УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ КОЖИ НА ОСНОВЕ СВЕТА Российский патент 2021 года по МПК A61B18/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для обработки ткани субъекта посредством лазерно-индуцированного оптического разрушения (laser induced optical breakdown - LIOB). Упомянутые устройство и способ используют фокусировку светового луча через выходное окно света, которое предназначено для контактирования с тканью при использовании устройства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Такие устройства иногда называют устройствами обработки кожи на основе света, и они могут быть использованы, например, для омоложения кожи, обработки морщинок и срезания волос. При обработке морщинок на основе света, устройство создает фокальное пятно в слое дермы кожи, подлежащей обработке. Мощность и длительность импульса лазера и размер фокального пятна выбирают таким образом, чтобы явление лазерно-индуцированного оптического разрушения (LIOB) воздействовало на кожу для стимуляции возобновления развития тканей кожи и, посредством этого, уменьшения морщинок. При срезании волос на основе света, падающий световой луч фокусируется внутри волоса, и явление LIOB вызывает срезание этого волоса.

Например, международная патентная заявка на патент, опубликованная под номером WO2005/011510, описывает устройство для укорачивания волос, содержащее источник лазерного излучения для генерирования лазерного луча в течение заданной длительности импульса, оптическую систему для фокусировки лазерного луча в фокальное пятно, и манипулятор лазерного луча для позиционирования фокального пятна в целевом положении. Размер фокального пятна и мощность генерируемого лазерного луча таковы, что в фокальном пятне лазерный луч имеет плотность мощности, которая выше характерного порогового значения для ткани волоса, выше которого, при заданной длительности импульса, в ткани волоса возникает явление лазерно-индуцированного оптического разрушения (LIOB).

В общем, лазерно-индуцированное оптическое разрушение (LIOB) возникает в средах, которые являются прозрачными или полупрозрачными для длины волны лазерного луча, когда плотность мощности (Вт/см²) лазерного луча в фокальном пятне превышает пороговое значение, которое является характерным для конкретной среды. Ниже порогового значения, конкретная среда имеет относительно низкие линейные свойства поглощения на конкретной длине волны лазерного луча. Выше порогового значения, среда имеет сильно нелинейные свойства поглощения на конкретной длине волны лазерного луча, которые являются результатом ионизации среды и образования плазмы. Это явление LIOB приводит к нескольким механическим эффектам, таким как кавитация и генерирование ударных волн, которые повреждают среду в местоположениях, окружающих местоположение явления LIOB.

Было обнаружено, что явление LIOB может быть использовано для разрушения и укорочения волос, растущих из кожи. Ткань волос является прозрачной или полупрозрачной для длин волн между, приблизительно, 500 нм и 2000 нм. Для каждого значения длины волны в этом диапазоне явление LIOB возникает в ткани волос в местоположении фокального пятна, когда плотность мощности (Вт/см²) лазерного луча в фокальном пятне превышает пороговое значение, которое является характерным для ткани волос. Упомянутое пороговое значение является довольно близким к пороговому значению, которое является характерным для водных сред и тканей, и зависит от длительности импульса лазерного луча. В частности, пороговое значение требуемой плотности мощности уменьшается, когда длительность импульса увеличивается.

Для обеспечения механических эффектов в результате явления LIOB, которые являются достаточно эффективными для обеспечения значительного повреждения, т.е. по меньшей мере для начального разрушения волоса, длительность импульса порядка, например, 10 нс, является достаточной. Для этого значения длительности импульса, пороговое значение плотности мощности лазерного луча в фокальном пятне составляет порядка 2*10¹⁰ Вт/см². Для описанной длительности импульса и в случае достаточно малого размера фокального пятна, полученного, например, посредством линзы, имеющей достаточно большую числовую апертуру, это пороговое значение может быть обеспечено в случае общей энергии импульса, составляющей всего лишь несколько десятых миллиджоуля.

Эффективность оптического разрушения для омоложения кожи зависит от нескольких факторов, таких как оптические и структурные свойства кожи, интенсивность лазерного излучения в фокусе, оптическая связь, и т.д. Во многих случаях, глубина обработки может быть разной, в зависимости от толщины рогового слоя эпидермиса и эпидермиса.

Документ US2012/0123444 раскрывает оптическое лезвие на основе лазера, которое включает в себя датчик давления, позволяющий активно регулировать локальное давление, прикладываемое упомянутым лезвием.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблема, которая может возникнуть, состоит в том, что выходное окно может быть повреждено продуктами LIOB, такими как, например, ударная волна, плазма, высокая плотность мощности. В частности, это может иметь место, поскольку устройство выполнено таким образом, что LIOB обычно возникает вблизи выходного окна света. Поврежденное выходное окно оказывает вредное воздействие на способность устройства обеспечивать достаточно сжатый фокус в требуемом местоположении, что может уменьшить эффективность процесса обработки. Дополнительно или альтернативно, такое повреждение может увеличить распространение неблагоприятных побочных эффектов обработки, таких как раздражение кожи. В частности, если из-за изменения глубины фокуса вследствие повреждения выше дермы будут создаваться поверхностные повреждения, то вследствие разрыва капилляров может возникнуть петехия (микрокровоизлияние), следствием чего снова является уменьшенная эффективность и увеличенное распространение побочных эффектов, что приводит к значительному нежелательному времени социальной бездеятельности, необходимому для восстановления обработанного человека.

Таким образом, существует потребность в устройстве и способе, которые смогут решить вышеупомянутую проблему, т.е. уменьшить или предотвратить повреждение выходного окна и/или такое раздражение кожи во время использования упомянутого устройства или способа.

Настоящее изобретение определяется формулой изобретения.

Согласно первому аспекту обеспечено устройство для обработки ткани субъекта посредством лазерно-индуцированного оптического разрушения, причем устройство содержит:

- источник света для обеспечения импульсного светового луча;

- систему фокусировки для приема импульсного светового луча и вывода сфокусированного импульсного светового луча с фокальным пятном, которое может быть расположено в ткани

- выходное окно света, имеющее контактную поверхность, для контактирования с тканью во время использования устройства и для обеспечения импульсному световому лучу возможности выходить из устройства через контактную поверхность до того, как он достигнет фокального пятна;

причем устройство содержит систему обратной связи для детектирования сигнала обратной связи, зависящего от состояния контакта между контактной поверхностью и тканью.

Ткань предпочтительно является тканью млекопитающего, такой как ткань волос, кожи, или поверхностью органов или пограничной тканью, например, животного или человека. Ткань обычно является тканью субъекта-человека или субъекта-животного. Ткань может быть кожей.

Источник света и система фокусировки пригодны для обеспечения лазерно-индуцированного оптического разрушения ткани в фокальном пятне, когда фокальное пятно расположено в ткани. Это означает, что вместе они обеспечивают фокальное пятно, в котором имеется плотность мощности света, достаточно высокая для обеспечения лазерно-индуцированного оптического разрушения.

Источник света может быть лазером. Выходное окно света является по меньшей мере частично прозрачным для лазерного света.

