皮肤治疗系统的制作方法

专利名称：皮肤治疗系统的制作方法
技术领域：
本公开内容总体上涉及用于皮肤治疗的器械和/或局部用软膏(topical ointment)。
背景技术：
发光二极管(LED)和激光器已经用于皮肤治疗，例如，用于治疗痤疮和减少皱纹。 大部分现有的光治疗装置都是位于沙龙或医生办公室里的大型昂贵装置。患者的脸靠近机 器，然后机器发射出强激光或LED光。许多这些光治疗机器都把患者皮肤的表层烧掉。然 后患者重新长出新的皮肤层，新的皮肤层更健康并且会包含比之前除去的皮肤层更少的皱 纹。这些独立的光治疗装置对于患者购买来说太昂贵，并且不是预定用于频繁的定期使用。 例如，如果每天都将这种高强度激光应用到患者的皮肤上，患者的皮肤将会被严重烧伤并 且可能永久损坏。存在其他手持光治疗装置。这些装置中的一些包含LED，LED被启动并朝向用户的 皮肤。然而，这些手持装置中没有一个被证明在对皮肤状况一例如痤疮和皱纹一的治疗 中非常有效。例如，在这些装置中使用的低光强度和波长似乎并不能非常有效地杀死引起 痤疮的细菌、刺激受痤疮瑕疵感染的皮肤的自然痊愈过程，或减少皱纹。再者，所有这些手 持装置在操作过程中都需要插进壁上插座，所以并不是完全便携的。因此，目前的手持光治 疗装置似乎并没有提供实质的治疗益处。


图1是光治疗器械的立体图。图2是图1中的光治疗器械的顶视图。图3是光治疗器械的正视图。图4是对用户进行光治疗的光治疗器械的视图。图5是光治疗器械的前剖面图。图6是光治疗器械的顶剖面图。图7是用在光治疗器械中的透镜和套管的顶剖视图。图8是图7中示出的透镜的一部分的放大横截面图。图9是从图7中示出的透镜出来的光的光强度图。图10A和10B是包含在光治疗器械内的电路的电路图。图11是示出可由图10A和10B中示出的电路控制的不同操作参数的时序图。图12是示出可如何为光治疗器械编程的示意图。图13示出光治疗器械如何根据不同的用户皮肤特征定制光治疗疗程(therapy session)0图14是示出可如何或者根据不同皮肤状况或者根据之前的光治疗疗程为光治疗 器械手工或自动编程的流程图。
导言来自发光二极管(LED)的光在应用到皮肤上时具有治疗效果。蓝色LED光的波长 大约为475纳米(nm)，红色LED光的波长大约为650纳米。较短的蓝光波长对皮肤表层更 有效，并且已被确认杀死导致痤疮的细菌。较长的红光波长易于穿透深层皮肤，并对皮肤具 有更多的再生效应。当一同使用时，蓝色LED光可用于杀死细菌和消除痤疮影响(effects of acne), 而红色LED光可用于随后再生皮肤，并缩短痤疮治疗后的修复时间。下面描述的系统可用 于去除痤疮，但也能够用于其它皮肤治疗。例如，光治疗系统可以用于减少老化效应和皱 纹，并通常可用于使皮肤恢复活力。使用光治疗来去除痤疮、皱纹以及通常改善皮肤健康和外观，是一个重复的过程。 例如，在连续数天的持续时间内，LED光每天数次地应用到皮肤上。光治疗疗法(light therapy treatment)、特别是居家光治疗疗法的一个难题是，光治疗疗程未被正确地执行 或者被不规律或不一致地执行。由于光治疗疗程太麻烦、太长或太困难而未正确执行，光治疗的结果充其量是混 合的。即使当用户严谨地使用光治疗装置时，光治疗装置的光能量输出的不一致和不适当 仍然会妨碍得到满意的结果。图1示出了相对便宜的光治疗器械12，该器械减少了用户实施光治疗疗程需要的 复杂度和时间，同时提供更高的性能和更一致的光治疗疗法。因此，器械12比现有的手持 装置更有效地治疗痤疮、去除皱纹和使皮肤恢复活力。
