CN111163836B - 提供局部激光治疗来治疗患者的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提供局部激光治疗来治疗患者的系统，其能够在更长的时间段内精确放置在身体上并套准治疗区域，有益于需要精确套准组织的长期治疗和多步治疗组织，诸如需要注射疫苗或激光辐照后给组织提供其他药物的治疗。举例的应用包括：提高疫苗效力，减少疣、皮疹、皮肤癌症和真菌疾病，并促进创面愈合。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光器系统技术领域，具体涉及一种用于对皮肤或组织的靶向点提供局部激光治疗来治疗患者的系统。
背景技术
美容、医疗和外科手术等应用中经常使用激光。在化妆品行业中，激光的用途包括脱毛、祛痘、除疣和祛皱。医疗专业人员常在手术中使用激光技术来切割、凝结和烧灼组织。医学中还常使用激光治疗基于皮肤的疾病，包括疣、皮疹、皮肤癌症、真菌疾病和创伤。这类激光器体型较大，价格昂贵，操作复杂，并需要经过医疗激光用法专业培训的人员。
医学界的研究人员寻求使用激光刺激人体细胞结构来调节某些组织，从而增强免疫应答。在某些情况下，激光可用于提高免疫应答，从而增强人体免疫系统对疫苗的吸收程度。在此情况下，激光可视为疫苗佐剂，因为它能增强人类对特定疫苗的反应。在其他情况下，使用激光来减弱免疫应答，从而使人类对刺激的反应弱化。这样的用处例如在于，当某人对某种物质高度过敏，这种激光治疗可以减轻或消除过度反应的免疫应答。
然而，大多数常规疫苗佐剂是与疫苗溶液结合来增强对疫苗的免疫应答的化合物。通常，将疫苗注射到体内时，这些化学佐剂可能引起不适和/或导致其他不良副作用。效力过强的佐剂经常导致无法接受的局部反应原性或全身毒性，这对于人类使用既不接受又不安全。
发明内容
本发明构思的实施方案包括一种激光器系统，该激光器系统的覆盖区很小，例如其长度通常不大于120mm，或宽度不大于80mm，或厚度不大于40mm，且重量不大于5lb，优选小于20oz，从而该激光器系统具有便携性。在优选实施方案中，该激光器系统的尺寸小于120×80×40mm。该激光器系统可以由电池供电，优先采用内置到激光器系统中的Li+型充电电池。该激光器系统可以作为疫苗佐剂用来促进创面愈合，或用来治疗诸如疣、皮疹、皮肤癌症和真菌感染等适应症。该系统的峰值激光功率能达20mW或更高，其峰值激光输出功率优先能达100mW或更高。
该系统在外表面上具有操作者界面面板，其中具有用于调节功率、启动和停止激光操作以及调节激光设置的按钮。任选的LCD显示器或LED指示器能够显示激光器系统状态以及向使用者提示动作或提供反馈。LCD屏幕可以是触摸屏，其能够显示使用者可以通过触摸屏幕来激活或调节的逻辑按钮和控件。系统处理时间通常长于2秒钟，可能长达60分钟以上。
可以使用安装框架结构将激光器系统附接至人体以便进行治疗。安装框架优选包括诸如塑料、橡胶等低成本材料，并可以是治疗过程中使用的一次性消耗品。该安装框架优选具有在一侧上粘附并安装至人体的背胶，并具有卡钩和/或卡扣元件，其套准激光器系统外侧上的相应元件，以将激光器系统准确且一致地安装并保持在框架中，以便在一致的靶向点上对人体施加激光治疗。
该安装框架优选具有整合元件，该整合元件将在完成激光治疗之前和/或之后识别激光治疗的精确位置。一个整合定点元件可以是圆环，将激光器系统卡入安装框架时，该圆环上折，而将激光器系统从安装框架中移除时，该整合定点元件向下铰折以指示治疗点。该圆环可以用于在附接激光器系统之前使治疗点与框架对准，从而确保激光器系统与目标治疗点适当对准。该圆环也可以用于在激光治疗完成之后下折，并充当在与激光治疗相同的部位施用疫苗注射的指导。在此情况下，该圆环的内径优选与疫苗递送装置的注射器的外径紧密匹配，以使疫苗递送装置的针头对准到激光治疗区域的中心。替选地，整合定点元件可以具有环形以外的几何形状，诸如正方形或椭圆形，或者其形状与疫苗递送装置匹配并优选将疫苗注射定中到激光治疗区域的中心。
一种用于将激光器系统套准目标治疗点的替代方法是使用贴片，或相对较薄的纸片、乙烯基或类似的柔软材料，其一侧带有粘胶。该贴片的形状制成指导激光器系统的轮廓，使得激光操作者可以将系统的激光源保持在适当位置，或者优选将激光源绑在适当位置，以便进行治疗。该贴片的几何形状也优选廓出目标治疗区域，当激光器系统正确保持或安装至廓出的几何形状时，就套准目标治疗区域。该治疗点的贴片轮廓能够用于将贴片对准目标治疗点，随后通过将激光器系统正确定位到贴片轮廓而使其对准这个相同点。贴片定点轮廓还提供准确的治疗点轮廓，以使治疗后的疫苗或药物注射对准治疗区域的中心或边界内。
在另一种方法中，能够使用诸如印章或绘图模板的着墨系统，以便可以标记治疗区域的轮廓以及激光器系统的轮廓相对于治疗点或治疗点的中心位置。这种方法为治疗和定位激光器系统的轮廓提供标记区域，以使激光发射与期望的治疗点相匹配。
在另一种方法中，可以将光敏材料或溶液施加到皮肤上，使得皮肤暴露于激光时变色。使用这种方法，将光敏材料或溶液施加到皮肤上，然后执行激光治疗。移除激光器后，变色区域指示激光治疗过的区域。这向医务人员指示在新的区域或相同区域中需要注射或进一步治疗的区域。
