相關(guān)申請的交叉引用

2014年12月30日提交的美國臨時(shí)申請62/097,926和2015年5月26日提交的美國臨時(shí)申請62/166,266，其內(nèi)容通過參考并入本文中。

本發(fā)明涉及刺青油墨的遞送，以在頭皮上產(chǎn)生臨時(shí)或永久標(biāo)記，從而模擬密切切割的毛囊的外觀。更具體地，本發(fā)明涉及用于刺青的設(shè)備和方法，其能夠監(jiān)測和控制由刺青裝置輸送的油墨的深度和量。

背景技術(shù)：

通常，刺青設(shè)備是傳統(tǒng)上用于將顏料放置在皮膚表面下方以產(chǎn)生符號、字母、圖案或圖片的設(shè)備。傳統(tǒng)上，刺青過程使用可變針設(shè)計(jì)、手動(dòng)或馬達(dá)控制的針、以及高度的操作者輸入。頭皮上的模擬單毛囊的刺青是傳統(tǒng)刺青過程的一部分，具有自己的特質(zhì)，因此需要特殊的技術(shù)和儀器。

在人的頭皮上使用刺青以通過點(diǎn)樣圖案掩飾頭發(fā)脫落或疤痕、模擬毛囊或短發(fā)的外觀，是相對較新的，被稱為頭皮微色素沉淀(scalpmicropigmentation，smp)。smp目前由微著色儀執(zhí)行，該微著色儀可以容納1-6個(gè)針，這些針每秒可以循環(huán)100-200次。操作者使用儀器在頭皮上創(chuàng)建單個(gè)標(biāo)記，從而在整個(gè)頭皮上產(chǎn)生“點(diǎn)狀”效果，使其類似短毛或剃過的毛囊。目前，操作者負(fù)責(zé)維護(hù)三個(gè)動(dòng)態(tài)變量：(1)手持件的正確角度，從而控制針相對于頭皮的進(jìn)入角度；(2)施加在手持件上的壓力，因此控制針進(jìn)入頭皮的刺穿深度；(3)手持件保持在單個(gè)區(qū)域上的時(shí)間間隔，從而控制針與頭皮接觸的時(shí)間間隔。該時(shí)間變量受到針的循環(huán)速度的影響。換句話說，上述時(shí)間間隔也可以看作針與頭皮接觸的次數(shù)。目前，循環(huán)速度不是動(dòng)態(tài)變量，因?yàn)樗诖蠖鄶?shù)情況下只能在程序開始時(shí)調(diào)整一次。整個(gè)smp過程需要高度的關(guān)注、集中以及以精確的正時(shí)重復(fù)使用精細(xì)和大運(yùn)動(dòng)技能，特別是認(rèn)識到頭皮不是同質(zhì)的畫布。

人類頭皮由兩個(gè)基本層組成，這些層是smp應(yīng)用所關(guān)注的部分。第一和最表層是表皮，其大致的厚度可以在0.5mm至1.5mm之間變化。沉積在表皮層中的顏料或油墨不被認(rèn)為是永久性的。針在其行進(jìn)過程中必須穿過表皮到達(dá)頭皮的第二層(真皮)，在這里顏料或油墨沉積以用于smp的永久性。真皮層不均勻并且其邊界相對較厚。考慮到這種變化，smp的結(jié)果取決于在皮膚真皮層的特定位置(深度)沉積的少量顏料或油墨。smp的目標(biāo)是將顏料或油墨沉積在剛好表皮層下方的真皮的上部部段中。由于皮膚層在同一個(gè)個(gè)體上是不一致的，并且操作者不斷地調(diào)整外部控制變量，例如儀器的角度、壓力和正時(shí)，因此smp在整個(gè)頭皮上的均勻施加是具有挑戰(zhàn)性的。

為了便于刺青程序，常規(guī)的刺青設(shè)備被配置成使得刺青針以可調(diào)節(jié)的速度或每秒循環(huán)(通常在每秒100個(gè)循環(huán)的范圍內(nèi))往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在實(shí)踐中，針穿透真皮的實(shí)際深度和時(shí)間由操作者控制，將尖端推到皮膚表面上并手動(dòng)“感覺”遇到的阻力。因此，排出油墨的針行程的深度和數(shù)量根據(jù)操作者在皮膚上的位置施加在儀器上的一段時(shí)間的力的施加而變化。