具体实施例方式机械和光学器件图1是手持、便携、电池供电的光治疗器械12的后立体图，图2是其顶视图，图3 是其正视图。器械12使用从发光二极管(LED) 24发出的红光和蓝光的组合，提供用于痤疮 和一般皮肤护理的改进的光治疗疗法。手持外壳18包含电子电路(见图10A和10B)，该电路操作多个不同颜色的发光二 极管(LED) 24，这些发光二极管(LED)24以多个不同的相关光波长发光。外壳18为大体盘 形，并具有基本平的圆形或椭圆形的顶面20和底面22。一个圆形外缘26在顶面20和底面 22之间在外壳18的侧面28和后端30周围延伸。后端30处的插座31用于对位于外壳18 内部的可充电电池充电。抓握部分40向下延伸进外壳18的顶面20并具有圆形或椭圆形状，该圆形或椭圆 形状基本与顶面20和底面22的圆形或椭圆形状同心。抓握部分40形成一个在外壳18的 基本上整个外缘周围延伸的圆形脊42。按钮16启动该器械12。透明或半透明的前透镜14附着至外壳18的前端32，并将从LED 24发出的不同颜 色的光引导向用户的皮肤。透镜14具有大体圆形、椭圆形、凸面和圆顶形正面36，该正面 36在外壳18的侧面28之间延伸。外壳18和透镜14形成基本连续的圆形前端32。在一 个实施方案中，外壳18在相对侧面28之间的直径为大约78毫米(mm)，并且从透镜14的正 面36到后端30的长度是大约79mm。外壳18从顶面20到底面22的厚度是大约23mm。在一个实施方案中，器械12每当LED 24运行时就振动29。这为用户提供反馈，表明正在执行一个光治疗疗程。振动29也可在皮肤上提供轻微刺激，告知用户光治疗已被应 用至何处。参考图1-4，外壳18的形状结合透镜14的形状被构造成易于握住和使用，并且比 现有的手持光治疗装置更美观。外壳18的圆盘形使得当用户50把来自器械12的光应用 到皮肤上时，器械12可以在几乎任何位置由用户50的手抓住和操纵。抓握部分40和所形 成的脊42进一步使得用户50可以从前、后或侧面更好地抓住外壳18。前透镜14的新型弯曲形状使得器械12可以更容易被按压在用户50的脸上的不 同轮廓上。例如，痤疮常出现在鼻子52的侧面和下方。这些区域中的一些难以接触到。例 如，具有基本平的正面的光治疗设备将不能完全贴合到用户50鼻子周围的不同轮廓区域。透镜14的圆顶形使得该透镜14的更大工作区域可以被直接按在用户50的不规 则的脸部轮廓上。同时，透镜14的形状，结合下面描述的器械12的其他反射和光发射特征， 将更大量的更均勻分布的光能量辐射到用户50身体上这些难于接触到的小区域。因此，提 供更高效的光治疗需要的时间较少。图5示出器械12的前端32的前剖面图，图6示出器械12的前端32的顶剖面图。 竖直对准的印刷电路板80支撑LED 24。在一个实施方案中，第一对LED 24A和24D位于电 路板80的第一对相对对角处，并且每个LED都发出相同的第一颜色。例如，LED 24A和24D 可以是红光LED。第二对LED 24B和24C位于电路板80的第二对不同的相对对角处，并且 被构造成发出相同的、不同于第一颜色的第二颜色。例如，第二组LED 24B和24C可以是蓝 光 LED。当然，有可能第一对LED 24A和24D可以是蓝光LED，而第二对LED 24B和24C可 以是红光LED。在一些实施方案中，可以使用除红色和/或蓝色之外的颜色。在再一些实施 方案中，所有LED 24可以是相同颜色的或者LED 24可以布置成与图5中示出的矩形模式 不同的模式。LED 24A和24C位于电路板80的第一旁侧，并且与位于电路板80的第二相对旁侧 的LED 24B和24D间隔大约14毫米的距离70。LED 24A和24B位于电路板80的上侧，与 位于电路板80下侧的LED 24C和24D有大约4毫米的距离64。