在上述方法中，代替对准激光器系统的轮廓，可以使用简单的匹配基准点将激光定位到目标治疗点。在这种方法中，优选地，使用后很容易就能从患者身上除去和/或洗去为作基准点施加到皮肤上的材料(这些基准点将与激光装置上的类似标记相匹配)。如果使用绑带、系带等将激光器系统保持就位，则可优选使用尼龙搭扣(Velcro)或弹性材料固定绑带，以便轻松又迅速地绑扎和解绑，这类似于大多数常见的血压袖带。绑带或系带等可操作成针头对激光治疗安装框架、贴片或着墨套准机构，并用于围绕佩戴者的手臂定位。在另一种实施方案中，绑带或系带等可操作成使其具有整合的口袋、插夹特征或紧固系统，以在治疗期间以及将激光器系统移除或枢转离开绑带或系带等时保持激光器系统，基于裸露皮肤未被系带覆盖的几何形状，诸如系带中的圆孔，可以清楚指示出激光辐照在皮肤上的位置，并且这种几何形状可充当后续施用疫苗注射或药物溶液的指导。
在另一种方法中，在进行激光治疗时，将激光器系统附接至可易于调节和可移除的附接带，例如尼龙搭扣带。绑带可以具有带平坦圆环或其他几何形状的区域，其几何形状类似于激光治疗区域(不必是相同的几何形状)，由此轮廓区域的中心对应于激光治疗的中心。治疗后能够从绑带上移除激光器系统，并且绑带上的硬盘将指示发生激光治疗的位置以及应进一步施用治疗的位置。
激光器系统的背衬材料优选包括良好的导热材料，诸如铝、铜或钢复合物。在激光器系统的背面使用导热材料为激光器系统的余热提供散热片，并允许不理想的余热从激光器系统散发到治疗者体内，因为该表面将直接与皮肤接触。人体皮肤的外部温度通常在31℃左右，而空气温度通常在20℃至25℃之间，因此人体将略微温热激光器系统并使其保持在30℃左右的温度。随着温度升高，大多数激光器系统的波长将变成更长的波长，而随着温度降低，大多数波长将变成更短的波长。例如，激光二极管的波长漂移在0.3nm/℃至0.7nm/℃之间。例如，在0.6nm/℃的温度漂移下，30℃时1270nm的激光二极管将在40℃时迁移到1276nm。因激光器系统的温度保持相对稳定并接近30℃，则激光波长的漂移不会像不这样使用皮肤作为散热片来管理温度那样大。
在某些实施方案中，使用人的体温来稳定激光温度的方法会降低激光器系统的复杂性，减小尺寸并降低成本，原因是无需额外的冷却或加热来维持波长稳定性。通常，激光二极管系统将使用热电冷却器(TEC)来维持激光二极管的温度，但这种方法会增加成本，由于TEC的电耗而大幅消耗电池电量，仍需外置散热器才能除去激光二极管和TEC产生的热量。其他维持波长的方法包括使用波长稳定性相对固定的激光芯片，诸如分布式反馈激光器(DFB)、分布式反馈反射器(DBR)或光纤布拉格光栅反馈(稳定型FBG)。这些方法中的每种方法都会增加成本，常会急剧降低激光二极管的输出功率。通常利用与人的皮肤接触将激光温度散热保持在20℃至40℃之间就足以达到此范围内的温度稳定性。与人体、皮肤或组织的接触证明在20℃至40℃的温度范围内具有热稳定性。这种方法避免DFB、DBR和稳定型FBG激光器设计相关的复杂性、高成本和尺寸问题。作为提高温度稳定性的添加元件，激光器系统中可以包括加热器元件，以便能够将激光预热到30℃或接近30℃的温度，从而在30℃或大约30℃的操作条件下开始初始激光操作，无需等待皮肤或激光余热即可将激光带入该温区。如果这是激光操作的条件，则添加的加热元件可以加速治疗，因为系统无需等待温度稳定的时间。
所述激光器系统可以与对接站或其他设备进行电子通讯，以便于进行充电。在某些实施方案中，对接站的内部凹窝与激光器系统下部的外侧几何形状相匹配，当激光器系统完全接入对接站时，凹窝内部的充电触点与激光器系统上的外部充电触点相匹配。
激光二极管尺寸小，效率高，成本低，可用波长在220nm至2000nm之间，因此它是激光器系统设计中优选的激光源。优选将安全传感器合并到激光器系统与皮肤接触并发射激光的一侧。一种方法将电容式或电阻式传感器合并到激光器系统出射激光的窗口元件后面。另一种方法包括光学传感器，以识别与皮肤的接触。
一方面，本发明提供一种用于对皮肤或组织的靶向区域提供局部激光治疗来治疗患者的系统。所述系统包括：激光器系统，该激光器系统包括：表面；以及输出激光源的表面上的激光透射窗口；可移除框架，该可移除框架包括：附着至患者皮肤或组织的靶向区域的周围区域的背胶；至少一个连接构件，用于采用可移除、安全又精确的方式将激光器系统耦接至框架，以使包括激光透射窗口的表面定位于框架的内部区域，并通过框架的内部区域输出激光源，以在皮肤或组织的靶向区域形成辐照点。
一方面，一种用于对皮肤或组织的靶向区域提供局部激光治疗来治疗患者的系统包括激光器系统，该激光器系统包括：表面；以及输出激光源的表面上的激光透射窗口；可移除框架，该可移除框架包括：附着至患者皮肤或组织的靶向区域的周围区域的背胶；至少一个连接构件，用于采用可移除、安全又精确的方式将激光器系统耦接至框架，以使包括激光透射窗口的表面定位于框架的内部区域，并通过框架的内部区域输出激光源，以在皮肤或组织的靶向区域形成辐照点；以及可枢转套准构件，该可枢转套准构件在第一位置可移除地耦接至激光器系统的表面，而在第二位置定位于皮肤或组织的靶向区域上。
