CN104203141B - 避免空气中liob的基于光的皮肤处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于光的皮肤处理设备(10,20),其包括:光源(18),其用于提供入射光束(21)以便通过毛发或皮肤组织的激光引起的光学分解(LIOB)处理皮肤(30);透明出口窗(14),其用于允许入射光束(21)离开设备(10,20);以及光学系统,其用于将所述入射光束(21)聚焦在皮肤处理设备(10,20)外部的毛发或皮肤组织中的焦点(221,222)中。出口窗(14)包括具有光学散射特性的外表面(41,42,43,44)使得,对于入射光束(21)的预定能量与脉冲持续期间来说,当外表面(41,42,43,44)与具有等于出口窗(14)的折射率(n1)的折射率的介质接触时,焦点的尺寸足够小使得焦点中的入射光束(21)的能量密度超过在焦点处引起LIOB现象的阈值,并且当外表面(41,42,43,44)与具有等于空气的折射率(n2)的折射率的介质接触时,焦点的尺寸足够大使得焦点中的入射光束(21)的能量密度未超过在焦点处引起LIOB现象的阈值。
Description
技术领域
本发明涉及基于光的皮肤处理设备,其包括光源、光学系统与透明出口窗。光源用于提供入射光束以便通过毛发或皮肤组织的激光引起的光分解(LIOB)来处理皮肤。此透明出口窗允许入射光束离开此设备。提供光学系统用于将入射光束聚焦在皮肤处理设备外部的毛发或皮肤组织的焦点中。
背景技术
此基于光的皮肤处理设备例如被用于处理皱纹以及用于毛发切割。在基于光的皱纹处理中,此设备在待处理的皮肤的真皮层中形成焦点。激光的能量与脉冲持续时间与焦点的尺寸选择为使得激光引起的光分解(LIOB)现象影响皮肤以便刺激皮肤组织的再生长并且由此减少皱纹。在基于光的毛发切割中,入射光束聚焦在毛发内部并且LIOB现象使毛发被切过。
例如,作为WO2005/011510公开的国际专利申请描述了此用于缩短毛发的设备,其包括用于在预定脉冲时间期间产生激光束的激光源、用于使激光束聚焦在焦点中的光学系统以及用于将焦点定位在目标位置处的激光束操纵器。产生激光束的焦点的尺寸与能量是使得在焦点处激光束具有在对于毛发组织的特征阈值以上的能量密度,在所述特征阈值以上以预定的脉冲时间,在毛发组织中发生激光引起的光学分解(LIOB)现象。
通常来说,当焦点中的激光束的能量密度(W/cm2)超过对于特定介质特征的阈值时,在对于激光束的波长透明或半透明的介质中发生激光引起的光学分解(LIOB)。在阈值以下,特定介质对于激光束的特定波长来说具有相对低的线性吸收特性。
在此阈值以上,对于激光束的特定波长来说此介质具有强烈的非线性吸收特性,这是介质的离子化与等离子体的形成的结果。此LIOB现象导致诸如气蚀与冲击波的产生的多种机械效应,这损坏在LIOB现象的位置周围位置中的介质。
通过实验看起来LIOB现象可以用于破坏以及使从皮肤长出的毛发变短。对于大约500nm与2000nm之间的波长来说毛发组织是透明或半透明的。对于此范围内的每个波长值来说,当在焦点中的激光束的能量密度(W/cm2)超过作为毛发组织的特征阈值时在焦点的位置处的毛发组织中发生LIOB现象。所述阈值相当接近作为对于水介质与组织的特征的阈值并且取决于激光束的脉冲时间。具体地,当脉冲时间增加时要求能量密度的阈值减小。看来,为了实现足够有效以便致使毛发的显著损坏,即至少初始毛发破坏的作为LIOB现象的结果的机械效应,例如10ns的级别的脉冲时间是足够的。对于脉冲时间的此值来说,在焦点处的激光束的能量密度的阈值是2*1010W/cm2的级别。对于描述的脉冲时间并且利用例如,通过具有足够大数量穿孔的透镜获得的焦点的足够小的尺寸,可以通仅几十mJ的总脉冲能量实现此阈值。
尽管能够利用WO2005/011510的设备来产生激光引起的光学分解(LIOB),具有通过小的玻璃“刀片”离开设备的入射激光束并且具有足够能量以切割人类毛发,LIOB的产物(冲击波、等离子、高能量密度)可能造成刀片的毁灭性破坏。受损刀片对设备在期望位置提供足够紧密的聚焦的能力具有不利影响,这可能减小毛发切割处理的功效并且/或者可能增加诸如皮肤刺激的负面影响的发生。在用于皱纹处理的基于光的皱纹设备中可以发生LIOB对出口窗造成损坏的类似问题。
发明内容
发明目的
因此本发明的目的是提供如在首段中描述的基于光的皮肤处理设备,其中显著地减小了对出口窗的损害。
