專利名稱：皮膚輻射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種皮膚輻射裝置。本發(fā)明進一步涉及一種用于向輻射區(qū)域中人的皮膚提供光子輻射的方法。本發(fā)明還更進一步涉及一種光子輻射分布(profile)。
背景技術：
皮膚的主要功能是調節(jié)身體溫度，以及更重要的，保護我們的內(nèi)部器官不受外部環(huán)境的侵害。皮膚是使身體免于沖擊和損害的保護者。皮膚由三個功能層組成表皮層，真皮層以及皮下組織層(hypodermis or subcutis)；每一層具有自己獨特的功能。表皮層是最上層，通常由15-20層細胞組成。表皮層連續(xù)地經(jīng)歷細胞的出生，生存和死亡，這些細胞在表皮層基底(base)處生成，并且在兩周的遷移后在表面脫落。真皮層由細胞構成，這些細胞產(chǎn)生纖維(膠原蛋白和彈性蛋白)，以及安置皮膚的彈性支撐。位于真皮層中的神經(jīng)末梢起感受器的作用，其檢測溫度的變化以及感覺壓力、痛楚和振動。用于感知溫暖的感受器存在于距離皮膚表面約0. 3至0. 6mm深度處的該層中。最后，皮下組織層起襯墊和為身體貯藏能量的存儲站的作用。光治療包括在預定量的時間期間，以及在一些情況下，在白天的特定時間，暴露于日光、或使用激光、LED、熒光燈、分色光或極亮的全譜光的特定波長的光中。已經(jīng)證實它對治療尋常性痤瘡、季節(jié)性情感障礙、新生兒黃疸有效，并且是用于睡眠階段后移綜合癥的標準治療方案的一部分。它最近已經(jīng)在非季節(jié)性抑郁癥中顯示有效。聲稱具有UVA和UVB 輻射的光線療法對于如牛皮癬的皮膚狀況具有明顯的益處。由諾貝爾獎金得主N. R. Finsen 在19世紀末創(chuàng)立了光線療法的原理。他使用光來醫(yī)治皮膚病。光治療的發(fā)展主要歸因于最初在外科手術中使用的激光療法的引入。根據(jù)波長范圍，皮膚中的光吸收主要是由黑色素、血紅蛋白和水引起。黑色素是由黑色素細胞產(chǎn)生的，黑色素細胞是位于表皮層和毛發(fā)中的細胞，其從真皮層延伸出來。血紅蛋白存在于特別是真皮層中血管內(nèi)的血液中。水基本上存在于皮膚的每一個功能層中。通常來說，UV以及藍色范圍中的光子輻射基本上由表皮層中的黑色素和血紅蛋白所吸收。在更長的波長處，輻射的穿透深度增加，這可能是受到黑色素和血紅蛋白的吸收減少這一事實的影響(見圖IA和1B)。然而，在高于1500nm的波長處，水的吸收增加到一個較大值，由此有助于減少上述波長的穿透深度(見圖1C)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有新應用可能性的皮膚輻射裝置。本發(fā)明的一個進一步的目的是提供一種具有新應用可能性的、向輻射區(qū)域中人的皮膚提供光子輻射的方法。本發(fā)明的一個進一步的目的是提供一種具有新應用可能性的光子輻射分布。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種皮膚輻射裝置。皮膚輻射裝置向該裝置的輻射區(qū)域中人的皮膚提供調制的光子輻射。該裝置包括用于產(chǎn)生光子輻射的光子輻射源和調制設備，調制設備用于在輻射區(qū)域的至少一個子區(qū)域中引起對波長范圍從300至700nm， 從1900至2000nm以及從MOO至10. OOOnm的光子輻射的總功率密度在第一和第二相互區(qū)別的值之間以至少0. IHz以及至多IOHz的頻率進行調制。功率密度的第一值的強度 (magnitude)至少是20mW/cm2以及第二值的強度最多是第一值強度的四分之一?？偣β拭芏缺焕斫鉃樵谒霾ㄩL范圍內(nèi)所積分的功率密度。具有至少20mW/cm2功率密度的光子輻射可以由皮膚中的溫暖感受器清楚地感知。假如皮膚充分吸收光子輻射，以0. IHz到IOHz范圍內(nèi)的頻率在第一和第二級別之間調制光子輻射的功率密度引起皮膚上按摩效果的感知。