當(dāng)遞送刺青時(shí)，儀器的操作者限于兩種方法：刺青油墨的實(shí)際放置期間的“感覺”，以及評估刺青效果的視覺反饋。這個(gè)有限組的參數(shù)實(shí)際上取決于很多因素：

針相對于皮膚的垂直表面的角度(α)

行程的數(shù)量(速率·時(shí)間或n)

針直徑(0.20mm-0.4mm，微米)

針的數(shù)量(1-9)

針圖案(線性、徑向或期望圖案)

針尖銳度(1～5級)

停留(時(shí)間μ，微秒或弧度)

深度(dneedle，0.5-3.0mm)

力或壓力(f，牛頓)

油墨粘度(η，(n·s)/m2)

油墨粒徑(d，中徑，納米)

油墨光譜響應(yīng)(λ，反射光譜)

油墨濃度(ci，油墨顆粒/體積)

頭發(fā)顏色(rgb坐標(biāo))

膚色(△s，透射和反射功能譜)

表皮韌性(以標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)穿刺的力，牛頓kg·m·s^-2)

真皮-皮下模量(e，(pa或n/m²或m^-1kg·s^-2))

真皮-皮下厚度(t，mm，從表皮-真皮連接處至脂肪底部)

皮膚局部溫度(t)

皮膚局部血管分布(v)

深度的控制和一致性至關(guān)重要。為了產(chǎn)生穩(wěn)定的刺青，染色劑位于皮膚/表皮邊界的上層真皮內(nèi)，針必須將受控量的刺青顏料置于表皮正下方。皮膚和顱骨之間的總距離以及每層的相對深度根據(jù)年齡、遺傳、體重、頭皮的健康、頭皮的頭發(fā)數(shù)量以及頭皮中是否存在疤痕而在個(gè)體之間變化。皮膚的生物力學(xué)/粘彈性行為在個(gè)體與個(gè)體之間變化很大，在同一個(gè)體的頭皮中從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域變化很大。此外，頭皮的每個(gè)小區(qū)域在頭皮的潛在的大體解剖結(jié)構(gòu)的輪廓上具有局部變化，具有不規(guī)則的結(jié)締組織、脂肪袋、諸如卵泡和腺體的結(jié)構(gòu)、下面的脈管系統(tǒng)、各種疤痕和顆粒，包括那些來自以前的手術(shù)或傷害導(dǎo)致的變化，這些在微觀上以毫米的尺度改變了頭皮的解剖結(jié)構(gòu)。

刺青裝置的操作者經(jīng)過長期的經(jīng)驗(yàn)，通過檢查進(jìn)度，持續(xù)不斷地對其技術(shù)和設(shè)備設(shè)定進(jìn)行必要的調(diào)整，學(xué)會了保持不間斷的反饋循環(huán)。操作者在患者頭皮上的每個(gè)點(diǎn)處發(fā)現(xiàn)每個(gè)患者的皮膚的解剖和機(jī)械性質(zhì)的“感覺”，然而，這被認(rèn)為是在身體和精神上疲勞的和易出現(xiàn)失誤的。此外，操作者不能在不停止清潔和檢查周邊區(qū)域的情況下，在顏料被遞送時(shí)逐點(diǎn)地主動(dòng)解決顏料的狀態(tài)、位置和數(shù)量的問題，嚴(yán)重降低其工作速度。如果操作者停頓、檢查工作、分心或以其它方式中斷、或者疲勞，那么結(jié)果的一致性和連續(xù)性可能會丟失。當(dāng)不同的操作者在同一個(gè)患者身上工作時(shí)，一致性和連續(xù)性也會受到影響。如果操作者應(yīng)與其它操作者交替工作，那么知識不容易轉(zhuǎn)移，因此一致性也受到影響。因此，一個(gè)操作者的結(jié)果可能與由其它操作者在同一患者身上執(zhí)行時(shí)的結(jié)果不同。期望操作者遞送理想深度并在理想時(shí)間內(nèi)保持該深度以遞送理想量的顏料是不切實(shí)際的。隨著表皮深度對于個(gè)體的變化和從頭皮的一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的變化，以及在不斷變化的微觀局部尺度上的變化，簡單地設(shè)定深度計(jì)來控制深度是無效的。類似地，為皮膚中的停留時(shí)間設(shè)定單個(gè)值，或者設(shè)定行程的數(shù)量類似地是無效的。此外，即使受過訓(xùn)練的操作者也不能保持這種努力并且在單個(gè)患者的頭皮上對可能超過50,000個(gè)點(diǎn)重復(fù)嚴(yán)格的任務(wù)。換句話說，即使受過訓(xùn)練的操作者也不能在數(shù)千個(gè)點(diǎn)待壓印的整個(gè)頭皮上保持一致的smp模式。

