用于使用激光进行皮肤治疗的非侵入式设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于使用激光进行皮肤治疗的非侵入式设备。
[0002] 本发明进一步涉及一种用于皮肤治疗的方法。
【背景技术】
[0003] 这样的非侵入式皮肤治疗设备例如从公开的国际专利申请W02008/001284 A2所 获知。所述申请公开了一种具有激光源和聚焦光学器件的皮肤治疗设备。该设备在待治疗 皮肤的真皮层形成焦斑。激光的功率被选择为激光诱导光学击穿（LIOB)对皮肤有所影响 以便刺激皮肤组织的再生并减少皱纹。
[0004] 该设备能够通过提供充分强的激光脉冲而在皮肤中提供激光诱导光学击穿 (LIOB)现象。该LIOB是基于皮肤组织对于激光的强非线性吸收，这在高于激光的功率密度 的某个阈值的情况下发生。该强吸收导致非常局部的等离子，后者会损伤甚至去除所述等 离子的位置处的组织。该效果是局部的，这是因为在低于阈值的情况下线性和非线性吸收 为零或者非常少，而等离子在高于阈值的情况下生成。
[0005] LIOB在光的强度足够高而产生临界自由电子密度一其大约为IO21Cm 3-时在皮肤 组织内出现。为了在皮肤内局部地生成这样高的强度，对于形成LIOB的光源的要求相对 尚。
【发明内容】
[0006] 本发明的目标是提供一种用于进行基于光的皮肤治疗的设备，其中对于光源的要 求有所降低。
[0007] 本发明的第一方面提供了一种用于使用激光进行皮肤治疗的非侵入式设备。本发 明的第二方面提供了一种皮肤治疗方法。
[0008] 根据本发明第一方面的用于皮肤治疗的非侵入式设备包括发光系统，其用于生成 第一激光脉冲以及在该第一激光脉冲之后的预定时间延迟的后续第二激光脉冲。该非侵入 式设备进一步包括光学系统，其用于在使用中将该第一激光脉冲和第二激光脉冲聚焦于皮 肤组织内的治疗位置处的焦斑。该第一激光脉冲具有该焦斑处的第一功率密度（W/cm2)、第 一脉冲持续时间和第一脉冲能量（mj)，以便在该治疗位置在皮肤组织中的该治疗位置发起 等离子。该后续的第二激光脉冲具有该焦斑处低于第一功率密度的第二功率密度，至少比 第一脉冲持续时间长10倍的第二脉冲持续时间，以及高于第一脉冲能量的第二脉冲能量， 以便通过在该第一激光脉冲之后的所述预定时间延迟生成第二激光脉冲，利用第二激光脉 冲的至少一部分能量被第一激光脉冲所发起的等离子所吸收而维持或增强第一激光脉冲 所发起的等离子，从而在治疗位置中生成皮肤组织的击穿。以这种方式，在使用中，该第一 激光脉冲和第二激光脉冲共同在治疗位置引发激光诱导光学击穿。
[0009] 使用两个激光脉冲生成激光诱导光学击穿（也被称作LI0B)大幅放松了发光系统 的边界条件。第一激光脉冲在皮肤组织内的治疗位置产生等离子，并且第二激光脉冲维持 或者甚至增强（或馈送）第一激光脉冲所形成的该等离子。第一激光脉冲和第二激光脉冲 的这种组合在治疗位置形成了足够高的电子密度以生成LIOB。在已知的非侵入式LIOB系 统中，LIOB通常使用单个激光脉冲所产生。已知LIOB系统中能够产生该单个激光脉冲的 激光源必需能够产生具有相对高能量（高达IOmJ)的相对短促的激光脉冲（脉冲持续时间 小于1000皮秒）。这种在已知非侵入式LIOB系统中生成单个激光脉冲的要求组合使得已 知激光源相对庞大，诸如行业内所使用的NchYAG激光源。在已知非侵入式LIOB系统中使 用这样的激光源使得已知LIOB系统相对昂贵，并且使得这样的LIOB系统的操作需要了解 如何操作这样的高功率激光源的专业人士。发明人已经发现，通过在第一激光脉冲和第二 激光脉冲之间对LIOB生成进行划分，第一激光脉冲和第二激光脉冲每个的边界条件均可 以被明显放松，而使得对于发光系统的要求也可以被明显放松，因此大幅降低了非侵入式 皮肤治疗设备的整体成本。例如，发光系统可以包括两个不同的激光源，它们分别产生第一 激光脉冲和后续的第二激光脉冲。第一激光脉冲的第一脉冲持续时间（或第一脉冲宽度） 例如可以比第二激光脉冲的第二脉冲持续时间（或第二脉冲宽度）短10倍，或者甚至比第 二脉冲持续持续时间（或第二脉冲宽度）短高达500至1000倍。第一脉冲的第一功率密 度比第二脉冲的第二脉冲密度高，而第二激光脉冲的整体能量比第一激光脉冲的能量高大 约10至100倍。由于对于第一激光脉冲和第二激光脉冲的要求如此不同，所以两个不同激 光源可以被专门调谐以产生这些第一激光脉冲和第二激光脉冲，这导致了更为成本有效的 解决方案。但是，除了成本的降低之外，该非侵入式还可以变得不太庞大，这对于消费者市 场而言也是一个重要的方面。此外，该设备能够由非专业人士进行操作，原因在于用于产生 第一激光脉冲和第二激光脉冲的个体激光功率明显小于单激光脉冲LIOB生成所需的激光 功率，后者大约比第一激光脉冲或第二激光脉冲的最高功率高20倍。
