CN101282692A - 人眼安全的光美容设备 - Google Patents

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CN101282692A CNA200680037207XA CN200680037207A CN101282692A CN 101282692 A CN101282692 A CN 101282692A CN A200680037207X A CNA200680037207X A CN A200680037207XA CN 200680037207 A CN200680037207 A CN 200680037207A CN 101282692 A CN101282692 A CN 101282692A
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C·加尔
R·R·洛佩兹
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Abstract

描述了使用包括光和其他光学辐射，以人眼安全的方式处理组织的设备和方法。在一个实施例中，光美容处理设备具有将待处理组织吸入其中的空腔。所述设备确认是否可以安全处理该组织以及该组织是否为与眼睛相关的组织，例如眼睑。在另一实施例中，在处理该组织之前，以一定时间间隔提供人眼安全的脉冲辐射。该脉冲的辐射波长对人眼感知特别强烈和不舒服，尽管该脉冲不会带来危险或破坏性。如果导向所述设备以处理眼睛组织，直接地或穿过眼睑，该脉冲将导致被处理对象的不悦反应，进而阻止所述处理。

Description

人眼安全的光美容设备
相关申请
本发明要求2005年8月8日提出的、申请号为60/706,505的美国临时申请的优先权。
技术领域
本发明涉及皮肤的光美容处理。特别地，本发明涉及用于处理皮肤的、对人眼安全、有效的设备。
背景技术
【1】目前可以使用光美容程序(这里还被称作光美容处理)对多种情况进行处理，包括光基(例如，采用激光、灯光或其他光源)毛发生长管理、须髯假性毛囊炎的处理、痤疮的处理、各种皮肤损害的处理(包括色素的和脉管的损害)、下肢静脉移除、纹身去除、面部重修、处理包括脂肪团在内的脂肪、疣和伤疤的去除、皮肤恢复活力—包括皱纹的处理和改善皮肤的品质和肌理、以及各种其他皮肤学的处理。
【2】目前，各种光美容程序都使用专业级设备进行，这些设备导致病人皮肤的表皮/真皮中的目标结构受到破坏性的加热。这些程序通常在医师的办公室或者其他具有执照的从业者的办公室中进行，其原因部分是由于用于完成这些程序的设备昂贵，部分是出于设备安全的考虑，部分也是出于对病人皮肤的光致伤口护理的需要。这类伤口可能是由高功率照射而对病人表皮造成的损伤，并可能导致明显疼痛和/或感染的风险。
【3】尽管某些光美容程序，例如CO2激光面部重修，由于医学上的原因(例如，术后伤口护理的需要)，将继续在皮肤科医生的办公室中进行，但是如果消费者可以安全有效的方式执行该过程，大量的光美容程序将可以在医学或非医学环境(例如，家庭、美发店或水疗美容院)中进行。即使对于在医学环境中进行的程序，更廉价、安全且易于使用的设备都是有利的，并且减小皮肤损害可以缩短恢复时间。
【4】用于医学或非医学环境中的光美容设备优选地应当设计成可安全用于皮肤或其他组织，以及，例如，防止眼睛和皮肤损伤，包括即使当眼睑合上时，对病人虹膜的损伤。这种设备还应当优选地设计成便于使用，从而允许操作者只要根据简单的指导就获得可以接受的美容效果，并可以潜在地增强设备的总体安全性。当前可获得的包括用于专业环境中的光美容设备，其安全性应当从这些方面得到提高。
【5】例如，人眼安全的消费设备能防止这些设备的使用者受到意外伤害。现有技术中保护人眼安全的解决方案通常着眼于保护视网膜，可能无法保护病人的虹膜。虹膜经常包含有高浓度的黑色素，即使眼睑闭上也会吸收美容处理发出的能量。人眼保护技术(例如，磨砂玻璃、散焦光学器件、低功率)经常给处理效率带来负面影响。更进一步地，现有出售给消费者的设备通常功率非常低，当与设计使用高功率密度和能量密度照射组织的消费设备结合使用时，这种设备上的安全措施不足以保护视网膜、虹膜或眼睛的其他部分以及其他组织。
【6】因此，需要提供一种具有增强的人眼安全和功效的皮肤处理设备。
发明内容
【7】本发明的一个方面，是提供一种以人眼安全的方式进行照射来处理对象组织的方法。该组织可以被人眼安全的辐射照射，所述人眼安全的辐射所具有的波长和强度使得当该辐射照射处理对象的眼睛时能够引致处理对象的不悦反应。当发射所述人眼安全的辐射后，存在一段预先设定时间的暂停，以观察是否发生了任何不悦反应。如果没有不悦反应发生，使用适当的处理辐射照射组织。如果有不悦反应发生，不使用处理辐射照射皮肤组织。
【8】该方面优选的实施例可以包括下列附加特征。人眼安全的辐射的波长可在600-680nm范围内，且可为红色占主导的波长。人眼安全的辐射的强度可在1-10mW/cm2范围内。所述时间段可在大约0.1到3.0秒范围内，或更特别地，可在大约1.0到2.0秒范围内。
【9】所述方法进一步还可包括确定不悦反应是否已经发生，并当不悦反应发生时阻止所述处理辐射的发射。另外，所述方法可依赖不悦反应来确保没有处理辐射作用于眼睛。所述方法进一步可包括与组织接触的操作装置来传输人眼安全的辐射，并只有当该操作装置与组织接触时才使用人眼安全的辐射进行照射。所述方法进一步地可包括只有当所述操作装置与所述组织接触时，才使用处理辐射照射组织。所述方法也可包括引导操作装置以人眼安全的辐射照射组织，且仅当所述操作装置位于所述组织附近时，才对该组织进行照射。
【10】本发明的另一方面，是提供一种使用辐射以人眼安全的方式处理组织的装置。该装置包括控制器，用于控制辐射的产生并配置为可以提供第一和第二控制信号；第一辐射源，配置为根据所述第一控制信号，以具有刺激处理对象眼睛的强度产生人眼安全的辐射；第二辐射源，配置为根据第二控制信号产生处理辐射；辐射传输路径，配置为通过辐射发射表面将辐射由第一辐射源传输至组织；传感器，其与所述控制器电连接，且配置为当辐射发射表面位于所述组织附近时，所述传感器提供一个传感信号。所述控制器可配置为在第一控制信号之后的预先确定的时间间隔后，并且传感器信号表明辐射发射表面停留在组织附近时，提供第二控制信号。
【11】本发明这一方面优选的实施例可包括下列附加特征。第一辐射源可为二极管。第一辐射源可配置为产生600-680nm范围内的辐射。第一辐射源可配置为产生波长中红色占主导的辐射。第一辐射源可配置为产生强度范围为1-10mW/cm2的辐射。
【12】所述预先确定的时间间隔可在大约0.1到3.0秒范围内，或者，更进一步地，可在大约1.0到2.0秒范围内。所述控制器可配置为当所述辐射发射表面同组织接触时，提供第二控制信号，并可配置为当所述辐射发射表面同组织接触时，提供第一控制信号。所述传感器可配置为探测处理对象对人眼安全的辐射的不悦反应。所述不悦反应可以是任何导致处理对象将设备从组织移开的动作，或任何向处理对象的操作人员表明眼睛可能受到照射的动作，包括但不限于，斜视、瞳孔放大、眼睛移动、头部移动以及手臂移动。
【13】第一辐射源可进一步配置为提供传感辐射。所述传感器可为配置为探测所述传感辐射的探测器。所述传感辐射可具有近红外范围的波长。所述探测器可配置为当传感辐射超出预先设定的阈值时，提供所述传感信号。
【14】辐射传输路径可以配置为当所述辐射发射表面没有同组织接触时，将传感辐射基本上全内反射。辐射传输路径可配置为当所述辐射发射表面没有同组织接触时，将人眼安全的辐射基本上全内反射。
【15】所述辐射传输路径可配置为当所述辐射发射表面没有同组织接触时，将处理辐射基本上全内反射。所述辐射传输路径可进一步包括第一波导部分；第二波导部分；以及散射装置。第一波导部分可位于第一源和散射装置之间，且所述第二波导部分可位于所述散射装置和所述辐射发射表面之间。所述散射装置可基本上穿过整个辐射传输路径，并可由塑料、玻璃、蓝宝石或其他合适的材料制成。第二波导部分可以是蓝宝石或其他合适的材料，并可包括配置用于冷却所述组织的冷却机构。