管状套管82具有矩形横截面形状，并包围所有四个LED 24。在一个实施方案中， 套管82具有大约9-10毫米的长度86、大约27-28毫米的宽度92，和大约9_10毫米的高度 90。套管82从电路板80向透镜14的后端延伸，以便基本所有从全部LED 24发出的光都 以平均分布的光84的形式被引出透镜14的前端83。套管82具有顶壁94和底壁96，顶壁94位于LED 24A和24B之上大约3毫米的 距离62处，底壁96位于LED 24C和24D之下大约3毫米的距离66处。第一侧壁98位于 LED 24A和24C的左侧以外大约6毫米的距离72处，第二侧壁99位于LED 24B和24D的右 侧以外大约6毫米的距离68处。套管82可由注塑塑料形成，并具有高反射镀铝或高度抛光镜面化的内表面100， 该内表面100反射从LED 24发出的多种不同颜色的光。LED 24的构造结合其在反射套管 82内的位置导致基本上所有从LED 24发出的光都被引导离开套管82的前端82并通过透 镜14。这具有相当大的益处，即，使用来自LED 24的大部分光能量并将其导向透镜14的前 工作面36。
已经发现，在对角放置红光LED 24A和24D并在相反的两个对角放置蓝光LED 24B 和24C，导致来自透镜14的红光和蓝光能量的更均勻分布。进一步发现，结合套管82使用 LED 24的矩形布置进一步增加了从透镜14输出的总体光能量，同时更均勻分布的光能量 通过透镜14的整个前工作面36。图7示出套管82和透镜14的顶剖视图。图7还示出了光治疗器械12直接被按压 在之前图4中所示的用户50的皮肤51上。LED 24和透镜14之间的特定范围的距离102 提供改进的光校对(collation)和光能量在透镜14的正面36上的基本均勻的分布。在一 个实施方案中，从LED 24到透镜14的正面36的距离102是大约13毫米。然而，在10-16 毫米的范围内的距离102仍会提供在透镜14的正面36上的基本均勻的光分布。将LED 24置在离透镜14更远的距离102处，可以提供透镜14的正面外更均勻的 能量分布。然而，将LED 24放置得离透镜14太远会导致光能量损失。因此，10-16毫米的 距离范围不仅提供均勻能量分布，而且还使得来自LED 24的大量的光能量可以从透镜14 的正面发射出。在一个实施方案中，已表明12-15毫米的距离范围对于均勻能量分布和保 持高的光能量强度是最优的。在一个实施方案中，器械12的透镜14被设计成当LED 24发射光84时被直接按 压到用户50的皮肤51上。为促进这种直接接触，在一个实施方案中，透镜14由医用级塑 料制成，所述医用级塑料如由IneosNova制造的VI级(Class VI)丙烯酸(acrylic)、苯乙 烯甲基丙烯酸甲酯共聚物或UV稳定的共聚酯。VI级中间(medial)共聚物是一种使得可以 将透镜14按压到皮肤51上而不感染或刺激开口的(open)痤疮脓疱的光学等级。类似的 丙烯酸、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物材料也可用于制成套管82，以便由该共聚物制成的 高度抛光内表面将来自LED 24的光104反射出去通过透镜14。使用高度抛光的塑料因而 能够消除在套管82的内表面100上使用反射金属镀层的必要性。其他手持光治疗装置需要用户把装置的透镜悬在皮肤51表面之上一定距离处。 这有可能导致光能量的非均勻应用。因为这些其他装置被保持在皮肤上方，使得光能量也 可以从装置的前部分散出进入远离用户的皮肤51的环境中。如图7中可以看到的，套管82从LED 24延伸到透镜14的背面105，并将基本上所 有从LED 24发出的光104都直接引导进入皮肤51。