根据本发明的第一方面,通过提供包括光源、光学系统与透明出口窗的基于光的皮肤处理设备实现了此目的。光源用于提供入射光束以便通过毛发或皮肤组织的激光引起的光分解(LIOB)来处理皮肤。此透明出口窗允许入射光束离开此设备。提供光学系统用于将入射光束聚焦在皮肤处理设备外部的毛发或皮肤组织的焦点中。出口窗包括具有光学散射特性的外表面,使得,对于入射光束的预定的能量(W)与脉冲持续时间来说,当外表面与具有等于出口窗的折射率的折射率的介质接触时,焦点的尺寸足够小使得焦点中的入射光束的能量密度(W/cm2)超过引起焦点中的LIOB现象的阈值(W/cm2),并且当外表面与具有等于空气的折射率的折射率的介质接触时,焦点的尺寸足够大使得焦点中的入射光束的能量密度(W/cm2)不超过引入焦点中的LIOB现象的阈值(W/cm2)。
理想地,总是在毛发或皮肤组织中产生LIOB。然而,在实际操作中不是全部毛发或皮肤组织都被准确地击中并且在例如水的施加的浸渍流体中,或者如果例如存在气泡的话在空气中产生LIOB。在测量的广泛系列中发明人已经建立了当在空气中产生LIOB时比在浸渍流体中或者在毛发或皮肤的目标位置中产生LIOB时对出口窗的损害更加严重的多。空气中的气体分子的激光引起的光学分解的副作用,诸如冲击波、等离子体以及在焦点中的光的高能量密度,似乎是对于出口窗比浸渍流体、毛发或皮肤组织中的LIOB更加有害。
通过根据本发明的基于光的皮肤处理设备,通过确保在空气中的焦点中的最大能量密度(W/cm2)保持在需要达到以产生LIOB的阈值以下,显著地降低了或者完全地避免了在空气中发生LIOB。上面描述的基于光的皮肤处理设备的两个特征对于使在空气中的焦点中的最大能量密度保持在LIOB阈值以下同时仍在毛发或皮肤组织中产生LIOB事件是重要的。
根据本发明的基于光的皮肤处理设备的第一个重要特征是其中光源与光学系统布置为提供具有能量(W)和脉冲持续时间的入射光束,当出口窗的外表面与具有等于或接近出口窗的折射率的折射率的介质接触时所述入射光束在焦点中产生足以引起LIOB的最大能量密度(W/cm2)。因此,将在毛发或皮肤组织中发生LIOB。
根据本发明的基于光的皮肤处理设备的第二重要特征是如果出口窗与同出口窗的外表面接触的介质的折射率基本上不同,那么出口窗的外表面的光学散射特性致使离开皮肤处理设备的光沿着若干方向偏转。可以例如通过结构化或变形的外表面提供期望的光学散射特性。原则上,变形表面与结构化表面是用于几乎相同表面的不同术语,即与完全平滑表面偏差以便散射光束导致增加的焦点尺寸。变形与结构化表面之间的主要区别在于偏差的尺寸。对于变形的表面来说,此偏差具有在出口窗的外表面处的光束的宽度级别的尺寸。通过结构化表面,此偏转是以微米等级的,这在入射光束的波长的等级中是更大的。在下面,将使用结构化表面的术语,不意在限定本发明从而更大的变形或者用于获得外表面的期望光学散射特性的其它方式将是不可能的。
出口窗通常地由具有通常在1.3与1.7之间,更经常地接近1.5的折射率的透明玻璃或塑料制成。具有1.0的值,空气的折射率基本上不同。入射光束在出口窗与空气的过渡处的偏转导致相对大的焦点。由此,避免了空气中的LIOB以及对出口窗的损坏的副作用。
当出口窗的结构化外表面与具有等于或类似于出口窗的折射率的折射率的浸渍流体接触时,入射光束将不会,或者不会显著地在结构化外表面处偏转。水的折射率是1.33,这已经比空气的1.0的折射率更接近出口窗的折射率。优选地,使用具有更加接近制成出口窗的材料的折射率的折射率的浸渍流体。当入射光束未在结构化外表面处偏转时,入射光束的焦点将会更小很多并且在焦点中的最大能量密度(W/cm2)将会更高很多。此外当出口窗的外表面与毛发(折射率1.54)或皮肤组织(折射率1.4)接触时,焦点将会相对小并且在焦点中的最大能量密度将会相对高。
应该指出的是关于词语“空气”,指的是可能存在于皮肤表面的任何气体、气体的混合物或蒸汽。本发明背后的主要构思是确保将仅在具有等于或类似于出口窗的折射率的折射率的介质中发生LIOB。结构化外表面的准确几何形状、光学聚焦系统的特征、以及入射光束的能量与脉冲的持续时间确定出口窗与同出口窗的外表面接触的介质的折射率匹配得如何以便形成LIOB。此设备可以布置为使得将仅在毛发或皮肤组织与具有正确折射率的浸渍流体中,但是不在水或空气中发生LIOB。另选地,设备可以布置为使得在水中也发生LIOB但是仍不在空气中。
在根据本发明的皮肤处理设备的实施方式中,出口窗的外表面具有通过关系式(n1-n2)*RMS>C*λ所限定的RMS值的表面粗糙度,其中(n1-n2)是出口窗的折射率(n1)与空气的折射率(n2)之间的差,C是具有0.07与10之间值的常量,并且λ是入射光束的波长。实验已经示出,独立于存在与外表面上的表面不规则性的精确结构,此RMS值提供了焦点的紧密度足够的减小以便避免空气中的LIOB。在优选的实施方式中,C具有0.1与5之间,甚至更优选地在0.2与3之间的值。
当将空气中的较大焦点与毛发或具有接近出口窗的折射率的折射率的其它介质中的较小焦点进行比较时,将要选定的C的精确值取决于期望的焦点中的能量密度的增加。例如,焦点中能量强度的100倍增加要求约1.5的C的值。