【16】本发明的又一方面，是提供一种使用辐射以人眼安全的方式处理组织的装置。所述装置可包括辐射源组件，其与控制器电通信；波导，配置为将辐射从所述辐射源组件向皮肤组织传输；以及传感器，其与所述控制器电通信，配置为当辐射发射表面位于组织附近时，提供一个传感信号。所述辐射源组件可配置为根据控制器的信号，提供第一辐射，所述第一辐射可以是人眼安全的，并且当照射处理对象的眼睛时，其强度能引致处理对象的不悦反应。所述辐射源组件也可配置为，在第一辐射之后间隔一段预先确定的时间，提供能处理组织的第二辐射。可仅当所述传感器指示所述波导保持在所述组织附近时，才提供所述第二辐射。
【17】本发明在此方面优选的实施例可包括下列一些附加特征。所述辐射源组件可进一步配置为提供第三辐射，并且所述传感器可配置为使其探测所述第三辐射，并根据所探测到的辐射水平发出传感信号。
【18】所述波导可包括穿过波导一部分延伸的散射装置，使其散射所述辐射源组件发出的辐射。所述波导可包括用于冷却组织的冷却机构。可将传感器配置为，仅当所述辐射发射表面与所述组织接触时，才提供传感信号。
【19】本发明的再一方面，是提供一种用于对处理对象组织进行光美容处理的装置，可包括压力源；具有一开口端的空腔，所述空腔与所述压力源流体连通，将所述开口端配置为，当所述压力源施加压力时，由所述开口端接收所述组织；至少一个辐射源，用于将所述辐射发射进入所述空腔；以及传感器，用于发出传感信号。当所述传感器探测到不适于处理的组织时，所述传感信号可阻止所述辐射发射源发出辐射。
【20】本发明此方面的优选实施例可包括下列附加特征。可配置所述辐射源，从至少两个不同的方向在所述空腔内发射辐射。可配置所述辐射源，使其可处理一组由未处理组织分隔开的两块或多块皮肤组织。可配置所述辐射源，为所述空腔中独立处理位置的阵列提供辐射，其中，每个这种处理位置都可被空腔内未处理组织分隔开。
【21】所述传感器可为压力传感器。所述传感器可为深度传感器，用于在所述空腔内部探测组织的深度，并可以当所述组织向空腔内部延伸超过预先确定的深度时，所述传感器提供用于阻止所述辐射源发射辐射的控制信号。所述传感器可为辐射强度传感器，并当所述辐射超过预先设定的阈值时，提供用于阻止所述辐射源发射辐射的控制信号。可将所述传感器配置为，当所述辐射基本上全内反射时，所述传感器提供阻止所述辐射源发射辐射的控制信号。
【22】可将本发明的装置配置为在一预定的安全系数内操作。当从目标到组织表面进行测量时，空腔的深度可以大于待处理组织中目标深度；并且当从目标到组织表面进行测量时，空腔的一侧面可以小于组织中目标深度的四倍。
【23】可将所述辐射源配置为以大约0.1到大约100J/cm2的能量密度照射所述组织。可将所述辐射源配置为以大约1ms到大约500ms的脉冲宽度照射组织。可将所述辐射源配置为以大约400-1350nm范围的波长照射组织，并且，更特别地，波长范围可在大约600-1200nm之间。
【24】本发明的又一方面，是提供一种对处理对象组织进行光美容处理的方法，可包括将组织块吸入空腔；判断使用辐射处理所述组织块是否安全；根据所述判断，使用辐射处理所述组织块。如果判断结果是处理该组织可能不安全，则不对所述组织块进行处理，而如果判断结果是处理该组织是安全的，则进行处理。
【25】本发明此方面优选的实施例可包括下列附加特征。所述处理可包括从至少两个不同方向发射辐射，且来自至少两个不同方向的辐射可在皮肤的一个或多个目标上彼此重叠。来自至少两个不同方向的辐射可处理一组包括两块或多块各自由未被处理组织围绕的组织块。
【26】所述方法也可包括提供所述组织块上一些独立处理位置的阵列，其中，每个这种处理位置都被组织块中未处理组织所分隔开。可以探测对该组织施加的压力，以判断处理该组织是否安全。可探测空腔内所述组织块的深度，以便确定处理该组织是否安全。该判定也可通过使用辐射强度传感器探测辐射而做出。
【27】所述处理的能量密度可在大约0.1到大约100J/cm2，脉冲宽度大约1ms到大约500ms，波长范围大约在400-1350nm以内，或者更特别地，大约为600-1200nm。
附图说明
【28】以下，结合附图以举例方式来详细说明本发明的说明性而非限制的实施例，其中，相同附图标记在各幅图中表示共同的元件，其中：
图1是根据本发明一些方面的光美容设备的横截面图；
图2是图1设备中处理头的侧横截面图；
图3是图1设备剖开后的侧视图；
图4A和图4B是图1设备光学性质和附加安全特征的示意图；
图5A是现有技术的直接光处理设备的光分布图；
图5B是根据本发明的封闭环路光耦合的实例的光分布图；
图6是在类似图1的空腔中皮肤皱褶高度与压力的关系图；
图7A是在类似图1的处理头中没有反射器时封闭环路光耦合的光分布图；
图7B是在类似图3的处理头中设有反射器时封闭环路光耦合的光分布图；
图8A是在类似图1的宽度为5mm的空腔中，沿宽度轴方向的光强度分布图；
图8B是在类似图1的宽度为5mm的空腔中，沿高度轴方向的光强度分布图；
图9A是在类似图1的宽度为4mm的空腔中，沿宽度轴方向的光强度分布图；
图9B是在类似图1的宽度为4mm的空腔中，沿高度轴方向的光强度分布图；
图10A是本发明另外一个包括有闪光灯光辐射源的实施例的侧视图；
图10B是本发明又一实施例的侧视图，所述实施例包括有与辐射导向元件集成的闪光灯；
图11是根据本发明的又一方面的用于保护人眼的压力控制的击发机构侧视图；
图12是根据本发明又一实施例的自备电源的毛发生长管理设备透视图；
图13是用于本发明又一实施例中的圆锥形棱镜的透视图；以及
图14是人眼安全的处理设备另一实施例的示意图。
具体实施方式
【29】下面描述的诸实施例提供了改进的光辐射传输和安全性。例如，参照图1，设备10包括可将皮肤吸入其中的空腔，以及光传输机构，用于将光由多个方向引导至所述空腔内的皮肤上。优选通过施加负压将皮肤置于空腔中，但是其他方法也是可能的，例如正压或将皮肤组织挤压于所述空腔或一沟槽中。通过优化所述空腔的尺寸，来自两个或多个不同方向的光辐射可在待处理皮肤中一个或多个目标位置处重叠或组合。这种在皮肤中组合的处理能量增强了处理效果，同时还提高了安全系数，可更好地保护表皮。所述安全系数为被处理目标温度变化与表皮温度变化的比例。通常，优选在不伤害表皮(例如，不造成表皮处具有过高的温度)的情况下在目标处具有高温。将来自多个方向的光相组合是指组织中的目标从多于一个方向接收光，而皮肤表面只基本上从一个方向接收光。因此，目标比皮肤表面接收到更多的光。
【30】另外，将皮肤吸入空腔中会使空腔中的皮肤受到挤压，从而去除其血液，并使其变薄。由于血液通常吸收具有用于处理目标的波长的光辐射，去除血液可以避免由于血液吸收引起的能量损失，增加了可供真正目标吸收的能量，从而改善了功效。进一步地，移除空腔皮肤中的血液还避免了由于血液吸收光辐射而引起的体加热，从而改善了安全性。使皮肤变薄降低了光辐射的散射，减少了到目标的距离，两者都可提高功效。
【31】将皮肤吸入空腔中还会拉伸皮肤，从而使基膜受到拉伸。拉伸基膜可以减小黑色素光学密度(MOD)。类似血液，在基膜中的黑色素通常吸收位于处理用的波长的光辐射。结果，同移除血液类似，减小MOD可提供更多能量用于目标的吸收，从而增加了功效，并且还降低了可导致皮肤损伤的体加热，从而改善了安全性。
【32】在空腔内将光引导至皮肤也能提供对人眼的安全性。在一个实施例中，大致平行传输至所述空腔开口端的光传输至空腔内的皮肤，使得几乎很少或没有光直接由空腔排放出来。直射光具有潜在的使眼睛受伤的风险，因为这种直射光可以被聚焦在视网膜上或被虹膜中的黑色素吸收，从而(如果强度足够的话)损伤眼睛。相应地，减少或消除空腔排放出的直射光可改善人眼安全性。虹膜还能通过吸收传播穿过闭上的眼睑的光而受到损伤。因此，减少或消除所述空腔直射光的排放也就减小了传播穿过眼睑并被虹膜吸收的光量。
【33】为了进一步提高人眼安全性，当确定皮肤位于所述空腔中后，所述设备可仅向空腔内部引导光束。进行这种确定的机制可以有多种。在一个实施例中，光传输机制可具有全内部反射，使得直到皮肤与空腔的内壁形成接触之前，光不会进入空腔中。在另外一个实施例中，一个或多个传感器设置在所述空腔开口的附近，并且不允许光传输到空腔中，直到它们探测到被吸入空腔中的皮肤的存在时为止。作为另一个人眼安全的措施，当没有对所述空腔施加负压时，所述空腔可以被例如闸门所封闭，并可只当皮肤被吸入空腔中时，才打开闸门。
