CN102499755B - 用于光美容装置的冷却系统 - Google Patents

Abstract

光美容装置(100)用于医学或非医学环境(例如家庭、理发店或者矿泉疗养地)中，可用于进行多种组织处理。射线通过设计用于对射线定型并将射线投射至特定深度的光学系统(例如520)输送至组织。这种装置具有多种包括相变冷却固体和液体的冷却系统以便冷却受到处理的皮肤和射线源(例如510)。接触传感器(1712)和运动传感器(1820)可以用来加强处理效果。这种装置可为模块式以便于制造和更换零件。

Description

用于光美容装置的冷却系统

本申请是申请号200610093460.9、申请日2002年05月23日提交的同名中国发明专利申请(申请日2002年05月23日的中国专利申请02814860.6(PCT/US02/16435)的分案申请)的分案申请。

发明背景

相关申请

本申请对2002年3月12日提交的临时申请序号60/363798的优先权提出要求。本申请还是2002年1月18日提交的申请序号10/052,474的部分继续，而该申请为1999年12月28日提交的申请序号09/473,910的继续，而该申请对1999年1月8日提交的临时申请序号60/115,447的优先权提出了要求，对1999年11月9日提交的临时申请序号60/164,492的优先权提出了要求，并且是1998年5月13日提交的申请序号09/078,055即现在的美国专利U.S.Patent No.6,273,884的部分继续，而该申请对1997年5月15日提交的临时申请序号60/046,542和1998年3月12日提交的临时申请序号60/077,726的优先权提出了要求。本申请还是1999年3月12日提交的申请序号09/268,433的部分继续，而该申请对1999年1月8日提交的临时申请序号60/115,447和1999年1月8日提交的临时申请序号60/077,794的优先权提出了要求，并且是1996年12月2日提交的申请序号08/759,036即现在的美国专利U.S.Patent No.6,015,404的部分继续，并且是现在已放弃的1996年12月2日提交的申请序号08/759,136的部分继续，并且是1998年5月13日提交的申请序号09/078,055即现在的美国专利U.S.Patent No.6,273,884的部分继续，而该申请对1997年5月15日提交的临时申请序号60/046,542和1998年3月12日提交的临时申请序号60/077,726的优先权提出了要求。本申请还是2000年8月9日提交的申请序号09/634,981的部分继续，而该申请是1998年5月13日提交的申请序号09/078,055即现在的美国专利U.S.PatentNo.6,273,884的继续，而该申请对1997年5月15日提交的临时申请序号60/046,542和1998年3月12日提交的临时申请序号60/077,726的优先权提出了要求。本申请还是2001年4月30日提交的申请序号09/847,043的部分继续，而该申请对2000年4月28日提交的临时申请序号60/200,431的优先权提出了要求。本申请还对2001年5月23日提交的临时申请序号60/292,827的优先权提出了要求。本申请还对2002年3月12日提交的临时申请序号60/363,871的优先权提出了要求。所有这些前面的申请说明书的内容在此引入作为参考。

背景技术

存在多种可使用光美容程序(本文中也称作光美容处理)来处理的情况，包括光基(例如使用激光器或灯)除毛、各种皮肤病变的处理，纹身去除、面部重修面以及皮肤恢复活力处理。目前，光美容程序利用对位于病人皮肤的表皮/真皮中的目标结构进行破坏性加热的专业级装置来执行。

到目前为止，光美容程序都是在皮肤科医生的办公室里进行，这部分是由于用于执行这些程序的装置价格昂贵，部分是由于与装置相关的安全考虑，以及部分是由于需要对光在病人皮肤上产生的伤口进行护理。这种伤口可能由于大功率射线对病人表皮造成的损坏而产生并且可能会造成显著的疼痛和/或造成感染的危险。尽管某些光美容程序，例如CO₂激光器面部重修面，出于医学原因(例如需要进行操作后的伤口护理)将可以继续在皮肤科医生的办公室里执行，但是如果消费者能够按照安全有效的方式执行程序，则大量的光美容程序可以在非医学环境(例如家庭、理发店或者矿泉疗养地)中执行。即使对于在医学环境中执行的程序，减少皮肤损坏也将会缩短恢复时间。

用于医学或非医学环境中的光美容装置可以受益于以下特征。(1)这种装置必须安全。例如，必须避免造成眼睛和皮肤损伤。(2)优选地，这种装置易于使用，从而使得操作者在只需阅读了简短的训练周期之后就能够实现可接受的美容结果。(3)优选地，这种装置足够结实耐用以便能承受随便滥用。(5)优选地，这种装置易于维护。(6)优选地，这种装置可大量制造。(7)优选地，这种装置可以合理的价格买到。(8)优选地，这种装置很小并且易于存储，例如存储于浴室中。目前可买到的光美容装置在关于一项或更多项以上提出的问题方面具有局限性。

发明内容

本发明的第一方面为一种用于病人皮肤的一个区域上的光美容装置，包括一紧靠病人皮肤使用的处理头部、至少一置于处理头部内并且适于将射线投射于皮肤区域上的电磁射线源、一与该至少一个源保持热联接的冷却表面以及一用于将相变物质引导至冷却表面上的机构。任选地，相变物质包括一液体。另外，相变物质也可包括一固体。

在第一方面的一些实施例中，表面具有纹理。纹理可为线性凹槽型式或者同心凹槽型式。另外，纹理也可为多个突起。该机构可为一喷口。机构可还包括一联接至喷口上的阀，其中阀控制着投射于冷却表面上的液体量。可使用一热传感器来产生显示至少一部分皮肤区域的温度的信号，并且可使用一控制器来接收来自热传感器的信号并响应于温度而控制着阀。

一容器可包括于内以用于容放物质。在一些实施例中，这种物质为致冷剂。例如，致冷剂包括四氟代乙烷。固体可为冰或者一有机化合物、或者为一镓/铟合金。

冷却表面可为一向源提供电力的导热电极。另外，冷却表面也可为一与源保持热联接的导热散热片的一个表面。冷却表面可具有至少一用于接收相变物质的通过其中的通道。另外，冷却表面也可具有多个用于接收相变物质的通过其中的通道，这些通道沿着长度方向对齐。

本发明的第二方面为一种用于病人皮肤的一个区域上的光美容装置，包括一紧靠病人皮肤使用的处理头部、至少一适于将射线通过处理头部投射于皮肤区域上的电磁射线源、以及一联接于处理头部上并适于将第一物质投射至病人皮肤上的第一机构。电磁射线源可置于处理头部内。这种装置可包括一用于将射线传送至皮肤区域的光学系统，这种光学系统具有一适于与病人皮肤相接触的表面。这种装置可还包括一与该至少一个源和所述表面保持热联接的冷却表面；以及一用于将相变物质投射于冷却表面上的第二机构，其中第一机构适于使用通过第二物质的相变而形成的气体来将第一物质驱至病人皮肤上。这种装置可还包括一与源和所述表面保持热联接的冷却表面，以及一适于将第一物质的一部分投射于冷却表面上的第二机构。

第一物质可为一液体而投射于皮肤上的第一物质的部分为通过第一物质的相变而产生的气体。另外，第一物质也可为一固体而投射于皮肤上的第一物质的部分为通过第一物质的相变而产生的液体。在另外一个替代方案中，第一物质为一固体而投射于皮肤上的第一物质的部分为通过第一物质的相变而产生的气体。

第一物质可为一液体，而这种液体可为洗液。另外，第一物质可为一气体，而这种气体可为已冷却过的空气。第二物质可包括多种组分。冷却表面可为一向源提供电力的导热电极的一个表面。冷却表面可为一与源保持热联接的导热散热片的一个表面。任选地，源可为二极管激光棒、发光二极管和灯之一。

本发明的第三方面为一种用于病人皮肤的一个区域上的装置，包括一紧靠病人皮肤使用的处理头部、至少一置于处理头部内并且适于将电磁射线投射于皮肤区域上的电磁射线源、一与该至少一个电磁射线源保持热联接并且包括至少一通过其中的通道的冷却表面、以及一用于将物质投射至冷却表面上以及该至少一通道中的机构。

这种物质可为一液体或一气体。

本发明的第四方面为一种用于病人皮肤的一个区域上的装置，包括至少一适于将射线投射于皮肤区域上的电磁射线源、一与该至少一个源保持热联接的冷却表面以及一与冷却表面保持热联接的固体块，固体块随着从冷却表面上吸热而发生相变。

在一些实施例中，固体块为冰或者可为干冰。这种装置可还包括一带动固体块与冷却表面形成接触的机构。这种装置可还包括一处理头部，其中源置于该处理头部中。源可为二极管激光棒、发光二极管和灯之一。

冷却表面可为一向源提供电力的导热电极的一个表面或者一与源保持热联接的导热散热片。

本发明的第五方面为一种用于病人皮肤的一个区域上的装置，包括至少一适于将电磁射线投射于皮肤区域上的电磁射线源、一与该至少一个源保持热联接的冷却表面、一与冷却表面保持热联接的固体块、以及一适于接收液体的一部分并且将这部分液体投射于病人皮肤上的排放孔，其中固体块的至少一部分随着从冷却表面上吸热而变为液体。

这种装置可还包括一用于将液体与一化学物质组合在一起并将液体和化学品的组合引导至病人皮肤上的机构。

本发明的第六方面为一种用于病人皮肤的一个区域上的装置，包括至少一适于将电磁射线投射于皮肤区域上的电磁射线源、一与该至少一个源保持热联接的冷却表面以及一与冷却表面保持热联接并且包含至少一第一化学化合物和一第二化学化合物的反应室，第一和第二化学化合物经过选择以便在反应室内提供吸热反应。

冷却表面可为一向源提供电力的导热电极的一个表面，或者冷却表面可为一与源保持热联接的导热散热片的一个表面。

本发明的第七方面为一种用于病人皮肤的一个区域上的装置，包括一紧靠病人皮肤使用的处理头部、至少一置于处理头部内并且适于将电磁射线投射于皮肤区域上的电磁射线源、以及一与该至少一个电磁射线源保持热联接的冷却表面，冷却表面具有一通过其中的通道，用于容许一低沸点液体流动至冷却表面的一个表面上。

这种装置可还包括一联接至该通道的阀，用于控制低沸点液体的蒸发。这种装置可另外还包括一用于产生显示皮肤区域的温度的信号的热传感器和一用于接收来自热传感器的信号并响应于信号控制着阀的控制器。这种装置可具有一联接至通道以便控制低沸点液体的沸腾情况的压力源。这种源为激光二极管棒、发光二极管和灯之一。

本发明的第八方面为一种用于病人皮肤的一个区域上的装置，包括一紧靠病人皮肤使用的处理头部、至少一置于处理头部内并且适于将射线投射于皮肤区域上的电磁射线源、一与该至少一个源保持热联接的热传播器、以及一与热传播器保持热联接的冷却表面。这种源可为二极管激光棒、发光二极管和灯之一。冷却表面可为一向源提供电力的导热电极的一个表面，或者可为一与源保持热联接的导热散热片的一个表面。

本发明的第九方面为一种用于冷却热产生装置的冷却系统，包括一与热产生装置保持热联接的冷却表面和一适于投射高压液体的喷嘴，液体形成了在冷却表面上流动的液体。这种高压液体可进行投射以便使得液体能够在位于喷嘴与冷却表面之间的整个距离上形成一液体流。冷却表面可带有纹理。任选地，冷却系统可还包括一用于将液体重新引回至冷却表面上的冷却室。冷却室可包括侧壁和一盖。尽管许多实施例参照在非医学环境中执行光美容处理来进行描述，但是应当理解本发明的方面的益处既适用于非医学装置，又适用于医学装置，并且本发明还毫无限制地适用于任何一个。

