えている音声通話のためのマイクロホン、さらなる通信能力のためのマイクロホン入力を組み込むことができる。さらに、マスクは、任意のタイマー制御、電源スイッチ、家庭用電力コネクタ、および／または外部バッテリ・コネクタを備えている外部LEDコンパチブル電源、ユーザ・コードを入力するための任意のプログラミング・キーパッド、ならびにUV不透過フェイス・シールドに取り付けられたヒンジ付きのUV不透過シールドを動作させるときは閉じる安全機能を制御するためのロックアウト機能、キーロック、近接スイッチによって特徴付けることができる。制御線からの信号によって制御される複数の電流制御機器を有している回路基板は、さらに電力線への接続、UVA LEDへの接続、ならびに電源および電流戻りドレインへの接続を、ピン上に有している。この態様において、ピンは柔軟なものであり得る。
【００５０】
他の態様において、該形態は、頭部および首全体の日焼けシステムを包含している。やはり上述のとおり、追加の構成部品は、オーディオ・スピーカ、外部LEDコンパチブル電源、および家庭用電源コネクタを含むことができる。LEDを、特定の領域の日焼けを提供するために選択的に動作させ得、UVAへの曝露を必要としない髪の周囲でオフにし得る。
【００５１】
さらに他の態様において、体の全体または一部の日焼け用衣料を作製することができる。衣料は、衣料の外側層が不透明である場合に、プライバシーを提供しつつ、体全体を光にさらすことができるようにすることで、ゴルファー焼けを防止することができる。該衣料は、UV光を衣服内に保つように配置されたUV遮蔽性または反射性構成要素を含んだ材料で作製することができる。該衣料は、着脱可能層で裏打ちすることができ、あるいは第1の内側層が、UVA LEDおよび回路基板ならびに回路および冷却および制御の構成要素を含んでいる外側および内側層の間の層であり得る。UV透過性の内側層が顧客と接触する。衛生上の理由で、好ましくは内側層は、ただ1人の顧客によって専用に使用され、かつ／あるいは洗濯することができる。この内側の織布は、UV光に対して完全または部分的に透過性である。内側の織布はまた、顧客が体の表面にわたって均一な日焼けを受けることができるような様式でUV光を拡散させることができる。制御機器が、電圧を加えるべきUVA LEDを所望のパターンで選択的に制御する。この所望のパターンは、被制御電力線および制御線に接続された登録および制御システムによって、自動的に保存および呼び出しが可能である。UV不透過性のジッパーまたは他のファスナを、全身日焼け用衣料を着るため、および放射されるUV線の量を制限するために、使用することができる。本発明のこの態様は、好ましくは就寝中に或る時間ゆっくりした日焼けを可能にする。ゆっくりした日焼けは、皮膚へのストレスを少なくすることができる。日焼け用の衣料および寝袋は、日焼けプロセスを低速にするために使用され、必要とされる光束を少なくし、快適な環境で日焼けを行ない得る。冷却システムも、制御ワイヤを通じて制御システムによって制御することができる。外部LEDコンパチブル電源および家庭用電源コネクタを、該装置に組み込むことができる。
【００５２】
衣料は、全身日焼け用衣料の内側層の内側に、身体に接する、顧客のUV曝露を必要としない部分を被覆する部分的または完全にUV不透過である材料の層を有することができる。あるいは、UV曝露に対する保護のため、顧客がパッチを皮膚に貼付することができる。部分的または完全にUV不透過であるフィルタの使用は、UVA LEDの粒の制御を必要とすることなく、制御された日焼けパターンをもたらす。
【００５３】
当然ながら、単一のコントローラまたはコネクタではなく、全身日焼け用衣料の種々の部分一面に複数の接続およびコントローラを、チャンバが織布で作られているか、柔軟なものであるか、堅いものであるかにかかわらず、使用することができる。
【００５４】
モジュラー選択的日焼け装置が、日焼けのための選択的なパターンを可能にする。選択的な日焼けは、ゴルファー焼けなど、体の一部が過剰に日焼けしている場合、および目的が所与の領域にわたって皮膚の色の劇的な変化を少なくすることにある場合、不均一な日焼けの除去または調整のために有用である。さらに、モジュラーかつ選択式の日焼けは、医師または他の医療関係者あるいは医学療法士によって指示されたとおり処方された光線療法を必要とする皮膚の病状をもつ人物など、医療の場面においても有用である。
【００５５】
モジュラー日焼け用衣料も同様に使用することができる。この態様において、モジュール・コネクタが、日焼け用衣料の縁において共通のコントローラに接続される。他の設計は、外部コネクタを使用する。三次元のアセンブリに接続される複数の二次元の構成要素が、モジュラー日焼け用衣料のための有用な構成ブロック構成要素である。モジュラーかつ選択式の日焼けは、医師または他の医療関係者あるいは医学療法士によって指示されたとおり処方された光線療法を必要とする皮膚の病状をもつ人物など、医療の場面において有用である。
【００５６】
例えば胴体、脚、足、腕、ズボン、シャツなど、種々の形状のモジュラー日焼け用衣料を、容易に構想され得る。これらの形状は、完全または部分的なモジュラー日焼けスーツを構成するための日焼け用衣料の相互接続可能な部品であってもよい。任意の数のコネクタ、任意の種類のコネクタ、任意の形状の構成部品、および任意の材料の構成部品、ならびに任意の向きのコネクタによって、任意の日焼け装置を構成することが可能である。
【００５７】
日焼け用衣料の構成要素間の電力および制御信号の接続を完全にするため湾曲した三次元のモジュラー織布構成要素は、2面に雄型のコネクタ電力ピンおよび雄型の通信コネクタを有し、2面に雌型の中空電力コネクタおよび雌型の通信コネクタを備えている。あるいは、織布の端部構成要素または角に相当する1組、2組、または3組の雄型コネクタを備えている湾曲した三次元のモジュラー織布構成要素を作製することができる。織布の端部構成要素に相当する1組、2組、または3組の雌型コネクタを備えている湾曲した三次元のモジュラー織布構成要素は示されていない。
【００５８】
電力および制御信号のため衣類の一領域から他の領域への三次元のアセンブリ接続を構成するために使用される二次元の構成要素は、電磁妨害を最小限に維持するように設計できる。
【００５９】
日焼け用衣料の構成要素間の電力および制御信号の接続を完全にするため、2面に雄型のコネクタ電力ピンおよび雄型の通信コネクタを有し、2面に雌型の中空電力コネクタおよび雌型の通信コネクタを備えている矩形の構成要素などの三次元モジュラー織布構成要素は、簡便に使用され得る。各構成要素の1つ以上を、使用することができる。示されていないが、UV光が皮膚に達することができるよう、石英または他のUV透過性材料を片側に備えている。任意の数のコネクタ、任意の種類のコネクタ、任意の形状の構成要素、および任意の材料の構成要素、ならびに任意の向きのコネクタによって、任意の日焼け装置を構成することが可能である。
【００６０】
あるいは、日焼け被施行者を囲む空間的な平行移動LEDループ(または、複数のLEDループ)を有する機械式平行移動日焼けシステムは、より長い時間期間にわたって皮膚の同じ領域を日焼けさせるために要する電球がより少ないという利点を有している。この態様は、所望の日焼けをもたらすのに必要なUVA LEDがより少ないため、コストが低減されている。システム(または、ループ)が顧客に対して縦方向に移動するか、あるいは顧客がループの軸と平行に移動するか、あるいは両方である。移動は手動であってよく、あるいは手動または自動制御の様式で、動力によって補助されてもよい。このシステムは、直立の日焼け被施行者またはうつ伏せの日焼け被施行者を収容できる。ループ(単数または複数)は、例えば顧客がチャンバに進入し、チャンバから排出され得るようにするためのヒンジを介して、壁面または天井取り付けの軌道に取り付けることができる。UV透過性のベッドは、アクリル製であってよい。平行移動するLEDループは、日焼けを必要とする位置および領域に応じて選択的に駆動される制御可能なUVA LEDの組み合わせで構成され得る。
【００６１】
種々の波長のLEDが、多波長電球として、皮膚の日焼けおよび他の光線療法における使用のため、組み合わせにて使用可能であり、選択可能であり、制御可能である。例えば、UVAを、黄色、橙色、緑色、青色、赤色、紫色、ＩＲ、蛍光、および／またはUVCとの組み合わせで、組み合わせまたは別個にモジュラーまたは固定の構成として使用することができる。種々の波長をもたらし得る電球を任意のパターンで組み合わせ、任意の光線療法装置をもたらすことができる。さらに、任意の1つのLEDによってもたらされる波長を、変化させることができる。LEDは、クリー社(ノースカロライナ州ダラム(Durham))、ニチア・アメリカ社(Nichia America Corp.)(ペンシルベニア州マウントビル(Mountville))、およびトヨダゴウセイ社(Toyoda Gosei Ltd.)(日本)によって製造されている。
【００６２】
このシステムを、例えば日焼けチャンバの貸し出し、市販およびレンタル店ならびに屋内日焼けサロンのような日焼けシステムを支払いシステムと関連して使用することができる。瞬間的な停電の際の日焼け設備および制御システムの動作のため、バッテリによるバックアップ電源を設けることができる。日焼けサロンおよび関連の制御可能な日焼け設備ならびに個人向けサービスを運営し、他の関連の日焼けサロンおよびホームオフィスと通信線または無線通信システムを介して通信するため、コンピュータ主体の制御および通信システムを取り入れることができる。
【００６３】
日焼けチャンバ内における種々の波長の複数のLEDの使用も、使用可能である。近UV青色LED、青色LED、青色-緑色LED、多光(multi-bright)LED、日焼け可能あるいはある程度有益な光線治療が提供可能な光を放射する固体レーザ発光装置が、日焼けにとくに有用である。さらに、曝露回避領域を判断するためのフィードフォワード制御および特定の光曝露領域のフィードバック制御のためのカメラと任意に組み合わされている制御された多方向領域特定日焼け装置における使用のためのUV波長を放射するナノ結晶および固体ナノ構造UVレーザ・チップも想定される。あるいは、レーザ・チップ主体の合焦光源を備える日焼け領域特定機械式平行移動装置を、使用することができる。他の態様は、回路基板上のLEDおよび透明レンズを使用する合焦光源、任意の透明レンズ、ならびに厳密に合焦された光源を生み出すための透明レンズを備えており、光とくにUVA光に曝露するための皮膚の特定の領域に応じて選択的に駆動できる。他の態様は、任意の光源レンズおよび透明レンズを使用する合焦光源、任意のUV透過レンズ、ならびに厳密に合焦されたUVA光源をもたらすためのUV透過レンズを備えており、光とくにUVA光に曝露するための皮膚の特定の領域に応じ、光コントローラによって選択的に駆動できる。光コントローラは、阻止型のシャッターであってよく、合焦光源から発せられる光を効果的に変調するための偏向ミラーであってよい。
【００６４】