【34】另外一个安全机制包括探测不够充分结实的皮肤，例如，包括眼睑在内的眼睛区域周围的皮肤，当探测到这种皮肤时，不允许设备向所述空腔内发射光。因为眼睛周围的皮肤，特别是眼睑，非常薄，处理眼睛周围区域会导致光穿过皮肤传播，被虹膜吸收和导致对眼睛的潜在伤害。为了避免这种伤害，对于给定尺寸的空腔，一个或多个传感器设置于空腔内一定高度—即到空腔开口的距离—在此开口之外，其他典型结实度的皮肤可被吸入。结果，如果这些传感器探测到皮肤的存在，则表明该皮肤是一种不应被处理的类型(例如眼睛周围的皮肤)，且所述传感器阻止设备向空腔内发射光。
【35】通过在设备向空腔内发射光之前，要求设备对皮肤施加一定水平的压力，可以提高对人眼的安全性。也就是说，直到设备被充分用力地按压在皮肤上之前，该设备不会向空腔内发射光。用于此的一个机制是压力控制击发机制。这可以提供人眼安全，因为这种压力无法施加于眼睛，或至少不能在不产生显著疼痛的情况下实现，这样，如果所述设备指向眼睛，则其无法向空腔中发射光。
【36】还可利用光以使被处理对象产生一个不悦反应，从而提高人眼安全。在又一个实施例中，在一定水平下发射具有人眼安全、但却对眼睛特别刺激的波长的光，该水平的光不会导致伤害，但强度却足以引起不悦反应或反射，例如闭眼、转头、或将设备从脸部移开。
【37】处理可能带来永久性或暂时的效果(例如，永久性脱毛或暂时性毛发移除)，并且这种效果可能是即刻显现的(例如，毛干的全部或部分的蒸发，或毛干结构的改变)或需要一段时间才显现的(例如，毛干最终脱离)。另外，为了收到成效，可能需要进行多次处理，例如，可能需要照射治疗的累积效应，同样，其效果可能是永久的或暂时的。如果是暂时的，可能需要定期的处理以维持其效果。例如，可能需要几次处理来移除毛发，为了保持皮肤上没有毛发，可能需要定期的再次处理。尽管将毛发移除作为处理的一个例子给出，应当理解，许多皮肤病学上及其他方面的处理都是可能的。通过改变空腔的尺寸和其他参数，此述的本发明的设备可用于处理皮肤内的各种目标，包括但不限于毛囊、皮脂腺、皱纹、疤痕、真皮内部、真皮/表皮结合部、皮下脂肪和浅层肌等。某些实施例对于其他需要考虑人眼安全的治疗或设备都是有用的。例如，在治疗牙齿组织的消费设备中，比较合适或有利的做法是，尽管该设备并非用于眼睛附近或周围，仍然确保光不会出于意外或其他情况而照射到处理对象的眼睛上。
【38】现在参考图1，示范性的设备10可用于处理人的皮肤中的组织，这里的皮肤包括例如用于控制毛发生长和脱落的毛囊。所述设备10包括具有便于把持的弯曲部分18的壳体16。设备10进一步还包括与所述壳体16相邻设置的处理头14，包括两个辐射导向部件20a和20b(总体上称作辐射导向部件20)以及形成空腔12的侧壁22a和22b(未示出)。所述处理头14进一步还包括与所述辐射导向部件20光学耦合的光学辐射源28，下面将结合图2和图3对此进行更详细的描述。
【39】所述处理头14包括外边缘24，其轮廓形状制成可与皮肤形成更有效的加压密封的形式。为了对所述辐射源28提供冷却，设备10包括装有大量液体或其他材料50的腔室26。所述液体或其他材料50与所述辐射源28热耦合，并可选择地与所述辐射导向部件20热耦合。所述设备10可选择地包括可以向皮肤喷洒例如冷却液的喷射器(未示出)。设备10还包括皮肤积聚器34，其中一个气缸30包覆一活塞杆40，所述活塞杆40与活塞74相耦合以手动地在空腔12中产生压力差(例如，低压、负压或真空)源，从而将皮肤吸入空腔中。所述活塞连同辐射导向部件20、侧壁22a和22b一起形成了活动的气力密封。所述皮肤积聚器34还包括与杆40耦合的换向机构44。
【40】在另一替换实施例中，每个辐射导向部件20a和20b可包括多个辐射导向部件，且侧壁22a和22b也可包括一个或多个辐射导向部件。在又一替换实施例中，所述光学辐射源28可设置在远处的控制台中，并与所述处理头14通过例如光纤实现光学耦合。在又一可选实施例中，所述光学辐射源28可以位于设备10内任何其他地方。
【41】在所有实施例中，光学辐射源28可包括一个或多个光学辐射源，其可以为多个不同类型中的任何一种，包括但不限于，宽带和窄带光源，例如激光器、二极管激光器、可调谐激光器、二极管、卤素灯、闪光灯和或其他类型的灯。进一步地，几个不同的源和/或不同类型的源可用于以各种波长提供辐射。在一个实施例中，所述光学辐射源28可包括多个源，例如发光二极管(LED)、灯、激光二极管、激光器，以及其他的源。一个光学辐射源可为一个或多个辐射导向部件提供辐射，或多个辐射源可为一个或多个辐射导向部件提供辐射。例如，使用分束器或其他本技术领域熟知的装置将来自一个源的光导向至多个辐射导向部件。在一个实施例中，辐射导向部件20为棱镜，例如等边三棱镜或直角棱镜。当然，也可能是其他各种形状。
【42】设备10的冷却系统包括具有散热片48a-48n的散热器46，所述散热片48a-48n与腔室26中的冷却材料50热接触。所述冷却材料50可以是相变材料，当其从散热器46吸收热量时发生相变，或者冷却材料50也可为液体，通过与泵54耦合的导管52在腔室26内循环。可选的，设备10可包括电池(未示出)或设置在壳体16内的用于连接(未示出)至外部电源(例如壁装电源插座)的连接端口60。可选地，当所述冷却材料50在腔室26中循环时，所述设备10可包括用于对其冷却的机构，或者连接端口60可用于通过导管52将腔室26与冷却材料50(例如水)的外部源(未示出)相连接。设备10包括控制器42，例如，设置在壳体16内的电路板32a和32b，其可包括与光源28、传感器和其他下述元件相耦合的控制电路。
【43】将皮肤积聚或吸引到空腔12中改变了待处理皮肤的光学性质。将皮肤吸引进空腔12使皮肤受到挤压，导致皮肤的拉伸，并且还限制了空腔中皮肤内血液的流动。有利的是，由于空腔内皮肤减小了分散性、血量和皮肤厚度，对空腔中皮肤内目标(例如，包括毛球或皮脂腺的小囊)的照射得到增强，其增强量例如可为乘以1.2-2.5的因子。
【44】在操作时，设备10以冲压或滑动方式处理皮肤。冲压方式可以通过，例如将设备10与皮肤接触并进行处理，然后将设备从皮肤移出，并再将设备与另一区域的皮肤相接触而实现。在对皮肤进行处理时，通过同时在皮肤上移动所述设备，可以实现滑动方式。对皮肤的处理可以与设备在皮肤表面上移动的速度相配合。
【45】由于处理头14设置成与皮肤表面相接触，通过激活皮肤积聚器34以降低空腔12内的气压，使得待处理皮肤的一部分被吸入所述空腔12中。然后，空腔内的皮肤暴露给来自光源28的经过辐射导向部件20a和20b的处理辐射。
【46】在一个实施例中，由于设备10设置成与皮肤相接触，皮肤对活塞74的压力由换向机构44所感知，从而将气缸30中的杆40朝远离空腔12入口的方向拉出，使得活塞74也向远离入口方向移动。活塞74的移动在空腔12内产生了压力差，从而将皮肤拉入空腔中。这样，当所述设备10不与皮肤接触时，对于空腔12，活塞74起到闸门的作用。
【47】作为皮肤积聚器34的一种替代方式，设备10可包括与所述空腔12相耦合的外部真空源(未示出)。该真空源以及皮肤积聚器34可由操作员按下设备10上的按钮(未示出)而触发，或者，如上面所解释的那样，可以使用皮肤对活塞74的压力或另一类型的闸门以触发外部真空源或皮肤积聚器工作。
【48】选择空腔12的尺寸，使得被吸引入空腔12内的皮肤上的目标接收通过辐射导向部件20a和20b从不同方向进入空腔12的光的优化的处理。例如，皮肤中的毛囊或皮脂腺可基本集中于辐射导向部件20a和20b之间，可选择施加于皮肤的光学辐射在所述空腔的中心部分重叠，使得目标接收到来自两个辐射导向部件的光，而靠近所述辐射导向部件的皮肤表面只接收到来自与其接触的辐射导向部件的光。
【49】在设备10中，辐射导向部件位于空腔12的相对侧面。然而，在另一个实施例中，所述辐射导向部件可以位于其相邻侧面上，使得彼此成九十度角。如上所述，一个或多个辐射导向部件可以位于空腔12的每一侧面。另外，空腔12除方形外，还可以是圆形、矩形或其他任意形状。例如，参考图13，代替辐射导向部件20a和20b，设备10可包括具有圆柱形孔1305的圆锥形棱镜1301，所述圆柱形孔1305作为由负压将皮肤1303吸引入其中的空腔。另外，多个光源1302(例如，激光二极管、LED、灯)可与圆锥形棱镜1301耦合以将光束1304引入皮肤1303的一部分上。圆锥形棱镜1301可提供轴向对称，相比于辐射导向部件20所提供的平面对称来说，可允许更高放大倍率的光进入皮肤。