輻射區(qū)域是當裝置相對于用戶皮膚處于預定位置和方向時可以由光子輻射源照射的皮膚的區(qū)域。所述總功率密度調制可以然后包括在整個輻射區(qū)域中總功率密度的同步調制，但這并非必須的情況。可選地，輻射區(qū)域可以劃分為子區(qū)域，所述子區(qū)域是每一個和輻射源的各個光子輻射模塊相關的子區(qū)域，所述光子輻射模塊被獨立地調制。還可選的是， 輻射源的輻射光束可以掃過輻射區(qū)域內(nèi)的皮膚表面，以使得每一次照射輻射區(qū)域內(nèi)的不同子區(qū)域。在任何情況下，效果就是(可以是輻射區(qū)域的子區(qū)域的)皮膚區(qū)域被提供有光子輻射，對于所述光子輻射，調制在特定波長范圍上所積分的功率密度。最適于達到按摩效果的光子輻射具有在從300至700nm，從1900至2000nm以及從 MOO至10. OOOnm范圍的波長。具有這些范圍中波長的光子輻射由皮膚中的溫感受器直接吸收或者其由表皮層吸收，其中，熱量被快速傳導到溫感受器。特別地，根據(jù)本發(fā)明的所述第一個方面，從1900至2000nm以及從MOO至
10. OOOnm的范圍在裝置中使用是有利的，這是由于皮膚對于具有在這些范圍中波長的光子輻射的反射相對較少，而跟皮膚類型無關。最適合的是從300至500nm，從1900至2000nm，從MOO至^OOnm以及從3600至 4200nm的范圍。在這些波長范圍中的光子輻射在包括溫暖感受器的皮膚區(qū)域中基本上被直接充分吸收。特別地，從1900至2000nm，從MOO至^OOnm以及從3600至4200nm的范圍
由此是有利的，這是由于皮膚對于具有在這些范圍中波長的光子輻射的反射相對較低，而跟皮膚類型無關。特定功率密度被理解為入射到皮膚上的光子輻射的功率密度。對一些皮膚類型， 相對大部分的光子輻射可以由皮膚反射。在實施例中，因此，第一值至少為50mW/cm2。在該實施例中，同樣，波長范圍從300至500nm中的光子輻射也可以被對于該輻射具有相對高反射率的皮膚類型的人清楚地感知。在一個實施例中，功率密度的第一值至多為200mW/cm2?；旧陷^高的值，例如，高于500mW/cm2的值，暗示著相對高的功耗，同時它不再促進對人的舒適效果?？梢允褂貌煌墓庾虞椛湓?，例如低壓放電燈、發(fā)光二級管(LED)、團簇 (cluster)放電燈，等。假如一些類型的白熾燈冷卻足夠快，例如ICX光電子反射IR-PlN類型的白熾燈，還可以使用這些類型的白熾燈。然而，LED是特別有利的，這是由于發(fā)射的光子輻射的功率密度可以作為時間的函數(shù)而精確地控制，并且由于其具有相對高的效率。同樣，調制設備可以以不同的方式來實現(xiàn)。在一個實施例中，調制設備是引起光子輻射源周期移動的致動器，以使得生成的光子輻射投影到輻射區(qū)域內(nèi)的移動子區(qū)域?？蛇x的，致動器可以在從光子輻射源到輻射區(qū)域的輻射路徑中移動光學系統(tǒng)例如鏡子，而不是移動光子輻射源本身。在又一個實施例中，光學調節(jié)器，如光學快門(例如LCD設備)布置在以開和關狀態(tài)調制的輻射路徑中。于是，避免了移動的部件。在一個優(yōu)選的實施例中，調制設備包括對供給光子輻射源的功率的調制。這是有利的，因為避免了移動的部件，以及與光子輻射生成后應用調制的方法相比，設備的平均功耗更低。另一方面，在光子輻射生成后應用調制的實施例具有優(yōu)勢還可能使用不能快速調制的光子輻射源，例如高壓放電燈和大多數(shù)的白熾燈。在調制設備調制供給光子輻射源的功率的實施例中，發(fā)光二級管(LED)作為光子輻射源是特別有利的，這是由于其光子輻射輸出可以很容易控制。盡管如此，如上所述還可使用某些類型的白熾燈。在一個實施例中，輻射源包括在相互區(qū)別的時間間隔中開啟(switch on)的多個輻射模塊。