УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОЖИ НА ОСНОВЕ МНОГОФОТОННОЙ ОБРАБОТКИ КОЖИ Российский патент 2017 года по МПК A61B18/20 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение в целом относится к обработке кожи с помощью лазерного света, и более конкретно к устройству для обработки кожи и компьютерному программному продукту для управления устройством для обработки кожи.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Желание поддерживать молодой внешний вид посредством предотвращения или уменьшения морщин на коже является актуальным вопросом в человеческом обществе. Было разработано много методов для решения вышеуказанной проблемы. Одним из методов, известных из опубликованной международной патентной заявки WO 2008/001284 A2, является создание фокального пятна в слое дермы, подлежащем обработке. В указанной WO заявке раскрыто устройство для обработки кожи с источником лазерного излучения и фокусирующей оптикой, причем мощность лазера выбирают так, что индуцированный лазерным излучением оптический пробой (LIOB) воздействует на кожу так, чтобы стимулировать возобновление роста ткани кожи и уменьшить морщины. Этот LIOB основан на сильном нелинейном поглощении лазерного света тканью кожи, которое возникает при превышении некоторого порогового значения плотности энергии лазерного света. Это сильное поглощение вызывает локализованную плазму, что может привести к поражению или даже удалению ткани в месте расположения указанной плазмы. Главным образом это вызывается вторичными механическими воздействиями, такими как быстрое расширение генерируемой плазмы. Этот эффект является очень локальным, потому что ниже порогового значения поглощение нулевое или очень слабое, линейное и нелинейное, в то время как выше порогового значения генерируется плазма, которая еще сильнее поглощает излучение. Другими словами, воздействия, такие как LIOB, происходят только в фокальном пятне, а выше и ниже фокального пятна не происходят или происходят очень слабые воздействия. Это означает, что, например, эпидермис можно легко защитить от нежелательных воздействий или поражения.

Фокальная точка создается на фиксированной глубине обработки, где-то между 0 и 2,0 мм. Эта глубина выбирается на основе типичного состава человеческой кожи. В некоторых случаях, однако, оптимальная глубина обработки может отличаться. Оптимальная глубина обработки зависит, например, от толщины рогового слоя и эпидермиса.

В дополнение к LIOB для преобразования и изменения ткани, чтобы стимулировать возобновление роста измененной ткани для омоложения ткани и уменьшения морщин, могут быть использованы также другие процессы многофотонного поглощения, такие как процессы генерации второй гармоники, генерации третьей гармоники и генерации других высших гармоник. Лазерная абляция кожи посредством многофотонной ионизации (например, индуцированный лазерным излучением оптический пробой) требует высоких интенсивностей света порядка 10¹³ Вт/см². В связи с очень высокой плотностью потока фотонов (обычно >10³¹ см^-2с^-1) множественные (N) фотоны с энергией hν при длине волны λ ведут себя как фотон с энергией Nhν, взаимодействующий с электроном, чтобы освободить его из валентной зоны. Это требует того, чтобы суммарная энергия поглощенных фотонов была больше, чем потенциал ионизации (Nhν>Δ). Генерация этого затравочного электрона посредством ионизации требует множественных фотонов (N), имеющих одинаковую поляризацию, ограниченных в пространстве (фокальном объеме) и времени (~фемтосекунды) с суммарной энергией, превышающей потенциал ионизации (Nhν>Δ) материала. Многофотонная ионизация глубоко внутри кожи является сложной в достижении задачей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в предоставлении устройства для неинвазивной обработки кожи с использованием многофотонных процессов, в котором многофотонный процесс осуществляется с относительно низкой интенсивностью светового излучения.

Согласно изобретению задача достигается с помощью устройства для обработки кожи, содержащего:

источник света, спроектированный и выполненный с возможностью генерации линейно поляризованного зондирующего света и линейно поляризованного света обработки,

модулятор поляризации, спроектированный и выполненный с возможностью управления направлением поляризации зондирующего света и направлением поляризации света обработки,

поляризационно-чувствительный датчик, спроектированный и выполненный с возможностью восприятия уровня деполяризации зондирующего света посредством восприятия интенсивности обратного рассеянного светового излучения от целевого местоположения при заранее заданном направлении поляризации поляризационно-чувствительного датчика, и

контроллер, спроектированный и выполненный с возможностью приема сигнала измерения от датчика и предоставления управляющего сигнала модулятору поляризации и источнику света, причем контроллер выполнен с возможностью управления модулятором поляризации так, чтобы сканировать направление поляризации зондирующего света по заранее заданному диапазону направлений поляризации во время приема сигнала измерения, и выбора оптимального направления поляризации, для которого уровень деполяризации зондирующего света является минимальным.

Настоящее изобретение основано на понимании того, что пороговое значение интенсивности для генерации многофотонной ионизации является функцией как характеристик среды, так и характеристик пучка. Характеристиками среды могут, например, быть энергия ионизации или уровни примесей, а характеристиками пучка могут, например, быть используемая длина волны, ширина импульса, размер пятна и поляризация. Для генерации затравочного электрона для процесса многофотонной ионизации необходимо множество фотонов, имеющих одинаковое направление поляризации, в целевом местоположении. Когда поляризованный свет фокусируется внутри мутных сред, таких как кожа, доля фотонов, имеющих одинаковую поляризацию, значительно снижается. Это вызвано изменением поляризации из-за фокусировки с высокой числовой апертурой, многократного рассеяния и двулучепреломления кожи. Для того чтобы скомпенсировать уменьшение числа фотонов с одинаковой поляризацией, доступных для многофотонной ионизации в фокальной объеме, известное решение состоит в простом увеличении числа фотонов. В известных устройствах для обработки кожи это приводит к высокому пороговому значению интенсивности для ионизации и возможному сопутствующему поражению окружающих тканей. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что для определенного направления поляризации, также указываемого в качестве оптимального направления поляризации, эффект деполяризации кожи в определенном месте кожи является минимальным. Это приводит к минимальному уровню мощности света обработки, необходимого для генерации многофотонной ионизации. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что это оптимальное направление поляризации может отличаться в разных местах в ткани кожи. Таким образом, устройство для обработки кожи согласно изобретению содержит модулятор поляризации, который управляется блоком управления, чтобы локально подобрать направление поляризации излучаемого линейно поляризованного зондирующего света так, чтобы найти оптимальное направление поляризации. Как следствие активирование излучения света обработки с направлением поляризации, соответствующим этому оптимальному направлению поляризации для текущего заданного местоположения, приведет к генерации процесса многофотонной ионизации при минимальной интенсивности света обработки. В результате поражение ткани, окружающей целевое местоположение, становится минимальным. Еще одно преимущество этого локального выбора и подбора направления поляризации линейно поляризованного зондирующего света (и света обработки) модулятором поляризации состоит в том, что он также может снизить требования, предъявляемые к источнику света для генерации поляризованного света обработки. Это позволит в дальнейшем также снизить общую стоимость устройства обработки кожи согласно изобретению.

Контроллер в устройстве для обработки кожи согласно изобретению спроектирован и выполнен с возможностью сканирования направления поляризации зондирующего света по заранее заданному диапазону во время приема сигнала измерения. Этот заранее заданный диапазон может, например, быть диапазоном в девяносто градусов, в котором, например, направление поляризации зондирующего света в конце сканирования перпендикулярно направлению поляризации зондирующего света в начале сканирования. Альтернативно, заранее заданный диапазон может быть больше, чем девяносто градусов.