根据本发明的基于光的皮肤处理设备可以是用于光学地切割毛发的设备,即激光剃须器,或者例如用于减少皮肤皱纹的光学皮肤恢复设备。当基于光的皮肤处理设备是激光剃须器时,出口窗可以体现为光学刀片,其在适当使用中沿着平行于皮肤表面的方向发射入射光束。当基于光的皮肤处理设备是光学皮肤恢复设备时,入射光束通常地沿着垂直于出口窗与皮肤表面的方向离开设备。
在根据本发明的基于光的皮肤处理设备的实施方式中,出口窗的结构化外表面包括周期性结构。周期性结构可以具有是入射光束波长几倍的量级,例如1倍与6倍之间的间距。此周期性结构可以形成衍射光栅,该衍射光栅除了使入射光束散焦以外还沿着完全不同的方向再分配一部分光束能量。当然,此散焦与能量再分配效果将仅发生在空气与具有显著不同于出口窗的折射率的折射率的其它介质中。在此介质中,在焦点中的最大能量密度将会足够低以避免LIOB。
另选地,出口窗的结构化外表面包括喷砂凹坑。尽管出口窗的外表面的此结构未示出前述实施方式的周期性,但是其也会在入射光束上具有足够地偏差效果以避免空气中的LIOB。
通过下文描述的实施方式本发明的这些与其它方面是显而易见的并且将参照后面描述的实施方式进行说明。
附图说明
在附图中:
图1示意性示出了根据本发明的光学剃须器;
图2示意性示出了根据本发明的皮肤恢复设备;
图3a和图3b示出了使用具有结构化表面的出口窗的效果;
图4a和图4b示出了结构化表面的使用后面的物理原理,以及
图5a、图5b和图6示出了具有结构化表面的出口窗的示例性实施方式。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的光学剃须器10。光学剃须器包括用于提供入射光束21以便切割在人类或动物皮肤30处生长的毛发31的光源18。入射光束21通常地是脉冲激光。例如,具有1064nm的发射物的Nd:YAG激光器或者具有1645nm的发射物的Er:YAG激光器被用于毛发31的激光引起的光学分解(LIOB)切割。提供诸如透镜12与镜子13的光学元件并且形成用于使脉冲激光束21聚焦在毛发31中的焦点22中的光学系统。光学元件12、13通过聚焦设备51可以是可调节的以便当需要时调节焦点22的精确位置。为此目的,例如可以平移透镜12和/或可以旋转镜子13。提供处理器52并且联接到例如光源18与聚焦设备51以便控制它们的操作。
在使用过程中,可能包括其它聚焦元件的皮肤接口元件11,在待剃须的皮肤30上方移动。皮肤接口包括用于允许入射光束21离开设备10的出口窗14。出口窗14通常地体现为用于使入射光束21沿着基本上平行于皮肤表面的方向离开设备的光学刀片。出口窗14由诸如塑料或玻璃的透明材料制成。玻璃和塑料均具有约1.5的折射率,这可以根据其实际组分略微不同。另选地,具有约1.77的折射率的蓝宝石被用于出口窗。
图2示意性地示出了根据本发明的皮肤恢复设备20。皮肤恢复设备20的多个元件与当说明图1的光学剃须器10时已经在上面描述的元件类似。设备20通常地用于减少由于正常老化过程可能在人类皮肤30中出现的皱纹。皮肤30包括具有不同光学特性的多个层。表皮16包括最外层并且形成防水保护屏障。真皮17位于表皮16下面。真皮17包括皮肤处理所针对的胶原纤维。皮肤处理的目的是在真皮17的胶原蛋白中形成脉冲激光束21的焦点22以便形成导致新的胶原蛋白形成与皱纹减少的微观病变。
在使用过程中,设备20的皮肤接口元件按压在治疗的皮肤30上或者保持靠近待治疗的皮肤30。恢复设备20的皮肤接口元件11不具有如在图1的光学剃须器10中使用的光学刀片。在使用过程中,出口窗14保持与皮肤30平行并且入射光束21离开出口窗并且沿着基本上垂直与皮肤表面的方向进入皮肤30。
在图1的光学剃须器10与图1的皮肤恢复设备20中,可以在皮肤接口元件11与皮肤表面之间中提供浸渍流体。优选地,使用具有接近出口窗14与其中发生LIOB的皮肤30或毛发31的折射率的折射率的浸渍流体。为此目的,具有约1.4至约1.5的折射率的流体将会是非常适合的。此外水,尽管具有1.33的略微较低的折射率,对于一些设备与应用来说可以是适当的浸渍流体。
根据本发明,图1和图2的光学剃须器10与皮肤恢复设备20的出口窗14包括具有光学散射特性的外表面使得,对于入射光束21的预定能量与脉冲持续时间来说,当外表面与具有等于出口窗的折射率的折射率的介质接触时,焦点足够小以使入射光束在焦点处的能量强度超过LIOB阈值,并且当外表面与空气接触时,焦点足够大以使入射光束的能量强度不超过LIOB阈值。