Выходное окно может иметь любую форму, позволяющую импульсному свету выходить из устройства и входить в ткань. Выходное окно света может быть отдельным от системы фокусировки, но также может быть ее частью. Контактная поверхность выходной поверхности света может быть такой, чтобы она не изменяла сходимость проходящего светового луча. Альтернативно, она может быть также выполнена с возможностью изменять сходимость луча (например, может быть выпуклой поверхностью для увеличения сходимости луча, например, для содействия фокусировке). Выходное окно может быть линзовой поверхностью или другой оптической поверхностью.

Выходная поверхность света имеет контактную поверхность, предназначенную для нахождения в контакте с поверхностью ткани при использовании устройства. Контакт может быть обеспечен прямым образом контактной поверхностью, находящейся напротив поверхности ткани, с использованием или без использования между ними согласующей показатели преломления текучей среды, но может также включать в себя один или несколько прозрачных листов, расположенных между этими поверхностями, снова с одной или несколькими согласующими показатели преломления текучими средами между множественными поверхностями, находящимися в контакте.

Состояние контакта во время нормального использования устройства должно быть таким, чтобы это использование по существу не вызывало повреждение устройства, выходного окна или поверхности ткани. Контакт может означать оптический контакт и/или контакт, при котором отражение и/или рассеяние луча при выходе из устройства и/или при входе в ткань настолько велики, что могут вызывать нежелательные повреждения.

Упомянутые устройство и способ используют систему обратной связи и способ, который может детектировать сигнал обратной связи, который зависит от состояния контакта. Следовательно, состояние контакта может быть определено (измерено), и если будет обнаружено, что оно является неудовлетворительным ввиду вышеизложенного, то тогда плотность мощности световых импульсов может быть уменьшена. Напротив, плотность мощности может быть также увеличена, если будет определено, что контакт (снова) является удовлетворительным. Обратная связь может быть, таким образом, использована для обеспечения улучшенного контакта с тканью и однородной оптической связи, а также для предотвращения повреждения контактного окна/выходной линзы и повреждения ткани. Это обеспечивает большую безопасность и эффективность обработки.

Сигнал обратной связи может быть также использован для определения того, находится ли фокальное пятно или нет в ткани. Эта система обратной связи способна обеспечивать, чтобы оптическим разрушением создавались повреждения, достаточные для получения своего результата (например, омоложения кожи), посредством обеспечения того, чтобы они создавались только в ткани. Это увеличивает эффективность обработки с минимальными побочными эффектами и, в случае ткани кожи, минимальным возможным временем социальной бездеятельности.

Система обратной связи может быть дополнительно выполнена с возможностью определять состояние контакта на основе или на основании детектированного сигнала обратной связи.

Устройство может иметь блок управления, который содержит пользовательский интерфейс для обеспечения для пользователя воспринимаемого пользователем представления сигнала обратной связи и/или указания на определенное состояние контакта. Следовательно, пользователь может принять решение об уменьшении плотности мощности, если он заметит неудовлетворительный контакт посредством пользовательского интерфейса.

Система обратной связи предпочтительно предназначена для изменения плотности мощности сфокусированного импульсного светового луча в зависимости от сигнала обратной связи и/или определенного состояния контакта. Следовательно, благодаря обратной связи, дальнейшее повреждение может быть предотвращено или уменьшено вследствие уменьшения плотности мощности. Напротив, при установлении требуемого контакта, плотность мощности может быть увеличена до уровня, пригодного для создания LIOB.

Изменение плотности мощности может содержать:

- сравнение сигнала обратной связи с пороговым сигналом, или сравнение определенного состояния контакта с требуемым состоянием контакта, причем пороговый сигнал связан с требуемым состоянием контакта, и требуемое состояние контакта является состоянием контакта, достаточно хорошим для предотвращения существенного повреждения устройства или поверхности ткани,

- уменьшение плотности мощности, если сравнение сигнала обратной связи с пороговым сигналом будет указывать на состояние контакта, худшее, чем требуемое состояние контакта. Дополнительно или альтернативно, это может содержать увеличение плотности мощности, если сравнение сигнала обратной связи с пороговым сигналом будет указывать на состояние контакта, которое не хуже или лучше требуемого состояния контакта.

Уменьшение плотности мощности может содержать уменьшение плотности мощности до нуля или до значения, меньшего порогового значения для генерирования LIOB в релевантной среде, которой предпочтительно может быть воздух, но также может быть ткань, или другая среда, используемая для создания контакта на контактной поверхности.

Изменение плотности мощности может содержать изменение мощности сфокусированного импульсного светового луча и/или изменение фокусировки или формы луча сфокусированного импульсного светового луча. Плотность мощности, требуемая для LIOB, обеспечивается посредством сфокусированного луча и, в частности, фокального пятна. Ее изменение может включать в себя зависящее от сигнала обратной связи управление разными устройствами либо по одному, либо в комбинации. Для уменьшения или увеличения мощности, выходящей из источника света, может быть использован контроллер. Для ослабления светового луча, который достигает фокального пятна, может быть использован ослабитель луча. Это может быть, например, апертура, фильтр, или оптический дефлектор, которые могут быть размещены в луче. Может быть использовано устройство для уменьшения или увеличения качества фокуса в фокальном пятне. Например, система фокусировки может быть выполнена с возможностью увеличивать расстояние между фокальным пятном и контактной поверхностью выходного окна света. Также может быть использовано светорассеивающее устройство, которое, при нахождении в луче или при наличии повышенной способности к рассеянию, уменьшает качество фокуса.

Может иметься контроллер для ослабления или дезактивации источника света или предотвращения достижения падающим светом кожи, когда качество контакта падает ниже порогового контакта, т.е. когда давление или сила падает ниже порога. Для последней цели, контроллер может управлять, например, затвором или устройством отклонения луча.

Сигнал обратной связи может содержать звук, генерируемый сфокусированным импульсным световым лучом, при этом система обратной связи содержит устройство для детектирования звука, и система обратной связи дополнительно предназначена для определения состояния контакта на основании одной или нескольких характеристик звука. В качестве детектора может быть использован микрофон, но предпочтительно детектором является гидрофон для измерения акустического сигнала. Высокая энергия, выделяющаяся в ткань в фокусе, создает тепловые (термоупругое расширение), оптические (плазменный искровой разряд), и акустические явления. Акустический сигнал содержит или состоит из характерной широкополосной слышимой акустической волны, которая является результатом сверхзвукового распространения генерируемых ударных волн, и распространения плазменной волны, связанной с этим. Акустическая эмиссия из создаваемой лазерным излучением плазмы может быть, например, детектирована с использованием динамического микрофона, размещенного на расстоянии от плазмы, приблизительно составляющем несколько сантиметров. Предпочтительная характерная акустическая частота находится в диапазоне 3-16 кГц. Это применимо к ткани кожи.

Система обратной связи, таким образом, предпочтительно предназначена для идентификации спектральных характеристик звука. Например, частот или максимумов в выходном сигнале гидрофона, которые обеспечивают указание на материал, в котором имело место LIOB. Если LIOB будет иметь место не в ткани, то тогда контакт будет считаться неудовлетворительным.

