專利名稱：用于光美容裝置的冷卻系統(tǒng)的制作方法
用于光美容裝置的冷卻系統(tǒng)
本申請是申請?zhí)?00610093460. 9、申請日2002年05月23日提交的同名中國發(fā)明專利申請(申請日2002年05月23日的中國專利申請02814860. 6 (PCT/US02/1643Q的分案申請)的分案申請。
發(fā)明背景
相關(guān)申請
本申請對2002年3月12日提交的臨時申請序號60/363798的優(yōu)先權(quán)提出要求。 本申請還是2002年1月18日提交的申請序號10/052,474的部分繼續(xù)，而該申請為1999 年12月觀日提交的申請序號09/473，910的繼續(xù)，而該申請對1999年1月8日提交的臨時申請序號60/115,447的優(yōu)先權(quán)提出了要求，對1999年11月9日提交的臨時申請序號 60/164，492的優(yōu)先權(quán)提出了要求，并且是1998年5月13日提交的申請序號09/078，055即現(xiàn)在的美國專利U. S. Patent No. 6，273，884的部分繼續(xù)，而該申請對1997年5月15日提交的臨時申請序號60/046，542和1998年3月12日提交的臨時申請序號60/077，726的優(yōu)先權(quán)提出了要求。本申請還是1999年3月12日提交的申請序號09/268，433的部分繼續(xù)， 而該申請對1999年1月8日提交的臨時申請序號60/115，447和1999年1月8日提交的臨時申請序號60/077，794的優(yōu)先權(quán)提出了要求，并且是1996年12月2日提交的申請序號 08/759，036即現(xiàn)在的美國專利U. S. Patent No. 6，015, 404的部分繼續(xù)，并且是現(xiàn)在已放棄的1996年12月2日提交的申請序號08/759，136的部分繼續(xù)，并且是1998年5月13日提交的申請序號09/078，055即現(xiàn)在的美國專利U. S. Patent No. 6，273，884的部分繼續(xù)，而該申請對1997年5月15日提交的臨時申請序號60/046，542和1998年3月12日提交的臨時申請序號60/077，726的優(yōu)先權(quán)提出了要求。本申請還是2000年8月9日提交的申請序號09/634，981的部分繼續(xù)，而該申請是1998年5月13日提交的申請序號09/078，055即現(xiàn)在的美國專利U. S. PatentNo. 6，273，884的繼續(xù)，而該申請對1997年5月15日提交的臨時申請序號60/046，542和1998年3月12日提交的臨時申請序號60/077，726的優(yōu)先權(quán)提出了要求。本申請還是2001年4月30日提交的申請序號09/847，043的部分繼續(xù)，而該申請對2000年4月觀日提交的臨時申請序號60/200，431的優(yōu)先權(quán)提出了要求。本申請還對2001年5月23日提交的臨時申請序號60/292，827的優(yōu)先權(quán)提出了要求。本申請還對 2002年3月12日提交的臨時申請序號60/363，871的優(yōu)先權(quán)提出了要求。所有這些前面的申請說明書的內(nèi)容在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
存在多種可使用光美容程序(本文中也稱作光美容處理)來處理的情況，包括光基(例如使用激光器或燈)除毛、各種皮膚病變的處理，紋身去除、面部重修面以及皮膚恢復活力處理。目前，光美容程序利用對位于病人皮膚的表皮/真皮中的目標結(jié)構(gòu)進行破壞性加熱的專業(yè)級裝置來執(zhí)行。
到目前為止，光美容程序都是在皮膚科醫(yī)生的辦公室里進行，這部分是由于用于執(zhí)行這些程序的裝置價格昂貴，部分是由于與裝置相關(guān)的安全考慮，以及部分是由于需要對光在病人皮膚上產(chǎn)生的傷口進行護理。這種傷口可能由于大功率射線對病人表皮造成的損壞而產(chǎn)生并且可能會造成顯著的疼痛和/或造成感染的危險。盡管某些光美容程序，例如CO2激光器面部重修面，出于醫(yī)學原因(例如需要進行操作后的傷口護理)將可以繼續(xù)在皮膚科醫(yī)生的辦公室里執(zhí)行，但是如果消費者能夠按照安全有效的方式執(zhí)行程序，則大量的光美容程序可以在非醫(yī)學環(huán)境(例如家庭、理發(fā)店或者礦泉療養(yǎng)地)中執(zhí)行。即使對于在醫(yī)學環(huán)境中執(zhí)行的程序，減少皮膚損壞也將會縮短恢復時間。
用于醫(yī)學或非醫(yī)學環(huán)境中的光美容裝置可以受益于以下特征。(1)這種裝置必須安全。例如，必須避免造成眼睛和皮膚損傷。(2)優(yōu)選地，這種裝置易于使用，從而使得操作者在只需閱讀了簡短的訓練周期之后就能夠?qū)崿F(xiàn)可接受的美容結(jié)果。(3)優(yōu)選地，這種裝置足夠結(jié)實耐用以便能承受隨便濫用。(5)優(yōu)選地，這種裝置易于維護。(6)優(yōu)選地，這種裝置可大量制造。(7)優(yōu)選地，這種裝置可以合理的價格買到。(8)優(yōu)選地，這種裝置很小并且易于存儲，例如存儲于浴室中。目前可買到的光美容裝置在關(guān)于一項或更多項以上提出的問題方面具有局限性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面為一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的光美容裝置，包括一緊靠病人皮膚使用的處理頭部、至少一置于處理頭部內(nèi)并且適于將射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源、一與該至少一個源保持熱聯(lián)接的冷卻表面以及一用于將相變物質(zhì)引導至冷卻表面上的機構(gòu)。任選地，相變物質(zhì)包括一液體。另外，相變物質(zhì)也可包括一固體。
在第一方面的一些實施例中，表面具有紋理。紋理可為線性凹槽型式或者同心凹槽型式。另外，紋理也可為多個突起。該機構(gòu)可為一噴口。機構(gòu)可還包括一聯(lián)接至噴口上的閥，其中閥控制著投射于冷卻表面上的液體量?？墒褂靡粺醾鞲衅鱽懋a(chǎn)生顯示至少一部分皮膚區(qū)域的溫度的信號，并且可使用一控制器來接收來自熱傳感器的信號并響應于溫度而控制著閥。
一容器可包括于內(nèi)以用于容放物質(zhì)。在一些實施例中，這種物質(zhì)為致冷劑。例如， 致冷劑包括四氟代乙烷。固體可為冰或者一有機化合物、或者為一鎵/銦合金。
冷卻表面可為一向源提供電力的導熱電極。另外，冷卻表面也可為一與源保持熱聯(lián)接的導熱散熱片的一個表面。冷卻表面可具有至少一用于接收相變物質(zhì)的通過其中的通道。另外，冷卻表面也可具有多個用于接收相變物質(zhì)的通過其中的通道，這些通道沿著長度方向?qū)R。
本發(fā)明的第二方面為一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的光美容裝置，包括一緊靠病人皮膚使用的處理頭部、至少一適于將射線通過處理頭部投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源、以及一聯(lián)接于處理頭部上并適于將第一物質(zhì)投射至病人皮膚上的第一機構(gòu)。電磁射線源可置于處理頭部內(nèi)。這種裝置可包括一用于將射線傳送至皮膚區(qū)域的光學系統(tǒng)，這種光學系統(tǒng)具有一適于與病人皮膚相接觸的表面。這種裝置可還包括一與該至少一個源和所述表面保持熱聯(lián)接的冷卻表面；以及一用于將相變物質(zhì)投射于冷卻表面上的第二機構(gòu)，其中第一機構(gòu)適于使用通過第二物質(zhì)的相變而形成的氣體來將第一物質(zhì)驅(qū)至病人皮膚上。這種裝置可還包括一與源和所述表面保持熱聯(lián)接的冷卻表面，以及一適于將第一物質(zhì)的一部分投射于冷卻表面上的第二機構(gòu)。
第一物質(zhì)可為一液體而投射于皮膚上的第一物質(zhì)的部分為通過第一物質(zhì)的相變而產(chǎn)生的氣體。另外，第一物質(zhì)也可為一固體而投射于皮膚上的第一物質(zhì)的部分為通過第一物質(zhì)的相變而產(chǎn)生的液體。在另外一個替代方案中，第一物質(zhì)為一固體而投射于皮膚上的第一物質(zhì)的部分為通過第一物質(zhì)的相變而產(chǎn)生的氣體。
第一物質(zhì)可為一液體，而這種液體可為洗液。另外，第一物質(zhì)可為一氣體，而這種氣體可為已冷卻過的空氣。第二物質(zhì)可包括多種組分。冷卻表面可為一向源提供電力的導熱電極的一個表面。冷卻表面可為一與源保持熱聯(lián)接的導熱散熱片的一個表面。任選地， 源可為二極管激光棒、發(fā)光二極管和燈之一。
本發(fā)明的第三方面為一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括一緊靠病人皮膚使用的處理頭部、至少一置于處理頭部內(nèi)并且適于將電磁射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源、一與該至少一個電磁射線源保持熱聯(lián)接并且包括至少一通過其中的通道的冷卻表面、以及一用于將物質(zhì)投射至冷卻表面上以及該至少一通道中的機構(gòu)。
這種物質(zhì)可為一液體或一氣體。
本發(fā)明的第四方面為一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括至少一適于將射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源、一與該至少一個源保持熱聯(lián)接的冷卻表面以及一與冷卻表面保持熱聯(lián)接的固體塊，固體塊隨著從冷卻表面上吸熱而發(fā)生相變。
在一些實施例中，固體塊為冰或者可為干冰。這種裝置可還包括一帶動固體塊與冷卻表面形成接觸的機構(gòu)。這種裝置可還包括一處理頭部，其中源置于該處理頭部中。源可為二極管激光棒、發(fā)光二極管和燈之一。
冷卻表面可為一向源提供電力的導熱電極的一個表面或者一與源保持熱聯(lián)接的導熱散熱片。
本發(fā)明的第五方面為一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括至少一適于將電磁射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源、一與該至少一個源保持熱聯(lián)接的冷卻表面、一與冷卻表面保持熱聯(lián)接的固體塊、以及一適于接收液體的一部分并且將這部分液體投射于病人皮膚上的排放孔，其中固體塊的至少一部分隨著從冷卻表面上吸熱而變?yōu)橐后w。
這種裝置可還包括一用于將液體與一化學物質(zhì)組合在一起并將液體和化學品的組合引導至病人皮膚上的機構(gòu)。
本發(fā)明的第六方面為一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括至少一適于將電磁射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源、一與該至少一個源保持熱聯(lián)接的冷卻表面以及一與冷卻表面保持熱聯(lián)接并且包含至少一第一化學化合物和一第二化學化合物的反應室， 第一和第二化學化合物經(jīng)過選擇以便在反應室內(nèi)提供吸熱反應。
冷卻表面可為一向源提供電力的導熱電極的一個表面，或者冷卻表面可為一與源保持熱聯(lián)接的導熱散熱片的一個表面。
本發(fā)明的第七方面為一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括一緊靠病人皮膚使用的處理頭部、至少一置于處理頭部內(nèi)并且適于將電磁射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源、以及一與該至少一個電磁射線源保持熱聯(lián)接的冷卻表面，冷卻表面具有一通過其中的通道，用于容許一低沸點液體流動至冷卻表面的一個表面上。
這種裝置可還包括一聯(lián)接至該通道的閥，用于控制低沸點液體的蒸發(fā)。這種裝置可另外還包括一用于產(chǎn)生顯示皮膚區(qū)域的溫度的信號的熱傳感器和一用于接收來自熱傳感器的信號并響應于信號控制著閥的控制器。這種裝置可具有一聯(lián)接至通道以便控制低沸點液體的沸騰情況的壓力源。這種源為激光二極管棒、發(fā)光二極管和燈之一。
本發(fā)明的第八方面為一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括一緊靠病人皮膚使用的處理頭部、至少一置于處理頭部內(nèi)并且適于將射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源、一與該至少一個源保持熱聯(lián)接的熱傳播器、以及一與熱傳播器保持熱聯(lián)接的冷卻表面。 這種源可為二極管激光棒、發(fā)光二極管和燈之一。冷卻表面可為一向源提供電力的導熱電極的一個表面，或者可為一與源保持熱聯(lián)接的導熱散熱片的一個表面。
本發(fā)明的第九方面為一種用于冷卻熱產(chǎn)生裝置的冷卻系統(tǒng)，包括一與熱產(chǎn)生裝置保持熱聯(lián)接的冷卻表面和一適于投射高壓液體的噴嘴，液體形成了在冷卻表面上流動的液體。這種高壓液體可進行投射以便使得液體能夠在位于噴嘴與冷卻表面之間的整個距離上形成一液體流。冷卻表面可帶有紋理。任選地，冷卻系統(tǒng)可還包括一用于將液體重新引回至冷卻表面上的冷卻室。冷卻室可包括側(cè)壁和一蓋。盡管許多實施例參照在非醫(yī)學環(huán)境中執(zhí)行光美容處理來進行描述，但是應當理解本發(fā)明的方面的益處既適用于非醫(yī)學裝置，又適用于醫(yī)學裝置，并且本發(fā)明還毫無限制地適用于任何一個。


現(xiàn)在將參照附圖通過實例對本發(fā)明的示例性、非限制性實施例進行描述，其中在各個圖中相同的參考數(shù)字用于標示共同的元件，并且其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些方面的一種光美容裝置的一些基本元件的示意圖2A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面的一種射線系統(tǒng)的一個實例的側(cè)視圖，用于在病人皮膚的一個區(qū)域上執(zhí)行光美容程序；