另一方面，一种用于对皮肤或组织的靶向点提供局部激光治疗来治疗患者的系统包括：激光器系统，所述激光器系统包括发射激光的侧表面；以及可移除贴片，该可移除贴片具有附着至患者皮肤或组织的靶向区域的周围区域的背胶，该可移除贴片进一步具有与激光器系统的外边缘相匹配的内边缘或印刷轮廓，其中，当激光器系统的侧表面抵靠皮肤或组织的靶向区域定位，并且激光器系统的外边缘与贴片轮廓或打印轮廓标记对准，皮肤或组织上的激光发射区域与贴片的标记或内边缘具有公共中心，其中，该公共中心在移除激光器系统之后提供激光治疗过皮肤或组织的位置的准确指示。
另一方面，一种用于对皮肤或组织的靶向点提供局部激光治疗来治疗患者的系统包括：激光器系统，该激光器系统包括发射激光的侧表面；包括印章、模版或书写用具的标记或着墨系统，用于标记靶向点的皮肤或组织以形成与激光器系统的外边缘或相应标记的基准点对准或匹配的轮廓，其中，当激光器系统发光表面贴靠皮肤或组织的靶向点并且激光器系统的外边缘与皮肤或组织标记对准时，皮肤或组织上的激光发射区域与皮肤或组织标记具有公共中心，并且该公共中心在移除激光器系统之后提供激光治疗过皮肤或组织的位置的准确指示。
另一方面，一种用于对皮肤或组织的靶向点提供局部激光治疗来治疗患者的系统包括：激光器系统，所述激光器系统主要从一侧发射激光；绑带系统，其中激光器系统在治疗期间附接至绑带，并当从绑带移除系统或将系统枢转离开皮肤而仍留在所述绑带上时，绑带上的环口或其他物理几何开口与激光发射区域具有公共中心，并且该公共中心在移除激光器系统之后提供激光治疗过皮肤或组织的位置的准确指示。
另一方面，一种用于对皮肤或组织的靶向点提供局部激光治疗来治疗患者的方法包括：将激光器系统直接安装到患者的皮肤上；以及使用人体皮肤或组织的自然温度将所述激光器系统的温度维持在20℃至40℃之间。
附图说明
在附图中，不同视图中的附图标记指代相同的部分。附图未必按比例绘制；而重点在于说明本发明的原理。图中：
图1是根据某些实施方案的安装在人体上的激光器系统的透视图；
图2是根据某些实施方案的图1中的系统，其中激光器系统从框架上卸下；
图3是示出根据某些实施方案的将图1和图2中的框架与针头对准以便治疗的透视图；
图4是根据某些实施方案的激光器系统与安装框架的正前透视图；
图5是图4中的系统的背面透视图；
图6是根据某些实施方案的激光器系统的背面透视图；
图7是图6中的激光器系统的正面透视图；
图8是图6和图7中的激光器系统的顶面透视图；
图9是图6至图8中的激光器系统的底面透视图；
图10是图4至图5中的激光器系统的多个部分的分解图；
图11是根据某些实施方案的安装框架的透视图，其中注射引导件处于向上位置；
图12是根据某些实施方案的安装框架的透视图，其中图11中的注射引导件处于向下位置；
图13是根据某些实施方案的用于对准激光器系统与针头的贴片的透视图；
图14是图10中的控制板的顶面透视图；
图15是图10和图14中的控制板的底面透视图；
图16是根据某些实施方案的图6中的激光器系统位于对接站中的正面透视图；
图17是图6和图16中的激光器系统位于对接站中的背面透视图；
图18是图16和图17中的系统和对接站，其中激光器系统尚未对接；
图19是根据某些实施方案的激光器系统的操作方法的流程图；
图20是根据某些实施方案的激光器系统的替选操作方法的流程图；
图21是图4的截面图，其中截面直接穿过图8中的卡扣特征11之一；
图22是图4的截面图，其中截面直接穿过卡钩5和卡钩特征13；
图23是根据某些实施方案的图12中的安装框架的细节图，包括铰链区域的细节图，其中扣环处于松弛或向下位置；
图24是图12和图23中的安装框架的细节图，包括铰链区域的细节图，其中扣环处于中途铰接向上位置；
图25是图12中的安装框架具有弹簧元件的不同实施方案的细节图，包括铰链区域的细节图，其中扣环处于松弛或向下位置；以及
图26是图12和图25中的安装框架具有弹簧元件的不同实施方案的细节图，包括扣环处于中部铰接向上位置的铰接区域的细节图。
具体实施方式
本发明的一种实施方案包括一种激光器系统，该激光器系统的覆盖区很小，其长度不大于120mm，或宽度不大于80mm，或厚度不大于40mm，或体积不大于384cm3，且重量不大于5lb，且峰值激光功率能达20mW或更高。本发明的优选实施方案的规格包括任一维尺寸小于100×60×40mm，或体积不大于240cm3，且重量小于20oz，峰值激光功率能达100mW或更高。该激光器系统优选由电池供电，优先采用内置到激光器系统中的Li+型充电电池。该激光器系统可以作为疫苗佐剂用来促进创面愈合，或用来治疗诸如疣、皮疹、皮肤癌症和真菌感染等适应症。激光波长应在200nm至2000nm之间，优选在1000nm至1400nm之间。用于某些疾病的最优波长在1200nm至1310nm之间，一些实施方案偏好该波长，而一些其他实施方案偏好1250nm至1300nm的更窄波长范围来优化治疗效力。
因此，在一些实施方案中，使用激光代替化学药品作为疫苗佐剂能够增强疫苗效力而不会带来不适和不良副作用。增强疫苗效力的益处在于可以使弱效疫苗足够有效地使用。例如，针对老年人群，流感疫苗往往无效，在施用疫苗之前可使用激光佐剂使之有效。目前针对基孔肯雅热、寨卡病毒、结核病和疟疾等疾病研发的许多疫苗效力很弱，若无佐剂来提高其效力，它们将无法投入商用。其他疫苗需要一系列注射或“加强”才能获得适当的疾病免疫力；在贫困和发展中地区，很难带入医疗用品和人员为人们进行多次疫苗接种。这类效力低下和多次接种的问题可以通过使用激光佐剂作为化学佐剂的替代或补充得以解决。
