针对皮肤特性的测量设备和非侵入式处理设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及使用诸如激光之类的电磁处理辐射对皮肤特性、特别是与皮肤处理相关的特性进行测量。其更具体地涉及用于皮肤处理的非侵入式设备和方法，其中这些测量被进行并用来修改或控制皮肤处理。
【背景技术】
[0002]多年来，各种形式的电磁辐射(特别是激光束)已经在皮肤上被用于各种处理，诸如除毛、为了减少皱纹的嫩肤、以及诸如痤疮、日光性角化症、表面瑕疵、疤痕组织、变色、血管损伤、痤疮处理、脂肪团和纹身去除之类的状况的处理。众所周知这些处理中的一些可以被执行以提供治疗效果，但是它们经常全部都被执行以提供非治疗或美容效果。这些处理中的大多数依赖于光热分解(photothermolysis)，其中处理福射以处理位置为目标。例如，为了对皱纹进行处理，通过加热(热分解)破坏真皮层，从而在并不破坏表皮的情况下感应创伤响应。
[0003]在一些处理中，由电磁辐射所进行的所述加热通过使用可以穿透皮肤直至真皮层那么远的辐射而在真皮层中发生。图1示意性地示出了本领域已知的皮肤处理设备10，其包括辐射源20以及束成形和导引组件27。辐射源20提供适于对人类或动物皮肤进行处理的入射辐射束22。所使用的辐射可以是在皮肤中提供有益效果的任何类型的电磁或热辐射。例如，当使用激光时，皮肤处理设备10可以包括脉冲激光源20，诸如以1064nm和l-1000ps脉冲持续时间进行发射的Nd:YAG激光器。
[0004]束成形和导引组件27从辐射源20接收辐射束22，并且形成沿处理轴线21离开设备10的具有所期望特性的辐射束22。
[0005]例如，当使用激光时，这些束成形和导引组件27可以是光学元件，诸如镜、透镜、分束器、棱镜等，其用于导引激光束22沿处理轴线21离开设备，并且用于将光束22在处理轴线21上的处理位置90处聚焦于皮肤之内。
[0006]在其它示例中，如果使用射频辐射，则这些束成形和导引组件27可以是波导、开孔、反射器等，其用于导引射频束22沿处理轴线21离开设备。
[0007]皮肤包括具有不同辐射透射和吸收特性的多个层。表皮16由最外层所组成并且形成防水保护屏障。表皮的最外层是角质层，其由于其粗糙度的微观波动性而阻碍了设备10和皮肤之间的辐射(特别是光)的耦合。典型地，在设备10上辐射束离开的地方与皮肤表面上该辐射进入皮肤的地方之间使用辐射耦合器12。这对处理辐射束22到皮肤之中的穿透进行了优化。例如，在激光束22的情况下，可以使用包括透镜、镜、棱镜、折射率匹配的流体或者它们的组合的光学耦合器12。真皮17位于表皮16之下，真皮17是许多皮肤处理所针对的区域。
[0008]如果设备10被用来减少皮肤中的皱纹，则处理位置90处于真皮17的胶原蛋白之中，以便在该处理位置形成微观损伤，这导致新的胶原蛋白形成。
[0009]激光处理设备10利用了皮肤对要聚焦于真皮17中的非常小的焦斑的电磁辐射进行透射的事实。为了最大化这一效应，激光的波长处于800和llOOnm之间。在该范围中，透射高而散射和线性吸收低。因此，使用皮肤处理所加以利用的现象一诸如光热分解或激光感应光学击穿(L10B)—可以轻易、准确(即，非常局部地)且高效地被实现。然而，并不排除使用其它的波长。
[0010]提供了数量越来越多的这样的非侵入式皮肤处理设备供消费者而不是医疗专业人员所使用。这样的使用主要是出于美容或非治疗的原因。这样的家庭使用带来了新的问题，诸如安全性和处理功效。这在辐射源20是高功率的(例如激光)时特别重要。
[0011]为了成功且安全的皮肤处理，向处理位置90递送适当量的能量是至关重要的。过多能量的递送导致不期望的副作用，诸如皮肤的结疤或灼伤。过少能量的递送导致低功效的处理。而且，即使在正常环境下，处理结果的再现性也可以在人与人之间甚至在同一人的解剖区域之间变化。这是由于皮肤特性固有的变化性，其严重影响能量递送的效率。
[0012]因此需要不仅有效而且递送可再现结果的辐射皮肤处理设备。
【发明内容】
[0013]本发明的目的是提供测量与皮肤处理相关的皮肤特性的非侵入式测量设备和方法。