可以例如通过结构化或变形的表面提供期望的散射特性。原则上,变形表面与结构化表面是用于几乎相同表面的不同术语,即与完全平滑表面偏差以便散射光束并且增加焦点的尺寸。变形与结构化的之间的主要区别是偏差的尺寸。对于变形的表面来说,此偏差具有在出口窗处的光束的宽度级别的尺寸。通过结构化表面,此偏差是以微米等级的,这更多是在入射光束的波长的等级。在下面,将使用术语结构化表面,不意在限定本发明从而更大的变形或者用于获得期望散射特性的其它方式是不可能的。结构化表面应该至少覆盖其中入射光束21可以离开设备10、20的出口窗14的这些表面区域。优选地,结构化表面覆盖出口窗14的整个表面区域。
图3a和图3b示出了使用具有结构化表面41的出口窗14的效果。在两个附图中入射光束21均通过聚焦元件11聚光并且通过出口窗14离开设备10、20以在焦点221、222中形成聚焦。在其中入射光束21离开设备10、20的出口窗14的位置处,出口窗14具有结构化表面41。在图3a中,出口窗14与空气交界。在图3b中,出口窗14与具有与指引窗14的折射率类似的折射率的浸渍流体24交界。由于结构化表面41以及空气的不同即较低折射率,图3a的入射光束21变差,导致较大的焦点221与在焦点221处的较低的最大光强。根据本发明,入射光束21的能量是使得在此较大点221处的能量强度将不足以形成LIOB。在图3b中,由于出口窗14与浸渍流体24的基本上匹配的折射率,结构化表面41在入射光束上不具有变差的效果并且形成紧密聚焦点222,在此焦点222处具有实质更高的最大光强。根据本发明,入射光束21的能量是使得在此较大点221中的能量密度将在LIOB阈值以上。由此,LIOB将仅形成在浸渍流体内部以及在头发和皮肤组织中,其也具有接近于出口窗的折射率的折射率。在空气中将没有LIOB产生并且破坏出口窗14表面。如果,例如,将在出口窗14的表面处的浸渍流体24中形成气泡,结构化表面41将致使入射光束变差并且将会避免空气中的LIOB。
图4a和图4b示出了结构化表面41的使用背后的物理原理。在图4a中,出口窗14与具有与出口窗14的材料不同折射率的空气接触。在图4b中,出口窗14与具有基本上等于出口窗14的材料折射率的折射率的浸渍流体24接触。像现有技术中的,结构化表面41是非平滑的,但是通过在不同位置的入射光束21包围不同角度。
在图4a的情形中,由于折射率的区别,入射光束21将在出口窗14材料与空气之间的接口处偏转。由于此偏转在结构化表面41的不同位置处将会不同,因此其对于入射光束21的不同部分来说也将会不同。结果,光束21将会变差并且焦点221将会比当出口窗14将可能具有平坦表面时更大。
在图4b中,在出口窗14与浸渍流体之间的接口处入射光束21将不会经历折射率的改变。将不会发生光的偏转并且焦点222(参见图3b)的尺寸将不会通过结构化表面41的改变的表面定向而受到影响。实验已经显示从具有100微米直径到3微米直径的焦点可能导致峰值最佳能量从约0.1GWmm-2增加到约14GWmm-2,这对于从LIOB阈值以下移动到LIOB阈值以上是绰绰有余的。
图5a、图5b和图6示出了具有结构化表面的出口窗14的示例性实施方式。在图5a和图5b中,结构化表面具有带有恒定间距54的周期性图案42、43。间距54是表面结构中的两个连续变化之间的距离。对于最佳光束21变差效果来说,间距54不应该大于入射光束21的波长的几倍。影响光变差效果的图案的另一个方面是可以限定为图5a和图5b中的凹槽的深度的出口窗的表面粗糙度。对于1645nm激光器来说,对于获得期望效果来说0.2与30微米之间的额凹槽深度是适合的。具有约0.5与10微米之间深度的凹槽对于进一步更好结果来说是优选的。凹槽深度可以步进地或逐渐地改变。对于具有较大波长的激光灯来说,凹槽深度应该成比例地增加以获得关于焦点的尺寸的类似效果。可以通过RMS值限定表面粗糙度。表面的RMS值是全部表面不规则部的高度或深度的均方根。对于具有同等形状的凹槽的规则地结构化表面来说,RMS值等于凹槽深度。
通常来说,可以通过下面的关系式表述最小RMS值、折射率与入射光的波长之间的关系:
(n1-n2)*RMS>C*波长,
其中(n1-n2)是出口窗材料与相邻介质之间的折射率的差(例如,对于玻璃与空气来说0.5或者对于玻璃与水来说0.2,对于蓝宝石与空气来说0.7)。C是具有优选地0.07与10之间的值,更优选地0.1与5之间以及最优选地0.2与3之间的值的常量。
当将空气中的较大焦点与毛发或具有接近出口窗材料的折射率的折射率的其它介质中的较小焦点进行比较时,将要选定的C的精确值取决于期望的焦点中的能量密度的增加。例如,焦点中能量密度的100倍增加要求约1.5的用于C的值。
在图5a中,表面结构包括台阶图案43。在图5b中,表面结构包括规则的波浪图案43。可以使用诸如锯齿图案或方格盘图案的在此规则图案42、43上的多种变型。此规则图案42、43可能造成表面结构用作衍射光栅,这不仅扩大了焦点尺寸而且还影响了在焦点处的能量密度分布。