麻省总医院(MGH)疫苗与免疫治疗中心(VIC)的研究人员近期认定一种新的佐剂方法，有望解决这一需求。MGH发现，在小鼠模型中，以1000nm至1300nm之间的某些波长进行皮内疫苗接种之前，对小面积皮肤进行无害激光治疗会增强对临床相关疫苗的体液免疫和细胞介导免疫的应答，并在流感致死性小鼠模型中展现极高的存活率，参阅美国专利申请公布US 2014/0276358 A1，其全文通过引用并入本文。结果表明，本发明中的激光辐照度和剂量与小鼠中使用的激光辐照度和剂量相当，显示对人类无痛。1061nm、1258nm和1301nm左右的波长分别使用小于2.0w、1.7w和1.6w的功率水平对0.25cm2的治疗面积显示出疫苗佐剂效力。这些实验中发现最有效和优选的波长是1258nm。这项工作建立在先前研究的基础上，其中使用可见光、高频、超短持续时间的脉冲激光来强化对皮内疫苗接种的免疫应答。
医疗应用中的常规激光器系统既大又昂贵，特别是重量超过5磅，经常超过100磅，常是大型落地立式单元，成本超过30000美金。这些激光器因其实现激光输出的复杂程度和技术选择而既大又昂贵。典型用于脱毛和皮肤治疗的家用激光器重达一磅以上，价格达500美金以上。激光器必须便宜、紧凑、坚固且易用，才能广泛使用激光作为疫苗佐剂或用于普遍医疗用途。用于疫苗、医学用途或外科用途的激光器的重量优选小于10盎司，成本低于4000美金，由电池供电，坚固耐用，可以手持或能够直接安装或绑系到人类患者身上。家用激光器期望具有相似的特征，零售价为400美金以下。
许多过去和目前的激光治疗皮肤的实例可能适用于家庭和医疗用途。例如，美国专利第8,888,830号(其全文通过引用并入本文)描述了一种激光器系统和方法，通过使用近红外激光产生可控可变的无痛加热皮肤。这类激光器设计和方法通常具有机头，该机头的激光处理相对较快，每个治疗点在几秒内进行治疗，随着治疗逐点移动而重复进行。但该方法不适于将激光源直接施加到治疗区域达2秒以上的激光治疗时间。手持式激光器以及带手持件的落地或台式单元在这些长时间治疗周期中不便且效果较差。
治疗诸如疣、皮疹、皮肤癌症和真菌感染等适应症通常需要在相当长的时间段内(超过2秒钟，最长60分钟)将激光精确定位到目标组织上。同样，对于激光佐剂应用，需要将激光器精确放置并在此精确位置保持2秒钟至20分钟。此外，还须将激光器安装在人身上，以便记录完成激光辅佐治疗后应在何处施用疫苗注射，从而在激光辐照点的中心或中心附近发生疫苗注射。目前的激光器系统尚未解决在这样的时间段内保持激光佐剂应用的准确放置以及记录用于后续治疗(如疫苗注射)的位置等问题。
图1示出激光器系统1，该激光器系统1安装到安装框架2中并由可枢转套准构件(又称扣环3)固定。优选地，将安装框架2附着到人肩下方通常施用疫苗注射的位置，但不限于此。替选的方法可以等同地将安装框架2和系统1放置在任何目标皮肤区域上，以解决目标激光治疗点。
图2示出图1中的激光器系统1与安装框架2分离的状态，其中示出夹持元件5，当将激光器系统1可移除地耦接或安装至安装框架2时，该夹持元件5支持将该激光器系统1保持就位。框架2包括扣环3，该扣环3枢转或旋转到向下位置，廓出激光治疗点的部位。在扣环3与安装框架2之间延伸的铰链元件4优选整合到安装框架2中，并自动弹入图2所示的位置，例如相对于图1所示的扣环3的安装位置成90度的向下位置。
图3通过箭头示出安装框架2与注射器40的联系，指示将安装框架2附着至期望优选从注射器40施用疫苗等的目标区域时，如何通过扣环3形成或以其他方式划分的轮廓轻松将注射器40对准激光治疗区域。注射器针头41优选必须对准激光治疗区域的中心。扣环3的内侧几何形状优选与注射器40的外侧几何形状相同或相似，以使注射器40在注射应用期间配合到扣环3中，促使针头41在激光治疗区域居中。
图4示出安装到安装框架2中但尚未安装到人身上的激光器系统1的LCD显示器9、带电源钮、菜单钮和开始/停止钮的膜触板8、端口盖7。
图5是如图1所示的激光器系统1，其安装到安装框架2中，背面透视示出激光透射窗口6(又称激光窗口)，当激光器系统如图3所示不在安装框架2中时，扣环3位于与窗口6相同的居中位置。安装框架的背面区域10具有胶粘涂层，使用前可用蜡纸保护该胶粘涂层。该背面区域10用于将框架2和所连接的激光器系统1粘附至被治疗者。
图6示出激光器系统1的背面透视图，特别是示出激光透射窗口6、卡扣特征11和激光器背板12。对于热性能，用于激光器背板12的材料优选包括热导体，诸如铝、铜或钢复合物。窗口6对于激光器系统1发射的波长透明，并优选由玻璃、塑料或相关材料制成。
安装框架2的内边几何形状优选与背面边缘36相匹配，以当将激光器系统1扣入安装框架2时，存在将激光器系统1保持在固定位置的适贴配合，同时允许激光器背板12和安装框架背面区域10的表面保持在同一平面上并与人体皮肤接触，如图1所示。这种激光器背板12与皮肤表面之间的直接接触在激光器系统1与被治疗者之间提供良好的导热。直接接触还提供激光窗口6与皮肤之间的紧密接触，这会提供从激光器到皮肤的安全激光发射，而不允许杂散光进入空气并引起眼部安全或其他辐射问题。使用紧密接近窗口和激光发射区域的电容式或电阻式传感器，可以验证这种紧密的窗口/皮肤接触。安装框架背面区域10粘附到皮肤能够确保激光在治疗期间停留在相同的位置而不会受到干扰。尽管本文将激光器系统1描述为产生并输出激光源，但系统1不限于激光频谱，而在可以输出其他电磁辐射源的情况下，可以等同地应用其他频率。换言之，尽管某些实施方案中涉及激光，但任何电磁频谱区间可以等同地应用于实现本发明构思的期望特征。