さらに他の態様において、LEDの波長を制御することができる。所与の接合部電流および接合部温度において、UVA LEDは一般に、ピーク波長の周囲の狭い(約10nm)釣鐘曲線範囲の波長の光子を放射する。種類の異なるLEDは、異なるピーク波長を有する。UVA LEDは、波長の生成について微細な制御を可能にする。すなわち、放射される波長を独立に制御するため、複数の同一または別個のLEDの使用を、任意に、複数の別個の動作条件の組み合わせにおいて使用することができる。例えば、或る1つの種類のLEDの一組のLEDを、当該1つの種類のLEDの一組のLED内の個々のLEDの間で異なる接合部電流および電力デューティサイクルで制御して、当該一組によって全体として放射されるUV波長のスペクトル密度を広げることができる。さらに、UV波長のスペクトル密度を、1つの種類の1組のLEDで可能なそれよりも大きく広げるため、種類の異なる複数組のLEDを使用することができる。LEDの操作の目的は、特定の個々の日焼け施行または特定の光線療法の要件にあわせてUV波長を調整可能にすることにある。
【００６５】
UV光源としてのLEDは、生成する波長を制御する能力を提供する。種々の種類のLEDが、種々の波長の光を生み出す。光線療法用の装置において特定の種類のLEDを選択的に制御することによって、光のシーケンスを、所定または任意のパターンで種々の波長で適用することができる。LEDの種類の例には、限定されないが、クリー社(405〜395nm)、ニチア社(375)、トヨダゴウセイ社、マルベニ・アメリカ社(Marubeni America Corporation)(364〜380nm)、パロ・アルト研究センターを協力者とするクリスタル・アイエス社(355〜365nm)が含まれる。この装置において使用できるさらなるLEDには、有機発光素子が含まれる。
【００６６】
波長を制御するための他の方法は、LEDへの電流および／または接合部温度を変化させることにもとづくものである。
【００６７】
所与の電流および温度にある1種類のLEDは、一般に、釣鐘曲線に類似する波長分布を有する光子を生じる。したがって、制御された電流パルスをLED電力のデューティサイクルの変更と組み合わせることによって、LEDの電流および温度条件が制御され、さらなる光線療法上の利益を有する波長シフトがもたらされる。
【００６８】
一般に、所与の種類のUVA LEDについて、生成可能な波長帯のうちのより短い波長は、より低い接合部電流からもたらされる。
【００６９】
ピーク波長を制御するためのさらなる手段は、LED周囲冷却機構(例えば、ファン、熱電冷却器、ペルチェ効果冷却装置、および圧縮機主体の空気調和機)を変化させることである。UVA LEDの所与の組から特定のピーク波長を生成させるため、アナログまたはデジタル・コンピュータ、適切なアルゴリズム、波長センサ、光強度センサ、皮膚近接センサ、および所望の結果をプログラミングするためのユーザインターフェイスを有するUVA LEDアセンブリ制御システムを、電流コントローラおよびデューティサイクル・コントローラならびに周囲温度コントローラに必要な変化を計算するために、使用することができる。所与の任意の光線療法用途についての曝露時間は、必要とされる波長に応じて変化させることができ、このような制御システムによって演繹的またはリアルタイムに決定することができる。
【００７０】
チャンバ内に存在するLEDの種類を検出するため、LED種検出センサを使用することができる。そのようなセンサを使用することで、制御システムを間違った種類のUV LEDの組のためにプログラミングしてしまう危険が低減され得る。検出器は、種類を特定するために特定のカットアウトを有している特定のLEDアセンブリとともに動作する機械式であってよい。検出器は、RF IDシステムまたは他の非機械式の識別システムであってよい。検出器は、制御システムのプログラミングにおいて使用すべくLEDアセンブリの能力を決定するため、標準化された種々の制御信号および電力を、LEDアレイに送信することができる。
【００７１】
制御システムの有効性を高めるため、LEDアセンブリの使用の履歴をLEDアセンブリに保存し、LEDアセンブリから読み出すことができる。履歴情報は、以下：施行の回数、施行の種類、デューティサイクル、電流レベル、電力デューティサイクル、周囲温度、LEDパターンおよびLEDの種類に特有の他の情報のうちの1つ以上を含むことができる。情報はまた、リモート位置にも保存することができ、シリアル符号化キー装置(例えば、メモリ・チップ、ROM、電池バックアップ付き(backed)RAM、または光メモリ)が、制御システムにLEDアセンブリの従来の履歴についての参照手段をもたらす。特定のLEDアセンブリの使用の履歴を、所望の光線療法施行のための波長および曝露時間を計算するために、制御システムにおいて使用することができる。
【００７２】
光線療法の質の制御をさらに精緻化するため、さらなるセンサを組み込むことができる。例えば、追加のセンサによって、波長および強度レベルに影響し得る空気中の粒子状物質の存在を検出することができる。
【００７３】
所望の領域のみを効果的に日焼けさせるため、直立姿勢の人物またはうつ伏せ姿勢の人物を、制御可能な鏡によって制御されるか、あるいは日焼け領域指定機械式平行移動装置によって制御されるか、あるいは両方法の組み合わせによって制御される方向制御可能な合焦光源にさらすことができる。これにより、しみ問題の皮膚または前癌皮膚の問題を、合焦光にさらされない状態にすることができる。このような様式で、日焼けを皮膚に調和(blend)させ、その周囲の皮膚は、問題のある皮膚を損傷させることなく所望のとおり日焼けされる。
【００７４】
発光織布は、保管のために巻き上げることができ、使用のために広げることができる。巻き取り状態検出器と称される、安全な動作のために織布の状態、すなわち巻かれているか広げられているかを判断するための検出手段を、柔軟な電力ピンへの電力の印加を制御するため、外部UVコンパチブル電源に接続することができる。巻き上げられた状態においては、織布のLEDはオフである。広げられた状態において、織布に給電が行なわれ、あるいは広げられたときに手動で遮断される。追加の構成要素には、限定されないが皮膚のタイプの検出、個人の特定の検出、ビタミンD生成の検出、ならびに光線療法および日焼け光の放射により影響を受ける他の相性の検出を含みうる多数の機能を実行できる、表示装置ならびに電源および通信コネクタを備えた多目的個人用健康装置が含まれる。
【００７５】
限定されないが、低電圧動作、少電力動作、任意のパターンの部分日焼け、柔軟または堅いフォームファクター、水銀無含有、軽量性および移動容易性、安全性のための低いコスト、多数のフォームファクター、衣類、日焼け用衣料、ならびに種々の波長を有する選択可能な複数のLEDにより与えられる可変波長を含みうる本発明およびその種々のあらゆる態様の利益にユーザがより気付くよう、印刷物、電子通信、またはオーディオ手段、あるいはこれらの組み合わせによって本発明の利点を広告するための利益通信手段の一態様。
【００７６】
複数のモジュラーLED代替蛍光灯構成要素と回転電力コネクタ間の制御回路と電源とを接続する電気コネクタのための非導電性のハウジングを使用することができる。安全性を高めるため、外部光出力フィードバック・センサを使用することができる。
【００７７】
本発明をその好ましい態様を参照しつつ詳しく示して説明したが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく、形態および詳細について種々の変更が可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、低電圧LEDアレイ(22)内の直列接続LED(47)内のLED、および金属ピン(10,12)、および任意の外部光出力フィードバック・センサ(174)からの制御に応答するLEDコンパチブル外部電源(20)、ならびに家庭用電源コネクタ(36)を動作させるための電気回路配線図を示す。この態様は、直列接続LED(47)への電流を制限するために抵抗(46)を使用している。直列接続LED(47)は、供給される電圧および制御される電力線(49)当たりのLEDの数に応じて、複数のLEDまたは単一のLEDを有している。本発明のさらなる態様の設計目的が、各LEDについて制御可能な電力線を必要とする場合には、直列接続LED(47)の単一のLEDとLED(5)が同一である。それぞれのLEDに制御を提供することと制御回路に関するコストとの間には二律背反が存在する。さらに、電源のコストと、直列接続LED(47)の複数のLEDへの電流の供給を妨げるような単一のLEDの開路故障モードでの故障との間に二律背反が存在する。個々のLEDに電流を供給するように設計されたLEDコンパチブル電源(20)は、電圧変換の幅が広く、電流出力が大であるため、より高価である。LEDコンパチブル電源(20)からの総電流出力は、電力線(49)の数を本発明のさらなる態様(22)におけるLEDの総数で除算した分だけ低減される。したがって、用途および許される故障モードに応じて、LEDは、二律背反および用途の要件に応じて、任意の数のLEDを直列に有することができる。また、選択的な様式でキャパシタ(45)を充電する可変電源も示されている。
【図２】図２は、電流制御機器(48)および任意のキャパシタ(45)を使用するLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。電流制御機器(48)は、被制御電力線(49)の電力制御線(50)を介して、直列接続LED(47)に電流を供給する。電流制御機器(48)は、所与の使用履歴についてLEDを較正するため、封止UV透過性が変化するにしたがって直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に任意に変化させ得る。
【図３】図３は、電流制御機器(48)およびキャパシタ(45)を使用するLED電力制御回路であって、電流制御機器(48)が、被制御電力線(49)の電力制御線(50)に接続された単一のLED(5)に取り付けられているLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。
【図４】図４は、前記電流制御機器(48)および任意の前記キャパシタ(45)を利用するLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。前記電流制御機器(48)は、前記電力制御線(50)および前記外部光出力フィードバック・センサ(174)に応答する前記被制御電力線(49)を介して前記直列接続LED(47)に電流を供給する。前記電流制御機器の個々のそれぞれを較正する方法は、前記直列接続LEDからの光出力を測定するため、および前記直列接続LED(47)の各組を個々に較正するために、前記電流制御機器のうちの1つを所与の時点において選択的にオンにする。電流制御機器(48)は、任意に、封止UV透過性が変化するにしたがって、直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に変化させることができる。また、永久設置コネクタ(184)、および前記外部光出力フィードバック・センサ(174)を日焼けチャンバ内であちこち移動させることができるようにし、かつ日焼けチャンバから取り外すことができるようにするポータブルコネクタ(185)が示されている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