В варианте осуществления устройства для обработки кожи контроллер спроектирован и выполнен с возможностью управления модулятором поляризации так, чтобы установить выбранное оптимальное направление поляризации как направление поляризации света обработки в целевом местоположении для генерации процесса многофотонной ионизации. Как было указано выше, когда найдено оптимальное направление поляризации после сканирования направления поляризации зондирующего света, контроллер устанавливает это оптимальное направление поляризации как направление поляризации света обработки, чтобы иметь возможность инициировать процесс многофотонной ионизации при минимальной интенсивности света обработки для текущего целевого местоположения.

Модулятор поляризации может включать в себя один элемент модуляции, который подбирает направление поляризации как зондирующего света, так и света обработки. Альтернативно, модулятор поляризации может включать в себя два элемента модуляции, один элемент модуляции для подбора направления поляризации зондирующего света и другой элемент модуляции для подбора направления поляризации света обработки.

В варианте осуществления устройства для обработки кожи устройство для обработки кожи спроектировано и выполнено с возможностью поддержания заранее заданного направления поляризации поляризационно-чувствительного датчика параллельным направлению поляризации зондирующего света во время сканирования направления поляризации зондирующего света. В такой схеме оптимальное направление поляризации выбирается таким, как направление поляризации зондирующего света, для которого интенсивность воспринятого обратно рассеянного зондирующего света находится на максимуме, обнаруженном в заранее заданном диапазоне направлений поляризации зондирующего света. Некоторая часть зондирующего света будет отражаться обратно к поляризационно-чувствительному датчику. Когда деполяризация находится на минимуме, минимальная часть зондирующего света (и обратно рассеянного зондирующего света) изменит поляризацию, и таким образом интенсивность, измеренная в поляризационно-чувствительном датчике, будет на максимуме. Что касается этого варианта осуществления, следует отметить, что направление поляризации зондирующего света соотносится с направлением поляризации зондирующего света, который фактически воздействует на ткань кожи, т.е. с направлением поляризации зондирующего света после прохождения модулятора поляризации. Таким образом, заранее заданное направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика соотносится с заранее заданным направлением поляризации обратно рассеянного зондирующего света как с испускаемым кожей в местоположении поверхности кожи.

В варианте осуществления устройства для обработки кожи устройство для обработки кожи спроектировано и выполнено с возможностью поддержания заранее заданного направления поляризации поляризационно-чувствительного датчика перпендикулярно направлению поляризации зондирующего света во время сканирования направления поляризации зондирующего света. В такой схеме расположения поляризационно-чувствительного датчика оптимальное направление поляризации выбирается как направление поляризации зондирующего света, для которого интенсивность воспринятого обратно рассеянного зондирующего света находится на минимуме, обнаруженном в заранее заданном диапазоне направлений поляризации зондирующего света. Снова некоторая часть зондирующего света будет отражаться обратно к поляризационно-чувствительному датчику. Если направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика остается перпендикулярным к направлению поляризации зондирующего света во время сканирования зондирующего света, поляризационно-чувствительный датчик воспринимает только обратно рассеянный зондирующий свет, который изменил направление поляризации вследствие эффекта деполяризации ткани кожи. Когда деполяризация достигает минимума, минимальная часть зондирующего света (и обратно рассеянного зондирующего света) изменит поляризацию, и таким образом интенсивность, измеренная в поляризационно-чувствительном датчике, будет на минимуме. Поскольку восприятие минимума обычно является более надежным и, как правило, может быть сделано более точно, вариант осуществления, в котором направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика поддерживается перпендикулярным к направлению поляризации зондирующего света, является предпочтительным. Что касается этого варианта осуществления, следует отметить, что направление поляризации зондирующего света соотносится с направлением поляризации зондирующего света, который фактически воздействует на ткань кожи, т.е. с направлением поляризации зондирующего света после прохождения модулятора поляризации. Таким образом, заранее заданное направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика соотносится с заранее заданным направлением поляризации обратно рассеянного зондирующего света как с испускаемым кожей в местоположении поверхности кожи.

В варианте осуществления устройства для обработки кожи модулятор поляризации расположен между целевым местоположением и поляризационно-чувствительным датчиком так, что обратно рассеянный зондирующий свет передается к поляризационно-чувствительному датчику через модулятор поляризации. В такой схеме расположения обратно рассеянный зондирующий свет измеряется через тот же самый модулятор поляризации, который используется для модуляции зондирующего света во время сканирования зондирующего света по заранее заданному диапазону. Поляризационно-чувствительный датчик должен быть чувствительным только к одному фиксированному направлению поляризации, чтобы гарантировать, что поддерживается правильное направление поляризации для измерения обратно рассеянного зондирующего света. В то время как направление поляризации зондирующего света модулируется в заранее заданном диапазоне света во время сканирования, обратно рассеянный зондирующий свет будет автоматически «демодулирован» перед тем, как будет измерен поляризационно-чувствительным датчиком. Использование, например, фиксированного поляризационного фильтра перед датчиком интенсивности светового излучения будет автоматически гарантировать, что измерение выполняется в правильном направлении поляризации. В зависимости от требуемой схемы расположения фиксированный поляризационный фильтр может быть перпендикулярен зондирующему свету как испускаемому источником света, или может быть параллелен зондирующему свету как испускаемому источником света.

Кроме того, может быть предпочтительным предоставить устройство для обработки кожи, причем устройство для обработки кожи содержит оптическую систему для фокусировки зондирующего света и/или света обработки на целевом местоположении внутри ткани кожи и причем контроллер соединен с оптической системой спроектирован и выполнен с возможностью повторного инициирования сканирования направления поляризации зондирующего света по заранее заданному диапазону для повторного выбора оптимального направления поляризации в ответ на изменение глубины целевого местоположения внутри ткани кожи относительно поверхности кожи. Как было указано выше, оптимальное направление поляризации линейно поляризованного зондирующего света или линейно поляризованного света обработки может изменяться для разных целевых местоположений внутри ткани кожи. Когда глубина целевого местоположения изменяется, например оператором устройства для обработки кожи, оптимальное направление поляризации предыдущего целевого местоположения может больше не быть оптимальным для измененного текущего целевого местоположения. Для того чтобы гарантировать, что интенсивность света обработки, используемого для многофотонной ионизации внутри ткани кожи, остается на минимальном уровне, устройство для обработки кожи выполнено с возможностью повторной настройки оптимального направления поляризации для нового целевого местоположения на новой глубине обработки. В таком варианте осуществления устройство для обработки кожи согласно изобретению может включать в себя дополнительный датчик для восприятия изменения глубины целевого местоположения и предоставлять такую информацию о глубине в качестве сигнала глубины контроллеру. Контроллер может, например, использовать такой сигнал глубины в качестве триггерного сигнала для повторной настройки оптимального направления поляризации.