Альтернативно или дополнительно к звуковому сигналу, сигнал обратной связи может содержать свет, зависящий от состояния контакта, при этом система обратной связи содержит устройство для детектирования света, и система обратной связи дополнительно предназначена для определения состояния контакта на основании одной или нескольких характеристик света. Упомянутое устройство является оптическим устройством, и контакт может быть оценен на основании света, отраженного контактной поверхностью или поверхностью ткани. Упомянутое устройство может иметь второй источник света для обеспечения для контактной поверхности второго света, по меньшей мере частично отражаемого контактной поверхностью, коэффициент отражения которого зависит от состояния контакта. Упомянутое устройство тогда также имеет детектор для детектирования такого отраженного света. Может быть использовано TIR. Длина волны и/или интенсивность могут быть или предпочтительно являются отличными (интенсивность является меньшей) от длины волны и интенсивности импульсного светового луча. Также, событие LIOB, независимо от того, возникает ли оно или нет в ткани, может генерировать свет, который, в общем, может указывать на состояние контакта. LIOB в воздухе или другой среде, отличной от ткани, указывает на неудовлетворительный контакт.

Предпочтительно, упомянутый свет генерируется импульсным световым лучом или сфокусированным импульсным световым лучом. Также этот свет будет отражаться, в некоторой степени, контактными поверхностями, для которых согласование показателей преломления является неидеальным. Следовательно, качество контакта будет также вызывать изменение отраженного импульсного света. Этот вариант осуществления устраняет потребность во втором источнике света и детекторе. Таким образом, упомянутое устройство может быть более простым и надежным.

Свет для обратной связи предпочтительно исходит от контактной поверхности. Таким образом, наиболее надежная обратная связь обеспечивается, когда свет не зависит от того, имело ли LIOB место или нет.

Устройство для детектирования света может содержать датчик изображения, и при этом система обратной связи дополнительно предназначена для определения состояния контакта на основании одной или нескольких характеристик изображения, захваченного датчиком изображения.

Упомянутое устройство может содержать датчик изображения и процессор изображения. Фокальная точка может быть детектирована на основе характерной оптической вспышки (плазменного искрового разряда), связанной с LIOB. Обычно, широкий спектральный диапазон характерной вспышки находится в диапазоне длин волн 400-1100 нм. Спектры излучения плазмы могут быть измерены с использованием комбинации спектрометра и детектора на основе усовершенствованного ПЗС (intensified charged coupled device detector - ICCD). В зависимости от положения фокуса, спектры вспышек имеют спектральные максимумы, которые являются характерными для материала, находящегося в фокусе (граница стекла, среда для погружения, ткань, такая как, например, кожа, и т.д.), и могут быть использованы в качестве сигнатуры фокальной точки, а также в качестве указателя на то, имело ли место LIOB.

Процессор изображения, таким образом, предпочтительно предназначен для идентификации спектральных максимумов в свете, принимаемом от ткани, которые обеспечивают указание на материал, в котором имело место LIOB.

Процессор изображения может быть дополнительно выполнен с возможностью анализировать изображение, захваченное датчиком изображения, для определения качества контакта между системой фокусировки и тканью.

Таким образом, оптический анализ также может быть использован для определения как глубины фокуса, так и качества оптического контакта системы с тканью.

Качество контакта может быть измерено на основе однородности зеркального отражения в изображениях, захваченных простой монохромной камерой или RGB-камерой. В случае оптимальной и однородной оптической связи, распределение интенсивности имеет однородное гауссово распределение. Признаки и неоднородности изображений отражают ухудшившееся качество оптического контакта.

Таким образом, процессор изображения может быть предназначен для идентификации неоднородностей в захваченном изображении, которые отражают качество контакта.

Процессор изображения может быть выполнен с возможностью анализировать изображение, захваченное датчиком изображения, для определения уровня изменения цвета ткани, такого как, например, покраснение кожи. Таким образом, обработка может быть остановлена, если будет детектирован уровень раздражения, находящийся за пределами приемлемого порога. Таким образом, система обратной связи может реализовать превентивные меры для предотвращения чрезмерного раздражения, но также может иметь систему безопасности, которая детектирует, что обработка приводит к неприемлемому уровню раздражения.

Система обратной связи для детектирования света, принимаемого от кожи, содержит датчик изображения и процессор изображения, причем процессор изображения выполнен с возможностью анализировать изображение, захватываемое датчиком изображения, для определения уровня окрашивания ткани. Предпочтительно, уровень окрашивания является уровнем покраснения кожи. Он относится, например, к аспекту анализа покраснения кожи, объясненному выше.

В этом случае, контроллер может быть выполнен с возможностью дезактивировать источник света или предотвращать достижение падающим светом кожи, когда уровень покраснения кожи превышает некоторый порог. Снова, контроллер может управлять, например, затвором или устройством отклонения светового луча для реализации упомянутого предотвращения.

Дополнительно или альтернативно вышеупомянутому сигналу обратной связи, сигнал обратной связи может содержать силу или давление, зависящие от силы или давления, с которыми выходное окно света прижимается к ткани во время использования устройства, при этом система обратной связи содержит детектор для детектирования силы или давления, и система обратной связи предназначена для определения состояния контакта на основе или на основании силы или давления. Если сила или давление контакта будут неудовлетворительными, то оптический контакт также может быть неудовлетворительным. Например, отсутствие давления при контакте может указывать на неудовлетворительный контакт.

Предпочтительно также обеспечена система вывода для обеспечения для пользователя указания на прикладываемое давление или силу. Сравнение контролируемого давления или силы с эталонным давлением или силой может быть выполнено для указания на то, являются ли прикладываемое давление или сила или нет пригодным давлением или силой. Обеспечение импульсов может автоматически прерываться, когда прикладываемое давление или сила будут меньшими эталонного значения.

Таким образом, пользователя направляют таким образом, чтобы он прикладывал давление или силу, которые являются пригодными для поддержания требуемого контакта с тканью.

Во всех примерах, контроллер может быть выполнен с возможностью уменьшать плотность мощности, например, посредством дезактивации источника света, когда будет определено, что обработка должна быть остановлена, поскольку определено, что фокальная точка не находится в ткани, или поскольку детектировано, что имеется чрезмерное изменение цвета ткани (например, покраснение кожи) или имеется плохой контакт. Это обеспечивает защитное выключение.

Любые из вариантов осуществления, описанных здесь выше, могут также включать в себя контроллер для управления источником света и/или системой фокусировки и/или системой обратной связи. Такой контроллер может иметь форму электрической схемы, такой как IC или компьютер.

Другой аспект настоящего изобретения обеспечивает способ обработки ткани субъекта посредством лазерно-индуцированного оптического разрушения, причем способ содержит этапы, на которых:

- обеспечивают импульсный световой луч;

- фокусируют импульсный световой луч в сфокусированный импульсный световой луч с фокальным пятном, расположенным в ткани;

- обеспечивают выходное окно света, имеющее контактную поверхность, находящуюся в контакте с тканью и позволяющую импульсному световому лучу выходить из устройства через контактную поверхность до того, как он достигнет фокального пятна, причем выходное окно света имеет контактную поверхность для контактирования с тканью во время использования устройства;

- детектируют сигнал обратной связи, зависящий от состояния контакта между контактной поверхностью и тканью.

Станет понятным, что признаки, описанные здесь для устройства, упомянутого выше, могут быть преобразованы в соответствующие признаки для способа, и они будут иметь те же самые преимущества и решать те же самые проблемы.