卡扣特征11与扣环3配合，优选无需绑带或人工握持就能将激光器系统1保持到安装框架2。例如，图8所示的卡扣特征11可以是与扣环3的接收区域接合的凸舌等，使得这些元件卡合在一起并保持到某人施加大力有意地解除卡扣连接为止，使卡扣特征11与扣环3分离。图21示出卡扣特征11适贴配合到扣环3的凹窝中的剖视图。
图7是激光器系统1的正面透视图，其中更详细地示出电源钮39、菜单钮38和开始/停止钮37，但不限于此。
图8是根据某些实施方案的激光器系统1的特写俯视图，其中示出卡扣特征11和激光器背面边缘36的细节。两个卡扣特征凸舌11之间的空腔以齐平方式安置扣环3。这样，将激光器安装到人身上时会隐藏扣环的边缘，这种方法从外观上看上去良好且“干净”。
图9是激光器系统1的特写仰视图。本图中，激光器系统1的底部区域包括电功率元件14、卡钩特征13和激光器背面边缘36。卡钩特征13设计成与夹持元件5配合，以将激光器系统1安装到安装框架2。图21示出卡钩特征13如何与夹持元件5接合的剖视图。背面边缘36可以包括斜角等，其从激光器系统1的顶部延伸到底部，并进一步从激光器系统1与人的皮肤直接接触的背面延伸到其侧面，如图6所示。激光器可以采用自背面边缘36延伸出的锥度，这需要额外的宽度来适合所有内部功能部件。相对较窄的皮肤接触表面可能有益于适合幼儿。因此，锥度允许更小的接触表面和更多的内部空间用于激光器的组件。
图10是图1至图9的激光器系统1的分解图，示出安装框架2、激光透射窗口6、安全传感器15、激光器背板16、密封垫圈17、激光引擎18、端口盖7、控制板19、激光器前板20、显示器9、膜触板8和贴片21。
安全传感器15可以配置为环形传感器或传感器环，安装在激光透射窗口6后面，并优选是电线的集成带缆，其具有在激光透射窗口6后面形成的一个或多个接触垫片，它们用作电容式或电阻式传感器元件。带缆的另一端插入控制板19，该控制板19与激光器系统1的元件(如显示器9、按钮37至39等)进行通信并控制操作这些元件。密封垫圈17通常由橡胶材料制成，并使激光器背板16相对于激光器前板20密封。如图10所示，激光器背板16和激光器前板20可以是独立的部件。端口盖7密封激光器前板20的侧端口。膜触板8密封激光器前板20的正面。激光透射窗口6密封激光器背板16的下部。因此，前述密封元件的组合允许完全容纳和封闭激光器系统1的内容物。这些密封件也共同防止颗粒、灰尘、液体或其他不理想的物质进入激光器系统1而对内置部件造成任何损坏。这些密封件优选设计为水密，从而使激光器系统1防水。端口盖7优选翻动打开和关闭，并以铰接方式附接至激光器前板20。端口盖7插入控制板19上的USB端口或其他I/O设备，并密封电子器件和激光器正面以防水和颗粒流出。
图11示出安装框架2，其优选由一件塑料或类似的低成本材料制成。图11示出扣环3处于向上位置，使用者会握持该扣环来安装激光器系统1。安装框架背面区域10优选在使用前涂有粘胶或相关的粘合材料并覆有蜡纸。安装框架2具有构造并布置成与其背面边缘36精确配合的内部边缘42(参见图6)。夹持元件5构造并布置成与卡钩特征13精确配合(参见图9)。
图12示出与图11相同的安装框架2，但示出扣环3位于向下位置，该向下位置指示将来发生激光治疗或已进行治疗时已经发生激光治疗的位置。图23示出扣环的铰链部分的分解图。在该分解图中，弯曲区域90的总体厚度比外沿材料94的总体厚度更薄。该弯曲区域90由弹簧记忆性良好的材料制成，该材料不会发生塑性变形，但存蓄施加于其上的任何弯曲力，而当释放时，存蓄在材料中的力使构件弹回到完全息止的位置，如图23所示。凹槽91构造成确保弯曲发生在弯曲区域90中而不发生在其他区域中。弹簧挡块92是一种凸起的塑性材料，它会防止扣环背面93过度延伸超过90度而损坏该材料90中的弹力。图24示出扣环展开一半；本图中可以看出铰链如何在90发生弯曲并在表面93撞击92时停止弯曲。图25与图23的区别在于扣环的铰链部分的不同实施方案。本图中，铰链弹簧95在弯曲并保持弹力的区域内由两个正弦波状元件组成。这种类型的铰链弹簧在塑料材料内每单位面积产生较小的应变或变形，使其免于塑性变形并在释放时完全弹回。该铰链弹簧的其他实施方案可能具有一个或两个以上正弦波状元件。图26示出向上旋转45度的扣环3，其中示出铰链弹簧95如何在远大于图24中弯曲区域90的区域上变形。
图13是用作替选方法(代替安装框架2)来对准激光器系统1的贴片22。贴片22具有激光治疗环边缘24、贴片环23、贴片宽度25、贴片激光器系统引导边缘26和贴片背衬27。激光治疗环边缘24至少与激光器系统1发射的激光等大，并当激光器背面边缘36对准贴片激光器系统引导边缘26时具有相同的中心点。这种对准允许贴片22准确地套准激光器系统的治疗点。贴片环优选与整个贴片22整合为一体。贴片背衬27优选在使用前涂有粘胶或相关的粘合材料并覆有蜡纸。贴片宽度25优选在5mm至30mm之间，并在激光器系统引导边缘26的几何形状周围相对均匀。贴片22优选由相对较薄的纸片、乙烯基或类似的柔软材料形成，其一侧上具有粘胶，并以低成本制成，这意味着它是一次性的。