附图说明

现在将参照附图通过实例对本发明的示例性、非限制性实施例进行描述，其中在各个图中相同的参考数字用于标示共同的元件，并且其中：

图1为根据本发明的一些方面的一种光美容装置的一些基本元件的示意图；

图2A为根据本发明的一些方面的一种射线系统的一个实例的侧视图，用于在病人皮肤的一个区域上执行光美容程序；

图2B为沿着图2A的线2B-2B’剖开的病人皮肤的受到照射的区域的示意性俯视图；

图3为一种射线系统的一个实例的侧视图，其能够在病人皮肤的一个区域上形成两个射线区域；

图4为一种适用于形成多个处理岛的系统的一个实例的俯视图；

图5为根据本发明的方面的头部的一个实施例的示意性剖面侧视图；

图6A为一种使用蒸发冷却法的冷却系统的一个实施例的一个实例的剖面侧视图；

图6B为一种利用冷却液体的冷却系统的另一个实施例的剖面侧视图；

图6C为一种使用冷却液体并具有一冷却室的冷却系统的另一个实施例的示意图；

图6D为使用冷却液体的头部的一个实施例的剖面侧视图，其中排放孔与冷却液体进入室内所经过的口分开；

图7为一种具有通道的冷却系统的一个实施例的剖面侧视图；

图8为利用液体的蒸发冷却的头部的另一个实施例的剖面侧视图；

图9为根据本发明的方面使用固体相变材料的一种冷却系统的一个实施例的剖面侧视图；

图10为一种使用吸热化学反应来进行冷却的冷却系统的一个实施例的剖面侧视图；

图11为一种具有一用于冷却病人皮肤的排放孔的装置的一个实施例的剖面侧视图；

图12A为根据本发明的一些方面适用于光美容装置的一种单元件光学系统的一个实施例的一个实例的侧视图；

图12B为如图12A中所示的光学系统的一个实施例的一个实例的射线轨迹；

图13A为根据本发明的一些方面适用于光美容装置的一种两元件柱面光学系统的一个实施例的一个实例的侧视图；

图13B为如图13A中所示的光学系统的一个实施例的一个实例的射线轨迹；

图14A为根据本发明的一些方面适用于光美容装置的一种两元件柱面光学系统的一个实施例的另一个实例的侧视图；

图14B为如图14A中所示的光学系统的一个实施例的一个实例的射线轨迹；

图15A为根据本发明的一些方面适用于光美容装置的一种两元件柱面光学系统的一个实施例的另一个实例的侧视图；

图15B为如图15A中所示的光学系统的一个实施例的一个实例的射线轨迹；

图16A为用于执行光美容程序的头部的一个示例性实施例的示意图；

图16B为用于执行光美容程序的头部的一个示例性实施例的示意图，其还提供有在光美容程序进行过程中执行肌肉刺激的能力；

图17A为根据本发明的一些方面的设备的一个实施例的一个实例的示意图，其在光学上确定着光学元件与病人皮肤表面之间的接触情况；

图17B为根据本发明的一些方面的设备的一个实施例的一个实例的示意图，其在光学上确定着光学元件与病人皮肤表面之间的接触情况；

图17C为根据本发明的一些方面的设备的一个实施例的一个实例的示意图，其在电学上确定着光学元件与病人皮肤表面之间的接触情况；

图18A为一种具有一运动传感器的机头的一个实施例的剖面侧视图；

图18B为一种运动传感器系统的一个实施例的一个实例的示意图；

图19为一种具有一光学运动传感器的设备的另一个实例的示意图；

图20为一种机头的一个实施例的一个实例的示意图，示出了根据本发明的一种独立式光美容装置的一些方面；

图21为一种用于停放独立式光美容装置的机头停放台的一个实施例的一个实例的示意图；

图22为一种具有一可分离式头部的机头的一个实施例的一个实例的示意图；

图23为一示意图，示出了一种适于用户更换的具有一个或多个组件的模块式机头；

图24为一示意图，示出了一种适于用户更换的具有一个或多个组件的模块式光学部件；

图25为一种光美容装置的一个实例的示意图，示出了本发明的一些方面；

图26A为一种光美容头部的一个实例的示意图，示出了针对处理皮肤的弯曲区域的本发明的方面；

图26B为用于处理弯曲表面的一种头部的双传送系统的一个实施例的示意图；

图27为一示意图，示出了根据本发明的机头2700的一些方面的一个实施例；以及

图28为根据本发明的至少一些方面的光美容装置的一个实施例的示意图。

具体实施方式

图1为根据本发明的一些方面的一种光美容装置的一些基本元件的示意图。区域110为待要执行选定的光美容处理的病人皮肤的一个区域。皮肤区域110具有一介于表皮层120与真皮层130之间的基底层140。通常，光美容处理涉及处理位于表皮层120或真皮层130内的目标区域。例如，在除毛的情况中，可能需要加热毛囊160的球150。另外，可能只加热球150的一部分，例如介于乳突与囊之间的基膜152。

在本发明的一些实施例中，装置100的主子系统包括一机头170、一基本单元120以及用于将机头170联接于基本单元120上的软线126基本单元120可包括一用于向控制电子电路122和电磁射线(EMR)源125供电的电源124。电源124可以通过软线126联接于机头170上。软线126优选为轻型和柔性。另外，如下文中参照图21所述，软线126可以省去而基本单元120可用作一位于机头170中的可充电式电源(例如电池或电容器)的充电站。在一些实施例中，通过在机头170中包括一可充电式电源和一交流适配器就能够完全除去基本单元120。

机头170包括一适于与病人皮肤保持接触的处理头部180(也简称作头部)、以及一可由操作者抓住以便在病人皮肤上沿任意方向移动头部180的手柄190。例如，头部180可以沿向前方向105在皮肤上推动，或者沿向后方向106在皮肤上拉动。通常，在给定的行程期间，在头部180运动时在头部180和病人皮肤110之间仍会保持接触。机头170可以通过机械驱动或者用手扫过皮肤表面的区域110。优选在头部180与皮肤110之间保持牢固的接触以便保证良好的热和光学接触。如下文中更详细所述，在本发明的一些实施例中，头部180和/或皮肤区域110通过被动或主动冷却设备进行冷却以防止损坏头部并且减少损害皮肤情况(例如伤害)的发生。

在一个示例性实施例中，源125位于机头170中，例如头部180中。另外，源125位于基本单元120中并且通过光学纤维128连接至头部180。光学纤维128可以延伸通过手柄190，或者另外可以连接至头部180以便向病人皮肤输送光。

在一些实施例中，控制器122通过线132接收来自头部180的信息，例如关于头部180与皮肤110的接触情况、头部180在病人皮肤上的运动速率、和/或皮肤温度的信息。控制器122可以通过线132向头部180传送控制信号。线132可为还穿过手柄190连接至头部180上的缆的部分，或者可以另外连接至头部。控制器122还可以产生输出以便控制源125的操作并且还可以接收来自源的信息。控制器122还可以控制选定的输出装置119，例如音频输出装置(例如蜂鸣器)、光学输出装置、感觉输出装置(例如振动器)、或者其它对操作者的反馈控制。根据操作者的偏好，还可以使用其它常用的输出装置。在一些实施例中，输出装置119位于机头170中。

图2A为根据本发明的一些方面的一种照明系统200的一个实例的侧视图，用于在病人皮肤的一个区域110上执行光美容程序。图2B为沿着图2A的线2B-2B’剖开的病人皮肤的受到照射的区域110的示意性俯视图。在本发明的示例性实施例中，包括一EMR源204的系统200位于光美容装置的头部(例如图1中的头部180)中以便使得EMR源位于接近皮肤表面110的位置。

根据待执行的处理，源204可以适于发射单个波长、多个波长或者一个波段。源204可为相干光源，例如红宝石、紫翠玉或其它固态激光器、气体激光器、二极管激光棒或其它适用的激光源。另外，源204可为非相干光源，例如发光二极管、弧光灯、闪光灯、荧光灯、卤素灯、卤化物灯或其它适用的灯。

由多个光学元件组成的光学系统206包括一用于传送EMR源204发出的射线并且与病人皮肤110相接触的表面207。光学系统206的其它细节在下文中参照图12-16给出。短语“光学系统”在此用来指的是用于传送适用于执行光美容程序的任一类型光学射线的系统。

在一些实施例中，源204具有一沿x方向的延伸尺寸(例如，光源基本为线性)。本领域的普通技术人员应当理解可将多个点源组合形成一基本为线性的源。此外，较小的线性源可以组合形成单个更长连续线性源，或者具有一个或更多断点的更长线性源。例如，源204可为一具有1厘米长发射谱线和几微米谱线宽的二极管激光棒；任选地，源204可包括两个或三个置于一沿x方向的直线上的棒以形成一2厘米或3厘米长的发射谱线。

另外，线性光源可沿y方向彼此邻近放置以便形成一具有增大的谱线宽度的源。系统200可包括一个或多个另加的源205，它们的配置与一个或更多源204相同或者不同。在具有两个源的实施例中，源204和源205可发射相同或不同的波长范围。

在具有多个EMR源204、205的实施例中，可能只需要启动选定的光源以便进行给定的处理。例如，在具有发射不同波长的源的实施例中，对于某些应用，例如除毛操作，可能优选只启动选定的一个或更多源，而对于某些其它应用，例如粉刺处理或皮肤恢复活力处理，优选启动选定的一个或更多其它源。尽管所讨论的源发射的是一个波长的射线，但是本发明所述领域的普通技术人员应当理解任意射线源可产生一有限范围波长的光，相应地特定的波长可为更宽范围的一部分。

射线源204可为一脉冲或连续波(CW)源。对于需要覆盖大面积皮肤的应用例如除毛应用，可优选CW二极管激光棒。在授予Altshuler等人的标题为“用于皮肤病学处理的方法及设备”的美国专利U.S.Patent No.6,273,884B1中，描述了一种利用连续波(CW)光源来处理各种皮肤病学病症的方法，其内容在此引入作为参考。该专利的一些方面讲述了将一CW光源与一接触光学输送系统结合使用，该接触光学输送系统可用手扫描或者机械驱动掠过皮肤表面以便在目标生物结构中形成精确的温度升高(即使用连续接触扫描(CCS))。

大多数商用的二极管激光棒呈现的寿命大于5000小时，但是根据本发明的应用可能只需要10-100小时的寿命。相应地，在本发明的一些实施例中，源204可以施加过载电流以便增大射线输出，从而使得二极管激光器在较高的温度下工作，因而造成牺牲寿命。

适用于本发明的二极管激光棒包括发射790-980纳米的波长或其它适当波长的二极管激光棒。适用于本发明的方面的二极管激光棒的源的实例包括Coherent Inc.of Santa Clara，CA或者Spectra Physicsof Mountain View，CA。源204、205的以上实例仅为示例，并且应当理解本发明的方面包括使用目前已有或者尚待开发的任一适当的EMR源的装置和设备。

对于本发明的一些实施例，例如需要低功率或者用于处理小面积的病人皮肤的那些实施例，可以使用发光二极管作为光源204、205。有宽发射波长范围的发光二极管可供使用。与以上所讨论的二极管激光器源相似，可以在单个光学系统中使用发射不同波长的多个发光二极管。发光二极管的典型寿命范围为50000小时；与激光器二极管相似，可以通过使发光二极管过载并牺牲寿命而产生较高的光学功率。对于需要高功率密度的应用，可以使用反射集中器(例如抛物面反射器)来减小在皮肤表面上的光点直径。

宽带源(例如低功率卤素灯、弧光灯和卤化物灯)为另一类型能够用作源204、205的光源。可以使用一根或更多光学纤维来为给定的应用提供感兴趣的波段。多个灯可以组合使用以便产生高功率，并且与发光二极管的情况相似，可以使用集中器来减小在皮肤表面上的光点直径。在一些实施例中，几种不同类型的光源可以并入一光美容装置(例如图1的装置100)中。

在系统200的一些实施例中，一光束分离器230将来自源204的射线分离形成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过过滤器240和242进行过滤。在过滤之后，这两个部分可以具有相同或者不同的波长范围。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为对病人皮肤进行预热，以便为利用EMR的第一部分进行处理作准备。另外，EMR的第一部分和EMR的第二部分可以都提供处理。

参看图2B，在一些实施例中，光学系统206(在图2A中可以看到)适于在病人皮肤110上形成一沿着第一轴线211的射线第一区域210。射线第一区域210由来自源204(在图2A中可以看到)的电磁射线的至少第一部分形成。在一些实施例中，可在病人皮肤110上形成一沿着第二轴线221的射线第二区域220。射线第二区域220可由来自射线源204的电磁射线的第二部分形成；另外，射线第二区域220可以由来自第二射线源205(在图2A中可以看到)的光形成。

