CN1618407A - 激光深层祛皱仪 - Google Patents

Abstract

激光深层祛皱仪，激光振荡系统，激光泵浦系统，激光冷却系统和光纤耦合系统四部分组成，采用Nd:YAP为激活材料，输出波长为1341.4nm，脉宽为30～60ms的激光，前述激光通过聚焦耦合透镜耦合通过光纤输出。本祛皱仪输出的激光对水有大的吸收系数而且它对人体皮肤的穿透深度刚好介于表皮和真皮组织之间，此外，所输出的激光能量分布平均。

Description

激光深层祛皱仪

技术背景

本发明涉及医疗设备领域，特别是激光医疗设备领域。

背景技术

皮肤的老化是一自然的生理现象，它是组织萎缩的过程，表皮和真皮层细胞组织变扁平，重要的是真皮层内的基本物质、弹性纤维和胶原三种成分减少，进行性萎缩、松弛，由于重力等作用，使皮肤下垂，形成皱纹。早在20世纪前10年人类开始做面部除皱手术，俗称拉皮除皱手术，不过这种手术有诸多的局限性：(1)不能消除皮肤老化变性改变；(2)手术切口会带来不同程度的疤痕；(3)口周的垂直皱纹不能消除；(4)治疗部位有限，且容易出现并发症。20世纪40年代，人们将治疗皮肤病的磨削术应用到美容换肤上来，但是这种手术对组织破坏较大，术中出血较多，术后护理要求较高，可能出现瘢痕化、感染及色素沉着等不良反应。

二十世纪八十年代以来，随着激光医学的发展和激光器的进步，医生们开始采用激光来祛除患者皮肤的皱纹、疤痕或色斑。皮肤胶原的减少是产生皱纹的主要原因，如能有效修复萎缩的胶原弹力纤维层，就可改善皮肤的纹理状态，祛除皱纹。当皮肤受损或接受了外科手术后，机体能自然生成修复性的新胶原质，细胞间质中的纤维原细胞受到真皮毛细血管系统释放的特定化学因子刺激时，能产生胶原分子，胶原分子逐渐组合成排列有序的胶原质。激光祛皱的原理就是利用激光的能量选择性地刺激真皮组织，以使真皮乳头层和表浅网状层产生必要的热损伤，这种损伤足以诱导每个治疗的伤口愈合反应，包括产生修复性的新胶原质。新的胶原质重新有序排列填平因胶原减少而出现皱折的皮肤，使皮肤弹性得到整体提升，祛除皱纹。理想的美容整形激光应该是：(1)穿透深度较浅；(2)吸收系数高而且非选择性吸收；(3)对周边组织热损伤最小。由于不同波段激光对人体的穿透深度不一样，只有选择那些能穿透表皮组织但是不穿透真皮组织的激光波段才是最佳的激光祛皱治疗波段。

整个皮肤的厚度大约1.25毫米左右，其中表皮和真皮组织之间的厚度约有0.5毫米左右。从不同激光波长对水的吸收性能以及对皮肤组织的穿透深度研究中我们可以发现，2940nm波段激光穿透皮肤的深度太浅，以致激光能量不能对皮肤中的真皮乳头层产生刺激作用，激光只对皮肤表面起作用；可见光波段又由于穿透深度太大，对皮肤的刺激作用过强，会使皮肤的深层皮下组织都受到伤害；1444nm和1540nm波段的激光他们穿透皮肤的深度比较浅，脉冲激光能量有90％都被表皮吸收；1340nm和1320nm两种波段的激光都能穿透皮肤大概0.2～0.5毫米左右，但是1340nm辐射对水的吸收系数为2.945cm^-1，1320nm辐射对水的吸收系数为1.8158cm^-1，显然，1340nm辐射对生物组织细胞的热刺激作用比1320nm辐射要明显，所以其祛皱效果也更佳，因此我们选用激光波段为1340nm左右的脉冲激光用来祛皱美容。

发明内容

本发明的目的是公开一种新型激光深层祛皱仪，其输出波长为1340nm的激光用于美容祛皱。

利用泵浦系统激发Nd:YAP激活材料，将所激发出的1341.4nm荧光在激光振荡器内振荡于激光波长上，通过聚焦透镜耦合输出的激光进入光纤中输出，将所输出的激光应用在深层祛皱美容上。