[0010] 根据本发明的非侵入式设备中的这种用于产生第一激光脉冲和第二激光脉冲的 个体激光功率的降低进一步的好处在于，其减少了本来由于使用这种高功率激光进行皮肤 治疗而可能对于皮肤组织的任何损伤，并且其减少了将第一激光脉冲和第二激光脉冲引导 至皮肤组织的光学元件的任何可能损坏。
[0011] 在根据本发明的非侵入式设备中，第二激光脉冲在第一激光脉冲之后的预定时间 延迟被发射。使得第二激光脉冲在第一激光脉冲之后有所延迟的好处在于，第一激光脉冲 所生成的等离子对于第二激光脉冲的吸收效率有所提高。由于第一激光脉冲需要一些时间 来在治疗位置生成等离子，所以第二激光脉冲的延迟将确保第二激光脉冲在等离子"准备" 吸收第二激光脉冲的辐射时到达治疗位置。实现最高效率所需的确切时间延迟可以依据实 验来确定并且可能根据治疗位置在皮肤内所处的深度而有所不同。
[0012] 在根据本发明的非侵入式设备的一个实施例中，第一脉冲持续时间（或第一脉冲 宽度）处于1和1000皮秒之间的范围内，并且第二脉冲持续时间（或第二脉冲宽度）处于 1和1000纳秒的范围内。第一脉冲持续时间或第一脉冲宽度以及第二脉冲持续时间或第 二脉冲宽度通常分别以第一激光脉冲和第二激光脉冲的半高全宽（也被称作FWHM)进行测 量。根据本发明的非侵入式设备的另外实施例中，第一脉冲能量处于〇. 1和2mJ的范围内， 并且第二脉冲能量处于1和200mJ的范围内。
[0013] 在根据本发明的非侵入式设备的一个实施例中，第一激光脉冲和第二激光脉冲之 间的时间延迟处于1纳秒和10微秒之间的范围内。该时间延迟通常从第一激光脉冲的最 大强度到第二激光脉冲的最大强度进行测量。因此，第一激光脉冲和第二激光脉冲可能部 分重叠。如之前所指出的，该时间延迟的效果在于第二光脉冲的光被等离子所吸收的效率 由于第一光脉冲需要一些时间在皮肤组织内生成等离子的事实而有所提升。同样，实现最 高效率所需的确切时间数值可以依据实验来确定并且可能根据治疗位置在皮肤内所处的 深度而有所不同。
[0014] 在根据本发明的非侵入式设备的一个实施例中，第二激光脉冲的波长被选择为生 成治疗位置处的等离子对第二激光脉冲的能量的非共振吸收，从而维持或强化第一激光脉 冲所发起的等离子。或者换句话说，根据本发明的非侵入式设备被配置为发射其波长被选 择为包括在第一激光脉冲所产生的等离子的逆轫致辐射的吸收峰值之中的第二激光脉冲。 如之前已经提到的，该第二激光脉冲甚至可以对第一激光脉冲所产生的等离子进行增强 (或馈送）。这样的非共振吸收不同于共振吸收，在后者中，等离子馈送光的波长被调谐为 例如用于消融（ablation)的激励目标原子的峰值共振吸收。共振吸收要求与目标原子或 分子的能量水平相匹配的临界脉冲参数。能量被传输至目标原子而不是等离子自身。在当 前实施例中，使用非共振吸收，为此对于第二激光脉冲的波长的限制基本上仅在于该激光 脉冲有效地到达皮肤组织内由第一激光脉冲所发起的等离子。
[0015] 在该非侵入式设备的一个实施例中，第一激光脉冲包括偏振光。为了能够在皮肤 组织内的治疗位置有效发起等离子，可以使用偏振激光。通过将第一激光脉冲选择为偏振 的第一激光脉冲，在皮肤组织内的治疗位置发起等离子的效率可以进一步有所提高一这允 许第一激光脉冲的峰值强度或峰值功率密度进一步降低。后续的第二激光脉冲被用于维持 或馈送所发起的等离子并且在该第二激光脉冲被偏振时并没有实际的好处。在该非侵入式 设备的一个实施例中，第一激光脉冲的波长大约为1064纳米。第二激光脉冲的波长可以为 到达皮肤内的等离子的任意波长。
[0016] 在该非侵入式设备的一个实施例中，该发光系统包括用于发射第一激光脉冲的第 一激光器并且包括用于发射第二激光脉冲的第二激光器，该第二激光器不同于该第一激光 器。如之前所指出的，该第一激光脉冲不同于该第二激光脉冲。由于使用第一激光脉冲以 及后续的第二激光脉冲，对于第一激光脉冲和第二激光脉冲中的每一个的个体要求已经有 所降低。作为结果，该发光系统在使用单个激光器生成光的情况下可能已经具有了放松的 边界调节。然而，