多波长激光工作站的制作方法

专利名称：多波长激光工作站的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光器领域，尤其涉及在皮肤和皮肤病的治疗中使用的激 光器。
背景技术：
可见和红外光镨区中的电磁辐射的使用已在很多工业、医学和研究领 域中变得平常。例如，这种辐射在皮肤学领域中越来越重要。在很多情况 下，7使用激光源在所需波长处产生期望的辐射水平。存在许多种常用于诸如血管病变或色素病变的治疗、脱毛和皮肤再造 的皮肤学应用的激光器。构成很多激光治疗的基础的选择性光热作用的原 理被用于治疗诸如静脉曲张、鲜红斑胎痣、其他血管病变的各种疾病以及 包括紋身的色素病变。利用通常来自激光器或闪光灯的光来辐照包含目标 结构的真皮和表皮层。此光的波长,皮选择为使得其能量将优先地或选择性 地在上述结构中被吸收。这产生局部化的加热，该局部化的加热意图将温 度上升到一点，在该点处，组分蛋白质将变性或色素颗粒将分歉。最近，老化皮肤的治疗已成为美容皮肤学的重要方面。此治疗常称为 "嫩肤"，包括很多共同执行的治疗的要素。嫩肤的目的是通过例如改善 皮肤色素沉着、去除面部血管、减少皱紋和细线以及改善皮肤弹性和肌理 来改善老化皮肤的外观。尽管已提出了许多单激光技术，但越来越一致的意见i^为，最好是通过使用多激光模态来进行嫩肤。由此可见，提供多个 激光器来进行嫩肤的所有要素的单个激光工作站是所期望的。目前，有三种激光器证明在老化皮肤的治疗方面特别有用。它们是 脉冲染料激光器(PDL ),工作在585-600nm范围内的波长；Nd:YAG激 光器，工作在1064nm;以及Nd:YAG激光器，工作在1320nm。 PDL改 善色素沉着，可以治疗小的面部血管并且促皿原质刺激。然而，效果(尤 其是对细线和皱紋的效果)常常4艮不明显。1064nm的Nd:YAG激光器可 以治疗较大的血管并且刺激胶原质，但对色素沉着不产生可接受的效果。 最后，1320nm的Nd:YAG激光器改善皮肤弹性并且减少皱紋和细线。 通常，利用多种波长的皮肤学治疗涉及分开的激光系统，所述分开的 激光系统具有分开的控制器和分开的传输设备。使用一个激光器进行膝 光，随后使用第二个激光器对同一区域进行膝光。使用这样的方法，激光 脉冲之间的时序难以精确控制，并且脉冲之间的时间通常为许多秒，而不 是一秒的若干分之几。这样的时序问题可能影响临床效果。包括所有这三种激光器的工作站将允许医师在治疗的所有方面实现 最优效果。然而，那种仅仅将这三种激光器封^一起的工作站将是无商 业吸引力的，这是由于其提供很少甚至没有优于三个单独激光器的成本优 点。本发明的一个目的是提供减少或完全克服现有公知设备中固有的困 难中的一些或全部的激光工作站。本发明的又一目的是提供一种激光工作站，该激光工作站提供585-600nm、 1064nm和1320nm的激光输出。根 据本发明的下述公开和特定优选实施例的详细描述，本发明的具体目的和 优点应对于本领域技术人员即那些在本技术领域中富有知识或经验的人 显而易见。发明内容根据第一方面，提供了能够在至少两种波长产生激光的激光器。该激 光器具有能够在第一波长和第二波长产生激光的激光介质。在某些实施例 中，激光介质能够在第一和第二波长每个都足够程度地产生激光，以为该 激光器所应用于的预期目的产生足够功率的激光输出。激光介质具有纵 轴，输出耦合器位于沿着该纵轴的激光介质的第一端。在激光介质的第二 端，第一镜和第二镜沿着纵轴而定位，第二镜定位在第一镜和激光介质之 间。第一镜在第一波长具有高^^射率，且第二镜在第二波长具有高频射率， 但在第一波长透明。光束阻挡闸被布置成可在沿着激光介质的纵轴且在第 一和第二镜之间的第 一位置和远离激光介质的纵轴的第二位置之间移动。在工作中，第二镜反射第二波长的辐射但允许第一波长的辐射穿过它。当光束阻挡闸处于沿着激光^h质的光路的第一位置时，光束阻挡闸禁 止穿过第二镜的辐射到达第 一镜并该辐射祐^^射回到激光介质中。这样， 仅第二波长的辐射被反射、放大并最终反射。当光束阻挡闸处于在激光 介质的纵轴之外并因此在光5Ml外的第二位置时，第一波长的辐射穿过第 二镜到第一镜并M射回到激光介质中。同时，第二波长的辐射M射回
