CN109620401B - 一种半导体激光脱毛控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体激光脱毛控制装置及方法，其包括控制单元、激光器模块、冷却模块、温度控制模块、人机交互模块、开关电源模块、皮肤毛发检测模块以及效果评估反馈模块，该控制装置能够根据上述各个不同工作模块所采集到的信号，经过数据处理后，通过人机交互系统界面进行输入、显示和调整，并针对不同部位、不同的肤色、不同毛发选择不同的激光工作参数，同时进行脱毛效果评估，将其反馈至控制单元不断优化工作参数，从而提高脱毛效果和效率，同时有效减少了脱毛后浮肿、伤疤、色素沉着及感染等不良反应发生。

Description

一种半导体激光脱毛控制装置及方法

技术领域

本发明涉及美容设备相关技术领域，具体涉及一种半导体激光脱毛控制装置及方法。

背景技术

激光脱毛诞生之前脱毛的主要方法包括机械脱毛法、蜜蜡脱毛法、化学脱毛法、脱毛膏、电解法、热分解法等。前四种方法均不能破坏毛囊，不久毛发又会重新长出，电解法和热分解法相对效果更明显，但是治疗耗时长，疼痛明显，操作难度较大，遗留瘢痕机会较大。

激光脱毛是依据选择性的光热动力学原理，通过合理调节激光波长能量，使激光穿过皮肤表层达到毛发根部的毛囊，使毛发失去再生能力同时又不损伤周边组织、痛感轻微的技术。20 世纪 90 年代，陆续出现了红宝石激光(694nm)、翠绿宝石激光(755nm)，半导体激光(808nm)、强脉冲光(500～1200nm)等应用于激光脱毛领域。其中，半导体激光由于性能稳定，脱毛效果好，安全性高副作用小，被广泛应用。

但是，半导体激光器工作时产生大量的废热，导致有源区温度的迅速上升，而激光脱毛的副作用主要是由于表皮的热损伤引起的，在不同皮肤类型的病人中, 最常见的术后副作用有毛囊周围水肿和红斑。深肤色的病人尤其容易出现副作用,如皮肤产生酷热感、色素改变以及疤痕。而且，不同部位毛发、不同肤色、不同毛发类型采用同样的激光工作参数进行脱毛时脱毛效果差别大，还常伴有不良反应包括红斑、毛囊周围水肿结痂，水疱、色素减退和色素沉着等。

发明内容

本发明针对现有技术中半导体激光脱毛时温度过高容易带来不良反应以及针对不同毛发设置相应的激光工作参数的问题，提出一种半导体激光脱毛控制装置及方法。

本发明的激光器模块主要包括半导体激光器和激光输出系统。半导体激光器电光转化效率约为50%，除光功率外，剩余的电能几乎全部转化为热能，整个模块的热积累相对是很严重的。本发明通过设置冷却模块，通过风冷形式降低激光器温度，其主要包括散热风扇，并根据散热需求配置相应的风扇数量，一般为4个。通过配置包括TEC制冷系统的冷却模块还用以有效地降低表皮温度，减少疼痛的同时尽可能地减少损伤。尤其是，当温度控制模块检测到的激光器温度或表皮温度超过第一阈值时，通过控制单元增加散热风扇的散热能力。其中，第一阈值一般设定在20~25摄氏度。优选地，在皮肤与激光器之间加入蓝宝石作为光传输系统的材料，蓝宝石作为导光系统在激光传输过程中聚拢激光光速，能够降低损耗，也能够避免皮肤与激光器之间进行接触。

本发明的对半导体激光器特性影响最为显著的就是温度。为了使半导体激光器的激光特性稳定，使用寿命尽可能延长，必须对其温度进行高精度的控制。温度控制模块用于实时监控半导体激光器模块以及激光器工作周围皮肤表层的温度变化，并将监测的温度信号与控制温度相比较，若温度高于第二阈值，则停止工作以保护仪器设备以及人体安全。温度控制模块主要包括：温度传感器、温度调节控制电路模块。其中，温度传感器包括用于探测的半导体激光器模块温度的第一温度传感器，以及用于探测激光器工作周围皮肤表层温度的第二温度传感器，通过上述两个温度传感器实现对激光脱毛工作温度的实时监控。其中，第二阈值温度一般设定在28~30℃。