輻射源可以例如包括10個輻射模塊，每個輻射模塊在輻射區(qū)域的各個子區(qū)域照射皮膚。各個子區(qū)域可以是完全分開的或者可以部分重疊?？梢杂胁煌膸缀尾贾?，例如， 輻射模塊可以形成一組同心圓或一組平行帶。輻射源可以具有運行模式，其中，當其前一個輻射模塊關閉時，輻射模塊開啟。當序列中最后一個輻射模塊關閉時，第一個輻射模塊再次開啟。代替在其前一個輻射模塊(例如，前一個帶)關閉的時刻開啟輻射模塊(例如，帶)， 輻射模塊被開啟期間的時間段可能重疊?？蛇x的，在輻射模塊關閉的時間點和下一個輻射模塊開啟的時間點之間可能會有一些時間推移。在另一個實施例中，用于光子輻射的功率密度的級別設定被控制作為時間的函數(shù)。在實施例中，第一級別的強度逐漸增加，以便補償皮膚對溫暖感覺的敏感度的適應。這也適用于這樣的實施例，其中輻射源包括多個在相互區(qū)別的時間間隔中開啟 (switch on)的輻射模塊。在所述實施例中，例如，在第一個循環(huán)中，每個連續(xù)的輻射模塊可以以更高級別被供能，以使得其比其前一個輻射模塊給皮膚提供更高的功率密度。在第二個循環(huán)中，跟隨第一個循環(huán)，每個連續(xù)的輻射模塊可以用更低的功率驅動。這一模式 (pattern)可以重復。假如主輻射被充分調制以感知按摩效果，可由溫暖感受器直接感覺的調制過的光子輻射(例如在從300至700nm，從1900至2000nm和/或從MOO至10. OOOnm波長范圍中的輻射，以下稱為主輻射)可以結合附加輻射，例如結合具有治療或另一個效果的光子輻射。如果所述附加輻射是所述主輻射波長范圍之一，其可以和主輻射同步調制以防止其抑制按摩效果。即，附加輻射和由調制設備引起的調制同步調制。這也是有利的，因為這種情況下主輻射和附加輻射可以由同一光子輻射源提供。在一個實施例中，皮膚輻射裝置包括用于產(chǎn)生具有從700至ieOOnm范圍中波長的附加光子輻射的設備。具有在該范圍中(例如，在從800至1500nm的子范圍中)波長的光子輻射(例如，具有870nm波長的光子輻射)穿透通過上層并直接加熱皮膚更深層，而基本上不需要觸發(fā)皮膚上層中的溫暖感受器。對于具有從1100至1400nm范圍中的波長(例如，具有1320nm波長)的光子輻射，獲得光子輻射的很高穿透。附加輻射可以和主輻射同步調制。然而，可選的，由于具有從700至ieOOnm范圍中波長的輻射沒有被溫暖感受器感知，至少不被立即感知，其可以持續(xù)地提供，而不干擾主輻射的按摩效果。調制的主輻射還可以結合其它的額外輻射。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有波長590nm的輻射和頂范圍中的輻射的結合有助于減少皺紋。另一些類型的附加輻射對于脂肪團的治療是有用的。同樣，調制過的主輻射的應用已被發(fā)現(xiàn)對于減輕疼痛是有用的。例如，使用光子輻射的脫毛方法已知是疼痛的。通過將用于脫毛的光子輻射和調制過的主輻射結合，由此獲得的按摩效果基本上減輕了脫毛治療的不適。在一個實施例中，皮膚輻射裝置具有在預定時間后中斷裝置運行的定時器。預定時間可以由用戶設定，例如，在由制造商預定義的范圍內(nèi)。在一個實施例中，皮膚輻射裝置具有用于生成指示輻射源和輻射區(qū)域之間距離的距離信號的距離感知設備。如果估計距離小于閾值，例如，和安全相關的最小運行距離，距離信號可以用來中斷光子輻射源的運行?？蛇x的，距離信號可以用來控制光子輻射源，以使得在接近皮膚或者皮膚上的輻射區(qū)域中的功率密度的第一值基本上獨立于光子輻射源和輻射區(qū)域之間的距離。可選的，光子輻射源，例如，激光(如，半導體激光)，可以生成基本上平行的光子輻射光束，以使得功率密度固有地基本上獨立于到光子輻射源的距離。在一個實施例中，皮膚輻射裝置具有用于提供光學檢測信號的光學檢測設備。光學檢測信號可以指示用戶皮膚是否存在于輻射區(qū)域中，以及如果存在，是哪種類型的皮膚。 根據(jù)光學檢測信號的指示，可以控制裝置的運行。