人眼安全的光美容設備的製作方法

2023-06-02 07:45:16 2

專利名稱：人眼安全的光美容設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及皮膚的光美容處理。特別地，本發明涉及用於處理皮膚的、 對人眼安全、有效的設備。
背景技術：
1目前可以使用光美容程序(這裡還被稱作光美容處理)對多種 情況進行處理，包括光基(例如，採用雷射、燈光或其他光源)毛髮生長 管理、須髯假性毛嚢炎的處理、痤瘡的處理、各種皮膚損害的處理(包括 色素的和脈管的損害)、下肢靜脈移除、紋身去除、面部重修、處理包括 脂肪團在內的脂肪、疣和傷疤的去除、皮膚恢復活力一包括皺紋的處理和 改善皮膚的品質和肌理、以及各種其他皮膚學的處理。2目前，各種光美容程序都使用專業級設備進行，這些設備導致 病人皮膚的表皮/真皮中的目標結構受到破壞性的加熱。這些程序通常在醫 師的辦公室或者其他具有執照的從業者的辦公室中進行，其原因部分是由 於用於完成這些程序的設備昂貴，部分是出於設備安全的考慮，部分也是 出於對病人皮膚的光致傷口護理的需要。這類傷口可能是由高功率照射而 對病人表皮造成的損傷，並可能導致明顯疼痛和/或感染的風險。3儘管某些光美容程序，例如C02雷射面部重修，由於醫學上的 原因(例如，術後傷口護理的需要)，將繼續在皮膚科醫生的辦公室中進 行，但是如果消費者可以安全有效的方式執行該過程，大量的光美容程序 將可以在醫學或非醫學環境(例如，家庭、美髮店或水療美容院)中進行。 即使對於在醫學環境中進行的程序，更廉價、安全且易於使用的設備都是 有利的，並且減小皮膚損害可以縮短恢復時間。4用於醫學或非醫學環境中的光美容設備優選地應當設計成可安全用於皮膚或其他組織，以及，例如，防止眼睛和皮膚損傷，包括即使當 眼瞼合上時，對病人虹膜的損傷。這種設備還應當優選地設計成便於使用， 從而允許操作者只要根據簡單的指導就獲得可以接受的美容效杲，並可以 潛在地增強設備的總體安全性。當前可獲得的包括用於專業環境中的光美 容設備，其安全性應當從這些方面得到提高。5例如，人眼安全的消費設備能防止這些設備的使用者受到意外 傷害。現有技術中保護人眼安全的解決方案通常著眼於保護視網膜，可能 無法保護病人的虹膜。虹膜經常包含有高濃度的黑色素，即使眼瞼閉上也 會吸收美容處理髮出的能量。人眼保護技術(例如，磨砂玻璃、散焦光學 器件、低功率)經常給處理效率帶來負面影響。更進一步地，現有出售給 消費者的設備通常功率非常低，當與設計使用高功率密度和能量密度照射 組織的消費設備結合使用時，這種設備上的安全措施不足以保護視網膜、 虹膜或眼睛的其他部分以及其他組織。6因此，需要提供一種具有增強的人眼安全和功效的皮膚處理設備。發明內容7本發明的一個方面，是提供一種以人眼安全的方式進行照射來 處理對象組織的方法。該組織可以被人眼安全的輻射照射，所述人眼安全 的輻射所具有的波長和強度使得當該輻射照射處理對象的眼睛時能夠引 致處理對象的不悅反應。當發射所述人眼安全的輻射後，存在一段預先設 定時間的暫停，以觀察是否發生了任何不悅反應。如果沒有不悅反應發生， 使用適當的處理輻射照射組織。如果有不悅反應發生，不使用處理輻射照 射皮膚組織。8該方面優選的實施例可以包括下列附加特徵。人眼安全的輻射 的波長可在600-680nm範圍內，且可為紅色佔主導的波長。人眼安全的輻 射的強度可在l-10mW/cm2範圍內。所述時間段可在大約0.1到3.0秒範圍 內，或更特別地，可在大約l.O到2.0秒範圍內。9所述方法進一步還可包括確定不悅反應是否已經發生，並當不 悅反應發生時阻止所述處理輻射的發射。另外，所述方法可依賴不悅反應 來確保沒有處理輻射作用於眼睛。所述方法進一步可包括與組織接觸的操 作裝置來傳輸人眼安全的輻射，並只有當該操作裝置與組織接觸時才使用人眼安全的輻射進行照射。所述方法進一步地可包括只有當所述操作裝置 與所述組織接觸時，才使用處理輻射照射組織。所述方法也可包括引導操 作裝置以人眼安全的輻射照射組織，且僅當所述操作裝置位於所述組織附 近時，才對該組織進4於照射。10本發明的另一方面，是提供一種使用輻射以人眼安全的方式處 理組織的裝置。該裝置包括控制器，用於控制輻射的產生並配置為可以提 供第一和第二控制信號；第一輻射源，配置為根據所述第一控制信號，以 具有刺激處理對象眼睛的強度產生人眼安全的輻射；第二輻射源，配置為 根據第二控制信號產生處理輻射；輻射傳輸路徑，配置為通過輻射發射表面將輻射由第一輻射源傳輸至組織；傳感器，其與所述控制器電連接，且 配置為當輻射發射表面位於所述組織附近時，所述傳感器提供一個傳感信 號。所述控制器可配置為在第 一控制信號之後的預先確定的時間間隔後， 並且傳感器信號表明輻射發射表面停留在組織附近時，提供第二控制信 號。11本發明這一方面優選的實施例可包括下列附加特徵。第一輻射源可為二極體。第一輻射源可配置為產生600-680nm範圍內的輻射。第一 輻射源可配置為產生波長中紅色佔主導的輻射。第一輻射源可配置為產生 強度範圍為l-10mW/cn^的輻射。12所述預先確定的時間間隔可在大約0.1到3.0秒範圍內，或者， 更進一步地，可在大約1.0到2.0秒範圍內。所述控制器可配置為當所述 輻射發射表面同組織接觸時，提供第二控制信號，並可配置為當所述輻射 發射表面同組織接觸時，提供第一控制信號。所述傳感器可配置為探測處 理對象對人眼安全的輻射的不悅反應。所述不悅反應可以是任何導致處理 對象將設備從組織移開的動作，或任何向處理對象的操作人員表明眼睛可 能受到照射的動作，包括但不限於，斜視、瞳孔放大、眼睛移動、頭部移 動以及手臂移動。13第一輻射源可進一步配置為提供傳感輻射。所述傳感器可為配 置為探測所述傳感輻射的探測器。所述傳感輻射可具有近紅外範圍的波 長。所述探測器可配置為當傳感輻射超出預先設定的閾值時，提供所述傳 感信號。14輻射傳輸路徑可以配置為當所述輻射發射表面沒有同組織接觸 時，將傳感輻射基本上全內反射。輻射傳輸路徑可配置為當所述輻射發射表面沒有同組織接觸時，將人眼安全的輻射基本上全內反射。15所述輻射傳輸路徑可配置為當所述輻射發射表面沒有同組織接觸時，將處理輻射基本上全內反射。所述輻射傳輸路徑可進一步包括第一,波導部分；第二波導部分；以及散射裝置。第一波導部分可位於第一源和 散射裝置之間，且所述第二波導部分可位於所述散射裝置和所述輻射發射 表面之間。所述散射裝置可基本上穿過整個輻射傳輸路徑，並可由塑料、 玻璃、藍寶石或其他合適的材料製成。第二波導部分可以是藍寶石或其他 合適的材料，並可包括配置用於冷卻所述組織的冷卻機構。16本發明的又一方面，是提供一種使用輻射以人眼安全的方式處 理組織的裝置。所述裝置可包括輻射源組件，其與控制器電通信；波導， 配置為將輻射從所述輻射源組件向皮膚組織傳輸；以及傳感器，其與所述 控制器電通信，配置為當輻射發射表面位於組織附近時，提供一個傳感信 號。所迷輻射源組件可配置為根據控制器的信號，提供第一輻射，所述第 一輻射可以是人眼安全的，並且當照射處理對象的眼睛時，其強度能引致 處理對象的不悅反應。所述輻射源組件也可配置為，在第一輻射之後間隔 一段預先確定的時間，提供能處理組織的第二輻射。可僅當所述傳感器指 示所述波導保持在所述組織附近時，才提供所述第二輻射。17本發明在此方面優選的實施例可包括下列一些附加特徵。所述 輻射源組件可進一步配置為提供第三輻射，並且所述傳感器可配置為使其 探測所述第三輻射，並根據所探測到的輻射水平發出傳感信號。18所述波導可包括穿過波導一部分延伸的散射裝置，使其散射所 述輻射源組件發出的輻射。所述波導可包括用於冷卻組織的冷卻機構。可 將傳感器配置為，僅當所述輻射發射表面與所述組織接觸時，才提供傳感 信號。19本發明的再一方面，是提供一種用於對處理對象組織進行光美 容處理的裝置，可包括壓力源；具有一開口端的空腔，所述空腔與所述壓 力源流體連通，將所述開口端配置為，當所述壓力源施加壓力時，由所述 開口端接收所述組織；至少一個輻射源，用於將所述輻射發射進入所述空 腔；以及傳感器，用於發出傳感信號。當所述傳感器探測到不適於處理的 組織時，所述傳感信號可阻止所述輻射發射源發出輻射。20本發明此方面的優選實施例可包括下列附加特徵。可配置所述 輻射源，從至少兩個不同的方向在所述空腔內發射輻射。