到激光介质中。输出耦合器被选择为允许发射第 一和第二波长中的 一种或 二者的辐射。这种布置有利地允许激光谐振器使所有的关键光学部件(激 光介质、镜和输出耦合器)以静止的方式安装，而不需要调谐元件或切换 镜，结果形成健壮且相对免维护的工作站，其能够从单个激光介质发射两 种波长。才艮据第二方面，^^供了具有两个激光器和单个电子驱动系统的激光工 作站。单个能量驱动系统通过开关可工作地连接到亂良第 一激光介质的第 一激光泵浦室以及亂义第二激光介质的第二激光泵浦室。在某些实施例 中，激光泵浦室每一个都通过高压触发变压器连接到单个能量存储网络， 高压触发变压器的次级绕组与泵浦室内的^源例如灯如闪光灯串联，并 因此是激发源放电电路中的电感器。这些高压触发变压器每一个都可工作 以使泵浦室中的激发源电离。 一旦闭合开关，来自单个能量驱动系统的所存储能量就^^已被电离的任何^L源，并引起与该灯相关联的激光器释 放其能量。在某些实施例中，激光器中的 一个或多个包括根据上述第 一方面的能 够在至少两种波长产生激光的激光器。在某些实施例中，激光工作站包括 脉沖染料激光器(PDL)和Nd:YAG激光器。某些实施例中的脉冲染料 激光器具有575-650nm例如约585nm的输出。Nd:YAG激光器包括具有 Nd:YAG激光介质的Nd:YAG激光谐振器，激光能量沿着Nd:YAG激光 介质的纵轴发射。输出耦合器位于Nd:YAG激光介质的第一端、沿着 Nd:YAG激光介质的纵轴。第一镜位于激光介质的第二端、沿着Nd:YAG 激光介质的纵轴，且第二镜位于第一镜和激光介质之间、沿着Nd:YAG 激光介质的纵轴。第一镜在至少1064nm具有高^J J"率。第二镜在1320nm 具有高>^射率，并且在1064nm基本上透明。例如通过被涂覆以在1064nm 抗反射的涂层，某些实施例中的第二镜被处理成在1064nm基本上透明。 Nd:YAG激光谐振器进一步包括不透明且不反射的光束阻挡闸。光束阻挡 闸可从沿着Nd:YAG激光介质的纵轴的、在第一和第二镜之间的第一位 置移动到远离Nd:YAG激光介质的纵轴的第二位置。Nd:YAG激光介质 在1064nm和1320nm都发射。这种布置有利地允许激光谐振器使所有的 关键光学部件(激光介质、镜和输出耦合器)以静止的方式安装，而不需 要调谐元件或切换镜，结果形成健壮且相对免维护的工作站。在工作中，第二镜^Jtl320nm辐射但允许1064nm辐射穿过。当光 束阻挡闸处于沿着激光介质的光路的第 一位置时，光束阻挡闸禁止穿过第
二镜的1064nm辐射到达第一镜并被反射回到激光介质中。这样，仅 1320nm辐射被反射、放大并最终^Ut射。当光束阻挡闸处于在激光^h质 的纵轴之外并因此在光落t外的第二位置时，1064nm辐射穿过第二镜到 第一镜并^L^射回到激光介质中。Nd:YAG激光介质在1064nm的受fcl 射截面比在1320nm的受^L射截面大得多。因此，输出耦合器可以被选 择为使得激光器工作在1064nm。才艮据另 一方面，提供了具有两个激光器和单个电子驱动系统的激光工 作站。单个能量驱动系统通过有源半导体开关可工作地连接到激发第一激 光介质的第 一激光泵浦室以及氣义第二激光介质的第二激光泵浦室。有源 半导体开关允许将来自单个能量存储网络例如电容器组的能量的一部分 选择性地释放到其相关联的灯并最终到相关联的激光器。少于所存储能量 的总量的释放允许以一系列部分能量释放来对第一激光器或第二激光器 iJJl或立即点火，结果产生不同波长的激光能量的一系列"子脉沖"。在上述各方面的某些实施例中，激光工作站进一步包括手柄，该手柄 例如借助于光纤或波导可工作地连接到脉冲染料激光器以及Nd:YAG激 光器。某些实施例中的手柄包括可工作以对激光辐射任选地可调节地成像 的多个透镜。还提供了使用这里公开的激光系统治疗皮肤问题的方法。在一个方 面，使用根据第一方面的激光系统来将第一波长的激光能量施加到受皮肤 问题影响的皮肤区域。使用同一激光系统来将第二波长的激光能量施加到 同一皮肤区域。这样，皮肤问题利用来自同一激光系统、实际上来自同一 激光器本身的两种不同波长的激光能量来治疗。在另 一个方面，使用根据这里公开的内容的激光系统来治疗受皮肤问 题影响的皮肤。来自第一激光器和第二激光器二者的激光能量被施加到受 皮肤问题影响的皮肤区域。典型地，来自第一激光器的激光能量的波长不 同于来自第二激光器的能量的波长，这使得皮肤区域可以在单个治疗期内 利用不同波长的激光能量的两种有益波长中的每一种来治疗。在某些实施 例中，使用激光能量的子脉冲来治疗受皮肤问题影响的皮肤。这种方法具 有的优点是允许对不同波长的激光能量的施加之间的持续时间进行更大 的控制，而且允许在短得多的时间段内、可能瞬时地施加两种波长。这些 因素可导致皮肤问题治疗的效果得到改进。>使用多波长脉沖来治疗皮肤病变的更具体实例是用脉沖染料激光器 产生595nm波长和用固体激光器产生1064nm波长。为了根除血管病变，
在595nm的脉冲之后，用1064nm的另一脉沖辐照同一皮肤病变区域。 有效能流下的595nm的脉冲将血管病变中的^jfiL球中所含的氧合血红蛋 白(oxy-hemoglobin )转换成在1064nm波长有高得多的吸收系数的高铁 血红蛋白(met-hemoglobin )。利用所提及的波长复用技术，治疗功效显 著提高。所需要的能量或能流由此显著减少。根据某些优选实施例的下面的详细公开，将进一步理解这里所公开的 本发明的这些和附加特征和优点。