图14是控制板19，其中示出显示器9安装在上方，而激光引擎18安装在下方，但未必安装至控制板或接触控制板。USB端口28集成并焊接到控制板19上，使得该端口在组装时对准用于USB端口的塑料开口。控制板19可以如图10所示那样实施。
图15示出图14中的控制板19的仰视图，其中激光引擎18和激光引擎透镜29示出箭头轨迹，其中激光发射并行进一定距离到镜面31反射，该镜面31被安装至控制板19的镜架32保持就位，但也可以替选地安装至激光器背板16。优选由激光二极管产生220nm至2000nm范围内的激光。对于疫苗佐剂应用，优选1000nm至1310nm之间的波长，最优选1250nm至1290nm之间的波长。至少一个电池30附接至控制板19，以向诸如显示器9的电子部件供电。在某些实施方案中，两个电池30可以如图所示定位于控制板19中，但不限于此。
图16示出激光器系统1安装在附接有电源线34的对接站33中。对接站33包括搁架，该搁架构造用于接收激光器系统1并将其保持就位，并经由电触点43对电池30进行充电(参见图18)，这些电触点43直接抵接激光器系统1底部的电源元件14，如图9所示。
图17示出图16中的系统与对接站安装孔35和电源线34的后视图。安装孔35用于插入从墙壁或其他侧表面延伸出的螺丝或其他凸形元件，以便悬挂对接站33等。电源线34在诸如插座的电源与搁架中的电触头43之间延伸，当电触头43直接抵接位于激光器系统1底部的电功率元件14时，它们向激光器系统的电池30供电。
图18示出激光器系统1正在与对接站33对接之前。电触点43位于对接站33的底部，并与激光器系统1的电源元件14配合为激光器系统的控制板19中的电池提供充电。
图19是根据某些实施方案的用于使用安装框架2施用激光治疗的方法的流程图。参照图1至图18中的元件来描述图19中的方法。
更具体而言，在步骤50中，按下电源钮39，例如图7，以使激光器系统1通电。一旦接通电源钮39，系统1包括的专用硬件处理器便启动到步骤51。这里，可以从控制板19上的扬声器或蜂鸣器元件产生诸如叮当声的音频信号。然后，显示器9的指示灯点亮，以指示系统电源已开，并指示将设备设置为执行哪一预设激光程序/功率水平。
在步骤51中初始通电后，系统控制程序自动为使用者设置默认功率水平。在步骤52中，使用者此时可以再次按下电源钮39作为电源/程序选择钮，以更改激光器一开始工作时将使用的电源/程序。使用者可以继续按下电源钮39以在诸如低到中到高、再回到低功率水平之类的循环。每次按下电源钮39时，LED灯或显示器9都会更改激光设置配置，以表示针对给定治疗的功率水平选择或设置。例如，按下电源钮可以配置为针对给定治疗调整激光功率水平。医生或医学专家可以基于年龄、性别和治疗目的选择适当的功率水平。电源选择钮的另一用途是在特定适应症的激光配置之间循环。例如，初始功率水平可以定义为“疫苗佐剂”，当第二次按下按钮时，下一程序指示显示为“脚部真菌”，而再次按下按钮之后，显示器指示第三治疗配置，如“痤疮治疗”，等等。这样，可以在工厂针对几种治疗适应症来配置一个激光设备，医生可以通过按下电源钮直到显示期望的适应症来循环到适当的治疗适应症激光配置。这对于医生而言十分有益、便捷又具成本效益，因为一个设备可以用于几种医疗程序。
使用者可以在步骤53中通过向上拉动扣环3，例如拉到图11所示的向上位置，并将激光器系统1插入安装框架2中，确保卡钩特征13与夹持元件5适贴配合之后再按扣环3，然后将其牢固地锁扣到卡扣特征11上，该卡扣特征11将激光器系统1锁定到安装框架2上，例如图4和图5所示。
在步骤54中，使用者从安装框架背面区域10上除去粘胶覆纸，以暴露安装框架背面区域10的粘合面。
在步骤55中，使用者可以通过将粘合面牢固地按到皮肤上直到系统1被牢固地粘附到人体皮肤上，将安装在安装框架2中的组合激光器系统1在人体皮肤上定位在皮肤目标区域。
一旦激光器背板12和激光透射窗口6与皮肤良好接触，安全传感器环15将向控制板19提供电信号，并且激光器系统1将经由声音和/或变化向显示器9指示系统已准备好进行治疗。来自安全传感器15的电信号通常是电容或电阻的度量。这些度量基于人体皮肤或组织与传感器的接近度而变化。校准传感器和控制板，以测量人体皮肤或组织何时距接触激光器背板12或激光窗口6不到2mm，并优选直接接触到激光器背板和窗口。激光器系统1连续检查安全传感器环15是否与皮肤良好接触/接近。在步骤56中，如果皮肤接触或距皮肤的预定接近度不足，则该方法继续到步骤57，其中显示器9向观看者或收听者呈现信息，其更新中包括弃置安装框架2的信息以及进一步指示，例如步骤53中所述，将激光器系统1夹到不同的安装框架。如果在判定菱形框56确定可接受继续治疗，则该方法可以继续到步骤58，其中系统指示准备开始治疗，这通常是通过向显示器9的声音和更新来完成。系统1的专用处理器可以执行程序指令来执行一个或多个方法步骤，例如，判定菱形框56。
