

なぜレーザーの単位は「フルエンス(J/cm2)」?

レーザーの出力はJ(ジュール)ではなく「フルエンス(J/cm2)」で表記されることが多いですよね。
レーザーのほとんどがこのフルエンス(J/㎠)表記です。レーザーを使用する上で必ず使うので理解しておきたいワードです。

フルエンスとは一体何なのか、機械の出力の単位について解説します。
ジュール(J)・ワット(W)とは
まずは、中学生の頃に習ったジュール(J)ワット(W)についておさらいです。
ワット(W)とは
「1秒間毎に消費するエネルギーの大きさ」=”電力”のことです。
つまり「どれだけ電気の力を使うか(パワー)」を表す単位です。「水道の蛇口をどれくらい大きく開けているか」と例えられる事が多いです。私達の身近なものだとドライヤーや電子レンジなどは強いパワー(電力)が必要になるので高いワット数が必要になります。それに比べてLED電球はワット数は少なくて大丈夫です。みなさんも急速充電のモバイルバッテリーが欲しければ、ワット数が高い商品を選んでいると思います。
ジュールとは
「エネルギーそのものの大きさ」=”電力量”です。
電力(W)がどのくらいの時間働くかによって総エネルギー量が変わってきます。
ジュール(J)= 電力(W)× 時間(秒)
レーザーも、同じ電力(W)でも照射時間によってエネルギーの大きさ(J)が変わりますよね。
💡Tips
「ジュール(J)= 電力(W)× 時間(秒)」はパルス幅を理解するのにも大事なポイントです。
パルス幅は照射時間になるので”時間”の部分になります。同じジュール数でもピコ秒かミリ秒かで電力(W)の部分が変わります。ピコ秒レーザーがピークパワー(W)は高いとうことはここからも読みとれます。

ワットとジュールについて、こちらのYouTubeとても分かりやすいです📱
フルエンスとは「エネルギーの密度」
それでは本題です!
レーザーのエネルギー単位はJで良さそうなのに、何故フルエンスなのでしょうか。
ある面積に与えられるエネルギーのことをフルエンスという単位を用いて表記されます。
フルエンス
→「単位面積あたりに供給されるエネルギーの密度」

同じジュール数でも照射面積が違うとエネルギー密度が変わる
下の図を見てみてください。

AとBに同じ1J照射したとします。面積の小さいBの方がエネルギー密度は高くなります。ジュールは同じでも照射面積の大きさによって、照射部位に対する影響は変わってきます。
これってレーザー治療においてかなり重要ですよね
レーザーの単位がジュールではなくフルエンス表記なのがなんとなく分かってきました…!
フルエンスが同じだと照射径が変わってもエネルギー密度は変わらない
フルエンス「J/cm2」は
“1cm2あたりにかかるエネルギーの密度”
つまり、フルエンスが同じであれば照射径が変わったとしても1cm2に与えられるエネルギー密度(フルエンス)は同じになります。
例えば
ジュールの場合だと…
1ジュール(J)のレーザーを照射径1mmで照射した場合と、2mmで照射した場合だと1mm径の方がエネルギー密度は高いです。
フルエンスの場合だと…
1フルエンス(J/cm2)のレーザーを照射径1mmで照射した場合と、2mmで照射した場合はエネルギー密度は同じになります。

※理論上はこうですが、照射径が変わることにとる深達度の違いや機械によってもスペックに違いがあるので様々な事に考慮して出力は決定されます。
まとめ
・美容医療に使用する機械の出力の単位の基本は「フルエンス(J/cm2)」
・フルエンス(J/cm2)とは「1cm2あたりにかかるエネルギーの密度」
・フルエンスとJでは意味が変わる
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