【50】在处理时，空腔12的尺寸以及所施加的负压强度(也称作压力差)要根据待处理皮肤的量以及需要达到的皮肤的机械和光学性质的效果来进行选择。在大多数应用中，希望每一束光能处理大块组织，这样，可以花费更少的时间对更大面积皮肤完成全部处理。然而，这与所需要的更小、更廉价的设备和其他因素相抵触。例如，设备10一次所能处理的皮肤量受限于能够吸入空腔12中的皮肤量。尽管空腔12的宽度(如图2中的W 62所示)可以做得相当大以处理更多皮肤，但是这样做会妨碍来自辐射导向部件20a和20b的辐射在空腔12内皮肤中重叠和组合。如果设备10的侧壁22a和22b上也设有辐射导向部件，那么对空腔12的长度(如图2的L 64所示)而言也存在同样的问题。类似地，尺寸太小会导致辐射和皮肤表面的重叠。这样，由于希望将来自不同辐射导向部件的辐射从不同方向引入空腔12并混合，空腔12的长度和宽度受到了限制。
【51】另外，空腔12的高度(如图2的H 66所示)也受到限制。理论上，可以利用特别长或深的高度吸引更多的皮肤进入空腔12进行处理。然而，对于任意给定尺寸的空腔入口，在不损伤皮肤的情况下，只有一定量的皮肤可以吸入空腔中。这样，高度的尺寸也受到限制。
【52】在图1所示的实施例中，设备10的空腔12长度L 64大约为10mm，这与其长度大约为10mm的光源28相匹配。本实施例中，空腔12宽度W 66大约为2mm到大约6mm，且优选地约为4mm。这一宽度和长度允许结实的可处理的皮肤(例如，不是眼睛周边区域的皮肤)在预先确定的体积V 68内受到来自多个辐射导向部件20的混合的均匀的辐射处理。在本实施例中，空腔的高度为13mm，所施加压力差大约20厘米汞柱(8英寸汞柱)。结合图6对其进行了更进一步地描述。
【53】在一个实施例中，处理的目标是毛囊。通常毛囊位于皮肤中1-4mm深处。因此，在空腔12的腔室中积聚皮肤的高度(如图2所示hskin66)为大约2mm至大约6mm。这种皮肤高度hskin 66使人的毛囊定位在预先确定的体积V 68内，并使毛囊受到来自与光学辐射源28相耦合的辐射导向部件20的混合照射。
【54】在另一治疗痤疮的实施例中，处理的目标是皮脂腺。通常，皮脂腺位于皮下深度1-3mm处。因此，在空腔12的腔室中积聚皮肤的高度大约1mm到大约3mm，使得皮脂腺定位在预先确定的体积内，并使皮脂腺受到来自与光学辐射源28相耦合的辐射导向部件20的混合照射。
【55】可选地，可对皮肤施加涂剂，使得皮肤可以更容易被吸引到所述空腔中。这种涂剂还可改善皮肤和所述空腔内壁之间的光学和热学耦合。
【56】如上所述，当皮肤被吸入空腔12时，血液被移除。这使得平常被血液吸收的波长可以得到更有效的利用。例如，光源28可产生380-1350nm的光学辐射。尽管将皮肤吸引入空腔12可移除皮肤中大部分血液，剩余的血液可能集中在空腔内皮肤的顶端—也就是说，在折叠起来的皮肤的顶部，其位于空腔12内的最深处或最高点。这种血液的集中可以成为移除浅表目标例如脉管病变的处理的焦点。
【57】进一步地，由于基膜受到拉伸，从而减小可以吸收部分处理能量的黑色素的光学密度(MOD)，表皮温度可以降低大约1.1到1.5倍的系数。
结果，由于皮肤被吸引入空腔12所带来的光学和机械性质的变化，以及由于来自多个辐射导向部件20的混合光学照射，组织(例如毛囊)可以受到更有效的处理。
【58】现在参考图2，进一步示出设备10的细节。所述空腔12包括长度L 64和宽度W 62。应当理解，在其他实施例中，设备10所包括的空腔可具有不同的几何形状，例如环形、方形、六边形、非对称形、三角形、拱形，并且还可以不是直的内壁，内壁可以为例如倾斜的(内倾或外倾)、弯曲的，或者由弹性或软材料制成。如图所示，腔室内皮肤高度hskin 66是从所述空腔12入口算起。空腔12包括容积68，来自辐射导向部件20a和20b的辐射在其中混合。在本实施例中，所述皮肤积聚器34包括与杆40相耦合的活塞74。本实施例中的光源28包括一对半导体激光器线阵70a和70b(统称半导体激光器线阵70)。所述半导体激光器线阵70a和70b分别包括发射表面72a和72b。光源28可选择地包括分别位于发射表面72a和72b与辐射导向部件20a和20b之间的光学部件76a和76b，并延伸至所述空腔12的长度L 64。如果需要更长的空腔12，多个半导体激光器线阵可以相结合。散热器46包括阵列排列的散热散热片48。
【59】在操作中，半导体激光器线阵72为吸引到空腔12内的皮肤提供连续的或脉冲式的光学辐射。应当理解，其他光学辐射源，还可包括但不限于白炽灯、闪光灯、卤素灯、发光二极管或任何其它目前可获取的或有待开发的光源都可以用来提供处理辐射。这些源可选择地与滤光器相结合，以提供一个或多个所选的波长或从大约380nm到大约1350nm波长的分离波带。单个或多个光学辐射源可以提供0.1-100J/cm2之间的能量密度，1-1000ms之间的脉冲宽度，0.5-10cm2的光斑尺寸，0.2Hz的重复频率或为连续波。应当理解，脉冲宽度可包括单个脉冲或以冲压模式施加于空腔12内被处理皮肤各个部分的脉冲组，或当该设备在皮肤表面移动，皮肤的不同部分移动进出所述空腔时，该脉冲宽度可为对在空腔12内处理的皮肤每个部分的有效脉冲宽度。
【60】可选择的所述光学元件76a和76b可对来自光学辐射源72的辐射进行聚焦、会聚、发散或准直。光学辐射源28和可选择的光学元件76a和76b与辐射导向部件20对齐，使得每个光源发出的光学辐射都耦合进入辐射导向部件，并随后将其引入空腔12中。如上所述，优选空腔12的尺寸，使来自不同辐射导向部件的辐射在所述空腔中待处理目标区域混合，以提高效率，并且还提供改善的安全系数以保护表皮。下面将结合图8A、8B、9A和9B更详细的描述。
【61】可选择地，辐射导向部件可将处理能量的图案传送至空腔12内的组织，使得空腔12内分离的组织块得到处理，而周边组织不被处理。亦即，代替对空腔12中所有组织进行均匀的处理，可以对空腔中特定小块进行处理。受处理部分之间的健康组织可以加快愈合时间，促进组织对处理的反应。这些处理图案可以通过以下方式提供，例如辐射导向部件中设有聚焦元件，或在空腔12内壁涂覆带有开口的掩膜，使得光只能通过所述开口。作为另一个例子，空腔12的内壁可具有能提供处理图案的结构。
【62】在一个实施例中，操作员通过将设备10(图1)按压在皮肤上触发空腔12内的负压。例如，设备10的壳体16(图1)可以相对处理头14滑动，这样，当操作员将处理头14压在皮肤上，并继续推动弯曲部分18时，壳体16进一步向皮肤滑动。当操作员停止推动弯曲部分18时，壳体16滑离皮肤的动作与气缸30、杆40、活塞74以及换向机构44相结合工作，以降低空腔12内的压力，从而将皮肤积聚到空腔内。如上所述，空腔12内可设有传感器(未示出)，使得在空腔内检测到皮肤时，激活所述半导体激光器线阵70，为空腔内的皮肤提供处理辐射。
【63】为了给光源和光学元件提供冷却，冷却材料50(例如冷水)可借助泵54和导管52在腔室26中循环。可以理解，也可以使用其他冷却装置。例如，腔室26可装有相变材料(例如冰、蜡)，当从散热片48吸热后就发生相态变化。取而代之，设备10可包括小风扇驱动空气流过散热片48。作为另一个例子，所述散热器可与所述壳体16热耦合，使得热量在使用中传导至操作员的手和/或传导至空气中。
【64】在另一实施例中，可改变设备10的参数，对吸入空腔12中的皮肤提供不同的处理，或对不同类型皮肤提供不同处理(例如，面部皮肤所受到的处理可能与背部或腋下皮肤不同)。例如，空腔尺寸(例如，空腔宽度、长度和/或高度)、空腔内压强差、光源位置、滤光器、光能量密度、脉冲宽度和其他参数是可调的。在另一实施例中，所述皮肤积聚器34与活塞74一起施加粘附力或挤压力将皮肤积聚到空腔中。在又一实施例中，使用超声能量替代光学辐射。