圖2B為沿著圖2A的線2B-2B’剖開的病人皮膚的受到照射的區(qū)域的示意性俯視圖3為一種射線系統(tǒng)的一個實例的側(cè)視圖，其能夠在病人皮膚的一個區(qū)域上形成兩個射線區(qū)域；
圖4為一種適用于形成多個處理島的系統(tǒng)的一個實例的俯視圖5為根據(jù)本發(fā)明的方面的頭部的一個實施例的示意性剖面?zhèn)纫晥D6A為一種使用蒸發(fā)冷卻法的冷卻系統(tǒng)的一個實施例的一個實例的剖面?zhèn)纫晥D6B為一種利用冷卻液體的冷卻系統(tǒng)的另一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D6C為一種使用冷卻液體并具有一冷卻室的冷卻系統(tǒng)的另一個實施例的示意圖6D為使用冷卻液體的頭部的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D，其中排放孔與冷卻液體進入室內(nèi)所經(jīng)過的口分開；
圖7為一種具有通道的冷卻系統(tǒng)的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D8為利用液體的蒸發(fā)冷卻的頭部的另一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D9為根據(jù)本發(fā)明的方面使用固體相變材料的一種冷卻系統(tǒng)的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D10為一種使用吸熱化學反應來進行冷卻的冷卻系統(tǒng)的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D11為一種具有一用于冷卻病人皮膚的排放孔的裝置的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D12A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面適用于光美容裝置的一種單元件光學系統(tǒng)的一個實施例的一個實例的側(cè)視圖12B為如圖12A中所示的光學系統(tǒng)的一個實施例的一個實例的射線軌跡；
圖13A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面適用于光美容裝置的一種兩元件柱面光學系統(tǒng)的一個實施例的一個實例的側(cè)視圖13B為如圖13A中所示的光學系統(tǒng)的一個實施例的一個實例的射線軌跡；
圖14A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面適用于光美容裝置的一種兩元件柱面光學系統(tǒng)的一個實施例的另一個實例的側(cè)視圖14B為如圖14A中所示的光學系統(tǒng)的一個實施例的一個實例的射線軌跡；
圖15A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面適用于光美容裝置的一種兩元件柱面光學系統(tǒng)的一個實施例的另一個實例的側(cè)視圖15B為如圖15A中所示的光學系統(tǒng)的一個實施例的一個實例的射線軌跡；
圖16A為用于執(zhí)行光美容程序的頭部的一個示例性實施例的示意圖16B為用于執(zhí)行光美容程序的頭部的一個示例性實施例的示意圖，其還提供有在光美容程序進行過程中執(zhí)行肌肉刺激的能力；
圖17A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面的設(shè)備的一個實施例的一個實例的示意圖，其在光學上確定著光學元件與病人皮膚表面之間的接觸情況；
圖17B為根據(jù)本發(fā)明的一些方面的設(shè)備的一個實施例的一個實例的示意圖，其在光學上確定著光學元件與病人皮膚表面之間的接觸情況；
圖17C為根據(jù)本發(fā)明的一些方面的設(shè)備的一個實施例的一個實例的示意圖，其在電學上確定著光學元件與病人皮膚表面之間的接觸情況；
圖18A為一種具有一運動傳感器的機頭的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D18B為一種運動傳感器系統(tǒng)的一個實施例的一個實例的示意圖19為一種具有一光學運動傳感器的設(shè)備的另一個實例的示意圖20為一種機頭的一個實施例的一個實例的示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一種獨立式光美容裝置的一些方面；
圖21為一種用于停放獨立式光美容裝置的機頭停放臺的一個實施例的一個實例的示意圖22為一種具有一可分離式頭部的機頭的一個實施例的一個實例的示意圖23為一示意圖，示出了一種適于用戶更換的具有一個或多個組件的模塊式機頭；
圖M為一示意圖，示出了一種適于用戶更換的具有一個或多個組件的模塊式光學部件；
圖25為一種光美容裝置的一個實例的示意圖，示出了本發(fā)明的一些方面；
圖2隊為一種光美容頭部的一個實例的示意圖，示出了針對處理皮膚的彎曲區(qū)域的本發(fā)明的方面；
圖^B為用于處理彎曲表面的一種頭部的雙傳送系統(tǒng)的一個實施例的示意圖27為一示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的機頭2700的一些方面的一個實施例；以及
圖觀為根據(jù)本發(fā)明的至少一些方面的光美容裝置的一個實施例的示意圖。
具體實施方式
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些方面的一種光美容裝置的一些基本元件的示意圖。區(qū)域 110為待要執(zhí)行選定的光美容處理的病人皮膚的一個區(qū)域。皮膚區(qū)域110具有一介于表皮層120與真皮層130之間的基底層140。通常，光美容處理涉及處理位于表皮層120或真皮層130內(nèi)的目標區(qū)域。例如，在除毛的情況中，可能需要加熱毛囊160的球150。另外，可能只加熱球150的一部分，例如介于乳突與囊之間的基膜152。
在本發(fā)明的一些實施例中，裝置100的主子系統(tǒng)包括一機頭170、一基本單元120 以及用于將機頭170聯(lián)接于基本單元120上的軟線1 基本單元120可包括一用于向控制電子電路122和電磁射線(EMR)源125供電的電源124。電源IM可以通過軟線1 聯(lián)接于機頭170上。軟線1 優(yōu)選為輕型和柔性。另外，如下文中參照圖21所述，軟線1 可以省去而基本單元120可用作一位于機頭170中的可充電式電源(例如電池或電容器)的充電站。在一些實施例中，通過在機頭170中包括一可充電式電源和一交流適配器就能夠完全除去基本單元120。
機頭170包括一適于與病人皮膚保持接觸的處理頭部180 (也簡稱作頭部)、以及一可由操作者抓住以便在病人皮膚上沿任意方向移動頭部180的手柄190。例如，頭部180 可以沿向前方向105在皮膚上推動，或者沿向后方向106在皮膚上拉動。通常，在給定的行程期間，在頭部180運動時在頭部180和病人皮膚110之間仍會保持接觸。機頭170可以通過機械驅(qū)動或者用手掃過皮膚表面的區(qū)域110。優(yōu)選在頭部180與皮膚110之間保持牢固的接觸以便保證良好的熱和光學接觸。如下文中更詳細所述，在本發(fā)明的一些實施例中， 頭部180和/或皮膚區(qū)域110通過被動或主動冷卻設(shè)備進行冷卻以防止損壞頭部并且減少損害皮膚情況(例如傷害)的發(fā)生。
在一個示例性實施例中，源125位于機頭170中，例如頭部180中。另外，源125 位于基本單元120中并且通過光學纖維1 連接至頭部180。光學纖維1 可以延伸通過手柄190，或者另外可以連接至頭部180以便向病人皮膚輸送光。
在一些實施例中，控制器122通過線132接收來自頭部180的信息，例如關(guān)于頭部 180與皮膚110的接觸情況、頭部180在病人皮膚上的運動速率、和/或皮膚溫度的信息。 控制器122可以通過線132向頭部180傳送控制信號。線132可為還穿過手柄190連接至頭部180上的纜的部分，或者可以另外連接至頭部?？刂破?22還可以產(chǎn)生輸出以便控制源125的操作并且還可以接收來自源的信息?？刂破?22還可以控制選定的輸出裝置119， 例如音頻輸出裝置(例如蜂鳴器)、光學輸出裝置、感覺輸出裝置(例如振動器)、或者其它對操作者的反饋控制。根據(jù)操作者的偏好，還可以使用其它常用的輸出裝置。在一些實施例中，輸出裝置119位于機頭170中。
圖2A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面的一種照明系統(tǒng)200的一個實例的側(cè)視圖，用于在病人皮膚的一個區(qū)域110上執(zhí)行光美容程序。圖2B為沿著圖2A的線2B-2B’剖開的病人皮膚的受到照射的區(qū)域110的示意性俯視圖。在本發(fā)明的示例性實施例中，包括一 EMR源204的系統(tǒng)200位于光美容裝置的頭部(例如圖1中的頭部180)中以便使得EMR源位于接近皮膚表面110的位置。
根據(jù)待執(zhí)行的處理，源204可以適于發(fā)射單個波長、多個波長或者一個波段。源 204可為相干光源，例如紅寶石、紫翠玉或其它固態(tài)激光器、氣體激光器、二極管激光棒或其它適用的激光源。另外，源204可為非相干光源，例如發(fā)光二極管、弧光燈、閃光燈、熒光燈、 鹵素燈、鹵化物燈或其它適用的燈。
由多個光學元件組成的光學系統(tǒng)206包括一用于傳送EMR源204發(fā)出的射線并且與病人皮膚110相接觸的表面207。光學系統(tǒng)206的其它細節(jié)在下文中參照圖12-16給出。 短語“光學系統(tǒng)”在此用來指的是用于傳送適用于執(zhí)行光美容程序的任一類型光學射線的系統(tǒng)。
在一些實施例中，源204具有一沿χ方向的延伸尺寸(例如，光源基本為線性)。 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解可將多個點源組合形成一基本為線性的源。此外，較小的線性源可以組合形成單個更長連續(xù)線性源，或者具有一個或更多斷點的更長線性源。例如， 源204可為一具有1厘米長發(fā)射譜線和幾微米譜線寬的二極管激光棒；任選地，源204可包括兩個或三個置于一沿χ方向的直線上的棒以形成一 2厘米或3厘米長的發(fā)射譜線。
另外，線性光源可沿y方向彼此鄰近放置以便形成一具有增大的譜線寬度的源。 系統(tǒng)200可包括一個或多個另加的源205，它們的配置與一個或更多源204相同或者不同。 在具有兩個源的實施例中，源204和源205可發(fā)射相同或不同的波長范圍。
在具有多個EMR源204、205的實施例中，可能只需要啟動選定的光源以便進行給定的處理。例如，在具有發(fā)射不同波長的源的實施例中，對于某些應用，例如除毛操作，可能優(yōu)選只啟動選定的一個或更多源，而對于某些其它應用，例如粉刺處理或皮膚恢復活力處理，優(yōu)選啟動選定的一個或更多其它源。盡管所討論的源發(fā)射的是一個波長的射線，但是本發(fā)明所述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解任意射線源可產(chǎn)生一有限范圍波長的光，相應地特定的波長可為更寬范圍的一部分。
射線源204可為一脈沖或連續(xù)波(CW)源。對于需要覆蓋大面積皮膚的應用例如除毛應用，可優(yōu)選CW 二極管激光棒。在授予Altshuler等人的標題為“用于皮膚病學處理的方法及設(shè)備”的美國專利U. S. Patent No. 6，273，884B1中，描述了一種利用連續(xù)波(Cff) 光源來處理各種皮膚病學病癥的方法，其內(nèi)容在此引入作為參考。該專利的一些方面講述了將一 CW光源與一接觸光學輸送系統(tǒng)結(jié)合使用，該接觸光學輸送系統(tǒng)可用手掃描或者機械驅(qū)動掠過皮膚表面以便在目標生物結(jié)構(gòu)中形成精確的溫度升高(即使用連續(xù)接觸掃描 (CCS))。
大多數(shù)商用的二極管激光棒呈現(xiàn)的壽命大于5000小時，但是根據(jù)本發(fā)明的應用可能只需要10-100小時的壽命。相應地，在本發(fā)明的一些實施例中，源204可以施加過載電流以便增大射線輸出，從而使得二極管激光器在較高的溫度下工作，因而造成犧牲壽命。
適用于本發(fā)明的二極管激光棒包括發(fā)射790-980納米的波長或其它適當波長的二極管激光棒。適用于本發(fā)明的方面的二極管激光棒的源的實例包括Coherent Inc. of Santa Clara，CA 或者 Spectra Physics of Mountain View，CA。源 204、205 的以上實例僅為示例，并且應當理解本發(fā)明的方面包括使用目前已有或者尚待開發(fā)的任一適當?shù)腅MR源的裝置和設(shè)備。
對于本發(fā)明的一些實施例，例如需要低功率或者用于處理小面積的病人皮膚的那些實施例，可以使用發(fā)光二極管作為光源204、205。有寬發(fā)射波長范圍的發(fā)光二極管可供使用。與以上所討論的二極管激光器源相似，可以在單個光學系統(tǒng)中使用發(fā)射不同波長的多個發(fā)光二極管。發(fā)光二極管的典型壽命范圍為50000小時；與激光器二極管相似，可以通過使發(fā)光二極管過載并犧牲壽命而產(chǎn)生較高的光學功率。對于需要高功率密度的應用，可以使用反射集中器(例如拋物面反射器)來減小在皮膚表面上的光點直徑。
寬帶源(例如低功率鹵素燈、弧光燈和鹵化物燈)為另一類型能夠用作源204、205 的光源?？梢允褂靡桓蚋喙鈱W纖維來為給定的應用提供感興趣的波段。多個燈可以組合使用以便產(chǎn)生高功率，并且與發(fā)光二極管的情況相似，可以使用集中器來減小在皮膚表面上的光點直徑。在一些實施例中，幾種不同類型的光源可以并入一光美容裝置(例如圖 1的裝置100)中。
在系統(tǒng)200的一些實施例中，一光束分離器230將來自源204的射線分離形成EMR 的第一部分和EMR的第二部分。第一部分和第二部分可以各自通過過濾器240和242進行過濾。在過濾之后，這兩個部分可以具有相同或者不同的波長范圍。第一和第二部分的功能可以相同或者不同。例如，EMR的第二部分的功能可為對病人皮膚進行預熱，以便為利用 EMR的第一部分進行處理作準備。另外，EMR的第一部分和EMR的第二部分可以都提供處理。
