CN112438799B - 用于多束组织治疗的尖端件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种尖端件，该尖端件允许治疗性电磁能系统在组织疾病和病症的治疗中递送多束重叠、部分重叠和不重叠的电磁能。该尖端件可用于激光系统、强脉冲光系统、LED系统、射频系统和微波系统。

Description

用于多束组织治疗的尖端件
技术领域
本发明涉及用于治疗性电磁能发射系统的尖端件及其在组织治疗中的使用和制造。
背景技术
尖端件可附接到激光和其他能源设备上，并且可从激光设备上拆下。尖端件可以是激光机头或其他能量发射系统的一部分。尖端件可以是永久的，而不是系统的可移动部分。尖端件可以是一次性的或可重复使用的单位件。
激光二极管是将直流电施加到半导体并且将电能转换成激光能的光源。光是单色的，并且具有较高的方向性。激光二极管通常以连续波模式或相对较长的数百微秒或更长的脉冲发射。一个二极管的光功率可能高达数十瓦。各个二极管可以组装在一起以产生更多的功率。
固态激光器使用固态晶体作为活性介质并且使用闪光灯或激光二极管作为泵浦源。固态激光器中的激光脉冲持续时间可以从十二飞秒到几秒或为连续波。激光能可以从几分之一焦耳到几十焦耳。
当组织包含在特定波长处具有峰值或相对高吸收的特定生色团(chromophore)时，在特定类型的组织中优先吸收某些波长的激光能。在被组织吸收后，激光能转换为热能并导致温度升高。使用与组织中的吸收峰值或相对较高的吸收相匹配的激光束来治疗组织被称为“选择性光热解”。光热解是由光引起的温度升高引起的分解。一些波长在组织中被相对均匀地吸收，并且当这些波长用于治疗组织时，被称为“非选择性光热解”或“均匀光热解”。当这些激光用于医学和外科手术、纹身去除、皮肤脱皮和脱毛时，波长的选择很重要。在约700nm至约1300nm之间的波长范围内，血液中的吸收最低，并且峰值在1450nm至1940nm之间。高加索人皮肤中的吸收在约1050nm和约1150nm之间的波长范围内最低，并且在约1480nm和1930nm的波长处达到峰值。
在一些医用激光应用中，活体组织被激光能故意修饰或损坏。组织的改变取决于体积激光能沉积和脉冲持续时间。在典型情况下，如果激光脉冲长于几十微秒，则典型的结果是皮肤组织中的温度升高，这是由于激光束的能量在血管、血管中的血液和皮肤组织中被吸收而引起的。温度升高导致组织凝结。在某些情况下，邻近目标组织的组织也可能受损。对于正常皮肤组织，存在皮肤组织损伤温度阈值。低于阈值的温度不会产生重大损坏。该阈值取决于时间和温度。在一段时间内(例如，在几毫秒到大约一秒钟之间)对血液和血管的损害，损害阈值约为44℃。对于较短的激光脉冲(例如几微秒)，阈值在大约66℃至72℃的范围内。
如果激光脉冲非常短(通常在几纳秒[10-9秒]和一微秒[10-6秒]之间)，则组织可能由于激光吸收区域中的爆炸或蒸发而受损。激光能被皮肤组织吸收，但是激光脉冲的持续时间非常短，并且组织没有足够的时间膨胀或热量没有从激光点散出。在这些情况下，组织在激光吸收区域中机械破裂。对于大于大约1微秒的脉冲持续时间，激光与组织的相互作用是热的。对于短于1微秒的脉冲，其作用往往是消融或组织破坏形式的机械作用。
电磁辐射发射装置可以不是激光器或激光系统，而是发射诸如强脉冲光(IPL)、微波、超声波、LED(发光二极管)或其组合的非相干辐射。
IPL是近紫外、可见和近红外光谱中的电磁辐射的宽带源。IPL的来源是一个充满气体的灯泡，例如氙气、氪气或其他气体，以及两个电极。极高电压(数十千伏)的脉冲用于启动电极之间的放电电流。然后，主放电中存储在电容器中的电能的初始放电在灯泡中释放。高能电脉冲激发灯泡中的气体原子并产生自发的光发射。IPL的脉冲持续时间可以从微秒到几秒，并且能量范围从几分之一到几百焦耳。
微波是300MHz至300GHz范围内的电磁辐射。微波能在磁控管(真空管，其中电子流在敞开的金属腔中与磁场相互作用)中产生。大约2.45GHz的微波辐射被生物组织中的水分子吸收，并可以加热组织。微波可以通过天线或波导传输，并且可以设计成将微波聚焦在选定的治疗区域。
超声波不是电磁辐射，而是介质中的应力或压缩机械波。超声波的频率高于20kHz。用于医疗应用的超声波的产生主要基于压电效应，其中施加到换能器的振荡电压会产生换能器的形状和应力波的振荡变化。对于医学应用，超声主要用于诊断，但是如果聚焦，则可以用于使组织崩解，例如，根据某些组织的特性或切割来使其分散。
本领域中需要用于治疗性电磁系统的附件，其可以允许系统以变化的电磁能穿透和热效应同时治疗不同的组织层。
发明内容
本发明提供了一种用于治疗性电磁系统的尖端件，其允许系统同时递送多个重叠的电磁能束。该尖端件可用于各种治疗性电磁系统，例如激光、IPL、微波和紫外线系统。
附图说明
图1是本发明的尖端件的第一实施例的图。