Способ может дополнительно содержать этап, на котором определяют состояние контакта на основе или на основании детектированного сигнала обратной связи.

Способ может содержать этап, на котором изменяют плотность мощности сфокусированного импульсного светового луча в зависимости от сигнала обратной связи и/или определенного состояния контакта.

Также могут быть использованы меры, описанные выше, например, анализ изображения, захваченного датчиком изображения, для определения качества контакта между системой фокусировки и тканью, и, затем, дезактивация источника света, если будет определено, что качество контакта является худшим порогового уровня.

Система обратной связи может быть также использована для детектирования звука, генерируемого импульсным световым лучом, для определения посредством этого того, находится ли фокальное пятно или нет в ткани. В этом случае, источник света дезактивируют, если будет определено, что фокальное пятно не находится в ткани.

Для контроля давления, прикладываемого к устройству, находящемуся напротив ткани, также может быть использована система обратной связи, описанная выше, причем систему вывода используют для обеспечения указания для пользователя в отношении того, прикладывается ли пригодное давление или нет. В этом случае, источник света дезактивируют, если будет определено, что давление является непригодным.

Настоящее изобретение также обеспечивает способ обработки кожи на основе света, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают импульсный световой луч для обработки ткани посредством лазерно-индуцированного оптического разрушения ткани;

фокусируют падающий световой луч в фокальное пятно, находящееся в ткани; и

детектируют свет, принимаемый от ткани, и детектируют звук, генерируемый импульсом источника света, для определения посредством этого того, находится ли фокальное пятно или нет в ткани.

Настоящее изобретение также обеспечивает способ обработки ткани на основе света, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают импульсный световой луч для обработки ткани посредством лазерно-индуцированного оптического разрушения ткани;

фокусируют падающий световой луч в фокальное пятно, находящееся в ткани; и

измеряют давление, прикладываемое к устройству, находящемуся напротив ткани, и обеспечивают для пользователя указание в отношении того, прикладывается ли пригодное давление или нет.

Настоящее изобретение также обеспечивает способ обработки ткани на основе света, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают импульсный световой луч для обработки ткани посредством лазерно-индуцированного оптического разрушения ткани;

фокусируют падающий световой луч в фокальное пятно, находящееся в ткани; и

детектируют изображение света, принимаемого из ткани, и анализируют это изображение для определения уровня окрашивания ткани, такого как, например, покраснение кожи.

Эти способы являются не-терапевтическими способами, в частности, косметическими способами, применяемыми, например, для омоложения кожи, уменьшения морщинок, или удаления волос.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примеры настоящего изобретения будут теперь подробно описаны со ссылкой на сопутствующие чертежи, в которых:

Фиг. 1A и 1B схематично показывают известное устройство обработки ткани на основе LIOB;

Фиг. 2 показывает известный метод реализации управления глубиной фокуса;

Фиг. 3 показывает устройство с первым примером системы обратной связи;

Фиг. 4 показывает устройство со вторым примером системы обратной связи;

Фиг. 5 показывает устройство с третьим примером системы обратной связи; и

Фиг. 6 используется для объяснения системы обратной связи.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Раскрыто устройство импульсной лазерной обработки кожи для лазерно-индуцированного оптического разрушения ткани млекопитающих, такой как, в частности, ткань кожи. Настоящее раскрытие также относится к системам обратной связи для управления упомянутой системой для предотвращения повреждения выходного окна света системы 23 фокусировки и/или для прекращения или предотвращения раздражения кожи.

Сначала будет приведен пример устройства этого типа, для которого может быть использована система обратной связи.

Фиг. 1А и 1В показывают устройство 1 для обработки ткани 3, имеющей поверхность 5. В этом случае, тканью в качестве примера является кожа 3, но могут обрабатываться и другие ткани.

Система 1 содержит источник 9 света для генерирования лазерного луча 11 в течение по меньшей мере одной заданной длительности импульса, и она содержит оптическую систему 13 для управления лазерным лучом 11 и фокусирования этого луча в сфокусированный луч 11' и в фокальное пятно 15 и для позиционирования фокального пятна 15 в целевом местоположении внутри кожи 3. Кожа является по меньшей мере частично прозрачной для света из источника 9 света. Устройство включает в себя выходное окно 18 света, через которое импульсный световой луч выходит из устройства. В этом случае, выходное окно света является плоским и не изменяет сходимость сфокусированного луча 15. Это может быть не так, когда, например, выходное окно света является выпуклым. Также в этом случае выходное окно света является частью системы 23 фокусировки. При этом может быть использована система обратной связи.

Источник 9 света выполнен с возможностью излучать заданное число лазерных импульсов на заданной длине волны и с заданной длительностью импульса и частотой повторения импульсов. Система 1 выполнена таким образом, что целевое местоположение фокального пятна 15 находится ниже поверхности кожи. Размер фокального пятна 15 и мощность генерируемого лазерного луча таковы, что в фокальном пятне 15 лазерный луч 11 имеет плотность мощности, которая является большей характерного порогового значения для ткани кожи, выше которого, при заданной длительности импульса, может возникнуть или возникает событие лазерно-индуцированного оптического разрушения.

Пригодный источник света содержит Nd:YAG-лазер в режиме модуляции добротности (Q-switched Nd:YAG laser), излучающий лазерные импульсы на длине волны около 1064 нм с длительностью импульса около 5-10 нс, хотя также могут быть использованы и другие лазеры, например, трехуровневый Nd:Cr:Yag-лазер и/или диодные лазеры. Для обработки предпочтительно используется лазер на длине волны, равной 1064 нм, вследствие относительно низкого поглощения и рассеяния излучения на этой длине волны внутри кожи и обеспечения в результате этого большой глубины проникновения. Могут быть использованы и другие длины волн, в частности, длины волн ближнего инфракрасного диапазона.

Источник 9 света является управляемым необязательным контроллером 25, который может обеспечивать пользовательский интерфейс.

Пример оптической системы 13, схематично показанной на фиг. 1, содержит систему 17 отклонения луча и дихроичного деления луча, систему 19 коррекции аберраций, систему 21 сканирования луча и систему 23 фокусировки, причем эти системы могут содержать одно или несколько зеркал, призм, делителей луча, поляризаторов, оптических волокон, линз, апертур, затворов, и т.д. Например, система сканирования может содержать сканирующие призмы.

Оптическая система 13, в этом случае, имеет устройство выбора глубины фокусировки (но это само по себе не является обязательным), устройство формирования и фокусирования луча, и контактное/выходное окно, которое предназначено для контактирования с поверхностью кожи. В этом случае имеется также следующая за контуром подвеска (не показана на фиг. 1) для поддержания контакта контактного/выходного окна с поверхностью кожи во время использования устройства.

Одна или несколько частей оптической системы 13 могут управляться необязательным контроллером (не показан), который может быть объединен с контроллером 25 источника света для управления одним или несколькими свойствами целевого местоположения и/или фокального пятна.

Параметры фокусировки лазерного луча могут быть определены соответствующими установочными параметрами системы формирования луча и/или системы фокусировки, например, посредством настройки числовой апертуры системы фокусировки. Пригодные значения для числовой апертуры (numerical aperture - NA) системы фокусировки могут быть выбраны из диапазона 0,05<NA<nm, где nm является показателем преломления среды на длине волны лазера, во время эксплуатации.