已經(jīng)觀察到，在太多的循環(huán)中將針留在表皮中產(chǎn)生了擴(kuò)大和過度創(chuàng)傷的傷口，這使得油墨從表面泄漏。如果儀器太長時(shí)間保持在上部真皮上，遞送太多的針行程，或針更深入真皮，那么油墨可能會更深地?cái)U(kuò)散到真皮層中，并側(cè)向地造成油墨的汞齊擴(kuò)散并圍繞組織出現(xiàn)，而不是離散的墨點(diǎn)。擴(kuò)散的油墨汞齊并不是smp的成功的點(diǎn)狀結(jié)果。這些事件發(fā)生在幾毫秒，精細(xì)的意識控制是不可能的，因此使用傳感器和自動(dòng)控制是控制上述變量的最佳手段。

發(fā)明人認(rèn)識到的在頭皮上刺青單個(gè)離散區(qū)域或點(diǎn)的一個(gè)方面在于，每個(gè)點(diǎn)的遞送過程中“感覺”發(fā)生變化。當(dāng)手持件與皮膚表面接觸時(shí)，手持件具有初始阻力，但隨著其穿透表皮，當(dāng)針進(jìn)入并穿過表皮而到達(dá)上部脂肪真皮時(shí)，操作者感覺到的振動(dòng)減小。這被假設(shè)為因?yàn)獒樂磸?fù)穿透韌皮皮樣表皮中的點(diǎn)，并且在針前進(jìn)進(jìn)入并穿過表皮的情況下，阻力是由于表皮內(nèi)的結(jié)構(gòu)的初始破裂、由于在儀器的每個(gè)后續(xù)循環(huán)的情況下初始孔的擴(kuò)大、以及由于傷口被遞送到表皮的油墨潤濕而引起的。一旦針穿過表皮并進(jìn)入上部真皮，就會注意到阻力的顯著降低。

直觀地顯而易見的是，如果針被簡單地弄濕，則針和刺青頭部之間的摩擦力將比干燥時(shí)小。這將立即降低對馬達(dá)運(yùn)動(dòng)的阻力，允許增加速率并降低電阻，從而降低電流負(fù)載，所有這些都可以電氣地和聲學(xué)地檢測。

利用所提出的控制方案，可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)并一致地遞送理想的深度和額外的或更少的行程，而不需要對操作者的注意力提出任何進(jìn)一步的要求。目前，針深度受人的觸感和感覺控制。針周期持續(xù)時(shí)間是固定的，盡管速率和持續(xù)時(shí)間可以調(diào)整，但調(diào)整不是動(dòng)態(tài)的。針穿透的角度是取決于操作者，通常在六十到九十度(60-90°)之間。局部區(qū)域的溫度控制可能會影響顏料如何進(jìn)入以及減輕疼痛。涼爽的皮膚血液流量較低，保持顏料不會滲出。目前，將針數(shù)固定為三個(gè)是最佳的，但是如果針數(shù)可以動(dòng)態(tài)地改變，例如在一到三個(gè)針之間切換，那么在本領(lǐng)域中將是一個(gè)進(jìn)步。目前，通常在皮膚上使用抗菌基石油，但是可以向油墨中添加佐劑以促進(jìn)皮膚愈合，例如類固醇。

[非專利文獻(xiàn)引用]

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[專利文獻(xiàn)引用]

授予rickard的題為“retrofitcontrolsystemandpowersupplyforatattoogun(改裝控制系統(tǒng)和刺青槍電源)”的美國專利no.8,228,666公開了一種緊湊的、耐磨的、電池供電的電源和控制器。

