專利名稱：用于光照美容和光照皮膚病治療的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光來進(jìn)行美容和皮膚病治療，更具體的，本發(fā)明涉及用于這種治療的改進(jìn)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
光輻射已經(jīng)在醫(yī)學(xué)和非醫(yī)學(xué)設(shè)備中使用了許多年，用來治療各種醫(yī)學(xué)和美容的皮膚病問題。這樣的問題包括但決不局限于多余毛發(fā)的去除、微靜脈的治療、靜脈曲張以及其它血管病變的治療、葡萄酒色斑以及其它色素病變的治療、牛皮癬的治療、用于治療皮膚皺紋的皮膚復(fù)平和皮膚再生、痤瘡的治療、用于減少或者去除脂肪的各種治療、脂肪團(tuán)的治療、去除紋身、去除各種疤痕，以及其它皮膚瑕疵等。在這樣的治療中使用了通常來自激光的相干光和通常來自閃光燈或者其它燈的不相干光。
近年來，該領(lǐng)域中不斷增長的興趣集中在來自各種燈的不相干光的使用，這是因?yàn)槭褂眠@樣的資源的潛在低成本，以及因?yàn)楦鶕?jù)對覆蓋或者圍繞治療區(qū)域的病人皮膚的區(qū)域的潛在熱傷害或者其它傷害，以及根據(jù)對眼睛安全，這樣的資源被認(rèn)為是更安全的。然而，現(xiàn)有的基于燈的皮膚病系統(tǒng)沒有完全實(shí)現(xiàn)它們的成本或者安全潛力。其中的一個(gè)原因是，即使這些裝置中最好的裝置在將產(chǎn)生的輻射傳送到治療區(qū)域的效率也不超過15％。這意味著必須使用更大和更貴的光源，以便獲得用于各種治療的所需的能級(jí)。在這樣的裝置中的能量損耗也會(huì)產(chǎn)生熱量，這些熱量必須有效地被去除，以便防止對系統(tǒng)的熱損害，以允許舒適安全地保持涂藥器，且避免對病人皮膚產(chǎn)生熱損害。用于促進(jìn)熱管理的設(shè)備也被加入這些裝置的成本中。
在使用這些裝置中，對病人皮膚的熱損害的一個(gè)潛在來源在于施加到病人皮膚的輻射束中的局部熱點(diǎn)。為了避免這樣的局部熱點(diǎn)，期望的是，施加的輻射在基本整個(gè)輻射束的強(qiáng)度和光譜含量基本均勻。這對于現(xiàn)有的燈系統(tǒng)經(jīng)常也不是現(xiàn)實(shí)的。
為了同時(shí)獲得效率和安全性的另一個(gè)重要的因素是優(yōu)化燈的參數(shù)，包括每個(gè)具體治療使用的一個(gè)波段或者多個(gè)波段、應(yīng)用的輻射的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。用于過濾燈的輸出以獲得選擇的波長、用于冷卻設(shè)備和用于產(chǎn)生以及控制輻射的改進(jìn)的機(jī)構(gòu)可以進(jìn)一步有助于增強(qiáng)效率、減少成本和更好的安全性。
因此，需要改進(jìn)的設(shè)備和方法來使用來自合適的燈或者其它來源的非干涉的輻射，以執(zhí)行各種醫(yī)學(xué)的和美容的皮膚病治療。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，本發(fā)明提供一種使用燈來治療病人皮膚的設(shè)備。該設(shè)備包括適于與病人皮膚光接觸的波導(dǎo)，以及用于將來自燈的光子通過波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括抑制光子從設(shè)備損耗的子機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)可以包括反射器，該反射器和波導(dǎo)這樣定尺寸和成形，使得它們可以基本沒有間隙地裝配。在反射器和波導(dǎo)之間有間隙的情況下，可以使用反射材料來基本密封該間隙。該反射器最好相對于燈來定尺寸和安裝，這樣可以將每個(gè)光子在反射器上的反射次數(shù)減到最小，該反射器最好足夠小，且安裝得靠燈足夠近，以實(shí)現(xiàn)這樣的最小次數(shù)的反射。該反射器可以形成在燈的外表面上?？梢試@該燈提供管子，在燈和管子之間有間隙，流體通過該間隙流動(dòng)，以冷卻該燈。該反射器可以形成在該管子的內(nèi)表面和外表面。該反射器的形狀最好是圓筒形的。該反射器可以是漫反射反射器，且可以包括用于控制波長過濾的機(jī)構(gòu)?；蛘?，該反射器可以由這樣一種材料構(gòu)成，該材料從施加到其上的光過濾所選擇的光的波長。
對于一些實(shí)施例，在該反射器和波導(dǎo)之間有間隙，第二反射器安裝在所述間隙中，其與該反射器一起基本上將來自燈的所有的光子都引導(dǎo)到波導(dǎo)。
該設(shè)備還可以包括用于選擇性的過濾來自燈的光的機(jī)構(gòu)，以獲得所期望波長的光譜。該過濾機(jī)構(gòu)可以包括為燈、形成在燈上的涂層、圍繞該燈的管子、在該燈和管子之間的間隙中的過濾裝置、用于來自燈的光的反射器、波導(dǎo)以及該燈和波導(dǎo)之間的過濾裝置中的一個(gè)或者多個(gè)的一部分。該過濾機(jī)構(gòu)可以是吸收濾波器、選擇性的反射濾波器以及光譜諧振散射器。該濾波器可以包括多層涂層。
波導(dǎo)的長度可以選擇為增強(qiáng)來自燈的光輸出的均勻性。該來自燈的光輸出隨波導(dǎo)長度而變地可以諧振，該波導(dǎo)的長度最好等于諧振長度之一。該波導(dǎo)的長度最好大于該波導(dǎo)在其鄰近該燈的端部的寬度和深度中的較小的一個(gè)。
該設(shè)備還可以包括用于控制在病人皮膚中的光子的角頻譜的機(jī)構(gòu)。更具體的，在燈和波導(dǎo)之間設(shè)置間隙，該間隙中充滿具有選定的折射率的物質(zhì)。在管子圍繞該燈處，該間隙在管子和波導(dǎo)之間。該間隙的長度應(yīng)該最小化，對于優(yōu)選的實(shí)施例，該間隙充滿空氣。
該波導(dǎo)在光接收表面具有的面積比在光輸出表面的面積大，且在這些表面之間具有彎曲的側(cè)面。該波導(dǎo)也可以具有多個(gè)形成在其中的切口，該切口適于使冷卻流體流過其間。該波導(dǎo)還可以具有與病人皮膚接觸的表面，該表面的形成圖案為可以控制光子到病人皮膚的輸送。該波導(dǎo)也可以具有與病人皮膚接觸的凹面，該凹面可以通過使該波導(dǎo)本身具有凹面或者使圍繞該表面的邊緣具有凹邊來實(shí)現(xiàn)。該凹面的深度最好選擇為與施加到該設(shè)備的壓力一起控制通過該設(shè)備治療的血管的深度。還可以設(shè)置一個(gè)機(jī)構(gòu)來檢測血管的深度，其中在施加到病人皮膚的壓力下，通過凹面的應(yīng)用來限制血流，該機(jī)構(gòu)允許壓力被控制，以允許治療在所期望的深度的血管?；蛘?，該波導(dǎo)可以具有皮膚接觸表面，該表面成形為允許施加選擇的壓力到病人的皮膚上，從而控制實(shí)施治療的深度。該波導(dǎo)也可以至少部分是激光的或者超級(jí)熒光的波導(dǎo)，且可以在光學(xué)波導(dǎo)中包括激光的波導(dǎo)?；蛘呖梢杂眉す獾幕蛘叱?jí)熒光的材料來圍繞該燈，來自該燈的光子引導(dǎo)到該材料。
還可以提供一種機(jī)構(gòu)，其剛好在病人皮膚和波導(dǎo)的皮膚接觸面接觸前將冷卻噴霧輸送到病人皮膚和波導(dǎo)的皮膚接觸面。該波導(dǎo)可以包括鄰近病人皮膚且由熱的良導(dǎo)體的材料制成的下部和由熱的不良導(dǎo)體材料制成的上部，該下部的厚度控制冷卻病人皮膚的深度。在病人皮膚中的冷卻深度的這樣的控制也可以通過控制由熱傳導(dǎo)材料制成的板的厚度實(shí)現(xiàn)，該板使冷卻流體流過其與病人皮膚接觸的面相對的表面。還可以設(shè)置檢測器，該檢測器指示何時(shí)設(shè)備在病人皮膚的預(yù)定距離中，響應(yīng)于這樣的檢測器，該冷卻噴霧被致動(dòng)。
該設(shè)備也可以包括向后背離波導(dǎo)的光輸出通道，該通道通向反向散射的檢測器，該通道與皮膚垂線成α角，且只有反向散射的光到達(dá)該檢測器。該燈可以使用圖11中功率分布44、45或者46之一來驅(qū)動(dòng)。該波導(dǎo)可以形成為整體元件，使得燈穿過形成在其中的一個(gè)開口。
本發(fā)明也包括多種方法，用于利用該燈來執(zhí)行在病人皮膚上的各種治療，這些方法包括利用表1的參數(shù)來執(zhí)行毛發(fā)移除的方法；利用表2、3和4的參數(shù)來執(zhí)行血管病變治療的方法；利用表2和6的參數(shù)來執(zhí)行皮膚再生的方法；通過殺死細(xì)菌、皮脂腺的熱分解和/或殺死供給皮脂腺的微靜脈來治療痤瘡的方法；以及利用表5的參數(shù)來治療色素病變的方法。
施加到病人皮膚的來自燈的光輻射的最佳光譜是這樣的，使得在治療目標(biāo)處的溫度和病人表皮上的溫度的比例選擇為值S，該值最好大于1?？梢允褂眠^濾，這樣提供來自該燈的輸出的一個(gè)或者多個(gè)波段，以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。可以使用具有散射特性的波導(dǎo)，該散射特性依賴于波導(dǎo)溫度，且可以自動(dòng)使用該特征來保護(hù)病人的皮膚。一個(gè)反射吸收或者相位掩?？梢园惭b在或者形成在該波導(dǎo)的端部，以控制輻射施加到病人皮膚的區(qū)域。
如在所附的圖中所示，下面通過對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體的描述，將會(huì)使本發(fā)明的上述的以及其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)很明顯，相似的元件在不同的圖中具有相同的或者相關(guān)的標(biāo)號(hào)。


圖1和圖2分別為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燈裝置的剖面?zhèn)纫晥D和縱向截面圖；圖1a和圖2a分別為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的燈裝置的剖面?zhèn)纫晥D和縱向截面圖；圖3是示出了某些自然載色體的吸收光譜的圖；圖4是示出了對于不同類型的皮膚的滲透深度譜的圖；圖5是示出了典型的弧光燈對于選定的參數(shù)的發(fā)射光譜的圖；圖6a和6b分別是白皮膚和黑皮膚的毛干和毛基質(zhì)的溫度上升相對于基礎(chǔ)層的溫度上升的圖；圖7a-7c是對于不同的皮膚類型和/或治療的初始燈的光譜和輪廓光譜的圖；圖8是示出在1mm深度和在3mm深度的光照度相對于表皮上的照度與光束尺寸的關(guān)系曲線的圖。
圖9a和圖9b分別是示出對于10mm束寬和15mm束寬在表面上的和在深處的光分布圖。
圖10是示出由于光子循環(huán)的通量改進(jìn)與束寬的關(guān)系曲線的圖。
圖11a-11c是三種不同脈沖形狀的脈沖功率相對于時(shí)間的特性曲線。
圖12是示出微米波長與流體在淺的目標(biāo)(微靜脈)相對于流體在表皮的比例的關(guān)系的圖。
圖13a-13l示意性地示出了適合用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的某方面的各種燈的截面。
圖14a和14b是用于另外的實(shí)施例的具有不同濾波器結(jié)構(gòu)的燈的前剖面圖。
圖15a和15b是適合用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的教導(dǎo)的另外兩種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖16是適合用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的教導(dǎo)的另一種波導(dǎo)的透視圖。
圖17是示出光子角頻譜與設(shè)置在燈的外部管子和波導(dǎo)之間的材料的關(guān)系曲線的圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的燈的側(cè)面剖視圖，其中波導(dǎo)材料基本包圍該燈。
圖19是示出輻射均勻性與波導(dǎo)長度的關(guān)系曲線的圖。
圖20a到20d是適合用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的教導(dǎo)的不同應(yīng)用的各種波導(dǎo)的側(cè)視圖(圖20c是剖視圖)。
圖20e是其上具有掩模的波導(dǎo)的底面視圖。
圖21a和21b是使用具有激光作用或者超級(jí)熒光特性的波導(dǎo)的燈結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖22是示出具有標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的燈的輸出光譜和具有圖21的激光作用或者超級(jí)熒光的波導(dǎo)的燈的說明性輸出光譜的圖。
圖23a和23b是結(jié)合新的濾波技術(shù)的另外兩種實(shí)施例的側(cè)面剖視圖。
圖24是具有形成在其間的新的冷卻通道的波導(dǎo)的透視圖。