图1是具有能够在两种波长产生激光的激光介质的激光器的实施例 的示意性表示；图2A是激光工作站的一个实施例；图2B是激光工作站的一部分的可替选实施例；图3A是单个电子驱动系统的一个实施例的示意性表示；图3B是单个电子驱动系统的另一个实施例的示意性表示；图4A是Nd:YAG激光器的能级图；图4B是YAP:Nd激光器的能级图；图5是被施加到皮肤层的激光设备的实施例的示意性表示；以及 图6A-6D是各种子脉沖配置的图形表示。上述附图不必要按比例画出，并且应当理解成提^ti兌明所包含原理的 本发明的表示。附图中描绘的激光工作站的一些特征已相对于其他内^t 放大或变形，以有助于解释和理解。在附图中，对于各个可替选实施例中 所示的类似或相同部件和特征使用相同的标号。这里所公开的激光工作站 的配置和部件部分地由预期应用和4吏用它们的环境所确定。
具体实施方式
才艮据本发明的激光器和激光工作站可以以各种形式来实施。下面更详 细地描述某些实施例。图l示出了激光器的一个实施例，这里是Nd:YAG激光器。在图4A的能级图中图示了 Nd:YAG激光器的在两种波长的发射。其他合适的激 光器包括能够在至少两种波长发射的任何激光器，并且包括例如晶体激光 介质、气体激光^h质、染料激光^h质或其他类型的激光^h质。例如，YAP:Nd 激光^h质能够在1079nm和/或在1341nm产生激光，如图4B的能级图所 示。在美国6,613,040中描述了这样的介质，该文献为了所有目的而通过 引用整体结合于此。其他合适的激光^h质包括但不限于其他稀土和过渡离 子掺杂物以及这些掺杂物的其他晶体和玻璃基质。这样的掺杂物的实例包 括铒、铬和钛。其他基质的实例包括氟化物晶体如YLF、亚钒酸盐晶体 如YVO、和氟化物玻璃如ZBLN和石英玻璃(silicaglass )。得益于本公 开，其他合适的激光介质应对于本领域技术人员来说显而易见。仍参考图 1， Nd:YAG激光谐振器200具有Nd:YAG激光介质202，这里是具有纵 轴204的晶体棒。Nd:YAG激光谐振器200进一步包括用以氣义
Nd:YAG 激光介质的闪光灯250。还可以使用其他合适的激发装置，得益于本公开， 这应对于本领域^t术人员来说显而易见。Nd:YAG激光质202和闪光灯 250被包含在泵浦室260内。
Nd:YAG谐振器进一步包括第一镜210和第二镜220。第一镜210在 至少1064nm具有高^Jt率。例如，在某些实施例中，第一镜在1064nm 具有至少卯％、例如至少95%、任选地至少99.5%的>^射率。第二镜在 1320nm具有高反射率，并且在1064nm基本上透明。这里所使用的基本 上透明的意思是该镜允许给定波长的光在任一方向上足够程度地穿过， 以允许在该波长产生足够的激光输出来用于皮肤治疗。换句话说，该镜在 所述波长必须足够地不反射、不折射和不吸收，以允许在该波长产生足够 的激光输出来用于皮肤治疗。这样的镜的产生在本领域中是公知的，并且 例如通过利用在1064nm抗反射的涂层涂覆由合适材料构成的镜来实现。在本申请中，常使用市售的电介质涂层。这样的涂层通常由诸如氟化镁和 重金属氧化物的电介质材料的多个薄层组成。Nd:YAG激光谐振器进一步 包括输出耦合器230的容器。输出耦合器被选择为部分反射，以允许激光 介质在允许激光输出的同时谐振。镜和输出耦合器可以是平面平行的、半 球形的或球形的。得益于^/>开，用于激光谐振器的合适配置应对于本领 域技术人员来说显而易见。
Nd:YAG激光谐振器进一步包括至少在约1064nm不透明和不反射的 光束阻挡闸240。光束阻挡闸可从沿着Nd:YAG激光介质的纵轴204、在 第一和第二镜之间的第一位置移动到远离Nd:YAG激光介质的纵轴的第 二位置。如图4所示，Nd:YAG激光介质在1064nm和1320nm都发射。
光束阻挡闸允许禁止1064nm光到达第一镜并由此禁止其谐振和^C射。 在阻挡器处于沿着纵轴的第一位置并因此在光路中的情况下，Nd:YAG激 光器将仅在1320nm发射。在闸处于第二位置并因此从光路移开的情况 下，发射两种波长。由于用于工作在1064nm的受^射截面比用于工作 在1320nm的受^Jl射截面大得多，所以选择输出耦合器使得这种模式下 的激光器将工作在1064nm是简单的事情。Nd:YAG激光谐振器的配置允 许激光谐振器使所有的关键光学部件(激光介质、镜和输出耦合器)以静 止的方式安装，而不需要调谐元件或切换镜，结果形成健壮状且相对免维 护的工作站，其具有三种激光输出而仅使用两个激光器。图2A示出了激光工作站的一个实施例。该工作站包括主单元510， 主单元510包含诸如图1中所示的Nd:YAG激光器以及脉冲染料激光器。 提供了校准端口 512和前控制面板514。