參看圖2B，在一些實施例中，光學系統(tǒng)206(在圖2A中可以看到)適于在病人皮膚 110上形成一沿著第一軸線211的射線第一區(qū)域210。射線第一區(qū)域210由來自源204(在圖2A中可以看到)的電磁射線的至少第一部分形成。在一些實施例中，可在病人皮膚110 上形成一沿著第二軸線221的射線第二區(qū)域220。射線第二區(qū)域220可由來自射線源204 的電磁射線的第二部分形成；另外，射線第二區(qū)域220可以由來自第二射線源205 (在圖2A 中可以看到)的光形成。
在本發(fā)明的一些方面中，第一軸線211和第二軸線221平行；然而在其它實施例中，軸線211、221并不平行。系統(tǒng)206可適于使第一區(qū)域210與第二區(qū)域220形成一選定距離，或者可適于使射線的第一部分覆蓋著射線的第二部分的至少一部分。任選地，系統(tǒng) 206適于基本上以線的形式形成(聚焦或校準成)第一部分和第二部分。光學系統(tǒng)200可以適于在皮膚表面上產(chǎn)生一條或更多條光線，其各具有1-300毫米的長度和0. 1-10毫米的寬度。光束的散光可處于0.01-0. 5的范圍內(nèi)。詞“散光”在此的定義指的是光束寬度與光束長度的比率。同樣，任選地，系統(tǒng)206可適于在病人皮膚110上形成一個或更多沿著其它軸線(未示出)的射線的其它區(qū)域，射線的其它區(qū)域由來自射線源204或205的電磁射線的相應其它部分，或者來自一個或更多其它射線源的射線形成。
圖3為一種用于執(zhí)行光美容程序的照明系統(tǒng)300的另一個實例的側(cè)視圖，其能夠在病人皮膚110的一個區(qū)域上形成兩個射線區(qū)域311、316。在系統(tǒng)300中，兩個光學系統(tǒng) 310、315，而不是單個光學系統(tǒng)206(圖2)，各產(chǎn)生一相應的射線區(qū)域311、316 (例如射線區(qū)域210、220)。用于產(chǎn)生線的射線可來自兩個源304、305或者以上參照圖2所述的單個分開的源。
圖4為一種適用于形成多個處理島的照明系統(tǒng)400的一個實例的俯視圖。系統(tǒng)400 包括多個源410(例如一發(fā)射照明線或圓斑點的常規(guī)型激光器二極管)，其各具有一相應的光學系統(tǒng)415以便將光引至皮膚區(qū)域。所示的系統(tǒng)可用于在皮膚區(qū)域內(nèi)形成一具有多個處理島的焦斑的正方形(或任意形狀)矩陣。此處所用的詞“島”的定義指的是與進行指定處理的其它區(qū)域分離開的進行指定處理的一個區(qū)域，因此使得位于兩個或更多區(qū)域之間的區(qū)域所接收的射線量低于為實現(xiàn)指定處理所需的量。對于照明島，在由Anderson于2001年12 月27日提交的標題為“用于EMR處理的方法及設(shè)備”的美國臨時專利申請U. S. Provisional Patent Application 10/033，302中進行了更詳細的討論，其內(nèi)容在此引入作為參考。
對于利用高功率源的根據(jù)本發(fā)明的光美容裝置的實施例，為了防止對消費者造成傷害或其它損害，來自源的廢熱的管理非常重要。例如，在機頭中包括二極管激光棒的光美容裝置的情況中，可能有高達60%的電能以非光學廢熱的形式耗散。除了要除熱以防傷害之外，除熱對于防止源過熱和源壽命縮短也很重要。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的方面的頭部500的一個實施例的示意性剖面?zhèn)纫晥D。頭部500 包括一照明系統(tǒng)，其包括一 EMR源(例如二極管激光棒510)和一光學系統(tǒng)520。頭部500 可位于一殼體中以便保護光學組件并且保護光美容裝置的操作者；殼體在此省去以免造成混舌L。在圖5中，二極管激光棒510擔當電磁射線源(例如圖2中的源204)并且可以用來形成一個或更多射線區(qū)域(例如圖2中的210、220)。二極管激光棒510位于正電極515與負電極516之間。電極515、516為二極管激光棒510提供電功率，并且可由具有良好導電性的任意適用材料制成。在一些實施例中，電極515、516與二極管激光棒510保持熱接觸， 并且具有良好的導熱性以便將廢熱從二極管激光棒510處送離。例如，電極515和516可由鋁或銅制成。
任選地，來自二極管激光棒510的廢熱可通過電極515和516傳送至散熱片530。 散熱片530可由具有良好導熱性的任意材料制成以便將廢熱從二極管棒510處送離。例如， 散熱片可由鋁或銅制成。散熱片530可通過任意適當?shù)囊阎鋮s方法包括空氣流來進行冷卻。任選地，冷卻作用可通過向散熱片530添加翼片(未示出)而得以增強。另外，散熱片 530也可以通過一種或更多以下參照圖6-11所討論的除熱方法來冷卻。同樣任選地，一熱傳播器522可位于電極515、516與散熱片530之間。熱傳播器522與電極515、516和散熱片530保持熱聯(lián)接。熱傳播器522可由任意具有良好導熱性的適用材料制成；優(yōu)選地，熱傳播器522為電絕緣。金剛石和碳纖維為適用作熱傳播器的材料的兩個實例。
在一些實施例中，電極515、516適于為散熱片以便將廢熱從二極管激光棒510處傳離。相應地，散熱片530和熱傳播器522可以省去。在這些實施例中，電極515和516可以由任意具有良好導熱和導電性的材料制成。任選地，可以使用一個或更多熱傳感器5 (例如熱電偶、電熱調(diào)節(jié)器)來監(jiān)控指示病人皮膚的溫度(例如在光學系統(tǒng)520與電極516的界面處的溫度)以用于下文所述的冷卻系統(tǒng)中。
二極管激光棒510可以利用能夠在棒510與電極515、516之間保持良好電接觸的任意方法而固定于電極515和516上。在需要傳送廢熱的實施例中，可以使用能夠?qū)崿F(xiàn)良好熱和電接觸的任意適用方法。在一個實施例中，二極管激光棒510夾緊于兩個電極515 和516之間?？梢岳脧椈苫蚱渌m用的裝置來將二極管激光棒510牢固夾緊于電極515、 516之間。在另一個實施例中，二極管激光棒510也可利用導熱/電環(huán)氧樹脂而膠合就位。 在另一個實施例中，二極管激光棒510利用低溫焊料(銦或金/錫焊料，等等)而焊接就位。 可以利用置于二極管激光棒510與電極515和516之間的銦的預型，并利用模結(jié)合器來加熱、壓縮、然后冷卻焊料和二極管棒而實現(xiàn)自動焊接。任選地，一由具有高導熱性以及低導電性的材料如BeO制成的墊片525可以包括在內(nèi)以便在電極515和516之間提供電絕緣。
根據(jù)本發(fā)明的一些方面，光學系統(tǒng)520將來自二極管激光棒510的光聯(lián)至病人皮膚。光學系統(tǒng)520可以通過氣隙511與二極管激光棒510分離開。在下文中參照圖12-15 對示例光學系統(tǒng)520進行了更詳細的描述。在根據(jù)本發(fā)明的一些方面的實施例中，光學系統(tǒng)520適于與病人皮膚的一個區(qū)域相接觸，并且對光學表面521進行冷卻以提供對病人皮膚的冷卻作用。
在一些實施例中，二極管激光棒510和光學系統(tǒng)520的冷卻利用單個冷卻系統(tǒng)來實現(xiàn)。例如，電極515、516可沿尺寸A與光學系統(tǒng)520保持熱聯(lián)接；相應地，二極管激光棒 510和光學系統(tǒng)520都可以通過直接冷卻電極515、516或者通過冷卻與電極515、516保持熱聯(lián)接的散熱片530而進行冷卻。尺寸A通常大約介于1至10毫米之間。關(guān)于光源和光學系統(tǒng)的同時冷卻的其它細節(jié)在1999年12月觀日提交的序號為09/473，910的美國專利申請中給出，其內(nèi)容在此引入作為參考。
皮膚的接觸冷卻可用來在向皮膚輸送例如具有能夠有效吸收黑色素的波長的高流量射線的過程中保護病人的表皮。在頭部500的一些實施例中，光學系統(tǒng)520包括一藍寶石元件，由于其具有良好的光傳輸能力和導熱性而適于與病人皮膚相接觸。如上所述，光學系統(tǒng)520可在處理過程中進行冷卻以便從藍寶石元件除去熱量。任選地，在利用光美容裝置進行處理之前，可將一種在工作波長下透明的洗液涂敷于皮膚上。優(yōu)選地，該位置能夠?qū)嵋员阍鰪娡ㄟ^光學表面521從皮膚上除熱的能力。優(yōu)選地，這種洗液還便于光學系統(tǒng) 520在皮膚表面上的滑動，并且具有適合于接觸表面520與皮膚110之間相匹配的折射率以便有效地提供光學聯(lián)接至皮膚中的射線。
通過選擇一種具有響應于EMR源(例如激光二極管510)的輻射而改變的光學屬性(例如顏色或反射系數(shù))的洗液，洗液還可用于顯示哪塊皮膚區(qū)域已進行過處理。例如， 如果洗液開始時呈現(xiàn)一種給定的顏色，在經(jīng)過照射后其將變透明(或呈一種不同的顏色)。 區(qū)分已處理區(qū)域和未處理區(qū)域的能力對于需要在較大表面積上執(zhí)行的處理例如除毛而言尤其重要。
圖5還示出了一種用于通過散熱片530冷卻二極管棒510和光學系統(tǒng)520的系統(tǒng)的實施例。在圖5中，吸熱液體流過與散熱片530保持熱聯(lián)接的導熱管道M0。例如，在一個實施例中，水用作這種液體。任選地，水可以通過連接一個冷水源，例如自來水而提供；參看圖1，水可以通過具有適當?shù)墓苈返氖直?90提供。另外，一具有熱交換器(未示出)的閉路冷卻回路用于除去液體的熱；熱交換器可以位于手柄190或基本單元120中。
再次參看圖5，管道540覆蓋著一個或更多表面，例如散熱片530的表面M2的至少一部分。單個平管道可以覆蓋著散熱片530的一個或更多表面的全部。另外，可以使用多個管道，而每個管道覆蓋著散熱片530的一個表面的一部分。另外，一個或更多管道540 可以覆蓋著電極515、516的至少一部分。由于冷卻作用可以應用于散熱片530或者直接應用于電極515、516上，因而散熱片的表面(例如表面M2)、電極的表面或者其它有待除熱的適當表面在后文中都將稱作“冷卻表面”。盡管所示的冷卻表面為一外表面，但是應當理解，冷卻表面可為內(nèi)表面，例如通過散熱片或電極暴露于管道的表面。
圖6A為一種使用蒸發(fā)冷卻法的冷卻系統(tǒng)的一個實施例600的一個實例的剖面?zhèn)纫晥D。在圖6中，相變液體從一個或更多噴口 610和620噴至冷卻表面623上。這種液體可為任意適用的蒸發(fā)液體，因而液體響應于從冷卻表面上吸熱而蒸發(fā)。在一些實施例中，這種液體為一低溫沸點液體，其被引至散熱片上以便使得液體響應于從冷卻表面623上吸熱而沸騰。在一些實施例中，這種液體為四氟代乙烷(沸點)、二氧化碳(沸點_78°C )， 但也可使用任意其它適用的液體(例如氟利昂或液氮)。在一些實施例中，液體通過噴口 610和620而噴成霧狀。
任選地，液體可以容放于一位于基本單元或手柄中的容器625中。優(yōu)選地，容器 625便于用戶夠到以便可由用戶更換。管道擬6用于將液體送至噴口 610和620。冷卻液流量通過閥627進行調(diào)節(jié)，其利用關(guān)于系統(tǒng)(例如圖5的系統(tǒng)500)中存在的熱量的信息手動或電動控制。例如，可利用一傳感器(例如圖5中的傳感器524)來控制閥627中的反饋控制螺線管。任選地，每個噴口 610和620可為一種組合閥噴口，從而無需單獨的閥627。
任選地，進行蒸發(fā)的冷卻表面623可以具有紋理以便增大可以蒸發(fā)液體的表面積。盡管所示的蒸發(fā)表面為三角形紋理615，但是可以采用任意適用于增大表面積的形狀。 所示的三角形紋理615可為一線性凹槽型式、一同心圓形凹槽型式的截面或任意其它適當?shù)陌疾坌褪降囊徊糠?。其它紋理包括多個凸起(例如，從冷卻表面凸出的半球、圓柱或錐)。 任選地，可使用一環(huán)630來環(huán)繞著噴口 610、620和散熱片530以便容放噴霧。
還可使用一相變液體來冷卻用于對光美容裝置供電和/或進行控制的電子電路 644。特別地，用來控制光美容裝置的功率的功率場效應晶體管(FETs)產(chǎn)生大量的熱。按照常規(guī)，利用較大的散熱片和一風扇來冷卻功率場效應管以便除熱。這種系統(tǒng)容易會又大又重。根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)提供了另一種替代冷卻方法。
任選地，提供用于除去由EMR源所產(chǎn)生的熱的液體的相變液體管道626的一部分可以適于將一部分相變液體引至噴口 640。噴口 640將一部分相變液體引至冷卻表面(例如散熱片的表面64 上。可使用一熱傳感器646(例如電熱調(diào)節(jié)器)來控制噴至冷卻表面上的液體量，例如通過控制閥650來控制。
圖6B為一種利用流過的冷卻液體605的用于頭部中的冷卻系統(tǒng)的另一個實施例 650的示意圖。在圖6B中，高壓液體保持于一容器655中(例如1至5個大氣壓的四氟代乙烷)并且通過噴嘴660噴至冷卻表面665上。從噴嘴660噴出的液體607可為液體小滴或流的形式。在一些實施例中，液體以流的形式噴出以克服小滴的空氣動力學屬性(即高阻力)，從而改進冷卻系統(tǒng)650的除熱屬性。如上所述，冷卻表面665可為任意熱的良導體的材料(例如銅或銀)。優(yōu)選地，所選定的冷卻表面665具有足夠大的尺寸以便使得液體 655從表面665上蒸發(fā)而非從所述表面上滴完。
從噴嘴660噴出的液體607被噴至冷卻表面665上以便在冷卻表面665上形成流動液體605?？梢赃x定噴嘴660和冷卻表面665以便使得從噴嘴660噴出的液體607為一沿介于噴嘴660與冷卻表面之間的整個距離上的液體流，并且在撞擊表面665時在冷卻表面665上形成流動液體。另外，可以選定噴嘴660和冷卻表面665以便使得從噴嘴660噴出的液體607可在聚集于冷卻表面665上形成流動液體之前在噴嘴660與冷卻表面665之間形成噴射的小滴。由于從噴嘴660噴出的液體處于高壓之下，因而在冷卻表面665上的流動液體以較高的速度V流過冷卻表面665。
利用在冷卻表面665上形成流動的液體605，與在冷卻表面665上形成小滴(即非流動的液體)的常規(guī)型冷卻系統(tǒng)相比，就能增大從表面665上除熱的能力。例如，除熱能力改進的原因在于小滴(形成于常規(guī)型系統(tǒng)中)不能形成足夠大的數(shù)量和密度以實現(xiàn)和保持選定的除熱量。
圖6C為一種使用冷卻液體655并具有一冷卻室684的用于頭部中的冷卻系統(tǒng)的另一個實施例670的示意圖。頭部670具有側(cè)壁675和頂蓋680，頂蓋680具有一用于使來自噴嘴660的液體655進入的口 682。側(cè)壁675和頂蓋680形成室684?？?682也可用作蒸發(fā)的冷卻液體的排放孔。如箭頭686所示，側(cè)壁675和頂蓋680將來自頂蓋680的液體 655重引回至冷卻表面665上。所選定的側(cè)壁675優(yōu)選地與冷卻表面665保持熱聯(lián)接以便使得與側(cè)壁675相接觸的液體可以除去冷卻表面665上的熱。任選地，側(cè)壁675可以與冷卻表面665形成一體以便使得與側(cè)壁675相接觸的液體能夠除熱。在一些實施例中，可能優(yōu)選頂蓋680具有較差的導熱性和較差的對冷卻液體的潤濕特性以便提高冷卻液體到達冷卻表面665的可能性。例如，在一些實施例中，頂蓋680由聚合物或有機玻璃制成。盡管所示的室684的側(cè)壁和頂蓋之間形成一個角度，但是所形成的室也可以具有連續(xù)的曲率。