Между источником 9 света и системой 17 отклонения луча и дихроичного деления луча может находиться шарнирный манипулятор. Система 17 отклонения луча и последующие компоненты образуют часть наконечника. Вследствие ошибок в выравнивании зеркал шарнирного манипулятора, луч может быть расширен перед входом в шарнирный манипулятор и затем сжат впоследствии перед управлением лучом и коррекцией аберраций. Однако для направления лазерного луча могут быть использованы и другие средства распространения.

По меньшей мере часть оптической системы 13 и/или пути лазерного луча 11 может быть закрытой, например, для защиты глаз, и может, например, содержать непрозрачные трубки и/или одно или несколько оптических волокон.

Глубина фокусировки, обеспечиваемая системой 23 фокусировки, предпочтительно является настраиваемой. Фиг. 2 показывает известный метод для реализации такой настройки. Система 23 фокусировки содержит набор выходных окон 26, каждое из которых имеет отличную глубину фокуса, и оптический путь обеспечивается к одному из выходных окон двигателем 27 сканера, который поворачивает систему 21 сканирования. Выходные окна 26 удерживаются следующей за контуром подвеской 28. Таким образом, выходные окна расположены вокруг кругового пути, и система выемок обеспечивает позиционирование относительно системы 21 сканирования. Может быть четыре выходных окна, и, таким образом, четыре набора линз, каждый из которых отдельно подпружинен для обеспечения следования за контуром.

Система 21 сканирования используется для сканирования фокуса поперек некоторой области кожи.

Один пример лазера, который может быть использован в системе фиг. 1, имеет максимальную частоту повторения импульсов, равную 1000 Гц, и типичный режим обработки использует шаг повреждений, равный 200 мкм, что приводит к типичной максимальной скорости сканирования, равной 200 мм/с. Эта скорость сканирования исключает любые исключительно ручные варианты сканирования вследствие недостатка контроля при применении этих скоростей сканирования в ручном режиме.

Дополнительно, для любой стартстопной системы сканирования достижение этой скорости сканирования будет трудной задачей вследствие короткого расстояния для ускорения, что может приводить к механическим вибрациям и неэффективному использованию мощности лазера. Легче управляемая меньшая скорость сканирования будет значительно увеличивать время обработки больших площадей поверхности.

Для устранения этой проблемы может быть использовано сканирование с непрерывным движением на основе вращательного движения, которое может легко обеспечить эти скорости сканирования и не страдает от сильных вибраций и неэффективного использования возможностей лазера.

Для этой цели могут быть использованы поворотные призмы.

Первая возможная конструкция призмы содержит ромбоид. Две противоположные параллельные торцевые поверхности функционируют в качестве поверхностей полного внутреннего отражения. Они расположены под углом 45 градусов к направлению падающего света. Два внутренних отражения в призме обеспечивают поперечный сдвиг падающего луча таким образом, что выходной луч параллелен входному лучу, но поперечно сдвинут относительно него. Посредством поворота призмы вокруг оси, перпендикулярной направлению поперечного сдвига, и, таким образом, параллельной направлению падающего луча, выходной луч развертывается по круговому пути. Упомянутый поворот происходит вокруг оси входного луча. Радиусом развертываемой окружности является длина ромбоида. Ромбоидные призмы могут быть при необходимости изготовлены с просветляющими покрытиями на гранях.

Второй возможной конструкцией призмы является призма Дове. Две торцевые поверхности функционируют в качестве преломляющих поверхностей раздела, и нижняя поверхность функционирует в качестве поверхности полного внутреннего отражения. Упомянутые торцевые поверхности расположены под углом 45 градусов к падающему свету. Два преломления и единственное полное внутреннее отражение в призме снова обеспечивают поперечный сдвиг падающего луча, так что выходной луч параллелен входному лучу, но поперечно сдвинут относительно него. Посредством поворота призмы вокруг оси, перпендикулярной направлению поперечного сдвига, и, таким образом, параллельной направлению падающего луча, выходной луч развертывается по круговому пути. Упомянутый поворот происходит вокруг оси входного луча. Величина смещения луча зависит от положения падающего луча относительно входной поверхности призмы Дове и от размера призмы. Призму поворачивают вокруг основного падающего луча. Просветляющие покрытия снова могут быть нанесены на наклоненные поверхности для уменьшения потерь на отражение.

Поворотная призма механически уравновешивается для предотвращения вибраций. Опора призмы подвешивается на шарикоподшипниках и прямо соединяется с ротором двигателя для минимизации влияния установочных параметров коррекции аберраций на эффективную числовую апертуру сфокусированного света.

Кожа 3 содержит множественные слои с разными оптическими свойствами. Эпидермис состоит из самых внешних слоев и образует водонепроницаемый защитный барьер. Под эпидермисом расположена дерма. Дерма содержит коллагеновые волокна, на которые направлена обработка кожи. Задача обработки кожи и устройства, такого как устройство фиг. 1 и 2, состоит в создании фокуса 15 импульсного лазерного луча 11 в коллагене дермы для создания микроскопических повреждений, которые приводят к образованию нового коллагена. Дополнительная цель состоит в том, чтобы оставить эпидермис как можно более неповрежденным.

Однако самый верхний слой эпидермиса, т.е. роговой слой эпидермиса, вследствие его микроскопических флуктуаций по шероховатости, затрудняет оптическую связь (прохождение света) между устройством 1 и кожей 3. Эта оптическая связь является важной, поскольку создание LIOB требует высокой плотности мощности внутри кожи, так что плотности мощности лазерного луча на фокусирующих элементах, выходном окне и поверхности кожи являются достаточно высокими, чтобы вызывать повреждение этих систем и/или кожи, когда оптическая связь является неудовлетворительной.

Для улучшения оптического контакта выходного окна с кожей, связующая текучая среда предпочтительно обеспечивается между системой фокусировки и тканью, причем ее показатель преломления должен соответствовать показателю преломления ткани и/или выходной линзы/окна системы фокусировки. Тем не менее, даже при наличии такой связующей текучей среды, во время использования устройства пользователем может требоваться, чтобы система фокусировки перемещалась поверх области кожи, что может приводить к ошибкам, которые могут вызывать ухудшение оптического контакта. Таким образом, важно иметь обратную связь по качеству контакта во время использования устройства, чтобы можно было поддерживать такой контакт или восстанавливать такой контакт на уровне, большем требуемого уровня, для уменьшения или предотвращения повреждений, указанных выше.

Первый пример обеспечивает устройство, имеющее систему обратной связи, которая объединяет оптический и акустический анализ, для детектирования глубины фокуса, на которой возникает LIOB. Система обратной связи, тогда, позволяет выключать лазер, если фокус не будет находиться в коже.

Это основано на различиях спектра длин волн видимой вспышки (плазменного искрового разряда) и акустических частот сигнала, генерируемого во время LIOB, которые показывают значительные различия в зависимости от сред, в которых они возникают, таких как воздух, линза, связующая среда и кожа.