圖25是顯示特別的冷卻能力的波導(dǎo)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖26是用于冷卻波導(dǎo)的另一種機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖27是用于波導(dǎo)的另一種冷卻機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；以及圖28是本發(fā)明的實(shí)施例的半示意性的部分剖面的前視圖，其提供用于檢測病人皮膚輻射安全性的獨(dú)特機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
在圖1和圖2中示出了用于皮膚1的美容和醫(yī)學(xué)皮膚病治療的說明性的裝置D的截面圖；同時(shí)大多數(shù)接下來的討論都是根據(jù)該裝置，這不是本發(fā)明的限制。光源由一個(gè)充滿氣體(Xe、Kr、Hg等)的線性管狀弧光燈2來表示，該燈裝入一個(gè)具有圓柱形截面的玻璃或者晶體管子4中。在燈2和管子4之間的間隙7充滿可以被抽吸的液體或者氣體。反射器3圍繞管子設(shè)置，其間有間隙或者沒有間隙。該反射器在基底上可以包括真空或者電鍍的高反射涂層，該反射器具有彎曲的管狀部分和延伸的平直的部分，該平直的部分到達(dá)(且最好重疊)波導(dǎo)5的所有側(cè)面。該反射器包括端板3，該端板在圖2中很好的顯示，該端板起使反射器3和波導(dǎo)5之間的任何間隙最小化的作用。對于有間隙存在的情況下，該間隙可以充滿一種反射材料，以使光子泄漏最小化。該反射器也應(yīng)該以這樣的方式制成，即，該反射器和波導(dǎo)之間的間隙最小化，不超過整個(gè)反射器表面的10％，且對于施加在其上輻射的所有波長的反射率接近1.00，對于任何這樣的波長，反射率最好不要小于0.85。該反射器的形式可以是薄的柔性金屬片，其具有朝著該燈的反射面。該反射面可以是高級(jí)磨光的表面，或者可以具有高反射性的涂層。該涂層可以是例如銀或者金。該涂層可以由保護(hù)性的聚合體膜或者薄的非有機(jī)絕緣體覆蓋，以便防止涂層的化學(xué)降解。該反射器涂層可以是漫反射涂層或者在用于皮膚治療的輻射的光譜范圍中具有低吸收的粉末層(例如BaSO4)。
該反射器光學(xué)連接波導(dǎo)5。來自燈2的直射光和來自燈2并由反射器3反射的光通過濾波器6和波導(dǎo)耦合，以傳送到皮膚。該波導(dǎo)可以由玻璃或者絕緣晶體制成。該燈的輻射光譜可轉(zhuǎn)化為適于皮膚中所選定的目標(biāo)的治療的光譜，該光譜的轉(zhuǎn)換可以通過下述技術(shù)之一或其組合來提供(a)在燈2的罩中吸收，(b)在間隙7的液體中吸收，(c)在管子4中吸收，和/或(d)在濾波器6中吸收或者直接散射。由于斯托克斯發(fā)光，在燈2的罩中、在間隙7的液體中和/或在管子4中吸收的能量可以被轉(zhuǎn)化為所期望的波長光譜范圍。例如，管子4可以由熒光材料制成或者可以在間隙7中使用摻雜染料的液體。這些可以用作高通濾波器，使在選定的截止波長之上發(fā)熒光，以從藍(lán)到紅移動(dòng)能量。這樣可以為表皮提供一些保護(hù)而沒有能量損耗。來自燈的轉(zhuǎn)化的輻射和沒有轉(zhuǎn)化的輻射都通過波導(dǎo)5輸送到了皮膚。
通過對上述的組件摻雜例如Ce、Sm、Eu、Er、Cr、Ti、Nd、Tm、Cu、Au、Pt之類的金屬離子、有機(jī)的和/或無機(jī)的染料，例如半導(dǎo)體微晶體，或者其它溶解在液體或者玻璃中的合適的摻雜物質(zhì)可以提供吸收。濾波器6可以制成為在波導(dǎo)5的表面上的、在透明基底上的或者在散射介質(zhì)上的多層絕緣干涉涂層。該散射介質(zhì)可以制成為特定的規(guī)則輪廓，在波導(dǎo)5的表面上例如通過光刻產(chǎn)生。例如它可以是具有治療所需要的光譜和角度轉(zhuǎn)換的相位光柵。濾波器6也可以是幾個(gè)堆疊的濾波器部件，每個(gè)濾波器在一個(gè)選擇定的波段或者多個(gè)波段中工作，這些波段中的一些可以相對較窄。使用幾個(gè)濾波器使得更容易獲得所期望的波長，且通過使用幾個(gè)濾波器部件，沒有一個(gè)濾波器部件會(huì)過度加熱。對于濾波是通過例如管子4和/或反射器7上的涂層來實(shí)現(xiàn)的情況，這樣的涂層也可以是多層的。
濾波器6也可以是常溫的或者不吸收的濾波器，其最好具有多層，例如30層。這樣的濾波器在各層上選擇性的反射，以產(chǎn)生干涉，這樣就可以消除不期望的波長。該反射的輻射也可以被光學(xué)移除。然而，當(dāng)這些所謂的多層絕緣濾波器在減少熱管理問題上有優(yōu)勢時(shí)，它們通常在消除短波長時(shí)效率不高，而當(dāng)過濾光對準(zhǔn)直射束、高發(fā)散燈束很好時(shí)，它們不能提供較好的波長選擇性所需的銳截止濾光?？梢詽撛诘乇挥米鳛V波器6的其它濾波器包括具有一吸收波段的半導(dǎo)體材料薄膜，其是施加到薄膜上的電場的函數(shù)。這樣的半導(dǎo)體薄膜可以經(jīng)歷斯塔克效應(yīng)，其中，截止頻率可以通過控制通過該材料的電流或者電壓來控制。
散射濾波器也可以用作濾波器6。這樣的濾波器可以由例如液晶材料制成，且在該材料上施加的電流或者電場控制波長，其中部件的折射率相同，對于這樣的波長沒有散射，以允許這些波長的光子通過。其它波長通過散射削弱。散射濾波器6可以是具有不同材料的多層，或者不同材料可以被用在單層的液晶材料中，以控制通帶的寬度和波長。這樣的通帶通常依賴于溫度和電場。這樣的散射濾波器應(yīng)該設(shè)計(jì)為主要以大角度散射不希望的波長，包括向后散射。該后向散射束的大角度導(dǎo)致了多重反射，這樣進(jìn)一步削弱了這些不想要的頻率。
最后，可以在通道7中安裝附加濾波器2，這樣該濾波器也通過在該通道中的冷卻劑冷卻。也可以使用目前已知的或者將來開發(fā)的用來從裝置D獲得所期望的輸出波段的濾波器的位置和類型的其它選擇。在選擇用來從裝置D獲得所期望的輸出波段的濾波器位置或者多個(gè)位置以及選擇濾波器的類型中，有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是重要的。這些標(biāo)準(zhǔn)是熱設(shè)計(jì)、濾波器的選擇和定位，這樣使濾波器中產(chǎn)生的熱最小，和/或有利于來自濾波器的熱量的去除。第二條標(biāo)準(zhǔn)是對于燈的整個(gè)角頻譜的信號(hào)截止的銳度，該標(biāo)準(zhǔn)對于治療的安全性和效率特別重要。第三條標(biāo)準(zhǔn)是想要的波長的高轉(zhuǎn)換。濾波移除了束中的一些能量，這些在吸收濾波器中作為熱量被消耗的能量越多，裝置D的效率越低。
至少在治療期間，波導(dǎo)5與病人的皮膚1光接觸和熱接觸，以便提供有效的將光引導(dǎo)到皮膚，且冷卻皮膚表面。對于低平均功率的燈(包括治療的低重復(fù)率)，裝置部件(燈2、反射器3、吸收濾波器)的冷卻可以通過自然對流來提供。對于高平均功率的燈，可以通過冷卻系統(tǒng)11在例如通道或者間隙7中流動(dòng)液體或者氣體(圖2)來提供附加的冷卻，這種情況下的冷卻通過將冷卻的部件與流動(dòng)的冷卻劑，例如在間隙7中的液體的熱接觸來實(shí)現(xiàn)。如果有必要冷卻皮膚(表皮)，波導(dǎo)5可以在照射前、照射期間和/或照射后冷卻。下面描述冷卻波導(dǎo)5的典型技術(shù)。燈的電源10為皮膚目標(biāo)的適宜照射提供燈的發(fā)射脈沖必要的功率、持續(xù)時(shí)間和形狀。合適的電源的一個(gè)例子在2001年3月1日提交的序號(hào)為#09/797,501的共同未決的申請中提供。裝置D的光學(xué)輸出提供光的最小損耗，以及反射器3和波導(dǎo)的壁的最大反射率。因此，獲得了使用來自燈的能量的最大效率，以允許裝置的成本最小。從皮膚反射的光子通過波導(dǎo)5進(jìn)入裝置D，且由具有最大效率的反射器3和波導(dǎo)5引導(dǎo)回皮膚，導(dǎo)致對皮膚1的目標(biāo)的照射增加。這些光子通常以最小的能量損耗通過燈2。這就進(jìn)一步增加了能量利用的效率，以允許進(jìn)一步減少所需的燈輸出，因此減少裝置的成本。
上面描述的光學(xué)系統(tǒng)有時(shí)可以稱為具有最小光子泄漏(MPL)的皮膚照射光學(xué)系統(tǒng)。裝置D的光學(xué)系統(tǒng)也應(yīng)該提供皮膚1的表面上的光束的相對大的光點(diǎn)尺寸8、9，以及皮膚表面上的光強(qiáng)度的最大均勻性，以便減小表皮傷害的可能性，以及為皮膚中的目標(biāo)的破壞提供適宜的光分配。這樣，在限定裝置的參數(shù)時(shí)，有必要限定參數(shù)，提供1)要被傳送到皮膚的所期望的光譜，2)具有空間分配的最大均勻性的皮膚表面上的光束的尺寸，3)皮膚中的光的最適宜分配，以及4)輸送到皮膚的光脈沖的所期望的通量、持續(xù)時(shí)間和瞬時(shí)形狀。條件(1)-(4)依賴于所選定的目標(biāo)(血管、毛囊、真皮等)和病人的皮膚類型。這些條件顧及以下幾項(xiàng)而考慮的，即，燈光在皮膚中的分配、選擇性光熱作用理論(Anderson RR，Parrish J.；選擇性光熱作用理論通過脈沖輻射的選擇性吸收的精確顯微外科學(xué).科學(xué)1983；220524-526)和選擇性光熱作用的拓展理論(Altshuler G.B.，Anderson，R.R.，Zenzie H.H.，Smimov M.Z.選擇性光熱作用的拓展理論，外科和內(nèi)科中的激光29416-432，2001)。
圖1a和2a示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其適于用在這樣的場合，即，需要來自給定燈的較大的通量，和需要較小的光點(diǎn)尺寸，或者至少是可接受的通量和光點(diǎn)。這樣的結(jié)果對于例如這樣的情況是可接受的，即，這種情況下，治療是在較淺的深度而不是在較深的深度。通過使用集中式的波導(dǎo)5’代替波導(dǎo)5來實(shí)現(xiàn)所期望的結(jié)果，波導(dǎo)5’具有傾斜的壁，這樣該波導(dǎo)的皮膚接觸表面比波導(dǎo)的光接收側(cè)面要小。然而，當(dāng)直壁波導(dǎo)5其中的光子具有基本上全內(nèi)反射時(shí)，集中式的波導(dǎo)5’的傾斜壁允許一些光子通過這些壁或者面泄漏。為了防止由于這樣的泄漏而產(chǎn)生的光子損耗，反射器3”鄰近每個(gè)這樣的壁設(shè)置，例如涂覆在該壁上，該反射器具有高的反射率，例如大于95％。波導(dǎo)泄漏問題的承認(rèn)，以及反射器3”或者類似的外部反射器的使用兩者被認(rèn)為是新穎的，且是本發(fā)明的一部分。
圖2a也示出了本實(shí)施例的另一個(gè)新穎的特征，該特征補(bǔ)償了燈2可能比所期望的光點(diǎn)尺寸長的事實(shí)。通常這將導(dǎo)致光子泄漏和光子損耗。然而，在圖2a中，反射器3’設(shè)置在反射器3和波導(dǎo)5’之間的間隙，該反射器將來自燈的端部的光線或者光子83有效地通過波導(dǎo)5’引導(dǎo)到病人的皮膚。因此，該實(shí)施例在通過使用集中式的波導(dǎo)獲得的通量增強(qiáng)中導(dǎo)致大約50％增加。
燈光在皮膚中的傳播和吸收燈光與激光對比在皮膚中的傳播和吸收的不同至少一部分由于它們選擇的范圍的不同，燈光光譜很寬(200-1000nm)，該光譜比激光輻射光譜范圍寬幾千到幾萬倍。燈源的角頻譜可以寬到±180°。該寬度比激光輻射的角頻譜寬幾百到幾千倍。因此，燈光在皮膚中的傳播和吸收與激光有很大的不同。在近UV、可見光和近IR范圍中，水、血色素、氧基血紅素、黑色素、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的吸收，以及摻雜物(碳粒子、有機(jī)染料和無機(jī)染料的分子)的吸收可以被用在光學(xué)/光治療學(xué)的皮膚治療中。在圖3中，示出了主要的自然皮膚成分的光譜，即，12-水、13-動(dòng)脈血(95％的血色素、5％的氧基血紅素)、14-靜脈血(65％的血色素、35％的氧基血紅素)、15-phemelanin(紅色毛發(fā))、15’-真黑素(黑色毛發(fā)，表皮)、16-皮膚的減小的散射系數(shù)。在圖4中，示出了對于不同類型的皮膚(17-白種人、18-白種人中的淺黑型、19-日本人、20-印第安人、21-白黑混血兒、22-美國黑人)，出現(xiàn)準(zhǔn)直的寬光束的三次衰減的深度與波長的函數(shù)的關(guān)系曲線。
在圖5中，示出了對于不同的光脈沖的持續(xù)時(shí)間和相同的能量，典型的弧光燈發(fā)射光譜(沒有包括總能量的較小部分的發(fā)光帶)。這些曲線從相同的燈獲得，該燈在壓力為450托下，具有充滿Xe的5×50mm放電間隙，且具有下述的脈沖持續(xù)時(shí)間24-1ms、25-5ms、26-20ms、27-50ms、28-100ms、29-200ms、30-500ms。不同的脈沖持續(xù)時(shí)間相應(yīng)于燈的不同色溫，其決定了燈發(fā)射光譜的形狀。因此，如圖5可見，可以使用改變脈沖寬度來變化輸出光譜和色溫。如圖3、4和5所示，燈的光譜覆蓋皮膚中的所有載色體的吸收波段；因此，燈可以用于所有皮膚的載色體。然而，為了獲得最適宜的治療和光能量利用，有必要提供燈的色溫、光譜過濾、在波導(dǎo)輸出處的光束尺寸和發(fā)散、光脈沖的強(qiáng)度、通量、持續(xù)時(shí)間和瞬時(shí)形狀的正確組合。這些條件很強(qiáng)地依賴于治療的類型。本發(fā)明中描述的設(shè)備主要意在用于美容過程和影響皮膚美容特征的皮膚病問題的治療。