授予adams的題為“magneticcoiltattooingmachine(磁線圈刺青機(jī))”的美國專利no.8,171,825公開了一種改進(jìn)的致動(dòng)器/斷路器開關(guān)，用于去除彈簧調(diào)諧。

授予cooper的題為“pneumaticregulatorunitandmethodofuse(氣動(dòng)調(diào)節(jié)器單元和使用方法)”的美國專利no.8,091,585公開了一種用于從單個(gè)壓力源操作多個(gè)刺青頭部的歧管和閥。

授予copeland的題為“powersupplyforatattoomachine(刺青機(jī)的電源)”的美國專利no.7,969,715主要公開了適于清潔的電源殼體的專利。

授予garitano的題為“devicefortattooingandmethodofusingthesame(用于刺青的裝置及其使用方法)”的美國專利no.7,748,294公開了單線圈和pwm以減輕重量，消除了定位螺絲深度的調(diào)整。

授予dixon的題為“intradermalcolorintroducingneedledevice,andapparatusandmethodinvolvingthesame(真皮色引入針裝置和設(shè)備及其涉及的方法)”的美國專利no.7,695,486公開了本領(lǐng)域的良好參考；在最好地解決眼瞼和眉毛的深度處的多個(gè)針的布置、常規(guī)的驅(qū)動(dòng)裝置和控制。

授予garitano的題為“needlelesspermanentmakeupandtattoodevice(無針永久化妝和刺青裝置)”的美國專利no.6,689,095公開了完全不同的油墨遞送方法，而不考慮檢測和控制。

授予matera的題為“surgicaltattooingapparatusandmethod(外科手術(shù)刺青裝置和方法)”的美國專利no.6,685,719公開了一種用于標(biāo)記放射性藥物患者的單次使用的無菌油墨儲存器。

授予underwood的題為“tattootechnology(刺青技術(shù))”的美國專利no.6,550,356公開了具有無線(腳)開-關(guān)切換的無繩刺青針桿動(dòng)力頭。

授予moniz的題為“contactbarassemblyforatattooingdevice(刺青裝置的接觸桿組件)”的美國專利no.6,282,987公開了標(biāo)準(zhǔn)刺青針桿動(dòng)力頭的較小機(jī)械改進(jìn)。

授予becker的題為“reciprocatingshaftdevice(往復(fù)式軸裝置)”的美國專利no.5,471,102公開了一種合理的輕型手持件、線性驅(qū)動(dòng)和方波驅(qū)動(dòng)脈沖方案。

授予yacowitz的題為“apparatusforinjectingasubstanceintotheskin(用于將物質(zhì)注入皮膚的裝置)”的美國專利no.5,401,242公開了接續(xù)的內(nèi)容，通過環(huán)形環(huán)和腳增加了深度控制。

授予yacowitz的題為“tattooingassembly(刺青組件)”的美國專利no.5,054,339公開了一種用于將油墨遞送到針的電動(dòng)泵。

授予chang的題為“eyebrowtattooingmachine(眉筆紋機(jī))”的美國專利no.4,914,988公開了小型化和電池供電的、其它常規(guī)的電機(jī)和凸輪驅(qū)動(dòng)。

授予angres的題為“microsurgicalmethodforapplyingpermanenteyelidliner(用于施用永久性眼瞼襯墊的顯微手術(shù)方法)”的美國專利no.4,508,106公開了用于眼瞼刺青的手術(shù)步驟，無相關(guān)的驅(qū)動(dòng)控制要素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的示例性實(shí)施例解決了深度控制問題，以及在表皮的基底層的2mm內(nèi)放置到上層真皮中的顏料的體積的控制。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種刺青設(shè)備，其可以檢測并且然后控制設(shè)備操作的深度和排出顏料的行程的數(shù)量。

本發(fā)明允許操作者教導(dǎo)該裝置，然后簡單地“點(diǎn)和射”，用操作者的手施加的固定力將針帶到皮膚上，并使其保持就位，直到針被自動(dòng)停止。操作者的手在施加到刺青裝置時(shí)目前控制力、深度和行程數(shù)量，以獲得一致的點(diǎn)。本發(fā)明不需要對“感覺”進(jìn)行監(jiān)控，并且不需要快速的“急拉”縮回來獲得刺青接收者的最佳結(jié)果。循環(huán)的控制允許針被留在縮回的位置，從而節(jié)省皮膚的額外穿孔，并且允許操作者通過從患者的皮膚移除儀器并將其推進(jìn)到下一個(gè)位置而移動(dòng)到下一個(gè)位置。

