用于使用激光進(jìn)行皮膚治療的非侵入式設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于使用激光進(jìn)行皮膚治療的非侵入式設(shè)備。
[0002] 本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于皮膚治療的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 這樣的非侵入式皮膚治療設(shè)備例如從公開的國際專利申請W02008/001284 A2所 獲知。所述申請公開了一種具有激光源和聚焦光學(xué)器件的皮膚治療設(shè)備。該設(shè)備在待治療 皮膚的真皮層形成焦斑。激光的功率被選擇為激光誘導(dǎo)光學(xué)擊穿（LIOB)對皮膚有所影響 以便刺激皮膚組織的再生并減少皺紋。
[0004] 該設(shè)備能夠通過提供充分強(qiáng)的激光脈沖而在皮膚中提供激光誘導(dǎo)光學(xué)擊穿 (LIOB)現(xiàn)象。該LIOB是基于皮膚組織對于激光的強(qiáng)非線性吸收，這在高于激光的功率密度 的某個閾值的情況下發(fā)生。該強(qiáng)吸收導(dǎo)致非常局部的等離子，后者會損傷甚至去除所述等 離子的位置處的組織。該效果是局部的，這是因為在低于閾值的情況下線性和非線性吸收 為零或者非常少，而等離子在高于閾值的情況下生成。
[0005] LIOB在光的強(qiáng)度足夠高而產(chǎn)生臨界自由電子密度一其大約為IO21Cm 3-時在皮膚 組織內(nèi)出現(xiàn)。為了在皮膚內(nèi)局部地生成這樣高的強(qiáng)度，對于形成LIOB的光源的要求相對 尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于進(jìn)行基于光的皮膚治療的設(shè)備，其中對于光源的要 求有所降低。
[0007] 本發(fā)明的第一方面提供了一種用于使用激光進(jìn)行皮膚治療的非侵入式設(shè)備。本發(fā) 明的第二方面提供了一種皮膚治療方法。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的用于皮膚治療的非侵入式設(shè)備包括發(fā)光系統(tǒng)，其用于生成 第一激光脈沖以及在該第一激光脈沖之后的預(yù)定時間延遲的后續(xù)第二激光脈沖。該非侵入 式設(shè)備進(jìn)一步包括光學(xué)系統(tǒng)，其用于在使用中將該第一激光脈沖和第二激光脈沖聚焦于皮 膚組織內(nèi)的治療位置處的焦斑。該第一激光脈沖具有該焦斑處的第一功率密度（W/cm2)、第 一脈沖持續(xù)時間和第一脈沖能量（mj)，以便在該治療位置在皮膚組織中的該治療位置發(fā)起 等離子。該后續(xù)的第二激光脈沖具有該焦斑處低于第一功率密度的第二功率密度，至少比 第一脈沖持續(xù)時間長10倍的第二脈沖持續(xù)時間，以及高于第一脈沖能量的第二脈沖能量， 以便通過在該第一激光脈沖之后的所述預(yù)定時間延遲生成第二激光脈沖，利用第二激光脈 沖的至少一部分能量被第一激光脈沖所發(fā)起的等離子所吸收而維持或增強(qiáng)第一激光脈沖 所發(fā)起的等離子，從而在治療位置中生成皮膚組織的擊穿。以這種方式，在使用中，該第一 激光脈沖和第二激光脈沖共同在治療位置引發(fā)激光誘導(dǎo)光學(xué)擊穿。