由于口 682擔當蒸發(fā)液體的排放孔的作用，因而口 682的面積S決定著室684內(nèi)所保持的壓力。在一些實施例中，所選定的口 682具有足夠大的面積S以便防止回壓降低液體噴至冷卻表面665上的速度；然而，所選定的口 682可以足夠小以便使得頂蓋680能夠?qū)⒋蟛糠值囊后w重引回至冷卻表面665上，并且保持著室684內(nèi)的壓力以便防止液體蒸發(fā)過快。例如，口面積S可約為噴嘴660的面積的一百倍至兩百倍。在一些實施例中，對于低于或等于大氣壓的壓力，所選定的冷卻液體為一種沸騰溫度(即蒸發(fā)溫度)低于-26攝氏度的液體。
圖6D為使用冷卻液體的激光頭的一個實施例690的剖面?zhèn)纫晥D，其中排放孔692 與冷卻液體進入室696內(nèi)所經(jīng)過的口 694分開。室696由冷卻表面688、側(cè)壁693和頂蓋 695所界定。冷卻表面688通過聯(lián)接板與源525和光學系統(tǒng)520保持熱聯(lián)接(在下文中進行更詳細描述)。來自噴嘴698的冷卻液體噴至帶紋理的冷卻表面688上。未與冷卻表面 688相接觸的一部分冷卻液體由側(cè)壁693和頂蓋695直接重引，如箭頭686所示。
任選地，所選定的頂蓋695具有一諧振頻率以便增強將液體重引至冷卻表面688 的能力。同樣，任選地，一用于降低液體動能的裝置(例如螺旋槳，未示出)可置于噴嘴698 與冷卻表面688之間以便冷卻液體。
圖7為一種用于接觸皮膚表面110的頭部的一個實施例700的剖面?zhèn)纫晥D。頭部 700具有位于電極515、516中的通道730和731。蒸發(fā)冷卻可沿電極515、516的底面以及沿通道730、731的表面進行，從而增加頭部700的冷卻表面積。優(yōu)選地，通道730和731的位置靠近二極管激光棒510。在一個實施例中，通道730、731沿著二極管激光棒510的長度(即沿著χ方向)定位。在一些實施例中，通道730、731的位置靠近噴口 610以便接收噴射液體。通道730和731可具有矩形橫截面或任意適用于改進冷卻作用的其它形狀。例如，開口 740、742可以張開接收來自噴口 610的噴射液體。作為沿二極管棒510的長度延伸的單根通道的一種替代方案，一組通道可以沿著二極管激光棒的長度置于二極管激光棒 510的一側(cè)或兩側(cè)。
圖8為冷卻系統(tǒng)的另一個實施例800的剖面?zhèn)纫晥D。在圖8中，利用液體來從冷卻表面823上除熱但是液體并非以噴射形式使用。在所示的示例性實施例中，液體從容器825流出至多個位于冷卻表面823內(nèi)的通道832中。這些通道832中每一個的長度沿源510 的長度方向延伸。液體與冷卻表面823形成熱接觸或物理接觸。
任選地，液體可為一種響應于從冷卻表面823上吸熱而蒸發(fā)的低沸點液體?？衫瞄y833來控制液體蒸發(fā)情況；當需要特別有效的冷卻時，閥833打開并且對液體施加低于平衡的壓力以利于蒸發(fā)。壓降引起液體沸騰，而這就會從冷卻表面823上除熱。盡管所示的通道832沿平行于光源510的長度的方向延伸，并且所示的通道具有矩形橫截面，但是也可以采用沿一個或更多不同方向?qū)R的其它形狀的通道832，其都在本發(fā)明的本方面的范圍之內(nèi)?？赏ㄟ^一熱傳感器(例如圖5中的傳感器524)而得到一反饋信號來控制位于控制閥833中的螺線管。
圖9為一種用于接觸皮膚表面110的頭部的另一個示例性實施例900的剖面?zhèn)纫晥D。頭部900具有一冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)具有一與固體塊(也稱作相變固體)形成物理接觸的冷卻表面923。固體塊834的至少一部分響應于從冷卻表面923上吸熱而發(fā)生相變。 相變可為從固體變?yōu)橐后w，或者從固體變?yōu)闅怏w。在一些實施例中，固體的熔化溫度介于大約-IOC至+30C之間；然而，在一些應用中，可以利用在這個范圍之外，特別是在這個范圍之下發(fā)生相變的材料。
在一些實施例中，固體塊方便地位于裝置機頭(例如圖1中的機頭170)內(nèi)以便可由用戶更換。在一些實施例中，固體塊容放于一絕緣套筒中以避免接觸用戶的手，并且/ 或者將暴露于室溫下的熔化過程減至最小。在所示的實施例中，溫度控制可通過使用用于使固體塊與冷卻表面923形成和脫離接觸的一手動或電動控制的螺線管或一彈簧835來實現(xiàn)。
在相變冷卻系統(tǒng)的一個實施例中，相變固體為冰。在這個實施例中，用戶可以在其冷凍器中存放一塊或更多塊凍結(jié)冰塊。當用戶想要操作光美容裝置時，可以將一塊凍結(jié)冰塊插于裝置中。在另一個實施例中，也可以使用熔點比水低得多的干冰來實現(xiàn)更大的冷卻能力。應當理解，冰塊可以包含水或者帶有一種或更多添加劑的水以便對用戶皮膚進行處理。
在一些實施例中，可以使用市場上可買到的有機化合物(例如石蠟基的材料、脂肪酸、交聯(lián)型聚乙烯)作為相變固體。適用的石蠟材料的實例包括由Rubitherm GmbH所生產(chǎn)的RT25。RT25的熔點為27.7°C。在其它實施例中，可利用熔點處于20_35°C范圍內(nèi)的油脂作為相變固體。在另一個實施例中，利用適于具有在15- > 50°C范圍內(nèi)的熔點的鎵或鎵合金(例如fet/In、(ia/In/Sn或fei/In/Sn/Zn)來作為固體塊。在( / 合金中，Ga(40. 6W/ m * K)和6ff/m女K)的較高導熱性將有助于將廢熱傳遍合金體積?？梢允褂靡淮涡韵嘧兝鋮s器筒來容放相變固體；例如，相變固體可以使用一次然后丟棄或者可以可再充裝 (即重凝固一次或更多次)。
圖10為頭部的一個實施例1000，其具有一使用吸熱化學反應來進行冷卻的冷卻系統(tǒng)。適當?shù)姆磻獙嵗秊閷⑾跛徜@(NH4NO3)或氯化銨(NH4Cl)放入水中所產(chǎn)生的吸熱反應。 例如，如果200毫升的水與200克的硝酸銨混合，可以達到大約為_5°C的溫度，從而容許吸熱。
在圖10中，吸熱反應包含于一反應室1050內(nèi)，而反應室與冷卻表面1023保持熱聯(lián)接。在一些實施例中，反應室1050可通過具有良好導熱性的材料與冷卻表面1023相聯(lián)接。在一些實施例中，這種機構(gòu)包括一薄膜1051，其將第一室的水與另一室的氯化銨隔開。 在一些實施例中，膜1051可以破裂以便啟動化學反應而反應室可為一次性的容器。例如， 用戶可以對柔性塑料反應室施加力以便使膜破裂從而在開啟裝置之前產(chǎn)生一容器的冷卻液體。另外，膜也可以除去或者根據(jù)已知的工具進行操縱以便容許第一室和第二室的內(nèi)含物相互反應。
圖11為一種具有一管道1110和一排放孔1120的裝置的一個實施例1100的剖面?zhèn)纫晥D。在圖11中，進入排放孔1120的液體或氣體被引至皮膚區(qū)域1130，以便在處理過程中對皮膚區(qū)域1130進行預冷卻或后冷卻。例如，噴至冷卻表面530上的相同冷卻液體的一部分或者由液體蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣體可以進入管道1110并且通過孔1120噴至皮膚上。液體部分可為濃縮的蒸汽或者僅為過量的液體。如上所述，如果使用自來水來進行冷卻(或者如參照圖9所述的冰相變冷卻器)，就可以在水用于對冷卻表面530進行冷卻之后使一部分水轉(zhuǎn)向。在一些實施例中，來自由相變冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體的壓力可用來將洗液送至病人皮膚上。盡管所示的實施例示出的是在液體用于冷卻表面530之后使一部分冷卻液體轉(zhuǎn)向，但在一些實施例中，可以直接將一部分冷卻液體噴至皮膚上而不用于對冷卻表面530 進行冷卻。
任選地，在噴至皮膚上之前，可通過管道1112將一種或更多種添加劑加入液體中 (例如，用于形成一冷卻洗液)。添加劑可以存儲于機頭或基本單元中的筒(未示出)內(nèi)。 在一些實施例中，為了實現(xiàn)“淋浴效果”，從散熱片放出的水可以全部排至皮膚上。作為使用蒸發(fā)液體的一種替代方案，可以將一替代氣體、液體或洗液源(即獨立于冷卻系統(tǒng))存儲于機頭或基本單元中的筒內(nèi)并且當機頭移過皮膚表面上時放出。
為了避免困惑，將參照單個電磁射線源對用于本發(fā)明的方面的光學系統(tǒng)的以下示例性實施例進行描述；然而，如上所述，可以使用一個或更多源來形成一個或更多射線區(qū)域。在以下所述的示例性光學系統(tǒng)中，每個具有光學功率的表面沿第一軸線(例如y軸) 具有光學功率而沿垂直于第一軸線的軸線(即χ軸)則具有零光學功率。就是說，透鏡為圓柱形。盡管以下所討論的實施例具有平面或圓柱形曲率，但是其它折射或衍射光學設(shè)計也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
圖12A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面適用于光美容裝置的一種單元件光學系統(tǒng)的一個實施例1200的一個實例的側(cè)視圖。光學系統(tǒng)1200包括一用于從電磁射線源1220(例如激光二極管棒)向病人皮膚110傳送光的元件1210。元件1210具有一輸入表面1211和一適于與病人皮膚表面接觸的輸出表面1212。
源1220靠近耦聯(lián)于元件1210的輸入表面1211上(例如隔開1毫米)；這種靠近耦聯(lián)使得沿著激光二極管源的高度發(fā)散快軸的光的一大部分被傳送至病人皮膚。在一些實施例中，輸入表面1211具有一抗反射(AR)涂層。
如上所述，元件1210由在工作波長下基本透明的材料制成，并且優(yōu)選地由能夠?qū)嵋员銖慕?jīng)過處理的皮膚表面上除熱的材料(例如藍寶石)制成。在一些實施例中，元件 1210的側(cè)向側(cè)1213上涂有在工作波長下具有反射能力的材料(例如銅、銀或金)。另外， 位于源1220與輸入表面1211之間的空間1221可以用反射材料包圍住以便增加入射于表面1211上的光的強度。
在一個實施例中，光學元件1210為一藍寶石板(S卩，表面1211和1212為平面，并且不具有光學功率)。在光學系統(tǒng)的另一個實施例1200中，光學表面1212具有一圓柱形曲率(如圖12中所示)并且進行選擇以便會聚入射于表面1212上的光。例如，在一個實施例中，表面1212的曲率半徑大約為3毫米。這種系統(tǒng)可以用于處理需要高處理能量密度的皮膚結(jié)構(gòu)。例如，圖13的透鏡系統(tǒng)可以用于對準毛囊的干細胞、皮脂腺、下漏斗管、血管組織、紋身或膠原蛋白。
在一些實施例中，側(cè)向表面1213的長度L大約在5-50毫米的范圍之內(nèi)，并且對橫截面寬度(沿X方向測量)和高度(沿y方向測量)進行選定以便聚集來自源1220的光。 例如，對于包括兩個靠近聯(lián)接于元件1210上的1厘米二極管激光棒的源，橫截面寬度選定為2厘米，而橫截面高度為2厘米。
如圖所示，光學元件1210將來自源1220的一部分光直接傳送至表面1212上而不在側(cè)向表面1213上反射(例如示例性的射線1230)，并且來自源1220的一部分光在到達表面1212之前由側(cè)向表面1213進行反射(例如，示例性的射線1232)。利用全內(nèi)反射將來自源的一部分光引至表面上的元件，例如元件1210，在此也稱作“波導”。
任選地，可添加一尖端反射器1222以便將散射于皮膚之外的光重新引回至皮膚上(稱作光子再循環(huán))。對于近紅外的波長，介于40%至80%之間的入射于皮膚表面上的光被散射于皮膚之外；作為一名普通技術(shù)人員應當理解散射量部分地取決于皮膚著色情況。通過利用尖端反射器1222將散射于皮膚之外的光重新引回至皮膚上，由系統(tǒng)1200所提供的有效能量密度可以增加兩倍以上。在一個實施例中，尖端反射器1222從元件1210 的上側(cè)向表面和下側(cè)向表面上延伸總長為3毫米。在一些實施例中，尖端反射器1222具有一銅、金或銀涂層以便將光反射回至皮膚上。
反射涂層可以應用于暴露于來自皮膚的反射/散射光之下的裝置的任意非傳送表面上。本發(fā)明所述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，這些表面的位置和功效取決于光源的所選聚焦幾何和位置。光子再循環(huán)在Altshuler等人于2000年8月9日提交的標題為 “用于皮膚病學處理的頭部”的美國申請09/634，981和1999年3月12日提交的序號為 09/268, 433的申請中進行了進一步的討論，兩者的內(nèi)容在此引入作為參考。圖12B為如圖 12A中所示具有一源1220和一元件1210的光學系統(tǒng)的一個實施例1200的一個實例的射線軌跡。
圖13為根據(jù)本發(fā)明的一些方面適用于光美容裝置的一種兩元件柱面光學系統(tǒng)的一個實施例1300的一個實例的側(cè)視圖，其中一準直器1310與元件1210協(xié)同使用。在圖13 中，一快軸準直器1310非常靠近地耦聯(lián)于光源1220 (例如0. 09毫米)。在一個實施例中，準直器1310具有一 1. 5毫米的長度、一平面輸入表面1311以及一輸出表面1312，其中輸出表面1312具有一曲率以便對準直器1310的輸出進行準直。元件1210位于與輸出表面1312 距離0. 1毫米的位置。準直器1310產(chǎn)生的射線光束基本上在輸出表面1312處沿y方向準直。例如，準直器1310可為由德國的Limo Gmbh of Dortmund公司生產(chǎn)的號為S-TIH53的透鏡模塊。
準直束投射于光學元件1210的輸入表面1211上。如上所述，元件1210可為一板或者可稍微發(fā)散(例如輸出表面1212可以具有等于3毫米的曲率半徑)以便補償在皮膚中的散射。這種系統(tǒng)可用于處理需要高處理能量密度的皮膚結(jié)構(gòu)。例如，圖13的透鏡系統(tǒng)可用于對準毛囊的干細胞、皮脂腺、下漏斗管、血管、紋身或膠原蛋白。圖13B為如圖13A中所示的這種具有一源1220和一準直器1310和一元件1210的光學系統(tǒng)的一個實施例1300 的一個實例的射線軌跡。