本發(fā)明的一個(gè)重要方面是減少職業(yè)傷害的暴露。已知刺青藝術(shù)家，特別是專門從事“點(diǎn)狀”圖案那樣的人，類似微量色素沉積(“smp”)，會引起諸如腕管綜合癥等重復(fù)性壓力障礙，本發(fā)明可以減少造成這種損傷的腕部和手臂運(yùn)動(dòng)。類似地，在點(diǎn)完成時(shí)停止針運(yùn)動(dòng)具有最小化操作占空比的附加益處，直接減少操作者暴露于最常被引用作為手臂振動(dòng)綜合征(havs)的原因的50-150hz振動(dòng)的時(shí)間，并且提供破壞性的機(jī)械或聲學(xué)干擾也可進(jìn)一步減少振動(dòng)暴露。

本發(fā)明的另一方面是提供一種刺青設(shè)備，其可以很容易地由不太熟練的人在點(diǎn)狀刺青過程中使用。此外，不同的物質(zhì)(如水vs鹽水vs油墨vs血液vs粘稠或結(jié)塊凝塊材料)的潤濕行為包括電阻和聲阻尼的梯度，該梯度允許識別什么潤濕針。這具有允許控制針的著墨和解決尖端的清潔度的主要優(yōu)點(diǎn)。因此，操作者對油墨量的注意力可以被可靠地減輕，并且可以容易地檢測針被積聚的材料弄臟的情況。

本發(fā)明的另一方面用于利用裝置將預(yù)定量的刺青油墨沉積到頭皮的脂肪皮下層中，所述裝置包括深度傳感器，其響應(yīng)于：(i)當(dāng)針與皮膚相互作用(這種方式可以解釋為在針進(jìn)入皮膚之前或之后)時(shí)針反饋信號的變化；和(ii)當(dāng)由傳感器觀察時(shí)針位置的變化(傳感器可以是超聲、光、熱、相機(jī)、電壓、或由傳感器的電氣元件吸收的電流強(qiáng)度)，以控制：(a)針深度；(b)針的周期速度；(c)針的循環(huán)持續(xù)時(shí)間；(d)針的穿透角度；(e)局部工作區(qū)域的溫度以及用于固化和穩(wěn)定目的的待沉積油墨；(f)刺穿皮膚的針數(shù)；(g)穩(wěn)定愈合化合物的額外遞送和具有微處理器的傳感器，該微處理器控制油墨在皮膚中的最佳遞送以達(dá)到期望效果。

附圖說明

圖1示出了包括簡單電源和手持件的傳統(tǒng)刺青設(shè)備的示意圖。

圖2示出了令人滿意的致密且一致的頭皮色素沉積結(jié)果的照片。

圖3示出了包括具有不一致的尺寸和點(diǎn)狀密度的不令人滿意結(jié)果的照片。

圖4示出了在真皮/表皮邊界處的纖維原細(xì)胞中的顏料顆粒的組織學(xué)圖像。

圖5示出了擴(kuò)散到真皮中的顏料顆粒的組織學(xué)圖像。

圖6示出了用于控制的方法，由四個(gè)要素的設(shè)備組成：解剖結(jié)構(gòu)；刺青裝置，電聲傳感器和換能器；以及處理單元。

圖7示出了該方法的各階段的圖示。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種刺青設(shè)備，其包括刺青針，該刺青針在給定的時(shí)間期間并以受控的深度往復(fù)循環(huán)到皮膚中，以使得顏料溶液穿透超過表皮并進(jìn)入上層真皮。盡管在本文中提及顏料溶液，但應(yīng)當(dāng)理解，存在許多用于刺青的市售油墨和顏料。還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的發(fā)明方面是引入額外的佐劑，例如膠原蛋白或膠原蛋白產(chǎn)生的刺激性化學(xué)物質(zhì)、蛋白質(zhì)或其它天然存在的膠原蛋白刺激劑。顏料溶液可以具有額外的臨床有益水平的維生素。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的另一方面，提供了一種刺青設(shè)備，其包括具有手柄部分的主體，所述手柄部分具有諸如馬達(dá)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)器以及循環(huán)用于排出刺青顏料的一系列針。