可配置所述輻射源，使其可處理一組由未處理組織分隔開的兩塊或多塊皮膚組織。可配置 所述輻射源，為所述空腔中獨立處理位置的陣列提供輻射，其中，每個這 種處理位置都可被空腔內未處理組織分隔開。21所述傳感器可為壓力傳感器。所述傳感器可為深度傳感器，用 於在所述空腔內部4罙測組織的深度，並可以當所述組織向空腔內部延伸超 過預先確定的深度時，所述傳感器提供用於阻止所述輻射源發射輻射的控 制信號。所述傳感器可為輻射強度傳感器，並當所述輻射超過預先設定的 閾值時，提供用於阻止所述輻射源發射輻射的控制信號。可將所述傳感器 配置為，當所述輻射基本上全內反射時，所述傳感器提供阻止所述輻射源 發射輻射的控制信號。22可將本發明的裝置配置為在一預定的安全係數內操作。當從目 標到組織表面進行測量對，空腔的深度可以大於待處理組織中目標深度； 並且當從目標到組織表面進行測量時，空腔的一側面可以小於組織中目標 深度的四倍。23可將所述輻射源配置為以大約0.1到大約100J/cn^的能量密度 照射所述組織。可將所述輻射源配置為以大約lms到大約500ms的脈衝寬 度照射組織。可將所述輻射源配置為以大約400-1350nm範圍的波長照射 組織，並且，更特別地，波長範圍可在大約600-1200nm之間。24本發明的又一方面，是提供一種對處理對象組織進行光美容處 理的方法，可包括將組織塊吸入空腔；判斷使用輻射處理所述組織塊是否 安全；根據所述判斷，使用輻射處理所述組織塊。如果判斷結果是處理該 組織可能不安全，則不對所述組織塊進行處理，而如果判斷結果是處理該 組織是安全的，則進行處理。25本發明此方面優選的實施例可包括下列附加特徵。所述處理可 包括從至少兩個不同方向發射輻射，且來自至少兩個不同方向的輻射可在 皮膚的一個或多個目標上彼此重疊。來自至少兩個不同方向的輻射可處理 一組包括兩塊或多塊各自由未被處理組織圍繞的組織塊。26所述方法也可包括提供所述組織塊上一些獨立處理位置的陣 列，其中，每個這種處理位置都被組織塊中未處理組織所分隔開。可以探測對該組織施加的壓力，以判斷處理該組織是否安全。可#:測空腔內所述組織塊的深度，以便確定處理該組織是否安全。該判定也可通過使用輻射 強度傳感器探測輻射而做出。27所述處理的能量密度可在大約0.1到大約100J/cm2，脈衝寬度 大約lms到大約500ms,波長範圍大約在400-1350nm以內，或者更特別 地，大約為600-1200nm。


28以下，結合附圖以舉例方式來詳細說明本發明的說明性而非限 制的實施例，其中，相同附圖標記在各幅圖中表示共同的元件，其中 圖l是根據本發明一些方面的光美容設備的橫截面圖； 圖2是圖l設備中處理頭的側橫截面圖； 圖3是圖1設備剖開後的側視圖；圖4A和圖4B是圖1設備光學性質和附加安全特徵的示意圖； 圖5A是現有技術的直接光處理設備的光分布圖； 圖5B是根據本發明的封閉環路光耦合的實例的光分布圖； 圖6是在類似圖1的空腔中皮膚皺褶高度與壓力的關係圖； 圖7A是在類似圖1的處理頭中沒有反射器時封閉環路光耦合的光分 布圖；圖7B是在類似圖3的處理頭中設有反射器時封閉環路光耦合的光分 布圖；圖8A是在類似圖1的寬度為5mm的空腔中，沿寬度軸方向的光強度 分布圖；圖8B是在類似圖1的寬度為5mm的空腔中，沿高度軸方向的光強度分布圖；圖9A是在類似圖1的寬度為4mm的空腔中，沿寬度軸方向的光強度分布圖；圖9B是在類似圖1的寬度為4mm的空腔中，沿高度軸方向的光強度 分布圖；圖10A是本發明另外一個包括有閃光燈光輻射源的實施例的側視圖； 圖IOB是本發明又一實施例的側視圖，所述實施例包括有與輻射導向元件集成的閃光燈；圖11是根據本發明的又一方面的用於保護人眼的壓力控制的擊發機構側視圖；圖12是根據本發明又一實施例的自備電源的毛髮生長管理設備透視圖；圖13是用於本發明又一實施例中的圓錐形稜鏡的透視圖；以及 圖14是人眼安全的處理設備另一實施例的示意圖。
具體實施方式
29下面描述的諸實施例提供了改進的光輻射傳輸和安全性。例如， 參照圖1,設備10包括可將皮膚吸入其中的空腔，以及光傳輸機構，用於 將光由多個方向引導至所述空腔內的皮膚上。優選通過施加負壓將皮膚置 於空腔中，但是其他方法也是可能的，例如正壓或將皮膚組織擠壓於所述 空腔或一溝槽中。通過優化所述空腔的尺寸，來自兩個或多個不同方向的 光輻射可在待處理皮膚中一個或多個目標位置處重疊或組合。這種在皮膚 中組合的處理能量增強了處理效果，同時還提高了安全係數，可更好地保 護表皮。所述安全係數為被處理目標溫度變化與表皮溫度變化的比例。通 常，優選在不傷害表皮(例如，不造成表皮處具有過高的溫度)的情況下 在目標處具有高溫。將來自多個方向的光相組合是指組織中的目標從多於 一個方向接收光，而皮膚表面只基本上從一個方向接收光。因此，目標比 皮膚表面接收到更多的光。30另外，將皮膚吸入空腔中會使空腔中的皮膚受到擠壓，從而去 除其血液，並使其變薄。由於血液通常吸收具有用於處理目標的波長的光 輻射，去除血液可以避免由於血液吸收引起的能量損失，增加了可供真正 目標吸收的能量，從而改善了功效。進一步地，移除空腔皮膚中的血液還 避免了由於血液吸收光輻射而引起的體加熱，從而改善了安全性。使皮膚 變薄降低了光輻射的散射，減少了到目標的距離，兩者都可提高功效。31將皮膚吸入空腔中還會拉伸皮膚，從而使基膜受到拉伸。拉伸 基膜可以減小黑色素光學密度(MOD)。類似血液，在基膜中的黑色素通 常吸收位於處理用的波長的光輻射。結果，同移除血液類似，減小MOD 可提供更多能量用於目標的吸收，從而增加了功效，並且還降低了可導致 皮膚損傷的體加熱，A^而改善了安全性。32在空腔內將光引導至皮膚也能提供對人眼的安全性。在一個實 施例中，大致平行傳輸至所述空腔開口端的光傳輸至空腔內的皮膚，使得 幾乎很少或沒有光直接由空腔排放出來。直射光具有潛在的使眼睛受傷的 風險，因為這種直射光可以被聚焦在視網膜上或被虹膜中的黑色素吸收，從而(如果強度足夠的話)損傷眼睛。相應地，減少或消除空腔排放出的 直射光可改善人眼安全性。虹膜還能通過吸收傳播穿過閉上的眼瞼的光而 受到損傷。因此，減少或消除所述空腔直射光的排放也就減小了傳播穿過 眼瞼並被虹膜吸收的光量。33為了進一步提高人眼安全性，當確定皮膚位於所述空腔中後，所述設備可僅向空腔內部引導光束。進行這種確定的機制可以有多種。在 一個實施例中，光傳輸機制可具有全內部反射，使得直到皮膚與空腔的內 壁形成接觸之前，光不會進入空腔中。在另外一個實施例中， 一個或多個 傳感器設置在所述空腔開口的附近，並且不允許光傳輸到空腔中，直到它 們探測到被吸入空腔中的皮膚的存在時為止。作為另 一 個人眼安全的措 施，當沒有對所述空腔施加負壓時，所述空腔可以被例如閘門所封閉，並 可只當皮膚被吸入空腔中時，才打開閘門。34另外一個安全機制包括探測不夠充分結實的皮膚，例如，包括 眼瞼在內的眼睛區域周圍的皮膚，當探測到這種皮膚時，不允許設備向所 述空腔內發射光。因為眼睛周圍的皮膚，特別是眼瞼，非常薄，處理眼睛 周圍區域會導致光穿過皮膚傳播，被虹膜吸收和導致對眼睛的潛在傷害。 為了避免這種傷害，對於給定尺寸的空腔， 一個或多個傳感器設置於空腔 內 一定高度一即到空腔開口的距離 一在此開口之外，其他典型結實度的皮 膚可被吸入。結果，如果這些傳感器探測到皮膚的存在，則表明該皮膚是 一種不應被處理的類型(例如眼睛周圍的皮膚)，且所述傳感器阻止設備 向空腔內發射光。35通過在設備向空腔內發射光之前，要求設備對皮膚施加一定水 平的壓力，可以提高對人眼的安全性。也就是說，直到設備被充分用力地 按壓在皮膚上之前，該設備不會向空腔內發射光。用於此的一個機制是壓 力控制擊發機制。這可以提供人眼安全，因為這種壓力無法施加於眼睛， 或至少不能在不產生顯著疼痛的情況下實現，這樣，如果所述設備指向眼 睛，則其無法向空腔中發射光。36還可利用光以使被處理對象產生一個不悅反應，從而提高人眼 安全。在又一個實施例中，在一定水平下發射具有人眼安全、但卻對眼睛 特別刺激的波長的光，該水平的光不會導致傷害，但強度卻足以引起不悅 反應或反射，例如閉眼、轉頭、或將設備從臉部移開。37處理可能帶來永久性或暫時的效果(例如，永久性脫毛或暫時性毛髮移除)，並且這種效果可能是即刻顯現的(例如，毛幹的全部或部 分的蒸發，或毛乾結構的改變)或需要一段時間才顯現的(例如，毛幹最 終脫離)。