В варианте осуществления устройства для обработки кожи контроллер соединен с датчиком движения для восприятия движения устройства для обработки кожи параллельно поверхности кожи, и причем контроллер спроектирован и выполнен с возможностью повторного инициирования сканирования направления поляризации зондирующего света по заранее заданному диапазону для повторного выбора оптимального направления поляризации в ответ на изменение местоположения устройства для обработки кожи вдоль поверхности кожи. По аналогии с изменением глубины целевого местоположения также смена местоположения устройства для обработки кожи вдоль поверхности кожи может привести к изменению оптимального направления поляризации излучаемого линейно поляризованного зондирующего света или света обработки в этом измененном местоположении. Следовательно, контроллер может быть выполнен с возможностью приема сигнала движения от датчика движения, и, в ответ на прием такого сигнала движения, контроллер может использовать этот сигнал движения в качестве триггерного сигнала для повторной настройки оптимального направления поляризации, например, перед применением обработки с использованием многофотонной ионизации к измененному целевому местоположению.

В варианте осуществления устройства для обработки кожи уровень мощности зондирующего света ниже уровня мощности света обработки, необходимого для многофотонного процесса. При использовании зондирующего света, который имеет более низкий уровень энергии, чем свет обработки, для нахождения оптимального направления поляризации вероятность повреждения кожи при попытке найти оптимальное направление поляризации значительно снижается. Тем не менее, использование этого зондирующего света, имеющего более низкий уровень энергии, позволяет выбрать оптимальное направление поляризации текущего целевого местоположения. Кроме того, требования по мощности такого зондирующего света значительно ниже, чем мощность, требуемая для генерации процесса многофотонной ионизации. Таким образом, благодаря использованию зондирующего света при сканировании модулятором поляризации для нахождения минимальной деполяризации снижаются общие требования к мощности устройства для обработки кожи. Особенно в варианте осуществления, в котором устройство для обработки кожи может работать на батареях, такое снижение общих требований к мощности может иметь важное значение.

В варианте осуществления устройства для обработки кожи источник света содержит излучатель зондирующего света для генерации линейно поляризованного зондирующего света и содержит излучатель света обработки для генерации линейно поляризованного света обработки. Преимуществом такого варианта осуществления является то, что как излучатель зондирующего света, так и излучатель света обработки каждый могут быть специально выполнены с возможностью излучения своих требуемых по отдельности уровней мощности, что может снизить общие требования к отдельным излучателям света. Кроме того, схема регулировки уровня мощности, которая могла бы потребоваться, когда присутствовал только один излучатель света, может быть опущена.

Альтернативно, источник света в устройстве для обработки кожи согласно изобретению может иметь одиночный излучатель света, который может, например, быть выполнен с возможностью переключения между различными уровнями интенсивности для излучения зондирующего света или света обработки.

В варианте осуществления устройства для обработки кожи устройство для обработки кожи содержит дополнительный датчик для восприятия возникновения многофотонного процесса в целевом местоположении. Хотя для того, чтобы гарантировать, что процесс многофотонной ионизации осуществляется в целевом местоположении с минимальной интенсивностью светового излучения, может быть выбрано оптимальное направление поляризации, минимальная интенсивность светового излучения, требуемая в различных целевых местоположениях, может по-прежнему различаться, как уже было указано. Например, когда глубина целевого местоположения внутри ткани кожи уменьшается, эффект деполяризации кожи, как правило, уменьшается, потому что свет должен пройти через меньшее количество ткани кожи. В такой ситуации интенсивность уровня мощности света обработки может быть дополнительно уменьшена в данном конкретном целевом местоположении. Альтернативно, если обработка с использованием многофотонной ионизации в конкретном целевом местоположении должна быть выполнена на увеличенной глубине, оптимальное направление поляризации, возможно, должно быть отрегулировано из-за отличающегося целевого местоположения, но также возможно, что уровень мощности света всей обработки должен быть увеличен в связи с увеличением глубины внутри ткани кожи (вследствие увеличения пути через ткань кожи, вызывающего увеличенный эффект деполяризации, несмотря на применение оптимальной поляризации). Следовательно, в дополнительном варианте осуществления устройства для обработки кожи контроллер соединен с дополнительным датчиком для восприятия возникновения многофотонного процесса, когда на целевое местоположение воздействует линейно поляризованный свет обработки. Если многофотонный процесс не обнаружен, контроллер может, например, быть выполнен с возможностью регулировки уровня мощности линейно поляризованного света обработки или уменьшения глубины целевого местоположения внутри ткани кожи относительно поверхности кожи. Дополнительный датчик для восприятия возникновения многофотонного процесса в целевом местоположении может быть выбран из списка, содержащего: фотодетектор, решетку в сочетании с камерой на ПЗС и акустический датчик. Фотодетектор может содержать фотодиод, фотоэлектронный умножитель или счетчик фотонов.

Многофотонный процесс может, например, быть индуцированным световым излучением оптическим пробоем.

Также может быть выгодно предоставить устройство для обработки кожи, в котором целевое местоположение находится в слое дермы кожи, подлежащей обработке. Например, если целевое местоположение находится между 0,2 и 2 мм ниже поверхности кожи или целевое местоположение находится между 0,5 и 1,5 мм ниже поверхности кожи.

Задача изобретения также достигается с помощью компьютерного программного продукта для управления устройством для обработки кожи согласно изобретению, причем компьютерная программа управляет контроллером устройства для обработки кожи для выполнения этапов:

генерации и испускания линейно поляризованного зондирующего света к целевому местоположению в ткани кожи, используя источник света,

сканирования направления поляризации зондирующего света по заранее заданному диапазону, используя модулятор поляризации, во время приема сигнала измерения от поляризационно-чувствительного датчика, и

выбора оптимального направления поляризации, для которого деполяризация зондирующего света является минимальной.

В варианте осуществления компьютерного программного продукта компьютерная программа дополнительно управляет контроллером для выполнения этапов:

установления выбранного оптимального направления поляризации как направления поляризации света обработки в целевом местоположении, используя модулятор поляризации, и

генерации и испускания линейно поляризованного света обработки к целевому местоположению, используя источник света для генерации процесса многофотонной ионизации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1A и 1B схематически показан первый вариант осуществления устройства для обработки кожи согласно изобретению,

на Фиг. 2A и 2B схематически показан второй вариант осуществления устройства для обработки кожи согласно изобретению,

на Фиг. 3 схематически показан сигнал измерения, измеренный датчиком при изменении направления поляризации излучаемого линейно поляризованного света, и

на Фиг. 4 показана блок-схема последовательности операций для управления устройством для обработки кожи согласно изобретению.