深层激光祛皱美容仪主要包括以下几部分：激光振荡系统，激光泵浦系统，激光冷却系统，光纤耦合系统。本美容仪中的激光振荡系统乃指光学谐振腔，光学谐振腔由垂直于激活材料光轴的两个相对的平行平面镜或曲面镜构成，它们起到高选择性反馈器件的作用，将激活材料发射的部分信号耦合反馈，其相位保持不变，从而产生光振荡。激光泵浦系统由三部分组成，即泵浦源、激光电源和泵浦腔。泵浦源我们可以采用灯泵浦或者半导体激光器泵浦，它的主要目的是将电能高效率地转化为辐射能，并在一定的光谱带中产生高辐射强度。泵浦腔可以为椭圆紧抱腔或者是陶瓷腔，它能将泵浦源所发出的光辐射耦合进激活材料中，激活材料受到辐射泵浦，将被激发出一定波长的荧光。该荧光如果在激光振荡系统内反馈很大，足以弥补它在振荡系统内的损耗，那么该荧光将在振荡器内振荡输出。激光冷却系统的主要作用是消散激活材料、泵浦源和泵浦腔内产生的热量，冷却系统可以采用风冷系统，也可以使用水冷却系统。光纤耦合系统带有聚焦耦合透镜，所使用的光纤是对1341.5nm波段高透过的光纤，比如石英光纤等，聚焦耦合透镜能将光学谐振腔输出的激光耦合进光纤输出，方便使用。我们将能产生粒子数反转的激活材料Nd:YAP置于激光振荡系统中，Nd:YAP激活材料有两条主要的谱线，即由⁴F_3/2-⁴I_13/2能级跃迁产生的1341.4nm波段辐射，和由⁴F_3/2-⁴I_11/2能级跃迁产生的1079.5nm波段辐射。这两能级的跃迁截面是有差异的：1341.5nm谱线的能级跃迁截面为2.2×10^-19cm²而1079.5nm谱线的能级跃迁截面为4.6×10^-19cm²，大约是1341.5nm波段的2倍。所以为了抑制1079.5nm波长的起振，我们可以采取以下的几种措施：1、在光学谐振腔的两端镜片或者激光棒两端面镀上膜层，该膜层是对1079.5nm高透、对1341.5nm有适当反射率的膜层；2、在谐振腔中置入色散棱镜。采用一定措施之后，在激光泵浦系统作用下，激活材料Nd:YAP在光学谐振腔内被激发辐射出1341.5nm波长荧光，该荧光在光学谐振腔内振荡于激光波长上，输出1341.5nm波段激光，脉宽在30ms～60ms之间。光学谐振腔两端的两镜片，一片为全反射镜片，另一片为激光输出镜片，泵浦源可采用氙灯或者半导体激光，电源采用脉冲激光电源，通过光纤耦合系统将激光耦合进光纤中输出，用于美容。

本激光深层祛皱仪可和冷却装置如DCD动态冷却装置(美国专利“Dynamiccooling of tissue for radiation treatment”，6,514,244；“Method and apparatus fortemperature control of biologic tissue with simultaneous irradiation”，6,475,211；)配合使用，DCD动态冷却装置全称为dynamic cooling device，它能感应人体表皮的温度，以脉冲的方式喷射出冷凝剂作用到表皮，使皮肤表皮组织在术前、术中、术后得到更好的护理。

本激光深层祛皱仪和其他的美容仪器相比，具有如下的优点：首先，输出波长为1340nm，对水有大的吸收系数而且它对人体皮肤的穿透深度刚好介于表皮和真皮组织之间，可以很好的刺激表皮和真皮组织之间的真皮乳头层微血管系统，大大促进胶原质层的生长，从而产生最佳的美容效果。其次，激光的输出脉宽在30ms～60ms之间。脉宽过窄，激光能量将不能达到真皮乳头层的微血管系统，如果脉宽过宽，则激光就会使皮肤的皮下组织都受到刺激，这样就达不到美容的效果。所以在30ms～60ms之间的脉宽是最合适的。最后，我们泵浦系统中的泵浦源采用灯泵浦或半导体泵浦，从而保证了激光输出能量的平均分布。

附图说明

附图是本发明的原理示意图，其中1是引导光，2是激光全反射镜片，3是激活材料Nd:YAP，4是激光输出镜片，5是聚焦耦合透镜，6是激光输出光纤，7是泵浦源，8是泵浦腔，9是激光电源。

具体实施方式

附图中激活材料Nd:YAP3置于光学谐振腔内，棒长110mm，直径6mm，泵浦腔8为双椭圆紧包腔，可通水冷却，光学谐振腔两端两镜片中，激光全反射镜片2为凹面镜片，曲率半径2m，表面镀上对1079.5nm波段透过率为97％、对1340nm波段反射率为99.8％高反膜系，激光输出镜片4也是凹面镜片，曲率半径0.8m，表面镀上对1079.5nm透过为92％、对1340nm波段最佳透过的高斯分布膜系，光学谐振腔长约为600mm，为聚焦耦合透镜5焦距f＝10cm，聚焦耦合透镜表面镀上对1340nm波段透过率为98％的膜系，减少输入损耗，激光输出光纤6为石英光纤，芯径直径为1mm。激光电源9采用脉冲电源，泵浦源7采用氙灯泵浦，激光电源9工作，泵浦源7被点燃，发出的泵浦光开始泵浦激活材料2，激活材料2中的Nd³⁺离子吸收泵浦光辐射后所产生的1340nm荧光在光学谐振腔2、4之间振荡于激光波长上，通过聚焦耦合透镜5将激光注入激光输出光纤6中，输出的1340nm脉冲激光可直接用于皮肤祛皱。引导光1为发光二极管，可以发出可见红光，它与输出的1340nm激光同光路，可以指示输出激光所处的位置，从而准确地进行祛皱手术。

Claims (3)

1.激光深层祛皱仪，激光振荡系统，激光泵浦系统，激光冷却系统和光纤耦合系统四部分组成，其特征在于：采用Nd:YAP为激活材料，输出波长为1341.4nm，脉宽为30～60ms的激光，前述激光通过聚焦耦合透镜耦合通过光纤输出。

2.如权利要求1所述的激光深层祛皱仪，其特征在于：输出的激光配合冷却装置一起使用。

3.如权利要求1所述的激光深层祛皱仪，其特征在于：所述的泵浦系统为灯泵浦或半导体泵浦系统。

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