皮膚の日焼けの最も一般的な方法は、皮膚を紫外光に曝露するプロセスを含む。健康についての研究から、紫外光への曝露が不足する状況、および紫外光への曝露が過剰である状況の両者が、種々の健康上の問題を生じさせることが示されている。さらに、健康についての研究から、特定の範囲の波長の紫外光が、健康上の利益をもたらすことも示されている。特定の波長の紫外光への適度な曝露が、最小量の健康上のリスクで最大の利益をもたらす。最小量の健康上のリスクで最大の健康上の利益を生み出すための努力において、紫外光への曝露の量および質を制御するうえで、或る特定の方法および装置が有用である。紫外光の質は、主として紫外光の波長の範囲によって決まり、最も質の高い紫外光は、最大の正味の健康上の利益を生み出す紫外光ある。
【０００２】
太陽は、日焼けのための紫外光の主たる供給源である。太陽への露光量は、制御が容易である。太陽による紫外線露光の質は、制御が容易でない。紫外光の代替供給源をもたらすランプが、太陽に依存しない日焼けサービスを可能にする。これらの日焼けサービスは、パーソナルケアサービスサロンなど、管理された環境において利用可能であり、施行されている。人工紫外光への制御された曝露を提供するこの産業は、一般に「屋内日焼け」産業と称されている。屋内日焼けは、紫外放射の源として太陽に直接依存するシステムを使用しない。同じ屋内日焼けサロン内および競合する日焼けサロン間で利用できるサービスを差別化するうえで、屋内日焼け用紫外光の質が、重要になっている。
【０００３】
紫外範囲の波長を有する光は、しばしば、UV光またはUVと称される。UVA、UVBおよびUVCは、別個であって重複しないが隣接した、UV光の範囲を完全に包含する3つの光の範囲を表す。UVAと称される光の範囲は、一般に、UV範囲内の最も長い一連の波長を有し、290〜400の間の波長を含んでいる。UVA-1は、本明細書にて使用されるとき、340〜400の間であり、UVA-2は315〜340の間であり、UVA-3は290〜315の間である。UVCと称される光の範囲は、一般に、UV範囲内の最も短い一連の波長を有し、160〜260の間の波長を含んでいる。UVBと称される光の範囲は、260〜290の間の波長を含んでいる。
【０００４】
UVA、UVBおよびUVCという用語を使用することで、UV光の種々の特性を一般的な方法で分類することができる。UVAは、皮膚を日焼けさせるための最大の能力を有している。UVBは、皮膚の第3層に日焼けを生じない。UVC光は、日焼けを生じないが、或る種のバクテリアなどいくつかの生物学的因子を殺菌することができる。或る特定の条件のもとでは、UVBは皮膚の第2層を日焼けさせる。皮膚の第2層は、UVBで日焼けさせたとき、5〜8日の剥落(shedding)期間を有する。UVAのみで日焼けさせた皮膚は、日焼けした皮膚の第3層を有するが、28日という通常の剥落サイクルをもたらす。
【０００５】
光線療法は、身体の機能に変化を生じさせるべく、特定の一式の波長の電磁放射線を、特定の状態で、特定の状況下で加える方法である。日焼けは、生物学的な変化が皮膚の細胞内でのメラニンの生成である光線治療である。屋内日焼けは、太陽以外のUV源から皮膚に、妥当な長さの時間にわたって適度な量のUVの曝露を使用する光線療法である。
【０００６】
通常の状況では、皮膚の外側層（第1層としても知られる）は、死んだ細胞で構成されている。通常は、死んだ細胞は、適度な量のUVにさらされてもメラニンを生成しない。皮膚の第1層の下の層は、皮膚の第2層と称され、ある程度生物学的に機能でき、UVB光への曝露によってメラニンを生成する活動細胞で構成されている。UVBによる皮膚の日焼けは、一部の日焼け被施行者が考慮していることである付随の負の作用を有しており、UVBによる日焼けによって皮膚の第2層が厚くなり、結果として皮膚の線および皺が目に付きやすくなる。UVBによる日焼けは、5〜7日の剥落サイクルを生むが、これはUVAの日焼けが28日の剥落サイクルを有している場合、望ましくない。UVBがUVAに組み合わされたとき、第2層がより速く剥落し、その結果第3層が第2層になり、さらに5〜7日間で剥落するため、UVAで日焼けした層の剥落サイクルが加速される。
【０００７】
通常の状況において、UVA-3またはUVB光にさらされたときにメラニンを生成(メラニン形成)する皮膚の層は、皮膚の第3層と称され、さらに具体的には、皮膚内のメラニン細胞と称される。ビタミンDの生産は、UVA-3またはUVB光への曝露によって引き起こされると考えられている。しかしながら、UVB光はまた、ビタミンDを劣化させ得る。UVA-3はビタミンDを劣化させないため、ビタミンDの生成およびメラニン形成に関しては、UVA-3がUVBよりも好ましい。UVBの選択的排除およびUVA-1、UVA-2およびUVA-3の選択的生成が、本発明の利益でありうる。メラニン形成は、UVA-1またはUVA-2の単独の曝露で得られるよりも黒い日焼けを所望する日焼け被施行者にとって、重要である。UVA-1およびUVA-2は、メラニンをより黒い色素であるメラトニンに変換する。日焼け産業組合は、メラニン形成によって追加のメラニンが生成する前の皮膚中に存在するメラニンの量にもとづく皮膚の種類の分類を促進している。それらの種類には、タイプＩ(少)、II(低)、III(中間)、IV(高)およびＶ(黒色)がある。白子症などの例外的状況においては、皮膚の第3層がメラニンを生成することができない。この用途の目的において、白子の皮膚は正常に対する例外と考えられ、皮膚の第3層とは称されず、皮膚の白子症第3層と称される。
【０００８】
あらゆる波長のUVが、長期間にわたる曝露において種々の様式で皮膚に損傷を与えることは、周知の事実である。したがって、皮膚へのUV線曝露を制限することが望まれる。一方で、ある程度のUV曝露が、例えばビタミンDの生成など、他の身体の機能について良好な健康を維持するために、必要であると一般に考えられている。ビタミンDは、体内のカルシウムの吸収に有用である。したがって、UV光への適度な曝露が正味の健康上の利益を有するのに対し、UVへの過剰な曝露または曝露不足が、正味の健康上の不利益をもたらすことが、この現象を研究している種々の医療組織によって推奨されている。屋内日焼けの技術は、有用であり続けるために、光線治療の適用について制御性を絶えず向上させ続けなければならない。光線療法の日焼けは、療法の利益を最大にするため、特定の目標および手順をもって適用されなければならない。
【０００９】
日焼けを望む人々にとって、UV曝露の主たる利益は、日焼けした皮膚をもたらすことである。日焼け被施行者は、日焼けした皮膚を有することによってもたらされる前向きな心理学的利益および知覚できる正の社会的利益を享受する。日焼けを維持しつつ、日焼け被施行者がさらされるUV線の総量を制限するため、UVAの波長範囲外のUV光への曝露を、可能な限り減らすことが望ましい。UVBおよびUVCの波長範囲の放射は、28日の剥落サイクルでもって皮膚を日焼けさせる能力をもとより有しておらず、したがって日焼け被施行者がさらされる光源からUVBおよびUVCを除去するために、妥当な努力がなされなければならない。
【００１０】
屋内日焼け法は、電球技術の2つの特定形式であるUV蛍光灯および高圧クォーツメタルハライド灯などの装置内で電気エネルギーを光に変換して、UV光を生成する。現在使用されているUV電球は、電圧が高く、高温であり、電気エネルギーのUVへの変換効率が約17パーセントと低いという特性を有している。
【００１１】
蛍光灯の分類には、主としてUVA、UVBおよびUVCの波長範囲に生成されるUV光の割合が相違する種々の種類が存在している。UV光への過剰な曝露を心配する日焼け被施行者にとって、より望ましい蛍光灯は、UVAの波長範囲の光の割合がより大きい。過剰な曝露を心配する日焼け被施行者は、UVBおよびUVCの量が最小である日焼けサービスを好み、そのようなサービスに割増金を支払う傾向にある。
【００１２】
天候条件によるが、典型的には太陽からのUV線の88％がUVAであり、この場合、UV線の88％超がUVAである人工光源が、太陽による日焼けよりも害の少ない日焼け方法であると考えられる。一般的な日焼け用蛍光灯および関連のサービスでは、UVは、92.0％のUVA〜97.5％のUVAの間で構成されている。現在のところ、高圧クォーツメタルハライド灯が、おおむね98.5％のUVAを有しており、屋内日焼けサロンで現在使用されている最も害の少ない人工日焼け用電球であると考えられている。
【００１３】
発明の要旨
本発明は、本質的にUVAのみを放射するUVA LEDなどのUVA光を放射する少なくとも1つの発光ダイオードを含んでなることが改良点である、皮膚日焼けチャンバに関する。さらに、種々の特性周波数を有する種々の種類の複数のLEDが、任意の光パターンを経時的に任意のシーケンスで生成するために独立に制御される。チャンバは、堅いもの(rigid)であっても柔軟なものであってもよい。チャンバは、ベッドであっても、ブースであってもよく、あるいは衣服または織布など柔軟な形態に組み込まれてもよい。一態様において、チャンバは、UVC光を放射する少なくとも1つのLEDをさらに含んでおり、UVC光がチャンバ表面を消毒する。好ましくは、UVA光を放射するLEDは、UVC光を放射するLEDとは独立した制御下にある。
【００１４】
皮膚日焼けチャンバは、好ましくは、UVA光を放射するLEDを複数含んでおり、任意に、各LEDの寿命期間にわたって一定の放射束のための較正を維持するために各LEDへの電流を制御するための手段、皮膚の選択された部分への放射を可能にするためにLEDを制御するための手段、曝露の期間を制御するための手段、放射される波長を選択および制御するための手段、フィードフォワードおよびフィードバック・センサの組み合わせに応答するプログラムに従って放射束および波長を変化させるための手段、ならびに使用の記録を保存するための手段をさらに有している。
【００１５】
他の態様において、冷却手段、空気流手段、および温度制御手段を備えている従来の蛍光管主体の装置においてUVA LEDを使用できるようにするため、LEDが、標準的な蛍光灯取り付け具内に適合するように構成され、かつ内部または外部電力変換器を有し得る形態に組み込まれている。
【００１６】
皮膚日焼けチャンバは、好ましくは、LEDを縦方向または横方向に横断して空気などの気体を指向するファンによるなどでLEDの通気を可能にする。一態様において、LEDが、透明または半透明な好ましくはアクリル製の管内に配置され、管は、空気流の排出をもたらす1つ以上の穿孔を特徴とする。管は、閉鎖端および開放端を特徴とし得、空気が開放端を通って穿孔外に指向される。開放端に対して管の遠位端の穿孔の密度は、近位端の穿孔の密度よりも大きくてよく、さらに／あるいは近位端の穿孔よりも大きくてよい。これにより、LEDに性能の向上およびより長い寿命がもたらされる。
【００１７】
本発明の前記および他の目的、特徴および利点が、添付の図面に示されている本発明の好ましい態様についての以下のさらに詳細な説明から、明らかになるであろう。全図を通じて、同様の参照符号は同一の部分を示す。図面は必ずしも比例尺ではなく、本発明の原理を説明するために強調されている。
【００１８】
発明の詳細な説明
