專利名稱：具有不相干和相干光源的治療裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于皮膚疾病，如脫色，粉刺，皺褶，血管，脂肪團和拉伸標記的非侵入性治療。而且，本裝置可用于除去不必要的毛發(fā)，疤痕組織的軟化和其它皮膚疾病。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，在醫(yī)學應用中使用電磁輻射用于治療，如皮膚疾病的治療。例如，授予Mutzhas的美國專利4298005揭示了用于美容，光生物和光化學的連續(xù)紫外燈。揭示了基于應用光譜紫外部分的治療及其對皮膚的光化學作用。所揭示的應用Mutzhas燈時，傳輸?shù)狡つw的功率為150W/m2，其對皮膚溫度沒有顯著影響。
此外，使用紫外光治療的現(xiàn)有技術中，激光器被用于皮膚病學過程，包括氬激光器，CO2激光器，Nd(Yag)激光器，Cooper蒸氣激光器，紅寶石激光器和染料激光器。例如，授予Furumoto的美國專利4829262揭示了一種構造用于皮膚病的染料激光器的方法?？捎眉す馄鬏椛渲委煹膬煞N皮膚狀況是外部皮膚異常，如色素沉積或皮膚結構上的局部差異，和在皮膚深層下的血管疾病，其引起多種皮膚異常，包括葡萄酒色斑(port wine stains)，毛細血管擴展，腿靜脈瘤和朱砂痣和蜘蛛瘤。這些皮膚疾病的激光器治療通常包括通過激光器輻射吸收對治療區(qū)域的局部加熱。加熱皮膚改變或校正皮膚疾病并引起皮膚異常的完全或部分消失。
某些外部疾病，如色素沉積病變也可通過快速加熱皮膚至足夠高溫度以氣化部分皮膚而治療。深度血管疾病更通常是通過加熱血管至足夠高溫度以使其凝聚而治療。病變將最終消失。為了控制治療深度，通常使用脈沖輻射源。熱穿透到血管中的深度是通過控制輻射源的脈沖波帶寬而控制的。皮膚的吸收和散射系數(shù)也影響熱穿透。這些系數(shù)是皮膚成分和輻射波長的函數(shù)。具體地，在表皮和真皮中光的吸收系數(shù)傾向于是波長的緩慢改變的單調降低的函數(shù)。因此，光的波長應根據(jù)被治療的血管大小調節(jié)。
激光用于紋身的除去和出生及年齡標記的除去的效率被降低，這是因為激光是單色的。給定波長的激光可有效地用于治療第一類型的皮膚色素沉積疾病，但是，如果激光器的額定波長不能為有第二類型疾病的皮膚有效吸收，那么對于第二類型的皮膚疾病是無效的。而且，激光器通常是復雜的，制造昂貴，和傳輸?shù)墓β氏啾容^大，不可靠且難于維護。
光的波長也影響血管疾病的治療，因為血管疾病附近的血液含量改變，而血液含量影響治療區(qū)域的吸收系數(shù)。氧基血紅素是主要載色體，其控制血液的光特性，且在可見光區(qū)具有強吸收帶。更具體地，氧基血紅素最強的吸收峰在418nm處，且具有60nm的帶寬。另外兩個吸收系數(shù)較低的吸收峰在542nm和577nm處。這兩個吸收峰總的帶寬在100nm的量級。此外，500nm到550nm的波長范圍內的光對皮膚血管疾病的治療是可取的，因為其被血液吸收且穿透皮膚。較長的波長，直到1000nm也是有效的，因為其能穿透皮膚更深，通過熱導率加熱血管。而且，較長的波長對于穿透較大直徑的血管是有效的，因為較低的吸收系數(shù)通過光在血管中較長的路徑所補償。
特別地，當加熱在皮膚表面附近的血管疾病時，在本裝置的開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)紅光譜的治療將血紅素立即轉換為氧基血紅素。氧基血紅素易于被探測為黑色。因為這發(fā)生在整個被治療的區(qū)域，且因為其散布在血管中并持續(xù)一段時間，這種效果是不可取的。