在這些過程中，下述的是特別感興趣的毛發(fā)生長的處理；血管病變和色素病變的治療；以及改進(jìn)皮膚結(jié)構(gòu)，包括減少皺紋/皮膚再生、粗糙、低彈性、不規(guī)則色素沉積、炎性痤瘡和脂肪團(tuán)。
毛發(fā)生長的處理如果發(fā)生了對毛球的選擇性的、實(shí)質(zhì)性的損害，就可能停止或者延緩毛發(fā)的生長，且降低了毛發(fā)的尺寸和色素沉積。相反，對毛基質(zhì)的很輕的損害可以加速毛發(fā)生長和色素沉積。對毛囊干細(xì)胞的損害可以導(dǎo)致毛發(fā)的永久去除，該毛囊干細(xì)胞位于外根鞘的凸起處。如果圍繞毛發(fā)毛囊的真皮損害了，這樣該毛囊結(jié)構(gòu)完全或者部分被連接組織替代，即，出現(xiàn)微疤痕替代毛囊，也可能產(chǎn)生毛發(fā)的永久移除。由于包含在毛基質(zhì)或者毛干中的黑色素吸收光而加熱毛囊，就發(fā)生了光脫發(fā)。黑色素的最大濃度是在毛基質(zhì)中，該毛基質(zhì)位于皮膚表面下深度為2-5mm的真皮內(nèi)部或者皮下脂肪中。因此，為了提供毛發(fā)生長的處理，第一個(gè)損害目標(biāo)是毛球和皮膚表面下大約1-1.7mm的毛球深度處的干細(xì)胞，第二損害目標(biāo)是位于皮膚表面下2-5mm的毛基質(zhì)。在毛發(fā)生長處理中的一個(gè)重大問題是保留覆蓋的表皮，該表皮也包含黑色素。從圖3、4和5可以斷定，為了提供毛發(fā)毛囊的選擇性損害，輻射光譜應(yīng)該為360-2400nm。光譜的短波部分通過對包括DNA的蛋白質(zhì)的潛在損害來限制。上部的波長通過強(qiáng)烈的水吸收來限制。黑色素的有效吸收發(fā)生在360-1200nm的范圍。然而光譜的1200-2400nm部分的總截止是不期望的，因?yàn)樯钊霛B透的紅外光被水吸收，且對毛發(fā)毛囊提供附加的，但不是選擇性的加熱。在這種情況下，鄰近1.4μm和1.9μm附近的水吸收波段(圖4)的光譜成分應(yīng)該從輻射光譜中去除，因?yàn)檫@些波長在表皮中被吸收，且可以導(dǎo)致表皮的過熱，導(dǎo)致病人疼痛和潛在的表皮破壞。過濾這些波長的最好方法是使用水作為“水”光譜濾波器。在裝置D(圖1，2)中，過濾水設(shè)置在燈2和管子4的間隙7中。有效過濾的水的合適厚度估計(jì)在0.5-3mm范圍內(nèi)。由于黑色素吸收主要在360-800nm的范圍內(nèi)，燈的色溫Tc應(yīng)該為Tc＝3000-10000°K(圖5)。短波長的過濾由皮膚的類型確定。在圖6a、6b中，示出了在固定能量的燈輸出條件下，毛基質(zhì)(3mm深)溫度相對于基礎(chǔ)層(31)的溫度的比例對于短波長截止濾波器的波長的關(guān)系曲線，以及在凸出部分的深度(1mm)的毛干溫度相對于基礎(chǔ)層(32)的溫度的比例對于短波長截止濾波器的波長的關(guān)系曲線。對于按壓的或者冷卻的皮膚的相同的關(guān)系曲線由虛曲線(33，34)顯示，其中在該按壓的或者冷卻的皮膚處，血從真皮中的小血管移除。從圖6a可以看出，在白皮膚的情況下，短波長輻射的使用基本增加了干細(xì)胞破壞的效率，且皮膚的按壓或者冷卻引起毛基質(zhì)的相同結(jié)果。在這種情況下，在表皮中的熱影響增加了，但是在絕對值上比色素沉積的毛干和毛基質(zhì)要小。在很強(qiáng)色素沉積的皮膚中(圖6b)，短波長截止應(yīng)該提高。在圖6a、6b中描述的關(guān)系曲線顯示了不同類型的皮膚的短波長輻射的過濾要求。這些數(shù)據(jù)在表格1中表示。
在圖7a中，示出了燈在Tc＝5000°K(35)且濾波(36)以后的光譜。該光譜對于治療具有棕黑色毛發(fā)的白黑混血兒的皮膚進(jìn)行了優(yōu)化。使用這樣的光譜，對于燈脈沖的限定能量，在不過度加熱表皮的情況下，獲得了對毛基質(zhì)的最大加熱。該光譜的上部的或者遠(yuǎn)的波長由間隙7中的1mm厚的水濾波器過濾。
在圖7b中，示出了燈在Tc＝6000°K時(shí)在濾波前(35)和濾波以后(36)的光譜。該光譜對于治療深的(0.3-1.0mm深度)血管進(jìn)行了優(yōu)化。在圖7c中，示出了燈在Tc＝3000°K時(shí)在濾波前(35)和濾波以后(36)的光譜。該光譜對于由于水吸收的膠原治療進(jìn)行了優(yōu)化。
在圖7a-7c中示出的光譜36的每一個(gè)被稱為燈的輪廓光譜[PSL]。燈的光譜在短波長和遠(yuǎn)或者長波長兩者都衰減(成形)，以便對目標(biāo)提供最大加熱，而不過度加熱表皮。這種情況可以要求幾個(gè)過濾的波段(如表2-4的光譜所示)。對于給定過程的優(yōu)化PSL可以是通常通過過濾來自燈的輸出光譜獲得的一個(gè)或者多個(gè)波段，選定了該波段或者多個(gè)波段，使得目標(biāo)(毛干、毛基質(zhì)、血管、靜脈、色素病變、紋身等)溫度上升相對于表皮溫度上升的比例大于一定的數(shù)字S，該數(shù)字S依賴于該過程的安全性等級(jí)。數(shù)字S越高，安全性等級(jí)越高。為了使燈的效率最大，S應(yīng)該為大約1。
束的尺寸也很重要。已知為了增加表面的束的尺寸和恒定強(qiáng)度(通量)，一旦獲得束的橫向尺寸(如圖8)，光在一定深度的強(qiáng)度(照射)增加且飽和。
當(dāng)該尺寸增加時(shí)，在深度3-5mm(毛球的位置)的照度相對于表皮的照度的比例到達(dá)了最大，因此，使得可以在對表皮損害/破壞的危險(xiǎn)最小的情況下，在毛球或者干細(xì)胞處提供最大的溫度。
圖8示出了，對于色溫Tc＝6000K和合適的PSL的燈，在皮膚中深度為1mm(F＝1mm)(曲線37)和3mm(F＝3mm)(曲線38)處的黑色素目標(biāo)發(fā)熱量相對于和目標(biāo)處的黑色素濃度相同的基礎(chǔ)層Fepi的發(fā)熱量的比例，與由如圖1、2所示的裝置D形成的束的尺寸的關(guān)系曲線。束的長度9是固定的且等于45mm。通常該長度受燈的放電間隙的長度限制。束的寬度在1-45mm的范圍內(nèi)變化。圖8示出了對于皮膚中的一定深度的目標(biāo)，束的寬度應(yīng)該大于10mm(最小的束寬度d＝10mm)。當(dāng)寬度8大于15mm時(shí)獲得最好的結(jié)果。
寬束的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對深處的毛囊的照度的均勻性。對于寬度小于10mm的束，在深處的分布為具有尖銳的最大值的高斯形。因此，當(dāng)沿著皮膚掃描時(shí)，為了對毛囊的均勻照射，有必要使束的很大百分比重疊。這導(dǎo)致治療速率、能量的利用效率的很大下降，以及增加過程成本。此外，由于不均勻的重疊，存在“錯(cuò)過”毛囊的可能性，因此，錯(cuò)過的毛發(fā)的快速增長仍然存在。對于由裝置D產(chǎn)生的束為10mm(曲線39、40)和16mm(曲線41、42)的光強(qiáng)度的分布在圖9中示出。曲線39和41示出了在表面上的分布，而曲線40和42描述了在深處的分布。圖9示出了具有10mm寬度的束的均勻重疊需要至少27％的重疊(圖9)，而對于具有16mm寬度的束的均勻重疊只需要15％的重疊。
較寬的束的第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)在如圖1、2所示的基于燈的具有MPL光學(xué)系統(tǒng)的裝置中是很明顯的。如上所述，對于這些MPL系統(tǒng)，從表面反射的光子返回到皮膚，增加了燈能量的利用效率。如果基于燈的具有MPL光學(xué)系統(tǒng)的裝置的光子泄漏很低，所述的利用效率可以使皮膚中的照射增加三倍。然而，如果束的尺寸增加，效率也更高。圖10示出了由于從皮膚反射的光子的返回引起的皮膚照射的放大率g與束的尺寸d的關(guān)系曲線43，其條件與圖8一樣。圖10示出了，如果束的寬度大于10mm，可以獲得放大率的效果。因此，對于毛發(fā)處理應(yīng)用的束的最小尺寸最好為大約10mm，優(yōu)選大于15mm。
現(xiàn)在考慮脈沖持續(xù)時(shí)間和瞬時(shí)形狀的要求，以及強(qiáng)度和光通量的要求。為了提供瞬時(shí)傷害或者生長刺激，毛囊的關(guān)鍵部分包括毛球，且更重要的，在毛發(fā)生長期階段，毛囊的關(guān)鍵部分包括毛基質(zhì)。對于具有直徑為30-120μm的成人毛發(fā)，毛基質(zhì)的熱弛豫時(shí)間在0.6-10ms范圍內(nèi)。(在Altshuler G.B.，Anderson，R.R.，Zenzie H.H.，SmimovM.Z.選擇性光熱作用的拓展理論，外科和內(nèi)科中的激光29416-432，2001中可見)。因此，由于毛基質(zhì)的加熱，具有達(dá)到10ms持續(xù)時(shí)間的脈沖對于毛基質(zhì)的破壞或者毛發(fā)生長周期的轉(zhuǎn)換是合適且有效的。毛乳頭可以通過光在微血管中的直接吸收來損害。然而，毛囊的毛乳頭損害的比較好的方法可以是在足夠損害從毛基質(zhì)到毛乳頭的組織的溫度(～65℃-75℃)的熱前緣擴(kuò)散。這種擴(kuò)散的時(shí)間有時(shí)稱為熱損害時(shí)間(TDT)，對于具有上述尺寸的頭發(fā)，該時(shí)間為15-20ms。根據(jù)毛囊的尺寸和輻射的強(qiáng)度，整個(gè)毛囊結(jié)構(gòu)的TDT，即，從毛干或者毛基質(zhì)到毛囊的外連接的熱前緣組織損害的傳播時(shí)間，為大約30-2000ms。在這樣的情況下，應(yīng)該限制強(qiáng)度，以便維持毛干或者毛基質(zhì)的黑色素的吸收到脈沖的結(jié)尾，(即，在脈沖期間，防止毛干或者毛基質(zhì)的破壞)。
對于毛干，相應(yīng)于加熱毛干到溫度小于250℃。同時(shí)，脈沖應(yīng)該足夠長，以輸送足夠的能量到毛囊來破壞毛囊。因此，整個(gè)毛囊結(jié)構(gòu)的優(yōu)化的脈沖持續(xù)時(shí)間是TDT。毛囊的TDT(30-2000ms)基本上比在表皮中的吸收層中的熱弛豫時(shí)間(320ms)要長。當(dāng)使用具有TDT持續(xù)時(shí)間的長脈沖時(shí)，表皮的溫度必須通過冷卻來下降，這樣更多的能量可以施加到毛囊而沒有損害表皮的危險(xiǎn)。長脈沖的效果不能確切的通過包括幾個(gè)短脈沖(達(dá)到10ms)的序列來模擬，因?yàn)槎堂}沖的峰值強(qiáng)度可以高到足夠損壞毛囊中的載色體或者高到足夠損害表皮。脈沖的瞬時(shí)形狀也很重要。因此，脈沖的形狀依賴于表皮的性質(zhì)、毛發(fā)直徑和長度的差量、毛干色素沉積和冷卻。
在圖11中，示出了最大破壞毛囊所使用的三種主要脈沖的形狀，這些形狀依賴于這三個(gè)因素。這些脈沖被稱為輪廓脈沖(PP)。曲線44是燈脈沖的形狀，其具有前沿持續(xù)時(shí)間τf和后沿持續(xù)時(shí)間τr，其中τf＜τr。持續(xù)時(shí)間τf應(yīng)該比表皮的熱弛豫時(shí)間(TRT)要長相當(dāng)多，但是比目標(biāo)的TDT要小得多，TRT＜＜τf＜＜TDT。持續(xù)時(shí)間τr應(yīng)該基本等于TDT。由脈沖類型44提供的加熱模式允許目標(biāo)(毛干或者毛基質(zhì))中的載色體快速加熱到最大溫度，其中該載色體仍然沒有漂白且可以生存，然后維持這些溫度(即，不過度加熱載色體)。因此載色體(毛干或者毛基質(zhì))的溫度保持幾乎恒定，且鄰近載色體破壞的溫度。該脈沖溫度具有基本均勻的形狀。
對于快速加熱毛干或者毛基質(zhì)到最大溫度且具有形狀44的脈沖，由于周圍組織的變性和散射增加，吸收的效率增加。載色體和周圍組織的碳化也可以發(fā)生，引起吸收的增加。如果發(fā)生表皮的預(yù)冷卻，表皮溫度和周圍組織(包括接觸冷卻器)的溫度較低，且部分補(bǔ)償了脈沖前部分的加熱效果。此外，在脈沖前部分的加熱期間，一旦τf＜＜TRT，由于熱泄漏到周圍的預(yù)冷卻組織，表皮就被冷卻了。脈沖邊緣的功率下降防止表皮在脈沖邊緣處皮膚輸入能量期間的過熱。在這樣的情況下，使用接觸波導(dǎo)的并行冷卻尤其有效。
曲線45，準(zhǔn)均勻脈沖，具有脈沖上升持續(xù)時(shí)間τf和平頂持續(xù)時(shí)間τm。脈沖在頂部的功率以這樣的方式選擇，即，τm≈TDT只在脈沖的末尾附近實(shí)現(xiàn)，且載色體的溫度正好在載色體吸收下降之前到達(dá)最大值。曲線45的加熱模式要求的功率較小，但是要求較長的TDT和較高的總能量。該模式的優(yōu)點(diǎn)是，其不要求像由曲線44所描述的模式那樣強(qiáng)的預(yù)冷卻，且電源10的輸出功率減到最小。