本发明的人机交互模块用于实现激光工作参数的输入，如连续/脉冲工作模式、激光功率、脉冲宽度、输出功率以及能量密度等。人机交互模块还可用于实现激光脱毛装置实时信息的显示，如实时激光工作参数、工作时间、皮肤毛发类型等。该模块主要包括一触摸显示屏，触摸显示屏既可以实现手动输入，也可语音识别输入相关信息，还可以通过控制单元自动设置工作参数。

由于不同模块对电源的需求不同，因而对开关电源有不同的要求。本发明中，采取多开关电源供电模式。开关电源模块主要包括为激光器模块、冷却模块以及人机交互模块提供电源的不同开关电源。

为了达到永久脱毛或持久抑制毛发生长的目的, 要使用足够大的能量密度, 将毛发生长区域彻底破坏。但如果能量过大, 又会损伤表皮等其他组织。如，对于皮肤较黑的对象，毛发较黑密，由于黑色素含量多，能充分吸收激光产生热能破坏毛囊，容易吸收能量而引起疼痛、色素改变和水泡等副作用，因而对肤色稍黑者选择低能量密度。如果皮肤较白，毛发稀黄，由于黑色素含量少，不能充分吸收激光产生足够热能破坏毛囊，因而选择高能量密度。又如，对于毛发直径大的人, 其含靶色基越多, 故吸收的能量也较多,易产生副作用, 因此使用较小的能量密度。可见，对于不同毛发部位、肤色类型、毛发状态，显然所需的能量有存在差异。本发明通过设置皮肤毛发检测模块，在激光脱毛前先自动检测皮肤以及毛发类型，不同皮肤和毛发在一定的能量密度下进行脱毛治疗时，选择合适的脉宽可提高疗效和降低副反应。同时能够使用控制单元内预设的模式选择推荐合适的激光工作参数，自动反馈至人机交互模块。

本发明进一步还包括效果评估反馈模块，通过自动收集脱毛率、激光照射时间对脱毛结果进行评估，并将评估结果反馈至控制单元。效果评估反馈模块，根据脱毛率、激光照射时间、疼痛忍受程度等效果划分等级为A-E级，具体地，根据脱毛部位、皮肤及毛发类型、激光脱毛等各项参数与脱毛效果等级相对应，并将其存储在控制单元内，从而实现根据实践情况不断优化参数设置，提高效率，降低副作用等效果。其中，皮肤类型主要基于不同量的色素，即黑色素的皮肤类型可以通过Fitzpatrick皮肤类型量表I-VI进行分类，其中，I型是指非常白皙的皮肤，即即使晒伤也不会晒黑，往后依次递增，而VI型则相反在量表的另一端，指的是非常深的皮肤。毛发类型主要为对毛发直径大小、毛发密度大小等进行划分并分为浓密型、中间型、稀疏型三种。激光脱毛工作参数主要包括脉冲频率、脉冲宽度、脉冲间隔、工作时间、输出功率、能量密度等。

本发明还提供一种半导体激光脱毛控制方法，其步骤在于：

（1）在激光脱毛前自动检测脱毛部位、皮肤以及毛发类型，并将检测结果反馈至控制单元；（2）控制单元根据内预设的模式选择推荐合适的激光工作参数，并将激光工作参数反馈至人机交互模块；（3）人机交互模块根据输入的激光工作参数控制激光器模块、冷却模块、开关电源模块开始工作；（4）根据温度检测模块实时检测到的激光器温度或表皮温度反馈至控制单元，由控制单元与预存储的阈值进行比较，从而进一步控制冷却模块的散热风扇工作或根据需求停止脱毛工作；（5）当脱毛结束后，效果评估反馈模块自动收集脱毛率、激光照射时间并对脱毛结果进行评估，并按等级划分为A-E级，同时将评估结果反馈至控制单元；（6）当脱毛结果评估为等级D或E时，控制单元自动调整内预设的相应激光工作参数并保存，供下次脱毛时参考使用。

通过以上设置，本发明的在激光脱毛正常工作期间，控制单元根据激光器模块、冷却模块、温度控制模块、人机交互模块、开关电源模块、皮肤毛发检测模块及效果评估反馈模块等各不同工作模块所采集到的信号，经过数据处理后，在人机交互系统界面显示皮肤毛发情况、激光脱毛工作参数和最终反馈的脱毛效果，也可以根据实际需要实时调整工作参数。