[0009] 使用兩個激光脈沖生成激光誘導(dǎo)光學(xué)擊穿（也被稱作LI0B)大幅放松了發(fā)光系統(tǒng) 的邊界條件。第一激光脈沖在皮膚組織內(nèi)的治療位置產(chǎn)生等離子，并且第二激光脈沖維持 或者甚至增強(qiáng)（或饋送）第一激光脈沖所形成的該等離子。第一激光脈沖和第二激光脈沖 的這種組合在治療位置形成了足夠高的電子密度以生成LIOB。在已知的非侵入式LIOB系 統(tǒng)中，LIOB通常使用單個激光脈沖所產(chǎn)生。已知LIOB系統(tǒng)中能夠產(chǎn)生該單個激光脈沖的 激光源必需能夠產(chǎn)生具有相對高能量（高達(dá)IOmJ)的相對短促的激光脈沖（脈沖持續(xù)時間 小于1000皮秒）。這種在已知非侵入式LIOB系統(tǒng)中生成單個激光脈沖的要求組合使得已 知激光源相對龐大，諸如行業(yè)內(nèi)所使用的NchYAG激光源。在已知非侵入式LIOB系統(tǒng)中使 用這樣的激光源使得已知LIOB系統(tǒng)相對昂貴，并且使得這樣的LIOB系統(tǒng)的操作需要了解 如何操作這樣的高功率激光源的專業(yè)人士。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在第一激光脈沖和第二 激光脈沖之間對LIOB生成進(jìn)行劃分，第一激光脈沖和第二激光脈沖每個的邊界條件均可 以被明顯放松，而使得對于發(fā)光系統(tǒng)的要求也可以被明顯放松，因此大幅降低了非侵入式 皮膚治療設(shè)備的整體成本。例如，發(fā)光系統(tǒng)可以包括兩個不同的激光源，它們分別產(chǎn)生第一 激光脈沖和后續(xù)的第二激光脈沖。第一激光脈沖的第一脈沖持續(xù)時間（或第一脈沖寬度） 例如可以比第二激光脈沖的第二脈沖持續(xù)時間（或第二脈沖寬度）短10倍，或者甚至比第 二脈沖持續(xù)持續(xù)時間（或第二脈沖寬度）短高達(dá)500至1000倍。第一脈沖的第一功率密 度比第二脈沖的第二脈沖密度高，而第二激光脈沖的整體能量比第一激光脈沖的能量高大 約10至100倍。由于對于第一激光脈沖和第二激光脈沖的要求如此不同，所以兩個不同激 光源可以被專門調(diào)諧以產(chǎn)生這些第一激光脈沖和第二激光脈沖，這導(dǎo)致了更為成本有效的 解決方案。但是，除了成本的降低之外，該非侵入式還可以變得不太龐大，這對于消費者市 場而言也是一個重要的方面。此外，該設(shè)備能夠由非專業(yè)人士進(jìn)行操作，原因在于用于產(chǎn)生 第一激光脈沖和第二激光脈沖的個體激光功率明顯小于單激光脈沖LIOB生成所需的激光 功率，后者大約比第一激光脈沖或第二激光脈沖的最高功率高20倍。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的非侵入式設(shè)備中的這種用于產(chǎn)生第一激光脈沖和第二激光脈沖的 個體激光功率的降低進(jìn)一步的好處在于，其減少了本來由于使用這種高功率激光進(jìn)行皮膚 治療而可能對于皮膚組織的任何損傷，并且其減少了將第一激光脈沖和第二激光脈沖引導(dǎo) 至皮膚組織的光學(xué)元件的任何可能損壞。
[0011] 在根據(jù)本發(fā)明的非侵入式設(shè)備中，第二激光脈沖在第一激光脈沖之后的預(yù)定時間 延遲被發(fā)射。使得第二激光脈沖在第一激光脈沖之后有所延遲的好處在于，第一激光脈沖 所生成的等離子對于第二激光脈沖的吸收效率有所提高。由于第一激光脈沖需要一些時間 來在治療位置生成等離子，所以第二激光脈沖的延遲將確保第二激光脈沖在等離子"準(zhǔn)備" 吸收第二激光脈沖的輻射時到達(dá)治療位置。實現(xiàn)最高效率所需的確切時間延遲可以依據(jù)實 驗來確定并且可能根據(jù)治療位置在皮膚內(nèi)所處的深度而有所不同。