在本发明的一些方面中，第一轴线211和第二轴线221平行；然而在其它实施例中，轴线211、221并不平行。系统206可适于使第一区域210与第二区域220形成一选定距离，或者可适于使射线的第一部分覆盖着射线的第二部分的至少一部分。任选地，系统206适于基本上以线的形式形成(聚焦或校准成)第一部分和第二部分。光学系统200可以适于在皮肤表面上产生一条或更多条光线，其各具有1-300毫米的长度和0.1-10毫米的宽度。光束的散光可处于0.01-0.5的范围内。词“散光”在此的定义指的是光束宽度与光束长度的比率。同样，任选地，系统206可适于在病人皮肤110上形成一个或更多沿着其它轴线(未示出)的射线的其它区域，射线的其它区域由来自射线源204或205的电磁射线的相应其它部分，或者来自一个或更多其它射线源的射线形成。

图3为一种用于执行光美容程序的照明系统300的另一个实例的侧视图，其能够在病人皮肤110的一个区域上形成两个射线区域311、316。在系统300中，两个光学系统310、315，而不是单个光学系统206(图2)，各产生一相应的射线区域311、316(例如射线区域210、220)。用于产生线的射线可来自两个源304、305或者以上参照图2所述的单个分开的源。

图4为一种适用于形成多个处理岛的照明系统400的一个实例的俯视图。系统400包括多个源410(例如一发射照明线或圆斑点的常规型激光器二极管)，其各具有一相应的光学系统415以便将光引至皮肤区域。所示的系统可用于在皮肤区域内形成一具有多个处理岛的焦斑的正方形(或任意形状)矩阵。此处所用的词“岛”的定义指的是与进行指定处理的其它区域分离开的进行指定处理的一个区域，因此使得位于两个或更多区域之间的区域所接收的射线量低于为实现指定处理所需的量。对于照明岛，在由Anderson于2001年12月27日提交的标题为“用于EMR处理的方法及设备”的美国临时专利申请U.S.Provisional Patent Application 10/033,302中进行了更详细的讨论，其内容在此引入作为参考。

对于利用高功率源的根据本发明的光美容装置的实施例，为了防止对消费者造成伤害或其它损害，来自源的废热的管理非常重要。例如，在机头中包括二极管激光棒的光美容装置的情况中，可能有高达60％的电能以非光学废热的形式耗散。除了要除热以防伤害之外，除热对于防止源过热和源寿命缩短也很重要。

图5为根据本发明的方面的头部500的一个实施例的示意性剖面侧视图。头部500包括一照明系统，其包括一EMR源(例如二极管激光棒510)和一光学系统520。头部500可位于一壳体中以便保护光学组件并且保护光美容装置的操作者；壳体在此省去以免造成混乱。在图5中，二极管激光棒510担当电磁射线源(例如图2中的源204)并且可以用来形成一个或更多射线区域(例如图2中的210、220)。二极管激光棒510位于正电极515与负电极516之间。电极515、516为二极管激光棒510提供电功率，并且可由具有良好导电性的任意适用材料制成。在一些实施例中，电极515、516与二极管激光棒510保持热接触，并且具有良好的导热性以便将废热从二极管激光棒510处送离。例如，电极515和516可由铝或铜制成。

任选地，来自二极管激光棒510的废热可通过电极515和516传送至散热片530。散热片530可由具有良好导热性的任意材料制成以便将废热从二极管棒510处送离。例如，散热片可由铝或铜制成。散热片530可通过任意适当的已知冷却方法包括空气流来进行冷却。任选地，冷却作用可通过向散热片530添加翼片(未示出)而得以增强。另外，散热片530也可以通过一种或更多以下参照图6-11所讨论的除热方法来冷却。同样任选地，一热传播器522可位于电极515、516与散热片530之间。热传播器522与电极515、516和散热片530保持热联接。热传播器522可由任意具有良好导热性的适用材料制成；优选地，热传播器522为电绝缘。金刚石和碳纤维为适用作热传播器的材料的两个实例。

在一些实施例中，电极515、516适于为散热片以便将废热从二极管激光棒510处传离。相应地，散热片530和热传播器522可以省去。在这些实施例中，电极515和516可以由任意具有良好导热和导电性的材料制成。任选地，可以使用一个或更多热传感器524(例如热电偶、电热调节器)来监控指示病人皮肤的温度(例如在光学系统520与电极516的界面处的温度)以用于下文所述的冷却系统中。

二极管激光棒510可以利用能够在棒510与电极515、516之间保持良好电接触的任意方法而固定于电极515和516上。在需要传送废热的实施例中，可以使用能够实现良好热和电接触的任意适用方法。在一个实施例中，二极管激光棒510夹紧于两个电极515和516之间。可以利用弹簧或其它适用的装置来将二极管激光棒510牢固夹紧于电极515、516之间。在另一个实施例中，二极管激光棒510也可利用导热/电环氧树脂而胶合就位。在另一个实施例中，二极管激光棒510利用低温焊料(铟或金/锡焊料，等等)而焊接就位。可以利用置于二极管激光棒510与电极515和516之间的铟的预型，并利用模结合器来加热、压缩、然后冷却焊料和二极管棒而实现自动焊接。任选地，一由具有高导热性以及低导电性的材料如BeO制成的垫片525可以包括在内以便在电极515和516之间提供电绝缘。

根据本发明的一些方面，光学系统520将来自二极管激光棒510的光联至病人皮肤。光学系统520可以通过气隙511与二极管激光棒510分离开。在下文中参照图12-15对示例光学系统520进行了更详细的描述。在根据本发明的一些方面的实施例中，光学系统520适于与病人皮肤的一个区域相接触，并且对光学表面521进行冷却以提供对病人皮肤的冷却作用。

在一些实施例中，二极管激光棒510和光学系统520的冷却利用单个冷却系统来实现。例如，电极515、516可沿尺寸A与光学系统520保持热联接；相应地，二极管激光棒510和光学系统520都可以通过直接冷却电极515、516或者通过冷却与电极515、516保持热联接的散热片530而进行冷却。尺寸A通常大约介于1至10毫米之间。关于光源和光学系统的同时冷却的其它细节在1999年12月28日提交的序号为09/473,910的美国专利申请中给出，其内容在此引入作为参考。

皮肤的接触冷却可用来在向皮肤输送例如具有能够有效吸收黑色素的波长的高流量射线的过程中保护病人的表皮。在头部500的一些实施例中，光学系统520包括一蓝宝石元件，由于其具有良好的光传输能力和导热性而适于与病人皮肤相接触。如上所述，光学系统520可在处理过程中进行冷却以便从蓝宝石元件除去热量。任选地，在利用光美容装置进行处理之前，可将一种在工作波长下透明的洗液涂敷于皮肤上。优选地，该位置能够导热以便增强通过光学表面521从皮肤上除热的能力。优选地，这种洗液还便于光学系统520在皮肤表面上的滑动，并且具有适合于接触表面520与皮肤110之间相匹配的折射率以便有效地提供光学联接至皮肤中的射线。

通过选择一种具有响应于EMR源(例如激光二极管510)的辐射而改变的光学属性(例如颜色或反射系数)的洗液，洗液还可用于显示哪块皮肤区域已进行过处理。例如，如果洗液开始时呈现一种给定的颜色，在经过照射后其将变透明(或呈一种不同的颜色)。区分已处理区域和未处理区域的能力对于需要在较大表面积上执行的处理例如除毛而言尤其重要。

图5还示出了一种用于通过散热片530冷却二极管棒510和光学系统520的系统的实施例。在图5中，吸热液体流过与散热片530保持热联接的导热管道540。例如，在一个实施例中，水用作这种液体。任选地，水可以通过连接一个冷水源，例如自来水而提供；参看图1，水可以通过具有适当的管路的手柄190提供。另外，一具有热交换器(未示出)的闭路冷却回路用于除去液体的热；热交换器可以位于手柄190或基本单元120中。

再次参看图5，管道540覆盖着一个或更多表面，例如散热片530的表面542的至少一部分。单个平管道可以覆盖着散热片530的一个或更多表面的全部。另外，可以使用多个管道，而每个管道覆盖着散热片530的一个表面的一部分。另外，一个或更多管道540可以覆盖着电极515、516的至少一部分。由于冷却作用可以应用于散热片530或者直接应用于电极515、516上，因而散热片的表面(例如表面542)、电极的表面或者其它有待除热的适当表面在后文中都将称作“冷却表面”。尽管所示的冷却表面为一外表面，但是应当理解，冷却表面可为内表面，例如通过散热片或电极暴露于管道的表面。

图6A为一种使用蒸发冷却法的冷却系统的一个实施例600的一个实例的剖面侧视图。在图6中，相变液体从一个或更多喷口610和620喷至冷却表面623上。这种液体可为任意适用的蒸发液体，因而液体响应于从冷却表面上吸热而蒸发。在一些实施例中，这种液体为一低温沸点液体，其被引至散热片上以便使得液体响应于从冷却表面623上吸热而沸腾。在一些实施例中，这种液体为四氟代乙烷(沸点-26℃)、二氧化碳(沸点-78℃)，但也可使用任意其它适用的液体(例如氟利昂或液氮)。在一些实施例中，液体通过喷口610和620而喷成雾状。

任选地，液体可以容放于一位于基本单元或手柄中的容器625中。优选地，容器625便于用户够到以便可由用户更换。管道626用于将液体送至喷口610和620。冷却液流量通过阀627进行调节，其利用关于系统(例如图5的系统500)中存在的热量的信息手动或电动控制。例如，可利用一传感器(例如图5中的传感器524)来控制阀627中的反馈控制螺线管。任选地，每个喷口610和620可为一种组合阀喷口，从而无需单独的阀627。

任选地，进行蒸发的冷却表面623可以具有纹理以便增大可以蒸发液体的表面积。尽管所示的蒸发表面为三角形纹理615，但是可以采用任意适用于增大表面积的形状。所示的三角形纹理615可为一线性凹槽型式、一同心圆形凹槽型式的截面或任意其它适当的凹槽型式的一部分。其它纹理包括多个凸起(例如，从冷却表面凸出的半球、圆柱或锥)。任选地，可使用一环630来环绕着喷口610、620和散热片530以便容放喷雾。

还可使用一相变液体来冷却用于对光美容装置供电和/或进行控制的电子电路644。特别地，用来控制光美容装置的功率的功率场效应晶体管(FETs)产生大量的热。按照常规，利用较大的散热片和一风扇来冷却功率场效应管以便除热。这种系统容易会又大又重。根据本发明的冷却系统提供了另一种替代冷却方法。

任选地，提供用于除去由EMR源所产生的热的液体的相变液体管道626的一部分可以适于将一部分相变液体引至喷口640。喷口640将一部分相变液体引至冷却表面(例如散热片的表面642)上。可使用一热传感器646(例如电热调节器)来控制喷至冷却表面上的液体量，例如通过控制阀650来控制。

图6B为一种利用流过的冷却液体605的用于头部中的冷却系统的另一个实施例650的示意图。在图6B中，高压液体保持于一容器655中(例如1至5个大气压的四氟代乙烷)并且通过喷嘴660喷至冷却表面665上。从喷嘴660喷出的液体607可为液体小滴或流的形式。在一些实施例中，液体以流的形式喷出以克服小滴的空气动力学属性(即高阻力)，从而改进冷却系统650的除热属性。如上所述，冷却表面665可为任意热的良导体的材料(例如铜或银)。优选地，所选定的冷却表面665具有足够大的尺寸以便使得液体655从表面665上蒸发而非从所述表面上滴完。

从喷嘴660喷出的液体607被喷至冷却表面665上以便在冷却表面665上形成流动液体605。可以选定喷嘴660和冷却表面665以便使得从喷嘴660喷出的液体607为一沿介于喷嘴660与冷却表面之间的整个距离上的液体流，并且在撞击表面665时在冷却表面665上形成流动液体。另外，可以选定喷嘴660和冷却表面665以便使得从喷嘴660喷出的液体607可在聚集于冷却表面665上形成流动液体之前在喷嘴660与冷却表面665之间形成喷射的小滴。由于从喷嘴660喷出的液体处于高压之下，因而在冷却表面665上的流动液体以较高的速度V流过冷却表面665。