Следует отметить, что элементы, которые имеют одинаковые ссылочные позиции на разных фигурах, имеют одинаковые конструктивные признаки и одинаковые функции или составляют одинаковые сигналы. В случае если были объяснены функция и/или конструкция такого элемента, нет никакой необходимости его повторного объяснения в подробном описании.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На Фигурах 1A и 1B схематически показан первый вариант осуществления устройства 100 для обработки кожи согласно изобретению. Устройство 100 для обработки кожи содержит источник 10 света, спроектированный и выполненный с возможностью генерации линейно поляризованного зондирующего света 12 и линейно поляризованного света обработки 22 (см. Фиг. 1B). Устройство 100 для обработки кожи дополнительно содержит модулятор 30 поляризации для управления направлением поляризации линейно поляризованного зондирующего света 12, принятого от источника 10 света, свет которого испускается и фокусируется с помощью оптической системы 70 на целевом местоположении 210 внутри ткани кожи 200. Устройство 100 для обработки кожи также содержит поляризационно-чувствительный датчик 40 для восприятия интенсивности обратно рассеянного зондирующего света 42 от целевого местоположения 210. Поляризационно-чувствительный датчик 40 выполнен с возможностью восприятия уровня деполяризации зондирующего света 12 посредством восприятия интенсивности обратно рассеянного зондирующего света 42 от целевого местоположения 210 при заранее заданном направлении поляризации поляризационно-чувствительного датчика 40. Обратно рассеянный зондирующий свет 42 может быть, например, перенаправлен на поляризационно-чувствительный датчик 40, используя полупрозрачное зеркало 74. Устройство 100 для обработки кожи содержит контроллер 60, спроектированный и выполненный с возможностью сканирования направления поляризации зондирующего света 12 по заранее заданному диапазону во время приема сигнала измерения Sm от поляризационно-чувствительного датчика 40. Контроллер 60 дополнительно выполнен с возможностью выбора оптимального направления P1 поляризации (см. Фиг. 3), для которого деполяризация зондирующего света 12 является минимальной для текущего целевого местоположения 210. Впоследствии это оптимальное направление P1 поляризации используется в качестве направления поляризации света обработки 22 (см. Фиг. 1B) для генерации процесса многофотонной ионизации в целевом местоположении 210. Использование этого оптимального направления P1 поляризации для света обработки 22 будет гарантировать то, что уровень мощности, необходимой для процесса многофотонной ионизации в текущем целевом месте 210 является минимальным.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что пороговое значение интенсивности для создания многофотонной ионизации является функцией как характеристик среды, так и характеристик пучка. В настоящем изобретении особенно уделяется внимание влиянию поляризации света обработки 22 на многофотонную ионизацию. Когда поляризованный свет фокусируется внутри мутных сред, таких как ткани 200 кожи, доля сохраняющих поляризацию фотонов, имеющих одинаковую поляризацию, значительно снижается за счет использования фокусировки с высокой числовой апертурой, многократного рассеяния и двулучепреломления кожи. Однако для того, чтобы иметь возможность генерировать многофотонную ионизацию, в целевом местоположении 210 требуется определенная плотность фотонов, имеющих одинаковое направление поляризации. Для того чтобы компенсировать уменьшение числа фотонов с одинаковой поляризацией, доступных для многофотонной ионизации в фокальной объеме, известное решение состоит в увеличении числа фотонов, что приводит к относительно высокому пороговому значению интенсивности для многофотонной ионизации и возможному сопутствующему поражению окружающей ткани 200 кожи. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что для определенного направления поляризации эффект деполяризации ткани 200 кожи в конкретном целевом местоположении 210 является минимальным, что приводит к минимальной мощности излучаемого линейно поляризованного света обработки 22, которой все еще может быть достаточно для генерации многофотонной ионизации. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что это определенное направление поляризации (указываемое как оптимальное направление P1 поляризации) может отличаться в разных местах внутри ткани кожи 200. Поэтому устройство 100 для обработки кожи согласно изобретению содержит модулятор 30 поляризации, который управляется блоком 60 управления для локального подбора направления поляризации испускаемого линейно поляризованного света обработки 22 таким образом, что многофотонная поляризация происходит при минимуме интенсивности светового излучения. В результате поражение в ткани 200 кожи, окружающей целевой местоположение 210, может быть сведено к минимуму. Еще одно преимущество этого локального подбора направления поляризации испускаемого линейно поляризованного света обработки 22 модулятором 30 поляризации состоит в том, что она может также снизить требования, которым должен отвечать источник 10 света для генерации линейно поляризованного света обработки 22 и, таким образом, может снизить общую стоимость такого устройства 100 для обработки кожи.

Поляризационно-чувствительный датчик 40 может воспринять обратно рассеянный зондирующий свет 42 при заранее заданном направлении поляризации, например, направлении поляризации, перпендикулярном линейно поляризованному зондирующему свету 12. Во время сканирования направления поляризации зондирующего света 12, также нужно сканировать заранее заданное направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика 40, чтобы гарантировать, что заранее заданное направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика 40 остается перпендикулярным линейно поляризованному зондирующему свету 12. В такой схеме расположения интенсивность обратно рассеянного зондирующего света 42 является минимальной, когда деполяризация зондирующего света 12 в целевом месте является минимальной.

Альтернативно, заранее заданное направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика 40 может быть параллельным линейно поляризованному зондирующему свету 12. Так же в этом случае во время сканирования направления поляризации зондирующего света 12 заранее заданное направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика должно сканироваться, чтобы гарантировать, что заранее заданное направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика 40 остается параллельным линейно поляризованному зондирующему свету 12. В такой схеме расположения интенсивность обратно рассеянного зондирующего света 42 является максимальной, когда деполяризация зондирующего света 12 в целевом месте является минимальной.

Еще дополнительно в качестве альтернативы и как показано на Фиг. 1A, 1B, 2A и 2B, модулятор 30 поляризации может быть расположен между целевым местоположением 210 и поляризационно-чувствительным датчиком 40 так, что обратно рассеянный зондирующий свет 42 воспринимается поляризационно-чувствительным датчиком 40 через модулятор 30 поляризации. В такой схеме расположения обратно рассеянный зондирующий свет 42 измеряют через тот же модулятор 30 поляризации, который используется для модуляции зондирующего света 12 во время сканирования зондирующего света 12 по заранее заданному диапазону. Поляризационно-чувствительный датчик 40 должен быть чувствительным только к одному фиксированному направлению поляризации, чтобы гарантировать, что поддерживается правильное направление поляризации для измерения обратно рассеянного зондирующего света 42. При модулировании направления поляризации зондирующего света 12 в заранее заданном диапазоне во время их сканирования обратно рассеянный зондирующий свет 42 будет автоматически «демодулирован» перед тем, как будет измерен поляризационно-чувствительным датчиком 40.

В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1A, источник 10 света выполнен с возможностью испускания линейно поляризованного зондирующего света 12, который имеет уровень мощности значительно ниже уровня мощности, необходимого для процесса многофотонной ионизации. Это сканирование направления поляризации зондирующего света 12 позволяет прощупать целевое местоположение 210 для того, чтобы найти оптимальное направление P1 поляризации, для которого деполяризация зондирующего света 12 будет минимальной (или для которого интенсивность обратно рассеянного зондирующего света 42 минимальна, если направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика 40 перпендикулярно направлению поляризации зондирующего света 12). Использование такого зондирующего света 12, имеющего пониженную мощность также уменьшает любое сопутствующее поражение в ткани 200 кожи во время зондирования целевого местоположения 210 для того, чтобы найти оптимальное направление P1 поляризации.

Устройство 100 для обработки кожи, показанное на Фиг. 1A и 1B, также включает в себя оптическую систему 70. Оптическая система 70 выполнена с возможностью фокусировки света на целевом местоположении 210 внутри ткани кожи 200. Оптическая система 70 показана на 1A и 1B как однолинзовый элемент 70, но может, конечно, содержать многолинзовые элементы (не показаны), чтобы сфокусировать свет на целевом местоположении 210. Оптическая система 70 может быть расположена после модулятора 30 поляризации (как это показано на Фиг. 1A и 1B), или, альтернативно, оптическая система 70 может быть расположена перед модулятором 30 поляризации, т.е. между источником 10 света и модулятором 30 поляризации (не показано на Фиг.1A и 1B). Оптическая система 70 может также включать в себя многолинзовые элементы, некоторые из которых расположены перед модулятором 30 поляризации и некоторые из которых расположены после модулятора 30 поляризации (не показано).