曲線46描述了具有長上升時(shí)間τ1的光脈沖和具有持續(xù)時(shí)間τ2的短的較高功率的末端脈沖。這樣的脈沖對于治療具有色素沉積和毛發(fā)直徑的高分散的病人最有效。在這種情況下，具有強(qiáng)吸收性的毛囊一開始就被損壞，而在脈沖的末端，需要較高功率的具有低吸收性的毛囊被損壞。由于具有持續(xù)時(shí)間τ1的脈沖前面部分的預(yù)加熱效果，具有形狀46的光脈沖是有效的。在這種情況下，在間隔τ1(0.1-5s)期間，燈的溫度低，且燈在水的吸收范圍內(nèi)輻射很多能量。由于通過接觸波導(dǎo)5的并行冷卻，表皮的溫度保持較低，因此，在這個(gè)階段，發(fā)生了表皮和真皮(毛球位于此處)預(yù)加熱。在持續(xù)大約TDT的階段τ2期間，發(fā)生了目標(biāo)的損壞，當(dāng)目標(biāo)的溫度為45-60℃時(shí)，損壞需要很少的能量。描述光脈沖44、45、46的前面部分和邊緣部分的函數(shù)可以是階梯狀的、線性的、二次的、指數(shù)的或者其它相似的函數(shù)。在表1中，示出了使用推薦的裝置的毛發(fā)處理模式。這些模式是基于考慮優(yōu)化能量使用和所期望的成本的要求而進(jìn)行的數(shù)值優(yōu)化獲得的。
血管病變隨著過濾的燈光譜、脈沖持續(xù)時(shí)間和形狀的仔細(xì)優(yōu)化，所述的裝置對于治療血管病變最有效。對于治療淺的血管病變，束的尺寸不是很重要。對于治療深的血管病變，束尺寸的要求與上述毛發(fā)處理考慮的要求一樣。光譜優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)與上述的標(biāo)準(zhǔn)類似。然而，應(yīng)該考慮在圖3中所示的血色素的光譜。對于白皮膚，PSL可以包括能有效的被血液吸收的藍(lán)光，且需要的能量比黃光譜低。使用藍(lán)光使裝置更有效。選擇脈沖的持續(xù)時(shí)間和形狀以使得內(nèi)皮的熱壞死一發(fā)生，就對血管壁產(chǎn)生熱損害。脈沖的功率足夠在TDT內(nèi)保持血液的溫度在65-75℃范圍內(nèi)，但是決不超過100℃。脈沖的形狀從如圖11所示三個(gè)形狀中選擇。其也可以以和毛發(fā)處理相同的方法形成。選擇性的表皮冷卻的應(yīng)用允許使用燈光譜，該燈光譜在短波長范圍中更寬，且提供更高的燈能量效率。在表2(表面的微靜脈(spider vein)、紅斑痤瘡、血管叢、葡萄酒色斑、gemanginoma等)、3(較深的靜脈、供給血管)和4(深層大腿靜脈)中，基于數(shù)值優(yōu)化示出了使用所述裝置治療位于不同深度的血管病變的模式。在表格2、3中所示，用于血管治療的優(yōu)化PSL可以包括一個(gè)、兩個(gè)(圖7b)或者三個(gè)波段。
色素病變所述的裝置可以用來治療不同的色素病變。色素病變通常位于50-300μm的深度處；因此，束的尺寸不重要。在輻射光譜中，存在可以被黑色素吸收的包括UV輻射的所有成分。脈沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該小于用于色素病變或者燈輻射穿過層厚度的TRT的最短時(shí)間。有些色素病變的治療要求損壞周圍的組織層。在這種情況下，脈沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該小于所有目標(biāo)的TDT?？梢允褂美鋮s來減少痛苦效果，且減少了起泡的危險(xiǎn)。在表3中，基于數(shù)值優(yōu)化示出了使用所述裝置治療色素病變的模式。高度色素沉積和/或深層病變可以使用較紅的光譜治療。較低的色素沉積和/或表面的病變可以使用更多的綠色或者藍(lán)色光譜來治療。
可以使用類似的參數(shù)來治療紋身，但是用于這種治療的優(yōu)化PSL是從燈光譜過濾的波長的一個(gè)或者幾個(gè)波段，因此，紋身微?；蛘吒稍锝M織的溫度上升相對于表皮的溫度上升的比例要大于1。
皮膚再生皮膚的有限損害可以刺激受損組織由新組織來替換，且增加皮膚的美容特征。所述的裝置可以用作這個(gè)目的，用來損壞乳頭和網(wǎng)狀真皮中的組織和周圍血管，在真皮中的色素沉積基底膜和膠原。在一開始的兩種情況下，治療的模式和裝置的參數(shù)應(yīng)該接近前面描述的血管病變和色素病變的治療。為了對真皮的較深層(100-500μm)提供損害，可以使用水的吸收結(jié)合皮膚表面的冷卻。在這種情況下，燈的色溫應(yīng)該低，光譜過濾器應(yīng)該選擇被水高度吸收的光譜成分(如圖7c的PSL所示)。在表6中，由于在深處(100-500μm)的真皮損害，皮膚再生的模式是基于數(shù)值優(yōu)化來表示的。對于皮膚再生，可以使用輪廓脈沖(PP)(圖11)。因此，曲線類型44的PP對于真皮薄層的破壞是優(yōu)化的。曲線類型45的PP對于較深層的破壞是優(yōu)化的。由于水的吸收和位于基礎(chǔ)層附近的血管和真皮的破壞，曲線類型46的PP可以用于真皮的組合損害。在這種情況下，根據(jù)曲線44的脈沖照射可以結(jié)合裝置輸出光譜的轉(zhuǎn)換。在具有持續(xù)時(shí)間τ1的曲線44的長的部分，燈的功率較低，且光譜轉(zhuǎn)換為水吸收的范圍。在脈沖τ2的短的部分，功率迅速增加，且光譜最大值朝著可見光或者UF范圍移動(dòng)。持續(xù)時(shí)間τ2可以比薄血管的TDT(0.1-10ms)和真皮薄層的TDT(1-20ms)要短。為了提供光譜的轉(zhuǎn)換，可以使用具有受控傳送的附加光譜濾波器或者具有依賴于燈輻射功率的傳送光譜的非線性光譜濾波器。
由于在乳頭真皮中的小血管周圍的發(fā)炎反應(yīng)，新的膠原也可以獲得生長。在這樣的情況下，治療的參數(shù)與表2中的參數(shù)一樣。這種模式的治療可以作為前面所述的實(shí)現(xiàn)膠原生長的模式的附加，或者替代前面所述的實(shí)現(xiàn)膠原生長的模式。
痤瘡治療尋常痤瘡是最普通的皮膚病之一，且與皮脂腺和痤瘡細(xì)菌的活性過度有關(guān)?？梢允褂脽糨椛鋪頊p少細(xì)菌的生長和暫時(shí)地或者永久地?fù)p壞皮脂腺結(jié)構(gòu)。為了減少細(xì)菌生長，可以在有助于細(xì)菌的卟啉上使用光力學(xué)效應(yīng)。卟啉具有從紅光到UV范圍吸收的調(diào)整的寬光譜。該優(yōu)化的治療模式是延長(1-30min)的痤瘡照射，其通過在340-1200nm光譜范圍中具有被用來選擇為匹配卟啉的吸收光譜的光譜波段(多個(gè)波段)的CW模式中的燈光來延長。輸送到細(xì)菌(深度0-3mm)的光的強(qiáng)度應(yīng)該盡量高。在推薦的裝置中，通過與照射同時(shí)的表皮的強(qiáng)烈并行冷卻來提供。因此，由于冷卻(-5-+5℃)，乳頭真皮的血管中的血循環(huán)減小，且皮膚真皮對于藍(lán)光和UV光的傳播增加。由于通過波導(dǎo)5施加到皮膚的壓力也可以獲得增加的傳播。
根據(jù)上面描述的方法，具有強(qiáng)度達(dá)到20W/cm2在340-900nm范圍內(nèi)的燈輻射可以輸送到皮膚。因此，光譜的短波長部分，例如410nm被propherin更強(qiáng)烈的吸收，但是，這樣的吸收在深度～0.5mm處極大的減少。同時(shí)，紅光輻射被propherin的吸收比較弱，但是僅僅在深度1mm處減小。因此，通過光動(dòng)力效應(yīng)，寬光譜對于損害細(xì)菌很有效。
治療尋常痤瘡第二種且更有效的機(jī)制是減少皮脂腺的皮脂生產(chǎn)功能。這可以通過破壞皮脂細(xì)胞或者破壞供應(yīng)皮脂細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)的血管的凝結(jié)來實(shí)現(xiàn)。在皮脂細(xì)胞的活性過度期間，血管網(wǎng)充滿血液。寬帶(340-2400nm)光源和水過濾結(jié)合，該水過濾消弱了在水吸收波段(1400-1900nm)的輻射，且隨著表皮的強(qiáng)烈冷卻(-5-+5℃)以及按壓皮膚，允許對供應(yīng)皮脂腺的微靜脈選擇性的損壞。因此，脈沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該和這些血管的TDT相關(guān)，且對于能量密度為5-50J/cm2可以是大約1-100ms，能量密度隨著脈沖長度的增加而增加。為了整體地或者部分地?fù)p壞皮脂腺，可以使用皮膚表面和皮脂腺之間的直接傳播通道。該通道由毛干和外根鞘之間的間隙表示，且通常充滿皮脂。具有親脂(lypophil)特性的尺寸小于3μm的分子和微?？梢酝ㄟ^該間隙傳播，且在皮脂腺中積累。此外，這些分子和微粒通過燈輻射可以用于皮脂腺的選擇性的光熱作用。為此，燈的輻射光譜必須被過濾，這樣其過濾部分與分子和微粒的吸收光譜相同。例如有機(jī)染料分子、黑色素、碳、具有PDT效應(yīng)的富勒烯、Au、Cu、Ag微粒，由于等離子諧振可以增加微粒附近的照射。脈沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該比皮脂腺的熱弛豫時(shí)間短，皮脂腺的熱弛豫時(shí)間是50-1000ms。
強(qiáng)度和通量依賴于分子或者微粒的濃度和衰減，但是它們不應(yīng)該超過表皮損壞或者破壞的域值。因此，可以使用表皮冷卻來增加破壞的效率。為了更有效地將吸收分子和微粒輸送到皮脂腺，它們可以與親脂微粒結(jié)合在一起。染料分子可以由食用色素、用于染發(fā)的染料和其它的分子表示。微?？梢杂珊谏亍⑻?例如墨汁)等微粒表示。富勒烯的分子(例如C60)是最有效的之一。這些分子在可見光范圍內(nèi)具有寬的波段吸收光譜。這些分子的重要的特性是在光致激發(fā)下純態(tài)氧的產(chǎn)生。純態(tài)氧可以另外損壞皮脂細(xì)胞和細(xì)菌。可以通過加熱皮膚、聲致遷動(dòng)、電泳、磁致遷動(dòng)(如果微粒具有電矩或者磁矩)來實(shí)現(xiàn)吸收分子和微粒介入皮脂腺。
介入毛囊和皮脂細(xì)胞的微粒可以用于毛發(fā)處理。在這種情況下，毛囊相對于表皮的吸收對比度增加。這就使得淺的/灰白的毛發(fā)和高度色素沉積的皮膚的治療更容易，且提供了更持久的毛發(fā)損耗(即，吸收微粒或者分子可以很容易地輸送到鄰近凸出部分的區(qū)域)。通過對腺體相對周邊真皮使用選擇性的比熱，皮脂腺也可以被破壞，這種選擇性是由于腺體中脂質(zhì)的高濃度。因此，腺體可以這樣加熱，通過使用具有較高水/脂吸收和較深滲透，例如0.85-1.85μm的光譜的波段，由1-3mm的水濾波器截止/過濾圍繞1.4μm的水吸收的較強(qiáng)峰值，且選擇性地冷卻真皮到皮脂腺的深度(0.5-1mm)。
基于上述情況，現(xiàn)在考慮在圖1、2中顯示的裝置D的優(yōu)選組件。
燈在圖1中顯示的裝置中的燈2可以是基于惰性氣體Xe、Kr、Ne的氣體放電燈，和其它金屬鹵化物燈、汞蒸汽燈、高壓鈉燈、熒光燈、鹵素?zé)簟谉霟舻?。該燈具有直線管子的形狀。其它變化包括U形或者環(huán)形。燈的尺寸是根據(jù)裝置的輸出參數(shù)選擇的。對于直線管子的燈，輸出束的優(yōu)化形狀是a×b的矩形。放電間隙的長度，也就是電極之間的距離1，選擇為等于或者大于矩形尺寸之一的b。燈的內(nèi)直徑應(yīng)該最小化，但是必須足夠提供燈的給定壽命N(其中N＝燈工作周期數(shù))。最小化的燈直徑提供將輻射能量傳送給皮膚的最高效率，且由于燈中的吸收使光的損耗最小。光在燈內(nèi)部最小吸收增加了來自皮膚的背反射光的效率。對于較低的脈沖重復(fù)率，燈可以通過間隙7中的氣體冷卻，而對于高重復(fù)率和高平均功率的燈，可以通過間隙7中的液體冷卻。燈管可以包括吸收不想要的光譜成分，和將這些成分轉(zhuǎn)化為所期望的光譜范圍的離子。實(shí)現(xiàn)這樣的優(yōu)化方法是使涂層將不希望的輻射反射回?zé)糁?。由于在等離子體中反射的成分的附加吸收，在所期望的光譜范圍中的燈的效率增加了。
反射器反射器3可以具有不同的形狀(圖13)。提供最大反射器效率的主要條件如下1.提供主要反射的反射器的部件的總面積相對于提供很少或者不提供反射的反射器的部件的總面積的比例必須最大化。為了提供這樣的條件，反射的工作部分的反射率必須鄰近光譜工作范圍中的一個(gè)。鏡面反射反射器的最好材料是Ag(可見光或者IR光范圍)或者Al(UV光范圍)。反射器可以涂覆聚合體或者無機(jī)涂層，或者涂層可以被涂覆在管子4的內(nèi)部或者外部或者涂覆在燈2上。在后面這種情況中，從管子或者其它反射翼延伸的薄片可以延伸到波導(dǎo)以最小化光子損失。對于漫反射反射器，使用BaSO4粉末。垂直于燈的軸線的平面中的低反射或者不反射部件的面積應(yīng)該最小化。如果滿足該要求，裝置的設(shè)計(jì)將會(huì)變得簡單，且可以避免反射器的冷卻。
2.在來自反射器3的燈光照射到波導(dǎo)中以前，鏡面反射反射器的幾何形狀應(yīng)該提供該燈光的最小數(shù)目的反射。這樣的原因是每次反射有大約5％到15％的光子損失；因此，反射次數(shù)越少，光子損失越少。減少反射數(shù)目的一個(gè)方法是使反射器盡量小，通常通過將反射器移動(dòng)接近該燈。在燈的高色溫下(T＞6000K)，光線通過燈的放電間隙的通路的總長度也應(yīng)該最小化，以便降低由于在燈中吸收的損失。漫反射反射器比鏡面反射反射器的效率要低，因?yàn)槁瓷浞瓷淦鲝牡头瓷浔砻娣瓷涞拇螖?shù)比優(yōu)化的鏡面反射的反射器要大，且在燈中的光路總長度要長。然而，如果漫反射的反射器的低反射部件的面積小，且燈具有低色溫，那么該漫反射反射器可以具有高效率。對于這些條件，在裝置輸出處的角頻譜將最寬。因此，該反射器可以在這樣的情況下使用，即，不要求將光很深地滲透到皮膚中，例如用于皮膚再生和色素病變，但是不用于深處微靜脈。該裝置的鏡面反射反射器可以是成像的或者不成像的。成像反射器對于將燈光聚集到最小尺寸的點(diǎn)是有優(yōu)勢的，特別是發(fā)射源的尺寸小的時(shí)候。然而，發(fā)射源的尺寸大時(shí)，成像反射器是不利的，因?yàn)檩椛潴w是設(shè)置在機(jī)頭中的。這些反射器的成本也很高(即，它們需要質(zhì)量好的多的反射器部件)。