另外，為了收到成效，可能需要進行多次處理，例如，可能需 要照射治療的累積效應，同樣，其效果可能是永久的或暫時的。如果是暫 時的，可能需要定期的處理以維持其效果。例如，可能需要幾次處理來移 除毛髮，為了保持皮膚上沒有毛髮，可能需要定期的再次處理。儘管將毛 發移除作為處理的一個例子給出，應當理解，許多皮膚病學上及其他方面 的處理都是可能的。通過改變空腔的尺寸和其他參數，此述的本發明的設 備可用於處理皮膚內的各種目標，包括但不限於毛嚢、皮脂腺、皺紋、疤 痕、真皮內部、真皮/表皮結合部、皮下脂肪和淺層肌等。某些實施例對於 其他需要考慮人眼安全的治療或設備都是有用的。例如，在治療牙齒組織 的消費設備中，比較合適或有利的做法是，儘管該設備並非用於眼睛附近 或周圍，仍然確保光不會出於意外或其他情況而照射到處理對象的眼睛 上。38現在參考圖1，示範性的設備10可用於處理人的皮膚中的組織， 這裡的皮膚包括例如用於控制毛髮生長和脫落的毛嚢。所述設備10包括 具有便於把持的彎曲部分18的殼體16。設備IO進一步還包括與所述殼體 16相鄰設置的處理頭14,包括兩個輻射導向部件20a和20b(總體上稱作 輻射導向部件20)以及形成空腔12的側壁22a和22b (未示出)。所述處 理頭14進一步還包括與所述輻射導向部件20光學耦合的光學輻射源28， 下面將結合圖2和圖3對此進行更詳細的描述。39所述處理頭14包括外邊緣24,其輪廓形狀製成可與皮膚形成 更有效的加壓密封的形式。為了對所述輻射源28提供冷卻，設備10包括 裝有大量液體或其他材料50的腔室26。所述液體或其他材料50與所述輻 射源28熱耦合，並可選擇地與所述輻射導向部件20熱耦合。所述設備IO 可選擇地包括可以向皮膚噴灑例如冷卻液的噴射器(未示出)。設備10還 包括皮膚積聚器34,其中一個氣缸30包覆一活塞杆40,所述活塞杆40 與活塞74相耦合以手動地在空腔12中產生壓力差(例如，低壓、負壓或 真空)源，從而將皮膚吸入空腔中。所述活塞連同輻射導向部件20、側壁 22a和22b —起形成了活動的氣力密封。所述皮膚積聚器34還包括與杆 40耦合的換向機構44。40在另一替換實施例中，每個輻射導向部件20a和20b可包括多個輻射導向部件，且側壁22a和22b也可包括一個或多個輻射導向部件。 在又一替換實施例中，所述光學輻射源28可設置在遠處的控制臺中，並 與所述處理頭14通過例如光纖實現光學耦合。在又一可選實施例中，所 述光學輻射源28可以位於設備10內任何其他地方。 .41在所有實施例中，光學輻射源28可包括一個或多個光學輻射 源，其可以為多個不同類型中的任何一種，包括但不限於，寬帶和窄帶光 源，例如雷射器、二極體雷射器、可調諧雷射器、二極體、卣素燈、閃光 燈和或其他類型的燈。進一步地，幾個不同的源和/或不同類型的源可用於 以各種波長提供輻射。在一個實施例中，所述光學輻射源28可包括多個 源，例如發光二極體(LED)、燈、雷射二極體、雷射器，以及其他的源。 一個光學輻射源可為一個或多個輻射導向部件提供輻射，或多個輻射源可 為一個或多個輻射導向部件提供輻射。例如，使用分束器或其他本技術領 域熟知的裝置將來自一個源的光導向至多個輻射導向部件。在一個實施例 中，輻射導向部件20為稜鏡，例如等邊三稜鏡或直角稜鏡。當然，也可 能是其他各種形狀。42設備10的冷卻系統包括具有散熱片48a-48n的散熱器46,所 述散熱片48a-48n與腔室26中的冷卻材並牛50熱接觸。所述冷卻材料50 可以是相變材料，當其從散熱器46吸收熱量時發生相變，或者冷卻材料 50也可為液體，通過與泵54耦合的導管52在腔室26內循環。可選的， 設備10可包括電池(未示出)或設置在殼體16內的用於連接(未示出) 至外部電源(例如壁裝電源插座)的連接埠 60。可選地，當所述冷卻材 料50在腔室26中循環時，所述設備10可包括用於對其冷卻的機構，或 者連接埠 60可用於通過導管52將腔室26與冷卻材料50 (例如水)的 外部源(未示出)相連接。設備10包括控制器42，例如，設置在殼體16 內的電路板32a和32b,其可包括與光源28、傳感器和其他下述元件相耦 合的控制電路。43將皮膚積聚或吸引到空腔12中改變了待處理皮膚的光學性質。 將皮膚吸引進空腔12使皮膚受到擠壓，導致皮膚的拉伸，並且還限制了 空腔中皮膚內血液的流動。有利的是，由於空腔內皮膚減小了分散性、血 量和皮膚厚度，對空腔中皮膚內目標(例如，包括毛球或皮脂腺的小嚢) 的照射得到增強，其增強量例如可為乘以1.2-2.5的因子。44在操作時，設備10以衝壓或滑動方式處理皮膚。衝壓方式可以通過，例如將設備IO與皮膚接觸並進行處理，然後將設備從皮膚移出， 並再將設備與另一區域的皮膚相接觸而實現。在對皮膚進行處理時，通過 同時在皮膚上移動所述設備，可以實現滑動方式。對皮膚的處理可以與設 備在皮膚表面上移動的速度相配合。45由於處理頭14設置成與皮膚表面相接觸，通過激活皮膚積聚 器34以降低空腔12內的氣壓，使得待處理皮膚的一部分被吸入所述空腔 12中。然後，空腔內的皮膚暴露給來自光源28的經過輻射導向部件20a 和20b的處理輻射。46在一個實施例中，由於設備10設置成與皮膚相接觸，皮膚對 活塞74的壓力由換向機構44所感知，從而將氣缸30中的杆40朝遠離空 腔12入口的方向拉出，使得活塞74也向遠離入口方向移動。活塞74的 移動在空腔12內產生了壓力差，從而將皮膚拉入空腔中。這樣，當所述 設備10不與皮膚接觸時，對於空腔12,活塞74起到閘門的作用。47作為皮膚積聚器34的一種替代方式，設備10可包括與所述空 腔12相耦合的外部真空源(未示出)。該真空源以及皮膚積聚器34可由 操作員按下設備io上的按鈕(未示出)而觸發，或者，如上面所解釋的 那樣，可以使用皮膚對活塞74的壓力或另一類型的閘門以觸發外部真空 源或皮膚積聚器工作。48選擇空腔12的尺寸，使得被吸引入空腔12內的皮膚上的目標 接收通過輻射導向部件20a和20b從不同方向進入空腔12的光的優化的 處理。例如，皮膚中的毛嚢或皮脂腺可基本集中於輻射導向部件20a和20b 之間，可選擇施加於皮膚的光學輻射在所述空腔的中心部分重疊，使得目 標接收到來自兩個輻射導向部件的光，而靠近所述輻射導向部件的皮膚表 面只接收到來自與其接觸的輻射導向部件的光。49在設備10中，輻射導向部件位於空腔12的相對側面。然而， 在另一個實施例中，所述輻射導向部件可以位於其相鄰側面上，使得彼此 成九十度角。如上所述， 一個或多個輻射導向部件可以位於空腔12的每 一側面。另外，空腔12除方形外，還可以是圓形、矩形或其他任意形狀。 例如，參考圖13,代替輻射導向部件20a和20b,設備10可包括具有圓 柱形孔1305的圓錐形稜鏡1301，所述圓柱形孔1305作為由負壓將皮膚 1303吸引入其中的空腔。另夕卜，多個光源1302(例如，雷射二極體、LED、 燈)可與圓錐形稜鏡1301耦合以將光束1304引入皮膚1303的一部分上。提供軸向對稱，相比於輻射導向部件20所提供的平面 對稱來說，可允i午更高i文大倍率的光進入皮膚。50在處理時，空腔12的尺寸以及所施加的負壓強度(也稱作壓 力差)要根據待處理皮膚的量以及需要達到的皮膚的機械和光學性質的效 果來進行選擇。在大多數應用中，希望每一束光能處理大塊組織，這樣， 可以花費更少的時間對更大面積皮膚完成全部處理。然而，這與所需要的 更小、更廉價的設備和其他因素相牴觸。例如，設備10 —次所能處理的 皮膚量受限於能夠吸入空腔12中的皮膚量。儘管空腔12的寬度(如圖2 中的W 62所示)可以做得相當大以處理更多皮膚，但是這樣做會妨礙來 自輻射導向部件20a和20b的輻射在空腔12內皮膚中重疊和組合。如果 設備10的側壁22a和22b上也設有輻射導向部件，那麼對空腔12的長度 (如圖2的L64所示)而言也存在同樣的問題。類似地，尺寸太小會導致 輻射和皮膚表面的重疊。這樣，由於希望將來自不同輻射導向部件的輻射 從不同方向引入空腔12並混合，空腔12的長度和寬度受到了限制。51另外，空腔12的高度(如圖2的H66所示)也受到限制。理 論上，可以利用特別長或深的高度吸引更多的皮膚進入空腔12進行處理。 然而，對於任意給定尺寸的空腔入口，在不損傷皮膚的情況下，只有一定 量的皮膚可以吸入空腔中。這樣，高度的尺寸也受到限制。