本発明は、一般にLEDと称される発光ダイオードの使用を、治療用電磁放射線の他の供給源を任意に含む屋内日焼け装置に取り入れている。UVA LEDが好ましい。とくに好ましいUVA LEDには、少なくとも約90％のUVA波長、好ましくは少なくとも約95％以上のUVA波長を放射するUVA LEDが含まれる。一態様において、LEDは本質的にUVAのみ(例えば、少なくとも約99.99％)を放射する。この高い割合のUVA光出力は、屋内日焼けサロンにおいてこれまで利用可能であったこれまでのランプ技術に対する改良である。この好ましいLEDの種々のLED製造業者は、クリー社(Cree Inc.)(米国)、ニチア社(Nichia)(日本)、トヨダゴウセイ社(Toyoda Gosei)(日本)、パロ・アルト研究センター(Palo Alto Research Center)(米国)を協力者とするクリスタル・アイエス社(Crystal IS)(米国-チッ化アルミニウムAlN基板)である。
【００１９】
汎用の光線療法を提供するため、日焼け以外のサービスまたは日焼けに加えてのサービスを提供するために、UVAの他にも波長を有するLEDを含めることが望ましい。したがって、日焼け以外の光線療法において、種々の波長のLEDの混成を、特定の治療の要件に適した組み合わせにて取り入れてもよい。UVA LEDおよび他のLEDならびに他の種類の電球から構成される光線療法用装置が、所望の種々の治療効果をもたらすために望ましい。所望の効果が皮膚の日焼けである場合には、LEDの一部が、UVA LEDの取り合わせ(variety)である。一般的には、UVA LEDが、他の光源との組み合わせにおいて使用され、選択可能かつ制御可能な様式で組み合わせ光線療法をもたらす。種々の種類のランプを複数備えている光線療法用装置は、種々のランプをいつ、どのように動作させるかを制御する選択可能な電源を備えている。選択的に制御可能なUVA LEDを備えている屋内日焼け装置は、日焼け領域を選択でき、日焼けチャンバ内の種々の位置において日焼けが必要とされない場合に、電力を少なくできるという利点を有している。
【００２０】
LEDは、電球に対して多くの利点を有している。LEDは、電気エネルギーの指向光への変換において、他の多くのUV電球類よりも効率的である。LEDは、高温で動作する表面を必要とせず、より安全でありうる。LEDは、動作に高電圧または大電流を必要とせず、この理由により、LEDはより安全であって、光源の近くの人々を保護するための構造が少ない。さらに、LEDは、電球よりも小型でありうる。個々の部品として、LEDは、蛍光灯用フォームファクター(form factor)、工業規格の電球、または工業規格のスポットライト灯など、多種多様な形状またはフォームファクターのアレイとして製造され得る。
【００２１】
蛍光灯のフォームファクターにおいて、UVA LEDのアレイは、内部電源変換または外部電源変換(あるいは、内部および外部電源変換の組み合わせ)を備えることができ、現在屋内日焼け装置用として製造されている日焼け装置に現在備えられているUV蛍光灯と直接置き換えることができる。現在のうつ伏せ姿勢用の屋内日焼け装置は、一般に日焼けベッドと称されている。現在の直立姿勢用の屋内日焼け装置は、一般に日焼けブースと称されている。日焼けブースおよび日焼けベッドをまとめて、日焼けチャンバと称する。
【００２２】
本発明のさらなる態様において、UVA LEDは、日焼け用ジャケット、日焼け用ズボン、日焼け用スーツ、日焼け用袋または日焼け用サック、日焼け用毛布および日焼け室などの家庭用日焼けシステムおよび個人用日焼けシステムを可能にする、衣料品、織布、柔軟な形態および堅い形態に組み込まれる。
【００２３】
個人用日焼けシステムは、異なる時間で別々の人々によって共用可能である。個人用日焼けシステムが共用されるとき、洗濯が可能な一式の着脱可能なUVA透過性の衣服または裏地を有することが望ましい。各使用間に効率的な様式で洗浄される個人用日焼けシステムが望ましい。共用であっても、共用でなくても、洗浄が可能である個人用日焼けシステムが望ましい。
【００２４】
UV光は表面殺菌効果を有しており、したがって個人用日焼けシステムは、糸状菌またはカビなどのある種の望ましくない細菌に関して、或る程度自己清浄性である。さらに、日焼け被施行者が存在していない状態で特別な清浄化モードで動作させたときに、より高度な殺菌をもたらすため、UVBおよびUVC光源を、個人用日焼け装置に取り入れてもよい。
【００２５】
理想的な状況において、UV LED半導体チップは、100,000時間程度の寿命を有する。封入されたLEDは、エポキシまたはプラスチックの封止を有している。封入されたUV LEDは、UV曝露による封止材料の劣化のため、10,000時間の有効寿命を有する。封止内のチップは、10,000時間を過ぎても動作を続けるが、UVによって劣化した封止材料では、多量のUV光を通過させることができない。封入UV LED主体の日焼け装置の寿命の間、日焼け施行当たりの補正済み総放射フラックスを一定に保つため、LEDに供給される電流を増加させるという補正処置、または日焼け装置において点灯されるLEDの総数を増すという補正処置、または前記補正処置の組み合わせのいずれかが、封止材料の劣化にあわせて施されなければならない。UVAの波長は、UVA LEDの寿命の間、大きく変化することはない。
【００２６】
日焼けチャンバにおいて一般的な5〜20分の出力サイクルで使用されるとき、蛍光灯は、100時間の使用で知覚できるほどの劣化を開始し、全寿命は1000時間以下程度であり、400時間の総動作時間の後に交換されることがきわめて頻繁であり、保守のためのかなりの出費を生んでいる。したがって、LED主体の日焼けシステムにおいては、蛍光灯の日焼けシステムとは対照的に、必要とされる保守の量が大幅に低減される。UVA LEDは、LEDの寿命の間、一定の波長を有するのに対し、蛍光灯においては、蛍光灯の寿命とともに波長が変化する。蛍光灯の寿命の間、UVA範囲における蛍光灯の平均波長は、短くなって、UVB範囲に移るが、これは一部の日焼け被施行者がマイナス効果であると考えられている。UVA LEDの取り付け方法や、UV感受性の材料(エポキシ樹脂)で封入されているか、あるいはUV非感受性の材料(石英レンズを備える金属またはプラスチックのハウジング)で封入されているかとは無関係に、UVA LEDは、蛍光灯よりも長い耐用寿命を有している。
【００２７】
すでに述べたとおり、UVA LEDを、他のUV生成光源と組み合わせて使用してもよい。日焼け装置などの光線療法用装置に組み込まれるLEDは、UVA型のみに限定されない。他の波長のLEDが、他の種類の光線療法を提供するため、装置に組み込まれる。他の波長のLEDは、追加の光線療法効果の提供に加えて、その他の場合の(otherwise)暗いチャンバに可視光をもたらすことができる。
【００２８】
あらゆるUV光曝露の用途において、曝露対象の人々には、網膜のUVへの曝露を最小にするため、UV不透過防護用のメガネ類を使用することが推奨され、可能な限り瞼を閉じることが推奨される。日焼け装置の動作の間、UV不透過防護用メガネ類の必要性について、厳格な遵守を保つことが重要である。したがって、一態様において、UV不透過防護用メガネ類が存在しないときにUV光源の動作を阻止するための特別な制御回路を組み込むことができる。さらに、日焼け設備の使用における訓練が、強く推奨される。
【００２９】
本発明は、日焼けシステムがUV線の放射を開始する前に日焼け被施行者がUV不透過防護用メガネ類を有し、かつ正確に装着しているか否かを判断するため、センサと通信設備との組み合わせを日焼け装置に組み込んでなる信頼性のある日焼け装置である。この信頼性のある個人用日焼け装置は、人々を確認して、あらゆるユーザについて所与の時間枠の間、UV光への過剰な曝露を防止する特別な安全機能を取り入れている。この信頼性のある個人用日焼け装置は、関連のソフトウェア・ロジックならびに関連の入力および出力制御ポートを有するコンピュータ端末と接続し、個々のユーザのそれぞれについての日焼けの長さなどの情報を提供し、ユーザ固有の日焼け活動の履歴ならびに会計上の詳細を提供する。
【００３０】
一態様において、LED装置は、アクリル管など工業規格の蛍光灯のフォームファクターの管内に、内部電源変換器、任意の内部冷却システム、および任意の温度センサとともに収容されている。さらに他の態様において、この形態に、冷却システムまたは他のファンへの電力を制御するため、内部の光出力フィードバック・センサが備えられている。あるいは、高電圧蛍光灯のバラスト電源のフォームファクター内のLEDコンパチブル(compatible)外部電源を、家庭用電源電圧コネクタを備えた蛍光灯のフォームファクター内のLED装置とともに使用することができる。このフォームファクターは、工業規格の蛍光灯を内部電源変換器を含んでいないLED蛍光灯のフォームファクターに置き換えるときに、工業規格の蛍光電源バラストの直接代用を可能にする。本発明は、標準的な蛍光のフォームファクターにて製造され、すでに日焼けチャンバに設備されている灯取り付け具の最小限の変更で、直接代用を可能にする。
【００３１】
低電圧LEDアレイとともに使用されるLEDコンパチブル外部電源は、家庭用電源のコネクタに接続することができる。低電圧LEDアレイは、能動高電圧内部電源変換器を必要とせず、したがって冷却の必要性が少ないが、それでも任意のファンおよび任意の温度センサならびに任意の温度コントローラを有してもよい。
【００３２】
一態様において、任意の調節可能な回転式電気コネクタ、摩擦プレート、および固定具がこの装置に備えられ、LEDおよび回路基板を任意の方向に設定できるようにしている。さらにこの装置に、例えば受動的または能動的な通気など、通気を可能にする多孔性の端部キャップを備えることができる。多孔性の端部キャップは、例えばファンとともに使用されるとき、空気の流れを許容する。工業規格の電気的接続は、金属製のピンおよび絶縁体で構成され、一般にバイピン(Bi-Pin)、RD2およびリード線と称される。
【００３３】
螺旋巻きのワイヤを使用する柔軟な電気コネクタが好ましい態様であるが、端部キャップの回路基板に対する回転を許容しつつ電気的接続を維持するためのトラックスライダコネクタ(track and slider connector)で構成されてもよい。回転部品によって、固定具上のコネクタを回転させる必要なく、光の方向性整列を調節することが可能である。この態様において、典型的な蛍光灯主体の日焼けチャンバの1つ以上の蛍光灯を、LED装置で好都合に置き換えることができる。
【００３４】
UVA LED主体の蛍光UV灯で代替した装置は、いくつかの態様で提供されうる。一態様において、構成部品の冷却のために外部ヒートシンクが組み込まれる。組み込みの電源が、家庭用電力または高電圧あるいは高周波電力を、LED回路の駆動に適した電力に整える。典型的なUVA LED蛍光灯代替(replacement)ランプは、単一の蛍光フォームファクター回路基板にアレイとして配置された数千のUVA LEDで構成される。ヒートシンクを、UVA LED蛍光灯代替ランプに一体化させることが可能である。ヒートシンクとファンの組合せを、前記本発明に一体化させることが可能である。UVA LED蛍光灯代替ランプのフォームファクターは、それらが代替される蛍光灯のフォームファクターと類似しているが、必ずしも同一ではない。蛍光灯のフォームファクター内のUVA LED代替ランプは、複数の蛍光灯を1組のコネクタに置き換えることができる。1組または複数組の回転式電気コネクタを有しているUVA LED代替蛍光ランプセット装置も使用することができる。任意のモジュラー部品が、それらの端部同士を接続する特別なソケットを利用して、任意の長さの蛍光灯代替品をもたらし得る。LEDアレイ内の個々のLEDまたは一部のLED群を選択的に制御するため、コネクタ内に双方向の制御信号のための措置を含ませることができる。あるいは、電力線を、個々のLEDまたは一部のLED群への電力を選択的に制御する目的で、LEDの近傍のLED電源コントローラに信号情報を提供し、LEDの近傍のLED電源コントローラから信号情報が提供されるような様式で、双方向の時間または周波数多重コード化信号で変調することができる。