脚踏开关516被用于方便控制。 摇臂520持有终止于手柄524的光学传输纤维522。手柄具有作为用于激 活的替选装置的手指开关526。图2B示出了使用适合于石英纤维传输系 统的铰接臂528的可替选实施例。得益于本公开，用于其他合适的传输系 统的其他合适的配置应对于本领域技术人员来说显而易见。激光工作站包括脉沖染料激光器。激光工作站的某些实施例包括具有 约570nm到650nm之间的波长的脉冲染料激光器。在美国专利No. 6,077,294中描述了脉冲染料激光器和在皮肤治疗中使用这种激光器的方 法，该文献为了所有目的而通过引用整体结合于此。在某些实施例中，脉 沖染料激光器可以工作在约585nm的深穿透波长，以便将皮肤组织中的 血液的血红蛋白作为目标。血红蛋白吸收此特定激光能量，结果产生热量。 热量在深达约lmm到1.2mm深度的皮肤中产生，并且通常使用每平方厘 米小于5焦耳的能量。在特定实施例中，脉冲染料激光器具有直径约10mm 的目标斑尺寸。在某些实施例中，脉冲染料激光器的脉冲宽度的范围为 150微秒到约1500微秒，任选地具有约450微秒的宽度。脉沖染料激光 器的波长处在约570纳米到约650纳米的范围内，例如，处在约585纳米 到约600纳米的范围内。在某些实施例中，脉冲染料激光器工作在约585 纳米的波长。脉冲染料激光器可以提供每平方厘米小于5焦耳(例如，在 10亳米直径皮肤治疗斑，每平方厘米3焦耳)的能流。通过用这种低能 流脉冲染料激光来治疗皮肤，胶原质可以被刺激以再生并"填充"皱紋的 凹处，使皮肤更年轻、更光亮。图3A图示了包括两种不同激光器(这里是Nd:YAG激光器和脉冲染
料激光器)的单个电子驱动系统。当然，在这种布置中，可以使用容易被合适的激发源氣发的任何类型的激光器。合适的激光器包括在;^说明书中 通篇描述的那些激光器，并且得益于^^开，应对于本领域技术人员来说 显而易见。某些实施例可以使用根据上述内容的能够在至少两种波长发射 的激光器作为激光器之一。参考图3，每个激光器由一个或多个闪光灯(未示出)^，该一个或多个闪光灯由单个电子驱动系统300操作。单个能 量存储网络310通过开关314连接到Nd:YAG泵浦室316以及染料泵浦 室318。开关314可以由脚踏板、连接到手柄的开关或其他装置触发，开 关314平常是断开的。Nd:YAG泵浦室316和开关314之间是Nd:YAG 触发变压器322的次级绕组。类似地，染料泵浦室318和开关314之间是 染料触发变压器332的次级绕组330。触发变压器322和332是高压触发 变压器。触发变压器的次级绕组中的每一个分别与Nd:YAG泵浦室316 和染料泵浦室318中的闪光灯串联，并M到闪光灯的放电电路中的电感 器的作用。通过将驱动脉冲分别提供到触发变压器322和332的初级绕组 324、 334,任一泵浦室中的灯都可以被电离。当开关314被闭合时，来自 能量存储网络310的能量将流过其灯已先前被电离的泵浦室。这样，可以 使用单个能量存储和脉冲放电装置来驱动任一激光泵浦室，这进一步节省 了空间和减小了激光工作站的尺寸。在其他实施例中，激光器中的任一个 或两者可以由能够在放电之前被电离的任何公知装置例如通过光学泵浦、 例如使用诸如脉冲紫外源的源来,。得益于本公开，合适的激发源应对 于本领域技术人员来说显而易见。上述实施例允许用户选择待点火的激光器，并将存储在能量存储网络 中的能量的全部量释放到该激光器。在对另 一个激光器点火之前或者在对 首先选择的激光器再点火之前，能量存储网络必须被再充电。在图3B中 示范了允许将所存储能量的一部分选择性地释放到激光器的可替选实施 例。这个实施例包括两种不同的激光器，这里是Nd:YAG激光器和脉冲 染料激光器。再次地，在这种布置中，可以使用容易被合适的激发源^U^ 的任何类型的激光器。合适的激光器包括在本说明书通篇描述的那些激光 器，其包括能够在多个波长发射的那些激光器，并且得益于本^^开，应对 于本领域技术人员来说显而易见。高压电源402可工作地连接到电容器组 410，以对该电容器组中的一个或多个电容器(未示出)进行充电。电容 器用作激光工作站的能量存储系统。电容器可工作地连接到用于泵浦脉冲 染料激光器(未示出)的闪光灯416和418以及用于泵浦Nd:YAG激光 器(未示出)的闪光灯426和428。在这里图示的实施例中，闪光灯416