52在圖1所示的實施例中，設備10的空腔12長度L 64大約為 10mm,這與其長度大約為10mm的光源28相匹配。本實施例中，空腔12 寬度W 66大約為2mm到大約6mm,且優選地約為4mm。這一寬度和長 度允許結實的可處理的皮膚(例如，不是眼睛周邊區域的皮膚)在預先確 定的體積V 68內受到來自多個輻射導向部件20的混合的均勻的輻射處 理。在本實施例中，空腔的高度為13mm,所施加壓力差大約20釐米汞柱 (8英寸汞柱)。結合圖6對其進行了更進一步地描述。53在一個實施例中，處理的目標是毛嚢。通常毛嚢位於皮膚中 I-4mm深處。因此，在空腔12的腔室中積聚皮膚的高度(如圖2所示hskin 66 )為大約2mm至大約6mm。這種皮膚高度hskin 66使人的毛嚢定位在預 先確定的體積V68內，並使毛嚢受到來自與光學輻射源28相耦合的輻射 導向部件20的混合照射。54在另一治療痤瘡的實施例中，處理的目標是皮脂腺。通常，皮 脂腺位於皮下深度l-3mm處。因此，在空腔12的腔室中積聚皮膚的高度大約lmm到大約3mm,使得皮脂腺定位在預先確定的體積內，並使皮脂 腺受到來自與光學輻射源28相耦合的輻射導向部件20的混合照射。55可選地，可對皮膚施加塗劑，使得皮膚可以更容易被吸引到所 述空腔中。這種塗劑還可改善皮膚和所述空腔內壁之間的光學和熱學耦 合。56如上所述，當皮膚被吸入空腔12時，血液^皮移除。這使得平 常4史血液吸收的波長可以得到更有效的利用。例如，光源28可產生 380-1350nm的光學輻射。儘管將皮膚吸引入空腔12可移除皮膚中大部分 血液，剩餘的血液可能集中在空腔內皮膚的頂端一也就是說，在摺疊起來 的皮膚的頂部，其位於空腔12內的最深處或最高點。這種血液的集中可 以成為移除淺表目標例如脈管病變的處理的焦點。57進一步地，由於基膜受到拉伸，從而減小可以吸收部分處理能 量的黑色素的光學密度(MOD),表皮溫度可以降低大約1.1到1.5倍的系 數。結果，由於皮膚被吸引入空腔12所帶來的光學和機械性質的變化， 以及由於來自多個輻射導向部件20的混合光學照射，組織(例如毛嚢) 可以受到更有效的處理。58現在參考圖2，進一步示出設備10的細節。所述空腔12包括 長度L64和寬度W62。應當理解，在其他實施例中，設備10所包括的空 腔可具有不同的幾何形狀，例如環形、方形、六邊形、非對稱形、三角形、 拱形，並且還可以不是直的內壁，內壁可以為例如傾斜的(內傾或外傾)、 彎曲的，或者由彈性或軟材料製成。如圖所示，腔室內皮膚高度hskin 66 是從所述空腔12入口算起。空腔12包括容積68,來自輻射導向部件20a 和20b的輻射在其中混合。在本實施例中，所述皮膚積聚器34包括與杆 40相耦合的活塞74。本實施例中的光源28包括一對半導體雷射器線陣70a 和70b (統稱半導體雷射器線陣70)。所述半導體雷射器線陣70a和70b 分別包括發射表面72a和72b。光源28可選擇地包括分別位於發射表面 72a和72b與輻射導向部件20a和20b之間的光學部件76a和76b，並延伸 至所述空腔12的長度L64。如果需要更長的空腔12,多個半導體雷射器 線陣可以相結合。散熱器46包括陣列排列的散熱散熱片48。59在操作中，半導體雷射器線陣72為吸引到空腔12內的皮膚提 供連續的或脈沖式的光學輻射。應當理解，其他光學輻射源，還可包括但不限於白熾燈、閃光燈、卣素燈、發光二極體或任何其它目前可獲取的或 有待開發的光源都可以用來提供處理輻射。這些源可選擇地與濾光器相結合，以提供一個或多個所選的波長或從大約380nm到大約1350nm波長的 分離波帶。單個或多個光學輻射源可以提供0.1-100J/cn^之間的能量密度， l-1000ms之間的脈衝寬度，0.5-10cm2的光斑尺寸，0.2Hz的重複頻率或 為連續波。應當理解，脈衝寬度可包括單個脈衝或以衝壓模式施加於空腔 12內被處理皮膚各個部分的脈衝組，或當該設備在皮膚表面移動，皮膚的 不同部分移動進出所述空腔時，該脈衝寬度可為對在空腔12內處理的皮 膚每個部分的有效脈衝寬度。60可選擇的所述光學元件76a和76b可對來自光學輻射源72的 輻射進行聚焦、會聚、發散或準直。光學輻射源28和可選擇的光學元件 76a和76b與輻射導向部件20對齊，使得每個光源發出的光學輻射都耦合 進入輻射導向部件，並隨後將其引入空腔12中。如上所述，優選空腔12 的尺寸，使來自不同輻射導向部件的輻射在所述空腔中待處理目標區域混 合，以提高效率，並且還提供改善的安全係數以保護表皮。下面將結合圖 8A、 8B、 9A和9B更詳細的描述。61可選擇地，輻射導向部件可將處理能量的圖案傳送至空腔12 內的組織，使得空腔12內分離的組織塊得到處理，而周邊組織不被處理。 赤即，代替對空腔12中所有組織進行均勻的處理，可以對空腔中特定小 塊進行處理。受處理部分之間的健康組織可以加快癒合時間，促進組織對 處理的反應。這些處理圖案可以通過以下方式提供，例如輻射導向部件中 設有聚焦元件，或在空腔12內壁塗覆帶有開口的掩膜，使得光只能通過 所述開口。作為另一個例子，空腔12的內壁可具有能提供處理圖案的結 構。62在一個實施例中，操作員通過將設備10 (圖1 )按壓在皮膚上 觸發空腔12內的負壓。例如，設備10的殼體16 (圖1)可以相對處理頭 14滑動，這樣，當操作員將處理頭14壓在皮膚上，並繼續推動彎曲部分 18時，殼體16進一步向皮膚滑動。當操作員停止推動彎曲部分18時，殼 體16滑離皮膚的動作與氣缸30、杆40、活塞74以及換向機構44相結合 工作，以降低空腔12內的壓力，從而將皮膚積聚到空腔內。如上所述， 空腔12內可設有傳感器(未示出)，使得在空腔內檢測到皮膚時，激活所 述半導體雷射器線陣70,為空腔內的皮膚提供處理輻射。63為了給光源和光學元件提供冷卻，冷卻材料50 (例如冷水)可 藉助泵54和導管52在腔室26中循環。可以理解，也可以使用其他冷卻 裝置。例如，腔室26可裝有相變材料(例如水、蠟)，當從散熱片48吸 熱後就發生相態變化。耳又而代之，設備10可包括小風扇驅動空氣流過散 熱片48。作為另一個例子，所述散熱器可與所述殼體16熱耦合，使得熱 量在使用中傳導至操作員的手和/或傳導至空氣中。64在另一實施例中，可改變設備10的參數，對吸入空腔12中的 皮膚提供不同的處理，或對不同類型皮膚提供不同處理(例如，面部皮膚 所受到的處理可能與背部或腋下皮膚不同)。例如，空腔尺寸(例如，空 腔寬度、長度和/或高度)、空腔內壓強差、光源位置、濾光器、光能量密 度、脈衝寬度和其他參數是可調的。在另一實施例中，所述皮膚積聚器34 與活塞74 —起施加粘附力或擠壓力將皮膚積聚到空腔中。在又一實施例 中，使用超聲能量替代光學輻射。65如上所述，設備10可包括安全傳感器。在一個實施例中，該 傳感器用於檢測空腔12內皮膚的存在，然後才允許空腔中發射光。另外， 安全傳感器可以用於^r測何時皮膚被吸入所述空腔12中太深，並阻止空 腔12中發射光。這可以防止不夠結實的皮膚及附近的任何組織暴露在來 自光源28的光之下。例如，人眼周圍的皮膚，包括眼瞼，通常非常柔軟。 由於可能潛在地傷害到眼睛，在眼睛周圍使用光源28產生的光是不安全 的。例如，光可能會穿過眼瞼，被虹膜中的黑色素所吸收，從而傷害到眼 睛。因此，可以在空腔12內一定高度/深度設置一個或多個安全傳感器， 用於指示這有可能是眼睛周圍的皮膚，進而阻止設備IO對光源進行操作。66在一個實施例中，安全傳感器包括一對或多對發射器和探測器。 參考圖3,所示的處理頭14包括發射器84和探測器86，並與所述輻射導 向部件20a和20b對準，使得當空腔12內沒有皮膚時，發射器84沿光路 88發射，並被探測器86所接收到。當皮膚被吸入空腔12中時，光路88 被阻斷，探測器86發出信號給電路板32a和32b上的控制電路，並允許 控制電路驅動光源28向空腔12內發光，對皮膚進行處理。如圖所示，光 路88靠近空腔12的開口。然而，光路88可設在空腔12內的更深(或更 高)處(儘管不如光路90那樣深)，以指示不但皮膚已經被吸入空腔12 中，而且已經達到足夠深度，可以進行處理。這一高度將在下面結合圖4A 和圖4B進行更詳細的描述。67在圖3中，所示處理頭14也包括對齊的發射器80和探測器82 以提供空腔12中更深(或更高)的光路90，發射器80和探測器82可用 於4企測皮膚被吸入空腔12過深，如上所述，這表明其為不應當受到處理 的皮膚。