例如，如果皮膚存在于輻射區(qū)域中，裝置可以自動進入運行狀態(tài)，以及如果不是這種情況，則運行可以中斷。根據(jù)檢測到的皮膚類型，由光子輻射源提供的光子輻射的性質可以被修改。例如，如果檢測到在輻射區(qū)域內(nèi)存在白皮膚，可以增加功率密度的第一值，以補償皮膚的更高的反射。光學檢測信號可以進一步指示皮膚的狀態(tài)。如果光學檢測信號指示皮膚由于過高量的光子輻射而受到刺激，可以中斷或以更低的功率繼續(xù)皮膚輻射裝置的運行。在另一個實施例中，皮膚輻射設備設計為和皮膚直接接觸使用。在所述實施例中， 皮膚輻射設備可以具有接觸傳感器，接觸傳感器僅當其和皮膚接觸時使設備運行。皮膚輻射裝置可以進一步包括用于存儲預設值的存儲器。預設值可以包括用于最大和最小功率密度、用于調制主輻射的頻率、特定的輻射波長范圍等的預設值。存儲器可以為不同的用戶存儲多于一組預設值。預設值可以以默認值來初始化。皮膚輻射裝置可包括機械按摩設備。機械按摩設備可結合由調制過的主輻射提供的按摩來應用機械按摩。根據(jù)發(fā)明的第二方面，提供了一種用于向輻射區(qū)域中人的皮膚提供光子輻射的方法，光子輻射具有波長范圍從300至700nm，從1900至2000nm以及從MOO至10. OOOnm的總功率密度，所述總功率密度在第一和第二相互區(qū)別的值之間以至少0. IHz以及至多IOHz 的頻率進行調制，其中，第一值至少是20mW/cm2以及第二值最多是第一值的四分之一。根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種用于在輻射區(qū)域中的人皮膚處應用的光子輻射功率分布(profile)，所述分布具有在波長范圍從300至700nm，從1900至2000nm以及從MOO至10. OOOnm的總功率密度，所述總功率密度在第一和第二相互不同的值之間以至少0. IHz以及至多IOHz的頻率進行調制，其中，第一值至少是20mW/cm2以及第二值最多是第一值的四分之一。


根據(jù)附圖更詳細地描述這些和其他的方面。其中
圖IA示出了人皮膚的橫截面，圖IB示出了在人皮膚中的光子輻射穿透深度作為波長的函數(shù)，圖IC示出了對于人皮膚中存在的不同物質的光子輻射吸收作為波長的函數(shù)，圖ID示出了人皮膚對于光子輻射的反射率作為波長的函數(shù)，圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射裝置的一個實施例，圖3更詳細地示出了圖2實施例的一部分，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射裝置的另一個實施例，圖5示出了對于本發(fā)明的一個實施例，在給定區(qū)域應用于光子輻射源的電流、由光子輻射源提供的功率密度以及由測試者的感官知覺之間的關系，圖6示出了對于本發(fā)明的另一個實施例，感受到所應用的光子輻射短暫中斷的測試者的百分比作為隨后的光子輻射脈沖的休止時間的函數(shù)關系。圖7A示出了人皮膚處應用的光子輻射功率分布的第一個示例，圖7B示出了人皮膚處應用的光子輻射功率分布的第二個示例，圖7C示出了人皮膚處應用的光子輻射功率分布的第三個示例，圖7D示出了人皮膚處應用的光子輻射功率分布的第四個示例。
具體實施例方式在以下詳細的描述中，闡述了大量具體的細節(jié)，以提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，對于本領域技術人員應該理解本發(fā)明沒有這些具體的細節(jié)也可實現(xiàn)。在其他情況下， 沒有詳細地描述廣為人知的方法，步驟，以及元件，以免掩蓋本發(fā)明的方面。以下參照附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出了發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來表現(xiàn)，并不應解釋為限制于在此闡述的實施例。