【65】如上所述，设备10可包括安全传感器。在一个实施例中，该传感器用于检测空腔12内皮肤的存在，然后才允许空腔中发射光。另外，安全传感器可以用于检测何时皮肤被吸入所述空腔12中太深，并阻止空腔12中发射光。这可以防止不够结实的皮肤及附近的任何组织暴露在来自光源28的光之下。例如，人眼周围的皮肤，包括眼睑，通常非常柔软。由于可能潜在地伤害到眼睛，在眼睛周围使用光源28产生的光是不安全的。例如，光可能会穿过眼睑，被虹膜中的黑色素所吸收，从而伤害到眼睛。因此，可以在空腔12内一定高度/深度设置一个或多个安全传感器，用于指示这有可能是眼睛周围的皮肤，进而阻止设备10对光源进行操作。
【66】在一个实施例中，安全传感器包括一对或多对发射器和探测器。参考图3，所示的处理头14包括发射器84和探测器86，并与所述辐射导向部件20a和20b对准，使得当空腔12内没有皮肤时，发射器84沿光路88发射，并被探测器86所接收到。当皮肤被吸入空腔12中时，光路88被阻断，探测器86发出信号给电路板32a和32b上的控制电路，并允许控制电路驱动光源28向空腔12内发光，对皮肤进行处理。如图所示，光路88靠近空腔12的开口。然而，光路88可设在空腔12内的更深(或更高)处(尽管不如光路90那样深)，以指示不但皮肤已经被吸入空腔12中，而且已经达到足够深度，可以进行处理。这一高度将在下面结合图4A和图4B进行更详细的描述。
【67】在图3中，所示处理头14也包括对齐的发射器80和探测器82以提供空腔12中更深(或更高)的光路90，发射器80和探测器82可用于检测皮肤被吸入空腔12过深，如上所述，这表明其为不应当受到处理的皮肤。在这种情况下，当光路90被阻断时，探测器82发出信号给控制电路，阻止对光源28的驱动，使得空腔内的皮肤免于处理。
【68】在一个实施例中，光电二极管用作探测器82和86，发光二极管(LED)用作为发射器80和84。在另一实施例中，处理头14可包括一个或多个反射计传感器(未示出)来检测待处理皮肤的黑色素含量或其他特征。可选择地，处理头14包括反射表面78，其允许光源28发射的光学辐射进入棱镜20a和20b，但不允许从空腔12内皮肤散射和反射并朝光学辐射源28返回的光学辐射离开棱镜20a和20b。取而代之的，反射表面78使该散射和反射的光朝向空腔12内的皮肤返回，从而提高处理效率，这被称作“光子循环”。
【69】图4A示出待处理皮肤的一部分100积聚在空腔12内，并达到足以阻断光路88的高度。在此例中，待处理皮肤的这一部分100包括一个或多个毛囊，该处理可用于毛发移除。为了简单起见，只有毛干102和毛球104示出。如上所述，空腔12内皮肤的高度是空腔12宽度和形状、施加于空腔12的压力差以及皮肤结实度的函数。在此例中，所述毛囊受到来自半导体激光器线阵70a和70b的光学辐射的处理，该辐射通过辐射导向部件20a和20b，沿路径92从空腔12的相对侧面发出。如上所述，选择空腔12的尺寸和光学辐射参数，使辐射导向部件20a和20b的辐射在皮肤中的毛囊处混合以提高处理效率。
【70】至于避免处理眼睛周围区域更柔软的皮肤，本发明已经发现被积聚进入空腔的最大皮肤高度hskin-max和空腔宽度wcavity之间存在如下的近似关系：对可处理皮肤(例如足够结实的皮肤)，在标称压力差20厘米汞柱(8英寸汞柱)下，hskin-max≈wcavity；对不可处理皮肤(例如不结实的皮肤如眼睑)，在标称压力差20厘米汞柱(8英寸汞柱)下，hskin-max＞2wcavity。
【71】还发现皮肤高度hskin的范围在大约如下范围内：
0.5wcavity＞hskin＞2wcavity
hskin-max和hskin关系的确定使得传感器光路88和90得以确定。
【72】图4B示出吸入空腔12内的皮肤108已经被吸入过深，以至于阻断了光路90，表明这是不能处理的皮肤，例如眼睑。虹膜112的结构使其不会被吸引入空腔12中。如上所述，不结实的皮肤被积聚到空腔12中更远一段距离(更大高度)。在一个实施例中，光路90设置成当皮肤高度hskin超过10mm时被阻断，引致探测器82发出信号至控制电路以阻止光源28被触发。
【73】图5A示出由现有技术的设备对一块皮肤块114’施加直接光学辐射的示意图。该图表明，大量辐射穿入皮肤块114’中，如果皮肤块114’是眼睑，这种辐射将通过眼睑到达虹膜。如果该辐射被虹膜中的黑色素吸收，就可能损伤眼睛。相反地，图5B示出通过辐射导向部件20a和20b施加于被吸引入空腔12中皮肤的光学辐射，可以到达空腔12外边的皮肤块114的非直接光束显然少得多。该图示出，即使设备10没有上面描述的用于检测被吸引入所述空腔中的眼睛周围皮肤的安全传感器(例如80，82)，相比于现有技术的设备，由于减小了能够到达虹膜的光量，其仍然能够提供显著的人眼安全性。
【74】图6是类似图1中空腔12的空腔中，皮肤褶曲的高度与压力的关系曲线130。已知空腔12的尺寸限制了能够积聚进入空腔12的皮肤体积，即使增大压力差并超过吸入所述体积的皮肤进入空腔12所需的压力时，仍然无法吸入更多皮肤。这里，曲线132上的点134表示初始压强为大约8英寸汞柱(20厘米汞柱)(200托)，这使得空腔中的皮肤高度为大约5mm。由于皮肤的弹性，皮肤拉回到稍微低一点的高度，并且，如图所示，超过点134后增大压差不能增加积聚皮肤的高度。这里，压差是空腔中体积与空腔周围(例如大气压)之间的压力梯度。
【75】提供最小的压差实现一致的皮肤高度是有益的，优选地空腔中皮肤高度为大约2mm到大约6mm用于毛发处理和1-3mm用于痤疮处理。在空腔入口处使用成型的边缘和/或对待处理皮肤表面施加涂剂或油。
【76】图7A表示在辐射导向部件20a和20b外表面没有反射器78(参见图3)和反射表面的处理头14。相反地，图7B表示在辐射导向部件20a和20b外表面具有反射器78和反射表面的处理头14。亦即，在图7B中，辐射导向部件20a和20b上除了形成空腔12的表面外，都具有反射表面。如图所示，同图7A的设备相比，图7B的设备明显将更多的光引导到空腔12内所吸引的皮肤上。在一个实施例中，所述反射表面，包括反射器78，是施加于辐射导向部件20a和20b上除了形成所述空腔12或与其耦合的那些表面之外其他所有表面的涂层。与不使用这种反射表面相比，使用反射表面将光学辐射传输至空腔12中目标的效率可增加1.2-1.4倍。如图7A和图7B所示，被吸引入空腔12内的皮肤块140中的目标可以为毛囊144a-144n。
【77】图8A、8B、9A和9B是类似于设备10中处理头14的两个实验性处理头的光束分布图。该设备中，单个或多个光源(例如，二极管激光器产生波长800nm的光)通过光纤与空腔12耦合。光束分布图表明空腔尺寸(例如宽度)的重要性，以及如何正确选择尺寸与光学元件对准使来自不同辐射导向部件的光在空腔12中混合或重叠，以达到更好的效果和更高的安全系数。
【78】图8A是光强与空腔宽度关系图，曲线164和166中的每一条都表示光从一个辐射导向部件(本例中是一条光纤)在空腔(例如5mm)的一侧发射进入其中。本例中，空腔宽度为5mm，曲线164和166表示最大光强位于靠近空腔壁的皮肤表面(例如在5mm处)。这导致低安全系数，进而导致表皮损伤。与曲线164相比，曲线166具有较低的光强度，因为用于曲线166的反射器是牛皮纸，它比用于曲线164的更多反射性表面要吸收更多的光。相比之下，曲线162代表从在空腔两侧的两个辐射导向部件发出的光，在空腔体内混合，使得体内的光强度基本上与空腔各个表面(0mm和5mm)的光强度相同。这导致更高的安全系数，可在保护表皮的同时更易于对目标进行处理。还可设置空腔和/或辐射导向部件，使得空腔内皮肤块中接受的光量高于与空腔壁接触的皮肤表面接收到的光量。另外，空腔壁可被冷却，以降低皮肤表面温度，从而提供附加的表皮安全性。
【79】图8B是光强度和空腔高度的关系图，再次地，曲线174和176中的每一条都代表从一个辐射导向部件发射进入空腔的光，而曲线172代表从位于空腔相对侧面的两个辐射导向部件发射的光。与曲线174相比，曲线176的光强度还是比较低，这是因为曲线176使用牛皮纸作为反射器比曲线174使用更多反射性表面吸收了更多的光。在本例中，吸入空腔中的皮肤高度为5mm。如曲线172所示，同位于同一高度的一个辐射导向部件发射的光相比(曲线174和176)，从位于空腔不同侧面的多个辐射导向部件得到的混合光提供了更大的光强度。