非成像反射器具有低的效率；然而，它們比較便宜、具有較小的尺寸和可以為大光點(diǎn)尺寸提供更均勻的照射。在表5中，示出了如圖13所示的不同鏡面反射反射器的效率的值。燈的尺寸為5×50mm，在燈中的平均吸收為0.1cm-1(Tc＝6000K)，反射器的反射率為0.94。燈2的中心和波導(dǎo)輸入之間的距離為h＝7.5mm(不包括所示的13a、13c和13l反射器)。從表5可見，所示的反射器的效率差別在12％的范圍內(nèi)。反射器效率的增加可以通過減少施加到反射器表面上的燈光線的數(shù)目來獲得，其中電極和用于燈冷卻的間隙位于該反射器表面。為了提供該規(guī)格，反射器的軸向截面(圖14)可以表示為中心位于燈的中心的彎曲的表面(球形、拋物線形、橢圓形)，或者表示為梯形。然而，這增加了該結(jié)構(gòu)的成本。一種簡單且有效的結(jié)構(gòu)是如圖13a或者13b中所示的反射器。在這種反射器中，反射表面具有簡單的圓筒形，且可以和燈罩或者管子4的表面相結(jié)合。在第一種情況中，燈和反射器的冷卻可以在反射器外部實(shí)現(xiàn)，在第二種情況中，冷卻在管子內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。此外，由于電極通常是非反射性的，因此它們是光子損耗的主要來源。一種選擇是使用沒有電極的燈，其通過RF或者其它合適的技術(shù)充電或者激勵(lì)。另一種選擇是使用由具有高反射的材料形成的電極。
波導(dǎo)在所述的裝置中的波導(dǎo)具有下述功能1.反射器3和皮膚1之間的光結(jié)合(即，以最小的損耗將燈光和反射光傳送到皮膚和返回)。換句話說，設(shè)置了具有最小光子泄漏的光學(xué)系統(tǒng)，波導(dǎo)也是由于光子返回或者循環(huán)而使皮膚照度增加的主要因素。
2.以固定的光點(diǎn)尺寸在皮膚表面產(chǎn)生均勻的照度。
3.冷卻皮膚以保護(hù)表皮。
4.壓下皮膚以增強(qiáng)光傳送和更好的熱接觸及光接觸。
5.光的激光或者超級(jí)熒光轉(zhuǎn)換。
6.從皮膚測量光的反射率，以便根據(jù)皮膚的性質(zhì)控制輸送進(jìn)入皮膚的光的功率。
7.提供從燈到皮膚的附加的機(jī)械和電子隔離，以便增加病人安全性。
波導(dǎo)5的形狀可以是直角棱鏡(圖1)、切割棱椎(圖15)或者復(fù)雜的彎曲切割棱椎(圖16)。對于沒有涂層的直角棱鏡。對于從燈到皮膚的沒有損耗的輻射傳送，折射率應(yīng)該滿足條件n＞1.4，其中，n是波導(dǎo)的折射率，對于從皮膚反射的光子返回到皮膚，n＞1.7。因此，在燈2或者管子4與波導(dǎo)6之間設(shè)置空氣間隙。為了提供在皮膚表面的均勻照度和最小的光子損耗，管子4和波導(dǎo)之間的間隙應(yīng)該是最小的尺寸。當(dāng)燈和波導(dǎo)之間可以點(diǎn)接觸時(shí)，燈的潛在的震動(dòng)使這種接觸為不太期望的選擇。
在圖17中示出了皮膚照度的非均勻性相對于波導(dǎo)長度的關(guān)系曲線(燈的尺寸為5×50mm，波導(dǎo)的橫向尺寸為16×46，波導(dǎo)的折射率為1.76)。波導(dǎo)5的形狀可以是切割直角棱椎(圖15)或者彎曲的棱椎(圖16)，以提高皮膚表面的通量的強(qiáng)度。該彎曲的切割棱椎也允許將矩形光點(diǎn)轉(zhuǎn)換為對稱的正方形或者圓形。如果在波導(dǎo)中的損耗不高，就獲得了能量密度聚集的最大值，且輸入開口的正方形相對于輸出開口的比例最大。
如果在波導(dǎo)中的損耗限制到5％，對于在二維上限定一定角度的棱椎可以獲得最大的聚集(即，使用截止棱椎(圖15)在皮膚表面上的能量密度相對于使用直角棱鏡(圖1)在皮膚表面上的能量密度的比例)。對于長軸線，該角度等于17度，對于短軸線，該角度等于3.8度。
波導(dǎo)的長度受波導(dǎo)的吸收損耗和機(jī)頭的尺寸限制。對于波導(dǎo)長度H＝60mm，A＝46mm，B＝16mm；對于nw＝1.45(石英)，通過截止棱椎相比于直角棱鏡的光的最大聚集等于1.95，對于nw＝1.76(蘭寶石)，通過截止棱椎相比于直角棱鏡的光的最大聚集等于2.3。A等于波導(dǎo)沿著長軸在波導(dǎo)的光接收端的長度，B等于沿著短軸的長度。
通過波導(dǎo)進(jìn)入皮膚的角頻譜寬度依賴于設(shè)置在管子4和波導(dǎo)之間的間隙中的介質(zhì)的折射率，以及棱椎的角度。在圖17中，示出了來自裝置(圖1)在表面附近的皮膚中的角輻射光譜(沖擊式光子)。對于具有蘭寶石波導(dǎo)的裝置(圖1、2)，曲線47示出了沖擊式光子在皮膚中的角度能量分布，該波導(dǎo)制成直角棱鏡(A＝46mm，B＝16mm，H＝15mm)且在管子4和波導(dǎo)5之間的間隙中有空氣。曲線48描述了相同的情況；然而在管子4和波導(dǎo)5之間的間隙中充滿具有折射率n＝1.42的透明物質(zhì)。曲線49示出了沖擊式光子能量的角度分布，其中波導(dǎo)制成為截止石英棱錐(A＝46mm，B＝16mm，a＝11.6mm，b＝28mm，H＝50mm)。從圖17可見，通過使用波導(dǎo)5和改變設(shè)置在管子和波導(dǎo)之間的物質(zhì)的折射率可以控制皮膚中的光子的角頻譜。根據(jù)已知的理論，改變光子在皮膚中的角頻譜是控制光滲透進(jìn)入皮膚的深度的最好方法，尤其是對于長波。為了獲得特別窄的角頻譜和最大的滲透深度，應(yīng)該在管子4和波導(dǎo)5之間的間隙中填充空氣，且波導(dǎo)應(yīng)該制成直角棱鏡或者制成“發(fā)散的”截止棱錐51(圖15)。表面A×B面朝燈，表面a×b接觸皮膚。這種形狀最適合治療深的目標(biāo)，諸如毛發(fā)凸起物、毛球、真皮/皮下連接、皮下脂肪、深的靜脈等。為了提供最大的角頻譜和光入射皮膚的最小深度，管子和波導(dǎo)之間的空間應(yīng)該充滿具有折射率大于1的物質(zhì)，最好等于或者大于皮膚的折射率，但是小于波導(dǎo)的折射率。由于應(yīng)用由收斂性的截止棱錐50制成的波導(dǎo)，該角頻譜可以另外擴(kuò)大。具有輻射在皮膚中的高擴(kuò)散和低滲透深度的裝置可以用于色素病變、血管病變和皮膚再生。
圖18示出了具有最簡單的波導(dǎo)的裝置，其結(jié)合反射管子在皮膚表面附近提供最大能量聚集。在該裝置中，波導(dǎo)52平穩(wěn)地變換，以實(shí)施管子4和在該波導(dǎo)和燈之間形成的間隙7的功能。反射器53安裝在、涂覆在，或者另外形成在波導(dǎo)上。在波導(dǎo)52的表面上的反射器是必要的。在該實(shí)施例中，由于輻射的寬角頻譜，不可能在波導(dǎo)接合處提供全內(nèi)反射。反射器53可以在絕緣波導(dǎo)52上制成為真空或者電化金屬涂層(Ag、Cu、Au、Al)，或者制成為具有反射涂層的柔性片。在波導(dǎo)和燈之間的間隙7中的液體或者氣體流用來冷卻波導(dǎo)52和燈2(且通過波導(dǎo)反射器53)。
波導(dǎo)的一個(gè)重要功能是提供在皮膚表面上的輻射均勻分布，這對于表皮安全性是一個(gè)重要的參數(shù)。由于正確選擇了波導(dǎo)的長度，可以提供均勻的照度。在皮膚表面54上的輻射分布強(qiáng)度的非均勻性與波導(dǎo)長度H的典型的關(guān)系曲線在圖19中示出。該非均勻性(不勻性)Z限定為Z＝(Imax-Imin)/2(Imax+Imin)，其中Imax是皮膚表面上的最大能量密度(功率)，Imin是皮膚表面上的最小能量密度(功率)。為了更好的安全性，Z＝0。從圖19中可見，該曲線關(guān)系對于增加的H具有周期諧振衰減的特征。對于短波長，當(dāng)長度H≈B時(shí)，波導(dǎo)的長度應(yīng)該接近諧振的長度H1，H2，H3，H4。對于H＞＞B時(shí)，輻射分布是均勻的，且不依賴于波導(dǎo)的長度H。
為了提供燈輻射進(jìn)入皮膚的最大效率，波導(dǎo)52的前面應(yīng)該與皮膚1光學(xué)接觸。為了提供該接觸，波導(dǎo)按壓靠著皮膚，且波導(dǎo)輸出平面和皮膚之間的所有大于0.2μm的間隙應(yīng)該充滿具有折射率n＞1.2的液體。為了使這些間隙最小化，在接觸區(qū)域擴(kuò)張皮膚是有用的。波導(dǎo)5和皮膚1之間的好的光學(xué)接觸自動(dòng)提供好的熱接觸。皮膚被波導(dǎo)按壓，特別是在鄰近骨骼的區(qū)域或者在被治療的皮膚下有硬板的區(qū)域，例如插入病人的內(nèi)唇和牙齒/齒齦之間的間隙的硬反射板，以防止輻射被病人牙齒或者其中的填充物吸收，因此，在病人的唇被治療的區(qū)域的牙齒加熱，允許光滲入皮膚的深度相當(dāng)大的增加。由于在壓力下和血液從下面的血管移除使得在皮膚中的散射下降，因此可以獲得上述效果。當(dāng)上面所描述的是很明顯優(yōu)選的情況下，由于波導(dǎo)很接近皮膚，但不是必須接觸皮膚，有很多可以獲得充分的光學(xué)接觸的應(yīng)用。
為了增加皮膚上的壓力，波導(dǎo)的前表面可以制成為凸起表面(圖20a)。在要實(shí)施血管治療的地方，由于在血管中的血液通常用作治療的載色體，因此通常需要避免按壓皮膚。在這樣的情況下，波導(dǎo)的表面可以制成為凹進(jìn)表面的形狀(圖20b)或者其可以具有邊緣55(圖20c)。邊緣55或者波導(dǎo)的銳邊(圖20b)可以在治療區(qū)域的兩邊阻止血管中的血流，導(dǎo)致在治療區(qū)域中的非流動(dòng)血流的聚集。
例如圖20b和20c中的波導(dǎo)也可以用來控制治療的血管。具體地，剛好在皮膚的真皮表皮(DE)接合下面的血管叢中的薄血管，例如10-30μm產(chǎn)生匯集；在這些血管叢下面的血管是較厚的微靜脈，但是相對仍然薄，而在微靜脈下面的是更厚的血管。通常不期望治療血管叢的血管。然而，在這些血管中的輻射吸收可以引起血管叢的不期望的加熱和吸收能量，不期望的加熱然后會(huì)引起起泡和疼痛，吸收能量會(huì)減少到達(dá)所期望治療的血管的光子。因此，期望這些血管叢被壓縮(和/或冷卻血管叢)，這樣可以從中移除血液，同時(shí)不壓縮要被治療的血管。圖20b的波導(dǎo)的凹陷或者邊緣55(圖20c)可以選擇，這樣凹槽的頂部按壓在血管叢的血管上且從中移除血液，而凹槽的邊緣只緊壓要實(shí)施治療的血管，并在其中收集血液。在波導(dǎo)/邊緣中的更深的凹槽將允許血液，例如也從微靜脈移除，以有助于更深、更大的血管的治療。因此，通過控制凹槽在波導(dǎo)/邊緣中的深度和施加的壓力，可以控制要治療的血管的深度。根據(jù)要被治療的血管，紅光或者藍(lán)光可以被用來檢測血管中的血流，因此可以提供反饋，以通過波導(dǎo)來控制施加到病人皮膚的壓力。使用圖20a的凸起波導(dǎo)，只通過控制壓力就可以用來控制要治療的血管的深度。通過使用合適形狀的波導(dǎo)來控制血管的深度是本發(fā)明的另一個(gè)特征。
皮膚質(zhì)地的改善也可以通過如下方法實(shí)現(xiàn)，即，通過加熱血管叢中的小血管和表面的乳頭真皮以在血管中產(chǎn)生發(fā)炎反應(yīng)，導(dǎo)致彈性蛋白的產(chǎn)生和刺激纖維原細(xì)胞以生長新的膠原。在這種情況下，通過邊緣55(圖20c)，圍繞治療區(qū)域的皮膚的受控壓縮可以極大地增加小血管的血管化，和增加治療的效率。
波導(dǎo)的輸出邊緣或者表面可以具有空間的不均勻性。在這樣的情況下，皮膚的損害將會(huì)不均勻。該不均勻的區(qū)域的尺寸可以小于50μm。該不均勻性損害對皮膚再生或者對于血管病變或者色素病變、紋身等有用，因?yàn)槠錅p少了對皮膚特別強(qiáng)的損害的峰值起泡、紫癜等。同時(shí)，受損的區(qū)域很快地治愈，因?yàn)槭軗p的區(qū)域之間的組織沒有受損，因此可以提供細(xì)胞增殖。為了提供對皮膚表面的不均勻損害，波導(dǎo)的表面可以具有調(diào)整的輪廓56，如圖20d所示?？臻g掩模58(圖20e)也可以被涂覆(反射掩模)在波導(dǎo)的前表面上，例如平的掩模。也可以在波導(dǎo)中使用被組成圖案的折射率變化(相位掩模)。其它的光學(xué)技術(shù)也可以用來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。至少一些技術(shù)使得光重新分配，以提供選定的治療光點(diǎn)。