相反的，提供這些實施例以使得本公開更為透徹和完整，并向本領域技術人員充分表達本發(fā)明的范圍。在圖中， 層和區(qū)的尺寸和相對尺寸可能為了清晰起見而被夸大。應該理解，雖然術語第一，第二，第三等可在此用于描述不同的元件、組件和/或部件，但是這些元件、組件和/或部件不應被這些術語所限。這些術語僅用于將一個元件、 組件和/或部件和另一個元件、組件和/或部件相區(qū)分。因此，以下討論的第一元件、組件和/或分部件可以被稱為第二元件、組件和/或部件，而不違背本發(fā)明的教導。除非另有定義，這里使用的所有的術語(包括技術和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域普通技術人員通常的理解的相同的含義。可進一步理解為這些術語(比如，那些在常用詞典中定義的那些術語)應解釋為和相關技術上下文中他們的含義一致的含義，并不應解釋為理想化的或過于形式的意義，除非此處明確這樣定義。所有的出版物、專利申請、 專利以及此處涉及的其他參考資料全部以引用方式并入。當出現(xiàn)沖突時，包括定義的本說明書將控制。此外，材料、方法以及示例都僅僅是說明性的而非意在限制。圖IA示意性地示出了了人皮膚的橫截面。皮膚由三個功能層組成表皮層、真皮層以及皮下組織層；每一層具有自己獨特的功能。表皮層是最上的功能層，通常由15-20個細胞層組成。表皮層連續(xù)經(jīng)歷細胞的出生、生存和死亡，這些細胞在表皮層基地處生成，并且在兩周的遷移后在表面脫落。真皮層(緊鄰的功能層)，由細胞構成，這些細胞產(chǎn)生纖維(膠原蛋白和彈性蛋白)，以及安置皮膚的彈性支撐。位于真皮層中的神經(jīng)末梢可以檢測溫度的變化，并且其他的神經(jīng)末梢可檢測癢、疼痛等。特別的，用于感知溫暖的感受器存在于距離皮膚表面約0. 3 至0. 6mm深度處的該功能層中。最后，皮下組織層起襯墊和為身體貯藏能量的存儲站的作用。圖IB示出了光子輻射穿透深度作為光子輻射波長的函數(shù)。穿透深度定義為吸收 95%入射光子輻射的深度。在垂直方向上，指示了皮膚的深度，圖IA和圖IB具有相同的比例。穿透深度主要由黑色素、水和氧合血紅蛋白物質對光子輻射的吸收，以及在皮膚層內(nèi)部的散射來決定。圖IC示出了在這些物質中的吸收作為在從300至2000nm范圍中波長的函數(shù)。根據(jù)波長的范圍，皮膚中對光的吸收通常主要由黑色素、血紅蛋白和水引起的。 黑色素是黑色素細胞生成的色素，黑色素細胞是存在于表皮層和毛發(fā)中的細胞，其從真皮層延伸出來。血紅蛋白存在于特別是真皮層中血管內(nèi)的血液中。水基本上存在于皮膚的每一個功能層中。通常來說，UVB范圍中的光子輻射基本上由表皮層中的黑色素所吸收，以使得它不會向真皮層中穿透太深。UVA輻射，也在真皮層中穿透少許，并且藍色輻射比UVA輻射在真皮層中穿透地稍微深一點。在更長的波長處，在1300nm時，穿透深度增加到大約5mm 的穿透深度，因為黑色素和血紅蛋白的吸收減少。然而，在高于1500nm的波長處，水的吸收增加到一個顯著值，由此有助于減少上述波長的穿透深度。這解釋了 對于波長1950nm而言，穿透深度急劇減少到約0. 5mm。穿透深度在波長2300nm時具有第二最大值3mm以及對于^50nm具有第二最小值約0mm。在從觀50至10. OOOnm范圍的更長的波長表面穿透皮膚。圖ID示出了人皮膚的反射率作為波長的函數(shù)。在從大約300至1500nm的波長范圍中，反射率相對高。對于深色皮膚，在波長IOOOnm處，反射量從約10%增加到約45%的最大值，以及在波長1400nm以及更高處，減少到約10%。對于白皮膚，反射量從在波長300nm 處約10%增加到在波長700nm處約70%的最大值，以及在波長1400nm和更高處再次減少到約10%。