在這種情況下，當光路90被阻斷時，探測器82發出信號給控制 電路，阻止對光源28的驅動，使得空腔內的皮膚免於處理。68在一個實施例中，光電二極體用作^果測器82和86，發光二極 管(LED)用作為發射器80和84。在另一實施例中，處理頭14可包括一 個或多個反射計傳感器(未示出)來檢測待處理皮膚的黑色素含量或其他 特徵。可選擇地，處理頭14包括反射表面78,其允許光源28發射的光學 輻射進入稜鏡20a和20b,但不允許從空腔12內皮膚散射和反射並朝光學 輻射源28返回的光學輻射離開稜鏡20a和20b。取而代之的，反射表面 78使該散射和反射的光朝向空腔12內的皮膚返回，從而提高處理效率， 這被稱作"光子循環"。69圖4A示出待處理皮膚的一部分100積聚在空腔12內，並達到 足以阻斷光路88的高度。在此例中，待處理皮膚的這一部分100包括一 個或多個毛嚢，該處理可用於毛髮移除。為了簡單起見，只有毛幹102和 毛球104示出。如上所述，空腔12內皮膚的高度是空腔12寬度和形狀、 施加於空腔12的壓力差以及皮膚結實度的函數。在此例中，所述毛嚢受 到來自半導體雷射器線陣70a和70b的光學輻射的處理，該輻射通過輻射 導向部件20a和20b，沿路徑92從空腔12的相對側面發出。如上所述， 選擇空腔12的尺寸和光學輻射參數，使輻射導向部件20a和20b的輻射 在皮膚中的毛嚢處混合以提高處理效率。70至於避免處理眼睛周圍區域更柔軟的皮膚，本發明已經發現被 積聚進入空腔的最大皮膚高度hskin_max和空腔寬度weavity之間存在如下的近 似關係對可處理皮膚(例如足夠結實的皮膚)，在標稱壓力差20釐米汞 柱(8英寸汞柱)下，hskin.max weavity;對不可處理皮膚(例如不結實的皮 膚如眼瞼)，在標稱壓力差20釐米汞柱(8英寸汞柱)下，hskin.max>2weavity。71還發現皮膚高度hskin的範圍在大約如下範圍內0,5 wcavity> hSkin >2 wcavityhskin-腿和hskin關係的確定使得傳感器光路88和90得以確定。72圖4B示出吸入空腔12內的皮膚108已經被吸入過深，以至於 阻斷了光路90,表明這是不能處理的皮膚，例如眼瞼。虹膜112的結構使其不會被吸引入空腔12中。如上所述，不結實的皮膚被積聚到空腔12中 更遠一段距離(更大高度)。在一個實施例中，光路90設置成當皮膚高度 hsidn超過10mm時^f皮阻斷，引致探測器82發出信號至控制電路以阻止光源 28被觸發。73圖5A示出由現有技術的設備對一塊皮膚塊114，施加直接光學 輻射的示意圖。該圖表明，大量輻射穿入皮膚塊114，中，如果皮膚塊114， 是眼瞼，這種輻射將通過眼瞼到達虹膜。如果該輻射被虹膜中的黑色素吸 收，就可能損傷眼睛。相反地，圖5B示出通過輻射導向部件20a和20b 施加於被吸引入空腔12中皮膚的光學輻射，可以到達空腔12外邊的皮膚 塊114的非直接光束顯然少得多。該圖示出，即使設備10沒有上面描述 的用於檢測被吸引入所述空腔中的眼睛周圍皮膚的安全傳感器(例如80, 82),相比於現有技術的設備，由於減小了能夠到達虹膜的光量，其仍然 能夠提供顯著的人眼安全性。74圖6是類似圖1中空腔12的空腔中，皮膚褶曲的高度與壓力 的關係曲線130。已知空腔12的尺寸限制了能夠積聚進入空腔12的皮膚 體積，即使增大壓力差並超過吸入所述體積的皮膚進入空腔12所需的壓 力時，仍然無法p及入更多皮膚。這裡，曲線132上的點134表示初始壓強 為大約8英寸汞柱(20釐米汞柱)(200託)，這使得空腔中的皮膚高度為 大約5mm。由於皮膚的彈性，皮膚拉回到稍微低一點的高度，並且，如圖 所示，超過點134後增大壓差不能增加積聚皮膚的高度。這裡，壓差是空 腔中體積與空腔周圍(例如大氣壓)之間的壓力梯度。75提供最小的壓差實現一致的皮膚高度是有益的，優選地空腔中 皮膚高度為大約2mm到大約6mm用於毛髮處理和l-3mm用於痤瘡處理。 在空腔入口處使用成型的邊緣和/或對待處理皮膚表面施加塗劑或油。76圖7A表示在輻射導向部件20a和20b外表面沒有反射器78(參 見圖3 )和反射表面的處理頭14。相反地，圖7B表示在輻射導向部件20a 和20b外表面具有反射器78和反射表面的處理頭14。亦即，在圖7B中， 輻射導向部件20a和20b上除了形成空腔12的表面外，都具有反射表面。 如圖所示，同圖7A的設備相比，圖7B的設備明顯將更多的光引導到空腔 12內所吸引的皮膚上。在一個實施例衝，所述反射表面，包括反射器78, 是施加於輻射導向部件20a和20b上除了形成所述空腔12或與其耦合的 那些表面之外其他所有表面的塗層。與不使用這種反射表面相比，使用反射表面將光學輻身傳輸！空腔U中昆;fei^it率可itif口 L2-L4倍一如恩7A 和圖7B所示，被吸引入空腔12內的皮膚塊140中的目標可以為毛嚢 144a畫144n。77圖8A、 8B、 9A和9B是類似於設備10中處理頭14的兩個實 驗性處理頭的光束分布圖。該設備中，單個或多個光源(例如，二極體激 光器產生波長800nm的光)通過光纖與空腔12耦合。光束分布圖表明空 腔尺寸(例如寬度)的重要性，以及如何正確選擇尺寸與光學元件對準使 來自不同輻射導向部件的光在空腔12中混合或重疊，以達到更好的效果和更高的安全係數。78圖8A是光強與空腔寬度關係圖，曲線164和166中的每一條 都表示光從一個輻射導向部件(本例中是一條光纖)在空腔(例如5mm) 的一側發射進入其中。本例中，空腔寬度為5mm，曲線164和166表示最 大光強位於靠近空腔壁的皮膚表面(例如在5mm處)。這導致低安全係數， 進而導致表皮損傷。與曲線164相比，曲線166具有較低的光強度，因為 用於曲線166的反射器是牛皮紙，它比用於曲線164的更多反射性表面要 吸收更多的光。相比之下，曲線162代表從在空腔兩側的兩個輻射導向部 件發出的光，在空腔體內混合，使得體內的光強度基本上與空腔各個表面 (Omm和5mm)的光強度相同。這導致更高的安全係數，可在保護表皮 的同時更易於對目標進行處理。還可設置空腔和/或輻射導向部件，使得空 腔內皮膚塊中接受的光量高於與空腔壁接觸的皮膚表面接收到的光量。另 外，空腔壁可被冷卻，以降低皮膚表面溫度，從而提供附加的表皮安全性。79圖8B是光強度和空腔高度的關係圖，再次地，曲線174和176 中的每一條都代表從一個輻射導向部件發射進入空腔的光，而曲線172代 表從位於空腔相對側面的兩個輻射導向部件發射的光。與曲線174相比， 曲線176的光強度還是比較低，這是因為曲線176使用牛皮紙作為反射器 比曲線174使用更多反射性表面吸收了更多的光。在本例中，吸入空腔中 的皮膚高度為5mm。如曲線172所示，同位於同一高度的一個輻射導向部 件發射的光相比(曲線174和176),從位於空腔不同側面的多個輻射導向 部件得到的混合光提供了更大的光強度。80圖9A和9B與圖8A和8B類似，只是空腔的寬度和高度為4mm。81已經確認，最優化的空腔尺寸中，高度大於皮膚表面目標的深 度，且寬度小於四倍皮膚表面目標深度，優選地小於二倍皮膚表面目標深度。82參照圖10A和10B,示出了兩個替代性的基於燈的光源230和 240。光源230包括鄰近反射器234a和234b (統稱做反射器234 )分別設 置的燈232a和232b(統稱做燈232 )。每個燈232和反射器234結合運作， 類似於圖3中的半導體雷射器線陣70。在一個實施例中，所述燈是高效氙 閃光燈。該例中，燈232運行時的能量密度大約為0.1到大約100J/cm2， 脈衝寬度大約lms到大約500ms，波長範圍在400-1350nm之間，且優選 地在600-1200nm之間。反射器232包括反射塗層，且稜鏡246的外表面 也可具有反射塗層。這裡，處理頭的總效率大約為10%-40%。可選擇地， 設備230中還可設有光譜濾光器。在一個實施例中，這種光譜濾光器可以 為稜鏡246表面的接收燈光的介電塗層或燈本身的塗層。所述燈可通過空 氣或液體流來冷卻。83在圖10B的實施例中，燈242a和242b集成在稜鏡246中。也 就是說，空腔形成於稜鏡中，使得這些空腔的內壁提供了燈的外殼，避免 了為每個燈提供一個單獨的玻璃外殼的需求。