利用在冷却表面665上形成流动的液体605，与在冷却表面665上形成小滴(即非流动的液体)的常规型冷却系统相比，就能增大从表面665上除热的能力。例如，除热能力改进的原因在于小滴(形成于常规型系统中)不能形成足够大的数量和密度以实现和保持选定的除热量。

图6C为一种使用冷却液体655并具有一冷却室684的用于头部中的冷却系统的另一个实施例670的示意图。头部670具有侧壁675和顶盖680，顶盖680具有一用于使来自喷嘴660的液体655进入的口682。侧壁675和顶盖680形成室684。口682也可用作蒸发的冷却液体的排放孔。如箭头686所示，侧壁675和顶盖680将来自顶盖680的液体655重引回至冷却表面665上。所选定的侧壁675优选地与冷却表面665保持热联接以便使得与侧壁675相接触的液体可以除去冷却表面665上的热。任选地，侧壁675可以与冷却表面665形成一体以便使得与侧壁675相接触的液体能够除热。在一些实施例中，可能优选顶盖680具有较差的导热性和较差的对冷却液体的润湿特性以便提高冷却液体到达冷却表面665的可能性。例如，在一些实施例中，顶盖680由聚合物或有机玻璃制成。尽管所示的室684的侧壁和顶盖之间形成一个角度，但是所形成的室也可以具有连续的曲率。

由于口682担当蒸发液体的排放孔的作用，因而口682的面积S决定着室684内所保持的压力。在一些实施例中，所选定的口682具有足够大的面积S以便防止回压降低液体喷至冷却表面665上的速度；然而，所选定的口682可以足够小以便使得顶盖680能够将大部分的液体重引回至冷却表面665上，并且保持着室684内的压力以便防止液体蒸发过快。例如，口面积S可约为喷嘴660的面积的一百倍至两百倍。在一些实施例中，对于低于或等于大气压的压力，所选定的冷却液体为一种沸腾温度(即蒸发温度)低于-26摄氏度的液体。

图6D为使用冷却液体的激光头的一个实施例690的剖面侧视图，其中排放孔692与冷却液体进入室696内所经过的口694分开。室696由冷却表面688、侧壁693和顶盖695所界定。冷却表面688通过联接板与源525和光学系统520保持热联接(在下文中进行更详细描述)。来自喷嘴698的冷却液体喷至带纹理的冷却表面688上。未与冷却表面688相接触的一部分冷却液体由侧壁693和顶盖695直接重引，如箭头686所示。

任选地，所选定的顶盖695具有一谐振频率以便增强将液体重引至冷却表面688的能力。同样，任选地，一用于降低液体动能的装置(例如螺旋桨，未示出)可置于喷嘴698与冷却表面688之间以便冷却液体。

图7为一种用于接触皮肤表面110的头部的一个实施例700的剖面侧视图。头部700具有位于电极515、516中的通道730和731。蒸发冷却可沿电极515、516的底面以及沿通道730、731的表面进行，从而增加头部700的冷却表面积。优选地，通道730和731的位置靠近二极管激光棒510。在一个实施例中，通道730、731沿着二极管激光棒510的长度(即沿着x方向)定位。在一些实施例中，通道730、731的位置靠近喷口610以便接收喷射液体。通道730和731可具有矩形横截面或任意适用于改进冷却作用的其它形状。例如，开口740、742可以张开接收来自喷口610的喷射液体。作为沿二极管棒510的长度延伸的单根通道的一种替代方案，一组通道可以沿着二极管激光棒的长度置于二极管激光棒510的一侧或两侧。

图8为冷却系统的另一个实施例800的剖面侧视图。在图8中，利用液体来从冷却表面823上除热但是液体并非以喷射形式使用。在所示的示例性实施例中，液体从容器825流出至多个位于冷却表面823内的通道832中。这些通道832中每一个的长度沿源510的长度方向延伸。液体与冷却表面823形成热接触或物理接触。

任选地，液体可为一种响应于从冷却表面823上吸热而蒸发的低沸点液体。可利用阀833来控制液体蒸发情况；当需要特别有效的冷却时，阀833打开并且对液体施加低于平衡的压力以利于蒸发。压降引起液体沸腾，而这就会从冷却表面823上除热。尽管所示的通道832沿平行于光源510的长度的方向延伸，并且所示的通道具有矩形横截面，但是也可以采用沿一个或更多不同方向对齐的其它形状的通道832，其都在本发明的本方面的范围之内。可通过一热传感器(例如图5中的传感器524)而得到一反馈信号来控制位于控制阀833中的螺线管。

图9为一种用于接触皮肤表面110的头部的另一个示例性实施例900的剖面侧视图。头部900具有一冷却系统，该冷却系统具有一与固体块(也称作相变固体)形成物理接触的冷却表面923。固体块834的至少一部分响应于从冷却表面923上吸热而发生相变。相变可为从固体变为液体，或者从固体变为气体。在一些实施例中，固体的熔化温度介于大约-10C至+30C之间；然而，在一些应用中，可以利用在这个范围之外，特别是在这个范围之下发生相变的材料。

在一些实施例中，固体块方便地位于装置机头(例如图1中的机头170)内以便可由用户更换。在一些实施例中，固体块容放于一绝缘套筒中以避免接触用户的手，并且/或者将暴露于室温下的熔化过程减至最小。在所示的实施例中，温度控制可通过使用用于使固体块与冷却表面923形成和脱离接触的一手动或电动控制的螺线管或一弹簧835来实现。

在相变冷却系统的一个实施例中，相变固体为冰。在这个实施例中，用户可以在其冷冻器中存放一块或更多块冻结冰块。当用户想要操作光美容装置时，可以将一块冻结冰块插于装置中。在另一个实施例中，也可以使用熔点比水低得多的干冰来实现更大的冷却能力。应当理解，冰块可以包含水或者带有一种或更多添加剂的水以便对用户皮肤进行处理。

在一些实施例中，可以使用市场上可买到的有机化合物(例如石蜡基的材料、脂肪酸、交联型聚乙烯)作为相变固体。适用的石蜡材料的实例包括由Rubitherm GmbH所生产的RT25。RT25的熔点为27.7℃。在其它实施例中，可利用熔点处于20-35℃范围内的油脂作为相变固体。在另一个实施例中，利用适于具有在15-＞50℃范围内的熔点的镓或镓合金(例如Ga/In、Ga/In/Sn或Ga/In/Sn/Zn)来作为固体块。在Ga/In合金中，Ga(40.6W/m＊K)和In(81.6W/m＊K)的较高导热性将有助于将废热传遍合金体积。可以使用一次性相变冷却器筒来容放相变固体；例如，相变固体可以使用一次然后丢弃或者可以可再充装(即重凝固一次或更多次)。

图10为头部的一个实施例1000，其具有一使用吸热化学反应来进行冷却的冷却系统。适当的反应实例为将硝酸铵(NH₄NO₃)或氯化铵(NH₄Cl)放入水中所产生的吸热反应。例如，如果200毫升的水与200克的硝酸铵混合，可以达到大约为-5℃的温度，从而容许吸热。

在图10中，吸热反应包含于一反应室1050内，而反应室与冷却表面1023保持热联接。在一些实施例中，反应室1050可通过具有良好导热性的材料与冷却表面1023相联接。在一些实施例中，这种机构包括一薄膜1051，其将第一室的水与另一室的氯化铵隔开。在一些实施例中，膜1051可以破裂以便启动化学反应而反应室可为一次性的容器。例如，用户可以对柔性塑料反应室施加力以便使膜破裂从而在开启装置之前产生一容器的冷却液体。另外，膜也可以除去或者根据已知的工具进行操纵以便容许第一室和第二室的内含物相互反应。

图11为一种具有一管道1110和一排放孔1120的装置的一个实施例1100的剖面侧视图。在图11中，进入排放孔1120的液体或气体被引至皮肤区域1130，以便在处理过程中对皮肤区域1130进行预冷却或后冷却。例如，喷至冷却表面530上的相同冷却液体的一部分或者由液体蒸发所产生的气体可以进入管道1110并且通过孔1120喷至皮肤上。液体部分可为浓缩的蒸汽或者仅为过量的液体。如上所述，如果使用自来水来进行冷却(或者如参照图9所述的冰相变冷却器)，就可以在水用于对冷却表面530进行冷却之后使一部分水转向。在一些实施例中，来自由相变冷却系统产生的气体的压力可用来将洗液送至病人皮肤上。尽管所示的实施例示出的是在液体用于冷却表面530之后使一部分冷却液体转向，但在一些实施例中，可以直接将一部分冷却液体喷至皮肤上而不用于对冷却表面530进行冷却。

任选地，在喷至皮肤上之前，可通过管道1112将一种或更多种添加剂加入液体中(例如，用于形成一冷却洗液)。添加剂可以存储于机头或基本单元中的筒(未示出)内。在一些实施例中，为了实现“淋浴效果”，从散热片放出的水可以全部排至皮肤上。作为使用蒸发液体的一种替代方案，可以将一替代气体、液体或洗液源(即独立于冷却系统)存储于机头或基本单元中的筒内并且当机头移过皮肤表面上时放出。

为了避免困惑，将参照单个电磁射线源对用于本发明的方面的光学系统的以下示例性实施例进行描述；然而，如上所述，可以使用一个或更多源来形成一个或更多射线区域。在以下所述的示例性光学系统中，每个具有光学功率的表面沿第一轴线(例如y轴)具有光学功率而沿垂直于第一轴线的轴线(即x轴)则具有零光学功率。就是说，透镜为圆柱形。尽管以下所讨论的实施例具有平面或圆柱形曲率，但是其它折射或衍射光学设计也在本发明的范围之内。

图12A为根据本发明的一些方面适用于光美容装置的一种单元件光学系统的一个实施例1200的一个实例的侧视图。光学系统1200包括一用于从电磁射线源1220(例如激光二极管棒)向病人皮肤110传送光的元件1210。元件1210具有一输入表面1211和一适于与病人皮肤表面接触的输出表面1212。

源1220靠近耦联于元件1210的输入表面1211上(例如隔开1毫米)；这种靠近耦联使得沿着激光二极管源的高度发散快轴的光的一大部分被传送至病人皮肤。在一些实施例中，输入表面1211具有一抗反射(AR)涂层。

如上所述，元件1210由在工作波长下基本透明的材料制成，并且优选地由能够导热以便从经过处理的皮肤表面上除热的材料(例如蓝宝石)制成。在一些实施例中，元件1210的侧向侧1213上涂有在工作波长下具有反射能力的材料(例如铜、银或金)。另外，位于源1220与输入表面1211之间的空间1221可以用反射材料包围住以便增加入射于表面1211上的光的强度。

在一个实施例中，光学元件1210为一蓝宝石板(即，表面1211和1212为平面，并且不具有光学功率)。在光学系统的另一个实施例1200中，光学表面1212具有一圆柱形曲率(如图12中所示)并且进行选择以便会聚入射于表面1212上的光。例如，在一个实施例中，表面1212的曲率半径大约为3毫米。这种系统可以用于处理需要高处理能量密度的皮肤结构。例如，图13的透镜系统可以用于对准毛囊的干细胞、皮脂腺、下漏斗管、血管组织、纹身或胶原蛋白。

在一些实施例中，侧向表面1213的长度L大约在5-50毫米的范围之内，并且对横截面宽度(沿x方向测量)和高度(沿y方向测量)进行选定以便聚集来自源1220的光。例如，对于包括两个靠近联接于元件1210上的1厘米二极管激光棒的源，横截面宽度选定为2厘米，而横截面高度为2厘米。

如图所示，光学元件1210将来自源1220的一部分光直接传送至表面1212上而不在侧向表面1213上反射(例如示例性的射线1230)，并且来自源1220的一部分光在到达表面1212之前由侧向表面1213进行反射(例如，示例性的射线1232)。利用全内反射将来自源的一部分光引至表面上的元件，例如元件1210，在此也称作“波导”。

任选地，可添加一尖端反射器1222以便将散射于皮肤之外的光重新引回至皮肤上(称作光子再循环)。对于近红外的波长，介于40％至80％之间的入射于皮肤表面上的光被散射于皮肤之外；作为一名普通技术人员应当理解散射量部分地取决于皮肤着色情况。通过利用尖端反射器1222将散射于皮肤之外的光重新引回至皮肤上，由系统1200所提供的有效能量密度可以增加两倍以上。在一个实施例中，尖端反射器1222从元件1210的上侧向表面和下侧向表面上延伸总长为3毫米。在一些实施例中，尖端反射器1222具有一铜、金或银涂层以便将光反射回至皮肤上。