Спектры излучения могут быть измерены с использованием комбинации спектрометра и детектора на основе усовершенствованного ПЗС (intensified charged coupled device detector - ICCD). В зависимости от положения фокуса, спектры вспышек имеют спектральные максимумы, которые являются характерными для материала, находящегося в фокусе (граница стекла, среда для погружения, кожа, и т.д.), и могут быть использованы в качестве сигнатуры фокальной точки, а также в качестве указателя на то, имело ли место LIOB.

Например, в отсутствие LIOB, детектор записывает плоский фоновый спектр без каких-либо спектральных признаков. В качестве примера, характерные максимумы, возникающие около 212,4 нм (Si) и 589 нм (Na), могут быть использованы для подтверждения того, что LIOB возникает на границе стекла и в коже, соответственно. Другие спектральные максимумы также могут быть использованы в качестве указателя материала. Для получения порога облученности, ниже которого оптическое разрушение отсутствует, вспышки без LIOB также могут быть измерены, и различия в спектральных характеристиках оптических вспышек с оптическим разрушением и без него могут быть также использованы в качестве сигнатуры.

Фиг. 3 показывает первый пример, основанный на конфокальной системе для детектирования глубины фокуса.

Одинаковым компонентам присвоены те же самые ссылочные позиции, что и на фиг. 1. Система 19 коррекции аберраций содержит асферическую линзу, и система 23 фокусировки содержит линзу, которая функционирует в качестве объектива микроскопа. Оптический сигнал 25 обратной связи по видимому свету, передаваемый через дихроичный делитель 17 луча, фокусируется плоско-выпуклой линзой 30 на датчике 32 изображения, например, на интегральной схеме CCD.

Это расположение обеспечивает конфокальное детектирование глубины фокусировки для предотвращения LIOB за пределами кожи и для определения глубины фокусировки внутри кожи.

Оптические пути конфокального микроскопа, образованные линзами 30 и 23 (освещения и детектирования), и луч обработки LIOB связаны вместе дихроичным делителем 17 луча. Конфокальный микроскоп обеспечивает разрешенные по глубине изображения положения фокуса и, таким образом, позволяет верифицировать глубину обработки. Эти верификация выполняется с использованием обработки изображения, захватываемого датчиком изображения, и упомянутая верификация используется контроллером 25 для активации или дезактивации лазера 9.

Фиг. 4 показывает второй пример, основанный на обеспечении системы обратной связи на основе как света, так и звука.

Одинаковым компонентам присвоены те же самые ссылочные позиции, что и на фиг. 3. Датчик изображения больше не нужен, и вместо него имеется фотодиод или массив 40 фотодиодов и, необязательно, соответствующая дифракционная решетка, для анализа спектра видимого света 25, а не формируемого изображения. Игольчатый гидрофон 42 позволяет анализировать спектр звуковой волны.

Видимые световые вспышки и акустический сигнал, генерируемые во время LIOB, имеют разные спектральные и акустические характеристики в воздухе, в связующей текучей среде, и в коже. При возникновении LIOB, видимая вспышка может быть записана посредством фотодиода 40 (или посредством решетки), и акустический сигнал может быть записан посредством гидрофона. Объединенное детектирование вспышки и акустического сигнала позволяет определить глубину фокусировки.

Видимый свет, принимаемый от кожи, является результатом фотомеханического режима взаимодействия, который возникает при лазерно-индуцированном оптическом разрушении. Он включает в себя массовое генерирование свободных электронов. Этот процесс называется «ростом электронной лавины» или «эффектом обратного тормозного излучения». Образование плазмы приводит к сплошной среде белого света, которая имеет малое изменение интенсивности в зависимости от длины волны. Этот свет вызывается тормозным излучением и рекомбинационным излучением из плазмы, когда свободные электроны и ионы рекомбинируют в охлаждающейся плазме.

Альтернативно или дополнительно к определению глубины фокуса, система фиг. 3 может быть использована для анализа качества оптической связи между кожей и выходной линзой системы 23 фокусировки. Если оптическая связь будет неэффективной, то оптическое разрушение может возникнуть в воздухе или на выходной поверхности линзы и привести к повреждению линзы или кожи.

Для реализации оптической обратной связи, система 17 отклонения луча и дихроичного деления луча содержит дихроичный делитель луча, который отражает лазерный свет, но пропускает свет видимых длин волн. Таким образом, принимаемый от кожи 3 свет видимых длин волн захватывается оптической системой и обеспечивается в качестве сигнала 11A обратной связи, который может быть использован для управления системой либо в ручном, либо в автоматическом режиме.

В этом первом примере, свет, генерируемый событием LIOB, используется в качестве обратной связи. Однако может быть использован отдельный источник света. Для этой цели, световой луч этого источника связывается с путем света таким образом, чтобы он достигал контактной поверхности. Отраженный свет этого света, тогда, собирается на детекторе 32.

Анализ оптической связи может быть обеспечен на основе обработки изображения, захватываемого датчиком 32 изображения.

Качество контакта может быть измерено на основе однородности зеркального отражения в изображениях, захваченных простой монохромной камерой или RGB-камерой. В случае оптимальной и однородной оптической связи, распределение интенсивности имеет однородное гауссово распределение. Большее число признаков изображения, таких как размер ярких пятен, число пятен, размер самого большого пятна и т.д., может быть получено из этих изображений после использования порогов, и эти признаки могут быть использованы в качестве указателей на неоптимальную оптическую связь.

Система фиг. 3 может быть также модифицирована посредством удаления датчика 32 изображения и линзы 30 и обеспечения вместо них выходного окна, чтобы позволить пользователю осуществлять визуальный контроль системы. Пользователь сможет тогда визуально контролировать внешний вид контакта с кожей при каждой лазерной вспышке. Снова, это будет видимым в виде дефектов, таких как пятна на изображении.

Дополнительной возможностью детектирования качества контакта с кожей является использование подпружиненной фокусирующей линзовой системы для обеспечения следования за контуром с использованием обратной связи по измеряемой нагрузке. Полная оптическая система подпружинивается таким образом, чтобы сохранялись оптические пути между компонентами.

Фиг. 5 показывает оптическую систему 50, включающую в себя по меньшей мере конечную линзу объектива, которая подпружинена пружинами 52 для обеспечения того, чтобы устройство следовало за контуром кожи 3. Это позволяет органично отслеживать изогнутую поверхность кожи при сканировании.

Обратная связь, основанная на нагрузке в системе, используется для управления активацией лазера. Набор образцовых значений нагрузки может быть использован для обеспечения оптимального контакта и, таким образом, действует в качестве образца для пружинной системы.

Обратная связь, тогда, позволяет пользователю поддерживать нагрузку в требуемом диапазоне уровней нагрузки. Этот диапазон уровней нагрузки предпочтительно находится между полным растяжением пружин (и, таким образом, не включает в себя его) и максимальным сжатием пружин (максимальной нагрузкой), поскольку оба этих варианта являются непригодными для поддержания хорошего контакта.

По меньшей мере две точки контакта определяются в непосредственной близости для обеспечения надлежащего следования за контуром как малых локальных признаков кожи, так и больших глобальных контуров и признаков.