【80】图9A和9B与图8A和8B类似，只是空腔的宽度和高度为4mm。
【81】已经确认，最优化的空腔尺寸中，高度大于皮肤表面目标的深度，且宽度小于四倍皮肤表面目标深度，优选地小于二倍皮肤表面目标深度。
【82】参照图10A和10B，示出了两个替代性的基于灯的光源230和240。光源230包括邻近反射器234a和234b(统称做反射器234)分别设置的灯232a和232b(统称做灯232)。每个灯232和反射器234结合运作，类似于图3中的半导体激光器线阵70。在一个实施例中，所述灯是高效氙闪光灯。该例中，灯232运行时的能量密度大约为0.1到大约100J/cm2，脉冲宽度大约1ms到大约500ms，波长范围在400-1350nm之间，且优选地在600-1200nm之间。反射器232包括反射涂层，且棱镜246的外表面也可具有反射涂层。这里，处理头的总效率大约为10％-40％。可选择地，设备230中还可设有光谱滤光器。在一个实施例中，这种光谱滤光器可以为棱镜246表面的接收灯光的介电涂层或灯本身的涂层。所述灯可通过空气或液体流来冷却。
【83】在图10B的实施例中，灯242a和242b集成在棱镜246中。也就是说，空腔形成于棱镜中，使得这些空腔的内壁提供了灯的外壳，避免了为每个灯提供一个单独的玻璃外壳的需求。在此实施例中，所述处理头的总效率增加了大约150-250％。如上所述，所述棱镜246外表面可设有反射涂层。
【84】参考图11，可以使用压力控制的击发机构来提供人眼保护。设备260包括可在内部组件264上滑动的壳体262，并且弹簧266强制使壳体262和内部组件264分开。壳体262包括传感器268，其可以是例如微动开关。为了让控制电路促使光学辐射源发光，必须接收到来自传感器268的信号。当传感器268被按压在内部组件264上时，该传感器268被触发。在操作中，这种情况出现在当设备260压在皮肤上(特别是内部组件264的皮肤接触表面压在皮肤上)，对壳体262施加足够的力以压缩弹簧266并使其向皮肤滑动时。当所述壳体向皮肤滑动时，会使传感器268接触到内部组件264，传感器268会向控制电路发送信号，允许其触发辐射源。由于大部分可处理的面部皮肤后面都有骨头，可处理区域的面部皮肤能承受激活所需的压力。然而，由于眼睛后面没有骨头，对设备260施加足够的力来实现激活会很困难并产生疼痛，从而提供了对眼睛的保护。弹簧266可设有可调的弹簧张力机构(未示出)。
【85】设备260所示的压力控制的击发机构能与其他安全部件相结合。另外，所述压力控制的击发机构可结合到例如图1所示的具有将皮肤吸入其中的空腔的设备10中。
【86】参考图12，示出了类似图1设备10的皮肤处理设备10”。设备10”包括具有空腔12”的处理头14”、电源282、与所述处理头14”热耦合的冷却盒284，以及皮肤积聚器286(部分示出)。
【87】设备10”的操作方式与设备10类似。在一个实施例中，所述电源282是一个或多个高容量可充电电池或电容器。在家用装置中，所述电源282可提供大约二到五分钟或更长时间操作所需的电力，这取决于需要处理的时间。可移除的冷却盒284对光源和其他光学组件，例如处理头14”中的辐射导向部件，提供冷却。可移除的冷却盒284可作为包括材料50的腔室26以对散热器，例如图1中的散热器46，进行冷却。在一个实施例中，所述可移除的冷却盒284在使用前可保存在家用冰箱中。
【88】参考图14，在另一实施例中，皮肤病学的处理设备利用处理辐射传送系统400，配置所述系统以处理组织，例如皮肤，同时保证射向组织的辐射是人眼和皮肤安全的。这样，系统400不会损伤眼睛、眼睛内的组织，或者其他组织。系统400可被设计或集成作为光美容设备的部件用于家庭或专业或其他应用中。
【89】系统400包括处理辐射源402、人眼安全的辐射源404、波导406、散射器408和接触部件410。处理辐射源402是具有两个激光二极管412和414的半导体激光器线阵。然而，许多其他可能的处理辐射源402配置都是可以的，例如固态激光、非相干光源(例如各种类型的灯)，等等。另外，特别是半导体激光器线阵的不同配置是可能的，并依赖于具体的应用和设计要求是较理想的。例如，辐射源的数目可以有所变化，并且可设置成通过波导以及在从设备与待处理组织之间的传输时，对皮肤提供需要的辐射能量，以及提供均匀分布的处理辐射。最佳的设计配置依赖于许多变量，包括处理的类型、设备尺寸、处理光斑尺寸、所使用的材料、选用于处理的辐射波长、等等。
【90】在处理辐射传输系统400中，激光二极管412和414安装在基底416上。基底416由铜制成，但也可以替换地由碳化硅、铜钨合金、或其他合适的材料制成。基底416提供了机械稳定性，并将操作时产生的多余热量带走。优选地，基底416的表面418涂覆有对处理辐射波长高反射的材料，用以回收皮肤散射/反射的光子。回收的光子既降低了基底416(通常为系统400)的热负载，又改善了处理效果。
【91】波导406引导处理辐射，并对处理辐射的空间轮廓进行均匀化，使得传输到组织的处理辐射分布更加均匀。来自处理辐射源402的处理辐射耦合进入波导406。波导406的入射表面可以是，例如，抗反射涂层或与所述辐射源402连接，以防止辐射损失。
【92】可替代地，辐射源402可由位于表面418和波导406之间的窗口保护。该窗口可配置为，例如，减小辐射源204对于反射辐射的暴露。窗口的内壁(即面对辐射源402的部分)可有增透膜，而外表面(即面对波导406的部分)也可设有增透膜，或者与波导406的入射表面相连接。
【93】散射器408位于波导上与所述处理辐射源402相反的一侧。散射器408通常由玻璃、塑料、或其他光学材料制成。散射器408增加了处理光束中每个点的处理辐射的角频谱。对于某一特定的处理，其辐射输出功率受限于预先设定的最大值，设计所述散射器，通过增大角频谱使其输出光束达到ANSI人眼安全的标准，来防止受处理对象的视网膜损伤。可以使用许多不同的辐射散射器，包括但不限于，全息的、衍射的、光刻的、光纤束、乳白玻璃、磨砂玻璃、或其他适合的材料。有些适于在类似系统400的实施例中使用的散射器可以具有特定结构的输出表面。对这些散射器中的一部分来说，如果所述设备具有接触部件410，在散射器和接触部件之间可能需要一定间隔(例如，填充空气或液体)。所使用的体散射器可以有，也可以没有空气隙。
【94】在系统400中，离开散射器408的辐射与接触部件410直接耦合。接触部件410具有几种功能。接触部件410作为波导将辐射耦合至皮肤。处理辐射通过接触表面420离开设备400。优选地选择接触部件410的长度，使得在皮肤表面产生均匀的辐射分布。在系统400中，接触部件410的长度可基于设计参数进行调整，以优化设备，但是通常在0.5-100mm范围内。接触部件410还在处理过程中提供接触冷却。接触部件410是由导热透明材料制成，本实施例中为蓝宝石。然而，其他材料也可使用。可以通过例如在接触部件410外表面(使用胶水或其他合适方式)安装金属换热器，将热量从接触部件410带走。所述金属换热器可涂覆有高反射涂层，使得任何未被所述蓝宝石/胶水界面内部全反射的处理辐射不会被吸收。
【95】人眼安全的辐射源404是位于波导404顶端表面的LED。选择源404所提供的辐射波长，使辐射传播通过眼睑和眼睛前部后，用户所感知的亮度达到最大。换句话说，波长优选地是，即使在受处理对象所感知的强度产生疼痛或伤害时，该波长既对受处理的对象有刺激性，但又通常是安全的。源400发射光波长在红光区域(600-800nm)，功率密度1-10mW/cm2。然而，其他波长和强度是可能的，这取决于设计和技术要求。
【96】在已经启用源404，并且接触表面420已经与被处理组织接触大约1.0-2.0秒之后，处理源402启用，所述组织受到照射。选择1.0-2.0秒时间是为了使用户在处理源402照射前有足够时间将设备从其眼睛移开。然而，其他实施方式也是可能的。例如，可使用更短或更长的时间，比如0.1到3.0秒。例如使用更短的时间段以允许较快的不悦反应发生，比如眼睛的颤动或斜视，这向对处理对象进行处理的人表明眼睛已经受到照射。所述不悦反应可为任何使处理对象将设备从组织上移开的动作，或任何向对处理对象进行处理的人表明眼睛可能受到照射的动作，包括但不限于，斜视、瞳孔扩张、眼睛移动、头移动、以及手臂移动。