反射涂层可以应用于暴露于来自皮肤的反射/散射光之下的装置的任意非传送表面上。本发明所述领域的普通技术人员应当理解，这些表面的位置和功效取决于光源的所选聚焦几何和位置。光子再循环在Altshuler等人于2000年8月9日提交的标题为“用于皮肤病学处理的头部”的美国申请09/634,981和1999年3月12日提交的序号为09/268,433的申请中进行了进一步的讨论，两者的内容在此引入作为参考。图12B为如图12A中所示具有一源1220和一元件1210的光学系统的一个实施例1200的一个实例的射线轨迹。

图13为根据本发明的一些方面适用于光美容装置的一种两元件柱面光学系统的一个实施例1300的一个实例的侧视图，其中一准直器1310与元件1210协同使用。在图13中，一快轴准直器1310非常靠近地耦联于光源1220(例如0.09毫米)。在一个实施例中，准直器1310具有一1.5毫米的长度、一平面输入表面1311以及一输出表面1312，其中输出表面1312具有一曲率以便对准直器1310的输出进行准直。元件1210位于与输出表面1312距离0.1毫米的位置。准直器1310产生的射线光束基本上在输出表面1312处沿y方向准直。例如，准直器1310可为由德国的Limo Gmbh of Dortmund公司生产的号为S-TIH53的透镜模块。

准直束投射于光学元件1210的输入表面1211上。如上所述，元件1210可为一板或者可稍微发散(例如输出表面1212可以具有等于3毫米的曲率半径)以便补偿在皮肤中的散射。这种系统可用于处理需要高处理能量密度的皮肤结构。例如，图13的透镜系统可用于对准毛囊的干细胞、皮脂腺、下漏斗管、血管、纹身或胶原蛋白。图13B为如图13A中所示的这种具有一源1220和一准直器1310和一元件1210的光学系统的一个实施例1300的一个实例的射线轨迹。

图14A为根据本发明的一些方面适用于光美容装置的一种两元件柱面光学系统的一个实施例1400的另一个实例的侧视图。在光学系统1400中，图13的快轴准直器1310和与准直器1310的表面1312距离0.1毫米的元件1420协同使用以便从源1220投射光线。元件1420具有一曲率为1毫米的输入表面1421、一平面输出表面1422以及1毫米的长度。系统1400在距离表面1422大约1毫米处聚焦光线(即，对于表面1422适于与病人皮肤相接触的实施例而言，位于皮肤表面1毫米之下)。在一个实施例中，元件1310和1420的高度选定为1.5毫米。在一些实施例中，透镜1420由蓝宝石制成。这种系统可以用于处理需要高处理能量密度的浅层皮肤结构。例如，图14的透镜系统可用于对准牛皮癣、皮脂腺、毛干或者毛干细胞。图14B为如图14A中所示的这种具有一源1220和一准直器1310和一元件1420的光学系统的一个实施例1400的一个实例的射线轨迹。

图15A为根据本发明的一些方面适用于光美容装置的一种两元件柱面光学系统的一个实施例1500的另一个实例的侧视图。图15所示的光学系统1500能够用于例如聚焦比图14中的光学系统1400更深的二极管光。例如，光学系统1500可以将二极管光聚焦于皮肤表面下方大约2毫米(即与表面1522距离2毫米)以便对准皮肤中的深层结构(例如毛球、深层血管、皮下脂肪)。

系统1500为一种用于投射来自源1220的光的两元件对称透镜系统。第一元件1510位于与源1220巨离大约1.4毫米的位置处并且具有一平直的输入表面1511和一曲率为2.5毫米的输出表面1512；相应地，透镜1510拟准直来自光源1522的光。第二透镜1520具有一曲率为2.5毫米的输入表面1521和一平直输出表面1522；相应地，透镜1522将经过拟准直的光聚焦于皮肤表面以下2毫米。在所示的实施例中，对光学系统中的偏差进行平衡以便在输出表面1522处得到基本均匀(即“平顶”)的空间光强分布图。平顶强度分布图基本上由在垂直于圆柱形表面1522的平面中的球面像差确定。在一些实施例中，透镜1510和1520由蓝宝石制成。图15B为如图15A中所示的这种光学系统的一个实施例1500的一个实例的射线轨迹，其具有一源1220和一元件1510及一元件1520。

图16A为用于执行光美容程序的头部的一个示例性实施例1600的示意图。所示的头部1600不带壳体以便于描述。如上所述，头部1600将沿病人皮肤的一个区域运动，通常沿方向1602或方向1604运动。

头部1600包括一用于传送来自一EMR源1630的光的光学系统206。电极1620启动EMR源1630。电绝缘器1650可位于电极1620之间以防止电极1620之间发生电接触。电极1620可以逐渐变细以便减小与病人皮肤的接触区域。

图16B为用于执行光美容程序的头部的一个示例性实施例1650的示意图，其还提供有在光美容程序进行过程中执行肌肉刺激的能力。电肌肉刺激为一种众所周知的物理治疗程序，其可以增强一些光美容程序的功效。例如，电肌肉刺激可以用来提高皱纹处理或脂肪团处理的功效。

在一个实施例中，用于输送电刺激的两个电极1610位于光学系统206的相对侧，头部1600的设计成在光美容处理过程中(即，在通过系统206输送EMR的过程中)与病人皮肤相接触的一部分上。一个电极1610在光学系统206之前与病人皮肤的一个区域相接触，而另一个电极1610在光学系统206之后与病人皮肤的一个区域相接触。

可以使用一种导热的电绝缘器1615(例如由BeO或金刚石或其它适用的材料制成)来防止在提供电刺激的电极1610之间，以及在启动EMR源1630的电极1620之间发生电接触。一电绝缘器1650可位于电极1620之间以防止电极1620之间发生电接触。

通过在机头扫过皮肤表面时利用电极1610来向病人皮肤施加一恒定(或脉冲)电流，就可以同时实现肌肉刺激和电磁处理。在一些实施例中，电极可以提供通过皮肤的射频(RF)电流。另外，电极1610可以提供一直流电流或者一微波场。在一些实施例中，皮肤可以利用RF电流或微波场扫过以便有选择地加热待利用EMR射线处理的皮肤部分。预热皮肤可以使得EMR源1630的功率能够降低。

图17A为根据本发明的一些方面的设备的一个实施例的一个实例的示意图，其在光学上确定着光学元件1704(例如图12的元件1210)与病人皮肤表面1701之间的接触情况。为了提供眼睛安全性，在光美容装置的一些实施例中，使用一接触传感器来使得电磁处理源(例如图5的源510)能够只在装置与病人皮肤相接触时才会启动。

在图17A中，一照明源1702(例如二极管激光器或发光二极管，与处理源分开)安装于距离元件1704几毫米处(例如5毫米)，并且指向皮肤表面1701。任选地，照明源1702可以安装成通过元件1704将光引至皮肤表面1701上。源1702可以发射波长与处理源510相同的射线，但是优选地发射波长与处理源510不同的射线。设置一检测器1712以便检测从皮肤表面1701反射或散射的来自照明源的光。任选地，可以增加一过滤器1708以便有选择地传送来自源1702的光，并消除与处理源510相对应的光波长以及任何其它外来的光波长。

在很少或者没有皮肤接触的情况下，将有较大量的来自源1702的射线光通过光学系统1704从皮肤表面1701反射或散射至检测器1712上。如图17B中所示，当元件1740与皮肤表面1701形成良好接触时，皮肤中的散射和吸收将会减弱来自照明源1702的光，因而将会有较少量的射线到达检测器1712。因此，通过使用电子装置(例如一比较器)来测量检测器1712的输出，并选择一适当的阈值，就能使处理源适于只有在检测器1712的输出位于阈值之下时才会启动。任选地，源1702和/或检测器1712可以位于基本单元中并且可以使用一个或更多光学纤维来将光从机头与源或检测器相联接。

在另一个实施例中，检测器1712检测来自处理源的光以便确定元件1740与皮肤表面1701之间的接触情况。在这种系统中，来自源510的光通过元件1704由皮肤表面1701散射和反射至检测器1712。一射线过滤器1708可以有选择地将这种经过散射和反射的射线传送至检测器1712。在这个实施例中，处理源510保持在低功率眼睛安全模式下，直到与皮肤表面1701形成牢固接触为止。当在皮肤表面1701与元件1704之间没有或者很少接触时，检测器1712的输出就比较低。然而，当元件1704与皮肤表面1701形成良好接触时，检测器1701的输出就比较高。因此，处理源510将会适于只有在检测器1712的输出处于阈值水平之上时才会发射。

另外，也可以使用一种为光学计算机系统鼠标的标准光学接触检测器来代替源1702和检测器1712，例如使用由Logitech of Fremont，CA公司生产的CordLess Mouseman^TM中的光学接触系统。

作为用于测定接触情况的光学方法的一种替代方案，可以使用电方法来检测元件1704与病人皮肤1701之间的接触情况。图17C为一种机头的剖面图，其具有两个位于机头的一部分中的电触点以便使得当元件1704与皮肤1701相接触时，接触件1720也与皮肤1701接触。接触情况可以通过测量接触件之间的电阻(或电容)来测定。当接触件1720之间的电阻(或电容)位于选定的范围(即皮肤常有的典型范围)之内时，将会启动处理源510。在另一个实施例中，接触件1720可为用于检测与皮肤表面1701的接触情况的磁传感器。在另外一个替代实施例中，接触件可为用于检测与皮肤表面1701的接触情况的机械传感器。例如，可以设置一个或更多弹簧针或按钮，以便使得当元件1704与皮肤接触时，针或按钮就会压下。可以使用位于元件1704周围的多个传感器、针、按钮或其它机械传感器来帮助保证元件1704的全部表面与皮肤形成良好的接触。另外，接触件1720可为用于检测与皮肤表面1701的接触情况的常规型测压元件。可能优选使用容许测量电阻或电容的接触件、传感器、针、按钮或其它机械传感器来保证与皮肤接触而非与其它表面接触，例如镜面或工作台面。

在另一个实施例中，使用一个或更多温度传感器来测定与皮肤表面1701的接触情况。典型皮肤温度范围为30-32℃；相应地温度传感器可以位于与病人皮肤接触的装置的表面附近，并且当测量的温度处于选定范围(例如23-27℃)内时可以确定发生接触。另外，当温度传感器测量到指示接触温度与时间的关系曲线的斜率时，就可以确定已经发生接触。在另外一个实施例中，其中要将洗液分配于皮肤上(如上参照图11所述)，可以利用位于喷口1120内的压力传感器来检测皮肤接触情况。压力传感器将会测量将洗液喷于皮肤上所需的压力。只有当机头与皮肤处于良好接触时，才会提供较高的压力来分配洗液。

在标题为“用于光学射线机头的接触检测方法及设备”的由HenryZenzie于2001年4月30日提交的美国专利申请U.S.Application09/847,043中对接触传感器设计进行了更为详细的描述，其内容在此引入作为参考。

机头优选地在特定的速度范围内扫过病人皮肤。如果机头运动过慢(根据应用情况而定典型最小速度界限介于5至25毫米/秒之间)，光照量将会过高因而可能会产生意外的热损坏。相应地，如果机头运动过快(根据应用情况而定典型最大速度界限介于50至500毫米/秒之间)，光照量将会过低因而不能达到处理功效。因此，只有当机头在此速度范围内扫过时，机头才会发射电磁射线进行处理。用于除毛/生长延缓的光美容机头工作的示例速度范围为10-500毫米/秒，该速度范围与大致等于剃刀经过其皮肤上的速度的速度范围相一致。

图18A为一种具有一用于测定机头速度的运动传感器1820的机头的一个实施例1800的剖面侧视图。通过向处理源(例如图2中的源510)提供反馈控制，以便使得如果机头保持不动或者如果在皮肤1810上的运动过慢或过快，则可以分别降低或增加源的强度或者可关闭源，从而可以利用运动传感器1820来防止对皮肤1810造成伤害。任选地，处理源可以禁用，而不是减少功率。在一个实施例中，设置一轮子1821与皮肤1810形成物理接触，以便使得轮子随着机头1800相对于皮肤1810的运动而转动，因而可以测定机头速度。