[0012] 在根據(jù)本發(fā)明的非侵入式設(shè)備的一個實施例中，第一脈沖持續(xù)時間（或第一脈沖 寬度）處于1和1000皮秒之間的范圍內(nèi)，并且第二脈沖持續(xù)時間（或第二脈沖寬度）處于 1和1000納秒的范圍內(nèi)。第一脈沖持續(xù)時間或第一脈沖寬度以及第二脈沖持續(xù)時間或第 二脈沖寬度通常分別以第一激光脈沖和第二激光脈沖的半高全寬（也被稱作FWHM)進(jìn)行測 量。根據(jù)本發(fā)明的非侵入式設(shè)備的另外實施例中，第一脈沖能量處于〇. 1和2mJ的范圍內(nèi)， 并且第二脈沖能量處于1和200mJ的范圍內(nèi)。
[0013] 在根據(jù)本發(fā)明的非侵入式設(shè)備的一個實施例中，第一激光脈沖和第二激光脈沖之 間的時間延遲處于1納秒和10微秒之間的范圍內(nèi)。該時間延遲通常從第一激光脈沖的最 大強(qiáng)度到第二激光脈沖的最大強(qiáng)度進(jìn)行測量。因此，第一激光脈沖和第二激光脈沖可能部 分重疊。如之前所指出的，該時間延遲的效果在于第二光脈沖的光被等離子所吸收的效率 由于第一光脈沖需要一些時間在皮膚組織內(nèi)生成等離子的事實而有所提升。同樣，實現(xiàn)最 高效率所需的確切時間數(shù)值可以依據(jù)實驗來確定并且可能根據(jù)治療位置在皮膚內(nèi)所處的 深度而有所不同。
[0014] 在根據(jù)本發(fā)明的非侵入式設(shè)備的一個實施例中，第二激光脈沖的波長被選擇為生 成治療位置處的等離子對第二激光脈沖的能量的非共振吸收，從而維持或強(qiáng)化第一激光脈 沖所發(fā)起的等離子?；蛘邠Q句話說，根據(jù)本發(fā)明的非侵入式設(shè)備被配置為發(fā)射其波長被選 擇為包括在第一激光脈沖所產(chǎn)生的等離子的逆軔致輻射的吸收峰值之中的第二激光脈沖。 如之前已經(jīng)提到的，該第二激光脈沖甚至可以對第一激光脈沖所產(chǎn)生的等離子進(jìn)行增強(qiáng) (或饋送）。這樣的非共振吸收不同于共振吸收，在后者中，等離子饋送光的波長被調(diào)諧為 例如用于消融（ablation)的激勵目標(biāo)原子的峰值共振吸收。共振吸收要求與目標(biāo)原子或 分子的能量水平相匹配的臨界脈沖參數(shù)。能量被傳輸至目標(biāo)原子而不是等離子自身。在當(dāng) 前實施例中，使用非共振吸收，為此對于第二激光脈沖的波長的限制基本上僅在于該激光 脈沖有效地到達(dá)皮膚組織內(nèi)由第一激光脈沖所發(fā)起的等離子。
[0015] 在該非侵入式設(shè)備的一個實施例中，第一激光脈沖包括偏振光。為了能夠在皮膚 組織內(nèi)的治療位置有效發(fā)起等離子，可以使用偏振激光。通過將第一激光脈沖選擇為偏振 的第一激光脈沖，在皮膚組織內(nèi)的治療位置發(fā)起等離子的效率可以進(jìn)一步有所提高一這允 許第一激光脈沖的峰值強(qiáng)度或峰值功率密度進(jìn)一步降低。后續(xù)的第二激光脈沖被用于維持 或饋送所發(fā)起的等離子并且在該第二激光脈沖被偏振時并沒有實際的好處。在該非侵入式 設(shè)備的一個實施例中，第一激光脈沖的波長大約為1064納米。第二激光脈沖的波長可以為 到達(dá)皮膚內(nèi)的等離子的任意波長。
[0016] 在該非侵入式設(shè)備的一個實施例中，該發(fā)光系統(tǒng)包括用于發(fā)射第一激光脈沖的第 一激光器并且包括用于發(fā)射第二激光脈沖的第二激光器，該第二激光器不同于該第一激光 器。如之前所指出的，該第一激光脈沖不同于該第二激光脈沖。由于使用第一激光脈沖以 及后續(xù)的第二激光脈沖，對于第一激光脈沖和第二激光脈沖中的每一個的個體要求已經(jīng)有 所降低。作為結(jié)果，該發(fā)光系統(tǒng)在使用單個激光器生成光的情況下可能已經(jīng)具有了放松的 邊界調(diào)節(jié)。然而，