圖2示意性地示出了皮膚輻射裝置10，用于向皮膚輻射裝置10的輻射區(qū)域12附近人的皮膚20提供調制的光子輻射14。該裝置10包括生成光子輻射14的光子輻射源18 和調制設備16。在運行期間，調制設備引起在輻射區(qū)域12中對波長范圍從300至700nm， 從1900至2000nm，從MOO至10. OOOnm的光子輻射的總功率密度在第一和第二值之間進行調制。遍及所述范圍的總功率密度以至少0. IHz和至多IOHz的頻率進行調制。在所示實施例中，第一值至少為20mW/cm2，且第二值至多為第一值的四分之一。圖3更詳細地示出了調制設備16。調制設備16包括給光子輻射源18提供調制供電的調制供電設備(facility) 161。這種情況下，光子輻射源18包括一個或多個LED’s并且調制供電以調制電源電流的形式提供。在這一實施例中，功率密度在整個輻射區(qū)域中同時調制。在所示實施例中，調制供電設備161包括用于在預定時間之后中斷裝置運行的計時器162。預定時間可以通過用戶接口 163設定。預設時間可以在存儲器164中保存。 進一步的，調制設備16包括用于生成指示光子輻射源18和輻射區(qū)域12之間距離的距離信號的距離感知設備165以及用于提供光學檢測信號的光學檢測設備166。
在另一個實施例中，皮膚輻射裝置可以和皮膚接觸使用。在這一實施例中，皮膚輻射裝置可以具有接觸傳感器，接觸傳感器當其未和皮膚接觸時停止皮膚輻射裝置的運行。在皮膚輻射裝置的示例性實施例中，光子輻射源由多個(此處為3個)由飛利浦 Philips Lumileds公司制造的Luxeon Blue類型的hGaN LEDs形成。這些LED’ s提供波長420nm的光子輻射。在輻射區(qū)域中的光子輻射的功率密度可能通過在從O至800mA的范圍中改變電源電流而在從0到約200mW/cm2改變。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射裝置的另一個實施例。在其中，輻射源18包括多個由各自的供電線17a，……，17j耦合到電源16以及在相互區(qū)別的不同時間間隔中開啟的輻射模塊18a，……，18j (未示出的用于切換的裝置)?？蛇x的，每個輻射模塊可具有自己的電源，并且中央控制器在相互區(qū)別的時間間隔中激活各自的電源。在所示實施例中，輻射源18包括10個輻射模塊18a，……，18 j，每一個模塊照射輻射區(qū)域中的各個子區(qū)域中的皮膚。在這一實施例中，輻射模塊18a，……，18j由平行帶形成，每一個平行帶包括多個(這種情況下為10個)LED’ s。輻射源18可以具有運行模式，在這種模式下，每個輻射模塊在其前一個輻射模塊關閉時開啟。當序列中最后一個輻射模塊18j關閉時，第一個輻射模塊 18a再次開啟。代替在其前一個輻射模塊關閉的時刻開啟一個帶，輻射模塊開啟時段的時間間隔可能會重疊?？蛇x的，在輻射模塊關閉的時間點和下一輻射模塊開啟的時間點之間，可能發(fā)生一些時間推移。每一個輻射模塊18a，……18j不必用同樣的電源驅動。例如，在第一個循環(huán)中， 每個連續(xù)的輻射模塊可以以更高的級別供電，以便其給皮膚提供比其前一個輻射模塊更高的功率密度。在第二個循環(huán)中，跟隨著第一個循環(huán)，每個連續(xù)輻射模塊可以用更低的功率驅動。這一模式可以重復。在一個示例性的實施例中，調制設備16是電流源，其能夠在和所述功率密度范圍對應的范圍中提供電流，電流源可選地用在范圍0. 01和IOOHz范圍中可控的頻率開啟和關閉。用具有淺色皮膚(類型2)的人測試該裝置。輻射區(qū)域約20cm2。結果如圖5所示。這里的圖示出了輻射區(qū)域12中測量的功率密度作為電源電流I的函數(shù)。圖5進一步指示了用于具體設定功率密度(圖中的矩形點)的測試者的感知體驗。在功率密度19mW/ cm2處，測試者仍未感覺到溫暖。在功率密度35mW/cm2以及更高處，感覺到光子輻射。