机头1800可以适于当机头速度位于一可接受的速度范围之内或之外时通知操作者。例如，一触觉指示器(例如一振动器)可以适于当机头速度位于所要求的速度范围之内或之外时振动机头。另外，可以使用一视觉指示器(例如一发光二极管)或一听觉指示器(例如一报警器)来通知操作者机头速度位于所要求的范围之内或之外。在一些实施例中，可以使用多个指示器1806(例如具有不同颜色的发光二极管，或者不同的声音指示器)来通知操作者机头速度过高或过低或者处于所要求的范围内。

图18B为一种具有至少一个轮子1821的运动传感器系统的一个实施例的一个实例的示意图。优选地，增加一第二轮子1821并且位于光学系统206的相对侧上以便保证光学系统206的全部皮肤接触表面以位于可接受范围内的速度运动从而在病人皮肤上提供均匀的照射。

在一个实施例中，每个外部轮子1821联接于对应的具有环绕着其周边的穿孔的辅助内部轮子1822上。一源1830沿着对应检测器1832的方向投射光以便使得当轮子1821转动时，辅助轮子1822的穿孔交替地传送和阻挡由源1830投射的光；因此，当机头1800(在图18A中可看到)移过病人皮肤时，检测器1832就会产生一具有一串脉冲的信号。

普通技术人员将会理解，机头横过病人皮肤的速度与脉冲发生的重复频率成比例。一控制器1834使脉冲重复频率与机头速度相关联。上述带穿孔的辅助轮子的设计与标准计算机系统鼠标设计相似，例如由Logitech of Fremont，CA公司生产的3Bth Wheel Mouse中的鼠标轮，其仅为用于测量机头速度的设备的一个实例，也可以使用许多其它设备并且都在本发明的这个方面的范围之内。例如，在一个替代实施例中，一简单的电机联接于轮子1821上以便产生与机头速度成比例的电压。

图19示出了另一种具有一用于测定机头速度的运动传感器的光学设备1900。在设备1900中，一光源1902(例如一红外线发光二极管)联接于传送纤维1904中。一光检测器1910(例如一便宜的CCD相机或二极管传感器)联接于接收纤维1906的端部。在设备1900中，传送纤维1904和接收纤维1906的端部联接在一起以便形成与皮肤1908相接触的单个纤维端1909。一部分由传送纤维1904通过纤维端1908投射于皮肤表面1908上的光由皮肤表面1908反射或散射并由接收纤维1906通过纤维端1909接收并且由检测器1910进行检测。因为皮肤表面1908具有半周期性结构(例如，相似组织如毛囊、血管、腺之间的距离差不多为恒定结构)，因此检测器输出以取决于机头速度的率进行调制。普通技术人员将会理解，机头速度可以由经过调制的检测器输出进行计算。任选地，可以增加通过纤维端1911联接在一起的第二传送纤维1905和接收纤维1907，以便使得第一和第二传送纤维/接收纤维对位于光学系统206的相对两侧上，从而保证光学系统206的全部皮肤接触表面在可接受范围内移过皮肤以在病人皮肤上提供均匀的照射。

在系统1900中，每个传送纤维1904、1905联接于对应的接收纤维1906、1907上；另外，一传送纤维和对应的接收纤维可以在不同的分离点上与皮肤接触(即，传送纤维和对应的接收纤维不在皮肤处联接起来)；在这个实施例中，与皮肤接触的纤维的端部可以隔开任意的距离，该距离应使得由组织层散射的光子可以可靠地检测到。在这种实施例中，当联入接收纤维的光减少至散射的光子量所产生的信号太小以致不能准确测量时，就到达纤维间距的上限。

尽管已经对用于测量机头速度的光学设备进行了描述，但是应当理解其它速度测量方法也在本发明的这个方面的范围之内。例如，电磁设备通过在机头相对于皮肤运动时记录时间与皮肤的电(电容和电阻)/磁属性的关系曲线而测量机头速度。另外，可以测量在将一个物体拖过皮肤表面时所发射的声音的频谱和幅值，并且利用测得的信息来计算速度，因为声谱与速度相关。另一个替代方案是通过使用两个沿机头顺着皮肤移动的方向隔开一段距离的传感器(例如一个在光学系统之前，而另一个在后)，而利用热传感器来测量机头速度。在这种实施例中，第一传感器检测与机头速度无关的未处理过的皮肤的温度，而第二传感器检测照射后的皮肤温度；机头速度越低，输送至给定皮肤区域的能量密度就越高，就会导致第二检测器测量到越高的皮肤温度。因此，速度可以根据两个传感器的温度差进行计算。

一种利用热特征来测量机头速度的替代系统使用了一个位于沿机头顺着皮肤移动的方向与一热传感器隔开一段距离的位置处的热源(例如处理源或另一种加热皮肤区域的装置)。在这种实施例中，机头速度可以由热传感器所测量的温度来确定。对于低机头速度，热将有足够的时间来通过皮肤从热源传至热传感器；然而，在高速度下，热将没有时间到达热传感器。因此，由热传感器所测量的高皮肤温度将表示低速度，而低皮肤温度将表示高速度。

在速度传感器的一个替代实施例中，利用一光学设备来使用多普勒频移方法测量机头速度。在这个系统中，来自探针激光器的光波长被投射于皮肤上而速度通过光的反射部分的频移来确定。

在任一以上实施例中，速度传感器可与接触传感器(例如上文参照图17A-17C所述的接触传感器)协同使用。在机头的一个实施例中，接触情况和速度通过相同的组件来测定。例如，一种例如用于常规型计算机光学鼠标的光学鼠标型传感器可以既用来测定接触情况，又用来测定速度。在这样一个实施例中，使用了CCD(或CMOS)阵列传感器来连续地反映皮肤表面。如上所述，通过跟踪特定组的皮肤特征的速度，可以测量机头速度，并且由于当与皮肤接触时，由阵列传感器所接收的光学信号的强度就会增加，因此可以通过监测信号强度而测定接触情况。此外，可以使用一光学传感器例如CCD或CMOS装置来根据由皮肤反射回的光而检测和测量皮肤着色水平或皮肤类型；处理可以根据着色水平或皮肤类型而改变。

在本发明的一些实施例中，运动传感器与一反馈回路或检查表协同使用以便控制射线源输出。例如，所发射的激光功率可以根据检查表而与机头速度成比例增加。这样，可以在选定的深度保持固定的皮肤温度(即，通过在皮肤表面上保持恒定的通量)，而不管机头是否在机头速度范围内运动。用来在特定深度达到给定皮肤温度的功率在美国专利申请U.S.Pat.Application No.09/634,981中进行了更详细的描述，其在上文中已引入本文作为参考。另外，也可以检测处理后皮肤温度，并且利用一反馈回路来通过改变激光输出功率而在皮肤表面上保持基本恒定的能量密度。皮肤温度可以使用其它常规型热传感器或非接触式中红外线光学传感器来检测。以上运动传感器为示例性；运动检测可以通过其它方法例如声音来实现(例如使用多普勒信息)。

尽管以上实施例参照一种在由操作者移动时监测机头速度的系统进行了讨论，但机头可以安装于一移动台上以便使机头按照受控的预定速度移过皮肤表面。在这样一个实施例中，设备将会相对于病人进行定位以便处理选定的皮肤区域，并且移动台可以根据需要移至下一区域。

图20为一种机头的一个实施例2000的一个实例的示意图，示出了一种独立式光美容装置的一些方面。机头2000包括一光源2055、一电源2047、一光学系统2044、一冷却系统2046以及一速度和/或接触传感器2048。所示的装置与皮肤区域2043相接触。光学系统2044将光从光源2055联接至皮肤处理区域2043中。

冷却系统2046可为一相变冷却器或任意其它适用的冷却系统。在一些实施例中，冷却系统2046与散热片2045(或者电极或其它冷却表面，未示出)形成良好的热接触。电源2047(例如电池或电容器)向光源2055供应电流。接触和/或速度传感器2048保证了处理安全有效，如上文中所述。尽管所示的接触和速度传感器为单一组件，但是应当理解接触和速度传感器可为不同的组件，并且可有多个每种类型的传感器，如上所述。控制电子电路2049处理来自接触/速度传感器2048或其它传感器(例如热传感器)的数据并且控制着光源2055和冷却系统2046。冷却系统2046可在处理之前通过热接触板2050进行冷却。电源2047可以通过电触点2051充电。开关按钮2052控制着电源。壳体2053可用来封装、保护或者安装一个或更多上述部分。

任选地，可设置一除毛装置2054，用来在利用来自光源2055的光照射之前进行除毛，以便保证基本上没有毛发在皮肤表面上延伸。例如，除毛装置2054可为一剃刀片(例如一安全剃刀、一夹头剃刀)、一电动剃刀、一将毛发粘附于一表面上并且在机头移过用户皮肤上时拔出的脱除装置(例如类似于由Happy Lady Inc.公司生产的Epilady^TM的装置)、一用于研磨毛发的研磨装置、或者一用于溶解毛发的化学化合物。除毛装置可为一次性以便使得除毛装置易于由用户进行更换。在粗毛的情况中，可以使用具有一个或多个刀片的剃刀；然而，在细毛的情况中，可以使用一研磨纸。具有粗毛的身体位置首先可以经过一次或更多次光美容处理之后变为具有细毛；因此，头几次处理可以使用剃刀片而随后的处理可以使用研磨纸。在一些实施例中，研磨纸可以随着光美容装置的一个行程而简单地移过皮肤，而在其它实施例中，研磨纸可以通过一振动机构(例如一马达)而振动。

图21为一种用于停放机头2000的机头停放台的一个实施例2100的一个实例的示意图。停放台2100容放于壳体2155中。电源2156通过电触点2051而对电池/电容器2047充电。冷却材料2046由冷却器2157(例如一Peltier元件)进行冷却。例如，冷却器2157可通过凝结一相变液体或冻结一相变固体而补给冷却系统。散热片2058散发由冷却器2157所产生的热。散热片2058可以使用气体、液体或固体(相变)介质来除热或者仅为通过暴露于室温下来进行冷却的翼片。连接电缆2159容放着用于从一电出口向停放台供应电功率的导线，并且还可以包括用于对散热片2058进行水冷却的管道。在G.Altshuler等人于2000年12月28日提交的标题为“用于EMR处理的方法及设备”的美国申请60/292827中对一种独立式光美容装置和一种机头停放台进行了更详细的描述，其内容在此引入作为参考。

对于光美容装置的一些实施例，具有一个或更多可更换组件将很有利。例如，在一些实施例中，其中机头可能会被掉落或误用，这时使得一个或更多光学系统可从机头上拆下可能会很有利。此外，为了进行各自需要不同的光源或光学系统的各种处理(例如着色病变去除处理和除毛处理)，可互换的光学元件将使得用户能够利用相同的机头执行不同的应用。此外，对于采用寿命有限的光源或电源的系统来说，可能需要在使用寿命结束时更换光源。

图22为一种具有一可分离式头部2210的机头的一个实施例2200的一个实例的示意图。机头2200具有一联接于头部2210上的手柄2220。手柄2220可利用任意已知的紧固方法联接于头部2210上。优选地，头部2210包括便于使用可更换组件的光学组件(例如图16A的头部1600)。

图23为一种模块式机头的一个实施例2300的一个实例的示意图，其具有一个或更多适于易于制造并且/或者易于用户更换的组件。例如，机头2300便于头部部件2310(包括一光学系统)、冷却部件2320以及电源部件2330的装配和/或更换。优选地，模块式机头2300适于使得当已装配好时，头部部件2310与电源部件2330的相配电源插头相接触。

图24为一示意图，示出了一种包括一源2410(例如两个二极管激光棒)的光学部件2400。源2410可以并入一用户可更换的一次性筒中，其包括电极2412、散热片2430、光学系统2420和联接板2440。联接板2440可用于紧固光学系统2420、源2410和散热片2430。优选地，源2410的紧固机构适于自动将源2410与光学系统2420对齐。同样优选地，联接板由具有良好导热性的材料(例如铜)制成以便从光学系统2420导热。为了简化源2410与元件2420的对齐，源2412可以固定安装于光学系统2420上。