和418被并联地布置，使得它们跨过脉冲染料激光器；而闪光灯426和 428被串联地布置，以适应通常比脉冲染料激光器长的Nd:YAG激光晶体 的全部长度。得益于本公开，本领域技术人员将容易实现并联或串联的闪 光灯的任何布置。电容器组410通过绝,双极晶体管(IGBT) 430、 432和434连接 到闪光灯416、 418、 426和428中的每一个。在串联地布置的闪光灯426 和428的情况下，单个IGBT434位于电容器组和两个闪光灯之间。尽管 在这个实施例中图示了 IGBT，但也可以使用任何有源半导体开关，例如 场效应晶体管(FET )如MOSFET、 Jfet (结型FET )、 Ujt (单结型FET )、 或达林顿晶体管等。得益于本公开，合适的有源半导体开关应对于本领域 技术人员来说显而易见。有源半导体开关可以由计算机控制，这允许精确 控制它们被闭合的持续时间并因此精确控制它们在闭合时允许通过的能 量的量。这种开关允许电路的受控制的和任选预编程的完成，^吏得慎重的 量的能量(其可以包括存储在电容器组中的能量的全部、或存储在电容器 组中的能量的仅一部分)可以被传递到闪光灯。当少于全部的所存储能量 被释放到闪光灯中时，剩余的所存储能量留待立即释放到任何闪光灯中。 这允许许多选择来布置待传输的这种部分脉冲或"子脉沖"。例如，在0 到500ms那样短的时间内，来自Nd:YAG激光器的子脉冲之后可以是来 自脉冲染料激光器的子脉冲，如图6A所示。另例如，可以实现来自同一 激光器的激光能量的重复子脉沖，例如"脉冲列"。例如，来自脉冲染料 激光器的脉冲列之后可以是来自Nd:YAG激光器的脉冲列，如图6B所示， 或者在两个激光器之间间插(intercalated)或迅速交替，如图6C所示。 任选地，两个激光器可以被同时点火或者可以重叠，如图6D的重迭子脉 沖所示。当然，在这些实例中的任一个中，脉冲染料激光器或Nd:YAG 激光器可以被首先点火。子脉冲的任何这种组合都是可以的，仅受存储在 电容器组中的能量的量和IGBT工作的速度的限制。在提供在不同波长发 射的选项的激光谐振器的情况下，谐振器可以从一个波长切换到另一个波 长的速度(例如光束阻挡闸从一个位置移动到下一个位置的时间)通常大 于有源半导体开关工作的速度，并且用于限制在不同波长点火的速度。此 外，取决于为可主动控制的^t的有源半导体开关闭合的持续时间，由子脉沖传输的能量的量可变化，最终受存储在电容器组中的能量的总量的限 制。其他合适的组合将由使用激光系统的特定应用来提出，并且得益于本 公开，应对于本领域技术人员来说显而易见。此系统可以有利地允许通过子脉冲的总和来传输比用单个脉冲可实
现的更大量的存储在能量存储网络中的能量。这可导致能量存储系统花费 更长的时间来再充电。而且，取决于所使用的特定部件，第二子脉冲可以起始于与第一子脉冲相比较低的电压。此较低的电压可以增强Nd:YAG 的放电条件，但较不适用于脉冲染料激光器，这意味着通it^M吏用脉冲染 料激光器之后使用Nd:YAG激光器将实现更好的性能。得益于本/>开， 用于本实施例的合适部件应对于本领域技术人员来说显而易见。闪光灯416、 418、 426和428由与闪光灯并联接线的灯预燃(simmer) 电源440点燃并维持在电离状态。这样，灯被维持在它们可以根据刚讨论 过的迅速点火技术来被立即使用的状态。上述激光工作站实施例中的任一个可以进一步包括手柄，手柄通过光 纤或波导精密地连接到脉冲染料激光发生器设备以及Nd:YAG激光发生 器设备。手柄可以借助于到每个激光头的单独的精密连接来连接到每个激 光器，或可以任选地借助于单个精密连接来连接到两个激光器。手柄任选 地通过多个透镜将来自激尤良生器的激光聚焦到斑上，以Y更促进嫩肤。例 如，手柄可以将来自脉冲染料激光器的激光聚焦到直径约为10mm的斑 上，以刺激表皮下的新胶原质生长，而不损伤周围的结构。可以使用根据这里所述内容的激光工作站来治疗各种皮肤病，包括例 如老化皮肤、有皱紋的皮肤、阳光破坏的皮肤、粉刺或有粉刺痣痕的皮肤、 疤痕、不期望的血管如腿部或面部血管、以及其他血管问题。例如，提供 了 一种用于治疗皱紋的方法，其中脉沖染料激光器被用于刺激表皮层下的 ^^、质生长。这种方法在图5中示出，图5是包括激光系统10的激光工 作站的实施例的示意性表示。激光系统10使用具有脉冲染料激光器和 Nd:YAG激光器二者的激光输出发生器12来治疗皮肤。脉冲染料激光器 被调谐为传输波长约585nm并且脉冲宽度在约150微秒到约1500微秒的 范围内、例如450微秒的光。激光输出发生器12通过光纤或波导16可工 作地连接到手柄14。手柄14通过多个透镜22和24将激光"L"以典型 地小于5焦耳每平方厘米的能流聚焦到直径约10mm或更大的斑"S"上， 以到达有皱紋组织的表面下的胶原质层中的血液的血红蛋白"H"。激光 能量被血红蛋白"H"吸收，导致在高达约lmm深度的区域中的皮肤组 织"T"中产生热量，这刺激了表皮"E"下的新胶原质生长。这样的治疗可以有益地利用来自每个激光头的激光能量、或可从 Nd:YAG谐振器获得的每种波长的能量。不希望受理论的约束，可以相信， 交替波长的使用、尤其迅速交替的波长可以提供显著的临床优点。