本发明的激光脱毛用控制系统以 ARM 微处理器为核心，对激光参数的设置与输出进行精确控制，并且加入温度控制系统实现对半导体激光器的实时监测和控制，根据需求降低温度，防止过热时对身体造成不良反应。另外，采用触摸屏控制方式，也可以同时识别语音格式输入，使人机交换界面人性化。

本发明的激光脱毛控制装置用于激光脱毛装置时能够用于祛除身体多部分多余毛发，并针对不同部位、不同的肤色、不同毛发选择不同的激光工作参数，同时进行脱毛效果评估，并将其反馈至控制单元不断优化工作参数，从而提高了脱毛效果和效率，同时有效减少了脱毛后浮肿、伤疤、色素沉着及感染等不良反应发生。

附图说明

图1是半导体激光脱毛控制装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种半导体激光脱毛控制装置，包括控制单元1，用于接收信号并输出控制信号以控制各工作模块的正常工作；

激光器模块2，包括用于实现脱毛的半导体激光器和激光输出系统；

冷却模块3，包括用于降低半导体激光器温度的散热风扇以及用于降低表皮问题温度的TEC制冷系统；

温度控制模块4，包括温度传感器以及温度调节控制电路模块，进一步地，温度传感器包括用于探测的半导体激光器模块温度的第一温度传感器，以及用于探测激光器工作周围皮肤表层温度的第二温度传感器，通过上述两个温度传感器实现对激光脱毛工作温度的实时监控；

人机交互模块5，包括一触摸显示屏，触摸显示屏既可以实现手动输入，也可语音识别输入相关信息，还可以通过控制单元自动设置工作参数；该人机交互模块5用于实现激光工作参数的输入及实时信息的显示；

开关电源模块6，包括为激光器模块2、冷却模块3以及人机交互模块5提供电源的不同开关电源；

皮肤毛发检测模块7，在激光脱毛前自动检测脱毛部位、皮肤以及毛发类型，并将检测结果反馈至控制单元1，进而根据控制单元1内预设的模式选择推荐合适的激光工作参数，并自动反馈至人机交互模块5；

效果评估反馈模块8，用于自动收集脱毛率、激光照射时间并对脱毛结果进行评估，将评估结果反馈至控制单元1。

进一步地，效果评估反馈模块8根据脱毛率、激光照射时间、疼痛忍受程度等效果划分等级为A-E级，结合脱毛部位、皮肤及毛发类型、激光脱毛等各项参数与脱毛效果等级相对应，并将其存储在控制单元内，从而实现根据实践情况不断优化参数设置，以达到提高脱毛效率，并降低副作用等效果。

进一步地，皮肤类型主要基于不同量的色素，即黑色素的皮肤类型可以通过Fitzpatrick皮肤类型量表I-VI进行分类，其中，I型是指非常白皙的皮肤，即即使晒伤也不会晒黑，往后依次递增，而VI型则相反在量表的另一端，指的是非常深的皮肤；毛发类型主要包括浓密型、中间型、稀疏型三种，其主要利用毛发直径大小、毛发密度大小等进行划分；

进一步地，激光脱毛工作参数主要包括脉冲频率、脉冲宽度、脉冲间隔、工作时间、输出功率、能量密度等。

进一步地，当温度控制模块4检测到的激光器温度或表皮温度超过第一阈值时，通过控制单元1增加散热风扇的散热能力，其中，第一阈值一般设定在20~25℃，优选为20℃。若温度控制模块4检测到的激光器温度或表皮温度超过第二阈值时，则停止工作以保护仪器设备以及人体安全。其中，其中，第二阈值温度一般设定在28~30℃，优选为28℃。

进一步地，在皮肤与激光器之间加入蓝宝石作为光传输系统的材料，蓝宝石作为导光系统在激光传输过程中聚拢激光光速，能够降低损耗，也能够避免皮肤与激光器之间进行接触。

本发明的一种半导体激光脱毛控制方法，其步骤在于：

（1）在激光脱毛前自动检测脱毛部位、皮肤以及毛发类型，并将检测结果反馈至控制单元；（2）控制单元根据内预设的模式选择推荐合适的激光工作参数，并将激光工作参数反馈至人机交互模块；（3）人机交互模块根据输入的激光工作参数控制激光器模块、冷却模块、开关电源模块开始工作；（4）根据温度检测模块实时检测到的激光器温度或表皮温度反馈至控制单元，由控制单元与预存储的阈值进行比较，从而进一步控制冷却模块的散热风扇工作或根据需求停止脱毛工作；（5）当脱毛结束后，效果评估反馈模块自动收集脱毛率、激光照射时间并对脱毛结果进行评估，并按等级划分为A-E级，同时将评估结果反馈至控制单元；（6）当脱毛结果评估为等级D或E时，控制单元自动调整内预设的相应激光工作参数并保存，供下次脱毛时参考使用。