Оптическая система 70 может дополнительно содержать регулируемый объектив (не показан) или регулируемое зеркало (не показано). Любой элемент или их сочетание может обеспечить фокусирующее действие. Оба элемента могут быть регулируемыми, чтобы регулировать местоположение фокального пятна в целевом местоположении 210 как по глубине относительно поверхности кожи, так и по всей поверхности кожи. Регулируемый объектив может включать в себя объектив с настройкой расстояния, или может быть трансфокатором. Регулируемое зеркало может включать в себя зеркало, которое может вращаться в одном или более, например двух, направлениях. Зеркало может быть плоским, например, в сочетании с объективом, или может быть вогнутым, в частности если зеркало обеспечивает фокусирующее действие.

Предпочтительно регулируемый объектив содержит объектив с автофокусировкой. Такой объектив автоматически регулируется относительно поверхности кожи. Это гарантирует правильную глубину обработки почти во всех обстоятельствах.

На Фиг. 1A источник 10 света испускает линейно поляризованный зондирующий свет 12 для выбора оптимального направления P1 поляризации. На Фиг. 1B источник 10 света испускает линейно поляризованный свет 22 обработки, имеющий уровень интенсивности, равный или выше уровня интенсивности, необходимого для многофотонной ионизации. Источник 10 света может, например, иметь регулируемый уровень светового выхода, который может регулироваться так, чтобы испускать либо линейно поляризованный зондирующий свет 12, либо линейно поляризованный свет 22 обработки. Модулятор 30 поляризации, который регулируется, используя зондирующий свет 12, в оптимальном направлении P1 поляризации, теперь используется для подбора направления поляризации света обработки 22 в оптимальном направлении P1 поляризации и фокусировки в ткани 200 кожи на целевом местоположении 210.

Во время использования выходное окно (не показано) устройства 100 для обработки кожи располагается в непосредственной близости или контактирует с поверхностью кожи подлежащей обработке ткани 200 кожи. Как правило, между выходным окном устройства 100 для обработки кожи и поверхностью кожи можно использовать жидкость для согласования показателя преломления для усиления оптической связи испускаемого линейно поляризованного зондирующего света 12 или света обработки 22 в ткань 200 кожи. Устройство 100 для обработки кожи выполнено с возможностью создания фокуса испускаемого линейно поляризованного зондирующего света 12 или света обработки 22 на целевом местоположении 210. Если устройство 100 для обработки кожи используется для уменьшения морщин в ткани 200 кожи, целевое местоположение 210 устанавливается в коллагене дермы для того, чтобы создать микроскопические повреждения в целевом местоположении 210, что приводит к образованию нового коллагена.

Изобретение использует тот факт, что кожа передает электромагнитное излучение, которое должно быть сфокусировано в дерме в очень маленькое фокальное пятно. Чтобы максимизировать этот эффект, длина волны света должна составлять от 800 до 1100 нм, например, генерируемого Nd:YAG-лазером с излучением на длине волны 1064 нм и длительностью импульса 1-1000 пс. В этом диапазоне передача относительно высока, а рассеяние и линейное поглощение являются низкими. Это, однако, не исключает использование других длин волн.

В частности, заранее заданное время импульса составляет от 100 пс и 10 нс. В этом диапазоне плазма, генерируемая с помощью многофотонной ионизации, очень локальна, т.е. имеет небольшую пространственную протяженность, что сводит к минимуму риск непреднамеренного поражения окружающих тканей. Кроме того, пиковая мощность, требуемая для получения многофотонной ионизации, практически не зависит от длительности импульса в этом диапазоне. Однако также могут быть использованы и другие периоды повторения импульсов, например в диапазоне от примерно 100 фс до 100 пс и даже в диапазонах нс и мс.

Как правило, доставляемый уровень энергии в импульсе лазерного пучка лежит между 0,1 и 10 мДж при измерении на поверхности кожи. Оказалось, что такие уровни энергии являются полезными в обработке, т.е. генерируют достаточное количество поражений, чтобы стимулировать рост новой ткани. Более конкретно, уровень энергии составляет от примерно 0,5 до 5 мДж и, как правило, примерно 1 мДж. Однако другие уровни энергии не исключаются, такие как уровни вплоть до примерно 20 мДж для больших глубин обработки до 2 мм. В приведенных выше показаниях уровней энергии энергию измеряют на поверхности кожи, т.е. она соотносится с энергией, фактически излучаемой в кожу.

Во всем вышеизложенном следует иметь в виду, что вместо одного импульса, также возможно обеспечивать ряд импульсов при условии, что импульсы генерируют явление LIOB.

Как было указано ранее, модулятор 30 поляризации может быть расположен в любой подходящей части устройства 100 для обработки кожи и, если это удобно, объединен с другим оптическим компонентом или даже источником света. Модулятором 30 поляризации может быть любой подходящий оптический элемент известный в данной области, такой как вращающаяся полуволновая пластина, электрооптический, акустооптический модулятор.

Кожа состоит из нескольких слоев с различными оптическими свойствами. Эпидермис состоит из наружных слоев и образует водонепроницаемый защитный барьер. Наружный слой эпидермиса является роговым слоем, который из-за его микроскопических флуктуаций шероховатости поверхности препятствует световому сопряжению между устройством 100 для обработки кожи и тканью 200 кожи. Под эпидермисом расположена дерма. Дерма содержит коллагеновое волокно, на которое, как правило, направлена обработка кожи.

Как правило, устройство 100 для обработки кожи имеет числовую апертуру (ЧА), по меньшей мере 0,2, предпочтительно по меньшей мере 0,4. Такие значения числовой апертуры имеют отношение к безопасности вышележащих слоев кожи, в частности эпидермиса. Так, в частности, эпидермис содержит много пигментофоров, таких как меланин, остаточное линейное поглощение в эпидермисе не является незначительным. Таким образом, предпочтительно поддерживать плотность потока, или плотность энергии, в таких слоях достаточно низкой. Это может быть достигнуто путем предоставления сильно сфокусированного лазерного пучка, т.е. с большим углом сходимости, и, таким образом, большой числовой апертуры оптической системы. Лазерный пучок затем покрывает достаточно большую область, чтобы поддержать плотность потока в эпидермисе в пределах приемлемого диапазона. В частности, плотность потока в эпидермисе должна быть не более 3 Дж/см². Необходимо отметить, что желаемая числовая апертура зависит от глубины обработки и от фактической энергии импульса. Модельные расчеты показывают, что числовой апертуры по меньшей мере 0,4 достаточно для глубины обработки 0,5 мм и энергии 1 мДж в плазме (в фокусе), в то время как более высокие ЧА необходимы для более высоких уровней энергии и меньших глубин обработки, и наоборот.

Необходимо отметить, что ЧА, необходимая для больших глубин обработки, конечно, меньше, чем ЧА для малых глубин обработки из-за большего расстояния до эпидермальных слоев, которые не должны повреждаться. Однако суммарная интенсивность и энергия, необходимая для достижения достаточной многофотонной ионизации на глубине обработки, становится больше из-за остаточного поглощения и рассеяния в вышележащих слоях.