图6示出了可以例如通过喷砂方法或者用于提供或改变表面结构的其它任意处理获得的不规则图案。凹坑44的尺寸与位置都可以不规则地分布。为了最佳光束变差效果,在此图案中的凹坑44优选地不具有大于入射光束21的波长几倍的尺寸。
应该指出的是上述实施方式描述而不是限定本发明,并且在不偏离所附权利要求的范围的情况下本领域中的技术人员将能够设计多个另选实施方式。在权利要求中,放在圆括号之间的任何附图标记都不应理解为是限定权利要求。术语“包括”及其动词形式变化的使用不排除存在除了权利要求中所述的这些以外的元件或步骤。在元件前面的冠词“一个”或“一种”不排除存在多个此种元件。可以通过包括若干不同元件的硬件,以及通过适当地使计算机编程来实施本发明。在设备权利要求中列举了几种装置,可以通过硬件中的一个与相同项体现几种这些装置。在相互不同的从属权利要求中叙述的一些措施的单纯事实不表示不能利用这些措施的组合。
Claims (12)
1.一种基于光的皮肤处理设备(10,20),其包括:
光源(18),其用于提供脉冲入射光束(21)以便通过毛发或皮肤组织的激光引起的光学分解LIOB来处理皮肤(30);
透明出口窗(14),其用于允许所述入射光束(21)离开所述设备(10,20);以及
光学系统,其用于将所述入射光束(21)聚焦在所述皮肤处理设备(10,20)外部的所述毛发或皮肤组织中的焦点(221,222)中,其中
所述出口窗(14)包括具有光学散射特性的外表面(41,42,43,44)使得对于所述入射光束(21)的预定能量与脉冲持续期间来说,
当所述外表面(41,42,43,44)与具有等于所述出口窗(14)的折射率(n1)的折射率的介质接触时,所述焦点(222)的尺寸足够小使得所述焦点(222)中的所述入射光束(21)的能量密度超过在所述焦点(222)处引起LIOB现象的阈值,并且
当所述外表面(41,42,43,44)与具有等于空气的折射率(n2)的折射率的介质接触时,所述焦点(221)的尺寸足够大使得所述焦点(221)中的所述入射光束(21)的能量密度不超过在所述焦点(221)处引起LIOB现象的阈值。
2.根据权利要求1所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中所述外表面(41,42,43,44)具有以通过关系式(nl-n2)*RMS>C*λ定义的RMS值的表面粗糙度,
其中(nl-n2)是所述出口窗(14)的所述折射率(n1)与空气的所述折射率(n2)之间的差,C是具有0.07与10之间值的常量,并且λ是所述入射光束(21)的波长。
3.根据权利要求2所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中C具有0.1与5之间的值。
4.根据权利要求1所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中所述外表面(41、42、43、44)包括结构化表面。
5.根据权利要求1所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中所述外表面(41、42、43、44)包括变形表面。
6.根据权利要求4所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中所述结构化表面(41、42、43、44)包括周期性结构(42,43)。
7.根据权利要求6所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中所述周期性结构(42,43)具有所述入射光束(21)的波长的1与6倍之间的间距。
8.根据权利要求6所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中所述周期性结构(42、43)形成衍射光栅。
9.根据权利要求4所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中所述结构化表面(41、42、43、44)包括任意不规则部(44)。
10.根据权利要求9所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中所述任意不规则部是喷砂凹坑(44)。
11.根据权利要求1所述的基于光的皮肤处理设备(10),其中所述皮肤(30)的处理包括光学切割毛发,并且其中所述出口窗(14)是光学刀片的一部分以使所述入射光束(21)能够沿着基本上平行于所述皮肤(30)的表面的方向离开所述设备。
12.根据权利要求3所述的基于光的皮肤处理设备(10,20),其中C具有0.2与3之间的值。