圖14A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面適用于光美容裝置的一種兩元件柱面光學系統(tǒng)的一個實施例1400的另一個實例的側(cè)視圖。在光學系統(tǒng)1400中，圖13的快軸準直器1310 和與準直器1310的表面1312距離0. 1毫米的元件1420協(xié)同使用以便從源1220投射光線。 元件1420具有一曲率為1毫米的輸入表面1421、一平面輸出表面1422以及1毫米的長度。 系統(tǒng)1400在距離表面1422大約1毫米處聚焦光線(即，對于表面1422適于與病人皮膚相接觸的實施例而言，位于皮膚表面1毫米之下)。在一個實施例中，元件1310和1420的高度選定為1.5毫米。在一些實施例中，透鏡1420由藍寶石制成。這種系統(tǒng)可以用于處理需要高處理能量密度的淺層皮膚結(jié)構(gòu)。例如，圖14的透鏡系統(tǒng)可用于對準牛皮癬、皮脂腺、毛干或者毛干細胞。圖14B為如圖14A中所示的這種具有一源1220和一準直器1310和一元件1420的光學系統(tǒng)的一個實施例1400的一個實例的射線軌跡。
圖15A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面適用于光美容裝置的一種兩元件柱面光學系統(tǒng)的一個實施例1500的另一個實例的側(cè)視圖。圖15所示的光學系統(tǒng)1500能夠用于例如聚焦比圖14中的光學系統(tǒng)1400更深的二極管光。例如，光學系統(tǒng)1500可以將二極管光聚焦于皮膚表面下方大約2毫米(即與表面1522距離2毫米)以便對準皮膚中的深層結(jié)構(gòu)(例如毛球、深層血管、皮下脂肪)。
系統(tǒng)1500為一種用于投射來自源1220的光的兩元件對稱透鏡系統(tǒng)。第一元件 1510位于與源1220巨離大約1. 4毫米的位置處并且具有一平直的輸入表面1511和一曲率為2. 5毫米的輸出表面1512 ；相應地，透鏡1510擬準直來自光源1522的光。第二透鏡 1520具有一曲率為2. 5毫米的輸入表面1521和一平直輸出表面1522 ；相應地，透鏡1522 將經(jīng)過擬準直的光聚焦于皮膚表面以下2毫米。在所示的實施例中，對光學系統(tǒng)中的偏差進行平衡以便在輸出表面1522處得到基本均勻(即“平頂”)的空間光強分布圖。平頂強度分布圖基本上由在垂直于圓柱形表面1522的平面中的球面像差確定。在一些實施例中， 透鏡1510和1520由藍寶石制成。圖15B為如圖15A中所示的這種光學系統(tǒng)的一個實施例 1500的一個實例的射線軌跡，其具有一源1220和一元件1510及一元件1520。
圖16A為用于執(zhí)行光美容程序的頭部的一個示例性實施例1600的示意圖。所示的頭部1600不帶殼體以便于描述。如上所述，頭部1600將沿病人皮膚的一個區(qū)域運動，通常沿方向1602或方向1604運動。
頭部1600包括一用于傳送來自一 EMR源1630的光的光學系統(tǒng)206。電極1620啟動EMR源1630。電絕緣器1650可位于電極1620之間以防止電極1620之間發(fā)生電接觸。 電極1620可以逐漸變細以便減小與病人皮膚的接觸區(qū)域。
圖16B為用于執(zhí)行光美容程序的頭部的一個示例性實施例1650的示意圖，其還提供有在光美容程序進行過程中執(zhí)行肌肉刺激的能力。電肌肉刺激為一種眾所周知的物理治療程序，其可以增強一些光美容程序的功效。例如，電肌肉刺激可以用來提高皺紋處理或脂肪團處理的功效。
在一個實施例中，用于輸送電刺激的兩個電極1610位于光學系統(tǒng)206的相對側(cè)， 頭部1600的設(shè)計成在光美容處理過程中(即，在通過系統(tǒng)206輸送EMR的過程中)與病人皮膚相接觸的一部分上。一個電極1610在光學系統(tǒng)206之前與病人皮膚的一個區(qū)域相接觸，而另一個電極1610在光學系統(tǒng)206之后與病人皮膚的一個區(qū)域相接觸。
可以使用一種導熱的電絕緣器1615(例如由BeO或金剛石或其它適用的材料制成)來防止在提供電刺激的電極1610之間，以及在啟動EMR源1630的電極1620之間發(fā)生電接觸。一電絕緣器1650可位于電極1620之間以防止電極1620之間發(fā)生電接觸。
通過在機頭掃過皮膚表面時利用電極1610來向病人皮膚施加一恒定(或脈沖) 電流，就可以同時實現(xiàn)肌肉刺激和電磁處理。在一些實施例中，電極可以提供通過皮膚的射頻(RF)電流。另外，電極1610可以提供一直流電流或者一微波場。在一些實施例中，皮膚可以利用RF電流或微波場掃過以便有選擇地加熱待利用EMR射線處理的皮膚部分。預熱皮膚可以使得EMR源1630的功率能夠降低。
圖17A為根據(jù)本發(fā)明的一些方面的設(shè)備的一個實施例的一個實例的示意圖，其在光學上確定著光學元件1704(例如圖12的元件1210)與病人皮膚表面1701之間的接觸情況。為了提供眼睛安全性，在光美容裝置的一些實施例中，使用一接觸傳感器來使得電磁處理源(例如圖5的源510)能夠只在裝置與病人皮膚相接觸時才會啟動。
在圖17A中，一照明源1702 (例如二極管激光器或發(fā)光二極管，與處理源分開)安裝于距離元件1704幾毫米處(例如5毫米)，并且指向皮膚表面1701。任選地，照明源1702 可以安裝成通過元件1704將光引至皮膚表面1701上。源1702可以發(fā)射波長與處理源510 相同的射線，但是優(yōu)選地發(fā)射波長與處理源510不同的射線。設(shè)置一檢測器1712以便檢測從皮膚表面1701反射或散射的來自照明源的光。任選地，可以增加一過濾器1708以便有選擇地傳送來自源1702的光，并消除與處理源510相對應的光波長以及任何其它外來的光波長。
在很少或者沒有皮膚接觸的情況下，將有較大量的來自源1702的射線光通過光學系統(tǒng)1704從皮膚表面1701反射或散射至檢測器1712上。如圖17B中所示，當元件1740 與皮膚表面1701形成良好接觸時，皮膚中的散射和吸收將會減弱來自照明源1702的光，因而將會有較少量的射線到達檢測器1712。因此，通過使用電子裝置(例如一比較器)來測量檢測器1712的輸出，并選擇一適當?shù)拈撝?，就能使處理源適于只有在檢測器1712的輸出位于閾值之下時才會啟動。任選地，源1702和/或檢測器1712可以位于基本單元中并且可以使用一個或更多光學纖維來將光從機頭與源或檢測器相聯(lián)接。
在另一個實施例中，檢測器1712檢測來自處理源的光以便確定元件1740與皮膚表面1701之間的接觸情況。在這種系統(tǒng)中，來自源510的光通過元件1704由皮膚表面1701 散射和反射至檢測器1712。一射線過濾器1708可以有選擇地將這種經(jīng)過散射和反射的射線傳送至檢測器1712。在這個實施例中，處理源510保持在低功率眼睛安全模式下，直到與皮膚表面1701形成牢固接觸為止。當在皮膚表面1701與元件1704之間沒有或者很少接觸時，檢測器1712的輸出就比較低。然而，當元件1704與皮膚表面1701形成良好接觸時， 檢測器1701的輸出就比較高。因此，處理源510將會適于只有在檢測器1712的輸出處于閾值水平之上時才會發(fā)射。
另外，也可以使用一種為光學計算機系統(tǒng)鼠標的標準光學接觸檢測器來代替源1702和檢測器1712，例如使用由Logitech of Fremont，CA公司生產(chǎn)的CordLess Mouseman 中的光學接觸系統(tǒng)。
作為用于測定接觸情況的光學方法的一種替代方案，可以使用電方法來檢測元件1704與病人皮膚1701之間的接觸情況。圖17C為一種機頭的剖面圖，其具有兩個位于機頭的一部分中的電觸點以便使得當元件1704與皮膚1701相接觸時，接觸件1720也與皮膚 1701接觸。接觸情況可以通過測量接觸件之間的電阻(或電容)來測定。當接觸件1720 之間的電阻(或電容)位于選定的范圍(即皮膚常有的典型范圍)之內(nèi)時，將會啟動處理源510。在另一個實施例中，接觸件1720可為用于檢測與皮膚表面1701的接觸情況的磁傳感器。在另外一個替代實施例中，接觸件可為用于檢測與皮膚表面1701的接觸情況的機械傳感器。例如，可以設(shè)置一個或更多彈簧針或按鈕，以便使得當元件1704與皮膚接觸時，針或按鈕就會壓下。可以使用位于元件1704周圍的多個傳感器、針、按鈕或其它機械傳感器來幫助保證元件1704的全部表面與皮膚形成良好的接觸。另外，接觸件1720可為用于檢測與皮膚表面1701的接觸情況的常規(guī)型測壓元件?？赡軆?yōu)選使用容許測量電阻或電容的接觸件、傳感器、針、按鈕或其它機械傳感器來保證與皮膚接觸而非與其它表面接觸，例如鏡面或工作臺面。
在另一個實施例中，使用一個或更多溫度傳感器來測定與皮膚表面1701的接觸情況。典型皮膚溫度范圍為30-32°C ；相應地溫度傳感器可以位于與病人皮膚接觸的裝置的表面附近，并且當測量的溫度處于選定范圍(例如23-27°C)內(nèi)時可以確定發(fā)生接觸。另外，當溫度傳感器測量到指示接觸溫度與時間的關(guān)系曲線的斜率時，就可以確定已經(jīng)發(fā)生接觸。在另外一個實施例中，其中要將洗液分配于皮膚上(如上參照圖11所述)，可以利用位于噴口 1120內(nèi)的壓力傳感器來檢測皮膚接觸情況。壓力傳感器將會測量將洗液噴于皮膚上所需的壓力。只有當機頭與皮膚處于良好接觸時，才會提供較高的壓力來分配洗液。
在標題為“用于光學射線機頭的接觸檢測方法及設(shè)備”的由Henry Zenzie于2001 年4月30日提交的美國專利申請U. S. Application09/847, 043中對接觸傳感器設(shè)計進行了更為詳細的描述，其內(nèi)容在此引入作為參考。
機頭優(yōu)選地在特定的速度范圍內(nèi)掃過病人皮膚。如果機頭運動過慢(根據(jù)應用情況而定典型最小速度界限介于5至25毫米/秒之間)，光照量將會過高因而可能會產(chǎn)生意外的熱損壞。相應地，如果機頭運動過快(根據(jù)應用情況而定典型最大速度界限介于50至 500毫米/秒之間)，光照量將會過低因而不能達到處理功效。因此，只有當機頭在此速度范圍內(nèi)掃過時，機頭才會發(fā)射電磁射線進行處理。用于除毛/生長延緩的光美容機頭工作的示例速度范圍為10-500毫米/秒，該速度范圍與大致等于剃刀經(jīng)過其皮膚上的速度的速度范圍相一致。
圖18A為一種具有一用于測定機頭速度的運動傳感器1820的機頭的一個實施例 1800的剖面?zhèn)纫晥D。通過向處理源(例如圖2中的源510)提供反饋控制，以便使得如果機頭保持不動或者如果在皮膚1810上的運動過慢或過快，則可以分別降低或增加源的強度或者可關(guān)閉源，從而可以利用運動傳感器1820來防止對皮膚1810造成傷害。任選地，處理源可以禁用，而不是減少功率。在一個實施例中，設(shè)置一輪子1821與皮膚1810形成物理接觸，以便使得輪子隨著機頭1800相對于皮膚1810的運動而轉(zhuǎn)動，因而可以測定機頭速度。
機頭1800可以適于當機頭速度位于一可接受的速度范圍之內(nèi)或之外時通知操作者。例如，一觸覺指示器(例如一振動器)可以適于當機頭速度位于所要求的速度范圍之內(nèi)或之外時振動機頭。另外，可以使用一視覺指示器(例如一發(fā)光二極管)或一聽覺指示器(例如一報警器)來通知操作者機頭速度位于所要求的范圍之內(nèi)或之外。在一些實施例中，可以使用多個指示器1806(例如具有不同顏色的發(fā)光二極管，或者不同的聲音指示器) 來通知操作者機頭速度過高或過低或者處于所要求的范圍內(nèi)。
圖18B為一種具有至少一個輪子1821的運動傳感器系統(tǒng)的一個實施例的一個實例的示意圖。優(yōu)選地，增加一第二輪子1821并且位于光學系統(tǒng)206的相對側(cè)上以便保證光學系統(tǒng)206的全部皮膚接觸表面以位于可接受范圍內(nèi)的速度運動從而在病人皮膚上提供均勻的照射。
在一個實施例中，每個外部輪子1821聯(lián)接于對應的具有環(huán)繞著其周邊的穿孔的輔助內(nèi)部輪子1822上。一源1830沿著對應檢測器1832的方向投射光以便使得當輪子 1821轉(zhuǎn)動時，輔助輪子1822的穿孔交替地傳送和阻擋由源1830投射的光；因此，當機頭 1800 (在圖18A中可看到)移過病人皮膚時，檢測器1832就會產(chǎn)生一具有一串脈沖的信號。
普通技術(shù)人員將會理解，機頭橫過病人皮膚的速度與脈沖發(fā)生的重復頻率成比例。一控制器1834使脈沖重復頻率與機頭速度相關(guān)聯(lián)。上述帶穿孔的輔助輪子的設(shè)計與標準計算機系統(tǒng)鼠標設(shè)計相似，例如由Logitech of Fremont, CA公司生產(chǎn)的!3Bth Wheel Mouse中的鼠標輪，其僅為用于測量機頭速度的設(shè)備的一個實例，也可以使用許多其它設(shè)備并且都在本發(fā)明的這個方面的范圍之內(nèi)。例如，在一個替代實施例中，一簡單的電機聯(lián)接于輪子1821上以便產(chǎn)生與機頭速度成比例的電壓。
圖19示出了另一種具有一用于測定機頭速度的運動傳感器的光學設(shè)備1900。在設(shè)備1900中，一光源1902(例如一紅外線發(fā)光二極管)聯(lián)接于傳送纖維1904中。一光檢測器1910(例如一便宜的CXD相機或二極管傳感器)聯(lián)接于接收纖維1906的端部。在設(shè)備1900中，傳送纖維1904和接收纖維1906的端部聯(lián)接在一起以便形成與皮膚1908相接觸的單個纖維端1909。一部分由傳送纖維1904通過纖維端1908投射于皮膚表面1908上的光由皮膚表面1908反射或散射并由接收纖維1906通過纖維端1909接收并且由檢測器 1910進行檢測。因為皮膚表面1908具有半周期性結(jié)構(gòu)(例如，相似組織如毛囊、血管、腺之間的距離差不多為恒定結(jié)構(gòu))，因此檢測器輸出以取決于機頭速度的率進行調(diào)制。普通技術(shù)人員將會理解，機頭速度可以由經(jīng)過調(diào)制的檢測器輸出進行計算。任選地，可以增加通過纖維端1911聯(lián)接在一起的第二傳送纖維1905和接收纖維1907，以便使得第一和第二傳送纖維/接收纖維對位于光學系統(tǒng)206的相對兩側(cè)上，從而保證光學系統(tǒng)206的全部皮膚接觸表面在可接受范圍內(nèi)移過皮膚以在病人皮膚上提供均勻的照射。
在系統(tǒng)1900中，每個傳送纖維1904、1905聯(lián)接于對應的接收纖維1906、1907上；另外，一傳送纖維和對應的接收纖維可以在不同的分離點上與皮膚接觸(即，傳送纖維和對應的接收纖維不在皮膚處聯(lián)接起來)；在這個實施例中，與皮膚接觸的纖維的端部可以隔開任意的距離，該距離應使得由組織層散射的光子可以可靠地檢測到。在這種實施例中， 當聯(lián)入接收纖維的光減少至散射的光子量所產(chǎn)生的信號太小以致不能準確測量時，就到達纖維間距的上限。