在此實施例中，所述處理頭 的總效率增加了大約150-250°/。。如上所述，所述稜鏡246外表面可設有 反射塗層。84參考圖11,可以使用壓力控制的擊發機構來提供人眼保護。設 備260包括可在內部組件264上滑動的殼體262，並且彈簧266強制使殼 體262和內部組件264分開。殼體262包括傳感器268，其可以是例如微 動開關。為了讓控制電路促使光學輻射源發光，必須接收到來自傳感器268 的信號。當傳感器268被按壓在內部組件264上時，該傳感器268被觸發。 在操作中，這種情況出現在當設備260壓在皮膚上(特別是內部組件264 的皮膚接觸表面壓在皮膚上)，對殼體262施加足夠的力以壓縮彈簧266 並使其向皮膚滑動時。當所述殼體向皮膚滑動時，會使傳感器268接觸到 內部組件264，傳感器268會向控制電路發送信號，允許其觸發輻射源。 由於大部分可處理的面部皮膚後面都有骨頭，可處理區域的面部皮膚能承 受激活所需的壓力。然而，由於眼睛後面沒有骨頭，對設備260施加足夠 的力來實現激活會很困難並產生疼痛，從而提供了對眼睛的保護。彈簧266 可設有可調的彈簧張力機構(未示出)。85設備260所示的壓力控制的擊發機構能與其他安全部件相結合。 另外，所述壓力控制的擊發機構可結合到例如圖l所示的具有將皮膚吸入其中的空腔的設備10中。86參考圖12，示出了類似圖1設備10的皮膚處理設備10"。設 備IO"包括具有空腔12"的處理頭14"、電源282、與所述處理頭14"熱耦 合的冷卻盒284,以及皮膚積聚器286 (部分示出)。87設備10"的操作方式與設備10類似。在一個實施例中，所述電 源282是一個或多個高容量可充電電池或電容器。在家用裝置中，所述電 源282可提供大約二到五分鐘或更長時間操作所需的電力，這取決於需要 處理的時間。可移除的冷卻盒284對光源和其他光學組件，例如處理頭14" 中的輻射導向部件，提供冷卻。可移除的冷卻盒284可作為包括材料50 的腔室26以對散熱器，例如圖1中的散熱器46,進行冷卻。在一個實施 例中，所述可移除的冷卻盒284在使用前可保存在家用冰箱中。88參考圖14，在另一實施例中，皮膚病學的處理設備利用處理輻 射傳送系統400，配置所述系統以處理組織，例如皮膚，同時保證射向組 織的輻射是人眼和皮膚安全的。這樣，系統400不會損傷眼睛、眼睛內的 組織，或者其他組織。系統400可被設計或集成作為光美容設備的部件用 於家庭或專業或其他應用中。89系統400包括處理輻射源402、人眼安全的輻射源404、波導 406、散射器408和接觸部件410。處理輻射源402是具有兩個雷射二極體 412和414的半導體雷射器線陣。然而，許多其他可能的處理輻射源402 配置都是可以的，例如固態雷射、非相干光源(例如各種類型的燈)，等 等。另外，特別是半導體雷射器線陣的不同配置是可能的，並依賴於具體 的應用和設計要求是較理想的。例如，輻射源的數目可以有所變化，並且 可設置成通過波導以及在從設備與待處理組織之間的傳輸時，對皮膚提供 需要的輻射能量，以及提供均勻分布的處理輻射。最佳的設計配置依賴於 許多變量，包括處理的類型、設備尺寸、處理光斑尺寸、所使用的材料、 選用於處理的輻射波長、等等。90在處理輻射傳輸系統400中，雷射二極體412和414安裝在基 底416上。基底416由銅製成，但也可以替換地由碳化矽、銅鴿合金、或 其他合適的材料製成。基底416提供了機械穩定性，並將操作時產生的多 餘熱量帶走。優選地，基底416的表面418塗覆有對處理輻射波長高反射 的材料，用以回收皮膚散射/反射的光子。回收的光子既降低了基底416(通 常為系統400)的熱負載，又改善了處理效果。91波導406引導處理輻射，並對處理輻射的空間輪廓進行均勻化， 使得傳輸到組織的處理輻射分布更加均勻。來自處理輻射源402的處理輻 射耦合進入波導406。波導406的入射表面可以是，例如，抗反射塗層或 與所述輻射源402連接，以防止輻射損失。92可替代地，輻射源402可由位於表面418和波導406之間的窗 口保護。該窗口可配置為，例如，減小輻射源204對於反射輻射的暴露。 窗口的內壁(即面對輻射源402的部分)可有增透膜，而外表面(即面對 波導406的部分)也可設有增透膜，或者與波導406的入射表面相連接。93散射器408位于波導上與所述處理輻射源402相反的一側。散 射器408通常由玻璃、塑料、或其他光學材料製成。散射器408增加了處 理光束中每個點的處理輻射的角頻譜。對於某一特定的處理，其輻射輸出 功率受限於預先設定的最大值，設計所述散射器，通過增大角頻譜使其輸 出光束達到ANSI人眼安全的標準，來防止受處理對象的視網膜損傷。可 以使用許多不同的輻射散射器，包括但不限於，全息的、衍射的、光刻的、 光纖束、乳白玻璃、磨砂玻璃、或其他適合的材料。有些適於在類似系統 400的實施例中使用的散射器可以具有特定結構的輸出表面。對這些散射 器中的一部分來說，如果所述設備具有接觸部件410，在散射器和接觸部 件之間可能需要一定間隔(例如，填充空氣或液體)。所使用的體散射器 可以有，也可以沒有空氣隙。-94在系統400中，離開散射器408的輻射與接觸部件410直接耦 合。接觸部件410具有幾種功能。接觸部件410作為波導將輻射耦合至皮 膚。處理輻射通過接觸表面420離開設備400。優選地選擇接觸部件410 的長度，使得在皮膚表面產生均勻的輻射分布。在系統400中，接觸部件 410的長度可基於設計參數進行調整，以優化設備，但是通常在0.5-100mm 範圍內。接觸部件410還在處理過程中提供接觸冷卻。接觸部件410是由 導熱透明材料製成，本實施例中為藍寶石。然而，其他材料也可使用。可 以通過例如在接觸部件410外表面(使用膠水或其他合適方式)安裝金屬 換熱器，將熱量從接觸部件410帶走。所述金屬換熱器可塗覆有高反射塗 層，使得任何未被所述藍寶石/膠水界面內部全反射的處理輻射不會被吸 收。95人眼安全的輻射源404是位于波導404頂端表面的LED。選擇 源404所提供的輻射波長，使輻射傳播通過眼瞼和眼睛前部後，用戶所感知的亮度達到最大。換句話說，波長優選地是，即使在受處理對象所感知 的強度產生疼痛或傷害時，該波長既對受處理的對象有剌激性，但又通常是安全的。源400發射光波長在紅光區域(600-800nm),功率密度 l-10mW/cm2。然而，其他波長和強度是可能的，這取決於設計和技術要求。96在已經啟用源404，並且接觸表面420已經與被處理組織4妾觸 大約1.0-2.0秒之後，處理源402啟用，所述組織受到照射。選擇1.0-2.0 秒時間是為了使用戶在處理源402照射前有足夠時間將設備從其眼睛移 開。然而，其他實施方式也是可能的。例如，可^f吏用更短或更長的時間， 比如0.1到3.0秒。例如使用更短的時間段以允許較快的不悅反應發生， 比如眼睛的顫動或斜一見，這向對處理對象進行處理的人表明眼睛已經受到 照射。所述不悅反應可為任何使處理對象將設備從組織上移開的動作，或 任何向對處理對象進行處理的人表明眼睛可能受到照射的動作，包括^f旦不 限於，斜視、瞳孔擴張、眼睛移動、頭移動、以及手臂移動。97與受處理組織的接觸由多個不同的接觸傳感器確定。除了上文 中描述的"前脈衝的"安全^/L構外，系統400還利用源404作為接觸傳感 機構的一部分。接觸傳感機構包括源404、稜鏡422和探測器424。稜鏡 422沿所述接觸元件410外側表面以一個角度安裝。稜鏡422與所述接觸 部件410光學耦合以^吏光從接觸部件410穿過稜4竟422。探測器424安裝 於稜鏡422末端表面，並與所述稜鏡422光學耦合以接收從接觸部件410 傳送和穿過稜鏡422的光。'98依靠將源404發出的輻射經過處理輻射傳輸系統400傳送至接 觸表面420,系統400可以確定表面420是否與組織接觸。當接觸表面420 與皮膚接觸時，由於耦合稜鏡界面426處的全內反射，探測器424隻有很 小的背景信號。當接觸表面420與組織接觸時，由於從皮膚到耦合稜鏡界 面426的散射光的角度使其無法在接觸部件410內部被反射，經過稜鏡422 耦合出接觸部件410並進入探測器424的輻射量顯著增加。探測器424的 輸出由設備的電子控制元件監視(未示出)，並且，當電壓超過預定的閾 值時，設備確定接觸表面420已與被處理組織接觸。