例如， 可以使用来自595nm的染料激光器的初始子脉冲来将血管中的氧合血红 蛋白从其普通化学形态转换成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白在Nd:YAG 激光器的1064nm波长提供大得多的吸收。这样，这种血管的治疗可以以 大大降低的能流来实现，这可能导致副作用减少。得益于本公开，其他益 处应对于本领域技术人员来说显而易见。此外，治疗可使用由有源半导体 开关的使用所产生的上述子脉冲的任意组合。利用才艮据这里所述内容的激 光工作站的治疗皮肤的合适方法包括用595nm的脉沖染料激光器来治 疗面部毛细管扩张或血管病变；用595nm的脉冲染料激光器和/或1064nm 的Nd:YAG激光器来治疗腿部或面部血管；将595nm的脉冲染料激光器 与1320nm的Nd:YAG激光器相组合来治疗活性粉刺、粉剌疤痕或其他疤 痕；并且用595nm的脉冲染料激光器和/或1320nm的Nd:YAG激光器来 治疗阳光破坏的或有皱紋的皮肤。得益于本公开，激光工作站的其他合适 用途应对于本领域4支术人员来说显而易见。尽管已针对包括进行本发明的当前优选模式的特定实例描述了本发 明，但本领域技术人员应理解，存在落入所附权利要求中阐明的本发明的 精神和范围之内的上述系统和技术的很多变化和置换。
权利要求
1.一种激光设备，包括第一激光介质，其能够在第一波长和第二波长产生激光，所述第一激光介质具有纵轴；输出耦合器，其位于沿着所述激光介质的所述纵轴的、所述第一激光介质的第一端；第一镜，其位于沿着所述第一激光介质的所述纵轴的、所述第一激光介质的第二端，所述第一镜在所述第一波长具有高反射率；第二镜，其位于沿着所述第一激光介质的所述纵轴的、所述第一镜和所述第一激光介质的所述第二端之间，所述第二镜在所述第二波长具有高反射率而在所述第一波长透明；光束阻挡闸，其可从沿着所述第一激光介质的纵轴的、在沿着所述第一激光介质的所述纵轴的所述第一和第二镜之间的第一位置移动到远离所述第一激光介质的所述纵轴的第二位置；第二激光介质，其能够在不同于所述第一波长和所述第二波长的波长产生激光，手柄，其可工作以对激光辐射成像并且可工作地连接到所述第一激光介质和所述第二激光介质；以及计算机控制的开关系统，其用于向每个激光介质传输能量，以使得来自所述第一激光介质和所述第二激光介质的激光脉冲的间距小于500ms。
2. 如权利要求1所述的激光设备，其中，来自所述第一激光介质和 所述第二激光介质的激光脉冲的间距小于500ms。
3. 如权利要求1所述的激光器，其中，所述第一激光介质是Nd:YAG 晶体和YAP:Nd晶体中的一种。
4. 如权利要求1所述的激光器，其中，所述激光介质是Nd:YAG晶 体，所述第一波长是1064nm，且所述第二波长是1320nm。
5. —种激光工作站，包括第一激光器和第二激光器，其中，所述第 一激光器和所述第二激光器由单个电子驱动系统来驱动，所述单个电子驱 动系统包括连接到第 一激光泵浦室和连接到第二激光泵浦室的单个能量 存储网络，其中，所述第一激光泵浦室可工作以激发第一激光介质，且所 述第二激光泵浦室可工作以氣良第二激光介质。
6. 如权利要求5所述的激光工作站，进一步包括位于所述单个能量 存储网络和所述第一激光泵浦室及笫二激光泵浦室之间的开关。
7. 如权利要求6所述的激光工作站，其中，所述第一激光泵浦室通 过第一高压触发变压器连接到所述单个能量存储网络，并且其中，所述第二激光泵浦室通过第二高压触发变压器连接到所述单个能量存储网络。
8. 如权利要求7所述的激光工作站，其中，所述第一高压触发变压 器可工作以当所述开关断开时^f吏所述第 一激光泵浦室中的第 一灯电离。
9. 如权利要求7所述的激光工作站，其中，所述第二高压触发变压 器可工作以当所述开关断开时^f吏所述第二激光泵浦室中的第二灯电离。
10. 如权利要求5所述的激光工作站，其中，所述第一激光器是脉冲 染料激光器。
11. 如权利要求10所述的激光工作站，其中，所述脉冲染料激光器 具有在约575nm到约650nm之间的输出。
12. 如权利要求5所述的激光工作站，其中，所述第二激光器是 Nd:YAG激光器。
13. 如权利要求12所述的激光工作站，其中，所述Nd:YAG激光器 包括Nd:YAG激光介质，其具有纵轴；输出耦合器，其位于沿着所述Nd:YAG激光介质的所述纵轴的、所 述Nd:YAG激光介质的第一端；第一镜，其位于沿着所述Nd:YAG激光介质的所述纵轴的、所述 Nd:YAG激光介质的第二端，所述第一镜在1064nm具有高反射率；第二镜，其位于沿着所述Nd:YAG激光介质的所述纵轴的、所述第 一镜和所述Nd:YAG激光介质的所述第二端之间，所述第二镜在1320nm 具有高及^射率而在1064nm透明；以及光束阻挡闸，其可从沿着所述Nd:YAG激光介质的纵轴的、在沿着 所述Nd:YAG激光介质的所述纵轴的所述第一和第二镜之间的第一位置 移动到远离所述Nd:YAG激光介质的所述纵轴的第二位置；