图2是具有单个传输窗的本发明的尖端件的第二实施例的图。
图3是具有一对传输窗的本发明的尖端件的第三实施例的图。
图4是具有偏振窗的本发明的尖端件的第四实施例的图。
图5是具有分式(fractional)窗的本发明的尖端件的第五实施例的图。
图5A示出图5的分式窗的俯视图。
图6示出具有束分离窗的本发明的尖端件的第六实施例。
图6A示出图6的束分离窗的俯视图。
图7示出本发明的尖端件的第六实施例的束分离窗的功能。
图7A示出图7的束分离窗的俯视图。
图8示出本发明的尖端件的第六实施例的束分离窗的功能。
图8A示出图8的束分离窗的俯视图。
图9示出本发明的尖端件在皮肤病变的治疗中的使用，所述皮肤病变屏蔽了病变周围的皮肤。
图10示出本发明的尖端件在对皮肤病变施加屏蔽的情况下在治疗皮肤病变中的用途。
图11示出作为激光治疗系统的组成部分的本发明的尖端件。
图12示出本发明的尖端件，其作为适于施加超声能的激光治疗系统的部件。
图13示出本发明的尖端件，其作为适于施加微波能的激光治疗系统的部件。
图14示出本发明的尖端件，作为适于施用IPL的激光治疗系统的组成部分。
在整个说明书和附图中，相似的附图标记始终表示对应的特征。虽然呈现附图是为了帮助理解本发明，但是应当理解，本发明不限于附图中公开的内容。
附图标记
1–尖端件
2–传输窗
2.1–用于传输电磁束5的涂层
2.2–用于传输电磁束6的涂层
3–热电冷却器
4–滚筒
5–电磁束
6–电磁束
7–微芯片
8–微芯片连接器
9–传输窗
9.1–传输电磁束5的涂层
9.2–传输电磁束6的涂层
10–偏振窗
10.1–偏振电磁束5的窗
10.2–偏振电磁束6的窗
11–分式窗
11.1–分式(fractional)凹部
11.2–平面
12–冷却连接器
13–偏振控制器
13.1–向列型液晶盒
13.2–向列型液晶盒
14–接触传感器
15–激光单元
16–电源
17–导线
18–磁控管
19–微波导体
20–微波
21–IPL源
22–光纤导体
23–非相干光
24–超声换能器
25–表皮
26–真皮
27–皮肤病变
29–封闭涂层
30–屏蔽区域
31–束分离窗
32–中央开口
34–束分离涂层
36–分离束
38–磁铁
39–磁场传感器
40–显示屏
41–电磁束5的扫描镜
42–电磁束6的扫描镜
43–电磁束5的激光发射单元
44–电磁束6的激光发射单元
51–屏蔽窗
定义
如本文所用，术语“大约”是指所引用的量、水平、值、数、频率、百分比、尺寸、大小、数量、重量或长度，或变化(正负)为30％，25％，20％，15％，10％，9％，8％，7％，6％，5％，4％，3％，2％或1％的量、水平、值、数、频率、百分比、尺寸、大小、数量、重量或长度。
如本文所用，短语“皮肤状况”包括但不一定限于皱纹、弹性丧失、皮肤光老化、疤痕、皱痕、痤疮、毛细血管扩张、白癜风、皮肤损伤、纹身去除、眼睑下垂及其组合。
如本文所用，短语“皮肤病变”是指影响皮肤的病症、状况或损伤。该短语可以指但不限于良性生长和病变(例如光化性角化病)、肿瘤性病变(例如黑素瘤，基底细胞癌和鳞状细胞癌)、烧伤和其他伤口(例如手术后伤口)，糖尿病性溃疡和褥疮。
如本文所使用的，短语“电磁能”包括但不限于激光能、相干和非相干光能、微波能、紫外线能、射频能和IPL能。
如本文所用，短语“电磁束”包括但不限于激光束、相干和非相干束、微波能束、紫外线能束、射频束和IPL束。
如本文所用，术语“治疗”指疾病或病症的临床干预，以试图改变、减轻、改善、预防、减轻或逆转疾病或病症的进展或症状。
具体实施方式
在至少一个方面，本发明提供了一种用于组织治疗中的电磁能发射系统的尖端件。尖端件可适于可拆卸地连接到，或被制造为电磁能发射系统的组成部分，以允许系统同时发射两束或更多束电磁能，同时束在治疗组织上完全重叠、部分重叠或不重叠。该尖端件可以与具有相同或不同波长和模式的电磁能束一起使用。
与尖端件一起使用的电磁能发射系统包括发射能够治疗患者的组织疾病或状况的电磁能的系统。合适的电磁能量发射系统包括但不限于激光系统、相干光系统、非相干光系统、强脉冲光(IPL)系统、发光二极管(LED)系统、微波系统或其组合。在本发明的一个非限制性方面，电磁发射系统包括IPL光源。IPL光源的脉冲持续时间为数秒至数微秒，能量单位为焦耳，最高可达数百焦耳。电磁发射系统可以包括适于向患者的组织施加超声能的模块或系统。
适用于尖端件的激光系统包括但不限于固态激光器，激光二极管激光器，气体激光器，化学激光器，染料激光器，金属蒸气激光器，半导体激光器或它们的组合。激光系统可以是皮肤科激光，眼科激光，外科手术激光或美容激光。该激光器系统可以包含CO2激光器和固态Er：YSSG激光器中的至少一种。在本发明的至少一个方面，激光系统包括两个或更多个激光二极管。与尖端件一起使用的激光二极管可以具有十二瓦特、二十四瓦特、三十六瓦特、四十八瓦特、六十瓦特、七十二瓦特、八十四瓦特或更多的功率。在其他方面，激光系统包括一个或多个固态激光器。固态激光器可以具有持续数十飞秒到几秒的脉冲，或者固态激光器可以连续波的形式传递能量。固态激光能的范围可以在几毫焦耳到几十焦耳之间。