Во всех вариантах обратной связи настоящего раскрытия и примеров, выходные данные для пользователя могут быть обеспечены на экране системы, или они могут быть отправлены в виде беспроводного сигнала на смартфон, часы, или другое близкое устройство с использованием возможностей беспроводной связи. Команды для пользователя могут быть слышимыми, например, могут быть предупредительным звуковым сигналом, когда прикладываемое давление является слишком низким или слишком высоким, и/или могут быть обеспечены визуальные выходные данные. Такие выходные данные могут обеспечиваться вплоть до момента, когда обратная связь будет указывать на такое плохое качество контакта, при котором риск повреждения устройства или обрабатываемого субъекта является слишком высоким. Пороговый уровень может быть установлен пользователем или может быть задан устройством. После достижения такого порога устройство может предотвратить достижение лазерным лучом оптической системы и/или выходного окна и/или поверхности кожи. Это может включать в себя выключение источника лазерного излучения или предотвращение достижения лучом этих частей. Для этого могут быть использованы затворы, которые управляются контроллером на основе сигнала обратной связи.

Если поверхностные повреждения будут создаваться в верхней части или выше дермы, например, в эпидермисе, то может возникнуть покраснение кожи (эритема). Дополнительно, если такие повреждения будут создаваться в верхней части или немного выше дермы, то может возникнуть петехия (микрокровоизлияние). Оба этих эффекта могут возникать в результате плохого оптического контакта между системой фокусировки (или выходным окном) и кожей или в результате повреждения системы фокусировки.

Подходы с обратной связью, описанные выше, могут уменьшить или предотвратить такое повреждение или предотвратить работу лазера, когда имеется плохой оптический контакт. Однако для достижения этой цели существует альтернативный (или дополнительный) подход, состоящий в детектировании наличия и/или степени эритемы (покраснения кожи) и/или наличия и/или степени петехии (микрокровоизлияния), возникающей в коже, и в обеспечении посредством этого для пользователя указания на качество контакта. Ранние признаки повреждения кожи могут быть использованы в качестве обратной связи, которая обеспечивает признак для пользователя или даже вызывает автоматическую остановку обработки посредством остановки работы устройства.

Система обратной связи, тогда, основывается на измерении наличия и/или степени эритемы (покраснения кожи) и/или наличия и/или степени петехии (микрокровоизлияния), возникающей по меньшей мере во время обработки, но предпочтительно также перед обработкой. Эта обратная связь может тогда оптимизировать эффективность обработки на основе LIOB для омоложения кожи посредством, например, информирования пользователя и/или отключения устройства после записи увеличения эритемы или петехии относительно соответствующих эталонных значений, которые были предварительно установлены пользователем или предварительно запрограммированы в устройстве, или, более предпочтительно, измерены до или непосредственно в начале обработки. Эта обратная связь может уменьшить побочные эффекты и время социальной бездеятельности.

Пороговое значение для увеличения эритемы может быть программируемым и к тому же точно настраиваемым в зависимости от требуемого покрытия и выраженности побочного эффекта и субъективного восприятия боли, связанных с LIOB-обработкой. Пригодные пороги могут отличаться для разных субъектов или даже для одного и того же субъекта в разные моменты времени.

Таким образом, система фиг. 3 может быть использована для анализа уровня покраснения кожи.

Система фиг. 3 может быть модифицирована посредством удаления датчика 32 изображения и линзы 30 и обеспечения вместо них выходного окна, чтобы позволить пользователю осуществлять визуальный контроль системы. Пользователь сможет тогда визуально контролировать покраснение кожи при каждой лазерной вспышке.

Однако предпочтительным вариантом является использование датчика 32 изображения для автоматического анализа спектрального состава захваченного изображения с использованием обработки изображения, захватываемого датчиком 32 изображения. В частности, изменения в спектральном составе, при увеличении красного компонента, детектируются по сравнению с исходным цветом в начале обработки. Датчик изображения может вместо этого содержать спектрофотометр.

В общем, LIOB-обработка приводит к легкой эритеме непосредственно после обработки, и ее выраженность увеличивается в течение около 10 минут. Затем эритема ослабевает и перестает быть видимой через 30 минут после обработки. Нельзя допускать превышения порога выраженности.

Восприятие изображений может использовать фотографирование с высоким разрешением, но фотографирование с низким разрешением, использующее дешевый датчик, также является достаточным для детектирования содержания красного цвета в изображении. Может выполняться спектрофотометрия, или может быть использована обработка CCD-изображения.

Фиг. 6 показывает систему анализа изображения, которая содержит камеру 60 с высоким разрешением со встроенными алгоритмами обработки изображения для количественного анализа ячеек.

Камера 60 объединена с дополнительным модулем, состоящим из съемной опоры 62. Блок камеры состоит из кольца 64 LED-освещения и выполняет пространственно-разрешенное детектирование рассеянного обратно света.

Увеличение эритемы сравнивают с эталонной справочной таблицей, показывающей значения, соответствующие площади покрытия обработки и задающие предел приемлемого покраснения для субъекта. Такие данные могут быть подразделены для разных существующих типов кожи. Исходное эталонное измерение может быть использовано в качестве калибровочного эталона. Устройство может включать в себя канал передачи данных и процессор, позволяющие ему контактировать с удаленной базой данных для извлечения результатов такой справочной таблицы, необходимых для обработки, или для запоминания таких результатов во время обработки. Канал передачи данных может быть основан на Интернет-технологии или другой дистанционной сетевой технологии, например, известной в данной области техники. База данных может быть также локальной в виде части устройства или может быть доступной посредством проводного соединения в местоположении устройства.

Обратная связь по состоянию кожи может быть также использована вместе с вышеупомянутыми механизмами обратной связи на основе звука, света, или силы.

Для использования упомянутой системы для обработки, система записывает исходный эталонный цвет кожи перед любым применением средства механической провокации покраснения (соскоб липкой лентой и т.д.). Этот цвет кожи записывают из области кожи, подлежащей обработке.

Сравнение раздраженной кожи или эритемы (увеличение покраснения) с эталонной кожей может быть также выполнено до обработки, так что может быть записано, как конкретный субъект реагирует на обработку.

Затем выполняют LIOB-обработку.

Покраснение кожи записывают после первой обработки. Затем выполняют сравнение относительно требуемого порога эритемы, который, в свою очередь, зависит от требуемой площади покрытия обработки и приемлемого субъективного восприятия боли. Субъект показывает свой порог дискомфорта посредством обеспечения информации о восприятии боли во время обработки, а также посредством визуальной оценки раздраженной кожи впоследствии.

Если покраснение кожи в обработанной области является большим, чем эталонный цвет кожи, и достигло порога, то обработку останавливают, иначе LIOB-обработку продолжают.

Как упомянуто выше, могут быть использованы Nd:YAG-лазеры с длиной волны излучения, составляющей 1064 нм, но также для лазерно-индуцированного оптического разрушения (LIOB) могут быть использованы Er:YAG-лазеры с длиной волны излучения, составляющей 1645 нм.

Обработка кожи может содержать процесс бритья с удалением волос. Во время использования, система 23 фокусировки перемещается над поверхностью кожи, которую необходимо побрить. Система фокусировки образует выходное окно, позволяющее падающему световому лучу выходить из устройства. Система фокусировки затем образует оптическое лезвие.