刺青裝置還可以包括機(jī)械、電子和聲學(xué)檢測元件，該檢測元件可以從以下輸入中檢測由于從刺青針循環(huán)穿過表皮并進(jìn)入上層真皮中的機(jī)械阻力所導(dǎo)致的針的操作狀態(tài)的變化：來自用于確定旋轉(zhuǎn)方向和位置的編碼器的信號，以及來自計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)/頻率、電阻、電流、電壓、反電動(dòng)勢速度、射頻發(fā)射和聲發(fā)射的零或索引或參考信號編碼器的信號。這些編碼器輸入?yún)f(xié)同工作，以使得針在具有多個(gè)傳感器時(shí)操作，這些傳感器主要用于確定針運(yùn)動(dòng)的相對阻力，因?yàn)樗婕捌つw的生物力學(xué)性質(zhì)。編碼器可以利用諸如陀螺儀或加速度計(jì)的位置檢測裝置來幫助定位操作者。

由此提供的刺青設(shè)備的針與表皮接觸而用作真皮的粘彈性、真皮的深度以及在遞送油墨時(shí)皮膚被重復(fù)穿刺的程度的主要傳感器。針經(jīng)歷遇到不同條件的循環(huán)時(shí)的每個(gè)行程產(chǎn)生機(jī)械、電和聲波反饋的特征曲線，并且頻率將通過與針體上不同密度和不同分?jǐn)?shù)阻力的材料接觸而變化地延遲，這可由編碼器進(jìn)行監(jiān)控和分析。馬達(dá)可以是交流電、直流電、線圈、其它通常在如今的刺青裝置中可商購獲得的馬達(dá)。

在替代實(shí)施例中，該裝置可以由機(jī)器人代替人類操作者來操作?？梢酝ㄟ^優(yōu)選實(shí)施例的微處理器與能夠圍繞患者頭皮進(jìn)行三軸運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人之間的通信來進(jìn)行機(jī)器人操作。在該替代實(shí)施例中，操作者可以是能夠圍繞患者頭部定位的智能機(jī)器人。在該機(jī)器人實(shí)施例中，該裝置可以掃描患者頭部并且基于前述因素確定用于遞送油墨的正確方向。

處理單元是計(jì)算機(jī)或諸如現(xiàn)場可編程門陣列(“fpga”)的微處理器，其配備有能夠從人類操作者學(xué)習(xí)每個(gè)單獨(dú)患者解剖結(jié)構(gòu)的理想技術(shù)的用戶界面和算法，并且處理單元能夠調(diào)整刺青設(shè)備的操作，包括從主體單元進(jìn)行的機(jī)械調(diào)整和動(dòng)力輸送，以便在循環(huán)中的任何時(shí)點(diǎn)(point)將針的深度保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。市場上可用的賽靈思(xilinx)現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)擁有多項(xiàng)專利，在營業(yè)額和技術(shù)方面都是可編程邏輯市場的明顯領(lǐng)先者。

在優(yōu)選實(shí)施例中，方法由兩個(gè)階段組成，其中用戶首先教導(dǎo)刺青設(shè)備，其次，刺青設(shè)備基于來自第一階段的學(xué)習(xí)自適應(yīng)地調(diào)整操作參數(shù)，以便在刺青過程的持續(xù)時(shí)間獲得一致的期望結(jié)果。例如，在第一采樣階段期間，操作者在有限的區(qū)域內(nèi)應(yīng)用少的統(tǒng)計(jì)學(xué)上重要的樣本(可能十個(gè)部位或點(diǎn)(spot))，利用操作者手動(dòng)控制的所有參數(shù)和成功的視覺主觀判斷，同時(shí)刺青設(shè)備編碼器收集每個(gè)循環(huán)的數(shù)據(jù)。處理單元分析輸入，這些輸入最重要地是包括針的穿透深度、在正確深度處的行程數(shù)量、以及在刺青點(diǎn)(point)被最佳定位的精確時(shí)刻將刺青針從皮膚上取出。然后可以通過在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中建立的監(jiān)督學(xué)習(xí)算法來處理這些輸入。這建立起并向刺青設(shè)備教導(dǎo)患者皮膚的正?；蚱骄鶙l件以及對正?；蚱骄鶙l件之外的條件的必要的適應(yīng)性反應(yīng)。在遞送階段期間，刺青設(shè)備在每個(gè)點(diǎn)的遞送期間從編碼器收集數(shù)據(jù)，并且利用處理單元已經(jīng)學(xué)到的內(nèi)容來控制針行程的速度和/或力和深度以及行程的頻率，從而在最佳位置遞送最佳量的顏料溶液。此外，針的數(shù)量和操作可以獨(dú)立地操作。