【００３５】
この形態は、回路基板上の複数のLEDを含むアレイを含むことができる。回路基板およびLEDアレイは、1面、または2面以上に位置することができる。基板は、平坦でもよく、湾曲していてもよく、折れ曲がっていてもよい(例えば、鈍角または鋭角であって角度の片側または両側にアレイが存在している)。さらに他の態様において、回路基板LEDアレイが、開いておりあるいは閉じている折れ曲がりの回路基板など複数の折れ曲がりを有する回路基板の1つ以上の面に位置している。基板が湾曲している場合には、湾曲は凹面、凸面、または曲線をなしてもよく、開いていても、閉じていても(円筒など)よく、アレイは片面または両面に存在する。さらに他の態様において、回路基板が平坦(または、他の構成)であってよいが、基板と別個にLEDの指向的配向を可能にするため、LEDのリードが曲げられている。さらに他の態様において、回路基板がフレキシブルであって、曲げ、折り畳み、および／または所望の外形の形成を可能にしている。さらに他の態様において、回路基板およびLEDアレイが、湾曲した三次元回路基板のあらゆる点に存在する。
【００３６】
本発明は、互いに対して可動である複数の平坦な回路基板を備える折り畳み式LEDアレイに形成することができる。このアレイを開いて、机やテーブルなどの表面に置くことができ、使用しないときには、折り畳んで保管することができる。折り畳み式LEDアレイを取り囲む、任意にドアおよび近接安全スイッチを備えたUV不透過安全シュラウドを使用してもよい。
【００３７】
LEDのアレイおよび回路基板は、チップ・オン・ボードの製造プロセスを使用して作製でき、LEDのプラスチック封止は存在しないが、工業規格のLED封止よりも優れたUV耐性およびUV透過性の材料で作られた他の形態の密閉封止キャップが存在する。工業規格のLED封止は、典型的には、UVの影響を受けやすく、LED封止材料がUV光の条件下で時間とともに劣化し、したがって使用とともにUV透過性が低下して、UV LEDの有用寿命を短くする。密閉封止キャップ(25)の一部分は、ガラスまたは石英あるいは他のUV透過性材料で構成され得る。LEDチップを回路基板上に取り付けるため、ボンディングワイヤを使用することができる。チップ・オン・ボードによる取り付けにより、UVで劣化しうる封止材料が排除されるため、UVA LED装置の寿命が長くなる。
【００３８】
UVA LEDパッケージを、回路基板の表面に取り付けることができる。UVA LEDパッケージは、任意に、典型的には回路基板上に5ミリメートルおよび3ミリメートルのフットプリントにおいて見られる収束レンズを含むことができる。UV透過性ガラスまたは石英レンズを備える金属性パッケージ内にUVA LEDを備える気密封止TO-66パッケージが回路基板上に存在するものを使用することができる。UVAを通すガラスまたは石英レンズが、UVA光によって劣化しないプラスチックを含む他のUV耐性UV透過性材料よりも好ましい。
【００３９】
さらに他の態様において、一体化された電源およびコントローラ、ならびに一体化された冷却機構を備えた、UVAブロックと称される種々のUVA LED蛍光灯代替ランプ構成ブロックユニットを使用することができる。冷却は、ファンまたは熱交換器または能動冷却手段あるいはこれら構成要素の組み合わせによって実行できる。冷却は、アレイ全体に、あるいはアレイを通過して生じ得る。構成ブロックは、矩形または円形であってよく、積層して日焼け装置全体（積層ブロック装置と称される）を構成してもよい。
【００４０】
一例において、UV不透過防護用メガネ類を装着した人物を、日焼けチャンバ内で、UVA LEDアレイのみまたは高圧および低圧蛍光灯などの従来技術のUV光源との組み合わせを含む複数の種類の光源の存在下で、日焼け光および光線療法あるいはそれらの組み合わせにさらすことができる。チャンバは、任意に、1つ以上のUV不透過壁、UV不透過の日焼けチャンバ・ドア、通気システム、冷却システム、遮断コントローラおよび／またはシステム・コントローラに接続された安全スイッチ、コントローラ通信装置、高電圧バラスト(本発明の第1の態様または蛍光灯、および低電圧のLED電源での使用のため)、および／または外部光出力フィードバック・センサを、本発明の他の低電圧の態様および較正の要件での使用のために有することができる。
【００４１】
やはり、チャンバは、ブースまたはベッドであってよく、閉鎖式または開放式であってよい。チャンバは、光の曝露方向を制御するため、UV不透過フィルムまたはUV不透過剛体壁を含む種々の材料で構成できる。複数のLEDを指向して、チャンバ内に光を曝露してもよく、同一または独立した制御において行ない得る。一般に、チャンバの壁の内表面がUV反射性であるが、外表面および壁そのものは、UV不透過である。
【００４２】
例えば、制御可能なUVA LEDを含む光節約機能部分を備える高さ依存性のチャンバは、日焼けチャンバ内の人物が、身長ゆえ、あるいは体の或る特定部分を日焼けしたい(または、日焼けしたくない)と望むがゆえに、制御可能な光源(UVA LEDを含む)のすべてをオンにすることを必要としない場合、選択的にオフすることができる。例えば、前癌部位またはほくろの日焼けを避けるよう、LEDを構成して選択的に動作させることができる。日焼けシステムの高さ、パターン、明るさ、および他の特徴を調節するため、チャンバ内(あるいは、チャンバの外)にLEDコントローラが存在してもよい。コントローラは、手動によるコントローラ入力、自動による高さセンサ入力、あるいは両者を有している。コントローラは、任意の温度センサ入力とともに装置の温度にもとづいて曝露の明るさおよび継続時間を調節できる。コントローラは、例えばチャンバが完全な360度の日焼けを有していない場合に所望の結果を得るための最良の解決策を有するべく、適宜にパターンを変化させ、日焼け被施行者に対して立つべき最良の方向および四肢のあるべき位置を示すことができる。あるいは、高さコントローラは、完全な360度の制御可能なUVA LEDアレイを容易にするための外部構成要素であってもよい。あるいは、主制御装置およびマスタ／スレーブ通信装置ならびにスレーブ／スレーブ通信装置を備えてもよい。日焼けパターンを記録し、後続の日焼け施行の制御または開始のために再度使用することができる。
【００４３】
共用する場合は、個人用スリッパが、個人間の細菌の汚染を減らすことによって、装置の表面の衛生状態を改善できることに留意されたい。個人用スリッパは、日焼け被施行者の選択に応じて、UV透過性であっても、UV不透過性であってもよい。
【００４４】
好ましくは、個人に、無線(radio)識別、UV不透過防護用メガネ類(当該メガネ類が装着されていることを知らせる安全上の機能を任意に備えている)、およびユーザインターフェイスを装備することができる。ユーザ通信および安全制御システムは、チャンバの内部および／または外部からアクセス可能であるが、チャンバが、識別装置付きUV不透過防護用メガネ類のための受信器を含んでおり、この識別装置は、チャンバ内のUV不透過防護用メガネ類の存在を示すために使用される。識別装置は、無線または有線の通信装置であってよい。
【００４５】
図１は、低電圧LEDアレイ(22)内の直列接続LED(47)内のLED、および金属ピン(10,12)、および任意の外部光出力フィードバック・センサ(174)からの制御に応答するLEDコンパチブル外部電源(20)、ならびに家庭用電源コネクタ(36)を動作させるための電気回路配線図を示す。この態様は、直列接続LED(47)への電流を制限するために抵抗(46)を使用している。直列接続LED(47)は、供給される電圧および制御される電力線(49)当たりのLEDの数に応じて、複数のLEDまたは単一のLEDを有している。本発明のさらなる態様の設計目的が、各LEDについて制御可能な電力線を必要とする場合には、直列接続LED(47)の単一のLEDとLED(5)が同一である。それぞれのLEDに制御を提供することと制御回路に関するコストとの間には二律背反が存在する。さらに、電源のコストと、直列接続LED(47)の複数のLEDへの電流の供給を妨げるような単一のLEDの開路(open)故障モードでの故障との間に二律背反が存在する。個々のLEDに電流を供給するように設計されたLEDコンパチブル電源(20)は、電圧変換の幅が広く、電流出力が大であるため、より高価である。LEDコンパチブル電源(20)からの総電流出力は、電力線(49)の数を本発明のさらなる態様(22)におけるLEDの総数で除算した分だけ低減される。したがって、用途および許される故障モードに応じて、LEDは、二律背反および用途の要件に応じて、任意の数のLEDを直列に有することができる。また、選択的な様式でキャパシタ(45)を充電する可変電源も示されている。
【００４６】
図２は、電流制御機器(48)および任意のキャパシタ(45)を使用するLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。電流制御機器(48)は、被制御(controlled)電力線(49)の電力制御線(power control line)(50)を介して、直列接続LED(47)に電流を供給する。電流制御機器(48)は、封止UV透過性が変化するにしたがって直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に任意に変化させ得る。電流制御機器(48)は、任意の光線療法の特定の結果の達成に従った特定の日焼けパターンを提供するため、直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に任意に変化させることができる。
【００４７】
図３は、電流制御機器(48)およびキャパシタ(45)を使用するLED電力制御回路であって、電流制御機器(48)が、被制御電力線(49)の電力制御線(50)に接続された単一のLED(5)に取り付けられているLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。
【００４８】
図４は、前記電流制御機器(48)および任意の前記キャパシタ(45)を利用するLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。前記電流制御機器(48)は、前記電力制御線(50)および前記外部光出力フィードバック・センサ(174)に応答する前記被制御電力線(49)を介して前記直列接続LED(47)に電流を供給する。前記電流制御機器の個々のそれぞれを較正する方法は、前記直列接続LEDからの光出力を測定するため、および前記直列接続LED(47)の各組を個々に較正するために、前記電流制御機器のうちの1つを所与の時点において選択的にオンにする。電流制御機器(48)は、任意に、封止UV透過性が変化するにしたがって、直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に変化させることができる。また、任意の永久設置(permanently mounted)コネクタ(184)、および前記外部光出力フィードバック・センサ(174)を日焼けチャンバ内であちこち移動させることができるようにし、かつ日焼けチャンバから取り外すことができるようにするポータブルコネクタ(185)が示されている。また、光出力センサを、チャンバ内に固定してもよく、機械的な自動化された様式でチャンバを走査するために平行移動および回転機構に取り付けてもよい。