發(fā)明內容
因此，包含光譜近紫外和可見部分的寬帶電磁輻射源對治療外部皮膚和血管疾病是可取的。光源的整個波長范圍足夠優(yōu)化多種應用中任何一種治療。這樣的治療性電磁輻射裝置也能夠對被治療的特定疾病提供整個范圍內的最優(yōu)的波長范圍。光的強度應足夠通過升高治療區(qū)域內或其附近至所需的溫度而引起所需的內部和/或外部熱效果，但不引起痛疼或皮膚問題。而且，脈沖寬度在足夠寬的范圍內可變，以便對每個應用實現(xiàn)最優(yōu)穿透深度。
因此，有必要提供治療裝置，其包括一個或多個具有寬范圍波長的光源，其可根據(jù)所需的皮膚治療選擇，該裝置具有可控制的脈沖帶寬和足夠高的能量強度以施加至染病區(qū)域。
具體實施例方式
因此提供一種包括觸發(fā)機構和用于提供能量至光源的裝置的治療裝置是本發(fā)明的一個目的，其中該裝置包括至少一個不相干光源和/或一個或多個相干光源。在治療以避免和/或減輕拉伸標記，脂肪團或粉刺的情形中，如果脫色等要被治療或光應穿透更深至皮膚的脂肪層，上述的某些類型的皮膚治療要求光源能透過皮下一定深度以便對皮膚色素沉積層是有效的。
而且為了增強皮膚膠原蛋白含量和產量，有必要將特定波長的光能量導向皮膚中這些特定區(qū)域，以便膠原蛋白產量增加。增加的膠原蛋白產量有助于皮膚保持柔韌并平滑褶皺或延遲皺褶的形成。通過組合不同類型的光源，就有可能提供不同的特定波長處可變的強度，因此優(yōu)化治療。
而且，測試表明血液產生膠原蛋白的能力能通過引入能量至皮膚組織而增強。因為膠原蛋白有助于實現(xiàn)更柔軟的組織，其促進疤痕的愈合，同時防止粉刺和其它皮膚疾病，這正是想要的特征。通過在治療周期中擠壓毛細血管至幾乎損傷的水平，膠原蛋白產生可得到極大的促進。因此，用包括合適光源裝置和適當過濾裝置的裝置治療能促進皮膚治愈。治療應在疤痕形成之前和之后進行。
在一個有優(yōu)勢的實施例中，調整該裝置以便每個光源能彼此獨立控制。因此能夠設計一系列不同閃光，以便在治療過程中，設計閃光序列以優(yōu)化傳輸至皮膚的能量的效果。
在另一個有優(yōu)勢的實施例中，設計一個光源發(fā)射一系列光脈沖。對大多數(shù)治療，被傳輸至皮膚的能量對成功的治療是決定性的。特別當除去不想要的毛發(fā)或治療其它疾病時，在非常短的時間段內傳輸最大量的能量，以便能量強度被最大化是重要的。另一個方面，限制傳輸?shù)哪芰康牧恳员惚苊獠幌胍母弊饔靡彩侵匾?，這些副作用形式為痛疼灼燒，由于光治療而引起的脫色等。在這一點上，按照本發(fā)明，已經發(fā)現(xiàn)，通過快速閃光一個裝置或一個接一個地快速閃光一系列的多個裝置，要治療區(qū)域的能量強度能極大地提高，而不會產生副作用的危險。因此，不產生副作用的危險而進行有效的治療是可能的。
在另一個有優(yōu)勢的實施例中，可調整濾波器以便發(fā)射的光穿過濾波器。以這種方式，可以選擇最優(yōu)波長帶，其根據(jù)要被治療的疾病具有最有效的治療效果。例如，公知在波長為1015nm處，水吸收能量。為了避免皮膚過熱，有必要避免過多脈沖化該波長的光能至皮膚，由此，由于水吸收能量而導致的過熱就可避免，且因此可達到更有效的疾病治療，而不必花費能量加熱皮膚中的水。類似的關系可應用于治療血管疾病，如緊鄰皮膚或紅斑痤瘡的血管，這是一種類粉刺的疾病，通常在面部中間。對于這類疾病的治療，能夠使用特定波長用于治療皮膚下血管，和增強膠原蛋白的產生是感興趣的。
在另一個有優(yōu)勢的實施例中，不同濾波器或根本沒有濾波器相對各個不同光源安置。因此，有可能設計用于特定目的的光治療。例如，優(yōu)勢可從如下事實得出，對于某些疾病的治療，激光器光比不相干光好，測試也表明如果皮膚在激光器治療之前已經預熱，激光器治療具有提高的效率。例如，預熱能夠通過暴露至不相干光源而執(zhí)行，該不相干光源引起較小的組織損傷。