尖端件可与发射两个或更多个具有相同或不同波长的激光束的激光系统一起使用。波长可以是大约540nm，大约700nm，大约980nm，大约1064nm，大约1440nm，大约1300nm，大约1450nm，大约1550nm，大约1930nm，大约2,790nm，大约2790nm，大约2940nm，大约10600nm，大约1550nm或大约2790nm。在本发明的一些方面，激光系统发射具有一个或多个波长为1550nm的激光束和具有一个或多个波长为2790nm的激光束。尖端件可以与以相同或不同模式同时发射两个或多个激光束的激光一起使用。激光束可以具有连续束模式，脉冲束模式或其组合的模式。激光束模式可以至少为数百微秒。
在本发明的一些方面，除了由电磁能发射系统产生的电磁能之外，尖端件还适于提供电磁能。例如，尖端件可以具有发射相干光，非相干光，超声，微波能或其组合的模块或系统。
在本发明的至少一方面，尖端件的长度是允许尖端件用作支座的长度，其中尖端件的端部与从附接到尖端件的电磁能发射系统发射的电磁能的焦点在同一平面内。
在本发明的至少一个方面，尖端件包括至少一个发射窗，该发射窗发射来自电磁能发射系统的电磁能束。尖端件可以包含一个，两个，三个，四个，五个或更多的传输窗。传输窗具有相对的平面，并且可以是半透明的，并且由诸如蓝宝石或导热玻璃的材料制成。传输窗可以是束成形透镜，其将电磁能束聚焦或成形在被治疗的组织(例如患者的皮肤)上。传输窗的平面可以是平坦的，凹的，凸的或其组合。
传输窗的表面可以涂覆有一层或多层抗反射涂层，其增强了所选的一个或多个波长的电磁能通过传输窗的传输。抗反射涂层可以在传输窗的一个或两个平面上。例如，传输窗可以具有第一抗反射涂层，该第一抗反射涂层增强了第一一个或多个电磁能量的第一波长通过传输窗的传输，第二抗反射涂层，其增强第二一个或多个第二波长的电磁能通过传输窗的传输。涂层可以允许电磁波的波长重叠在施加了电磁波的组织上，例如患者的皮肤。用于抗反射涂层的合适材料包括但不限于：氟化镁，氧化钇，氧化硅，氧化铝，氟化铈，氟化铪或它们的组合。在本发明的一些方面，涂层包括具有低反射率的一种材料的层和具有高反射率的第二材料的层。例如，涂层可包括各自具有低反射率的氟化镁，氧化硅或氟化铈层，以及各自具有高反射率的氧化钇，氧化铝或氟化铪的第二层。涂料组合的非限制性实例包括：氟化镁和氧化钇；氧化硅和氧化铝；氟化铈和氟化铪。抗反射涂层的厚度可以在约100纳米至约500纳米之间。
在本发明的至少一个方面，抗反射涂层可以增强至少一个波长的激光通过激光传输窗的传输。例如，传输窗可以具有第一抗反射涂层和第二抗反射涂层，该第一抗反射涂层增强了激光的一个或多个第一波长的传输，该第二抗反射涂层增强了激光的一个或多个第二波长的传输。抗反射涂层可以增强波长约为540nm，约700nm，约980nm，约1064nm，约1440nm，约1300nm，约1450nm，约1550nm，约1930nm，约2790nm，约2790nm，约2940nm或约10600nm的激光束的传输率。
在本发明的至少一个方面，尖端件具有一个或多个具有一对相对的平坦表面的分式窗。分式窗可以由光学玻璃，光学石英或蓝宝石制成。至少一个平面表面具有一个或多个分式凹部，该凹部具有一个或多个中间的平面凸脊。分式凹部可以具有相同或不同的形状。分式凹部可以是圆柱体的形状。在一些方面，分式凹部在分式窗的面向外的表面上形成一个或多个凹部的同心环。当从电磁发射系统发射电磁能时，分式凹部会散射、吸收和/或反射电磁能，而平面平台则在不散射、吸收、反射或以其他方式修改电磁能的情况下传输电磁能。因此，凹部可以将电磁能束分成具有相同或不同大小和形状的电磁能的多个部分。凹部可以布置成将束分成多个束部分，其中分式束是重叠束、部分重叠束和非重叠束中的至少一种。在本发明的至少一个方面，分式凹部将激光分组。尖端件可以包括多个分式窗，这些分式窗与分式窗的彼此相对的平面表面串联布置。分式窗可以位于尖端件的末端，也可以将其固定在尖端件的传输窗之间的尖端件体内。在本发明的一些方面，在分式窗的外表面上的分式涂层代替分式凹部。分式涂层提供与分式凹部相同的功能，并且可以一层或多层存在。局部涂层可以是吸收或反射激光的非半透明材料。用于分式涂层的合适材料包括但不限于蒸镀的金属膜(例如铝和金)，二氧化硅，氧化钪或其组合。分式涂层可以布置在这些材料的互换层中。在至少一个方面，分式涂层包括二氧化硅层和氧化钪层。在其他方面，部分涂层包括两层或多层蒸镀的金属膜。所述分式涂层的厚度可以在约100纳米至约500纳米之间。
第一实施例