在步骤59，要开始治疗，医务人员按下开始/停止钮37。这样促使激光器系统1在步骤60中开始其程序化顺序的激光治疗，引导该激光治疗通过激光透射窗口6到达皮肤的目标区域。在步骤60，激光器系统1根据程序化顺序治疗皮肤。这样做时，系统1可以例如在显示器9上显示信息或点亮显示器LED等，包括正进行治疗的指示符。而且，这样做时，系统1连续检查错误。据此，在判定菱形框61处，如果在治疗期间遇到错误，则激光器系统在步骤68中停止，可以从系统1产生警报或其他声音，和/或显示器9可以更新显示错误信息和使用者的下一步骤。例如，如果在激光治疗期间从皮肤上取下激光系统1，安全传感器和控制板将确定该错误并立即停止发射激光，然后显示错误代码，诸如“Error 6:Laser lost contactwith skin.Please remove system and start again(错误6：激光与皮肤失去接触，请移动系统再重新开始)”。在判定菱形框61，如果未遇到错误，则系统1同时检查程序是否完成。在判定菱形框62，响应于确定无错误，确定程序化的顺序是否完成。如果完成，则系统1转到步骤63，其中显示器9被更新，并产生听觉和/或视觉指示符，以向使用者指示治疗已完成。
在步骤64，从安装框架2中移除激光器系统1，并在步骤65中，将安装框架2的扣环3(本文中又称注射引导件)向下折叠到皮肤上，以廓出激光治疗区域并视需要引导任何医疗注射/疫苗接种。优选地，当移除激光器系统1时，扣环3在步骤65中自动向下弹动。安装框架的扣环与平坦部分之间的铰链4包含塑料弹簧，当扣环向上收起时，该弹簧被压缩，当扣环向下旋转时，弹簧压力被释放，安装时扣环与皮肤大致齐平。弹簧优选类似于板簧机构，该板簧机构在压缩时保持能量而在除去保持力时释放该能量。视需要，在步骤66中，医务人员使用扣环3作为引导件来施用注射，以使注射在激光治疗区域居中。最后，在步骤67中，移取并弃置安装框架2。
一旦使用者使用激光器系统1完成治疗皮肤，使用者就能允许系统1自动关闭，因为系统被编程为在短时间内(例如约2分钟内)未按下任何按钮即为超时。替选地，使用者可以按下电源钮39约达1秒以上，由于响应于按下电源钮发送到系统电子器件的信号，激光器系统1将断电。当激光器系统1断电时，它可以播放相比启动音更低音调的叮当声或其他音频输出，并且所有显示元件都将关闭。
对于需要在患者身上的特定部位首要进行激光治疗的适应症，如治疗疣、皮疹或真菌区域时，优选首先执行步骤54和55，随后执行步骤53。这种顺序允许医学专业人员确保扣环3(以及随后的激光治疗)与目标治疗区域对齐。
图20是概括通过使用贴片22代替安装框架来实施激光治疗的替选方法的流程图。在此过程中，步骤70至72的操作与步骤50至52的操作相同，因此为简明起见，不再赘述。在步骤73至74，使用贴片代替安装框架2，因此该贴片经由背胶直接粘附到皮肤的期望部位上。在步骤75中，将激光器系统1放置到贴片的轮廓中，以使激光器背板边缘36与贴片激光器系统引导边缘26对准，并且激光透射窗口6与激光治疗环边缘24对准。在治疗过程中手动将激光器系统1保持就位，或者优选将其绑系就位。步骤76至83和步骤87完全对应于步骤56至63和步骤68，并且操作相同，因此为简明起见，不再赘述。在步骤84中，如果手动握持激光器系统1，则将其从皮肤上手动移除；如果将激光器系统1绑系就位，则将其解绑。步骤85至86的执行与步骤66至67的执行相同，因此为简明起见，不再赘述。
激光器系统在任何或所有这些维度的尺寸优选不大于72×44×23mm。安装框架周边的宽度优选小于20mm，并通常为大约10mm。
使用端口盖7后面的端口，使用者能够插入USB线或类似线缆以与激光器系统1建立电气和/或编程连接。这种连接允许使用者为激光器系统的电池充电并视需要对设备进行编程。同样，该系统可以配备有蓝牙设备或其他无线接口以及存储在计算机存储设备中并由硬件处理器执行的相应程序代码，并且使用者可以经由蓝牙连接等将激光器系统1与能够编程或与激光器系统1通信的外置设备配对。蜂窝电话、平板型计算机或桌面型计算机上的应用或App能够实现蓝牙连接，并允许使用者与激光器系统建立稳健的接口，以进行编程、跟踪激光使用情况和配置设备。这种连接还能在设备与外部数据库之间同步数据，以便存储数据，更新软件和固件以及其他编程功能。这种同步可以自动发生，并且也可能涉及诸如管理使用费和设备限时等商业条款。
下面概述系统的优选操作：通常，医务人员将激光器系统1安装到框架2上，通过向下扣动扣环3使其与卡扣特征11配合而固定，然后从框架2的背面剥离保护性纸材而露出框架2的背面区域10的粘合面，然后将整体激光器系统和框架施加到人体皮肤上，并使用粘合界面将安装框架2和激光器背板12的背面粘附到人体。一旦完成，膜触板8或显示器9上的按钮便开始激光操作。一旦激光治疗完成后，医务人员将从激光器系统1解开扣环3并取下激光器系统，从而移除激光。一旦取下激光器系统后，扣环3将自动朝向皮肤表面旋转并为医疗专业人员提供指导，以便随后使用注射器40或类似的药物递送装置来施用注射。一旦施用注射后，医学专业人员被注射者就剥掉安装架以完成整个过程。在激光辐照后移除激光器系统之后，作为针头注射的替选方案，使用者可以使用透皮贴剂来施用疫苗或药物。
应当理解，上述内容旨在说明而非限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求的范围限定。其他实施方案落入所附权利要求的范围内。
Claims (18)
1.一种用于对皮肤或组织的靶向区域提供局部激光治疗来治疗患者的系统，所述系统包括：
激光器系统，所述激光器系统包括：
输出激光源的表面；以及
输出激光源的表面上的激光透射窗口；
可移除框架或绑带，其包括：
附着至患者皮肤或组织的靶向区域的周围区域的背胶或锁定压缩绑带；以及