盡管已經(jīng)對用于測量機頭速度的光學設(shè)備進行了描述，但是應當理解其它速度測量方法也在本發(fā)明的這個方面的范圍之內(nèi)。例如，電磁設(shè)備通過在機頭相對于皮膚運動時記錄時間與皮膚的電(電容和電阻)/磁屬性的關(guān)系曲線而測量機頭速度。另外，可以測量在將一個物體拖過皮膚表面時所發(fā)射的聲音的頻譜和幅值，并且利用測得的信息來計算速度，因為聲譜與速度相關(guān)。另一個替代方案是通過使用兩個沿機頭順著皮膚移動的方向隔開一段距離的傳感器(例如一個在光學系統(tǒng)之前，而另一個在后)，而利用熱傳感器來測量機頭速度。在這種實施例中，第一傳感器檢測與機頭速度無關(guān)的未處理過的皮膚的溫度，而第二傳感器檢測照射后的皮膚溫度；機頭速度越低，輸送至給定皮膚區(qū)域的能量密度就越高，就會導致第二檢測器測量到越高的皮膚溫度。因此，速度可以根據(jù)兩個傳感器的溫度差進行計算。
一種利用熱特征來測量機頭速度的替代系統(tǒng)使用了一個位于沿機頭順著皮膚移動的方向與一熱傳感器隔開一段距離的位置處的熱源(例如處理源或另一種加熱皮膚區(qū)域的裝置)。在這種實施例中，機頭速度可以由熱傳感器所測量的溫度來確定。對于低機頭速度，熱將有足夠的時間來通過皮膚從熱源傳至熱傳感器；然而，在高速度下，熱將沒有時間到達熱傳感器。因此，由熱傳感器所測量的高皮膚溫度將表示低速度，而低皮膚溫度將表示高速度。
在速度傳感器的一個替代實施例中，利用一光學設(shè)備來使用多普勒頻移方法測量機頭速度。在這個系統(tǒng)中，來自探針激光器的光波長被投射于皮膚上而速度通過光的反射部分的頻移來確定。
在任一以上實施例中，速度傳感器可與接觸傳感器(例如上文參照圖17A-17C所述的接觸傳感器)協(xié)同使用。在機頭的一個實施例中，接觸情況和速度通過相同的組件來測定。例如，一種例如用于常規(guī)型計算機光學鼠標的光學鼠標型傳感器可以既用來測定接觸情況，又用來測定速度。在這樣一個實施例中，使用了 CCD(或CMOQ陣列傳感器來連續(xù)地反映皮膚表面。如上所述，通過跟蹤特定組的皮膚特征的速度，可以測量機頭速度，并且由于當與皮膚接觸時，由陣列傳感器所接收的光學信號的強度就會增加，因此可以通過監(jiān)測信號強度而測定接觸情況。此外，可以使用一光學傳感器例如CXD或CMOS裝置來根據(jù)由皮膚反射回的光而檢測和測量皮膚著色水平或皮膚類型；處理可以根據(jù)著色水平或皮膚類型而改變。
在本發(fā)明的一些實施例中，運動傳感器與一反饋回路或檢查表協(xié)同使用以便控制射線源輸出。例如，所發(fā)射的激光功率可以根據(jù)檢查表而與機頭速度成比例增加。這樣，可以在選定的深度保持固定的皮膚溫度(即，通過在皮膚表面上保持恒定的通量)，而不管機頭是否在機頭速度范圍內(nèi)運動。用來在特定深度達到給定皮膚溫度的功率在美國專利申請 U. S. Pat. Application No. 09/634, 981中進行了更詳細的描述，其在上文中已引入本文作為參考。另外，也可以檢測處理后皮膚溫度，并且利用一反饋回路來通過改變激光輸出功率而在皮膚表面上保持基本恒定的能量密度。皮膚溫度可以使用其它常規(guī)型熱傳感器或非接觸式中紅外線光學傳感器來檢測。以上運動傳感器為示例性；運動檢測可以通過其它方法例如聲音來實現(xiàn)(例如使用多普勒信息)。
盡管以上實施例參照一種在由操作者移動時監(jiān)測機頭速度的系統(tǒng)進行了討論，但機頭可以安裝于一移動臺上以便使機頭按照受控的預定速度移過皮膚表面。在這樣一個實施例中，設(shè)備將會相對于病人進行定位以便處理選定的皮膚區(qū)域，并且移動臺可以根據(jù)需要移至下一區(qū)域。
圖20為一種機頭的一個實施例2000的一個實例的示意圖，示出了一種獨立式光美容裝置的一些方面。機頭2000包括一光源2055、一電源2047、一光學系統(tǒng)2044、一冷卻系統(tǒng)2046以及一速度和/或接觸傳感器2048。所示的裝置與皮膚區(qū)域2043相接觸。光學系統(tǒng)2044將光從光源2055聯(lián)接至皮膚處理區(qū)域2043中。
冷卻系統(tǒng)2046可為一相變冷卻器或任意其它適用的冷卻系統(tǒng)。在一些實施例中， 冷卻系統(tǒng)2046與散熱片2045(或者電極或其它冷卻表面，未示出)形成良好的熱接觸。電源2047 (例如電池或電容器)向光源2055供應電流。接觸和/或速度傳感器2048保證了處理安全有效，如上文中所述。盡管所示的接觸和速度傳感器為單一組件，但是應當理解接觸和速度傳感器可為不同的組件，并且可有多個每種類型的傳感器，如上所述?？刂齐娮与娐?049處理來自接觸/速度傳感器2048或其它傳感器(例如熱傳感器)的數(shù)據(jù)并且控制著光源2055和冷卻系統(tǒng)2046。冷卻系統(tǒng)2046可在處理之前通過熱接觸板2050進行冷卻。電源2047可以通過電觸點2051充電。開關(guān)按鈕2052控制著電源。殼體2053可用來封裝、保護或者安裝一個或更多上述部分。
任選地，可設(shè)置一除毛裝置20M，用來在利用來自光源2055的光照射之前進行除毛，以便保證基本上沒有毛發(fā)在皮膚表面上延伸。例如，除毛裝置20M可為一剃刀片(例如一安全剃刀、一夾頭剃刀)、一電動剃刀、一將毛發(fā)粘附于一表面上并且在機頭移過用戶皮膚上時拔出的脫除裝置(例如類似于由Happy Lady Inc.公司生產(chǎn)的Epilady 的裝置)、 一用于研磨毛發(fā)的研磨裝置、或者一用于溶解毛發(fā)的化學化合物。除毛裝置可為一次性以便使得除毛裝置易于由用戶進行更換。在粗毛的情況中，可以使用具有一個或多個刀片的剃刀；然而，在細毛的情況中，可以使用一研磨紙。具有粗毛的身體位置首先可以經(jīng)過一次或更多次光美容處理之后變?yōu)榫哂屑毭?；因此，頭幾次處理可以使用剃刀片而隨后的處理可以使用研磨紙。在一些實施例中，研磨紙可以隨著光美容裝置的一個行程而簡單地移過皮膚，而在其它實施例中，研磨紙可以通過一振動機構(gòu)(例如一馬達)而振動。
圖21為一種用于停放機頭2000的機頭停放臺的一個實施例2100的一個實例的示意圖。停放臺2100容放于殼體2155中。電源2156通過電觸點2051而對電池/電容器2047充電。冷卻材料2046由冷卻器2157(例如一 Peltier元件)進行冷卻。例如，冷卻器2157可通過凝結(jié)一相變液體或凍結(jié)一相變固體而補給冷卻系統(tǒng)。散熱片2058散發(fā)由冷卻器2157所產(chǎn)生的熱。散熱片2058可以使用氣體、液體或固體(相變)介質(zhì)來除熱或者僅為通過暴露于室溫下來進行冷卻的翼片。連接電纜2159容放著用于從一電出口向停放臺供應電功率的導線，并且還可以包括用于對散熱片2058進行水冷卻的管道。在 G. Altshuler等人于2000年12月28日提交的標題為“用于EMR處理的方法及設(shè)備”的美國申請60/292827中對一種獨立式光美容裝置和一種機頭停放臺進行了更詳細的描述，其內(nèi)容在此引入作為參考。
對于光美容裝置的一些實施例，具有一個或更多可更換組件將很有利。例如，在一些實施例中，其中機頭可能會被掉落或誤用，這時使得一個或更多光學系統(tǒng)可從機頭上拆下可能會很有利。此外，為了進行各自需要不同的光源或光學系統(tǒng)的各種處理(例如著色病變?nèi)コ幚砗统幚?，可互換的光學元件將使得用戶能夠利用相同的機頭執(zhí)行不同的應用。此外，對于采用壽命有限的光源或電源的系統(tǒng)來說，可能需要在使用壽命結(jié)束時更換光源。
圖22為一種具有一可分離式頭部2210的機頭的一個實施例2200的一個實例的示意圖。機頭2200具有一聯(lián)接于頭部2210上的手柄2220。手柄2220可利用任意已知的緊固方法聯(lián)接于頭部2210上。優(yōu)選地，頭部2210包括便于使用可更換組件的光學組件(例如圖16A的頭部1600)。
圖23為一種模塊式機頭的一個實施例2300的一個實例的示意圖，其具有一個或更多適于易于制造并且/或者易于用戶更換的組件。例如，機頭2300便于頭部部件 2310 (包括一光學系統(tǒng))、冷卻部件2320以及電源部件2330的裝配和/或更換。優(yōu)選地， 模塊式機頭2300適于使得當已裝配好時，頭部部件2310與電源部件2330的相配電源插頭相接觸。
圖M為一示意圖，示出了一種包括一源MlO (例如兩個二極管激光棒)的光學部件M00。源MlO可以并入一用戶可更換的一次性筒中，其包括電極對12、散熱片M30、光學系統(tǒng)M20和聯(lián)接板M40。聯(lián)接板M40可用于緊固光學系統(tǒng)M20、源MlO和散熱片M30。 優(yōu)選地，源MlO的緊固機構(gòu)適于自動將源MlO與光學系統(tǒng)M20對齊。同樣優(yōu)選地，聯(lián)接板由具有良好導熱性的材料(例如銅)制成以便從光學系統(tǒng)M20導熱。為了簡化源MlO 與元件M20的對齊，源M12可以固定安裝于光學系統(tǒng)M20上。
除了在其使用壽命結(jié)束時更換源MlO之外，還可能需要便于用戶更換源MlO以便用于不同的美容處理而不須購買多個機頭。另外，還可能需要便于用戶根據(jù)皮膚類型、毛發(fā)類型和/或待處理的皮膚區(qū)域的位置(例如腋下、三角區(qū)、腿、面部)而更換光源M10。
圖25為一種光美容裝置2500的一個實例的示意圖，示出了本發(fā)明的一些方面。裝置2500具有一頭部2580和一手柄2590。頭部2580具有用于形成第一射線區(qū)域(例如圖 3中的區(qū)域311)的第一光學系統(tǒng)2510(例如圖3中的光學系統(tǒng)310)，以及用于在病人皮膚上形成第二射線區(qū)域(例如圖3中的區(qū)域316)的第二光學系統(tǒng)2515(例如圖3中的光學系統(tǒng)315)。如上文參照圖3所述，用于形成第一區(qū)域和第二區(qū)域的射線可以來自單個分開的源或兩個源(未示出的源)。裝置2500還包括一運動傳感器系統(tǒng)，該運動傳感器系統(tǒng)具有一輪子2521 (例如對應于圖18的輪子1821)和一第二輪子2522 (例如對應于圖18的輪子1822)，第二輪子1822位于光學系統(tǒng)2510的相對側(cè)上以便保證光學元件2510的全部皮膚接觸表面以位于可接受范圍內(nèi)的速度運動從而在病人皮膚上提供基本均勻的照射。
圖26A為一種光美容頭部沈00的一個實例的示意圖，示出了針對處理皮膚的彎曲區(qū)域(例如顎、背或臂)的本發(fā)明的方面。頭部2600包括兩個用于輸送電磁射線的樞軸旋轉(zhuǎn)輸送系統(tǒng)2610和沈20。頭部沈00的組件基本上容放于一殼體沈30內(nèi)并且通過軟線 2640聯(lián)接于基本單元(未示出)上。為便于描述，殼體沈30示出為透明線框的形式。頭部 2600的組件的尺寸可以根據(jù)它們將要用于的身體部分而選定，并且多個頭部可以連接于軟線沈40以便容許處理不同的身體部分。另外，每個頭部也可以具有一固定的軟線以便使得每根軟線能夠插于基本單元中并且能夠移除。
圖26B為用于處理彎曲表面的一種頭部的雙傳送系統(tǒng)沈10和沈20的一個實施例的示意圖。為了示出它們的相對位置關(guān)系，所示的傳送系統(tǒng)沈10和沈20不帶殼體。圖沈8 示出的傳送系統(tǒng)沿著至少一個旋轉(zhuǎn)方向作樞軸旋轉(zhuǎn)以便于與皮膚的彎曲區(qū)域保持接觸。例如，傳送系統(tǒng)沈10和沈20可以相對于彼此成一定角度(例如5-30度)安裝并且安裝方式使得能夠繞著軸線X和X’旋轉(zhuǎn)。
圖27為一示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的機頭2700的一些方面的一個實施例。機頭 2700包括一具有手柄2702和頭部2704的殼體2710。機頭2700包括一頭部部件2710 (包括一光學系統(tǒng))、一冷卻部件2720以及一電源部件2730。
圖觀為根據(jù)本發(fā)明的至少一些方面的光美容裝置的一個實施例觀00的示意圖。 裝置觀00包括一機頭觀10、一基本單元觀20、一將機頭觀10聯(lián)接于基本單元觀20上的軟線觀沈。機頭觀10可以由操作者抓住以便將頭部觀30移過病人皮膚(未示出)。頭部觀30可為任一種上文中所述的頭部或者任一種其它適用的頭部以便實現(xiàn)光美容處理，例如下文中所述的任一種處理。
以下討論了可以利用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備及方法實現(xiàn)的處理的實例；然而，所討論的處理僅為示例性而非進行限制。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備及方法有很多種并且可以用于任意已知或尚待開發(fā)的處理。
示例性的處理機理包括由位于導致不需要的美容條件的組織內(nèi)的發(fā)色團或者由接近該組織的發(fā)色團來吸收光。處理可以通過在造成不可復原損害的溫度之下對目標組織進行有限加熱來實現(xiàn)，或者可以通過加熱以產(chǎn)生不可復原的損害(例如使變性)來實現(xiàn)。處理可以通過直接刺激對熱的生物響應而實現(xiàn)，或者通過誘導一連串現(xiàn)象以便由熱間接得到生物響應而實現(xiàn)。處理通過任意上述機理的組合而產(chǎn)生。任選地，可以對處理區(qū)域或鄰近區(qū)域應用冷卻、DC或AC (RF)電流、物理振動或其它物理刺激/作用以便增加處理功效。處理可以通過單個處理期來實現(xiàn)，或者可以使用多個處理期以便達到所需的臨床效果。
根據(jù)本發(fā)明的一個或更多方面的裝置可以在各種光學范圍內(nèi)操作。例如，輸送至皮膚的電磁射線可以具有380-1900納米范圍內(nèi)的波長。所輸送的光的功率可以在 0. 001-300瓦/厘米的范圍內(nèi)，而示例性的掃描速度包括0. 1-500毫米/秒。所需的射線特征可以通過適用的發(fā)光二極管、燈和二極管激光棒或其它現(xiàn)有的或尚待開發(fā)的適用光源來實現(xiàn)。
射線誘導的除毛為一種可通過根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法執(zhí)行的美容處理。 在除毛的情況下，熱破壞的主要目標是毛球，并且優(yōu)選球的毛基質(zhì)、毛乳頭或基底膜。對于除毛處理，位于毛干和囊中的黑色素為目標發(fā)色團。盡管球包含黑色素因而可進行熱處理， 但在球內(nèi)的乳頭與毛干內(nèi)的基質(zhì)之間提供了毛發(fā)生長通道的基底膜中包含著最高濃度的黑色素并且可選擇作為目標。