這樣，通過探測病人 相對於設備的不悅動作，探測器424可作為不悅反應傳感器。99為了促進源404的雙重目的，源404是雙色LED, —個波長用 於接觸傳感(在系統400中，位於近紅外波段)，另一個波長用於"脈衝 前"的安全機構(如上所述，在系統400中，位於紅光波段)。優選地，用於接觸傳感機構和"脈衝前"的安全機構的波長要與用於處理的基本波長不同，儘管這並不是最重要的。源404的第一波長被用於感應接觸。當 探測到與組織接觸一小段時間後(通常50ms)，使用第二波長來警告處理 對象，雷射即將發射。如果設備對準了眼睛，第二波長的光會嚴重刺激(但 不會損傷)眼睛。即使系統與閉合的眼瞼接觸，第二波長的強度也會使處 理對象對光產生反應，搖頭或將設備拉開。此時，接觸傳感機構確定接觸 表面420不再與所述組織接觸，設備不會照射所述組織。100儘管系統400被設計成在與待處理組織接觸時使用，其他實 施方式也是可能的。例如，另一實施方式可使用接近傳感器在靠近但不與 所述組織接觸的位置操作。該設備也可去掉所有這種傳感器，並設計成在 距所述組織一定距離處操作(或者在與組織接觸時操作但不使用接觸傳感 器)。附加地，接觸部件410所提供的冷卻可由其他結構提供(例如低溫 噴灑、分立的冷卻盤、對組織預冷、或其他機制)。進一步地，儘管系統 400的設計主要是為了在可見光的波長下使用，許多其他波長或混合的波 長(光或其他)也是可能的。101儘管本發明已經參考優選的實施例進行了特別的展示和描述， 本領域技術人員應當理解，可以進行各種形式和細節的變化，這都不脫離 權利要求所限定的本發明的精神和範圍。通過不超過一個普通實驗，本領 域技術人員就能認識到或確定本發明這裡詳細描述的實施例等價的許多 方案。這些等價方案應當包括在所附的權利要求範圍內。
權利要求
1.以人眼安全的方式使用輻射處理對象組織的方法，包括使用人眼安全的輻射照射所述組織，選擇所述輻射的波長和強度，使得當所述人眼安全的輻射照射所述處理對象眼睛時，能引起所述處理對象的不悅反應；等待一預定的時間段；並且當在所述時間段內沒有發生所述不悅反應時，使用處理輻射照射所述組織；其中，當在所述時間段內發生不悅反應時，不使用所述處理輻射照射所述組織。
2. 根據權利要求1所述的方法 為600-680nm。
3. 根據權利要求1所述的方法 要是紅色。
4. 根據權利要求1所述的方法 為1-10mW/cm2。
5. 根據權利要求1所述的方法 3.0秒。
6. 根據權利要求1所述的方法 2.0秒。
7. 根據權利要求1所述的方法 生的步驟。
8. 根據權利要求7所述的方法 禁止所述處理輻射發射的步驟。
9. 根據權利要求1所述的方法 以發射所述人眼安全的輻射。
10. 根據權利要求9所述的方法，其中，僅當所述操作裝置與所述組 織接觸時，所述組織才受到所述人眼安全的輻射的照射。
11. 根據權利要求9所述的方法，其中，僅當所述操作裝置與所述組 織接觸時，所述組織才受到所述處理輻射的照射。
12. 根據權利要求1所述的方法，還包括調整一操作裝置的方向以便,其中，所述人眼安全的輻射波長範圍 ,其中，所述人眼安全的輻射的波長主 ，其中，所述人眼安全的輻射強度範圍 ,其中，所述時間段範圍大約為0.1到 ，其中，所述時間段範圍大約為1.0到 ,還包括確定所述不悅反應是否已經發 ，還包括當所述不悅反應已經發生時， ，還包括使用一操作裝置接觸所述組織用所述人眼安全的輻射照射所述組織。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中，僅當所述操作裝置靠近所述 組織時，所述組織才受到所述人眼安全的輻射的照射。
14. 根據權利要求12所述的方法，其中，僅當所述操作裝置靠近所述 組織時，所述組織才受到所述處理輻射的照射。
15. 以人眼安全的方式使用輻射處理組織的裝置，包括控制器，用於控制輻射的產生，並經過配置以提供第一和第二控制信—， 第一輻射源，其被設置為響應所述第一控制信號，產生具有剌激處理 對象眼睛的強度的人眼安全的輻射；第二輻射源，其被設置為響應所述第二控制信號，產生處理輻射；輻射傳輸路徑，其被設置為通過輻射傳輸表面將輻射從所述第一輻射 源傳輸至所述組織；與所述控制器電連接的傳感器，並且被設置成當所述輻射傳輸表面位 於所述組織附近時，提供傳感信號；其中，配置所述控制器，在所述第一控制信號隨後的一段預定的時間 間隔後，並且當所述傳感信號表明所述輻射傳輸表面保持在所述組織附近 時，所述控制器提供所述第二控制信號。
16. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述第一輻射源為二極體。
17. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述第一輻射源被設置為產 生範圍為600-680nm的輻射。
18. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述第一輻射源被設置為產 生其波長主要是紅色的輻射。
19. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述第一輻射源被設置為產 生強度範圍為l-10mW/cm2的輻射。
20. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述預定的時間間隔範圍為 大糹々0.1至'J 3.0牙少。
21.根據權利要求15所述的裝置，其中，所述預定的時間間隔範圍為 大糹々1.0至'j 2.0 一少。
22. 根據權利要求15所述的裝置，其中，配置所述控制器，當所述輻 射傳輸表面與所述組織接觸時，所述控制器提供所述第二控制信號。
23. 根據權利要求15所述的裝置，其中，配置所述控制器，當所述輻射傳輸表面與所述組織接觸時，所述控制器提供所述第 一控制信號。
24. 根據權利要求15所述的裝置，其中，配置所述傳感器，使其探測 所述處理對象響應所述人眼安全的輻射所產生的不悅反應。
25. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述不悅反應為斜視、瞳孔 放大、眼睛移動、頭移動和手臂移動諸現象之一。
26. 根據權利要求15所述的裝置，其中，進一步配置所述第一輻射源 以提供傳感輻射，並且其中所述傳感器是配置為探測所述傳感輻射的探測 器。
27. 根據權利要求26所述的裝置，其中，所述傳感輻射的波長在近紅 外範圍。
28. 根據權利要求26所述的裝置，其中，配置所述探測器，當所述傳 感輻射超過一個第一預定的閾值時，所述探測器提供所述傳感信號。
29. 根據權利要求26所述的裝置，其中，配置所述輻射傳輸路徑，當 所述輻射傳輸表面沒有與所述組織接觸時，所述輻射傳輸路徑將所述傳感輻射基本上全內反射。
30. 根據權利要求15所述的裝置，其中，配置所述輻射傳輸路徑，當 所述輻射傳輸表面沒有與所述組織接觸時，所述輻射傳輸路徑將所述人眼 安全的輻射基本上全內反射。
31. 根據權利要求15所述的裝置，其中，配置所述輻射傳輸路徑，當 所述輻射傳輸表面沒有與所述組織接觸時，所述輻射傳輸路徑將所述處理 輻射基本上全內反射。
32. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述輻射傳輸路徑還包括第一波導部分； 第二波導部分；以及散射器；其中，所述第一波導部分位於所述第一源和所述散射器之間，所 述第二波導部分位於所述散射器和所述輻射傳輸表面之間。
33. 根據權利要求32所述的裝置，其中，所述散射器延伸至基本上整 個所述輻射傳輸路徑。
34. 根據權利要求32所述的裝置，其中，所述散射器至少由塑料、玻 璃和藍寶石中的一種製成。
35. 根據權利要求32所述的裝置，其中，所述第二波導部分為藍寶石。
36. 根據權利要求32所述的裝置，其中，所述第二波導部分包括冷卻 所述組織的冷卻才幾構。
37. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述輻射傳輸路徑包括冷卻 所述組織的冷卻才幾構。
38. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述輻射傳輸路徑基本上由 藍寶石製成。