【97】与受处理组织的接触由多个不同的接触传感器确定。除了上文中描述的“前脉冲的”安全机构外，系统400还利用源404作为接触传感机构的一部分。接触传感机构包括源404、棱镜422和探测器424。棱镜422沿所述接触元件410外侧表面以一个角度安装。棱镜422与所述接触部件410光学耦合以使光从接触部件410穿过棱镜422。探测器424安装于棱镜422末端表面，并与所述棱镜422光学耦合以接收从接触部件410传送和穿过棱镜422的光。
【98】依靠将源404发出的辐射经过处理辐射传输系统400传送至接触表面420，系统400可以确定表面420是否与组织接触。当接触表面420与皮肤接触时，由于耦合棱镜界面426处的全内反射，探测器424只有很小的背景信号。当接触表面420与组织接触时，由于从皮肤到耦合棱镜界面426的散射光的角度使其无法在接触部件410内部被反射，经过棱镜422耦合出接触部件410并进入探测器424的辐射量显著增加。探测器424的输出由设备的电子控制元件监视(未示出)，并且，当电压超过预定的阈值时，设备确定接触表面420已与被处理组织接触。这样，通过探测病人相对于设备的不悦动作，探测器424可作为不悦反应传感器。
【99】为了促进源404的双重目的，源404是双色LED，一个波长用于接触传感(在系统400中，位于近红外波段)，另一个波长用于“脉冲前”的安全机构(如上所述，在系统400中，位于红光波段)。优选地，用于接触传感机构和“脉冲前”的安全机构的波长要与用于处理的基本波长不同，尽管这并不是最重要的。源404的第一波长被用于感应接触。当探测到与组织接触一小段时间后(通常50ms)，使用第二波长来警告处理对象，激光即将发射。如果设备对准了眼睛，第二波长的光会严重刺激(但不会损伤)眼睛。即使系统与闭合的眼睑接触，第二波长的强度也会使处理对象对光产生反应，摇头或将设备拉开。此时，接触传感机构确定接触表面420不再与所述组织接触，设备不会照射所述组织。
【100】尽管系统400被设计成在与待处理组织接触时使用，其他实施方式也是可能的。例如，另一实施方式可使用接近传感器在靠近但不与所述组织接触的位置操作。该设备也可去掉所有这种传感器，并设计成在距所述组织一定距离处操作(或者在与组织接触时操作但不使用接触传感器)。附加地，接触部件410所提供的冷却可由其他结构提供(例如低温喷洒、分立的冷却盘、对组织预冷、或其他机制)。进一步地，尽管系统400的设计主要是为了在可见光的波长下使用，许多其他波长或混合的波长(光或其他)也是可能的。
【101】尽管本发明已经参考优选的实施例进行了特别的展示和描述，本领域技术人员应当理解，可以进行各种形式和细节的变化，这都不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围。通过不超过一个普通实验，本领域技术人员就能认识到或确定本发明这里详细描述的实施例等价的许多方案。这些等价方案应当包括在所附的权利要求范围内。

Claims (78)

1.以人眼安全的方式使用辐射处理对象组织的方法，包括：
使用人眼安全的辐射照射所述组织，选择所述辐射的波长和强度，使得当所述人眼安全的辐射照射所述处理对象眼睛时，能引起所述处理对象的不悦反应；
等待一预定的时间段；并且
当在所述时间段内没有发生所述不悦反应时，使用处理辐射照射所述组织；
其中，当在所述时间段内发生不悦反应时，不使用所述处理辐射照射所述组织。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述人眼安全的辐射波长范围为600-680nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述人眼安全的辐射的波长主要是红色。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述人眼安全的辐射强度范围为1-10mW/cm2。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间段范围大约为0.1到3.0秒。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间段范围大约为1.0到2.0秒。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述不悦反应是否已经发生的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括当所述不悦反应已经发生时，禁止所述处理辐射发射的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括使用一操作装置接触所述组织以发射所述人眼安全的辐射。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，仅当所述操作装置与所述组织接触时，所述组织才受到所述人眼安全的辐射的照射。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，仅当所述操作装置与所述组织接触时，所述组织才受到所述处理辐射的照射。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括调整一操作装置的方向以便用所述人眼安全的辐射照射所述组织。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，仅当所述操作装置靠近所述组织时，所述组织才受到所述人眼安全的辐射的照射。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，仅当所述操作装置靠近所述组织时，所述组织才受到所述处理辐射的照射。
15.以人眼安全的方式使用辐射处理组织的装置，包括：
控制器，用于控制辐射的产生，并经过配置以提供第一和第二控制信号；
第一辐射源，其被设置为响应所述第一控制信号，产生具有刺激处理对象眼睛的强度的人眼安全的辐射；
第二辐射源，其被设置为响应所述第二控制信号，产生处理辐射；
辐射传输路径，其被设置为通过辐射传输表面将辐射从所述第一辐射源传输至所述组织；
与所述控制器电连接的传感器，并且被设置成当所述辐射传输表面位于所述组织附近时，提供传感信号；
其中，配置所述控制器，在所述第一控制信号随后的一段预定的时间间隔后，并且当所述传感信号表明所述辐射传输表面保持在所述组织附近时，所述控制器提供所述第二控制信号。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一辐射源为二极管。
17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一辐射源被设置为产生范围为600-680nm的辐射。
18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一辐射源被设置为产生其波长主要是红色的辐射。
19.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一辐射源被设置为产生强度范围为1-10mW/cm2的辐射。
20.根据权利要求15所述的装置，其中，所述预定的时间间隔范围为大约0.1到3.0秒。
21.根据权利要求15所述的装置，其中，所述预定的时间间隔范围为大约1.0到2.0秒。
22.根据权利要求15所述的装置，其中，配置所述控制器，当所述辐射传输表面与所述组织接触时，所述控制器提供所述第二控制信号。
23.根据权利要求15所述的装置，其中，配置所述控制器，当所述辐射传输表面与所述组织接触时，所述控制器提供所述第一控制信号。
24.根据权利要求15所述的装置，其中，配置所述传感器，使其探测所述处理对象响应所述人眼安全的辐射所产生的不悦反应。
25.根据权利要求15所述的装置，其中，所述不悦反应为斜视、瞳孔放大、眼睛移动、头移动和手臂移动诸现象之一。