Обработка кожи может содержать устройство омоложения кожи для уменьшения морщинок, которые могут появиться на коже человека в результате нормальных процессов старения. Во время использования, фокусирующий элемент прижимают к коже или удерживают вблизи кожи, подлежащей обработке. Выходное окно, образованное системой фокусировки, удерживают параллельно коже, и падающий световой луч выходит из выходного окна и входит в кожу в направлении, по существу перпендикулярном поверхности кожи.

В обоих примерах, текучая среда для погружения может быть обеспечена между системой фокусировки и поверхностью кожи. Предпочтительно, используют текучую среду для погружения с показателем преломления, близким к показателю преломления контактирующей с кожей линзы системы 23 фокусировки или кожи или волос, где должно возникнуть LIOB. Для этой цели пригодны текучие среды с показателем преломления от около 1,4 до около 1,5. Также вода, хотя она и имеет несколько меньший показатель преломления, равный 1,33, может для некоторых устройств и применений быть пригодной текучей средой для погружения.

Система фиг. 1 имеет один конкретный набор оптических компонентов между лазером и системой фокусировки. Однако предполагается, что это расположение не является ограничением. Система обратной связи настоящего изобретения может быть использована в разных системных конфигурациях с меньшим или большим числом компонентов.

Подводя итог, устройство импульсной лазерной обработки кожи предназначено для лазерно-индуцированного оптического разрушения ткани волос или кожи. Упомянутое устройство имеет выходное окно света, подлежащее размещению напротив поверхности, подлежащей обработке, такой как кожа, во время использования. Система обратной связи используется для определения состояния контакта между выходным окном света и упомянутой поверхностью. Для этой цели, система обратной связи выполнена с возможностью детектировать сигнал обратной связи, отражающий состояние контакта. Если сигнал обратной связи или состояние контакта таковы, что риск повреждения поверхности кожи или устройства при работе устройства является слишком большим, то пользователь или устройство имеет средство для прерывания обработки или для уменьшения светового выхода для уменьшения или устранения этого риска.

Вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают настоящее изобретение, и специалисты в данной области техники смогут разработать многие альтернативные варианты осуществления, не выходя за рамки объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, никакие ссылочные позиции, помещенные в скобки, не следует толковать как ограничение формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличных от элементов или этапов, заявленных в формуле изобретения. Элемент в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Настоящее изобретение может быть реализовано посредством аппаратного средства, содержащего несколько отдельных компонентов, и посредством соответствующим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения на устройство, в котором перечисляются несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы одним и тем же аппаратным элементом. Тот факт, что некоторые меры приведены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована с преимуществом.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к устройству и способу импульсной лазерной обработки кожи, и предназначена для лазерно-индуцированного оптического разрушения ткани волос или кожи. Устройство имеет выходное окно света, подлежащее размещению напротив поверхности, подлежащей обработке, такой как кожа, во время использования. Система обратной связи используется для определения состояния контакта между выходным окном света и упомянутой поверхностью. Для этой цели, система обратной связи выполнена с возможностью детектировать сигнал обратной связи, отражающий состояние контакта. Если сигнал обратной связи или состояние контакта таковы, что риск повреждения поверхности кожи или устройства при работе устройства является слишком большим, то пользователь или устройство имеет средство для прерывания обработки или для уменьшения светового выхода для уменьшения или устранения этого риска. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство (1) для обработки ткани субъекта посредством лазерно-индуцированного оптического разрушения, причем устройство содержит:

- источник (9) света для обеспечения импульсного светового луча (11);

- систему (23) фокусировки для приема импульсного светового луча и вывода сфокусированного импульсного светового луча (11) с фокальным пятном (15), которое может быть расположено в ткани (3);

- выходное окно света, имеющее контактную поверхность, для контактирования с тканью во время использования устройства и для предоставления импульсному световому лучу возможности выходить из устройства через контактную поверхность до того, как он достигнет фокального пятна;

причем устройство содержит систему обратной связи для детектирования сигнала обратной связи, зависящего от состояния контакта между контактной поверхностью и тканью, причем сигнал обратной связи содержит свет и/или звук,

причем сигнал обратной связи содержит звук, генерируемый сфокусированным импульсным световым лучом, система обратной связи содержит устройство для детектирования звука и система обратной связи выполнена с возможностью идентификации спектральных характеристик звука и предназначена для определения состояния контакта на основании одной или нескольких характеристик звука, причем сигнал обратной связи содержит свет, зависящий от состояния контакта, система обратной связи содержит датчик изображения и процессор изображения для детектирования света, и система обратной связи дополнительно предназначена для определения состояния контакта на основании одной или нескольких характеристик изображения, захватываемого датчиком изображения, причем процессор изображения выполнен с возможностью анализировать изображение, захватываемое датчиком изображения, для определения уровня окрашивания ткани.

2. Устройство по п. 1, в котором система обратной связи содержит пользовательский интерфейс для обеспечения для пользователя представления сигнала обратной связи и/или указания на определенное состояние контакта.

3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором система обратной связи дополнительно предназначена для изменения плотности мощности сфокусированного импульсного светового луча в зависимости от сигнала обратной связи и/или определенного состояния контакта.

4. Устройство по п. 3, в котором изменение плотности мощности содержит:

- сравнение сигнала обратной связи с пороговым сигналом, или сравнение определенного состояния контакта с требуемым состоянием контакта, причем пороговый сигнал связан с требуемым состоянием контакта, и требуемое состояние контакта является состоянием контакта, достаточно хорошим для предотвращения существенного повреждения устройства или поверхности ткани,

- уменьшение плотности мощности, если сравнение сигнала обратной связи с пороговым сигналом указывает на состояние контакта, худшее, чем требуемое состояние контакта.

5. Устройство по п. 3 или 4, в котором изменение плотности мощности содержит изменение мощности сфокусированного импульсного светового луча и/или изменение фокусировки или формы сфокусированного импульсного светового луча.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором в качестве устройства для детектирования звука используется микрофон или гидрофон для измерения акустического сигнала.

7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором уровень окрашивания является уровнем покраснения кожи.

8. Устройство по п. 7, в котором свет генерируется импульсным световым лучом или сфокусированным импульсным световым лучом.

9. Устройство по п. 7 или 8, в котором свет исходит из контактной поверхности.

10. Способ обработки ткани субъекта посредством лазерно-индуцированного оптического разрушения с использованием устройства по п. 1, причем способ содержит этапы, на которых:

- обеспечивают импульсный световой луч (11);

- фокусируют импульсный световой луч в сфокусированный импульсный световой луч (11) с фокальным пятном (15), расположенным в ткани (3);

- обеспечивают выходное окно света, имеющее контактную поверхность, находящуюся в контакте с тканью и позволяющую импульсному световому лучу выходить из устройства через контактную поверхность до того, как он достигнет фокального пятна, причем выходное окно света имеет контактную поверхность для контактирования с тканью во время использования устройства;

- детектируют сигнал обратной связи, зависящий от состояния контакта между контактной поверхностью и тканью, причем сигнал обратной связи содержит свет и/или звук, посредством чего определяют состояние контакта.

11. Способ по п. 10, содержащий этап, на котором изменяют плотность мощности сфокусированного импульсного светового луча в зависимости от сигнала обратной связи и/или определенного состояния контакта.