此外，可設(shè)置具有類似驅(qū)動(dòng)檢測能力的諸如壓電晶體或小馬達(dá)的振動(dòng)元件，以用作監(jiān)測針狀態(tài)的第二聲脈沖發(fā)生器，其次可以提供振動(dòng)以對主機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生破壞性干擾。

因此，在第一階段之后，使用隨后的頭皮位置中的前幾個(gè)行程來進(jìn)行檢測和分析，并且調(diào)整剩余的針的行程以便最好地處理局部頭皮狀況。這些因素與操作者在第一階段的輸入相結(jié)合，以便能夠控制每個(gè)點(diǎn)的刺青。

例如，如果點(diǎn)具有增厚的表皮區(qū)域，那么針將遇到比正常行程中的早期阻力更大的阻力，正如當(dāng)針接觸并穿透表皮時(shí)的情況，這可在一定幅度和/或周期中檢測到，然后正常完成穿刺/縮回循環(huán)的持續(xù)時(shí)間。在檢測到這種變化條件的情況下，處理單元可以擬合曲線以確定不同條件的性質(zhì)，并且計(jì)算“正?！毖h(huán)的差異或擾動(dòng)的面積，并相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。簡單的機(jī)械調(diào)整在機(jī)械工程領(lǐng)域中是公知的，例如凸輪從動(dòng)件或可調(diào)節(jié)深度板，用于加深或改變行程的不同階段的持續(xù)時(shí)間，盡管在現(xiàn)場不存在。在優(yōu)選實(shí)施例中，可以向馬達(dá)提供額外的電力，或者可以調(diào)節(jié)電力輸送波形，以增加針的速度，從而補(bǔ)償更嚴(yán)格的解剖結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解，針循環(huán)還可以涵蓋相對于表皮不那么嚴(yán)格的垂直軌跡的振動(dòng)，例如在平面中的邊對邊、圓形或其它圖案，或者針相對于皮膚表面的垂直穿透和收縮具有輕微變化。

本文描述的該編碼器并非局限于市售的多種類型的傳感器，而是被公開以幫助實(shí)現(xiàn)刺青設(shè)備。溫度傳感器采用熱電偶、電阻溫度檢測器和熱敏電阻的形式。熱敏電阻與電阻溫度檢測器(“rtd”)不同，因?yàn)闊崦綦娮柚惺褂玫牟牧贤ǔＪ翘沾苫蚓酆衔?，而rtd使用純金屬。溫度響應(yīng)也不同；rtd在較大的溫度范圍內(nèi)是有用的，而熱敏電阻通常在有限的溫度范圍內(nèi)達(dá)到較高的精度，通常在-90℃至130℃。紅外傳感器發(fā)射和/或檢測紅外輻射以檢測環(huán)境中的特定相。紅外傳感器可以檢測嵌入有顏料的真皮和沒有嵌入顏料的真皮之間的輻射差異，這是人眼不可見的。類似地，紫外線(“uv”)傳感器測量入射的紫外線輻射的強(qiáng)度或功率。這種形式的電磁輻射具有比x射線長的波長，但仍比可見光輻射短。被稱為多晶金剛石的活性材料被用于可靠的紫外線檢測。紫外線傳感器可以測量有多少顏料已經(jīng)被輸送到真皮。

在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，超聲波或光敏傳感器可以測量表皮的厚度和密度并將其與表皮正下方的皮下脂肪區(qū)分開。