14. 如权利要求13所述的激光工作站，其中，所述Nd:YAG激光介 质是晶体棒。
15. 如权利要求13所述的激光工作站，其中，所述第二镜被涂覆以 在1064rnn抗>^射的涂层。
16. 如权利要求5所述的激光工作站，进一步包括精密地连接到所述 第一激光器和第二激光器的手柄。
17. 如权利要求16所述的激光工作站，其中，所述手柄包括可工作 以聚焦激光辐射的多个透镜。
18. 如权利要求16所述的激光工作站，其中，所述手柄通过光纤连 接到所述第 一激光器和第二激光器。
19. 如权利要求15所述的激光工作站，其中，所述手柄通过波导连 接到所述第 一激光器和第二激光器。
20. 如权利要求5所述的激光工作站，其中，所述单个能量存储网络 可工作地通过有源半导体开关连接到所述第 一激光泵浦室、并且通过有源 半导体开关连接到所述第二激光泵浦室。
21. 如权利要求20所述的激光工作站，其中，所述有源半导体开关 每个都选择自包括绝自双极晶体管和场效应晶体管的组。
22. 如权利要求20所述的激光工作站，其中，所述有源半导体开关 是IGBT。
23. 如权利要求20所述的激光工作站，其中，所述第一激光设备包 括脉冲染料激光器。
24. 如权利要求20所述的激光工作站，其中，所述第一激光设备包 括翠绿宝石激光器。
25. 如权利要求24所述的激光工作站，其中，所述翠绿宝石激光器 是可变脉沖755nm翠绿宝石激光器。
26. 如权利要求20所述的激光工作站，其中，所述第二激光设备包括笫二激光介质，其能够在第一波长和第二波长产生激光，所述激光介 质具有纵轴；输出耦合器，其位于沿着所述激光介质的纵轴的、所述激光介质的第■ 一 ^W7 ，第一镜，其位于沿着所述激光^h质的纵轴的、所述激光介质的第二端，所述第 一镜在所述第 一波长具有高>^射率；第二镜，其位于沿着所述激光介质的所述纵轴的、所述第一镜和所述 激光介质的所述第二端之间，所述第二镜在所述第二波长具有高反射率而 在所述第一波长透明；以及光束阻挡闸，其可从沿着所述激光介质的纵轴的、在沿着所述激光介 质的所述纵轴的所述第 一和第二镜之间的第 一位置移动到远离所述激光 介质的所述纵轴的第二位置。
27. 如权利要求26所述的激光工作站，其中，所述第二激光设备包 括Nd:YAG激光器。
28. 如权利要求27所述的激光工作站，其中，所述第一镜在1064nm 具有高反射率，且所述第二镜在1320nm具有高反射率而在1064nm透明。
29. —种治疗皮肤问题的方法，包括下列步骤提供激光设备，所述激光设备包括第一激光^h质，其能够在第一波长和第二波长产生激光，所述第 一激光介质具有纵轴；输出耦合器，其位于沿着所述激光介质的所述纵轴的、所述第一 激光^h质的第一端；第一镜，其位于、所述第一激光介质的第二端、所述第一镜在所 述第一波长具有高^^射率；第二镜，其位于沿着所述第一激光介质的所述纵轴的、所述第一 镜和所述第一激光介质的所述第二端之间、所述第二镜在所述第二波长具 有高>^射率而在所述第 一波长透明；光束阻挡闸，其可从沿着所述第一激光介质的纵轴的、在沿着所 述第 一激光介质的所述纵轴的所述第 一和第二镜之间的第 一位置移动到 远离所述第 一激光介质的所述纵轴的第二位置；第二激光^h质，其能够在不同于所述第一波长和所述第二波长的 波长产生激光，手柄，其可工作以对激光辐射成像并且可工作地连接到所 述第一激光介质和所述第二激光介质；以及计算机控制的开关系统，其用于向每个激光介质传输能量，以使 得来自所述第一激光介质和所述第二激光介质的激光脉冲的间距小于 500ms;并且通过使用所述激光设备将所述第一波长的激光能量施加到受皮肤问 题影响的皮肤区域、并使用所述激光设备将所述第二波长的激光能量施加 到受所述皮肤问题影响的所述皮肤区域，来治疗受所述皮肤问题影响的所 述皮肤区域，其中，来自所述第一激光介质的脉冲和来自所述第二激光介 质的脉冲以小于500ms的间距被施加。
30. —种治疗皮肤问题的方法，包括下列步骤提供包括激光工作站的激光i殳备，所述激光工作站包括第一激光器和 第二激光器，其中，所述第一激光器和所述第二激光器由单个电子驱动系 统来驱动，所述单个电子驱动系统包括连接到第 一激光泵浦室和连接到第 二激光泵浦室的单个能量存储网络，其中，所述第一激光泵浦室可工作以 激发第一激光介质，且所述第二激光泵浦室可工作以激发第二激光介质； 并且通过使用所述激光设备将来自第一波长的所述第一激光器的激光能 量施加到受皮肤问题影响的皮肤区域、并使用所述激光设备将来自第二波 长的所述第二激光器的激光能量施加到受所述皮肤问题影响的所述皮肤 区域，来治疗受所述皮肤问题影响的所述皮肤区域。