Для типичных глубин обработки числовая апертура по меньшей мере 0,7 может быть предпочтительной для того, чтобы обеспечить оптимальную интенсивность в фокусе и свести к минимуму тепловую нагрузку на поверхностные слои кожи.

В частности, плотность энергии импульса лазерного пучка составляет в основном Дж/см² в коже между поверхностью кожи и слоем дермы. Такая плотность энергии считается безопасной для указанных слоев кожи. Вместе с предпочтительными уровнями энергии для импульса лазерного пучка это приводит к предпочтительным апикальным углам лазерного пучка, в частности по меньшей мере 11° (половина угла) для 1 мДж и глубины обработки 0,5 мм. В зависимости от желаемой глубины обработки и энергии импульса специалист может легко определить предпочтительный апикальный угол или соответствующую числовую апертуру.

Как правило, глубина обработки составляет от 0 до 2 мм, более конкретно от 0,2 до 1,5 мм ниже поверхности кожи. Это основано на типичной общей толщине эпидермиса с роговым слоем на лице в интервале от 0,06 до 0,2 мм и типичной толщиной слоя дермы 2 мм. Таким образом, дерма может быть обнаружена на глубине от 0,2 до примерно 2 мм. Глубина обработки в диапазоне от 0,5 до 1,5 мм предлагает диапазон, который делает возможным обработку дермы с достаточной степенью расширения при этом без какого-либо риска для окружающих слоев, таких как эпидермис. В отдельных случаях эпидермис и/или дерма может быть тоньше или толще или может присутствовать на слегка отличающейся глубине, например на других участках тела, т.е. на руках. В таком случае специалист в области сможет легко определить глубину и/или толщину дермы и настроить устройство соответствующим образом. Затем после фиксации глубины и толщины слоя дермы может быть установлена другая глубина обработки. Кроме того, можно использовать или предусмотреть устройство для автоматического определения толщины дермы и/или эпидермиса, такое как ультразвуковое устройство, например Stiefel Cutech «Dermal depth Detector» или, альтернативно, ОКТ-устройство (оптической когерентной томографии).

На Фиг. 2A и 2B схематически показан второй вариант осуществления устройства 102 для обработки кожи согласно изобретению. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 2A и 2B, модулятор 30 поляризации, датчик 40, контроллер 60 и оптическая система 70 такие же, как в варианте осуществления, показанном на Фиг. 1A и 1B. Однако в варианте осуществления, показанном на Фиг. 2A и 2B, устройство для обработки кожи 102 содержит источник 10 света, имеющий излучатель 10A зондирующего света и отдельный излучатель 10B света обработки. Излучатель зондирующего света 10A выполнен с возможностью генерации зондирующего света 12, который является линейно поляризованным светом, имеющим уровень интенсивности значительно ниже уровня интенсивности, необходимой для генерации многофотонной ионизации. Излучатель 10B света обработки выполнен с возможностью генерации света обработки 22, который является линейно поляризованным светом, имеющим уровень интенсивности на уровне или выше уровня интенсивности, необходимой для многофотонной ионизации. Как было указано ранее, использование отдельных излучателей света, с одной стороны, для зондирования и выбора оптимального направления P1 поляризации и, с другой стороны, для обработки ткани 200 кожи, может снизить общую стоимость устройства 102 для обработки кожи. В варианте осуществления, показанном на Фиг 2A и 2B свет излучателя 10A зондирующего света и излучателя 10B света обработки объединяются с использованием дополнительного полупрозрачного зеркала 76.

Вариант осуществления устройства 102 для обработки кожи, показанный на Фиг. 2A и 2B, дополнительно содержит датчик 72 фокусировки для восприятия глубины целевого местоположения 210, на котором оптическая система 70 фокусирует излучаемый линейно поляризованный зондирующий свет 12 и/или свет 22 обработки, или для восприятия изменения глубины целевого местоположения 210. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что даже изменение глубины целевого местоположения 210 может потребовать от устройства 102 для обработки кожи согласно изобретению повторно инициировать сканирование направления поляризации зондирующего света 12 по заранее заданному диапазону для повторного выбора оптимального направления P1 поляризации. Датчик 72 фокусировки соединен с контроллером 60 и предоставляет сигнал Sf фокусировки контроллеру 60, который создает представление о месте целевого местоположения 210 или который создает представление об изменении местоположения целевого местоположения 210.

Вариант осуществления устройства 102 для обработки кожи, показанный на Фиг. 2A и 2B, дополнительно содержит дополнительный датчик 82 для восприятия наличия многофотонной ионизации внутри ткани 200 кожи, если линейно поляризованный свет 22 обработки излучается к целевому местоположению 210. Дополнительный датчик 82 соединен с контроллером 60 и подает сигнал ионизации Si контроллеру 60, который отражает возникновение процесса многофотонной ионизации в ткани 200 кожи. Такой дополнительный датчик 82 можно выбрать из списка, содержащего: фотодетектор, решетку с камерой на ПЗС и акустический датчик.

Вариант осуществления устройства 102 для обработки кожи может также включать в себя датчик движения 80 для восприятия движения устройства 102 для обработки кожи в направлении, параллельном поверхности кожи. Датчик движения 80 может быть соединен с контроллером 60 и предоставлять сигнал Sv движения контроллеру. Тогда контроллер 60 может быть выполнен с возможностью повторной настройки оптимального направления P1 поляризации в ответ на изменение местоположения устройства 102 для обработки кожи вдоль поверхности кожи. По аналогии с изменением глубины целевого местоположения 200 изменение местоположения устройства 102 для обработки кожи вдоль поверхности кожи также может привести к изменению оптимального направления поляризации для этого измененного местоположения. Таким образом, контроллер 60 быть выполнен с возможностью приема сигнала Sv движения от датчика движения 80, и, в ответ на это, контроллер 60 может использовать этот сигнал Sv движения в качестве триггерного сигнала, чтобы повторно начать сканирование направления поляризации зондирующего света 12 по заранее заданному диапазону для повторного выбора оптимального направления P1 поляризации перед применением обработки с использованием многофотонной ионизации, к измененному целевому местоположению 210.

Вариант осуществления устройства 201 для обработки кожи, показанный на Фиг. 2A, представляет режим, в котором излучатель 10A зондирующего света испускает зондирующий свет 12 для выбора оптимального направления P1 поляризации. На Фиг. 2B излучатель 10A зондирующего света выключен, а излучатель 10B света обработки включен для испускания света обработки 22 через модулятор 30 поляризации по направлению к целевому местоположению 210 для генерации многофотонной ионизации в целевом месте 210.