在功率密度190mW/cm2處，感覺到光子輻射非常溫暖，但仍然舒適。假設高于190mW/cm2的功率密度也可以接受，考慮到在根據(jù)本發(fā)明的裝置中以脈沖方式提供光子輻射，以使得皮膚被允許在隨后的光子輻射脈沖之間冷卻。在進一步的實驗中考察了在隨后的脈沖之間時段的效果。在這一實驗中，使用了由ICX光子學公司制造的反射IR-PlN類型的廣譜燈，以應用具有功率密度為263mW/cm2 的光子輻射脈沖。具有持續(xù)時間2s的光子輻射脈沖應用于6個測試者的類型2的皮膚的 22cm2區(qū)域。隨后的脈沖之間的間隔在0.0至1.0s之間變化。結果存在于圖6中。在間隔為0. Is時，沒有測試者感知到了由光子輻射源提供的光子輻射的中斷。在間隔為0. 2s時有一個測試者已經(jīng)感覺到了隨后的光子輻射脈沖之間缺少光子輻射。在間隔為0. 4s時，實測到感知到光子輻射短暫中斷的測試者數(shù)量突然增多。在間隔為0. 7s和更多時，所有的測試者都感到了光子輻射的中斷。
圖7A至7D示出了根據(jù)本發(fā)明的光子脈沖功率分布的幾個示例。垂直軸指示了在波長范圍從300至700nm，從1900至2000nm以及從MOO至 10. OOOnm的光子輻射的總功率密度(以mW/cm2為單位)。水平軸指示了以秒為單位的時間。在圖7A示出的示例中，所述波長范圍中的總功率密度以第一值22mW/cm2和第二值OmW/ cm2之間的脈沖方式而調制。脈沖持續(xù)時間為2s，并且隨后的脈沖間的時間間隔是0. 2So在圖7B所示的示例中，所述波長范圍中的總功率密度以第一值22mW/cm2和第二值OmW/cm2之間的脈沖方式而調制。同樣，這種情況下，脈沖持續(xù)時間為&，然而，隨后的脈沖間的時間間隔是0.6s。在圖7C所示的示例中，在所述波長范圍中的總功率密度以第一值50mW/cm2和第二值OmW/cm2之間的脈沖方式而調制。脈沖持續(xù)時間為2s，以及隨后的脈沖間的時間間隔是 0. 6s0圖7D所示的示例和前面的示例不同，因為總功率密度隨著每個隨后的脈沖而逐漸遞增。在這一示例中，第一脈沖具有第一值為20mW/cm2的功率密度，第二脈沖具有第一值為35mW/cm2的功率密度以及第三脈沖具有第一值為50mW/cm2的功率密度。脈沖持續(xù)時間為2s，以及隨后的脈沖之間的時間間隔為0. 6s。實際上，脈沖的功率密度可以更逐漸增力口。例如，在100個脈沖的序列中，脈沖的功率密度，即第一級別，可以從第一脈沖的20mW/ cm2逐漸增加到序列中最后一個脈沖的60mW/cm2。在圖7中呈現(xiàn)的示例中，總功率密度在例如22mW/cm2的第一級別和OmW/cm2的第二級別間切換。然而，不關閉總功率密度而通過將總功率密度切換到比第一值大幅降低的第二值，可以實現(xiàn)按摩效果，以使得能感到溫暖感知的區(qū)別。如果第二值為至多第一值的四分之一時可認為感覺到了這種溫暖感知的區(qū)別。根據(jù)皮膚類型、皮膚狀況、人的靈敏度和個人偏好，當實施用于將人的皮膚設置在具有光子輻射的輻射區(qū)域中的方法時，可以選擇根據(jù)本發(fā)明的這些或其他的光子輻射分布之一。在權利要求中，單詞“包括”不排除其他的元件或步驟，并且不定冠詞“一”不排除多個。單個部件或其他單元可以實現(xiàn)權利要求中所陳述的幾個項目的功能。在相互區(qū)別的權利要求中表述某些措施的這一事實不表示這些措施的結合不能被使用以獲益。在權利要求中的任何附圖標記不應解釋為對范圍的限制。進一步的，除非明確表示相反，“或者”指的是包括性的或而不是排除性的或。例如，以下任意之一滿足情況 A或B :A為真(或存在)以及B為假(或不存在)，A為假(或不存在)以及B為真(或存在)，以及A和B都為真(或存在)。
10
權利要求