图1描绘了本发明的尖端件的第一实施例。尖端件1被封闭在由合适的材料制成的壳体中，所述材料例如可以是半透明或不透明的医用级塑料。尖端件1具有串联地保持在柱体内的传输窗2和传输窗9。柱体可以由与激光头外壳相同或相似的材料制成。尖端件1适于将电磁束5和电磁束6传输到例如患者的皮肤等被治疗的组织上。传输窗2和传输窗9可具有抗反射涂层，以增强电磁束5和电磁束6同时通过传输窗的传输，使得束在治疗的表面上重叠。传输窗2和传输窗9可以由蓝宝石，导热玻璃或其他适合于传输诸如激光的光的类似材料制成。在本发明的至少一个方面，电磁束5和电磁束6是从附接到尖端件1的激光系统发射的激光束。束可以具有相同或不同的波长，并且可以具有相同或不同的模式(例如连续和脉冲激光束)。
尖端件1还具有至少一个偏振窗10，其适于使电磁束5和电磁束6中的至少一个偏振。偏振窗10可通过在偏振窗10的平面上的偏振涂层10.1和10.2实现偏振。在本发明的一些方面，偏振窗10具有向列液晶盒13.1和13.2，其与偏振控制器13电子连通。因此，可以通过来自偏振控制器13的电信号来控制窗10的偏振状态和透明度，该电信号改变向列液晶盒13.1和13.2的电压。因此，偏振控制器13可以适于调制电磁束5和电磁束6中的至少一个，以产生束的时间形状，从而使束的前边缘更强而其余脉冲的强度更小，以实现热后处理。或者，偏振控制器13可适于成形电磁束5和电磁束6中的至少一个，使得脉冲的开始以低强度开始以实现预热，并且脉冲的结束以更强烈的能量结束。偏振窗10可以是束成形透镜，其将电磁能聚焦或成形在被治疗的组织上。
尖端件1可以包含分式窗11。分式窗11可以由光学玻璃，二氧化硅或蓝宝石制成。分式窗11可具有一个或多个分式凹部11.1，其在分式窗11的面向外的表面上被一个或多个平坦区域11.2围绕。在本发明的至少一个方面中，分式凹部11.1可以具有相同或相似的形状，并且可以具有同心布置的圆柱体的形状。分式凹部11.1可以散射，吸收和/或反射电磁束5和电磁束6，从而将束分成具有改变的大小和形状的电磁能的多个部分。因此，分式凹部11.1可以将电磁束5和电磁束6中的一者或两者分成具有相同或不同大小和形状的多个小电磁束。分式窗11的平面平台11.2传输电磁束5和电磁束6，而不改变束。在本发明的一些方面，分式窗11上的分式涂层代替分式凹部11.1。分式涂层实现与部分凹部11.1相同的功能，并且可以由吸收或反射电磁能的非半透明材料制成，例如激光。用于分式涂层的合适材料包括蒸镀的金属膜(例如铝和金)，二氧化硅、氧化钪、氟化镁、氟化铪或它们的组合。可以将材料布置在交换层中。在至少一个方面，分式涂层包括二氧化硅层和氧化钪层。在其他方面，该分式涂层包括氟化镁层和氟化铪层。该分式涂层可以具有约100纳米至约500纳米的厚度。
激光尖端件1包含与微芯片7电子连通的辊4，使得当尖端件在表面上移动时，例如病人的皮肤，辊4检测旋转并向微芯片7提供信号，从而导致微芯片7指示电磁能系统发射电磁束5和电磁束6。在本发明的一些方面，尖端件1包含与微芯片7连通的接触传感器14，使得当接触传感器14与表面接触时，例如与患者的皮肤接触时，微芯片7使电磁能发射系统发射电磁束5和电磁束6。即，接触传感器14可以起到防止电磁能发射系统发射电磁束直到尖端件与要治疗的组织接触的安全性的作用。
尖端件1可以包括热电冷却器3，该热电冷却器3通过冷却连接器12与传输窗2，传输窗9和偏振窗10中的至少一个热连通。热电冷却器3通过微芯片连接器8与微芯片7电连通。从而微芯片7可以通过启动和关闭热电冷却器3来维持预定温度或温度范围，从而控制冷却，从而控制传输窗2，激光传输窗9和偏振窗口10中至少一个的温度。因此尖端件1可以治疗患者的组织而不会感到不适或损坏组织。热电冷却器3可以是珀耳帖(Peltier)冷却模块。
第二实施例
图2描绘了本发明的尖端件的第二实施例。与尖端件的其他实施例一样，尖端件1被封闭在由合适的材料制成的壳体中，所述材料例如可以是半透明或不透明的医用级塑料。尖端件1可以具有单个传输窗2，该单个传输窗具有被选择为同时传输电磁束5和电磁束6的一个或多个涂层。电磁束5和电磁束6可以具有相同或不同的波长。例如，传输窗2可以在一个表面上具有涂层以增强具有第一波长的电磁束5的传输，而在相对表面上可以具有涂层以增强具有第二波长的电磁束6的传输。涂层可以在激光窗2的平面上。在本发明的至少一个方面，电磁束5和电磁束6是激光束，并且涂层是通过传输窗2减少波长的反射的涂层。
尖端件的第二实施例可以具有在其表面上或在辊4的主体内具有至少一个磁体38的辊4的特征。当尖端件1与患者的皮肤接触并在患者的皮肤上移动时，辊子4适于旋转。辊4的旋转引起磁体38的磁场的周期性变化，其由磁场传感器39检测到。磁场传感器39然后将信号发送到微芯片7，使微芯片7激活附接到激光头1的电磁能量发射系统，以发射电磁束5和电磁束6。尖端件1还具有与微芯片7通信的接触传感器14如本文中所公开的，其起到安全性以防止附接的电磁能量发射系统发射电磁束5和电磁束6直到尖端件与待处理的表面接触为止。