На Фиг. 3 схематически показан пример сигнала Sm измерения, измеренный датчиком 40 при изменении направления поляризации излучаемого линейно поляризованного зондирующего света 12. На графике на Фиг. 3 горизонтальная ось представляет угол линейной поляризации испускаемого линейно поляризованного зондирующего света 12, а вертикальная ось представляет сигнал датчика в условных единицах. В настоящем варианте осуществления заранее заданное направление поляризации поляризационно-чувствительного датчика 40 расположено перпендикулярно по отношению к направлению поляризации линейно поляризованного зондирующего света 12. Когда поляризованный свет проникает в кожу, он частично деполяризуется из-за эффектов рассеяния внутри ткани 200 кожи и наличия коллагеновой ткани, которая изменяет поляризацию света. Как было указано ранее, эти эффекты деполяризации уменьшают число фотонов, которые имеют то же направление поляризации внутри целевого местоположения. В известных решениях мощность света обработки 22 для генерации многофотонной ионизации в целевом местоположении 210 увеличивается. В варианте осуществления изобретения воспринимается обратно рассеянный зондирующий свет 42. Во время восприятия обратно рассеянного зондирующего света 42, используя заранее заданное направление поляризации, перпендикулярное направлению поляризации зондирующего света 12, датчик 40 воспринимает только часть обратно рассеянного зондирующего света 42, в которой направление поляризации изменяется за счет деполяризации внутри ткани 200 кожи. Таким образом, когда воспринимаемая интенсивность обратно рассеянного зондирующего света 42 в текущей схеме низкая, деполяризация при фокусировке на текущем целевом местоположении 210 также низкая. Когда эффект деполяризации ткани 200 кожи в целевом месте 210 мал, число фотонов, имеющих одинаковое направление поляризации, является относительно большим, что ведет к минимальной мощности света обработки 22, которой может быть достаточно, чтобы по-прежнему генерировать многофотонную ионизацию. Как было указано ранее, авторы настоящего изобретения обнаружили, что данное конкретное направление поляризации может отличаться в разных местах на ткани 200 кожи, и поэтому устройство 100, 102 для обработки кожи согласно изобретению содержит модулятор 30 поляризации, который выполнен с возможностью локального подбора направления поляризации линейно поляризованного света обработки 22.

На Фиг. 4 показана блок-схема последовательности операций для управления устройством 100, 102 для обработки кожи согласно изобретению. Эта блок-схема последовательности операций может быть закодирована в виде компьютерного программного продукта для управления устройством 100, 102 для обработки кожи согласно изобретению. Блок-схема последовательности операций стартует на этапе 300 «начать обработку кожи», на котором инициируется обработка кожи в устройстве 100, 102 для обработки кожи. Далее, на этапе 310 «зондировать целевое местоположение», целевое местоположение обследуется для того, чтобы найти оптимальное направление P1 поляризации, в котором деполяризация зондирующего света 12 минимальна. Далее, процесс разделяется на две последовательности, одна для варианта осуществления, показанного на Фиг. 1A и 1B (этапы 320A, 330A и 340A), в котором устройство 100 для обработки кожи содержит источник 10 света, интенсивность которого может быть изменена для того, чтобы генерировать как зондирующий свет 12, так и свет 22 обработки, а другая для варианта осуществления, показанного на Фиг. 2A и 2B (этапы 320B, 330B и 340B), в котором устройство 102 для обработки кожи содержит отдельно излучатель 10A зондирующего света и излучатель 10B света обработки. Если взглянуть на последовательность для варианта осуществления, показанного на Фиг. 1A, этап 320A «уменьшить мощность лазера» управляет источником 10 света устройства 100 для обработки кожи, чтобы уменьшить мощность для генерации линейно поляризованного зондирующего света 12, которая значительно ниже мощности, необходимой для достижения многофотонной ионизации. Этап 330A «вращать модулятор поляризации» затем сканирует направление поляризации испускаемого линейно поляризованного зондирующего света 12, а этап 340A «найти минимальную деполяризацию» находит, какое направление поляризации обеспечивает минимум деполяризации зондирующего света 12, т.е. оптимальное направление P1 поляризации. Если взглянуть на последовательность для варианта осуществления, показанного на Фиг. 2A, этап 320B «инициировать зондирующий лазер» управляет излучателем 10A зондирующего света источника 10 света, чтобы испускать зондирующий свет 12 с уровнем мощности значительно ниже мощности, необходимой для достижения многофотонной ионизации. Этап 330B «вращать модулятор поляризации» и этап 340B «найти минимальную деполяризацию» идентичны этапам 330A и 340A, и затем сканируют направление поляризации испускаемого линейно поляризованного зондирующего света 12 и находят, какое направление поляризации обеспечивает минимум деполяризации зондирующего света 12. Затем на этапе 350 «начать обработку лазером» запускается излучатель 10B света обработки, или уровень интенсивности источника 10 света возрастает до уровня, при котором в ткани 200 кожи может происходить многофотонная ионизация, или до более высокого уровня. Далее, на этапе 360 «воспринять многофотонный процесс?» воспринимается возникновение многофотонного процесса. Если ни один многофотонной процесс не воспринят (обозначается как «N»), устройство 100, 102 для обработки кожи может либо перейти к этапу 355 «изменить мощность», на котором мощность света обработки 22 увеличивается, после которого излучатель 10B света обработки повторно инициируется на этапе 350. Альтернативно, устройство 100, 102 для обработки кожи может изменить глубину целевого местоположения 210 на этапе 365 «изменить глубину», после чего процесс возвращается к этапу 310 зондирования измененного целевого местоположения 210. Если на этапе 360 воспринимается многофотонной процесс (обозначается как «Y»), процесс может перейти к этапу 370 «следующее место?», в котором проверяется, следует ли продолжать обработку кожи в другом месте. Если нет (обозначается как «N»), процесс останавливается на этапе 380 «стоп». Если должны быть обработаны (обозначается как «Y») дополнительные места, процесс продолжается с этапа 375 «изменить место» на котором место расположения устройства 100, 102 для обработки кожи меняется по отношению к поверхности кожи и снова процесс возвращается к этапу 310 зондирования в этом измененном местоположении.

Итак, изобретение относится к устройству 100 для неинвазивной обработки кожи, содержащему: источник 10 света, спроектированный и выполненный с возможностью генерации линейно поляризованного зондирующего света 12 и линейно поляризованного света обработки 22, модулятор 30 поляризации, спроектированный и выполненный с возможностью управления направлением поляризации зондирующего света и направлением поляризации света обработки, поляризационно-чувствительный датчик 40, спроектированный и выполненный с возможностью восприятия уровня деполяризации зондирующего света посредством восприятия интенсивности обратно рассеянного зондирующего света 42 от целевого местоположения 210 при заранее заданном направлении поляризации поляризационно-чувствительного датчика, и контроллер 60, выполненный с возможностью сканирования направления поляризации зондирующего света по заранее заданному диапазону во время приема сигнала Sm измерения и выбора оптимального направления поляризации P1, для которого деполяризация зондирующего света минимальна. Изобретение дополнительно относится к компьютерному программному продукту для управления устройством для обработки кожи.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение и что специалисты в данной области техники смогут разработать многие альтернативные варианты осуществления.