【００４９】
LEDを組み込むためのフォームファクターは、任意に、個々のユーザの体または体の一部に適合または一致するように輪郭付けることができる。例えば、形態が、LEDおよび回路基板を取り入れた顔面日焼けシステムである。顔面日焼けシステムは、フェイスマスクの形態(任意に、首の領域またはさらに下方まで広がっている)であり、任意に目、鼻、および／または口のための開口を備えており、通気および冷却目的のために1つ以上の任意のファンをマスクの縁に組み込むことができ、ステレオまたは4チャンネル方式オーディオ入力を備える音楽または環境音を聞くための任意のオーディオ・スピーカ、および／または任意の電話機能を備えている音声通話のためのマイクロホン、さらなる通信能力のためのマイクロホン入力を組み込むことができる。さらに、マスクは、任意のタイマー制御、電源スイッチ、家庭用電力コネクタ、および／または外部バッテリ・コネクタを備えている外部LEDコンパチブル電源、ユーザ・コードを入力するための任意のプログラミング・キーパッド、ならびにUV不透過フェイス・シールドに取り付けられたヒンジ付きのUV不透過シールドを動作させるときは閉じる安全機能を制御するためのロックアウト機能、キーロック、近接スイッチによって特徴付けることができる。制御線からの信号によって制御される複数の電流制御機器を有している回路基板は、さらに電力線への接続、UVA LEDへの接続、ならびに電源および電流戻りドレインへの接続を、ピン上に有している。この態様において、ピンは柔軟なものであり得る。
【００５０】
他の態様において、該形態は、頭部および首全体の日焼けシステムを包含している。やはり上述のとおり、追加の構成部品は、オーディオ・スピーカ、外部LEDコンパチブル電源、および家庭用電源コネクタを含むことができる。LEDを、特定の領域の日焼けを提供するために選択的に動作させ得、UVAへの曝露を必要としない髪の周囲でオフにし得る。
【００５１】
さらに他の態様において、体の全体または一部の日焼け用衣料を作製することができる。衣料は、衣料の外側層が不透明である場合に、プライバシーを提供しつつ、体全体を光にさらすことができるようにすることで、ゴルファー焼けを防止することができる。該衣料は、UV光を衣服内に保つように配置されたUV遮蔽性または反射性構成要素を含んだ材料で作製することができる。該衣料は、着脱可能層で裏打ちすることができ、あるいは第1の内側層が、UVA LEDおよび回路基板ならびに回路および冷却および制御の構成要素を含んでいる外側および内側層の間の層であり得る。UV透過性の内側層が顧客と接触する。衛生上の理由で、好ましくは内側層は、ただ1人の顧客によって専用に使用され、かつ／あるいは洗濯することができる。この内側の織布は、UV光に対して完全または部分的に透過性である。内側の織布はまた、顧客が体の表面にわたって均一な日焼けを受けることができるような様式でUV光を拡散させることができる。制御機器が、電圧を加えるべきUVA LEDを所望のパターンで選択的に制御する。この所望のパターンは、被制御電力線および制御線に接続された登録および制御システムによって、自動的に保存および呼び出しが可能である。UV不透過性のジッパーまたは他のファスナを、全身日焼け用衣料を着るため、および放射されるUV線の量を制限するために、使用することができる。本発明のこの態様は、好ましくは就寝中に或る時間ゆっくりした日焼けを可能にする。ゆっくりした日焼けは、皮膚へのストレスを少なくすることができる。日焼け用の衣料および寝袋は、日焼けプロセスを低速にするために使用され、必要とされる光束を少なくし、快適な環境で日焼けを行ない得る。冷却システムも、制御ワイヤを通じて制御システムによって制御することができる。外部LEDコンパチブル電源および家庭用電源コネクタを、該装置に組み込むことができる。
【００５２】
衣料は、全身日焼け用衣料の内側層の内側に、身体に接する、顧客のUV曝露を必要としない部分を被覆する部分的または完全にUV不透過である材料の層を有することができる。あるいは、UV曝露に対する保護のため、顧客がパッチを皮膚に貼付することができる。部分的または完全にUV不透過であるフィルタの使用は、UVA LEDの粒の制御を必要とすることなく、制御された日焼けパターンをもたらす。
【００５３】
当然ながら、単一のコントローラまたはコネクタではなく、全身日焼け用衣料の種々の部分一面に複数の接続およびコントローラを、チャンバが織布で作られているか、柔軟なものであるか、堅いものであるかにかかわらず、使用することができる。
【００５４】
モジュラー選択的日焼け装置が、日焼けのための選択的なパターンを可能にする。選択的な日焼けは、ゴルファー焼けなど、体の一部が過剰に日焼けしている場合、および目的が所与の領域にわたって皮膚の色の劇的な変化を少なくすることにある場合、不均一な日焼けの除去または調整のために有用である。さらに、モジュラーかつ選択式の日焼けは、医師または他の医療関係者あるいは医学療法士によって指示されたとおり処方された光線療法を必要とする皮膚の病状をもつ人物など、医療の場面においても有用である。
【００５５】
モジュラー日焼け用衣料も同様に使用することができる。この態様において、モジュール・コネクタが、日焼け用衣料の縁において共通のコントローラに接続される。他の設計は、外部コネクタを使用する。三次元のアセンブリに接続される複数の二次元の構成要素が、モジュラー日焼け用衣料のための有用な構成ブロック構成要素である。モジュラーかつ選択式の日焼けは、医師または他の医療関係者あるいは医学療法士によって指示されたとおり処方された光線療法を必要とする皮膚の病状をもつ人物など、医療の場面において有用である。
【００５６】
例えば胴体、脚、足、腕、ズボン、シャツなど、種々の形状のモジュラー日焼け用衣料を、容易に構想され得る。これらの形状は、完全または部分的なモジュラー日焼けスーツを構成するための日焼け用衣料の相互接続可能な部品であってもよい。任意の数のコネクタ、任意の種類のコネクタ、任意の形状の構成部品、および任意の材料の構成部品、ならびに任意の向きのコネクタによって、任意の日焼け装置を構成することが可能である。
【００５７】
日焼け用衣料の構成要素間の電力および制御信号の接続を完全にするため湾曲した三次元のモジュラー織布構成要素は、2面に雄型のコネクタ電力ピンおよび雄型の通信コネクタを有し、2面に雌型の中空電力コネクタおよび雌型の通信コネクタを備えている。あるいは、織布の端部構成要素または角に相当する1組、2組、または3組の雄型コネクタを備えている湾曲した三次元のモジュラー織布構成要素を作製することができる。織布の端部構成要素に相当する1組、2組、または3組の雌型コネクタを備えている湾曲した三次元のモジュラー織布構成要素は示されていない。
【００５８】
電力および制御信号のため衣類の一領域から他の領域への三次元のアセンブリ接続を構成するために使用される二次元の構成要素は、電磁妨害を最小限に維持するように設計できる。
【００５９】
日焼け用衣料の構成要素間の電力および制御信号の接続を完全にするため、2面に雄型のコネクタ電力ピンおよび雄型の通信コネクタを有し、2面に雌型の中空電力コネクタおよび雌型の通信コネクタを備えている矩形の構成要素などの三次元モジュラー織布構成要素は、簡便に使用され得る。各構成要素の1つ以上を、使用することができる。示されていないが、UV光が皮膚に達することができるよう、石英または他のUV透過性材料を片側に備えている。任意の数のコネクタ、任意の種類のコネクタ、任意の形状の構成要素、および任意の材料の構成要素、ならびに任意の向きのコネクタによって、任意の日焼け装置を構成することが可能である。
【００６０】
あるいは、日焼け被施行者を囲む空間的な平行移動LEDループ(または、複数のLEDループ)を有する機械式平行移動日焼けシステムは、より長い時間期間にわたって皮膚の同じ領域を日焼けさせるために要する電球がより少ないという利点を有している。この態様は、所望の日焼けをもたらすのに必要なUVA LEDがより少ないため、コストが低減されている。システム(または、ループ)が顧客に対して縦方向に移動するか、あるいは顧客がループの軸と平行に移動するか、あるいは両方である。移動は手動であってよく、あるいは手動または自動制御の様式で、動力によって補助されてもよい。このシステムは、直立の日焼け被施行者またはうつ伏せの日焼け被施行者を収容できる。ループ(単数または複数)は、例えば顧客がチャンバに進入し、チャンバから排出され得るようにするためのヒンジを介して、壁面または天井取り付けの軌道に取り付けることができる。UV透過性のベッドは、アクリル製であってよい。平行移動するLEDループは、日焼けを必要とする位置および領域に応じて選択的に駆動される制御可能なUVA LEDの組み合わせで構成され得る。
【００６１】
種々の波長のLEDが、多波長電球として、皮膚の日焼けおよび他の光線療法における使用のため、組み合わせにて使用可能であり、選択可能であり、制御可能である。例えば、UVAを、黄色、橙色、緑色、青色、赤色、紫色、ＩＲ、蛍光、および／またはUVCとの組み合わせで、組み合わせまたは別個にモジュラーまたは固定の構成として使用することができる。種々の波長をもたらし得る電球を任意のパターンで組み合わせ、任意の光線療法装置をもたらすことができる。さらに、任意の1つのLEDによってもたらされる波長を、変化させることができる。LEDは、クリー社(ノースカロライナ州ダラム(Durham))、ニチア・アメリカ社(Nichia America Corp.)(ペンシルベニア州マウントビル(Mountville))、およびトヨダゴウセイ社(Toyoda Gosei Ltd.)(日本)によって製造されている。
【００６２】
このシステムを、例えば日焼けチャンバの貸し出し、市販およびレンタル店ならびに屋内日焼けサロンのような日焼けシステムを支払いシステムと関連して使用することができる。瞬間的な停電の際の日焼け設備および制御システムの動作のため、バッテリによるバックアップ電源を設けることができる。日焼けサロンおよび関連の制御可能な日焼け設備ならびに個人向けサービスを運営し、他の関連の日焼けサロンおよびホームオフィスと通信線または無線通信システムを介して通信するため、コンピュータ主体の制御および通信システムを取り入れることができる。
【００６３】