第三实施例
图3描绘了本发明的尖端件的第三实施例。在该实施例中，尖端件1的特征在于传输窗2和传输窗9，在传输窗的相对的平面上具有涂层2.1、2.2、9.1和9.2。涂层适于同时传输电磁束5和电磁束6。电磁束可以具有相同或不同的波长。涂层2.1和9.1可以适合于传输具有第一波长的电磁束5，而涂层2.2和9.2可以适合于传输具有第二波长的电磁束6。在至少一方面，电磁束5和电磁束6是激光束。图3的实施例具有与本文所公开的微芯片7连通的辊4和接触传感器14。
第四实施例
图4描绘了本发明的尖端件的第四实施例。本实施例的特征在于如图1所示的尖端件，其中，尖端件省略了热电冷却器3，微芯片连接器8，分式窗11和冷却连接器12。
第五实施例
图5描绘了本发明的尖端件的第五实施例。尖端件1可包含分式窗11，该分式窗11具有一个或多个分式凹部11.1，该凹部11.1被在分式窗11的面向外的表面上的一个或多个平坦的凸脊11.2围绕。分式凹部11.1可以具有相同或相似的形状。在本发明的一些方面，分式凹部11.1和111呈圆柱状。在其他方面，分式凹部11.1呈一个或多个同心环的形状。分式凹部11.1起到散射，吸收和/或反射电磁束5和电磁束6的作用，从而将束分成具有改变的大小和形状的电磁能的多个部分。因此，分式凹部11.1可以将电磁束5和电磁束6中的一个或多个分裂成多个分束，这些分束是重叠，部分重叠或不重叠的束中的至少一个。平面平台11.2传输电磁束5和电磁束6，而不改变束。在本发明的至少一个方面，分式窗11上的分式涂层代替分式凹部11.1。分式涂层实现与部分凹部11.1相同的功能，并且可以由吸收或反射激光的非半透明材料制成。用于分式涂层的合适材料包括但不限于蒸镀的金属膜(例如铝和金)，二氧化硅、氧化钪、氟化镁、氟化铪或其组合。这些材料可以布置成一层或多层。在至少一个方面，分式涂层包括二氧化硅层和氧化钪层。在其他方面，该分式涂层包括氟化镁层和氟化铪层。与尖端件的其他实施例一样，电磁束5和电磁束6可以是激光束。图5的实施例具有与本文所公开的微芯片7连通的辊4和接触传感器14。
第六实施例
图6-8描绘了本发明的尖端件的第六实施例。在该实施例中，尖端件1可以具有至少一个束分离窗31，该束分离窗31容纳在与尖端件壳体相同或相似材料的柱体内。束分离窗31可以由适合于传输电磁束5和电磁束6的材料制成，例如蓝宝石，导热玻璃等。尖端件1可包含与本文中公开的与辊4和接触传感器14电子连通的微芯片7。
束分离窗31包括在窗的至少一个平面上的束分离涂层34。束分离涂层34由一种材料制成，该材料选择性地阻止一个或多个波长的电磁能量通过束分离窗31的传输，同时允许一个或多个其他波长的电磁能量的传输。例如，束分离涂层34可以阻挡电磁束6的波长的传输，同时传输电磁束5的波长。在本发明的至少一个方面，电磁束5和电磁束6是激光束。电磁束5可以是由波长为2790nm的固态Er：YSSG激光器产生的激光束，电磁束6可以是由波长为1550nm的激光二极管产生的激光束。
束分离涂层34可以一层或多层施加。用于束分离涂层34的合适材料包括但不限于蒸镀的金属膜(例如铝和金)，二氧化硅、氧化钪、氟化镁、氟化铪或其组合。在本发明的至少一个方面，束分离涂层34包括二氧化硅层和氧化钪层。在其他方面，束分离涂层34包括一层氟化镁和一层氟化铪。束分离涂层34的材料可以一层或多层存在，并且可以具有在大约100纳米至500纳米之间的厚度。
图6A，7A和8A示出束分离窗31可以具有中央开口32，该中央开口缺少束分离涂层34。因此，中心开口32允许束分离窗31以重叠束、部分重叠束、非重叠束或其组合的模式传输电磁束5和电磁束6。在本发明的一些方面，中央开口32涂覆有本文所公开的抗反射涂层。应当理解，束分离涂层34和中央开口32可以采取其他构造，其中在束分离窗31的一个或多个区域上存在束分离涂层。例如，束分离涂层34可以作为一种或多种椭圆形或圆形涂层占据束分离窗。
图7描绘了束分离窗31的功能。图7A是图7的束分离窗31的俯视图。其中中央开口32允许束分离窗31同时传输电磁束5和电磁束6，从而允许束的重叠，同时传输，如分离束36的黑暗部分所示。当电磁束6被束分离涂层34阻挡时，分离束36的光部分仅示出电磁束5的传输。
图8类似地描绘了束分离窗31的功能。图8A是图8的束分离窗31的俯视图，并且示出传输束37，其描绘了重叠的电磁束5和电磁束6通过中心开口32的同时传输。分离束36示出深色部分，其中电磁束5和电磁束6重叠并且同时通过中央开口32传输，而分离束36的亮部分描绘了仅电磁束5通过束分离涂层34的选择性传输。即，当电磁束5和电磁束6在中心开口32的边缘处与束分离窗31重叠时，束分离涂层34将束分开，使得分离涂层34仅传输电磁束5。