波導(dǎo)5可以制成為激光的或者超級(jí)熒光的波導(dǎo)。在這樣的情況下，燈的波譜可以積極地成形，且燈的角頻譜可以變窄，以便提供將光輸送到更深的地方。波導(dǎo)5可以部分的或者整個(gè)的由注滿在燈輻射的范圍內(nèi)具有吸收波段，且激光或者超級(jí)熒光在所期望的光譜范圍中轉(zhuǎn)化的離子、原子或者分子的材料制成。波導(dǎo)表面59和60(圖21a)應(yīng)該高精度的平行，這樣提供了激光振蕩(比30分鐘好，最好比10秒好)的最小損耗，且具有最小化衍射損耗的曲率。表面59和60具有涂層，表面59上的涂層具有對于激光或者超級(jí)熒光波長接近100％的折射率，且對于在所期望的光譜范圍和在離子、原子和分子吸收范圍中的燈輻射有最小的折射率。表面60上的涂層具有對于激光振蕩優(yōu)化的折射率的值。為了增加激光振蕩的強(qiáng)度或者通量，波導(dǎo)5可以由兩部分制成主動(dòng)部分61和被動(dòng)部分62(圖21b)。主動(dòng)部分61被摻雜，而部分62沒有吸收摻雜劑。波導(dǎo)可以包括幾個(gè)部分61和62，或者主動(dòng)部分61可以由空間選擇性摻雜來形成。高反射涂層59和60可以只在波導(dǎo)的主動(dòng)部分的邊緣上制成。此外，波導(dǎo)的主動(dòng)部分的折射率可以大于被動(dòng)部分的折射率，以便為激光輻射實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)效果。燈的輻射沿著波導(dǎo)5傳播，與主動(dòng)部分61交叉多次，且激勵(lì)主動(dòng)摻雜劑。如果波導(dǎo)包括幾個(gè)部分，振蕩發(fā)生在具有小于波導(dǎo)的橫截面的元件61中。因此，輻射減少波動(dòng)和空間光譜，且增加了通量。合適的激光材料包括Cr3+:Al2O3、Ti3+:Al2O3、Nd:YAG、SiO2:Rodamin 6G和其它。因此，圖21b的實(shí)施例提供使用燈和激光的組合來治療，波導(dǎo)61是激光器，其由燈62照射；該組合是要求的，因?yàn)槿绻麄€(gè)波導(dǎo)都由激光器構(gòu)成，就沒有足夠的通量來進(jìn)行所期望的治療，或者換句話說，就沒有足夠的增益。圖22示出了所推薦的裝置的輻射光譜63。在該例子中，具有元件61的主動(dòng)波導(dǎo)由紅寶石制成，且使用了Nd:YAG。該波導(dǎo)具有涂層59、60，在波長694nm和1064nm處提供激光。示出了沒有波導(dǎo)的燈的光譜64以作為對比。光譜63對治療深處的靜脈有效。
光的過濾燈的優(yōu)化的輪廓光譜(OPSL)由治療目標(biāo)確定。優(yōu)化條件為1)表皮溫度低于熱壞死的溫度，2)目標(biāo)的溫度高于熱壞死的溫度，3)光能量在濾波器中損耗最小。數(shù)學(xué)上已經(jīng)證明，OPSL要求銳的截止。圖7a-7c示出了滿足上述條件的計(jì)算結(jié)果的OPSL圖7a用于白黑混血兒的皮膚/毛發(fā)移除，圖7b用于白皮膚/微靜脈治療，以及圖7c通過膠原加熱用于皮膚再生。對于OPSL的簡單標(biāo)準(zhǔn)可以包括從燈光譜選擇的/過濾的一個(gè)或者多個(gè)波段，該波段(多個(gè)波段)這樣選擇，使得目標(biāo)(毛干、毛基質(zhì)、血管、靜脈、色素病變、紋身等)溫度上升相對于表皮的溫度上升的比例大于某個(gè)值S。該值S依賴于過程安全性的所期望的水平。較高的S給出較高的安全性等級(jí)。為了使燈的效率最高，S應(yīng)該約為1。
通過所推薦的設(shè)備的所有光學(xué)部件可以實(shí)現(xiàn)光譜的過濾。可能的過濾機(jī)制包括在燈2、間隙7中的液體、管子4、波導(dǎo)5、濾波器6中光的波長選擇性吸收，以及在反射器3的光的波長選擇性反射。濾波器6可以實(shí)施為多層絕緣涂層、反射涂層、吸收介質(zhì)或者光譜諧振散射物質(zhì)。
使用反射涂層作為濾波器是希望避免另外的光損耗、過度的光加熱，以及使所需的冷卻最小化。這種類型的濾波器通過對在燈中的多余光的再吸收和增加其光輸出來增加在所推薦的裝置中的燈的輻射效率。然而，在大角度入射時(shí)，絕緣干涉濾波器將光譜中的短波長部分傳送到皮膚比長波長部分的傳送要好。這只導(dǎo)致了對于治療色素病變和血管病變有用的表皮的附加加熱，只要血管病變很膚淺。相反，吸收濾波器傳送光譜中的長波長部分比傳送短波長部分要好。這對于治療更深的目標(biāo)更好，且對表皮更安全。不幸的是，吸收濾波器被光加熱，需要冷卻。因此，將該濾波器設(shè)置在燈2上或者在管子4中更有效。如果是這樣的情況，在間隙7中的液體或者氣體冷卻濾波器的同時(shí)冷卻燈，后者是熱量的主要來源。該濾波器可以實(shí)現(xiàn)為將吸收摻雜(離子、原子、分子、微晶體)加入間隙7中的液體，或者加到制成燈2或者管子4的材料中。在希望水過濾的地方，間隙7中的流體可以是水，僅為水或者摻雜所期望的物質(zhì)。其它流體，例如油、酒精等也可以在間隙7中使用。
此外，附加的管子65(圖23a)可以包含在管子4中，前面的管子由吸收材料制成，例如摻雜有Ce、Sm、Eu、Cr、Nd、La、Fe、Mg、Tm、Ho、Er等離子或者半導(dǎo)體微晶體的玻璃。該管子可以由嵌入到燈2和管子4之間的空腔中的微?；蛘甙?、纖維或者其它相同材料(圖23b)的部件66來代替。管子65和部件66被冷卻，因?yàn)橥扑]的設(shè)備的強(qiáng)過濾性和高平均功率，部件66是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。通過和折射率有關(guān)的諧振散射可以實(shí)現(xiàn)過濾。例如，選擇微粒66的折射率使得與冷卻液的折射率在波長λ處相符合。然后，在該波長處，管子中沒有散射，因此，傳送最大化。當(dāng)波長從λ失調(diào)，折射率的不匹配增加，增加了光的散射和衰減。如果部件7或者66中的至少一個(gè)的折射率作為光功率或者溫度的函數(shù)改變，該散射介質(zhì)可以自動(dòng)(自身)調(diào)節(jié)組織上的通量。例如，對于低功率，7和66之間的折射率差別Δn最小化，且由于散射的光衰減也最小化。但是，對于高功率，由于7或者(和)66的折射率的非線性，Δn增加，且光衰減也增加。該機(jī)構(gòu)可以用來保護(hù)皮膚以防止高通量。濾波器6可以使用相同的原理實(shí)現(xiàn)。在這樣的情況下，透射的光譜可以控制，例如通過電場，只要散射部件之一顯示對電場很強(qiáng)的依賴性，例如液晶或者segnetelectrical陶瓷。濾波器6可以制成為液體(例如水)懸浮，且當(dāng)液體凍結(jié)(冰)時(shí)為具有匹配折射率Δn≈0的固態(tài)微粒。在這種條件下，光的散射和衰減很低。波導(dǎo)5的溫度(大約0℃)將保持濾波器6的融化溫度，直到液體完全融化。這段時(shí)間可以被用來治療具有好的冷卻的皮膚。在液態(tài)和晶體條件下的介質(zhì)的折射率很不同。因此，在融化后，液體6將成為對束具有極大衰減的高散射的板。當(dāng)6失去其冷卻能力時(shí)，因此組織上的通量將自動(dòng)下降，以保護(hù)組織防止傷害。
為了過濾在水的IR吸收峰值在1.4和1.9μm附近的光譜，可以使用厚度為1-3mm的液態(tài)水濾波器，該水也可以用來冷卻。
冷卻為了增加沉積到皮膚的光能量，可以選擇冷卻皮膚。皮膚冷卻到溫度4℃以下對于減少或者消除疼痛是有效的。在推薦的設(shè)備中，通過接觸波導(dǎo)5的冷卻的頂部來實(shí)現(xiàn)皮膚冷卻。有幾種用于冷卻波導(dǎo)5的機(jī)構(gòu)是可行的。圖24示出了用于波導(dǎo)5的冷卻機(jī)構(gòu)，其對大A和B尺寸且來自皮膚的熱通量相當(dāng)大的情況(高度色素沉積的皮膚，長脈沖)最有效。由具有好的熱傳導(dǎo)特性的材料，諸如藍(lán)寶石制成的波導(dǎo)具有形成其中的多個(gè)切口67，冷卻液或者冷卻氣體穿過這些切口循環(huán)。這些切口可以具有圓形的、矩形的或者其它的截面。切口的內(nèi)表面應(yīng)該在總面積上超過波導(dǎo)接觸皮膚的頂部的面積。切口在波導(dǎo)上均勻分布，從而消除溫度梯度或者至少減少了只要側(cè)面被冷卻而產(chǎn)生的梯度。冷卻也可以通過像氟利昂這樣的液體從切口表面蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)。圖25示出了一種合成波導(dǎo)中的冷卻機(jī)構(gòu)，其由部分69和板70裝配成，該部分69可以是由不良熱傳導(dǎo)材料制成，板70由高熱傳導(dǎo)材料制成，冷卻液或者冷卻氣體68在部分69和板70之間的窄間隙中循環(huán)，且充滿該窄間隙。此外，光揮發(fā)液體(例如蒸發(fā)噴霧R134A)可以被注入69和70之間的間隙。圖25的機(jī)構(gòu)也為大波導(dǎo)提供了皮膚的均勻冷卻。圖26示出了一種用于波導(dǎo)側(cè)面的冷卻機(jī)構(gòu)，其利用循環(huán)流體、氣體或者噴霧。該機(jī)構(gòu)包括從波導(dǎo)5側(cè)面消除熱量的部件71。部件71可以是循環(huán)冷卻液體或者可以是珀耳帖效應(yīng)或者其它熱電部件。該機(jī)構(gòu)適用于設(shè)置在足夠小的A、B的至少一維上。附加的板72由可以設(shè)置的相同的冷卻部件71冷卻，當(dāng)設(shè)備在皮膚表面上掃描時(shí)，板72用來預(yù)先冷卻和隨后冷卻皮膚。
圖27示出了合成的波導(dǎo)69、70，其由具有像氟利昂之類的低汽化溫度的流體的噴霧73冷卻。包含液化流體的容器76通過管子75連接到由電機(jī)構(gòu)或者機(jī)械機(jī)構(gòu)74控制的閥77。當(dāng)閥77開啟時(shí)，液化氣體在壓力下從容器76輸送到管子71，然后通過噴嘴72噴射。當(dāng)閥開啟時(shí)，脈沖持續(xù)時(shí)間選擇為輸送足夠的流體到部件70以將其冷卻到規(guī)定的溫度。元件70的溫度和厚度選擇為冷卻皮膚到規(guī)定的深度，防止表皮損傷。管子71最好包括接觸傳感器，這樣當(dāng)管子71接觸皮膚時(shí)，閥77工作?？梢钥闯?，管子71和皮膚的接觸發(fā)生在元件或者板70接觸皮膚之前。這導(dǎo)致了致冷劑或者其它冷卻噴霧施加到皮膚和板70兩者上，導(dǎo)致了皮膚的預(yù)先冷卻，且當(dāng)板70接觸皮膚時(shí)，也并行冷卻板。板70的厚度可以控制冷卻的深度。
部件70可以由藍(lán)寶石或者鉆石制成；波導(dǎo)69的材料必須通過其低的熱傳導(dǎo)性和低的熱容量(例如，樹脂玻璃或者玻璃)中的至少一個(gè)，或者通過膠水與波導(dǎo)70部分地?zé)峤^緣。
圖27的機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，其防止表皮的過度冷卻，以正確選擇板70的厚度，即使板70的初始溫度較低。此外，當(dāng)流體噴射到板70上，不可避免(當(dāng)不使用噴霧時(shí))的溫度梯度被消除了。在波導(dǎo)70接觸皮膚之前，流體被噴射。板或者波導(dǎo)70可以設(shè)置的很接近皮膚表面，因此，噴射的流體同時(shí)預(yù)先冷卻了波導(dǎo)和皮膚。然而，建立皮膚和波導(dǎo)之間的光接觸和熱接觸，引進(jìn)了可選的時(shí)間延遲，然后來自燈的光照射皮膚。數(shù)字仿真示出了，在溫度-26℃沸騰的氟利昂有效地冷卻表皮，只要藍(lán)寶石板的厚度1為0.5-3mm。預(yù)先冷卻的持續(xù)時(shí)間為0.2-1s。對于要被同步的所有過程，開啟閥77的機(jī)構(gòu)最好由皮膚接觸傳感器控制，例如在管子71中的傳感器。
對于光學(xué)皮膚病設(shè)備，其中冷卻流體，例如水或者空氣在接觸板70上流動(dòng)，該板的厚度也可以選擇為控制冷卻深度，如圖27的板70。
附加的安全性測量本發(fā)明的裝置不僅僅意在給醫(yī)生使用，還可以在大會(huì)客室、理發(fā)店使用，以及可能在家使用。由于上述原因，系統(tǒng)提供一個(gè)方案來檢測與皮膚的接觸。該系統(tǒng)防止光照射人眼，也可以評估病人皮膚的色素沉積。具體的，后者的性能提供自動(dòng)為特定的病人確定最安全的照射參數(shù)的能力。這樣的檢測系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例在圖28中示出。來自弧光燈2或者附加光源82(微型燈，波導(dǎo))的光引導(dǎo)到波導(dǎo)5的出口。光纖79通過例如棱鏡78耦合到波導(dǎo)5。角度α選擇為最小化或者防止來自燈2或者光源82的光穿過棱鏡78，這樣，理想的，只有從皮膚1反射的光(光子)到達(dá)檢測器81。角α的范圍在下面的限制中 對于藍(lán)寶石，34.6°＜α＜90°。一接觸皮膚，來自皮膚的反向散射的光進(jìn)入波導(dǎo)78。在該波導(dǎo)中，反向散射光比來自2或者82的直射光具有更寬的角頻譜。前者的光在角度范圍 中傳播。對于藍(lán)寶石，該區(qū)域?yàn)?3.8°＜α＜90°。因此，如果保持條件arcsin(1nw)<α<arcsin(nskinnw),]]>且波導(dǎo)的孔徑張角在該角度范圍內(nèi)，則除了來自皮膚的反向散射光外，沒有光進(jìn)入波導(dǎo)78。該光的強(qiáng)度依賴于皮膚的類型，特別是在優(yōu)選的光譜范圍600nm＜λ＜800nm內(nèi)。該反射信號(hào)通過濾波器80由光學(xué)檢測器81測量，該濾波器截止不期望的波長。從光學(xué)檢測器81的輸出被系統(tǒng)用來控制電源10(圖2)。用于波導(dǎo)和皮膚的完美光學(xué)接觸所達(dá)到的最小信號(hào)等級(jí)是根據(jù)病人皮膚的漫反射系數(shù)來預(yù)先設(shè)置的。通過這樣的事實(shí)，即，施加到檢測器81的信號(hào)有效地施加到接觸，可以有助于接觸檢測。濾波器80確保這只對反射光出現(xiàn)。圖27的光學(xué)系統(tǒng)防止皮膚受到由皮膚參數(shù)的變化引起的傷害，例如由于不均勻的色素沉積。光學(xué)檢測器81可以直接連接到波導(dǎo)5。此外，該設(shè)備也可以根據(jù)具有最小光子泄漏的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部的輻照度的測量來控制。如果燈發(fā)射光到空氣中或者發(fā)射到標(biāo)準(zhǔn)的反射器，該輻照度與燈的輸出能量成比例。但是，如果該燈在皮膚中發(fā)射，該輻照度與來自皮膚的反射成比例。在后者這種情況，該光學(xué)系統(tǒng)像累計(jì)球一樣工作。