[0014]根据本发明，该目的借助于用于使用激光测量皮肤特性的非侵入式测量设备而实现，设备包括探测模块和成像模块，其中:
[0015]-探测模块包括第一光学系统和用于生成探测光束的激光源，探测模块被配置并设置为使得在使用中，探测光束沿探测轴线离开设备并且撞击在待被处理的皮肤的外表面上；第一光学系统被配置并设置为在使用中将探测光束导引至皮肤内的探测区；
[0016]-成像模块，其包括第二光学系统和光学检测器阵列，光学检测器阵列沿包括于第二光学系统的像平面中的检测器轴线进行部署，第二光学系统被配置并设置为在使用中在光学检测器阵列中所包括的多个光检测元件上分别形成探测区内的沿探测轴线进行分布的多个探测位置的图像，其中第二光学系统具有与探测轴线相交的成像光学轴线。
[0017]本发明的目的还通过提供用于使用生成激光的设备对皮肤特性进行非侵入式测量的方法而实现，设备包括探测模块和成像模块，
[0018]方法包括:
[0019]-提供探测模块，其包括第一光学系统和用于生成探测光束的激光源；
[0020]-将探测模块配置并设置为使得在使用中，探测光束沿探测轴线离开设备并且撞击在待被处理的皮肤的外表面上；
[0021]-将第一光学系统配置并设置为在使用中将探测光束导引至皮肤内的探测区；
[0022]-提供成像模块，其包括第二光学系统和光学检测器阵列，光学检测器阵列沿包括于第二光学系统的像平面中的检测器轴线进行部署；
[0023]-将第二光学系统配置并设置为在使用中在光学检测器阵列中所包括的多个光检测元件上分别形成探测区内的沿探测轴线进行分布的多个探测位置的图像，其中第二光学系统具有与探测轴线相交的成像光学轴线。
[0024]本发明所基于的洞察在于，本领域已知的皮肤测量设备受到固有限制，原因在于它们在处理辐射的应用期间仅对处理位置处的皮肤的具体参数进行测量。本发明提供了沿探测轴线进入皮肤的探测光束。探测光束是与处理辐射束分离的辐射束(其可以在测量之前、期间或之后使用)，使得探测光束的特点可以在测量之前预先确定。探测模块因此可以针对测量进行优化。
[0025]第二洞察在于，虽然处理位置的特性是重要的，但是处理辐射束通过在皮肤的外层和处理位置之间的皮肤，并且被导引至处理位置的能量将会扩散到周围组织。因此，本发明提供了更为可靠的皮肤测量系统，因为其测量在探测区内的沿探测轴线的多个位置。由于处理位置(或者将在测量之后)被包括在该探测区内，所以本发明测量沿探测轴线的处理位置以及周围点处的皮肤特性。诸如US 2005/0154382、US 2007/0252997和US2010/0130969中所描述的已知测量设备未对沿探测轴线的多个点进行成像。
[0026]第三洞察在于，当成像模块对多个位置进行成像时，提供了更为可靠的测量。诸如US 2008/0215038中所描述的设备之类的许多本领域已知的测量设备简单地对皮肤的顶部表面形成图像，并且尝试从该图像解译皮肤特性。由于本发明包括成像模块和探测模块，所以探测轴线和成像光学轴线之间的角度被预先确定，并且探测轴线和皮肤外层之间的角度也被预先确定。第二光学系统因此可以被配置为并设置为使得多个点处于第二光学系统的物平面之中，并且使得光学检测器阵列被部署在第二光学系统的像平面之中。这意味着分别使用检测器阵列中所包括的多个光检测元件同时对多个点进行成像。
[0027]换句话说，测量设备通过在处理期间或者在处理之前或者在处理之后进行测量而提供了包括多个点一这些是皮肤中与处理相关的位置一的探测轴线的分段的光学深度分布。所测量的皮肤参数然后可以被用来设置或修改处理参数，或者指示不需要进一步处理。
[0028]因此，该测量设备和方法是快速、准确的，并且可以提供与辐射处理的优化相关的适当皮肤生理信息。
[0029]可以有利的是，进一步配置测量设备而使得检测器轴线被包括在其包括探测轴线和成像光学轴线的平面之中。这可以导致光学检测器阵列上的图像的像差更少，从而减少校正图像以便对检测器轴线并未处于相同平面中进行补偿的需求。
[0030]还可以有利的是，配置并设置测量设备而使得探测轴线和成像光学轴线所夹的角度处于20至90度的范围之内。使用成像模块意味着测量设备