介于0. 6至1. 2微米之間的波長通常用于除毛。通過對功率、速度和聚焦幾何進行適當組合，可以將不同的毛發(fā)相關(guān)的目標(例如球、基質(zhì)、基底膜、干細胞)加熱至變性溫度而周圍的真皮保持不會受到損害。由于目標毛囊和表皮都包含黑色素，因此可以利用表皮接觸冷卻和長脈沖寬度的組合來防止發(fā)生表皮損害。在由Rox Anderson等人于2002年 3月12日提交的標題為“用于控制毛發(fā)生長的方法及設(shè)備”的共同未決的臨時專利申請?zhí)?60/363,871中給出了對除毛的更詳細說明，其在此引入作為參考。
除毛通常需要覆蓋大面積(例如背和腿)，因而為實現(xiàn)短處理時間，所需的功率相應地也很大(大約20-500瓦)。當代的二極管棒能夠在800納米下發(fā)射40-60瓦的功率， 這就使得它們能夠有效用于根據(jù)本發(fā)明的光美容裝置的一些實施例中。
毛發(fā)生長處理的示例性方法可以通過組合利用光對毛囊進行低功率照射并物理拔出毛干，以及/或者從體內(nèi)完全或者不完全地物理拔出毛囊來實現(xiàn)。根據(jù)一些實施例，照射作用通過利用發(fā)射可由囊內(nèi)的黑色素或者其它內(nèi)生或外生發(fā)色團吸收的波長范圍的光的光源來照射包含毛囊的皮膚的一部分來實現(xiàn)。物理拔出作用可以通過機械、機電或其它適用方法而進行。這種處理可以用于臨時性減毛或永久性減毛。
根據(jù)本發(fā)明的一種毛發(fā)生長處理方法的一個第一示例性實施例包括首先物理上除毛(“脫毛”)然后按照上述照射皮膚。根據(jù)一些實施例，除毛可以調(diào)整為主要從毛囊中除去毛干；另外，除毛也可以下至角質(zhì)帶。這種脫毛可以通過機電脫毛或者上蠟來進行。
可以利用例如上述光美容裝置的實施例之一來進行光處理。根據(jù)這些實施例，光由毛基質(zhì)中的黑色素吸收并且作為熱損傷的結(jié)果，毛發(fā)生長受到減緩或者受到完全抑制。
任選地，在脫毛之后但在照射之前，可以將洗液局部應用于處理區(qū)域中的皮膚上 (例如通過機頭)以便充滿由于除毛而變空的毛囊。在一些實施例中，所選定的透明洗液具有的折射率所處的范圍適于提供波導效應以便將光引至待照射的皮膚區(qū)域。優(yōu)選地，洗液的折射率高于水的折射率(即，根據(jù)水的化學添加劑而定大約為1.33)。在一些實施例中， 洗液的折射率高于真皮的折射率(即，大約為1. 4)。在一些實施例中，洗液的折射率高于內(nèi)根鞘的折射率(即，大約為1. 55)。在折射率高于內(nèi)根鞘的折射率的實施例中，入射在皮膚表面上的光可以直接輸送至毛基質(zhì)而不會衰減。
用來照射皮膚的有效脈沖長度由束尺寸除以照射源的掃描速度給定。例如，以 50-100毫米/秒的掃描速度移動的2毫米的束尺寸提供的有效脈沖長度為20-60毫秒。對于250瓦/厘米的功率密度，有效能量密度為5-10焦耳/平方厘米，大約兩倍于在不使用高折射率洗液的情況下裝置所輸送的光的能量密度。
在一些實施例中，可以調(diào)節(jié)洗液的pH值以便降低基質(zhì)細胞的變性閾值。在這些實施例中，只需要較低的功率來損傷毛基質(zhì)從而提供毛發(fā)生長處理。任選地，洗液可以摻加以能夠顯著吸收由源所發(fā)射的光的分子或離子或原子。由于通過洗液的作用而使得毛囊中光吸收量增加，因此就可以使用較低功率的照射源來提供足夠的射線用以加熱毛基質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的一種毛發(fā)生長處理方法的第二示例性實施例包括首先照射皮膚，然后物理上除毛，如上所述。通過首先照射皮膚，可以削弱毛干與囊的連接或者毛囊與真皮的連接。因此，機械或機電法脫毛就可以更容易實現(xiàn)(例如，通過使用軟上蠟或機電脫毛器) 并且可以減輕疼痛。
照射可以削弱毛球與皮膚或皮下脂肪的連接；因此，與單獨使用脫毛相比，就可以從皮膚中拔出高得多比例的毛囊。由于毛球的直徑接近外根鞘的直徑，因此拔出毛及毛球就可以永久性地破壞整個毛囊包括干細胞。相應地，通過首先照射然后脫毛，就可以延緩或者終止新的毛發(fā)生長。
脂肪團處理為可以通過根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來處理的美容問題的另一個實例。特征脂肪團凹窩的形成從不良血液和淋巴循環(huán)開始，而這又抑制了細胞廢物的排除。例如，細胞內(nèi)空間的未排除死細胞可能會隨著時間的推移而滲漏脂類。由于毒素和細胞廢物的不斷積累，就會造成結(jié)締組織損壞和隨后的結(jié)核形成。
以下為兩種示例性的脂肪團處理，兩者的目的都在于既刺激血流和又刺激纖維原細胞生長。在第一示例性處理中，利用發(fā)射近紅外光譜范圍(例如650-1850納米的波長范圍)的處理源與設(shè)計用于聚焦于皮膚表面下方2-10毫米的光學系統(tǒng)的組合來產(chǎn)生局部的熱損壞區(qū)域。在一個實施例中，將功率密度為1-100瓦/厘米的光輸送至皮膚表面，并且按照一定速度操作設(shè)備以便在皮膚下方5毫米的距離處產(chǎn)生45攝氏度的溫度?？梢允┘永鋮s作用以避免或減少對表皮的損壞從而減少形成傷口。在皮膚下方的選定距離處產(chǎn)生選定溫度的更多細節(jié)在2000年8月9日提交的美國專利申請U. S. PatentApplication09/634, 691中給出，其內(nèi)容已在上文中引入作為參考。處理可以包括壓縮組織、按摩組織、或者多次通過組織之上。
在第二示例性處理中，利用發(fā)射近紅外光(例如發(fā)射波長范圍為700-1300納米的發(fā)光二極管)的處理源來將光聚焦于皮膚表面下方2-10毫米的距離處，并且將真皮/皮下脂肪溫度提高至適當位于熱損壞閾值之下的點(例如42-60攝氏度范圍內(nèi)的溫度)。根據(jù)第二示例性處理，加熱作用可以提高脂解(即脂肪破壞)率并引起脂肪細胞的凋亡(即，擬定的細胞死亡)。任選地，局部的脂解膏可以與第二示例性處理組合使用；在真皮/皮下脂肪中的升高的溫度分布圖可以增強膏的穿透力從而提高其功效。由于皮下脂肪的熱松弛時間很長(即長于1分鐘)，對一個區(qū)域進行多次掃描處理就可以實現(xiàn)所需的對脂肪的加熱作用，而同時保持正常的皮膚表面溫度。以上示例性處理可以用于脂肪新陳代謝激活和減脂處理。
粉刺為可以利用根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來處理的另一種非常常見的皮膚病。當來自皮脂腺的皮脂不能通過毛囊到達皮膚表面時就會產(chǎn)生粉刺，并且會在毛囊內(nèi)造成細菌感染。光美容處理為傳統(tǒng)處理方法(例如敷服或口服)的替代方案。
以下為根據(jù)本發(fā)明處理粉刺的示例性方法。在每一種示例性方法中，實際的處理區(qū)域可以比較小(假定處理的是面部粉刺)，因此可以使用低功率的CW源。第一可能的處理為有選擇地損壞皮脂腺以防止皮脂產(chǎn)生。皮脂腺位于皮膚表面以下大約1毫米處。通過在這個深度處產(chǎn)生一焦斑并且使用由脂類有選擇地吸收的波長(例如接近于0. 92、1. 2和 1.7微米)，直接熱破壞就變得可能。例如，為了造成熱變性，可以使用2000年8月9日提交的美國專利申請U. S. Patent Application 09/634，691中所述的任一種方法在皮膚表面下方大約1毫米處產(chǎn)生45-65攝氏度的溫度，該申請的內(nèi)容已在上文中引入作為參考。
任選地，可以使用焦斑線性矩陣(如上文參照圖4所述)來產(chǎn)生多個損壞島。盡管皮脂腺的準確位置可能并不知，但是每次利用焦斑矩陣來進行處理都將會造成一定數(shù)量的皮脂腺受到損壞。這樣，通過多次對區(qū)域進行處理，大量的皮脂腺將會受到損壞。
粉刺的一種替代處理包括將皮脂腺加熱至位于熱變性溫度以下的某個點(例如， 加熱至45-65攝氏度)以便實現(xiàn)終止皮脂產(chǎn)生和凋亡(即，擬定的細胞死亡)。這種有選擇的處理可利用負責皮脂產(chǎn)生的細胞相對于周圍細胞的低熱閾值。粉刺的另一種替代處理為對通向皮脂腺的血液供應進行熱破壞(例如，通過加熱血液至60-95攝氏度的溫度)。
對于以上對粉刺的各種處理，可通過使用化合物例如靛青綠(ICG，吸收800納米附近)或亞甲藍(吸收630納米附近)來使得皮脂腺對近紅外射線敏感。另外，也可使用非熱光動力治療劑例如photofrin來敏化皮脂腺。在一些實施例中，可以使用生物化學載體例如單克隆抗體(MABs)來有選擇地將這些敏化化合物直接輸送至皮脂腺。
盡管以上程序被描述為用于處理粉刺，但由于這些處理涉及損壞/破壞皮脂腺 (從而減少皮脂輸出)，因而這些處理也可用來處理過多油性的皮膚。
另一種處理粉刺的光基方法包括對造成與粉刺相關(guān)的特征炎癥的細菌(P.粉刺) 進行熱破壞。對細菌的破壞可通過瞄準存儲于P.粉刺中的卟啉而實現(xiàn)。卟啉，例如原卟啉、糞卟啉、以及鋅-原卟啉由厭氧細菌作為其新陳代謝產(chǎn)品而合成。卟啉吸收400-700納米的可見光譜區(qū)域內(nèi)的光，最大吸收能力在415納米左右。通過提供足夠強度的選定波長范圍的光，通過吸收而產(chǎn)生的熱就會造成細菌死亡。例如，使用設(shè)計用于聚焦于皮膚表面下方0. 2-1毫米的光學系統(tǒng)和在皮膚表面上為0. 01-10ff/cm的功率密度，利用發(fā)射波長范圍為360-700納米的處理源，就可以達到所需的效果。
另外一種用于處理粉刺的技術(shù)包括使用光來擴張受到感染的毛囊的開口以便容許皮脂無阻礙地流出。在這種技術(shù)的一個實施例中，將優(yōu)先聚集于囊開口中的洗液(例如帶有有機無機染料或吸收粒子的脂類稠洗液)施加于皮膚表面上。處理源波長與洗液的吸收帶相匹配。例如，在摻加ICG的洗液的情況中，源波長為790-810納米。通過使用光學系統(tǒng)來在漏斗管/下漏斗管處產(chǎn)生45-100攝氏度的溫度，例如，通過在皮膚表面上產(chǎn)生一定能量密度(例如1-100瓦/厘米)，囊開口就可以擴張并且容許皮脂流出毛囊并重造下漏斗管以便防止黑頭粉刺(黑頭)形成。
非消融性皺紋處理現(xiàn)在已用作傳統(tǒng)的消融性C02激光皮膚重修面處理的一種替代方案，其為可通過根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來執(zhí)行的另一種美容處理。非消融性皺紋處理通過同時地冷卻表皮并將光輸送至真皮的上層以便對纖維原細胞進行熱刺激從而產(chǎn)生新的膠原沉積而實現(xiàn)。
在皺紋處理過程中，由于主發(fā)色團為水，因此0. 8-2微米的波長范圍為處理射線的適用波長。由于通常只有面部的皺紋具有美容意義，因此處理的區(qū)域通常比較小并且所需的覆蓋率(平方厘米/秒)因而也很低，并且可以使用較低功率的處理源。可以組合使用提供表面下聚焦的光學系統(tǒng)與表皮冷卻作用來達到所需的結(jié)果。真皮上方溫度的精確控制很重要；如果溫度過高，對表皮產(chǎn)生的熱損壞將會過大，而如果溫度過低，新的膠原沉積量將會很少。可以使用一速度傳感器(在手動掃描機頭的情況中)或者一機械驅(qū)動器來精確控制真皮上方溫度。另外，也可以使用一非接觸式中-紅外熱傳感器來監(jiān)控真皮溫度。
血管病變(例如葡萄酒色痣、紅斑痤瘡、蜘蛛脈)為可利用根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來處理的另一種美容問題。對于血管病變的處理，目標發(fā)色團為這些病變中的血液。對于表面血管疾病，示例性的處理波長范圍為0. 4-0. 6微米，而對于深層血管病變，則為0. 6-1. 3微米。在處理蜘蛛脈的情況中，目標組織的較大尺寸和相應較長的熱松弛時間要求長時間地大量沉積能量以便實現(xiàn)熱破壞并保護表皮。此外，可利用主動表皮冷卻作用 (特別是對于具有較的皮膚類型IV-VI的病人)來防止造成表皮損壞。在病變的處理中，使用CW源特別有利，因為與除毛類似，部分目標結(jié)構(gòu)(脈壁)中包含很少的血液并且必須通過熱擴散來損壞。
著色病變例如年齡斑可以通過有選擇地以這些結(jié)構(gòu)中的包含黑色素的細胞為目標而除去。這些病變利用聚焦于皮膚表面之下100-200微米深度的光學系統(tǒng)來定位并且可以利用0. 4-1. 1微米范圍的波長來瞄準。由于各個單獨的帶有黑色素的細胞很小并且熱松弛時間很短，因而較淺的表面下聚焦有助于達到變性溫度。
腋臭的消除為可利用根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來處理的另一種問題。在這種處理中，使用一種具有由小汗腺/頂泌腺有選擇地吸收的波長的源來對小汗腺/頂泌腺進行熱損壞。任選地，可使用敏化化合物來加強損壞。
紋身去除為可利用根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來處理的另一種程序。用于紋身去除的常規(guī)型裝置包括用于美容紋身處理的短脈沖(10-50納秒)Q交換的紅寶石、紫翠玉、釹釔鋁石榴石和倍頻釹釔鋁石榴石。通常，源波長根據(jù)待去除的紋身的顏色來選擇 (例如，利用綠色激光來除去紋身的紅色部分)。由于油墨粒子實際上已合入各個細胞中，因而用于紋身去除的熱處理的一個實施例會造成細胞破裂，從而釋放油墨。
用于紋身去除的根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備的示例性實施例利用一 CW源和一將來自處理源的射線緊密聚焦于包含油墨粒子的細胞所居留的深度(150-700微米)的光學系統(tǒng)來使包含油墨的細胞破裂。另外，也可以將這些細胞加熱至其熱變性點之下并且產(chǎn)生凋亡。在設(shè)計用于產(chǎn)生凋亡的實施例的情況中，通過在準連續(xù)模式下操作射線源同時將機頭連續(xù)地掃過皮膚表面以便形成細胞受到損壞的區(qū)域和在中間具有未經(jīng)照射區(qū)域的區(qū)域，就可以加強復原效果。在一些實施例中，可以使用來自速度傳感器的反饋來控制激光發(fā)射并形成與機頭速度無關(guān)的等間距的損壞線。為了完全除去紋身，可能需要多次處理。