将LED 24放置在离透镜14正面的一 精确距离102处，结合使用套管82使所有来自LED 24的光都呈漏斗状通过透镜14，同时也 使器械12可以在操作中被直接按压到皮肤51上，这些措施使得用户50可以自己把更均勻 和一致的光能量84应用到皮肤上。图8示出透镜14的放大截面图。为进一步促进光能量84更均勻地分布到皮肤51 上，透镜14可以包括有纹理的背面105和平滑正面36。有纹理的背面105将最初从LED 24 发出的光104漫射，漫射的光84更均勻地分布在透镜14的整个前工作面36上。这消除了 透镜14的正面36上具有较少量光能量的“死区(dead-zone) ”。透镜14的有纹理的背面 105上的凸起107在一个实施例中可以为约0. 025-0. 100毫米高，并可具有各种不同的随机 形状，所述随机形状在透镜14的形成过程中使用热压操作形成到背面105中。图9示出在透镜14的正面36上的不同x_y位置处，从红光LED 24A和24D (图5) 输出的光能量的分布。
权利要求
一种光治疗器械，包括电子电路，其包括一个或多个多种不同的发光二极管(LED)，所述发光二极管被配置以不同的相关波长发出一种或多种不同颜色的光；和手持便携式外壳，其包含所述电子电路并包括将多种不同颜色的光引导到皮肤顶面的前端。
2.根据权利要求1所述的器械，其中，所述外壳具有大体盘形，具有大体圆形或椭圆形 的顶面和底面以及一圆形外缘，该外缘在顶面和底面之间在外壳的侧面和后端周围延伸。
3.根据权利要求2所述的器械，包括一个前透镜，该前透镜具有大体椭圆形的外周边， 和在所述外壳的侧面之间延伸的圆形前凸正面。
4.根据权利要求3所述的器械，其中，所述透镜由医用级塑料制成，其被配置为当LED 正发出不同颜色的光时被直接按压到皮肤的顶面上。
5.根据权利要求4所述的器械，其中，所述透镜包括用于按压到皮肤上的第一基本平 滑的正面和有纹理的背面，该背面被配置成将从LED发出的不同颜色的光漫射。
6.根据权利要求1所述的器械，其中，所述LED包括第一对LED，其位于所述外壳的前端的第一对相对对角处，并被配置成发出相同的第一 颜色的光；和第二对LED，其位于所述外壳的前端的第二对不同的相对对角处，并被配置成发出相同 的、不同于第一颜色的光的第二颜色的光。
7.根据权利要求6所述的器械，其中，所述第一颜色的光是蓝色的，所述第二颜色的光 是红色的。
8.根据权利要求1所述的器械，包括套管，该套管被配置成将从所述LED发出的光反射 并引导出通过所述前端。
9.根据权利要求8所述的器械，其中，所述套管围绕所述LED并在支撑所述LED的电路 板和所述透镜之间延伸，以便基本上所有从所述LED发出的光都通过所述套管被引导出通 过透镜。
10.根据权利要求8所述的器械，其中，所述套管是管状并且为大约10-15毫米长，所 述LED位于所述套管的后端，以便从所述LED发出的光在通过所述透镜射出之前行进所述 套管的基本上整个10-15毫米的长度。
11.根据权利要求10所述的器械，其中，所述套管包括反射镀膜或高度抛光塑料内表 面，该内表面反射从所述LED发出的光。
12.根据权利要求1所述的器械，其中所述LED中的四个被布置在竖直对准的电路板上的四个不同角中；所述四个LED中的第一 LED和第二 LED位于所述电路板的第一旁侧，与位于所述电路 板的第二相对旁侧的、所述四个LED中的第三LED和第四LED间隔大约14毫米；并且所述第一 LED和第三LED位于所述电路板的上侧，与位于所述电路板的下侧的所述第 二 LED和第四LED间隔大约4毫米。