В формуле изобретения любые ссылочные позиции, размещенные в скобках, не следует толковать как ограничивающее требование. Использование глагола "содержать" и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличных от тех, что указаны в пункте формулы изобретения. Использование единственного числа элемента не исключает присутствия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано с помощью аппаратного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов, и с помощью запрограммированного соответствующим образом компьютера. В пункте формулы изобретения на устройство, в котором перечислено несколько средств, несколько из этих средств могут быть осуществлены посредством одного и того же элемента аппаратного обеспечения. Сам факт того, что некоторые меры перечислены во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих мер нельзя использовать с пользой.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для обработки кожи с использованием лазера. Устройство использует поляризованный свет для инициации процесса многофотонной ионизации в целевом местоположении в ткани кожи и содержит источник света, выполненный с возможностью генерации линейно поляризованного зондирующего света и линейно поляризованного света обработки, модулятор поляризации, спроектированный с возможностью управления направлением поляризации зондирующего света и направлением поляризации света обработки, поляризационно-чувствительный датчик для восприятия уровня деполяризации зондирующего света и контроллер, выполненный с возможностью приема сигнала (Sm) измерения от датчика и предоставления управляющего сигнала (Sc) модулятору поляризации и источнику света так, чтобы сканировать направление поляризации зондирующего света по заранее заданному диапазону направлений поляризации при приеме сигнала (Sm) измерения, и выбора оптимального направления поляризации (P1), для которого уровень деполяризации зондирующего света (12) является минимальным. Устройство дополнено компьютерным программным продуктом, выполненным с возможностью управления устройством. Использование группы изобретений позволяет снизить интенсивность светового излучения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство (100, 102) для обработки кожи, использующее поляризованный свет для инициации процесса многофотонной ионизации в целевом местоположении (210) в ткани (200) кожи, причем устройство (100, 102) для обработки кожи содержит:

источник (10) света, спроектированный и выполненный с возможностью генерации линейно поляризованного зондирующего света (12) и линейно поляризованного света (22) обработки,

модулятор (30) поляризации, спроектированный и выполненный с возможностью управления направлением поляризации зондирующего света (12) и направлением поляризации света (22) обработки,

поляризационно-чувствительный датчик (40), спроектированный и выполненный с возможностью восприятия уровня деполяризации зондирующего света посредством восприятия интенсивности обратно рассеянного зондирующего света (42) от целевого местоположения (210) при заранее заданном направлении поляризации поляризационно-чувствительного датчика (40), и

контроллер (60), спроектированный и выполненный с возможностью приема сигнала (Sm) измерения от датчика (40) и предоставления управляющего сигнала (Sc) модулятору (30) поляризации и источнику света (10), причем контроллер (60) выполнен с возможностью управления модулятором (30) поляризации так, чтобы сканировать направление поляризации зондирующего света (12) по заранее заданному диапазону направлений поляризации при приеме сигнала (Sm) измерения, и выбора оптимального направления поляризации (P1), для которого уровень деполяризации зондирующего света (12) является минимальным.

2. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 1, причем контроллер (60) спроектирован и выполнен с возможностью управления модулятором поляризации так, чтобы установить выбранное оптимальное направление поляризации как направление поляризации света (22) обработки в целевом местоположении (210) для генерации процесса многофотонной ионизации.

3. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 1 или 2, причем устройство (100, 102) для обработки кожи спроектировано и выполнено с возможностью поддержания заранее заданного направления поляризации поляризационно-чувствительного датчика (40) параллельным направлению поляризации зондирующего света (12) во время сканирования направления поляризации зондирующего света (12), причем оптимальное направление поляризации (P1) выбирается как направление поляризации зондирующего света (12), для которого интенсивность воспринятого обратно рассеянного зондирующего света (42) находится на максимуме, обнаруженном в заранее заданном диапазоне направлений поляризации зондирующего света (12), или устройство (100, 102) для обработки кожи спроектировано и выполнено с возможностью поддержания заранее заданного направления поляризации поляризационно-чувствительного датчика (40) перпендикулярно направлению поляризации зондирующего света (12) во время сканирования направления поляризации зондирующего света (12), причем оптимальное направление поляризации (P1) выбирается как направление поляризации зондирующего света (12), для которого интенсивность воспринятого обратно рассеянного зондирующего света (42) находится на минимуме, обнаруженном в заранее заданном диапазоне направлений поляризации зондирующего света (12).

4. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 3, причем модулятор (30) поляризации расположен между целевым местоположением (210) и поляризационно-чувствительным датчиком (40) так, что обратно рассеянный зондирующий свет (42) передается поляризационно-чувствительному датчику (40) через модулятор (30) поляризации.

5. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 1, причем устройство (100, 102) для обработки кожи содержит оптическую систему (70) для фокусировки зондирующего света (12) и/или света (22) обработки на целевом местоположении (210) внутри ткани (200) кожи и причем контроллер (60) соединен с оптической системой (70) и спроектирован и выполнен с возможностью повторного инициирования сканирования направления поляризации зондирующего света (12) по заранее заданному диапазону для повторного выбора оптимального направления (P1) поляризации в ответ на изменение глубины целевого местоположения (210) внутри ткани (200) кожи относительно поверхности кожи.

6. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 1 или 2, причем контроллер (60) соединен с датчиком (80) движения для восприятия движения устройства (100, 102) для обработки кожи параллельно поверхности кожи и причем контроллер (60) спроектирован и выполнен с возможностью повторного инициирования сканирования направления поляризации зондирующего света (12) по заранее заданному диапазону для повторного выбора оптимального направления (P1) поляризации в ответ на изменение местоположения устройства (100, 102) для обработки кожи вдоль поверхности кожи.

7. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 1, причем уровень мощности зондирующего света ниже уровня мощности света обработки, необходимого для многофотонного процесса.

8. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 1, причем источник (10) света содержит излучатель (10A) зондирующего света для генерации линейно поляризованного зондирующего света (12) и содержит излучатель (10B) света обработки для генерации линейно поляризованного света обработки (22).

9. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 1, причем устройство (100, 102) для обработки кожи содержит дополнительный датчик (82) для восприятия возникновения многофотонного процесса в целевом местоположении.

10. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 9, причем контроллер (60) соединен с дополнительным датчиком (82) для восприятия возникновения многофотонного процесса, когда на целевое местоположение (210) воздействует линейно поляризованный свет (22) обработки, и причем контроллер (60) выполнен с возможностью, если многофотонный процесс не обнаружен:

регулировки уровня мощности линейно поляризованного света обработки (22) или

уменьшения глубины целевого местоположения (210) внутри ткани (200) кожи относительно поверхности кожи.

11. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 10, причем дополнительный датчик (82) выбран из списка, содержащего: фотодетектор, решетку в сочетании с камерой на ПЗС и акустический датчик.

12. Устройство (100, 102) для обработки кожи по п. 1, причем целевое местоположение (210) находится между 0 и 2 мм ниже поверхности кожи, или причем целевое местоположение (210) находится между 0,5 и 1,5 мм ниже поверхности кожи.

13. Компьютерный программный продукт, выполненный с возможностью управления устройством (100, 102) для обработки кожи по любому из пп. 1-12, причем компьютерная программа управляет контроллером (60) устройства (100, 102) для обработки кожи для выполнения этапов:

генерации и испускания линейно поляризованного зондирующего света (12) к целевому местоположению (210) в ткани (200) кожи, используя источник (10) света,

сканирования направления поляризации зондирующего света (12) по заранее заданному диапазону, используя модулятор (30) поляризации, при приеме сигнала (Sm) измерения от поляризационно-чувствительного датчика (40), и

выбора оптимального направления (P1) поляризации, для которого деполяризация зондирующего света является минимальной.

14. Компьютерный программный продукт по п. 13, причем компьютерная программа дополнительно управляет контроллером (60) для выполнения этапов:

установления выбранного оптимального направления (P1) поляризации как направления поляризации света обработки (22) в целевом местоположении (210), используя модулятор (30) поляризации, и

генерации и испускания линейно поляризованного света обработки (22) к целевому местоположению (210), используя источник (10) света для генерации процесса многофотонной ионизации.