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---|---|---|---|---|
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EP4324414A3 (en) | 2014-12-23 | 2024-05-01 | HydraFacial LLC | Devices and methods for treating the skin using a rollerball or a wicking member |
BR112018012544A2 (pt) * | 2015-12-22 | 2018-12-11 | Koninklijke Philips Nv | dispositivo de corte de pelos ou cabelos para cortar pelos ou cabelos do corpo de um indivíduo |
CA3026179A1 (en) * | 2016-06-29 | 2018-01-04 | Lumenis Ltd. | Apparatus and method for fractional light treatment |
US20190151021A1 (en) * | 2016-06-30 | 2019-05-23 | Koninklijke Philips N.V. | A hair cutting device |
EP3281598A1 (en) * | 2016-08-09 | 2018-02-14 | Koninklijke Philips N.V. | Light based skin treatment device and method |
EP3661408A1 (en) * | 2017-08-03 | 2020-06-10 | Michal Pawel Kasprzak | Dermoscope and methods |
BR112020011689A2 (pt) | 2017-12-14 | 2020-11-17 | Avava, Inc. | sistema e método de digitalização de feixe de radiação eletromagnética |
KR102183161B1 (ko) * | 2019-02-21 | 2020-11-26 | 주식회사 하이로닉 | 레이저 빔 장치 |
US11484361B2 (en) * | 2019-08-27 | 2022-11-01 | Nikolai Tankovich | Tip for multiple beam tissue therapy |
CN111298302A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-06-19 | 李华强 | 一种红外能量聚焦的治疗装置及其使用方法 |
USD1016615S1 (en) | 2021-09-10 | 2024-03-05 | Hydrafacial Llc | Container for a skin treatment device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005011510A1 (en) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A device for shortening hairs by means of laser induced optical breakdown effects |
WO2008001284A2 (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device and method for the treatment of skin, and use of the device |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5586981A (en) * | 1994-08-25 | 1996-12-24 | Xin-Hua Hu | Treatment of cutaneous vascular and pigmented lesions |
RU2181571C2 (ru) * | 1999-03-18 | 2002-04-27 | Закрытое акционерное общество "LC" | Устройство для терапевтической и косметологической фотообработки биотканей и способ его использования |