13.根据权利要求12所述的器械，包括连附到所述电路板的管状套管，该套管围绕所 述四个LED，该套管具有顶壁，位于所述第一 LED和第三LED之上大约3毫米的距离处；2底壁，位于所述第二 LED和第四LED之下大约3毫米的距离处；第一侧壁，位于所述第一 LED和第三LED的左侧以外大约6毫米的距离处；和第二侧壁，位于所述第二 LED和第四LED的右侧以外大约6毫米的距离处。
14.一种用于控制光治疗设备的电路，包括一个或多个发光二极管(LED)；处理器，其控制何时启动所述LED，以便所述LED针对一种或多种皮肤状况提供光治 疗；和一个或多个电池，其用于为所述处理器和LED供电。
15.根据权利要求14所述的电路，包括开关电源电路，该开关电源电路包括电感器，其耦合在所述电池和LED之间；和第一开关，其耦合在所述电感器和地之间，该开关当被所述处理器驱动到第一状态时， 使所述电池对所述电感器充电，并且当被所述处理器驱动到第二状态时，使所述电感器中 的电荷为所述LED供电。
16.根据权利要求15所述的电路，其中，所述处理器产生操作所述开关的脉冲波调制 (PWM)信号。
17.根据权利要求15所述的电路，包括第二开关，其耦合到所述处理器，用于选择性地将来自所述电感器的能量引导通过第 一组蓝光LED ；和第三开关，其耦合到所述处理器，用于选择性地将来自所述电感器的能量引导通过第 二组红光LED。
18.根据权利要求15所述的电路，包括电流读出线，该电流读出线耦合在所述LED和处 理器之间，所述处理器周期性地测量在该电流读出线上的值以确定由所述电感器提供给所 述LED的电流量，并且所述处理器根据在该电流读出线上的测量值动态地改变用于使用所 述电池对所述电感器充电的周期性时间段的比例。
19.根据权利要求15所述的电路，包括充电读出线，其耦合在外部电源和所述处理器之间；电池电压线，其耦合在所述电池和处理器之间；和第二开关，其耦合在所述外部电源和电感器之间，所述处理器被配置以探测所述外部 电源到所述充电读出线的耦合，并且还被配置以根据所述电池电压线上的电压水平，使得 所述第二开关能够通过所述电感器把所述外部电源连接至所述电池。
20.根据权利要求14所述的电路，包括振动器，该振动器被配置成每当所述一个或多 个LED被所述处理器启动时就启动。
21.根据权利要求14所述的电路，其中，所述LED提供大约85毫瓦/平方厘米的光功率。
22.根据权利要求14所述的电路，其中，所述LED在大约2.53-3. 1伏的电压范围内运 行，并且在大约121-164毫安的电流范围内运行。
23.根据权利要求14所述的电路，其中，所述LED包括蓝光LED和红光LED，所述蓝光 LED的波长为大约455纳米(nm)，所述红光LED的波长范围为620-645nm。
24.根据权利要求14所述的电路，其中，所述处理器被配置为对于在先光治疗疗程存储来自所述电路的操作参数，并根据所存储的操作参数，调整哪些LED被启动以及这些LED 被启动多久。
25.根据权利要求14所述的电路，其中，所述处理器是可编程的，以根据所编程的各个 用户皮肤状况定制哪些LED被启动以及这些LED被启动多久。
全文摘要
一种光治疗器械，其包括电子电路，该电路包括发光二极管(LED)，所述发光二极管被配置为以一个或多个不同的波长发光。包含该电子电路的手持外壳包括前透镜，该透镜将多种不同颜色的光引导到皮肤的顶面。该光治疗器械能够针对不同的皮肤状况被编程，并可以结合不同的局部用软膏使用。
文档编号A61N1/00GK101959554SQ200980108011
公开日2011年1月26日 申请日期2009年1月5日 优先权日2008年1月8日
发明者A·西夫肯, F·塞茨, J·瑞普, J·萨根, J·达姆, S·威滕布罗克 申请人:俄勒冈伊莎泰克技术公司