由于光影響皮膚的狀況，特別是皮膚的最外層，皮膚有效的特征也改變。這進而影響光治療的有效性，因為皮膚吸收發(fā)射的能量的能力隨能量源的波長和組織的組成改變。皮膚特征中這些改變的某些改變是瞬間的。
在本發(fā)明的實施例中，包括不同部分/區(qū)域的濾波器被使用。每個區(qū)域/部分過濾特定波長范圍內的光，且在光發(fā)射序列中跨光源移動。即使當和吸收能力及發(fā)射率相關的組織特征改變，通過以正確的速率跨光發(fā)射器移動適當?shù)臑V波器，能夠發(fā)射高且恒定水平的能量至組織。根據(jù)皮膚類型，治療類型和所選的光發(fā)射裝置/序列，可隨皮膚組織中變化相應地設計濾波器是公知的。
通過組合上述特征和額外的實施例，其中每個光源能獨立控制強度，脈沖長度，用于執(zhí)行每個光源相對彼此的波長時間延遲或多個閃光裝置中每個閃光之間的流逝的時間，光治療能按照最優(yōu)治療被完全控制和設計。
當治療更暗的皮膚時會產生一個特殊問題。這些皮膚類型通常具有高的黑色素，皮膚中著色成分的含量。而且，較暗的皮膚類型通常具有較暗的毛發(fā)。為了治療這些皮膚和毛發(fā)類型，需要更多的能量被傳輸?shù)狡つw。因此，引起灼燒，痛疼或其它形式的刺激的危險就會產生。這些皮膚類型可有利地在光治療之前被預熱至50-60℃或甚至80℃。溫度裝置，如以紅外溫度計的形式可被安排，且可選地被連接至該裝置中控制電路，以控制治療區(qū)域的皮膚和/或組織溫度。
測試表明是皮膚中溫度差異引起組織損傷。因此，通過預熱治療區(qū)域周圍的區(qū)域，未加熱組織和治療區(qū)域之間的溫度差異和溫度梯度可被最小化，同時能夠傳輸足夠的能量至所需的皮膚層或毛囊以便成功治療。
按照本發(fā)明的另一個實施例，四到十個光源被安置于反射鏡單元，且一個透鏡裝置被安置在反射鏡前面。該實施例特別有利，因為首先光發(fā)射裝置是作為單個單元出現(xiàn)的，也就是反射鏡是通過透鏡元件和同一單元中必要的光源隔離的。完整的治療可通過該完美的單元促進。可設計透鏡元件單獨地或與反射鏡結合以聚焦發(fā)射的光源于一個精確限定的待治療區(qū)域。
為了進一步限制光譜，一個或多個光源可涂有激光染料。該激光染料是特殊類型的濾波器，其是應用到光源上，由此光源將只發(fā)射一定的光譜，即根據(jù)應用到光源上的激光染料類型的一定的波長。
實用上，光源是從閃光燈泡，電子閃光管，激光二極管也可能是其它的裝置中選取的。激光二極管已顯示出能發(fā)射足夠高強度的光，因此足夠能量可被傳輸?shù)狡つw。這是一個重要的方面，因為我們使用激光的現(xiàn)有技術的裝置制造和使用都極其昂貴。而且可選擇現(xiàn)有技術的裝置以給出很高的能量劑量。因此，當使用這種類型現(xiàn)有技術的裝置時，有必要讓有資格的人員操作之，以避免誤治。
然而，本技術的激光二極管發(fā)射的光能量水平讓未經訓練的人員操作也是安全的。而且，通過組合從一次性使用的閃光燈泡發(fā)射出的特殊光和電子閃光管光及激光二極管光，能夠產生限定能量水平的精確限定的光譜，即精確限定的波長。