第七实施例
图9示出本发明的尖端件的第七实施例。在该实施例中，尖端件1包括具有阻挡涂层49的聚焦窗48，该阻挡涂层围绕着居中位于聚焦窗48内的聚焦开口50。聚焦开口50没有阻挡涂层49。聚焦窗48可以由蓝宝石，导热玻璃或其他适合于传导电磁能，例如激光能的材料制成。阻挡涂层49可以在聚焦窗48的至少一个平面上。阻挡涂层49是防止电磁束5和电磁束6通过聚焦窗48传输的材料。阻挡涂层49可以施加在能够阻挡一个或多个波长的电磁能的材料的一层或多层中。合适的材料包括但不限于氟化镁，氧化钇，二氧化硅，氧化铝，氟化铈，氟化铪或其组合。在本发明的至少一个方面，阻挡涂层49包括一层氟化镁和一层氧化钇。在其他方面，阻挡涂层49包括二氧化硅层和氧化钪层。阻挡涂层49的厚度可以在约100纳米至约500纳米之间。
在本发明的至少一个方面，阻挡涂层49防止激光能通过聚焦窗48的传输。聚焦开口50可具有本文公开的一种或多种抗反射涂层。抗反射涂层可以在聚焦窗48的至少一个平面上。例如，聚焦窗48可以在聚焦窗48的第一平面上具有第一抗反射涂层，以增强波长电磁束5的传输，在聚焦窗48的第二平面上的第二抗反射涂层，其增强了电磁束6的波长的传输。在本发明的至少一个方面，抗反射涂层增强了激光能的传输。在一些方面，窗48代替尖端件1的主体中的具有与聚焦开口50相同的尺寸的开口。
图9描绘了尖端件1在治疗具有表皮25和真皮26的患者的皮肤上的皮肤病变27上的用途。尖端件1发射电磁束5和电磁束6，使得束完全或部分重叠在皮肤病变27上，同时表皮25和真皮26被屏蔽。在本发明的至少一个方面，电磁束5和电磁束6是激光束，皮肤病变27是光化性角化病。
第八实施例
图10描绘了本发明的尖端件的第八实施例。尖端件1包括中央阻挡窗51，该中央阻挡窗51具有位于该窗中央的阻挡涂层29。阻挡窗51可以由适于传输电磁束5和电磁束6的材料制成。例如，用于阻挡窗51的材料可以是蓝宝石，导热玻璃或其他适合于传输诸如激光能之类的电磁能的材料。阻挡涂层29可以在阻挡窗51的至少一个平面上，并且可以是适合于阻挡电磁束5和电磁束6的材料。用于阻挡涂层29的合适材料包括但不限于金属膜(例如铝和金)，二氧化硅、氧化钪、氟化镁、氟化铪或其组合。一方面，阻挡涂层29包括一层氟化镁和一层氟化铪。在其他方面，阻挡涂层29包括二氧化硅层和氧化钪层。阻挡涂层29可以一层或多层存在，并且可以具有在约100纳米至约500纳米之间的厚度。阻挡涂层29可采取提供期望的屏蔽图案的形状。阻挡涂层29可以是例如圆形，椭圆形或多边形的形状。在本发明的至少一方面，阻挡涂层29阻挡激光能。
阻挡窗51可以具有围绕阻挡涂层29的一个或多个抗反射涂层，用于增强电磁束5和电磁束6中的至少一个穿过阻挡窗51的传输。该抗反射涂层可以是本文公开的一种或多种抗反射材料。该抗反射涂层可以在阻挡窗51的平坦表面中的至少一个上。例如，阻挡窗51的第一平面可以包含第一抗反射涂层，该第一抗反射涂层增强了电磁束5的波长的传输，而屏蔽窗51的第二相对平面可以包含第二抗反射涂层，该第二抗反射涂层增强了电磁束6的波长的传输。抗反射涂层可以是增强激光能传输的涂层。
图10描述了尖端件1在具有表皮25和真皮26的皮肤上治疗皮肤病变27的用途。尖端件1通过屏蔽窗51传输电磁束5和电磁束6，以使这些束完全或部分重叠在表皮25和真皮26上，而通过屏蔽涂层29将皮肤病变27与射线隔离，如屏蔽区域30所示，该区域不含电磁束5和电磁束6。在本发明的至少一方面，电磁束5和电磁束6是激光束，并且皮肤病变27是赘生性病变，例如黑素瘤。
电磁发射系统
在至少一个方面，本发明提供了一种电磁能量发射系统，其包括如本文所公开的尖端件。图11描绘了包括尖端件1和激光单元15的激光系统，激光单元15通过导线17电连接到电源16。尖端件1可以可拆卸地连接到激光器单元15，或者制造为激光器单元15的整体部件。在本发明的一些方面，激光器单元15是产生激光的手持件。电源16可以是可再充电电池或直接电源，例如电源插座。电源16可以向尖端件1的特征(例如热电冷却器3和偏振控制器13)提供功率。因此，将理解的是，在尖端件1可拆卸地连接到激光单元15的方面中，尖端件1可包括用于在尖端件1和手持件15之间提供电连接的电连接器。
如图14所示，激光器单元15可以包括用于电磁束5的扫描镜41和用于电磁束6的扫描镜42。激光单元15可以包括用于产生电磁束5的激光发射单元43和用于产生电磁束6的激光发射单元44。激光单元15可以包括显示屏40，用于显示反馈并允许用户控制激光单元15的操作。显示屏40可以显示并允许用户控制激光的模式、传送的脉冲数、要处理的表面上的照射点之间的距离、在处理应用程序中传送的总组合能量以及每个波长的每个脉冲的能级。将理解的是，显示屏40可以与微芯片7和激光器单元15内的处理器中的至少一个通信，该处理器收集操作信息并通过显示屏40接收指令。尖端件1可以包括超声换能器24，该超声换能器24适于在待治疗的组织(例如患者的皮肤)上产生超声。将理解的是，超声换能器24可以与微芯片7电连通并且可以电耦合到电源16。