31. 如权利要求30所述的方法，其中，来自所述第一激光器的所述 激光能量与来自所述第二激光器的所述激光能量处在不同的波长。
32. 如权利要求30所述的方法，其中，来自所述第一激光器的所述 激光能量与来自所述第二激光器的所述激光能量被同时施加。
33. 如权利要求30所述的方法，其中，来自所述第一激光器的所述 激光能量与来自所述第二激光器的能量纟皮依次施加。
34. 如权利要求33所述的方法，其中，来自所述第一激光器的所述 激光能量与来自所述第二激光器的所述激光能量每个都以子脉冲施加。
35. 如权利要求34所述的方法，其中，来自所述第一激光器的子脉 冲与来自所述第二激光器的子脉冲是间插的。
36. 如权利要求34所述的方法，其中，来自所述第一激光器的一脉 冲列的子脉冲之后是来自所述第二激光器的子脉冲。
37. 如权利要求31所述的方法，其中，所述第一激光器包括脉冲染 料激光器，并且所述第二激光器包括 Nd:YAG激光器，其具有纵轴；输出耦合器，其位于沿着所述Nd:YAG激光器的所述纵轴的、所述 Nd:YAG激光器的第一端；第一镜，其位于沿着所述Nd:YAG激光器的所述纵轴的、所述 Nd:YAG激光器的第二端，所述第一镜在1064nm具有高>^射率；第二镜，其位于沿着所述Nd:YAG激光器的所述纵轴的、所述笫一 镜和所述Nd:YAG激光器的所述第二端之间，所述第二镜在1320nm具有 高及^射率而在1064nm透明；以及光束阻挡闸，其可从沿着所述Nd:YAG激光器的纵轴的、在沿着所 述Nd:YAG激光器的所述纵轴的所述第一和第二镜之间的第一位置移动 到远离所述Nd:YAG激光器的所述纵轴的第二位置。
38. 如权利要求37所述的方法，其中，所述第一波长是595nm，且 所述第二波长是1064nm。
39. 如权利要求37所述的方法，其中，所述皮肤问^AM部或面部 血管。
40. 如权利要求37所述的方法，其中，所述第一波长是595nm，且 所述第二波长是1320nm。
41. 如权利要求40所述的方法，其中，所述皮肤问JHA粉刺、粉刺 疤痕、疤痕、阳光破坏的皮肤、或有皱紋的皮肤。
42. —种治疗血管病变的方法，包括下列步骤提供包括激光工作站的激光设备，所述激光工作站包括第一激光器和 第二激光器，其中，所述第一激光器和所述第二激光器由单个电子驱动系 统来驱动，所述单个电子驱动系统包括连接到第 一激光泵浦室和连接到第 二激光泵浦室的单个能量存储网络，其中，所迷第一激光泵浦室可工作以 亂良第一激光介质，且所述第二激光泵浦室可工作以激发第二激光介质； 并且通过使用所述激光设备将来自所述第一激光器的在570nm到650nm 之间的激光能量施加到血管病变、并使用所述激光设备将来自所述第二激 光器的1064nm的激光能量施加到所^jfiL管病变，来治疗所^jk管病变。
43. 如权利要求42所述的方法，其中，所述第一激光器是脉冲染料 激光器，且所述第二激光器是固体激光器。
44. 如权利要求43所述的方法，其中，所述第二激光器是Nd:YAG 激光器。
45. 如权利要求42所述的方法，其中，来自所述第一激光器的脉冲 在来自所述第二激光器的脉冲的500ms之内被施加到目标地点。
46. —种治疗皮肤病的方法，包括 将第一波长的激光能量施加到目标地点， 将第二波长的激光能量施加到目标地点，其中，所述第一波长的脉冲在所述第二波长的脉冲的500ms之内被 施加到所述目标地点。
47. 如权利要求45所述的方法，其中，所述第一波长在570nm到 650腿之间。
48. 如权利要求46所述的方法，其中，所述第二波长是1064nm。
49. 如权利要求45所述的方法，其中，所述目标地点包括氧合血红 蛋白，并且所述第一波长将氧合血红蛋白转换成高铁血红蛋白。
全文摘要
提供了能够在至少两种波长产生激光的激光器，其具有能够在第一波长和第二波长产生激光的激光介质。输出耦合器位于沿着激光介质的纵轴的、激光介质的第一端，并且第一镜、可移动光束阻挡闸和第二镜依次沿着激光介质的纵轴位于所述激光介质的第二端。第一镜在第一波长具有高反射率，且第二镜在第二波长具有高反射率但在第一波长透明。通过将光束阻挡闸选择性地定位在激光介质的纵轴上，可以选择激光波长。还提供了具有由单个电子驱动系统驱动的两个激光器的激光工作站，在所述单个电子驱动系统中，单个能量存储网络连接到可工作以激发第二介质的第一激光泵浦室。还提供了使用多波长的能量来治疗皮肤的方法。
文档编号A61B18/20GK101128160SQ200680004546
公开日2008年2月20日 申请日期2006年1月13日 优先权日2005年1月14日
发明者埃文·安德鲁·斯赫尔, 埃里克·卡尔维·科施曼, 拉斐尔·阿尔曼多·谢拉, 约瑟夫·M·戴, 詹姆斯·亨利·博尔 申请人:赛诺秀有限公司