傳輸至皮膚的能量最好在約2焦耳/平方厘米/閃光。該能量密度足夠高以對上述皮膚疾病有影響，當其不足以對正常皮膚疾病或皮膚類型引起損傷。通過組合不同濾波器并選擇不同強度，能夠將要治療的皮膚類型考慮進來，即白皙的(fair)皮膚比較暗的皮膚應有較低的強度。治療裝置可應用于多種用途，或治療性應用或美容性應用。通過選擇和/或組合具有不同波長和強度的不同光源，為其設計特定的序列和脈沖長度，就可以為上述皮膚疾病設計出光治療。為了除去毛發(fā)，可以首先脈沖或加熱毛囊，在初始加熱基礎上再用更強的光脈沖，由此，毛囊就被破壞。一個特定的如何設計除毛發(fā)的例子是，首先激發(fā)一個閃光裝置，且然后再100或200毫秒內激發(fā)第二個閃光裝置，此后接著由更高功率的激光光源破壞毛囊。此外，第三個閃光裝置可被激發(fā)以便讓受影響的皮膚緩慢冷卻。以這種方式，可以完全自由地按照最優(yōu)治療組合并改變閃光燈泡裝置，電子閃光，激光之間的序列。
本發(fā)明也包括光發(fā)射裝置，其包括至少一個不相干光源和/或至少一個相干光源用于上述的治療裝置中。
光發(fā)射裝置是特殊的，因為光源被安置在一個可替換的/一次性使用的單元中。這是本發(fā)明特別有利的特征，因為裝置本身包括能量源和觸發(fā)機構，且能夠通過簡單的選擇適當?shù)墓獍l(fā)射裝置用于多種疾病的多種治療，該光發(fā)射裝置包括適當?shù)墓庠醇?，該光源被設計用于特定的治療。該裝置可設計作為可移動手持裝置，由此治療可在任何地方進行。只有光發(fā)射裝置必須被替換。
在光發(fā)射裝置的另一個有利的實施例中，裝置中不同光源的組合體(constellation)構成完整的特定治療。由此，用戶可以獲得多個一次性使用的(disposable)單元以用于重復治療或更大區(qū)域的治療，和用于特定皮膚疾病的治療。如上所述，不同皮膚疾病是由于皮膚或脂肪組織中不同原因造成的，這些皮膚或脂肪組織都受到不同波長的治療。通過設計光發(fā)射裝置，以便發(fā)射最優(yōu)波長并控制光發(fā)射序列和發(fā)射的光強度，可以在一個一次性使用的單元中特定的治療。
而且，通過具有關于所需的為治療白皙皮膚相對暗皮膚的能量水平的知識，可以設計一次性使用的光發(fā)射裝置，這樣用戶就能夠獲得完整的治療，和為他們的皮膚類型特別設計的治療。
在另一個有利的實施例中，光源被安置在可替換的/一次性使用的反射鏡單元中。光發(fā)射裝置在此等價于常規(guī)的發(fā)光燈泡。一旦光發(fā)射裝置被激發(fā)并被用壞，可非常容易地通過替換整個燈泡并安裝新的光發(fā)射裝置而處理之，該整個燈泡包括一個或多個光源，從而治療同一類型的皮膚疾病或治療如上所述的不同類型皮膚疾病。
在另一個實施例中，光發(fā)射裝置包括用于控制序列和/或脈沖長度的裝置，和/或每個光發(fā)射源的強度。通過并入控制裝置，例如微芯片和微開關形式的，如上所述，可以在不同時間激發(fā)不同光源，由此可按照控制裝置的編程進行多種不同的治療。
測試表明，一次性使用的閃光發(fā)射一定強度的光，其提供足夠能量以對皮膚產生影響。同樣地，測試了和用在一次性使用的照相機中的電子閃光裝置可比擬的電子閃光裝置，證明其足夠有效以便能夠提供用在本發(fā)明中的多個閃光裝置。
因此可以和激光二極管一起，在眾多用戶可接收的成本范圍內，可以組合這些不同類型的光源為一個一次性使用的光發(fā)射裝置，其中激光二極管正逐步變得便宜。
測試表明通過改變強度，脈沖長度和波長而設計光發(fā)射，可以對牛皮癬和胎記的治療產生影響。
和整形手術結合，特別對于手術侵入后的疤痕愈合，已經表明光治療刺激膠原蛋白的產生，促進愈合過程并最小化疤痕組織，由此，整形手術或一般手術的痕跡將被最小化。治療也可以在手術之前進行，以便使得受影響區(qū)域的皮膚更柔韌和更具活力，且具有高的膠原蛋白含量。
在一個根據(jù)本發(fā)明的治療例子中，在腿部區(qū)域下部可見的血靜脈(blood vains)被治療。根據(jù)本發(fā)明的裝置被使用。首先，一系列電子閃光裝置的“預熱”閃光被指向待被治療的區(qū)域。借助該模型，一個周期可以治療高達約1600mm2的面積。在初始加熱該區(qū)域后，能量強烈的閃光，即高達2J/cm2被指向治療區(qū)域。