39. 根據權利要求15所述的裝置，其中，所述輻射傳輸路徑包括通過 所述輻射傳輸路徑的 一部分延伸的散射器，並且所述散射器的朝向被調整 為使其能散射由所述第二輻射源產生的輻射。
40. 以人眼安全的方式使用輻射處理組織的裝置，包括 與控制器電連接的輻射源組件；用於將所述輻射源組件發出的輻射傳輸至所述組織的波導； 與所述控制器電連接的傳感器，其被設置為當所述輻射傳輸表面位於 所述組織附近時，提供傳感信號；其中所述輻射源組件被配置為，響應來自所述控制器的信號提供第一 輻射和能夠處理所述組織的第二輻射；所述第一輻射是人眼安全的又具有 在照射處理對象眼睛時導致處理對象不悅反應之強度；在所述第一輻射之 後的一段預定的時間後，當所述傳感器表明所述波導保持在所述組織附近 時，所述第二輻射被提供。
41. 根據權利要求40所述的裝置，其中，進一步配置所述輻射源組件 以提供第三輻射，其中配置所述傳感器以探測所述第三輻射，並基於探測 到的輻射水平發出傳感信號。
42. 根據權利要求40所述的裝置，其中，所述波導還包括延伸於所述 波導一部分的散射器，並且所述散射器的朝向使其能散射由所述輻射源組 件產生的輻射。
43. 根據權利要求40所述的裝置，其中，所述波導包括冷卻所述組織 的冷卻才幾構。
44. 根據權利要求40所述的裝置，其中，配置所述傳感器，僅當所述 輻射傳輸表面與所述組織接觸時，所迷傳感器才提供傳感信號。
45. 用於對處理對象的組織進行光美容處理的設備，包括 壓力源；具有一開口端的空腔，所述空腔與所述壓力源流體連通，配置所述開口端，當所述壓力源施加壓力時，所述開口端接納所述組織； 至少一個向所述空腔內發射輻射的輻射源；和 發出傳感信號的傳感器；其中當所述傳感器探測到不適於處理的組織時，所述傳感信號阻 止所述輻射發射源發射輻射。
46. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述輻射源配置為在所述空 腔內以至少兩個不同方向發射輻射。
47. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述輻射源配置為處理一組 由未處理的組織分隔開的兩塊或多塊組織。
48. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述輻射源配置為向所述空 腔內獨立處理位置的陣列提供輻射，其中，每個這種處理位置都被所述空 腔內未處理的組織分隔開。
49. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述傳感器為壓力傳感器。
50. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述傳感器是深度傳感器， 用於感測所述空腔內所述組織深度。
51. 根據權利要求50所述的裝置，其中，配置所述傳感器，當所述組 織在所述空腔內延伸超過預定深度時，所述傳感器提供控制信號以禁止所 述輻射源發射輻射。
52. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述傳感器為輻射強度傳感器。
53. 根據權利要求52所述的裝置，其中，配置所述輻射強度傳感器， 當所述輻射超過預定的閾值時，所述傳感器提供控制信號以禁止所述輻射 源發射輻射。
54. 根據權利要求52所述的裝置，其中，配置所述輻射強度傳感器， 當所述輻射基本上為全內反射時，所述輻射強度傳感器提供控制信號以禁 止所述輻射源發射輻射。
55. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述裝置配置為在預先確定 的安全係數下運行。
56. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述空腔的深度大於來自所 述待處理組織表面的所述待處理組織中目標的深度。
57. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述空腔具有一側面，該側 面小於來自所述待處理組織表面的所述待處理組織中目標的深度的四倍。
58. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述輻射源照射所述組織的 能量密度大約為0.1到100J/cm2。
59. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述輻射源照射所述組織的 脈衝寬度為大約lms到大約500ms。
60. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述輻射源照射所述組織的 波長範圍在大約400-1350nm之間。
61. 根據權利要求45所述的裝置，其中，所述輻射源照射所述組織的 波長範圍在大約600-1200nm之間。
62. 用於對處理對象組織進行光美容處理的方法，包括 將所述組織塊吸入空腔； 確定使用輻射處理所述組織塊是否安全；和根據所述確定結果使用輻射處理所述組織塊； 其中，如果確定處理所述組織是不安全的，不處理所述組織塊， 如果確定處理所述組織是安全的，則處理所述組織塊。
63. 根據權利要求62所述的方法，其中，所述處理包括以至少兩個不 同方向發射輻射。
64. 根據權利要求63所述的方法，其中，所述來自至少兩個不同方向 的輻射在皮膚上的一個或多個目標處重疊。
65. 根據權利要求63所述的方法，其中，所述來自至少兩個不同方向 的輻射處理一組兩塊或多塊組織，每個所述組織塊都由未處理的組織包 圍。
66. 根據權利要求62所述的方法，還包括在所述組織塊內提供獨立處 理位置組成的陣列，其中，每個這種處理位置都被所述塊內未處理的組織 所分隔開。
67. 根據權利要求62所述的方法 對所述組織施加的壓力。
68. 根據權利要求67所述的方法 值，則判定處理所述組織是安全的。
69. 根據權利要求62所述的方法 所述空腔內所述組織塊的深度。
70. 根據權利要求69所述的方法 過預定的深度，則判定處理所述組織是不安全的。，其中，所述確定的步驟還包括感測 ,其中，如果所述壓力超過預定的閾 ,其中，所述確定的步驟還包括感測 ,其中，如果所述塊在所述空腔內超
71. 根據權利要求62所述的方法，其中，所述確定的步驟還包括使用 輻射強度傳感器感測輻射。
72. 根據權利要求71所述的方法，其中，當所述輻射超過預定的閾值 時，則判定處理所述組織是不安全的。
73. 根據權利要求71所述的方法，其中，當所述輻射基本上為全內反 射時，則判定處理所述組織是不安全的。
74. 根據權利要求62所述的方法，其中，所述確定的步驟還包括確定 皮膚溫度升高與目標溫度升高的比率，並當所述比率不在預定的限制內 時，阻止所述輻射的發射。
75. 根據權利要求62所述的方法，其中，所述處理步驟還包括以大約 0.1到大約100J/cr^的能量密度照射所述組織。
76. 根據權利要求62所述的方法，其中，所述處理步驟還包括以大約 lms到大約500ms的脈衝寬度照射所述組織。
77.根據權利要求62所述的方法，其中，所述處理步驟還包括以在大 約400-1350nm範圍之間的至少一個波長照射所述組織。
78.根據權利要求62所述的方法，其中，所述處理步驟還包括以在大 約600-1200nm範圍之間的至少一個波長照射所述組織。
全文摘要
描述了使用包括光和其他光學輻射，以人眼安全的方式處理組織的設備和方法。在一個實施例中，光美容處理設備具有將待處理組織吸入其中的空腔。所述設備確認是否可以安全處理該組織以及該組織是否為與眼睛相關的組織，例如眼瞼。在另一實施例中，在處理該組織之前，以一定時間間隔提供人眼安全的脈衝輻射。該脈衝的輻射波長對人眼感知特別強烈和不舒服，儘管該脈衝不會帶來危險或破壞性。如果導向所述設備以處理眼睛組織，直接地或穿過眼瞼，該脈衝將導致被處理對象的不悅反應，進而阻止所述處理。
文檔編號A61B18/20GK101282692SQ200680037207
公開日2008年10月8日 申請日期2006年8月8日 優先權日2005年8月8日
發明者C·加爾, G·B·阿爾特舒勒, H·H·曾齊, R·R·洛佩茲 申請人:帕洛瑪醫療技術公司