當(dāng)根據(jù)多個(gè)實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行上述的描述時(shí)，已經(jīng)討論了許多變化，這些描述只是示意性的目的，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以實(shí)施進(jìn)一步的改變，而仍然保持在本發(fā)明的精神和范圍中，本發(fā)明的精神和范圍只通過附加的權(quán)利要求書來限定。例如，雖然上述的概念已經(jīng)在基于燈的設(shè)備中使用，這些概念中的許多概念不限制只在使用燈作為輻射源的系統(tǒng)中使用，或者甚至是不限制只在使用不相干的輻射源的系統(tǒng)中使用。
在接下來的表格中，所有波長都限定公差+/-5％。例如0.51μm意味著0.485-0.536μm表1用于毛發(fā)移除的閃光燈輻射的特性

表2用于小的表面血管治療和為改進(jìn)質(zhì)地/皺紋的表面血管治療的閃光燈輻射的特性

表3用于深處靜脈治療(直徑0.2-0.5mm；深度0.5-1mm)的閃光燈輻射的特性

表4用于大腿靜脈治療的閃光燈輻射的特性

表5用于色素病變治療的閃光燈輻射的特性

表6用于改善皺紋的真皮治療的閃光燈輻射的特性

權(quán)利要求
1.一種使用燈來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)；以及將來自所述燈的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)包括抑制從所述設(shè)備的光子損耗的子機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述機(jī)構(gòu)包括反射器，包括所述反射器和波導(dǎo)的所述子機(jī)構(gòu)這樣定尺寸和形狀，使得它們配裝在一起且相互間基本沒有間隙。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，包括基本密封所述反射器和波導(dǎo)之間的任何間隙的反射材料。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述機(jī)構(gòu)包括反射器，所述反射器相對于所述燈定尺寸和安裝，這樣使得每個(gè)光子在所述反射器上的反射次數(shù)最小化。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器足夠小且安裝得離所述燈足夠近，以獲得所述最小化的反射次數(shù)。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器形成在所述燈的外表面上。
7.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，包括包圍所述燈的管子，在所述燈和管子之間有間隙，流體通過該間隙流過，以冷卻該燈。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器形成在所述管子的內(nèi)表面和外表面之一上。
9.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器具有基本圓筒形的形狀。
10.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器是漫反射反射器。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，包括用于控制由所述漫反射反射器過濾的波長的機(jī)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器是由這樣的材料制成的，即，該材料過濾照射到其上的來自所述燈的光的選定的波長。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述機(jī)構(gòu)包括反射器，其中在所述反射器和所述波導(dǎo)之間有間隙，且在所述間隙中包括第二反射器，該第二反射器與所述反射器一起基本將來自所述燈的所有光子都引導(dǎo)到所述波導(dǎo)。
14.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括用于選擇性地過濾來自所述燈的光的機(jī)構(gòu)，以獲得所期望的波長光譜，用于選擇性地過濾的所述機(jī)構(gòu)被包含為所述燈、形成在所述燈上的涂層、包圍所述燈的管子、在所述燈和所述管子之間的間隙中的濾波裝置、用于來自所述燈的光的反射器、波導(dǎo)以及在所述燈和所述波導(dǎo)之間的濾波裝置中的至少一個(gè)的部分。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于用于選擇性地過濾的所述機(jī)構(gòu)被包括為列在權(quán)利要求14中的多個(gè)部件的部分。
16.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于用于選擇性地過濾的所述機(jī)構(gòu)至少為吸收濾波器、選擇性的反射濾波器以及光譜諧振散射器之一。
17.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于所述機(jī)構(gòu)包含多層涂層。
18.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)的長度選擇為增強(qiáng)來自所述燈的光輸出的均勻性。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于來自所述波導(dǎo)的光輸出的均勻性隨波導(dǎo)長度而變地具有諧振，其中所述波導(dǎo)的長度等于諧振長度之一。
20.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)在鄰近該燈的波導(dǎo)的一端具有一寬度和深度，其中波導(dǎo)的長度比所述寬度和深度中的較小的那個(gè)要大很多。
21.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括用于控制在病人皮膚中的光子的角頻譜的機(jī)構(gòu)。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，包括在該燈和所述波導(dǎo)之間的間隙，該間隙充滿具有選定的折射率的物質(zhì)。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述間隙的長度最小化。
24.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述間隙充滿空氣。
25.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)在光接收表面具有的面積比在光輸出表面的面積大，其中所述波導(dǎo)在所述表面之間具有彎曲的側(cè)面。
26.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)具有多個(gè)穿過其自身形成的切口，所述切口適于使冷卻流體流過其中。
27.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)具有與病人皮膚接觸的表面，該表面形成圖案為控制光子到病人皮膚的輸送。
28.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)具有與病人皮膚接觸的表面，該表面為凹面。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)具有凹進(jìn)的皮膚接觸表面和用凹邊包圍該波導(dǎo)的邊緣之一。
30.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于所述凹進(jìn)表面的深度選擇為結(jié)合施加到設(shè)備的壓力來控制由該設(shè)備治療的血管的深度。
31.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，包括用于檢測血管深度的機(jī)構(gòu)，其中通過在壓力下將所述凹進(jìn)表面施加到病人皮膚來限制血流，所述機(jī)構(gòu)允許控制壓力，以允許治療所期望深度的血管。
32.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)具有皮膚接觸表面，其成形為允許施加選擇性的壓力到病人的皮膚，因此允許控制實(shí)施治療的深度。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備用來治療血管，且包括用來檢測血管深度的機(jī)構(gòu)，其中通過在壓力下將所述表面施加到病人皮膚來限制血流，從而控制實(shí)施治療的深度。
34.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)至少部分為激光波導(dǎo)和超級(jí)熒光波導(dǎo)之一。
35.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)包括在光學(xué)波導(dǎo)中的激光波導(dǎo)。
36.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)具有皮膚接觸表面，且包括一機(jī)構(gòu)，恰好在所述表面接觸該皮膚前，該機(jī)構(gòu)輸送冷卻噴霧到病人皮膚和所述皮膚接觸表面。
37.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)包括鄰近病人皮膚且由熱的良導(dǎo)體材料制成的下面部分，以及由熱的不良導(dǎo)體材料制成的上面部分，所述下面部分的厚度控制在病人皮膚中的冷卻深度。
38.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于所述機(jī)構(gòu)包括顯示何時(shí)該設(shè)備在病人皮膚的預(yù)定距離之內(nèi)的檢測器，所述冷卻噴霧響應(yīng)于所述檢測器被致動(dòng)。
39.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括向后背離所述波導(dǎo)的光輸出的通道，該通道通向反向散射檢測器，所述通道與皮膚垂線成α角，這就確保了只有反向散射光到達(dá)該檢測器。
40.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述燈由圖11的功率分布44、45和46之一驅(qū)動(dòng)。
41.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)形成為一整體部件，所述燈穿過形成在該整體部件中的開口。
42.一種利用表1中的參數(shù)來利用燈執(zhí)行毛發(fā)去除的方法。
43.一種利用表2、3和4中的參數(shù)來利用燈執(zhí)行血管病變治療的方法。
44.一種利用表2和6中的參數(shù)來利用燈執(zhí)行皮膚再生的方法。
45.一種利用燈通過殺死細(xì)菌、皮脂腺的熱分解以及殺死供給皮脂腺的微靜脈中的至少一種方式來執(zhí)行痤瘡治療的方法。
46.一種利用表5中的參數(shù)來利用燈執(zhí)行色素病變的治療的方法。
47.一種使用燈來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)；以及將來自所述燈的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)包括反射器，所述反射器安裝得離所述燈足夠近且足夠小，以最小化每個(gè)光子在所述反射器上的反射次數(shù)。
48.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器形成在所述燈的外表面上。
49.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，包括包圍所述燈的管子，在所述燈和管子之間有間隙，流體通過該間隙流過，以冷卻該燈。
50.如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器形成在所述管子的內(nèi)表面和外表面之一上。
51.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器具有基本圓筒形的形狀。
52.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器是漫反射反射器。