日焼けチャンバ内における種々の波長の複数のLEDの使用も、使用可能である。近UV青色LED、青色LED、青色-緑色LED、多光(multi-bright)LED、日焼け可能あるいはある程度有益な光線治療が提供可能な光を放射する固体レーザ発光装置が、日焼けにとくに有用である。さらに、曝露回避領域を判断するためのフィードフォワード制御および特定の光曝露領域のフィードバック制御のためのカメラと任意に組み合わされている制御された多方向領域特定日焼け装置における使用のためのUV波長を放射するナノ結晶および固体ナノ構造UVレーザ・チップも想定される。あるいは、レーザ・チップ主体の合焦光源を備える日焼け領域特定機械式平行移動装置を、使用することができる。他の態様は、回路基板上のLEDおよび透明レンズを使用する合焦光源、任意の透明レンズ、ならびに厳密に合焦された光源を生み出すための透明レンズを備えており、光とくにUVA光に曝露するための皮膚の特定の領域に応じて選択的に駆動できる。他の態様は、任意の光源レンズおよび透明レンズを使用する合焦光源、任意のUV透過レンズ、ならびに厳密に合焦されたUVA光源をもたらすためのUV透過レンズを備えており、光とくにUVA光に曝露するための皮膚の特定の領域に応じ、光コントローラによって選択的に駆動できる。光コントローラは、阻止型のシャッターであってよく、合焦光源から発せられる光を効果的に変調するための偏向ミラーであってよい。
【００６４】
さらに他の態様において、LEDの波長を制御することができる。所与の接合部電流および接合部温度において、UVA LEDは一般に、ピーク波長の周囲の狭い(約10nm)釣鐘曲線範囲の波長の光子を放射する。種類の異なるLEDは、異なるピーク波長を有する。UVA LEDは、波長の生成について微細な制御を可能にする。すなわち、放射される波長を独立に制御するため、複数の同一または別個のLEDの使用を、任意に、複数の別個の動作条件の組み合わせにおいて使用することができる。例えば、或る1つの種類のLEDの一組のLEDを、当該1つの種類のLEDの一組のLED内の個々のLEDの間で異なる接合部電流および電力デューティサイクルで制御して、当該一組によって全体として放射されるUV波長のスペクトル密度を広げることができる。さらに、UV波長のスペクトル密度を、1つの種類の1組のLEDで可能なそれよりも大きく広げるため、種類の異なる複数組のLEDを使用することができる。LEDの操作の目的は、特定の個々の日焼け施行または特定の光線療法の要件にあわせてUV波長を調整可能にすることにある。
【００６５】
UV光源としてのLEDは、生成する波長を制御する能力を提供する。種々の種類のLEDが、種々の波長の光を生み出す。光線療法用の装置において特定の種類のLEDを選択的に制御することによって、光のシーケンスを、所定または任意のパターンで種々の波長で適用することができる。LEDの種類の例には、限定されないが、クリー社(405〜395nm)、ニチア社(375)、トヨダゴウセイ社、マルベニ・アメリカ社(Marubeni America Corporation)(364〜380nm)、パロ・アルト研究センターを協力者とするクリスタル・アイエス社(355〜365nm)が含まれる。この装置において使用できるさらなるLEDには、有機発光素子が含まれる。
【００６６】
波長を制御するための他の方法は、LEDへの電流および／または接合部温度を変化させることにもとづくものである。
【００６７】
所与の電流および温度にある1種類のLEDは、一般に、釣鐘曲線に類似する波長分布を有する光子を生じる。したがって、制御された電流パルスをLED電力のデューティサイクルの変更と組み合わせることによって、LEDの電流および温度条件が制御され、さらなる光線療法上の利益を有する波長シフトがもたらされる。
【００６８】
一般に、所与の種類のUVA LEDについて、生成可能な波長帯のうちのより短い波長は、より低い接合部電流からもたらされる。
【００６９】
ピーク波長を制御するためのさらなる手段は、LED周囲冷却機構(例えば、ファン、熱電冷却器、ペルチェ効果冷却装置、および圧縮機主体の空気調和機)を変化させることである。UVA LEDの所与の組から特定のピーク波長を生成させるため、アナログまたはデジタル・コンピュータ、適切なアルゴリズム、波長センサ、光強度センサ、皮膚近接センサ、および所望の結果をプログラミングするためのユーザインターフェイスを有するUVA LEDアセンブリ制御システムを、電流コントローラおよびデューティサイクル・コントローラならびに周囲温度コントローラに必要な変化を計算するために、使用することができる。所与の任意の光線療法用途についての曝露時間は、必要とされる波長に応じて変化させることができ、このような制御システムによって演繹的またはリアルタイムに決定することができる。
【００７０】
チャンバ内に存在するLEDの種類を検出するため、LED種検出センサを使用することができる。そのようなセンサを使用することで、制御システムを間違った種類のUV LEDの組のためにプログラミングしてしまう危険が低減され得る。検出器は、種類を特定するために特定のカットアウトを有している特定のLEDアセンブリとともに動作する機械式であってよい。検出器は、RF IDシステムまたは他の非機械式の識別システムであってよい。検出器は、制御システムのプログラミングにおいて使用すべくLEDアセンブリの能力を決定するため、標準化された種々の制御信号および電力を、LEDアレイに送信することができる。
【００７１】
制御システムの有効性を高めるため、LEDアセンブリの使用の履歴をLEDアセンブリに保存し、LEDアセンブリから読み出すことができる。履歴情報は、以下：施行の回数、施行の種類、デューティサイクル、電流レベル、電力デューティサイクル、周囲温度、LEDパターンおよびLEDの種類に特有の他の情報のうちの1つ以上を含むことができる。情報はまた、リモート位置にも保存することができ、シリアル符号化キー装置(例えば、メモリ・チップ、ROM、電池バックアップ付き(backed)RAM、または光メモリ)が、制御システムにLEDアセンブリの従来の履歴についての参照手段をもたらす。特定のLEDアセンブリの使用の履歴を、所望の光線療法施行のための波長および曝露時間を計算するために、制御システムにおいて使用することができる。
【００７２】
光線療法の質の制御をさらに精緻化するため、さらなるセンサを組み込むことができる。例えば、追加のセンサによって、波長および強度レベルに影響し得る空気中の粒子状物質の存在を検出することができる。
【００７３】
所望の領域のみを効果的に日焼けさせるため、直立姿勢の人物またはうつ伏せ姿勢の人物を、制御可能な鏡によって制御されるか、あるいは日焼け領域指定機械式平行移動装置によって制御されるか、あるいは両方法の組み合わせによって制御される方向制御可能な合焦光源にさらすことができる。これにより、しみ問題の皮膚または前癌皮膚の問題を、合焦光にさらされない状態にすることができる。このような様式で、日焼けを皮膚に調和(blend)させ、その周囲の皮膚は、問題のある皮膚を損傷させることなく所望のとおり日焼けされる。
【００７４】
発光織布は、保管のために巻き上げることができ、使用のために広げることができる。巻き取り状態検出器と称される、安全な動作のために織布の状態、すなわち巻かれているか広げられているかを判断するための検出手段を、柔軟な電力ピンへの電力の印加を制御するため、外部UVコンパチブル電源に接続することができる。巻き上げられた状態においては、織布のLEDはオフである。広げられた状態において、織布に給電が行なわれ、あるいは広げられたときに手動で遮断される。追加の構成要素には、限定されないが皮膚のタイプの検出、個人の特定の検出、ビタミンD生成の検出、ならびに光線療法および日焼け光の放射により影響を受ける他の相性の検出を含みうる多数の機能を実行できる、表示装置ならびに電源および通信コネクタを備えた多目的個人用健康装置が含まれる。
【００７５】
限定されないが、低電圧動作、少電力動作、任意のパターンの部分日焼け、柔軟または堅いフォームファクター、水銀無含有、軽量性および移動容易性、安全性のための低いコスト、多数のフォームファクター、衣類、日焼け用衣料、ならびに種々の波長を有する選択可能な複数のLEDにより与えられる可変波長を含みうる本発明およびその種々のあらゆる態様の利益にユーザがより気付くよう、印刷物、電子通信、またはオーディオ手段、あるいはこれらの組み合わせによって本発明の利点を広告するための利益通信手段の一態様。
【００７６】
複数のモジュラーLED代替蛍光灯構成要素と回転電力コネクタ間の制御回路と電源とを接続する電気コネクタのための非導電性のハウジングを使用することができる。安全性を高めるため、外部光出力フィードバック・センサを使用することができる。
【００７７】
本発明をその好ましい態様を参照しつつ詳しく示して説明したが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく、形態および詳細について種々の変更が可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、低電圧LEDアレイ(22)内の直列接続LED(47)内のLED、および金属ピン(10,12)、および任意の外部光出力フィードバック・センサ(174)からの制御に応答するLEDコンパチブル外部電源(20)、ならびに家庭用電源コネクタ(36)を動作させるための電気回路配線図を示す。この態様は、直列接続LED(47)への電流を制限するために抵抗(46)を使用している。直列接続LED(47)は、供給される電圧および制御される電力線(49)当たりのLEDの数に応じて、複数のLEDまたは単一のLEDを有している。本発明のさらなる態様の設計目的が、各LEDについて制御可能な電力線を必要とする場合には、直列接続LED(47)の単一のLEDとLED(5)が同一である。それぞれのLEDに制御を提供することと制御回路に関するコストとの間には二律背反が存在する。さらに、電源のコストと、直列接続LED(47)の複数のLEDへの電流の供給を妨げるような単一のLEDの開路故障モードでの故障との間に二律背反が存在する。個々のLEDに電流を供給するように設計されたLEDコンパチブル電源(20)は、電圧変換の幅が広く、電流出力が大であるため、より高価である。LEDコンパチブル電源(20)からの総電流出力は、電力線(49)の数を本発明のさらなる態様(22)におけるLEDの総数で除算した分だけ低減される。したがって、用途および許される故障モードに応じて、LEDは、二律背反および用途の要件に応じて、任意の数のLEDを直列に有することができる。また、選択的な様式でキャパシタ(45)を充電する可変電源も示されている。
【図２】図２は、電流制御機器(48)および任意のキャパシタ(45)を使用するLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。電流制御機器(48)は、被制御電力線(49)の電力制御線(50)を介して、直列接続LED(47)に電流を供給する。電流制御機器(48)は、所与の使用履歴についてLEDを較正するため、封止UV透過性が変化するにしたがって直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に任意に変化させ得る。
【図３】図３は、電流制御機器(48)およびキャパシタ(45)を使用するLED電力制御回路であって、電流制御機器(48)が、被制御電力線(49)の電力制御線(50)に接続された単一のLED(5)に取り付けられているLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。