图12描绘了激光治疗系统，其中尖端件1通过微波导体19与磁控管18电子连通。因此，激光单元15适于激活尖端件1以同时将射频20，电磁束5和电磁束6施加到待治疗的组织，例如患者的皮肤上。在本发明的至少一个方面，电磁束5和电磁束6是激光束。
图13描绘了激光治疗系统，其中尖端件1和激光器单元15通过光纤导体22与IPL源21电子连通，使得激光器单元15适于将来自IPL源21的非相干光23与激光能一起施加到治疗的组织上，例如病人的皮肤上。在本发明的一些方面，尖端件1包括至少一个LED光源，该LED光源适于通过激活激光单元15来照亮患者的组织。
与本发明的尖端件一起使用的激光单元可以是能够治疗皮肤状况的任何激光单元。合适的激光单元包括但不限于由加拿大温哥华的Dolleris TechnologyTM生产的激光装置，丹麦Hvidovre的Intezity InnovationTM，加拿大温哥华的nLightTM，加利福尼亚州圣克拉拉的CoherentTM，马萨诸塞州牛津市的IPG PhotonicsTM，马萨诸塞州韦斯特福德的Palomar CynosureTM，马萨诸塞州韦兰市的CandelaTM，加利福尼亚帕洛阿尔托的ScitonTM，加利福尼亚圣克拉拉的LumenisTM，加利福尼亚布里斯班的CuteraTM，加利福尼亚州弗里蒙特市的LutronicTM和纽约塔里敦的AerolaseTM。
治疗方法
在至少一个实施方案中，本发明提供了一种用于治疗有此需要的患者的皮肤状况的方法。可以通过提供尖端件1来实施该方法，将吸头1连接到电磁能量发射系统，将尖端件1与需要治疗的皮肤状况患者的皮肤接触，激活电磁能发射系统以产生至少两个具有相同或不同波长的电磁能束，其中启动电磁能发射系统将电磁束投射到尖端件1中，尖端件1在皮肤上产生电磁能模式，其中，模式包括重叠束，部分重叠束，不重叠束或其组合。在本发明的至少一方面，电磁能发射系统是发射激光束的激光器单元15。
该方法可以通过提供如本文所公开的尖端件1并将尖端件1附接至发射作为激光束的电磁束5和电磁束6的激光器单元15来实施。可以以脉冲束和连续束模式中的至少一种发射激光束。尖端件1与患者的皮肤接触，从而使接触传感器14向微芯片7发送信号。信号由微芯片7处理，从而使微芯片7能够激活激光器单元15，以通过尖端件1发射激光束5和激光束6。当使用者激活激光单元15时，激光束5和激光束6从激光单元15发射到尖端件1中。因此，尖端件1发射激光束5和激光束6作为重叠、部分重叠和不重叠的束中的至少一种，从而治疗患者的皮肤。尖端件可任选地包含与微芯片电子连通的辊子4，使得在患者皮肤上移动的尖端件1旋转辊子4，从而向微芯片7发送信号。激活激光单元15以通过尖端件1发射激光束5和激光束6到患者的皮肤上。
尖端件1可以可选地包含一个或多个偏振窗10，其功能是调制电磁束5和电磁束6的暂时的形状，从而使束的前缘更强而其余脉冲的强度更小，以实现对治疗组织的热后处理。可替代地，偏振窗10可以适于使电磁束成形，使得脉冲的开始以低强度开始以实现预热，并且脉冲的结束以更强烈的能量结束。在本发明的至少一个方面，电磁束是激光束。
尖端件1可任选地包含分式窗11，该分式窗11适于在从尖端件1发射电磁束5和电磁束6时散射，吸收和/或反射电磁束5和电磁束6，这样，尖端件就可以使用具有可变大小和形状的多部分电磁能来治疗组织。尖端件1可以可选地包括热电冷却器3，其冷却传输窗2和9以及偏振窗10中的至少一个，使得尖端件可以安全地与患者的皮肤接触而不会灼伤皮肤或引起患者不适。热电冷却器3可以是珀耳帖冷却模块。
在该方法的至少一个方面，尖端件1和激光单元15用于治疗选自皱纹，皮肤弹性丧失，疤痕，皱痕，痤疮，毛细血管扩张，色素性病变及其组合的皮肤状况。尖端件1和激光单元15可用于治疗皱纹和皮肤弹性下降，其中，激光器单元15发射波长为1550nm的第一一个或多个激光束，以及波长为1930nm的第二一个或多个激光束。尖端件1和激光单元15可用于治疗痤疮和痤疮疤痕组织中的至少一种，其中，激光器单元15发射波长为1550nm的第一一个或多个激光束，以及波长为1930nm的第二一个或多个激光束。尖端件1和激光单元15可用于治疗选自下标的皮肤状况：皱痕，疤痕，皱纹，皮肤弹性丧失及其组合，其中，激光单元发射波长为980nm的第一一个或多个激光束，波长为1440nm的第二一个或多个激光束以及波长为1930nm的第三一个或多个激光束。尖端件1和激光单元15可用于治疗选自毛细血管扩张，色素性病变及其组合的皮肤病，其中，激光器单元15发射波长为532nm的第一一个或多个激光束，波长为540nm的第二一个或多个激光束，以及波长为980nm的第三一个或多个激光束。激光单元15可以从以脉冲模式操作的多个激光二极管产生激光束。在本发明方法的一些方面，尖端件用于递送一种或多种治疗剂或美容剂。在这样的方面，尖端件和电磁能系统用于治疗患者的皮肤，并且药剂被递送到治疗的皮肤。用于该方法的合适试剂包括但不限于美国专利号为10,206,743的美国专利和美国专利申请公开号为2017/0225010的美国专利申请中公开的那些试剂，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。