在一些常規(guī)型的比較昂貴的紋身去除設(shè)備中，一發(fā)射0. 532微米波長的Q交換的倍頻釹釔鋁石榴石激光器與一發(fā)射1. 064微米波長的(釹釔鋁石榴石)、一發(fā)射0. 755 微米波長的紫翠玉激光器組合使用；各個激光器有選擇地操作以便瞄準包含不同紋身油墨顏色的細胞。根據(jù)本發(fā)明的方面的模塊式設(shè)備的實施例提供了以上系統(tǒng)的較低成本替代方案。例如，本發(fā)明的一個實施例可以適于容許使用多個發(fā)射不同波長或波長段的光源或者單個光源和用于改變由源產(chǎn)生的光的波長的光學組件。特別地，為了達到接近0. 755微米的波長，可以使用一 0. 808微米的二極管激光棒；并且可將一釹釔鋁石榴石晶體模塊插入由二極管激光棒裝滿的機頭中以便產(chǎn)生接近于1.064微米的波長；并且為了產(chǎn)生接近于 0. 532微米的波長，可以使用一個一次諧波發(fā)生晶體來將發(fā)射1. 064微米波長射線的激光二極管的頻率加倍。另外，可以使用一自倍頻晶體例如Nd:YC0B。
低強度治療(LIT)為可利用根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來實現(xiàn)的另一種程序。LIT可用于處理傷口、腕管綜合癥處理、或者用于刺激毛發(fā)生長、或者用于加速生物化學反應。通常用于LIT的功率密度和波長(630-820納米)可以利用二極管激光器或發(fā)光二極管處理源來實現(xiàn)。任選地，一次或更多次以上處理可以用于獸醫(yī)LIT應用中。
突出的伸長標志和疤痕的消除或減少為可利用根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來實現(xiàn)的程序。與非消融性皮膚重修面的情況類似，為了實現(xiàn)以上程序，可以通過在上真皮中形成一個薄的熱損壞層來刺激膠原沉積和傷口復原效果。
疣的去除為可利用根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來實現(xiàn)的另一種程序。疣的去除可以使用一產(chǎn)生的光位于血液吸收區(qū)域(0.5-0. 8微米)中的源來實現(xiàn)。這個波長由血紅蛋白有選擇地吸收，其好像切斷了對疣的血液供應。
牛皮癬為可利用根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法來處理的另一種皮膚病。適于處理牛皮癬的本發(fā)明的示例性實施例發(fā)射接近800納米的波長。任選地，可以使用一種或更多種敏化劑例如光動力藥物或ICG/亞甲藍。每周可以應用若干次處理，并且可以按照若干種不同方式輸送，包括處理島(或線)。根據(jù)本發(fā)明的方面的設(shè)備及方法的其它應用包括助于將敷藥和美容制劑輸送至皮膚中。
這樣就對本發(fā)明的概念和許多示例性實施例進行了描述，但是本發(fā)明所述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當清楚，本發(fā)明可以按照各種不同的方式來實施，并且這些技術(shù)人員很容易進行變動和改進。因此，所給出的實例并非用于進行限制。本發(fā)明只是根據(jù)需要由以下權(quán)利要求及其等價內(nèi)容來限定。本發(fā)明只是根據(jù)需要由以下權(quán)利要求及其等價內(nèi)容來限定。 另外，應當理解，使用的詞“包括”或者“具有”意味著包括其后列出的項和其等價內(nèi)容以及所列的這些項之前、之后或者之間的其它項。
權(quán)利要求
1.一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的光美容裝置，包括 一緊靠病人皮膚使用的處理頭部；至少一置于處理頭部內(nèi)并且適于將射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源； 一與該至少一個源保持熱聯(lián)接的冷卻表面；以及一用于將相變物質(zhì)引導至冷卻表面上的機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，相變物質(zhì)包括一液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，相變物質(zhì)包括一固體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，冷卻表面具有紋理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，紋理為線性凹槽型式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，紋理為同心凹槽型式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，紋理為多個突起。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，機構(gòu)包括一噴口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，機構(gòu)還包括一聯(lián)接至噴口上的閥，其中閥控制著投射于冷卻表面上的液體量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，還包括一用于產(chǎn)生顯示至少一部分皮膚區(qū)域的溫度的信號的熱傳感器和一用于接收來自熱傳感器的信號并響應于溫度而控制著閥的控制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一用于容放物質(zhì)的容器，容器聯(lián)接至機構(gòu)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，液體包括一致冷劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，致冷劑包括四氟代乙烷。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，固體包括冰。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，固體包括一有機化合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，固體為鎵/銦合金。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，冷卻表面為一向源提供電力的導熱電極的一個表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，冷卻表面為一與源保持熱聯(lián)接的導熱散熱片的一個表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，該至少一個源具有一定長度，并且冷卻表面具有至少一用于接收相變物質(zhì)的通過其中的通道。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，該至少一個源具有一定長度，冷卻表面具有多個用于接收相變物質(zhì)的通過其中的通道，這些通道沿著長度方向?qū)R。
21.一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括 一緊靠病人皮膚使用的處理頭部；至少一置于處理頭部內(nèi)并且適于將電磁射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源； 一與該至少一個電磁射線源保持熱聯(lián)接并且包括至少一通過其中的通道的冷卻表面；以及一用于將物質(zhì)投射至冷卻表面上以及該至少一通道中的機構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，物質(zhì)為一液體。
23.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，物質(zhì)為一氣體。
24.一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括至少一適于將射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源； 一與該至少一個源保持熱聯(lián)接的冷卻表面；以及一與冷卻表面保持熱聯(lián)接的固體塊，固體塊隨著從冷卻表面上吸熱而發(fā)生相變。
25.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其特征在于，固體塊為冰。
26.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其特征在于，固體塊為干冰。
27.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，還包括一帶動固體塊與冷卻表面形成接觸的機構(gòu)。
28.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，還包括一處理頭部，其中源置于該處理頭部中。
29.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其特征在于，源為二極管激光棒、發(fā)光二極管和燈之ο
30.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其特征在于，冷卻表面為一向源提供電力的導熱電極的一個表面。
31.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其特征在于，冷卻表面為一與源保持熱聯(lián)接的導熱散熱片的一個表面。
32.一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括 至少一適于將電磁射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源； 一與該至少一個源保持熱聯(lián)接的冷卻表面；一與冷卻表面保持熱聯(lián)接并且包含至少一第一化學化合物和一第二化學化合物的反應室，第一和第二化學化合物經(jīng)過選擇以便在反應室內(nèi)提供吸熱反應。
33.根據(jù)權(quán)利要求49所述的裝置，其特征在于，冷卻表面為一向源提供電力的導熱電極的一個表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求49所述的裝置，其特征在于，冷卻表面為一與源保持熱聯(lián)接的導熱散熱片的一個表面。
35.一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括 一緊靠病人皮膚使用的處理頭部；至少一置于處理頭部內(nèi)并且適于將電磁射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源；以及一與該至少一個電磁射線源保持熱聯(lián)接的冷卻表面，冷卻表面具有一通過其中的通道，用于容許一低沸點液體流動至冷卻表面的一個表面上。
36.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，還包括一聯(lián)接至該通道的閥，用于控制低沸點液體的蒸發(fā)。
37.根據(jù)權(quán)利要求53所述的裝置，還包括一用于產(chǎn)生顯示皮膚區(qū)域的溫度的信號的熱傳感器和一用于接收來自熱傳感器的信號并響應于信號控制著閥的控制器。
38.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其特征在于，一壓力源聯(lián)接至通道上以便控制低沸點液體的沸騰情況。
39.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其特征在于，源為激光二極管棒、發(fā)光二極管和燈之一。
40.一種用于病人皮膚的一個區(qū)域上的裝置，包括 一緊靠病人皮膚使用的處理頭部；至少一置于處理頭部內(nèi)并且適于將射線投射于皮膚區(qū)域上的電磁射線源； 一與該至少一個源保持熱聯(lián)接的熱傳播器；以及一與熱傳播器保持熱聯(lián)接的冷卻表面。
41.根據(jù)權(quán)利要求57所述的施加器，其特征在于，源為二極管激光棒、發(fā)光二極管和燈之一。
42.根據(jù)權(quán)利要求57所述的裝置，其特征在于，冷卻表面為一向源提供電力的導熱電極的一個表面。
43.根據(jù)權(quán)利要求57所述的裝置，其特征在于，冷卻表面為一與源保持熱聯(lián)接的導熱散熱片的一個表面。
44.一種用于冷卻熱產(chǎn)生美容裝置的冷卻系統(tǒng)，包括 一與熱產(chǎn)生裝置保持熱聯(lián)接的冷卻表面；一適于投射高壓液體的噴嘴，液體形成了在冷卻表面上流動的液體。
45.根據(jù)權(quán)利要求61所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，這種高壓液體在位于噴嘴與冷卻表面之間的整個距離上形成一流。
46.根據(jù)權(quán)利要求61所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，冷卻表面帶有紋理。
47.根據(jù)權(quán)利要求61所述的冷卻系統(tǒng)，還包括一用于將液體重新引回至冷卻表面上的冷卻室。
48.根據(jù)權(quán)利要求64所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，冷卻室包括側(cè)壁和一蓋。
49.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述相變物質(zhì)含有液體。
50.如權(quán)利要求66所述的裝置，其特征在于，所述液體是低沸點液體。
全文摘要
光美容裝置(100)用于醫(yī)學或非醫(yī)學環(huán)境(例如家庭、理發(fā)店或者礦泉療養(yǎng)地)中，可用于進行多種組織處理。射線通過設(shè)計用于對射線定型并將射線投射至特定深度的光學系統(tǒng)(例如520)輸送至組織。這種裝置具有多種包括相變冷卻固體和液體的冷卻系統(tǒng)以便冷卻受到處理的皮膚和射線源(例如510)。接觸傳感器(1712)和運動傳感器(1820)可以用來加強處理效果。這種裝置可為模塊式以便于制造和更換零件。
文檔編號A61B18/20GK102499755SQ20111031431
公開日2012年6月20日 申請日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月23日
發(fā)明者A·V·埃夫羅費夫, G·B·阿爾特舒勒, H·M·岑茲, J·D·卡魯索, J·布爾克三世 申請人:帕洛瑪醫(yī)療技術(shù)公司