【図４】図４は、前記電流制御機器(48)および任意の前記キャパシタ(45)を利用するLED電力制御回路の電気回路配線図を示す。前記電流制御機器(48)は、前記電力制御線(50)および前記外部光出力フィードバック・センサ(174)に応答する前記被制御電力線(49)を介して前記直列接続LED(47)に電流を供給する。前記電流制御機器の個々のそれぞれを較正する方法は、前記直列接続LEDからの光出力を測定するため、および前記直列接続LED(47)の各組を個々に較正するために、前記電流制御機器のうちの1つを所与の時点において選択的にオンにする。電流制御機器(48)は、任意に、封止UV透過性が変化するにしたがって、直列接続LED(47)に供給される電流を経時的に変化させることができる。また、永久設置コネクタ(184)、および前記外部光出力フィードバック・センサ(174)を日焼けチャンバ内であちこち移動させることができるようにし、かつ日焼けチャンバから取り外すことができるようにするポータブルコネクタ(185)が示されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚日焼けチャンバにおいて、UVA光を放射する少なくとも1つの発光ダイオードを含んでなることが改良点である、皮膚日焼けチャンバ。
【請求項２】
LEDが本質的にUVA光のみを放射する、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項３】
チャンバがベッドまたはブースである、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項４】
LEDが柔軟な形態に組み込まれている、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項５】
LEDが衣服または織布に組み込まれている、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項６】
UVBおよび／またはUVC光を放射する少なくとも1つのLEDをさらに含んでなる、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項７】
UVA光を放射するLEDが、UVC光を放射するLEDとは独立した制御下にある、請求項６記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項８】
日焼けチャンバにおいて、UVA光を放射するLEDを複数含んでなることが改良点である、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項９】
各LEDの寿命の期間、一定の全放射束を維持するために各LEDへの電流を制御するための手段をさらに含んでなる、請求項８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１０】
皮膚の選択された部分への放射を可能にするためにLEDを制御するための手段をさらに含んでなる、請求項８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１１】
曝露の期間を制御するための手段をさらに含んでなる、請求項８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１２】
使用の記録を保存するための手段をさらに含んでなる、請求項１１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１３】
LEDが、標準的な蛍光灯取り付け具内に適合するように構成された形態に組み込まれている、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１４】
該形態が内部電力変換器をさらに含んでなる、請求項１３記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１５】
LEDが通気される、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１６】
LEDが、空気を該LEDを縦断して指向するファンにより通気される、請求項１５記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１７】
LEDが透明な管内に配置され、該管が、該管からの空気流の排出をもたらす1つ以上の穿孔を特徴とする、請求項１６記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１８】
該管が、閉鎖端および開放端を特徴とし、空気が開放端を通って穿孔外に指向される、請求項１７記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１９】
開放端に対して管の遠位端の穿孔の密度が、近位端の穿孔の密度よりも大きい、請求項１８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項２０】
開放端に対して管の遠位端の穿孔が、近位端の穿孔よりも大きい、請求項１８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項２１】
ベッドと、UVA LEDのアレイを特徴とする回路基板とを含んでなる、請求項１８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項２２】
回路基板が、(a)リジッド、(b)湾曲している、および(c)フレキシブルから(form)なる群より選択される、請求項２１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１】
皮膚日焼けチャンバにおいて、UVA光を放射する少なくとも1つの発光ダイオードを含んでなることが改良点である、皮膚日焼けチャンバ。
【請求項２】
LEDが本質的にUVA光のみを放射する、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項３】
チャンバがベッドまたはブースである、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項４】
LEDが柔軟な形態に組み込まれている、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項５】
LEDが衣服または織布に組み込まれている、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項６】
UVBおよび／またはUVC光を放射する少なくとも1つのLEDをさらに含んでなる、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項７】
UVA光を放射するLEDが、UVC光を放射するLEDとは独立した制御下にある、請求項６記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項８】
日焼けチャンバにおいて、UVA光を放射するLEDを複数含んでなることが改良点である、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項９】
各LEDの寿命の期間、一定の全放射束を維持するために各LEDへの電流を制御するための手段をさらに含んでなる、請求項８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１０】
皮膚の選択された部分への放射を可能にするためにLEDを制御するための手段をさらに含んでなる、請求項８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１１】
曝露の期間を制御するための手段をさらに含んでなる、請求項８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１２】
使用の記録を保存するための手段をさらに含んでなる、請求項１１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１３】
LEDが、標準的な蛍光灯取り付け具内に適合するように構成された形態に組み込まれている、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１４】
該形態が内部電力変換器をさらに含んでなる、請求項１３記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１５】
LEDが通気される、請求項１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１６】
LEDが、空気を該LEDを縦断して指向するファンにより通気される、請求項１５記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１７】
LEDが透明な管内に配置され、該管が、該管からの空気流の排出をもたらす1つ以上の穿孔を特徴とする、請求項１６記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１８】
該管が、閉鎖端および開放端を特徴とし、空気が開放端を通って穿孔外に指向される、請求項１７記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項１９】
開放端に対して管の遠位端の穿孔の密度が、近位端の穿孔の密度よりも大きい、請求項１８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項２０】
開放端に対して管の遠位端の穿孔が、近位端の穿孔よりも大きい、請求項１８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項２１】
ベッドと、UVA LEDのアレイを特徴とする回路基板とを含んでなる、請求項１８記載の皮膚日焼けチャンバ。
【請求項２２】
回路基板が、(a)リジッド、(b)湾曲している、および(c)フレキシブルから(form)なる群より選択される、請求項２１記載の皮膚日焼けチャンバ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００７−５０４９２５（Ｐ２００７−５０４９２５Ａ）
【公表日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３３３６４（Ｐ２００６−５３３３６４）
【出願日】平成１６年５月２４日（２００４．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１６２９９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０００３８９
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【出願人】（５０５４３５９３６）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年５月２４日（２００４．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１６２９９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０００３８９
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【出願人】（５０５４３５９３６）
【Ｆターム（参考）】
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