除了在其使用寿命结束时更换源2410之外，还可能需要便于用户更换源2410以便用于不同的美容处理而不须购买多个机头。另外，还可能需要便于用户根据皮肤类型、毛发类型和/或待处理的皮肤区域的位置(例如腋下、三角区、腿、面部)而更换光源2410。

图25为一种光美容装置2500的一个实例的示意图，示出了本发明的一些方面。装置2500具有一头部2580和一手柄2590。头部2580具有用于形成第一射线区域(例如图3中的区域311)的第一光学系统2510(例如图3中的光学系统310)，以及用于在病人皮肤上形成第二射线区域(例如图3中的区域316)的第二光学系统2515(例如图3中的光学系统315)。如上文参照图3所述，用于形成第一区域和第二区域的射线可以来自单个分开的源或两个源(未示出的源)。装置2500还包括一运动传感器系统，该运动传感器系统具有一轮子2521(例如对应于图18的轮子1821)和一第二轮子2522(例如对应于图18的轮子1822)，第二轮子1822位于光学系统2510的相对侧上以便保证光学元件2510的全部皮肤接触表面以位于可接受范围内的速度运动从而在病人皮肤上提供基本均匀的照射。

图26A为一种光美容头部2600的一个实例的示意图，示出了针对处理皮肤的弯曲区域(例如颚、背或臂)的本发明的方面。头部2600包括两个用于输送电磁射线的枢轴旋转输送系统2610和2620。头部2600的组件基本上容放于一壳体2630内并且通过软线2640联接于基本单元(未示出)上。为便于描述，壳体2630示出为透明线框的形式。头部2600的组件的尺寸可以根据它们将要用于的身体部分而选定，并且多个头部可以连接于软线2640以便容许处理不同的身体部分。另外，每个头部也可以具有一固定的软线以便使得每根软线能够插于基本单元中并且能够移除。

图26B为用于处理弯曲表面的一种头部的双传送系统2610和2620的一个实施例的示意图。为了示出它们的相对位置关系，所示的传送系统2610和2620不带壳体。图26B示出的传送系统沿着至少一个旋转方向作枢轴旋转以便于与皮肤的弯曲区域保持接触。例如，传送系统2610和2620可以相对于彼此成一定角度(例如5-30度)安装并且安装方式使得能够绕着轴线X和X’旋转。

图27为一示意图，示出了根据本发明的机头2700的一些方面的一个实施例。机头2700包括一具有手柄2702和头部2704的壳体2710。机头2700包括一头部部件2710(包括一光学系统)、一冷却部件2720以及一电源部件2730。

图28为根据本发明的至少一些方面的光美容装置的一个实施例2800的示意图。装置2800包括一机头2810、一基本单元2820、一将机头2810联接于基本单元2820上的软线2826。机头2810可以由操作者抓住以便将头部2830移过病人皮肤(未示出)。头部2830可为任一种上文中所述的头部或者任一种其它适用的头部以便实现光美容处理，例如下文中所述的任一种处理。

以下讨论了可以利用根据本发明的设备及方法实现的处理的实例；然而，所讨论的处理仅为示例性而非进行限制。根据本发明的设备及方法有很多种并且可以用于任意已知或尚待开发的处理。

示例性的处理机理包括由位于导致不需要的美容条件的组织内的发色团或者由接近该组织的发色团来吸收光。处理可以通过在造成不可复原损害的温度之下对目标组织进行有限加热来实现，或者可以通过加热以产生不可复原的损害(例如使变性)来实现。处理可以通过直接刺激对热的生物响应而实现，或者通过诱导一连串现象以便由热间接得到生物响应而实现。处理通过任意上述机理的组合而产生。任选地，可以对处理区域或邻近区域应用冷却、DC或AC(RF)电流、物理振动或其它物理刺激/作用以便增加处理功效。处理可以通过单个处理期来实现，或者可以使用多个处理期以便达到所需的临床效果。

根据本发明的一个或更多方面的装置可以在各种光学范围内操作。例如，输送至皮肤的电磁射线可以具有380-1900纳米范围内的波长。所输送的光的功率可以在0.001-300瓦/厘米的范围内，而示例性的扫描速度包括0.1-500毫米/秒。所需的射线特征可以通过适用的发光二极管、灯和二极管激光棒或其它现有的或尚待开发的适用光源来实现。

射线诱导的除毛为一种可通过根据本发明的方面的设备及方法执行的美容处理。在除毛的情况下，热破坏的主要目标是毛球，并且优选球的毛基质、毛乳头或基底膜。对于除毛处理，位于毛干和囊中的黑色素为目标发色团。尽管球包含黑色素因而可进行热处理，但在球内的乳头与毛干内的基质之间提供了毛发生长通道的基底膜中包含着最高浓度的黑色素并且可选择作为目标。

介于0.6至1.2微米之间的波长通常用于除毛。通过对功率、速度和聚焦几何进行适当组合，可以将不同的毛发相关的目标(例如球、基质、基底膜、干细胞)加热至变性温度而周围的真皮保持不会受到损害。由于目标毛囊和表皮都包含黑色素，因此可以利用表皮接触冷却和长脉冲宽度的组合来防止发生表皮损害。在由Rox Anderson等人于2002年3月12日提交的标题为“用于控制毛发生长的方法及设备”的共同未决的临时专利申请号60/363,871中给出了对除毛的更详细说明，其在此引入作为参考。

除毛通常需要覆盖大面积(例如背和腿)，因而为实现短处理时间，所需的功率相应地也很大(大约20-500瓦)。当代的二极管棒能够在800纳米下发射40-60瓦的功率，这就使得它们能够有效用于根据本发明的光美容装置的一些实施例中。

毛发生长处理的示例性方法可以通过组合利用光对毛囊进行低功率照射并物理拔出毛干，以及/或者从体内完全或者不完全地物理拔出毛囊来实现。根据一些实施例，照射作用通过利用发射可由囊内的黑色素或者其它内生或外生发色团吸收的波长范围的光的光源来照射包含毛囊的皮肤的一部分来实现。物理拔出作用可以通过机械、机电或其它适用方法而进行。这种处理可以用于临时性减毛或永久性减毛。

根据本发明的一种毛发生长处理方法的一个第一示例性实施例包括首先物理上除毛(“脱毛”)然后按照上述照射皮肤。根据一些实施例，除毛可以调整为主要从毛囊中除去毛干；另外，除毛也可以下至角质带。这种脱毛可以通过机电脱毛或者上蜡来进行。

可以利用例如上述光美容装置的实施例之一来进行光处理。根据这些实施例，光由毛基质中的黑色素吸收并且作为热损伤的结果，毛发生长受到减缓或者受到完全抑制。

任选地，在脱毛之后但在照射之前，可以将洗液局部应用于处理区域中的皮肤上(例如通过机头)以便充满由于除毛而变空的毛囊。在一些实施例中，所选定的透明洗液具有的折射率所处的范围适于提供波导效应以便将光引至待照射的皮肤区域。优选地，洗液的折射率高于水的折射率(即，根据水的化学添加剂而定大约为1.33)。在一些实施例中，洗液的折射率高于真皮的折射率(即，大约为1.4)。在一些实施例中，洗液的折射率高于内根鞘的折射率(即，大约为1.55)。在折射率高于内根鞘的折射率的实施例中，入射在皮肤表面上的光可以直接输送至毛基质而不会衰减。

用来照射皮肤的有效脉冲长度由束尺寸除以照射源的扫描速度给定。例如，以50-100毫米/秒的扫描速度移动的2毫米的束尺寸提供的有效脉冲长度为20-60毫秒。对于250瓦/厘米的功率密度，有效能量密度为5-10焦耳/平方厘米，大约两倍于在不使用高折射率洗液的情况下装置所输送的光的能量密度。

在一些实施例中，可以调节洗液的pH值以便降低基质细胞的变性阈值。在这些实施例中，只需要较低的功率来损伤毛基质从而提供毛发生长处理。任选地，洗液可以掺加以能够显著吸收由源所发射的光的分子或离子或原子。由于通过洗液的作用而使得毛囊中光吸收量增加，因此就可以使用较低功率的照射源来提供足够的射线用以加热毛基质。

根据本发明的一种毛发生长处理方法的第二示例性实施例包括首先照射皮肤，然后物理上除毛，如上所述。通过首先照射皮肤，可以削弱毛干与囊的连接或者毛囊与真皮的连接。因此，机械或机电法脱毛就可以更容易实现(例如，通过使用软上蜡或机电脱毛器)并且可以减轻疼痛。

照射可以削弱毛球与皮肤或皮下脂肪的连接；因此，与单独使用脱毛相比，就可以从皮肤中拔出高得多比例的毛囊。由于毛球的直径接近外根鞘的直径，因此拔出毛及毛球就可以永久性地破坏整个毛囊包括干细胞。相应地，通过首先照射然后脱毛，就可以延缓或者终止新的毛发生长。

脂肪团处理为可以通过根据本发明的方面的设备及方法来处理的美容问题的另一个实例。特征脂肪团凹窝的形成从不良血液和淋巴循环开始，而这又抑制了细胞废物的排除。例如，细胞内空间的未排除死细胞可能会随着时间的推移而渗漏脂类。由于毒素和细胞废物的不断积累，就会造成结缔组织损坏和随后的结核形成。

以下为两种示例性的脂肪团处理，两者的目的都在于既刺激血流和又刺激纤维原细胞生长。在第一示例性处理中，利用发射近红外光谱范围(例如650-1850纳米的波长范围)的处理源与设计用于聚焦于皮肤表面下方2-10毫米的光学系统的组合来产生局部的热损坏区域。在一个实施例中，将功率密度为1-100瓦/厘米的光输送至皮肤表面，并且按照一定速度操作设备以便在皮肤下方5毫米的距离处产生45摄氏度的温度。可以施加冷却作用以避免或减少对表皮的损坏从而减少形成伤口。在皮肤下方的选定距离处产生选定温度的更多细节在2000年8月9日提交的美国专利申请U.S.Patent Application09/634,691中给出，其内容已在上文中引入作为参考。处理可以包括压缩组织、按摩组织、或者多次通过组织之上。

在第二示例性处理中，利用发射近红外光(例如发射波长范围为700-1300纳米的发光二极管)的处理源来将光聚焦于皮肤表面下方2-10毫米的距离处，并且将真皮/皮下脂肪温度提高至适当位于热损坏阈值之下的点(例如42-60摄氏度范围内的温度)。根据第二示例性处理，加热作用可以提高脂解(即脂肪破坏)率并引起脂肪细胞的凋亡(即，拟定的细胞死亡)。任选地，局部的脂解膏可以与第二示例性处理组合使用；在真皮/皮下脂肪中的升高的温度分布图可以增强膏的穿透力从而提高其功效。由于皮下脂肪的热松弛时间很长(即长于1分钟)，对一个区域进行多次扫描处理就可以实现所需的对脂肪的加热作用，而同时保持正常的皮肤表面温度。以上示例性处理可以用于脂肪新陈代谢激活和减脂处理。

粉刺为可以利用根据本发明的方面的设备及方法来处理的另一种非常常见的皮肤病。当来自皮脂腺的皮脂不能通过毛囊到达皮肤表面时就会产生粉刺，并且会在毛囊内造成细菌感染。光美容处理为传统处理方法(例如敷服或口服)的替代方案。

以下为根据本发明处理粉刺的示例性方法。在每一种示例性方法中，实际的处理区域可以比较小(假定处理的是面部粉刺)，因此可以使用低功率的CW源。第一可能的处理为有选择地损坏皮脂腺以防止皮脂产生。皮脂腺位于皮肤表面以下大约1毫米处。通过在这个深度处产生一焦斑并且使用由脂类有选择地吸收的波长(例如接近于0.92、1.2和1.7微米)，直接热破坏就变得可能。例如，为了造成热变性，可以使用2000年8月9日提交的美国专利申请U.S.PatentApplication 09/634,691中所述的任一种方法在皮肤表面下方大约1毫米处产生45-65摄氏度的温度，该申请的内容已在上文中引入作为参考。

任选地，可以使用焦斑线性矩阵(如上文参照图4所述)来产生多个损坏岛。尽管皮脂腺的准确位置可能并不知，但是每次利用焦斑矩阵来进行处理都将会造成一定数量的皮脂腺受到损坏。这样，通过多次对区域进行处理，大量的皮脂腺将会受到损坏。