1.皮膚輻射裝置(10)，用于向該裝置的輻射區(qū)域(1 中人的皮膚提供調制的光子輻射(14)，該裝置包括用于生成光子輻射的光子輻射源(18)以及調制設備(16)，該調制設備用于在輻射區(qū)域的至少一個子區(qū)域中引起對波長范圍從300至700nm，從1900至2000nm以及從MOO至10. OOOnm的光子輻射的至少總功率密度，在第一和第二相互區(qū)別的值之間，以至少0. IHz以及至多IOHz的頻率進行調制，其中第一值至少為20Mw/cm2并且第二值至多為第一值的四分之一。
2.根據(jù)權利要求1的皮膚輻射裝置，其中，光子輻射具有從1900至2000nm和從MOO 至10. OOOnm的范圍的一個或多個中的波長。
3.根據(jù)權利要求1的皮膚輻射裝置，其中，光子輻射具有從300至500nm，從1900至 2000nm，從MOO至^OOnm和從3600至4200nm的范圍的一個或多個中的波長。
4.根據(jù)權利要求1的皮膚輻射裝置，其中，光子輻射具有從1900至2000nm，從MOO至 2600nm和從3600至4200nm的范圍的一個或多個中的波長。
5.根據(jù)權利要求1的皮膚輻射裝置，其中，功率密度的第一值至少為50mW/cm2。
6.根據(jù)權利要求1的皮膚輻射裝置，其中，功率密度的第一值至多為200mW/cm2。
7.根據(jù)權利要求1的皮膚輻射裝置，其中，調制設備(16)調制給光子輻射源提供的功率。
8.根據(jù)權利要求1的皮膚輻射裝置，包括用于向輻射區(qū)域提供附加輻射的設備。
9.根據(jù)權利要求8的皮膚輻射裝置，其中，附加輻射具有范圍從700至ieOOnm的波長。
10.根據(jù)權利要求8的皮膚輻射裝置，其中，附加輻射與由調制設備所引起的調制同步地調制。
11.根據(jù)權利要求8的皮膚輻射裝置，其中，附加輻射具有基本恒定的功率密度。
12.根據(jù)權利要求1的皮膚輻射裝置，進一步包括用于生成指示光子輻射源(18)和輻射區(qū)域(12)之間距離的距離信號的距離感知設備(165)。
13.根據(jù)權利要求1的皮膚輻射裝置，進一步包括用于提供光學檢測信號的光學檢測設備(166)。
14.用于向輻射區(qū)域中人的皮膚提供光子輻射的方法，所述光子輻射具有在波長范圍從300至700nm，從1900至2000nm以及從MOO至10. OOOnm的總功率密度，所述總功率密度在輻射區(qū)域的至少一個子區(qū)域中在第一和第二相互區(qū)別的值之間以至少0. IHz以及至多IOHz的頻率進行調制，其中，第一值至少為20Mw/cm2，并且第二值至多為第一值的四分之ο
15.用于在輻射區(qū)域中人的皮膚處應用的光子輻射功率分布，所述分布具有在波長范圍從300至700nm，從1900至2000nm以及從MOO至10. OOOnm的總功率密度，所述總功率密度在輻射區(qū)域的至少一個子區(qū)域中在第一和第二相互區(qū)別的值之間以至少0. IHz以及至多IOHz的頻率進行調制，其中，第一值至少為20Mw/cm2，并且第二值至多為第一值的四分之一。
全文摘要
描述了一種皮膚輻射裝置(10)，用于向該裝置的輻射區(qū)域(12)中人的皮膚提供調制的光子輻射(14)。該裝置包括用于生成光子輻射的光子輻射源(18)和調制設備(16)，該調制設備引起在輻射區(qū)域中對波長范圍從300至700nm，從1900至2000nm以及從2400至10.000nm的光子輻射的總功率密度在第一和第二相互區(qū)別的級別之間以至少0.1Hz以及至多10Hz的頻率進行調制，其中，第一值至少為20mW/cm2以及第二值至多為第一值的四分之一。
文檔編號A61N5/06GK102458575SQ201080028876
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權日2009年6月26日
發(fā)明者G·瓦格納爾卡西奧拉, I·M·L·C·沃格爾斯, S·T·德茲沃特, T·德克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司