26.根据权利要求15所述的装置，其中，进一步配置所述第一辐射源以提供传感辐射，并且其中所述传感器是配置为探测所述传感辐射的探测器。
27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述传感辐射的波长在近红外范围。
28.根据权利要求26所述的装置，其中，配置所述探测器，当所述传感辐射超过一个第一预定的阈值时，所述探测器提供所述传感信号。
29.根据权利要求26所述的装置，其中，配置所述辐射传输路径，当所述辐射传输表面没有与所述组织接触时，所述辐射传输路径将所述传感辐射基本上全内反射。
30.根据权利要求15所述的装置，其中，配置所述辐射传输路径，当所述辐射传输表面没有与所述组织接触时，所述辐射传输路径将所述人眼安全的辐射基本上全内反射。
31.根据权利要求15所述的装置，其中，配置所述辐射传输路径，当所述辐射传输表面没有与所述组织接触时，所述辐射传输路径将所述处理辐射基本上全内反射。
32.根据权利要求15所述的装置，其中，所述辐射传输路径还包括：
第一波导部分；
第二波导部分；以及
散射器；
其中，所述第一波导部分位于所述第一源和所述散射器之间，所述第二波导部分位于所述散射器和所述辐射传输表面之间。
33.根据权利要求32所述的装置，其中，所述散射器延伸至基本上整个所述辐射传输路径。
34.根据权利要求32所述的装置，其中，所述散射器至少由塑料、玻璃和蓝宝石中的一种制成。
35.根据权利要求32所述的装置，其中，所述第二波导部分为蓝宝石。
36.根据权利要求32所述的装置，其中，所述第二波导部分包括冷却所述组织的冷却机构。
37.根据权利要求15所述的装置，其中，所述辐射传输路径包括冷却所述组织的冷却机构。
38.根据权利要求15所述的装置，其中，所述辐射传输路径基本上由蓝宝石制成。
39.根据权利要求15所述的装置，其中，所述辐射传输路径包括通过所述辐射传输路径的一部分延伸的散射器，并且所述散射器的朝向被调整为使其能散射由所述第二辐射源产生的辐射。
40.以人眼安全的方式使用辐射处理组织的装置，包括：
与控制器电连接的辐射源组件；
用于将所述辐射源组件发出的辐射传输至所述组织的波导；
与所述控制器电连接的传感器，其被设置为当所述辐射传输表面位于所述组织附近时，提供传感信号；
其中所述辐射源组件被配置为，响应来自所述控制器的信号提供第一辐射和能够处理所述组织的第二辐射；所述第一辐射是人眼安全的又具有在照射处理对象眼睛时导致处理对象不悦反应之强度；在所述第一辐射之后的一段预定的时间后，当所述传感器表明所述波导保持在所述组织附近时，所述第二辐射被提供。
41.根据权利要求40所述的装置，其中，进一步配置所述辐射源组件以提供第三辐射，其中配置所述传感器以探测所述第三辐射，并基于探测到的辐射水平发出传感信号。
42.根据权利要求40所述的装置，其中，所述波导还包括延伸于所述波导一部分的散射器，并且所述散射器的朝向使其能散射由所述辐射源组件产生的辐射。
43.根据权利要求40所述的装置，其中，所述波导包括冷却所述组织的冷却机构。
44.根据权利要求40所述的装置，其中，配置所述传感器，仅当所述辐射传输表面与所述组织接触时，所述传感器才提供传感信号。
45.用于对处理对象的组织进行光美容处理的设备，包括：
压力源；
具有一开口端的空腔，所述空腔与所述压力源流体连通，配置所述开口端，当所述压力源施加压力时，所述开口端接纳所述组织；
至少一个向所述空腔内发射辐射的辐射源；和
发出传感信号的传感器；
其中当所述传感器探测到不适于处理的组织时，所述传感信号阻止所述辐射发射源发射辐射。
46.根据权利要求45所述的装置，其中，所述辐射源配置为在所述空腔内以至少两个不同方向发射辐射。
47.根据权利要求45所述的装置，其中，所述辐射源配置为处理一组由未处理的组织分隔开的两块或多块组织。
48.根据权利要求45所述的装置，其中，所述辐射源配置为向所述空腔内独立处理位置的阵列提供辐射，其中，每个这种处理位置都被所述空腔内未处理的组织分隔开。
49.根据权利要求45所述的装置，其中，所述传感器为压力传感器。
50.根据权利要求45所述的装置，其中，所述传感器是深度传感器，用于感测所述空腔内所述组织深度。
51.根据权利要求50所述的装置，其中，配置所述传感器，当所述组织在所述空腔内延伸超过预定深度时，所述传感器提供控制信号以禁止所述辐射源发射辐射。
52.根据权利要求45所述的装置，其中，所述传感器为辐射强度传感器。
53.根据权利要求52所述的装置，其中，配置所述辐射强度传感器，当所述辐射超过预定的阈值时，所述传感器提供控制信号以禁止所述辐射源发射辐射。
54.根据权利要求52所述的装置，其中，配置所述辐射强度传感器，当所述辐射基本上为全内反射时，所述辐射强度传感器提供控制信号以禁止所述辐射源发射辐射。
55.根据权利要求45所述的装置，其中，所述装置配置为在预先确定的安全系数下运行。
56.根据权利要求45所述的装置，其中，所述空腔的深度大于来自所述待处理组织表面的所述待处理组织中目标的深度。
57.根据权利要求45所述的装置，其中，所述空腔具有一侧面，该侧面小于来自所述待处理组织表面的所述待处理组织中目标的深度的四倍。
58.根据权利要求45所述的装置，其中，所述辐射源照射所述组织的能量密度大约为0.1到100J/cm2。
59.根据权利要求45所述的装置，其中，所述辐射源照射所述组织的脉冲宽度为大约1ms到大约500ms。
60.根据权利要求45所述的装置，其中，所述辐射源照射所述组织的波长范围在大约400-1350nm之间。
61.根据权利要求45所述的装置，其中，所述辐射源照射所述组织的波长范围在大约600-1200nm之间。
62.用于对处理对象组织进行光美容处理的方法，包括：
将所述组织块吸入空腔；
确定使用辐射处理所述组织块是否安全；和
根据所述确定结果使用辐射处理所述组织块；
其中，如果确定处理所述组织是不安全的，不处理所述组织块，如果确定处理所述组织是安全的，则处理所述组织块。
63.根据权利要求62所述的方法，其中，所述处理包括以至少两个不同方向发射辐射。
64.根据权利要求63所述的方法，其中，所述来自至少两个不同方向的辐射在皮肤上的一个或多个目标处重叠。
65.根据权利要求63所述的方法，其中，所述来自至少两个不同方向的辐射处理一组两块或多块组织，每个所述组织块都由未处理的组织包围。
66.根据权利要求62所述的方法，还包括在所述组织块内提供独立处理位置组成的阵列，其中，每个这种处理位置都被所述块内未处理的组织所分隔开。
67.根据权利要求62所述的方法，其中，所述确定的步骤还包括感测对所述组织施加的压力。
68.根据权利要求67所述的方法，其中，如果所述压力超过预定的阈值，则判定处理所述组织是安全的。
69.根据权利要求62所述的方法，其中，所述确定的步骤还包括感测所述空腔内所述组织块的深度。
70.根据权利要求69所述的方法，其中，如果所述块在所述空腔内超过预定的深度，则判定处理所述组织是不安全的。
71.根据权利要求62所述的方法，其中，所述确定的步骤还包括使用辐射强度传感器感测辐射。
72.根据权利要求71所述的方法，其中，当所述辐射超过预定的阈值时，则判定处理所述组织是不安全的。
73.根据权利要求71所述的方法，其中，当所述辐射基本上为全内反射时，则判定处理所述组织是不安全的。
74.根据权利要求62所述的方法，其中，所述确定的步骤还包括确定皮肤温度升高与目标温度升高的比率，并当所述比率不在预定的限制内时，阻止所述辐射的发射。
75.根据权利要求62所述的方法，其中，所述处理步骤还包括以大约0.1到大约100J/cm2的能量密度照射所述组织。
76.根据权利要求62所述的方法，其中，所述处理步骤还包括以大约1ms到大约500ms的脉冲宽度照射所述组织。
77.根据权利要求62所述的方法，其中，所述处理步骤还包括以在大约400-1350nm范围之间的至少一个波长照射所述组织。
78.根据权利要求62所述的方法，其中，所述处理步骤还包括以在大约600-1200nm范围之间的至少一个波长照射所述组织。
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