粉刺的一种替代处理包括将皮脂腺加热至位于热变性温度以下的某个点(例如，加热至45-65摄氏度)以便实现终止皮脂产生和凋亡(即，拟定的细胞死亡)。这种有选择的处理可利用负责皮脂产生的细胞相对于周围细胞的低热阈值。粉刺的另一种替代处理为对通向皮脂腺的血液供应进行热破坏(例如，通过加热血液至60-95摄氏度的温度)。

对于以上对粉刺的各种处理，可通过使用化合物例如靛青绿(ICG，吸收800纳米附近)或亚甲蓝(吸收630纳米附近)来使得皮脂腺对近红外射线敏感。另外，也可使用非热光动力治疗剂例如photofrin来敏化皮脂腺。在一些实施例中，可以使用生物化学载体例如单克隆抗体(MABs)来有选择地将这些敏化化合物直接输送至皮脂腺。

尽管以上程序被描述为用于处理粉刺，但由于这些处理涉及损坏/破坏皮脂腺(从而减少皮脂输出)，因而这些处理也可用来处理过多油性的皮肤。

另一种处理粉刺的光基方法包括对造成与粉刺相关的特征炎症的细菌(P.粉刺)进行热破坏。对细菌的破坏可通过瞄准存储于P.粉刺中的卟啉而实现。卟啉，例如原卟啉、粪卟啉、以及锌-原卟啉由厌氧细菌作为其新陈代谢产品而合成。卟啉吸收400-700纳米的可见光谱区域内的光，最大吸收能力在415纳米左右。通过提供足够强度的选定波长范围的光，通过吸收而产生的热就会造成细菌死亡。例如，使用设计用于聚焦于皮肤表面下方0.2-1毫米的光学系统和在皮肤表面上为0.01-10W/cm的功率密度，利用发射波长范围为360-700纳米的处理源，就可以达到所需的效果。

另外一种用于处理粉刺的技术包括使用光来扩张受到感染的毛囊的开口以便容许皮脂无阻碍地流出。在这种技术的一个实施例中，将优先聚集于囊开口中的洗液(例如带有有机无机染料或吸收粒子的脂类稠洗液)施加于皮肤表面上。处理源波长与洗液的吸收带相匹配。例如，在掺加ICG的洗液的情况中，源波长为790-810纳米。通过使用光学系统来在漏斗管/下漏斗管处产生45-100摄氏度的温度，例如，通过在皮肤表面上产生一定能量密度(例如1-100瓦/厘米)，囊开口就可以扩张并且容许皮脂流出毛囊并重造下漏斗管以便防止黑头粉刺(黑头)形成。

非消融性皱纹处理现在已用作传统的消融性CO2激光皮肤重修面处理的一种替代方案，其为可通过根据本发明的方面的设备及方法来执行的另一种美容处理。非消融性皱纹处理通过同时地冷却表皮并将光输送至真皮的上层以便对纤维原细胞进行热刺激从而产生新的胶原沉积而实现。

在皱纹处理过程中，由于主发色团为水，因此0.8-2微米的波长范围为处理射线的适用波长。由于通常只有面部的皱纹具有美容意义，因此处理的区域通常比较小并且所需的覆盖率(平方厘米/秒)因而也很低，并且可以使用较低功率的处理源。可以组合使用提供表面下聚焦的光学系统与表皮冷却作用来达到所需的结果。真皮上方温度的精确控制很重要；如果温度过高，对表皮产生的热损坏将会过大，而如果温度过低，新的胶原沉积量将会很少。可以使用一速度传感器(在手动扫描机头的情况中)或者一机械驱动器来精确控制真皮上方温度。另外，也可以使用一非接触式中-红外热传感器来监控真皮温度。

血管病变(例如葡萄酒色痣、红斑痤疮、蜘蛛脉)为可利用根据本发明的方面的设备及方法来处理的另一种美容问题。对于血管病变的处理，目标发色团为这些病变中的血液。对于表面血管疾病，示例性的处理波长范围为0.4-0.6微米，而对于深层血管病变，则为0.6-1.3微米。在处理蜘蛛脉的情况中，目标组织的较大尺寸和相应较长的热松弛时间要求长时间地大量沉积能量以便实现热破坏并保护表皮。此外，可利用主动表皮冷却作用(特别是对于具有较的皮肤类型IV-VI的病人)来防止造成表皮损坏。在病变的处理中，使用CW源特别有利，因为与除毛类似，部分目标结构(脉壁)中包含很少的血液并且必须通过热扩散来损坏。

着色病变例如年龄斑可以通过有选择地以这些结构中的包含黑色素的细胞为目标而除去。这些病变利用聚焦于皮肤表面之下100-200微米深度的光学系统来定位并且可以利用0.4-1.1微米范围的波长来瞄准。由于各个单独的带有黑色素的细胞很小并且热松弛时间很短，因而较浅的表面下聚焦有助于达到变性温度。

腋臭的消除为可利用根据本发明的方面的设备及方法来处理的另一种问题。在这种处理中，使用一种具有由小汗腺/顶泌腺有选择地吸收的波长的源来对小汗腺/顶泌腺进行热损坏。任选地，可使用敏化化合物来加强损坏。

纹身去除为可利用根据本发明的方面的设备及方法来处理的另一种程序。用于纹身去除的常规型装置包括用于美容纹身处理的短脉冲(10-50纳秒)Q交换的红宝石、紫翠玉、钕:钇铝石榴石和倍频钕:钇铝石榴石。通常，源波长根据待去除的纹身的颜色来选择(例如，利用绿色激光来除去纹身的红色部分)。由于油墨粒子实际上已合入各个细胞中，因而用于纹身去除的热处理的一个实施例会造成细胞破裂，从而释放油墨。

用于纹身去除的根据本发明的方面的设备的示例性实施例利用一CW源和一将来自处理源的射线紧密聚焦于包含油墨粒子的细胞所居留的深度(150-700微米)的光学系统来使包含油墨的细胞破裂。另外，也可以将这些细胞加热至其热变性点之下并且产生凋亡。在设计用于产生凋亡的实施例的情况中，通过在准连续模式下操作射线源同时将机头连续地扫过皮肤表面以便形成细胞受到损坏的区域和在中间具有未经照射区域的区域，就可以加强复原效果。在一些实施例中，可以使用来自速度传感器的反馈来控制激光发射并形成与机头速度无关的等间距的损坏线。为了完全除去纹身，可能需要多次处理。

在一些常规型的比较昂贵的纹身去除设备中，一发射0.532微米波长的Q交换的倍频钕:钇铝石榴石激光器与一发射1.064微米波长的(钕:钇铝石榴石)、一发射0.755微米波长的紫翠玉激光器组合使用；各个激光器有选择地操作以便瞄准包含不同纹身油墨颜色的细胞。根据本发明的方面的模块式设备的实施例提供了以上系统的较低成本替代方案。例如，本发明的一个实施例可以适于容许使用多个发射不同波长或波长段的光源或者单个光源和用于改变由源产生的光的波长的光学组件。特别地，为了达到接近0.755微米的波长，可以使用一0.808微米的二极管激光棒；并且可将一钕:钇铝石榴石晶体模块插入由二极管激光棒装满的机头中以便产生接近于1.064微米的波长；并且为了产生接近于0.532微米的波长，可以使用一个一次谐波发生晶体来将发射1.064微米波长射线的激光二极管的频率加倍。另外，可以使用一自倍频晶体例如Nd:YCOB。

低强度治疗(LIT)为可利用根据本发明的方面的设备及方法来实现的另一种程序。LIT可用于处理伤口、腕管综合症处理、或者用于刺激毛发生长、或者用于加速生物化学反应。通常用于LIT的功率密度和波长(630-820纳米)可以利用二极管激光器或发光二极管处理源来实现。任选地，一次或更多次以上处理可以用于兽医LIT应用中。

突出的伸长标志和疤痕的消除或减少为可利用根据本发明的方面的设备及方法来实现的程序。与非消融性皮肤重修面的情况类似，为了实现以上程序，可以通过在上真皮中形成一个薄的热损坏层来刺激胶原沉积和伤口复原效果。

疣的去除为可利用根据本发明的方面的设备及方法来实现的另一种程序。疣的去除可以使用一产生的光位于血液吸收区域(0.5-0.8微米)中的源来实现。这个波长由血红蛋白有选择地吸收，其好像切断了对疣的血液供应。

牛皮癣为可利用根据本发明的方面的设备及方法来处理的另一种皮肤病。适于处理牛皮癣的本发明的示例性实施例发射接近800纳米的波长。任选地，可以使用一种或更多种敏化剂例如光动力药物或ICG/亚甲蓝。每周可以应用若干次处理，并且可以按照若干种不同方式输送，包括处理岛(或线)。根据本发明的方面的设备及方法的其它应用包括助于将敷药和美容制剂输送至皮肤中。

这样就对本发明的概念和许多示例性实施例进行了描述，但是本发明所述领域的普通技术人员应当清楚，本发明可以按照各种不同的方式来实施，并且这些技术人员很容易进行变动和改进。因此，所给出的实例并非用于进行限制。本发明只是根据需要由以下权利要求及其等价内容来限定。本发明只是根据需要由以下权利要求及其等价内容来限定。另外，应当理解，使用的词“包括”或者“具有”意味着包括其后列出的项和其等价内容以及所列的这些项之前、之后或者之间的其它项。

Claims (22)

1.一种光美容装置，包括：

机头，包括处理头部和适于由用户抓住以便在皮肤上移动处理头部的手柄，所述头部可拆除和可更换地联接到所述机头；

连接到该机头的处理头部的至少一个光源，用于将射线投射于皮肤组织的区域，其中该光源通过如下方式由用户更换：从机头拆除处理头部并且将其更换为另一个处理头部。

2.根据权利要求1所述的光美容装置，其特征在于，该光源是在所述机头的处理头部内独立式的。

3.根据权利要求1所述的光美容装置，其特征在于，还包括第二可拆除和可更换的处理头部，第二可由用户更换的光源联接到第二可拆除和可更换的处理头部，所述第二处理头部适用于连接到该机头。

4.根据权利要求1所述的光美容装置，其特征在于，还包括非射线诱导的除毛装置，其连接到该机头，以便在通过所述至少一个光源光处理所述区域之前，从皮肤组织的区域除毛。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述非射线诱导的除毛装置是可由用户更换的。

6.一种部件，构造为通过用户可更换地连接到光美容装置，该部件包括：

用户可更换筒，包括至少一个光源，以便在皮肤组织的区域上实施光处理；

用于可拆除、可更换地将该筒固定到该光美容装置的机头的机构。

7.根据权利要求6所述的部件，其特征在于，所述筒还包括与所述至少一个光源光学联接的光学系统。

8.根据权利要求7所述的部件，其特征在于，所述光学系统可由用户更换。

9.根据权利要求7所述的部件，其特征在于，所述光学系统包括用于从所述至少一个光源向皮肤组织的区域传输光的元件。

10.根据权利要求9所述的部件，其特征在于，所述元件包括输入表面和输出表面，该输出表面构造为接触病人的皮肤。

11.根据权利要求10所述的部件，所述输出表面具有曲率。

12.根据权利要求10所述的部件，所述输入表面和输出表面是平面。

13.根据权利要求9所述的部件，其特征在于，所述元件是蓝宝石板。

14.根据权利要求6所述的部件，其特征在于，不同的可更换筒具有不同的光源以提供不同的光处理。

15.根据权利要求14所述的部件，其特征在于，所述光源适用于除毛、血管病变处理、纹身去除、脂肪团处理、粉刺处理和着色病变处理中的一个。

16.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述非射线诱导的除毛装置是剃刀片、电动剃刀、毛发脱除装置、研磨装置和溶解毛发的化学化合物中的至少一个。

17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源位于光学系统内。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述光源自动与所述光学系统对齐。

19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述光学系统可由用户更换。

20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括多个不同的可由用户更换的光源提供不同的美容处理。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，一个可由用户更换的光源用于除毛、血管病变处理、纹身去除、脂肪团处理、粉刺处理和着色病变处理中的一个。

22.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括至少一个射频源，其连接到所述机头，用于向皮肤组织施加射频能量。