至少一个连接构件，用于采用可移除、安全又精确的方式：
将所述激光器系统耦接至框架或绑带，以使包括激光透射窗口的表面定位于所述框架或绑带的内部区域，并通过所述框架或绑带的内部区域输出激光源，以在皮肤或组织的靶向区域形成辐照点；其中，所述系统还包括：
可枢转套准构件，其处于第一位置时与所述激光器系统的所述输出激光源的表面可移除地耦接，处于第二位置时位于皮肤或组织的靶向区域的上方，并与在皮肤或组织的靶向区域形成的辐照点具有公共中心，所述可枢转套准构件通过铰链连接可移除框架或绑带，所述可枢转套准构件能够向上收起和向下旋转，所述可枢转套准构件向下旋转时，所述可枢转套准构件邻近皮肤或组织的靶向区域，所述可枢转套准构件作为引导件来施用注射，以使注射在激光治疗区域居中。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光器系统输出激光源，以在2秒钟至60分钟之间在皮肤或组织的靶向区域形成辐照点。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光器系统包括至少一个激光二极管，所述至少一个激光二极管输出220 nm至2000 nm范围内的激光源。
4.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括所述框架的可枢转套准构件与平坦区域之间的铰链，所述铰链包括弹簧，当所述可枢转套准构件向上收起时，所述弹簧处于压缩状态，当所述可枢转套准构件向下旋转时，所述弹簧的压力释放，所述可枢转套准构件在安装后邻近皮肤或组织的靶向区域。
5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括所述激光透射窗口后面的电容式或电阻式安全传感器，用于在所述激光器系统的背面和所述激光透射窗口与皮肤的靶向区域接触时生成电信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括无线接口，所述无线接口在所述激光器系统与远程移动设备上的应用之间建立电子通信，以从所述远程移动设备远程进行编程、跟踪激光使用情况以及配置激光器系统。
7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括用于给所述激光器系统充电的对接站。
8.根据权利要求1所述的系统，进一步地：
所述激光器系统的尺寸不大于120 mm x 80 mm x 40 mm；
从直接接触靶向皮肤或组织的设备出射激光的一个激光面，
其中，所述激光器系统产生的峰值激光输出功率能达20 mW或更高。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述激光器系统的体积不超过384 cm3或240 cm3。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述激光器系统输出波长在200 nm至2000 nm之间的激光源。
11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述激光器系统输出波长在1000 nm至1400 nm之间的激光源。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述激光器系统输出波长在1200 nm至1310 nm之间的激光源。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述激光器系统输出波长在1250 nm至1300 nm之间的激光源。
14.根据权利要求8所述的系统，其进一步包括：
所述激光器系统用于治疗疣、足部真菌、皮疹或创面修复或者用作疫苗佐剂。
15.根据权利要求8所述的系统，其进一步包括：
与人体皮肤或组织接触证明在20℃至40℃之间具有热稳定性。
16.根据权利要求8所述的系统，其进一步包括：
用于确保设备与皮肤或组织接合的电容式或电阻式安全传感器。
17.根据权利要求8所述的系统，其中，所述系统为电池供电的无绳系统。
18.一种用于对皮肤或组织的靶向区域提供局部激光治疗来治疗患者的系统，所述系统包括：
激光器系统，所述激光器系统包括：
输出激光源的表面；以及
输出激光源的表面上的激光透射窗口；
可移除框架或绑带，其包括：
附着至患者皮肤或组织的靶向区域的周围区域的背胶或锁定压缩绑带；以及
至少一个连接构件，用于采用可移除、安全又精确的方式将所述激光器系统耦接至所述框架或绑带，以使包括所述激光透射窗口的所述输出激光源的表面定位于所述框架或绑带的内部区域，并通过所述框架或绑带的所述内部区域输出激光源，以在皮肤或组织的靶向区域形成辐照点；所述系统还包括：
通过所述框架或绑带的所述内部区域廓出皮肤或组织的靶向区域的可枢转套准构件与所述框架之间的铰链，所述铰链包括弹簧，当所述可枢转套准构件向上收起时，所述弹簧处于压缩状态，当所述可枢转套准构件向下旋转时，所述弹簧的压力释放，所述可枢转套准构件在安装后邻近皮肤或组织的靶向区域，并与在皮肤或组织的靶向区域形成的辐照点具有公共中心，所述可枢转套准构件作为引导件来施用注射，以使注射在激光治疗区域居中。
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