在該皮膚中被加速或起始的該過程是在預熱階段，血液被加熱，且出現(xiàn)“藍色響應(blue response)”現(xiàn)象。這是因為包括氧的血紅素是去氧化的，由此藍色出現(xiàn)在該區(qū)域。在暴露至實際治療閃光劑量的過程中，治療區(qū)域的血液中的血紅素釋放氧分子并與鐵原子結合，從而產生所謂的正鐵血紅蛋白。這被探測為治療區(qū)域的黑色。
對于病人，閃光治療被認為皮膚表面治療區(qū)域的靜脈將被破壞。血液將凝結并產生看起來像嚴重瘀傷(青一塊紫一塊)。隨著靜脈被破壞，該區(qū)域正常的血液循環(huán)將正鐵血紅蛋白輸送出該區(qū)域，這將在一段時間之后恢復正常的皮膚色調。
權利要求
1.一種治療設備，其包括觸發(fā)機構和用于提供能量至光源的裝置，其特征在于，所述設備包括至少一個不相干光源和/或一個或多個相干光源。
2.如權利要求1所述的治療設備，其特征在于，提供有電路以便每一個光源能夠獨立于所述設備中其它光源而被控制。
3.如權利要求1或2所述的治療設備，其特征在于，至少一個光源能夠發(fā)射一光脈沖系列。
4.如前述權利要求中任一條所述的治療設備，其特征在于，濾波器可被安置在所述設備中，以便所述發(fā)射的光將穿過所述濾波器。
5.權利要求4所述的治療設備，其特征在于，不同的濾波器或沒有濾波器可相對于每一不同光源安置在所述設備中。
6.權利要求2所述的治療設備，其特征在于，提供有電路以便每個光源可被獨立地控制強度，波段，脈沖長度和序列。
7.前述權利要求中任一條所述的治療設備，其特征在于，四到十個光源被安置于反射鏡中，且所述透鏡裝置被安置在所述反射鏡前面，且所述反射鏡可被安置在所述設備中，所述設備還包括用于連接所述光源至所述能量源的電連接裝置。
8.前述權利要求中任一條所述的治療設備，其特征在于，一個或多個光源可涂有染料。
9.前述權利要求中任一條所述的治療設備，其特征在于，所述光源是從閃光燈泡，電子閃光管，激光二極管中選擇的。9a.如前述權利要求中任一條所述的治療設備，其特征在于，除了所述光源，還提供有微波或高頻無線電波能量源。
10.發(fā)射設備，包括至少一個不相干光源和/或至少一個相干光源的，其用于如權利要求1到9中任一條所述的治療設備，其特征在于，所述光源被安置在一個可替換的/一次性使用的單元中。
11.如權利要求10所述的光發(fā)射設備，其特征在于，所述設備中的不同光源組合體構成完整的特定治療。
12.權利要求10或11所述的光發(fā)射設備，其特征在于，所述一個或多個光源被安置在可替換的/一次性使用的反射鏡單元中。
13.權利要求10到12中任一條所述的光發(fā)射設備，其特征在于，所述可替換的/一次性使用的單元包括用于控制每個光發(fā)射源的序列和/或脈沖長度和/或強度的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種治療性裝置，其用于皮膚疾病，如脫色，粉刺，皺褶，血管，脂肪團和拉伸標記的非侵入性治療。而且，該裝置可用于除去不想要的毛發(fā)，疤痕組織的軟化和其它皮膚疾病。該治療性裝置包括寬范圍波長的一個或多個光源，其可按照所需的皮膚治療選擇，且具有控制的脈沖帶寬和足夠高的能量密度，以應用至染病的區(qū)域或其中。
文檔編號A61N5/067GK1665564SQ03816100
公開日2005年9月7日 申請日期2003年5月27日 優(yōu)先權日2002年7月8日
發(fā)明者簡恩·漢寧·西蒙森 申請人:西頓有限公司