WO2004068553A2 (en) | 2003-01-29 | 2004-08-12 | The Regents Of The University Of Michigan | Method for forming nanoscale features |
EP2604215B1 (en) * | 2003-02-25 | 2017-10-11 | Tria Beauty, Inc. | Eye-safe dermatologic treatment apparatus and method |
US20060241495A1 (en) | 2005-03-23 | 2006-10-26 | Eastman Kodak Company | Wound healing monitoring and treatment |
US20070045252A1 (en) | 2005-08-23 | 2007-03-01 | Klaus Kleine | Laser induced plasma machining with a process gas |
US7728295B2 (en) | 2005-09-29 | 2010-06-01 | The Trustees Of Princeton University | Method and apparatus for detecting surface and subsurface properties of materials |
US9889043B2 (en) | 2006-01-20 | 2018-02-13 | Lensar, Inc. | System and apparatus for delivering a laser beam to the lens of an eye |
US8262646B2 (en) * | 2006-01-20 | 2012-09-11 | Lensar, Inc. | System and method for providing the shaped structural weakening of the human lens with a laser |
JP2010525556A (ja) * | 2007-03-29 | 2010-07-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | レーザービームを発生させるものであるための方法及びデバイス、レーザー処置デバイス、及びレーザー検出デバイス |
US8888767B2 (en) | 2008-12-02 | 2014-11-18 | Biolitec Pharma Marketing Ltd | Diode laser induced vapor/plasma mediated medical procedures and device |
WO2011010246A1 (en) * | 2009-07-23 | 2011-01-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical blade and hair cutting device |
EP2897547B1 (en) * | 2012-09-20 | 2017-11-15 | Koninklijke Philips N.V. | Skin treatment apparatus |
-
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005011510A1 (en) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A device for shortening hairs by means of laser induced optical breakdown effects |
WO2008001284A2 (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device and method for the treatment of skin, and use of the device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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