針本身將由實(shí)心材料制成，由于其與皮膚的所有層的周圍解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)而容易被檢測到。當(dāng)這些實(shí)心針移入并穿過表皮到達(dá)刺青針進(jìn)入皮下空間的確切點(diǎn)時(shí)，這些傳感器將可以測量到。由于顏料具有比皮下空間中的脂肪更高的密度，當(dāng)顏料構(gòu)建到一定尺寸的聚集體中時(shí)可被直觀地看到。當(dāng)顏料沉積在表皮正下方的皮下空間時(shí)，可以在顏料積聚在皮下空間中時(shí)用超聲波或光學(xué)傳感器進(jìn)行觀察。由于脂肪(其具有接近水的密度)和顏料汞齊之間的密度差異，超聲波和/或光學(xué)傳感器可以測量沉積在皮下空間中的顏料聚集體的物理尺寸，其中顏料汞齊具有比水更高的密度并且可以包含將發(fā)射聲音和/或光的少量金屬分子。通過測量針穿透表皮的點(diǎn)和顏料聚集體的尺寸，一旦確定了理想深度和聚集體尺寸，就可以獲得精確的反饋信號來停止顏料沉積。

如今的顏料包括原始礦物顏料、現(xiàn)代工業(yè)有機(jī)顏料、少數(shù)植物色素和一些基于塑料的顏料。許多顏料可能會導(dǎo)致過敏反應(yīng)、瘢痕形成、光毒性反應(yīng)(即暴露于光，特別是陽光下的反應(yīng))和其它副作用。

基于塑料的顏料的顏色非常強(qiáng)烈，但很多人對此表示存在反應(yīng)。有幾種顏料在不可見光(紫外線)照射下會發(fā)光。這些顏料具有眾所周知的風(fēng)險(xiǎn)——有些可能是安全的，但其它顏料是放射性的或有毒的。最古老的天然顏料來自地下礦物質(zhì)和炭黑(印度油墨的主要成分之一)。一些最常用作天然顏料的礦物是云母(aka珠光粉)、云母粉和珠光顏料，它們均為化妝品級，也通過了fda的批準(zhǔn)。天然著色劑是理想的化妝品顏料，它們是水分散的，約一茶匙的著色劑將容易地對四磅肥皂進(jìn)行染色。廣泛的氯氧化鉍和液體食品著色劑被廣泛用作化妝品顏料。

然而，非天然色彩顏料產(chǎn)生比天然化妝品顏料更強(qiáng)烈的顏色，并且是水分散的、透明的并且能夠與肥皂充分混合。顏料混合物包括黃色顏料混合物和紅色顏料混合物，其中黃色顏料混合物由二氧化鈦與fda批準(zhǔn)的氧化鐵、氧化鐵棕和氧化鐵紅制成，紅色顏料混合物含有經(jīng)fda批準(zhǔn)的二氧化鈦、鐵赭石、氧化鐵棕和氧化鐵紅。

此外，顏料刺青油墨由載體組成。載體可以是單一物質(zhì)或混合物。載體的目的是保持顏料均勻分布在流體基質(zhì)中，抑制病原體的生長，防止顏料聚集，并有助于施加到皮膚。用于制造液體的最安全和最常用的成分有：

·乙醇(酒精)

·純凈水

·金縷梅(witchhazel)

·李施德林(listerine)

·丙二醇

·丙三醇(甘油)

一個(gè)關(guān)鍵的考慮是，化妝品顏料可能會在一段時(shí)間內(nèi)氧化和褪色，并可能需要潤色。顏料的應(yīng)用應(yīng)始終包括對形狀選擇、技術(shù)選擇、疼痛和腫脹控制以及保守應(yīng)用的全面了解。

下表列出了在刺青油墨中使用的普通顏料的顏色。應(yīng)注意，許多油墨混合了一種或多種顏料¹：

¹http://chemistry.about.com/library/weekly/aa121602a.htm

不同的顏料具有不同量的金屬顏料，并且應(yīng)當(dāng)理解，可以添加、減少或去除超聲波和/或光學(xué)顏料特性以優(yōu)化檢測器裝置的靈敏度。

電傳感器在許多設(shè)計(jì)中便宜、精確且易于獲得。電傳感器可以針對電流、電壓或功率。

壓電壓力傳感器在快速變化的條件下工作，并且是優(yōu)選的實(shí)施例。

超聲波換能器可以測量皮膚的厚度和密度。

極化和去極化的光可以用于顯現(xiàn)血管和皮膚的解剖結(jié)構(gòu)。