53.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，包括用于控制由所述漫反射反射器過濾的波長的機(jī)構(gòu)。
54.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其特征在于所述反射器是由這樣的材料制成的，即，該材料過濾照射到其上的來自所述燈的光的選定的波長。
55.一種使用燈來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)；將來自所述燈的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)；以及選擇性地過濾來自所述燈的光的機(jī)構(gòu)，以獲得所期望的波長光譜，用于選擇性地過濾的所述機(jī)構(gòu)被包含為所述燈、形成在所述燈上的涂層、包圍所述燈的管子、在所述燈和所述管子之間的間隙中的濾波裝置、用于來自所述燈的光的反射器、波導(dǎo)以及在所述燈和所述波導(dǎo)之間的濾波裝置中的至少一個(gè)的部分。
56.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其特征在于用于選擇性地過濾的所述機(jī)構(gòu)被包括為列在權(quán)利要求53中的多個(gè)部件的部分。
57.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其特征在于用于選擇性地過濾的所述機(jī)構(gòu)至少為吸收濾波器、選擇性的反射濾波器以及光譜諧振散射器之一。
58.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其特征在于所述機(jī)構(gòu)包含多層涂層。
59.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)；以及將來自所述源的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)，所述波導(dǎo)的長度選擇為增強(qiáng)來自所述設(shè)備的光輸出的均勻性。
60.如權(quán)利要求59所述的設(shè)備，其特征在于來自所述波導(dǎo)的光輸出的均勻性隨波導(dǎo)長度而變地具有諧振，其中所述波導(dǎo)的長度等于諧振長度之一。
61.如權(quán)利要求59所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)在鄰近該源的波導(dǎo)的一端具有一寬度和深度，其中波導(dǎo)的長度比所述寬度和深度中的較小的那個(gè)要大很多。
62.一種使用燈來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)；將來自所述燈的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)；以及在該燈和所述波導(dǎo)之間的間隙，該間隙充滿具有折射率的物質(zhì)，這樣可以選擇性地控制在病人皮膚中的光子的角頻譜。
63.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備，包括與所述燈隔開且基本包圍所述燈的管子，其中所述間隙在所述管子和所述波導(dǎo)之間。
64.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備，其特征在于所述間隙的長度最小化。
65.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備，其特征在于所述間隙充滿空氣。
66.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)，所述波導(dǎo)在輻射接收表面具有的面積比在輻射輸出表面的面積大，其中所述波導(dǎo)在所述表面之間具有彎曲的側(cè)面；以及將來自所述源的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)。
67.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)，所述波導(dǎo)在輻射接收表面具有的面積比在輻射輸出表面的面積大，且在所述表面之間具有側(cè)壁；在所述側(cè)壁的每一個(gè)上的反射器，其抑制通過所述壁的光子泄漏；以及將來自所述源的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)。
68.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)，所述波導(dǎo)具有多個(gè)穿過其自身形成的切口，所述切口適于使冷卻流體流過其中；以及將來自所述源的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)。
69.一種使用光輻射源來實(shí)施病人皮膚上的光學(xué)皮膚病治療的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚接觸的波導(dǎo)，所述波導(dǎo)具有與病人皮膚接觸的表面，該表面形成圖案為控制光子到病人皮膚的輸送；以及將來自所述源的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)。
70.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)，所述波導(dǎo)具有與病人皮膚接觸的表面，該表面為凹面；以及將來自所述源的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)。
71.如權(quán)利要求70所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)具有凹進(jìn)的皮膚接觸表面和用凹邊包圍該波導(dǎo)的邊緣之一。
72.如權(quán)利要求70所述的設(shè)備，其特征在于所述凹進(jìn)表面的深度選擇為結(jié)合施加到設(shè)備的壓力來控制由該設(shè)備治療的血管的深度。
73.如權(quán)利要求72所述的設(shè)備，包括用于檢測血管深度的機(jī)構(gòu)，其中通過在壓力下將所述凹進(jìn)表面施加到病人皮膚來限制血流，所述機(jī)構(gòu)允許控制壓力，以允許治療所期望深度的血管。
74.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)，所述波導(dǎo)具有皮膚接觸表面，其適于施加選擇性的壓力到皮膚，以控制治療的深度；以及將來自所述源的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)。
75.如權(quán)利要求74所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備用來治療血管，且包括用來檢測血管深度的機(jī)構(gòu)，其中通過在壓力下將所述表面施加到病人皮膚來限制血流，所述機(jī)構(gòu)允許控制壓力，以允許治療所期望深度的血管。
76.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)，所述波導(dǎo)至少部分地為激光波導(dǎo)和超級(jí)熒光波導(dǎo)之一；以及將來自所述源的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)。
77.如權(quán)利要求76所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)包括在光學(xué)波導(dǎo)中的端部上具有鏡子的激光作用的材料。
78.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)；包圍所述燈的激光材料和超級(jí)熒光材料中的至少一種；以及將來自所述源的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)。
79.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括具有皮膚接觸表面且適于與病人皮膚接觸的波導(dǎo)；將來自所述燈的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)；以及恰好在所述表面接觸該皮膚前，輸送冷卻噴霧到病人皮膚和所述皮膚接觸表面的機(jī)構(gòu)。
80.如權(quán)利要求79所述的設(shè)備，其特征在于所述波導(dǎo)包括鄰近病人皮膚且由熱的良導(dǎo)體材料制成的下面部分，以及由熱的不良導(dǎo)體材料制成的上面部分，所述下面部分的厚度控制在病人皮膚中的冷卻深度。
81.如權(quán)利要求79所述的設(shè)備，其特征在于所述機(jī)構(gòu)包括顯示何時(shí)該設(shè)備在病人皮膚的預(yù)定距離之內(nèi)的檢測器，所述冷卻噴霧響應(yīng)于所述檢測器被致動(dòng)。
82.一種使用光輻射源來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)；將來自所述燈的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)；以及向后背離所述波導(dǎo)的光輸出的通道，該通道通向反向散射檢測器，所述通道與皮膚垂線成α角，這就確保了只有反向散射光到達(dá)該檢測器。
83.一種使用燈來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)；將來自所述燈的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)；以及燈驅(qū)動(dòng)器，其用圖11的功率分布(44)、(45)和(46)之一驅(qū)動(dòng)所述燈。
84.一種使用燈來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括適于與病人皮膚光學(xué)接觸的波導(dǎo)，所述波導(dǎo)形成為一整體部件，所述燈穿過形成在該整體部件中的開口，所述波導(dǎo)包括將來自所述燈的光子通過所述波導(dǎo)引導(dǎo)到病人皮膚的機(jī)構(gòu)。
85.一種使用光輻射來治療病人皮膚的方法，所述方法包括將來自光輻射源的光輻射通過具有與病人皮膚接觸的第一表面的板施加到皮膚；以及將冷卻流體施加到該板的與所述第一表面相對的表面上；所述板的厚度選擇為控制冷卻出現(xiàn)在病人皮膚中的深度。
86.一種使用光輻射來治療病人皮膚中的血管的方法，所述方法包括將來自光輻射源的光輻射通過波導(dǎo)施加到病人的皮膚，該波導(dǎo)具有選擇性成形的皮膚接觸表面；以及將選定的壓力施加到波導(dǎo)，該壓力結(jié)合該波導(dǎo)的形狀足夠?qū)⒀夯緩膶?shí)施治療的血管之上的所有血管中移出。
87.如權(quán)利要求86所述的方法，其特征在于所述波導(dǎo)具有凹進(jìn)的皮膚接觸表面，該凹進(jìn)表面的深度結(jié)合施加的壓力可以控制治療的血管的深度。
88.一種使用光輻射來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括光輻射源；以及波導(dǎo)，通過該波導(dǎo)將來自該源的輻射施加到病人的皮膚，該波導(dǎo)具有散射特性，該特性隨波導(dǎo)溫度而變，因此，該波導(dǎo)可以自動(dòng)控制施加到病人皮膚的輻射，以補(bǔ)償在病人皮膚中的溫度變化。
89.一種使用來自燈的光輻射來治療病人皮膚的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于將來自該燈的輻射施加到病人皮膚的機(jī)構(gòu)；以及濾波機(jī)構(gòu)，其防止所有來自該燈的輻射波段到達(dá)病人皮膚，但至少有一個(gè)波段到達(dá)病人皮膚，所述至少一個(gè)波段這樣選擇，使得在病人皮膚中的所期望的目標(biāo)處的溫度相對于病人表皮的溫度有一個(gè)選定的值。
90.如權(quán)利要求89所述的設(shè)備，其特征在于所述選定的值大于一。
91.如權(quán)利要求89所述的設(shè)備，其特征在于有多個(gè)波段通過所述濾波機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用燈來治療病人皮膚的設(shè)備，該燈比以前這樣的裝置更有效，本發(fā)明也涉及一種使用燈來進(jìn)行各種皮膚治療的方法。該設(shè)備通過最小化光子泄漏和通過其它改進(jìn)來提供效率。本發(fā)明也包括用于在病人皮膚上光學(xué)治療的波導(dǎo)的各種改進(jìn)。
文檔編號(hào)A61N5/06GK1568163SQ02809310
公開日2005年1月19日 申請日期2002年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月2日
發(fā)明者G·B·阿爾特舒勒, M·因諾克金, V·Y·克拉穆夫, S·B·比魯欽斯基, A·埃羅費(fèi)夫, A·V·貝利科夫 申請人:帕洛瑪醫(yī)療技術(shù)公司