由于毛发有生长期、退行期和休止期，通常情况下100%脱毛需要3-4次进行。本发明采用其技术方案进行了试验，当通过皮肤毛发检测模块检测到手臂部位II 型皮肤、中间型毛发存在脱毛需求时，根据控制单元内预设的工作参数进行默认自动设置，具体参数如下：

工作参数	数值
		激光波长	808nm
脉冲频率	5HZ
		脉冲宽度	30ms
能量密度	28 J/cm<sup>2</sup>
		输出功率	600W
光斑面积	12*12mm

经过对上述脱毛人员随访半年观察，经过该1次脱毛后局部毛发再生面积小于原有毛发面积的 20%，毛发较治疗前细软、生长延迟且无浮肿、伤疤、色素沉着及感染等不良反应。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种半导体激光脱毛控制装置，其特征在于：

包括控制单元（1），用于接收信号并输出控制信号；

人机交互模块（5），所述人机交互模块（5）用于接收激光脱毛工作参数的输入及实时信息的显示；

激光器模块（2），所述激光器模块（2）包括用于实现脱毛的半导体激光器和激光输出系统；

温度控制模块（4），所述温度控制模块（4）包括温度传感器以及温度调节控制电路模块；所述温度传感器包括用于探测所述半导体激光器温度的第一温度传感器，以及用于探测激光器工作周围表皮温度的第二温度传感器，当所述温度控制模块（4）检测到的所述半导体激光器温度或所述表皮温度超过第一阈值时，通过所述控制单元（1）增加散热风扇的散热能力；当所述温度控制模块（4）检测到的所述半导体激光器温度或所述表皮温度超过第二阈值时，则停止工作，以实现对激光脱毛工作温度的实时监控；

皮肤毛发检测模块（7），在激光脱毛前自动检测脱毛部位、皮肤以及毛发类型，并将检测结果反馈至所述控制单元（1），进而根据所述控制单元（1）内预设的模式选择合适的激光脱毛工作参数，并反馈至所述人机交互模块（5）；

效果评估反馈模块（8），用于根据自动收集的脱毛率、激光照射时间、疼痛忍受程度将脱毛效果划分为等级A-E，结合所述脱毛部位、皮肤及毛发类型、激光脱毛工作参数与所述脱毛效果等级相对应，并将其存储在所述控制单元（1）内，当所述脱毛效果等级为D或E时，自动调整所述控制单元（1）内预设的模式对应的激光工作参数并保存，不断优化激光脱毛工作参数。

2.根据权利要求1所述的半导体激光脱毛控制装置，其特征在于：

冷却模块（3），所述冷却模块（3）包括用于降低所述半导体激光器温度的所述散热风扇以及用于降低所述表皮温度的TEC制冷系统。

3.根据权利要求1所述的半导体激光脱毛控制装置，其特征在于：

所述人机交互模块（5）包括一触摸显示屏，所述触摸显示屏既可以实现手动输入，也可语音识别输入相关信息，还可以通过控制单元自动设置工作参数。

4.根据权利要求2所述的半导体激光脱毛控制装置，其特征在于：

所述控制装置进一步还包括开关电源模块（6），所述开关电源模块（6）包括为所述激光器模块（2）、所述冷却模块（3）以及所述人机交互模块（5）提供电源的不同开关电源。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的半导体激光脱毛控制装置，其特征在于：所述皮肤类型划分为I-VI类；所述毛发类型包括浓密型、中间型、稀疏型三种；所述激光脱毛工作参数至少包括以下一种：脉冲频率、脉冲宽度、脉冲间隔、工作时间、输出功率以及能量密度。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的半导体激光脱毛控制装置，其特征在于：在所述皮肤与所述半导体激光器之间加入蓝宝石作为光传输系统的材料。

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