读者应该理解，本发明的上述特定实施例仅是示例，并且在不脱离本发明的同时进行多波长，多束，多模电磁能输送的重要概念的情况下，可以做出许多改变和修改。
尽管本文已经描述了本发明的说明性实施例，但是本发明不限于本文描述的各种优选实施例，而是如本领域技术人员基于本公开将理解的，包括具有等同要素、修改、省略、组合(例如，各个实施例中的方面)、改编和/或变更的任何和所有实施例。权利要求中的限制应基于权利要求中使用的语言来广义地解释，并且不限于在本说明书中或在本申请的申请期间描述的示例，这些示例应解释为非排他性的。

Claims (21)

1.一种用于传输治疗性电磁能的尖端件，包括：
a）尖端件主体；和
b）至少一个窗，其中所述至少一个窗包括涂层，所述涂层适于（i）传输具有第一波长的一个或多个第一电磁能束，以及（ii）阻挡或部分阻挡具有第二波长的一个或多个第二电磁能束，其中所述涂层包括至少一个开口，所述开口适于允许一个或多个第二电磁能束不受阻挡地穿过至少一个窗；
c）其中，所述涂层和所述至少一个开口配合以通过包括非重叠束以及重叠束和部分重叠束中的至少一个的模式同时将一个或多个第一电磁能束和一个或多个第二电磁能束传输到组织上。
2.根据权利要求1所述的尖端件，其中所述涂层适于传输激光能、相干光、非相干光、微波能、紫外线能、强脉冲光、射频能或其组合。
3.根据权利要求1所述的尖端件，其中所述涂层适于传输选自540nm、700nm、980nm、1064nm、1440nm、1300nm、1450nm、1550nm、1930nm、2790nm、2940nm、10600nm及其组合的激光能波长。
4.根据权利要求1所述的尖端件，其中，所述涂层适于以脉冲模式和连续模式中的至少一个来传输激光能。
5.根据权利要求1所述的尖端件，其中，所述尖端件包括至少一个偏振窗。
6.根据权利要求1所述的尖端件，其中，所述尖端件包括热电冷却器。
7.根据权利要求6所述的尖端件，其中，所述热电冷却器是珀耳帖冷却模块。
8.根据权利要求1所述的尖端件，其中，所述尖端件包括超声换能器。
9.根据权利要求1所述的尖端件，其中，所述尖端件与磁控管连通。
10.根据权利要求1所述的尖端件，其中，所述尖端件与强脉冲光源连通。
11.根据权利要求1所述的尖端件，其中，所述尖端件连接至电磁能发射系统，所述电磁能发射系统适于发射一个或多个第一电磁能束和一个或多个第二电磁能束。
12.根据权利要求11所述的尖端件，其中，所述电磁能发射系统选自激光系统、相干光系统、非相干光系统、强脉冲光系统、发光二极管系统、微波系统及其组合。
13.根据权利要求12所述的尖端件，其中，所述激光系统选自固态激光系统、激光二极管系统、气体激光系统、化学激光系统、染料激光系统、金属蒸气激光系统、半导体激光系统及其组合。
14.根据权利要求13所述的尖端件，其中，所述激光系统适于以脉冲模式和连续模式中的至少一种来递送一个或多个第一电磁能束和一个或多个第二电磁能束。
15.根据权利要求11所述的尖端件，其中，所述尖端件适于可拆卸地连接至所述电磁能发射系统。
16.一种用于输送治疗性电磁能的尖端件，包括：
a）尖端件主体；和
b）具有至少一个涂层的束分离窗，所述涂层适于（i）传输具有第一波长的第一电磁能束，以及（ii）阻挡或部分阻挡具有第二波长的一个或多个第二电磁能束；
c）其中所述至少一个涂层具有至少一个开口，所述开口适于不受阻挡地传输第二电磁能束；
d）其中所述至少一个涂层和所述至少一个开口配合以通过包括非重叠束以及重叠束和部分重叠束中的至少一个的模式同时将第一电磁能束和第二电磁能束传输到组织上。
17.根据权利要求16所述的尖端件，其中，所述至少一个涂层包括多个开口。
18.根据权利要求16所述的尖端件，其中，所述至少一个开口包括抗反射涂层。
19.根据权利要求16所述的尖端件，其中，所述至少一个涂层包括多个层。
20.根据权利要求16所述的尖端件，其中，所述至少一个涂层适于阻挡或部分阻挡激光能。
21.根据权利要求16所述的尖端件，其中，所述至少一个涂层选自蒸镀金属膜、二氧化硅、氧化钪、氟化镁、氟化铪及其组合。
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