专利名称：毛发生长控制设备以及毛发生长控制方法
技术领域：
本发明涉及毛发生长控制设备，该设备包括用于在脉冲时间内提供激光束的激光束源、激光束引导装置以及用于为激光束确定目标位置的控制单元。
背景技术：
文献W000/62700公开了在起始段中提到的这种设备。在已知设备的一个实施方式中，将激光能量供给到毛发根部以加热并杀死根部以及出现在紧接邻近区域中的皮肤组织。从而，永久地或者至少在一段较长时间内抑制毛发生长。已知设备的问题在于它效率低，因为相对大量能量被供给到皮肤。太多的供给能量被诸如在毛发根部上面和/或下面皮肤组织的非目标组织吸收。在很多情况下，目标根部组织外面的组织受到影响的风险很高。这可能引起例如非目标细胞的疼痛和坏死。
发明内容
本发明的目的在于提供在起始段中提到的那种毛发生长控制设备，其有更高的能
量效率且更安全。为了实现本发明的目的，根据本发明的毛发生长控制设备的特征在于当设备在皮肤上处于操作位置时，控制单元能够并且被布置以确定在离毛发生长相关皮肤组织预定距离内的位置作为目标位置，其中该毛发生长相关皮肤组织位于将要被处理的皮肤表面以下 0. 3mm和5mm之间，以及该设备进一步包括用于将具有功率密度的激光束聚焦到焦点的光学聚焦系统，其中焦点中的功率密度高于用于在皮肤组织中诱发激光诱导光学击穿的局部阈值。注意对于本发明的目的，表达“皮肤组织”是一般的表达，其不仅包括严格地属于皮肤的组织，诸如表皮、真皮等，而且包括在严格意义上直接在皮肤以下的组织层，诸如供给所述皮肤组织的(部分)毛囊和毛细血管。毛发生长相关皮肤组织也是如此。这在下文中已经进一步澄清。注意毛发组织，即毛球或毛干本身并不包含在表达(毛发生长相关) 皮肤组织中。目标位置指定在皮肤表面以下0. 3mm和5mm之间的深度。下面将进一步说明。而且，光学聚焦系统允许将激光束聚焦至小焦点。这样确保焦点外部的功率密度非常低，并且因此在聚焦其自身之前的激光束功率密度也可以非常低。这样还确保焦点外面的毛发生长相关组织接收到比焦点处低得多的功率密度。这样增加了设备及其使用的可选择性和安全性。而且，如由在原始激光束中的功率密度、焦点的尺寸和皮肤的属性所确定的，在焦点中的功率密度是这样的以至于所谓激光诱导光学击穿(LIOB)现象在毛发生长相关组织中发生。通常，当焦点中的激光束功率密度超过阈值时，LIOB在介质中发生，其中该阈值是特定介质的特征。低于阈值时，特定介质对于激光束的特定波长具有相对较低的线性吸收性质。高于阈值时，介质对于波长具有强非线性吸收性质，这种性质是介质电离和等离子体形成的结果，例如由于多光子吸收。LIOB现象导致许多机械效应，诸如成腔和冲击波的生成，这损坏发生LIOB现象的位置周围位置中的介质(皮肤组织)。LIOB现象还在涉及缩短毛发的设备，即剃须设备的文献W02005/011510中提及。 该设备将毛发中的激光束聚焦。即使文献公开了毛发可以在皮肤表面以下例如0. Imm被打断，该设备也仍然是剃须设备而没有对毛发生长提供持久或者永久效果。事实上，聚焦位置专门在毛发中并且脉冲能量是有限的，以防止影响到毛发周围的皮肤组织。因此，使用此设备不能得到持久或永久的效果。还应当注意用于剃须和脱毛的目标群不同。例如，男性有胡须的皮肤不经常脱毛，而女性皮肤更倾向于脱毛而不是剃须。应当注意，根据本发明的LIOB以及由此的设备和方法的使用，并不取决于皮肤类型或者毛发类型。许多现有技术方法依赖于黑色素或者其它色素对光的线性吸收。这样的方法导致例如在深色皮肤或者浅色毛发中出现困难。相反地，根据本发明的LIOB依赖于非线性吸收，因此不依赖于皮肤类型以及毛发类型。事实上，本设备和方法可以用于白皙的皮肤和深色皮肤，深色毛发和甚至无色透明毛发。毛发组织和皮肤组织对于约500nm和2000nm之间的波长是透明的或者半透明的。 组织的线性吸收以及散射足够低，使LIOB成为可能。特别地，激光束的波长在SOOnm和 1400nm之间。对于此范围内的波长，线性吸收性质和散射性质为最小，使得生成的激光束的能量的最大部分被用于在激光束的焦点中引起LIOB现象，而在周围组织中只有非常小部分的(散射的)能量被吸收。关于LIOB进一步的细节可以在上述文献介绍部分找到。在这里可以肯定地说功率密度的阈值取决于脉冲时间。例如，对于IOns的脉冲时间，阈值约为8X IO11WAim2，尽管文献资料中的一些参考资料公开了在这种情况下更低的值，诸如约为2X K^W/cm2。即使利用低能量激光，这样的值也可以很容易得到。注意，相对于W000/62700中需要的Ims最小脉冲时间，诸如微微秒或者毫微微秒级的更短脉冲时间也是有效的。还要注意，激光不需要具有固定或者预定脉冲时间。可变的脉冲时间也是可能的。应当注意，需要的功率密度按照将要实现的结果进行限定；特别地，激光束和聚焦系统应该在焦点中生成高于LIOB阈值的功率密度。然而，利用通过理论或者实验获得的关于所述阈值的知识，技术人员容易选择激光功率和光学系统以实现需要的功率密度。如上所述，LIOB现象引起许多机械效应，这些效应通过皮肤组织传播并损伤或者杀死目标位置中或周围的毛发生长相关组织。显然，发生这样的损伤或者细胞死亡的距离取决于脉冲能量。例如，在等离子体中吸收的十分之几mj有效脉冲能量的条件下，细胞损伤可以在高达约20-50微米的距离内实现，这也取决于毛发生长相关组织的类型及其敏感度。注意，在这里如同在整个本文件中除非有其它指示，否则指示的脉冲能量涉及耦合到焦点中等离子体内或者被其吸收的能量。提供这样的有效能量所需要的脉冲中的总能量会较大，这取决于散射、反射、吸收等，并且容易通过实验或者对皮肤性质足够准确的知识得到。在特定实施方式中，激光束引导装置包括可调节激光束操纵器，例如一个或者多个可移动反光镜或者其它光学元件。这样的操纵器可以用于将激光束定位在各种目标位置上而不用必须移动作为整体的设备。例如，经过训练的人员因此能够选择目标而不用必须在皮肤上移动设备。在根据本发明的设备的另一个实施方式中，激光束引导装置包括光波导管，其适合于插入毛囊，并被布置以将激光束引导至波导管的出射孔。在此实施方式中，‘傻瓜’(point-and-shoot)概念仍然可以使用，但是也可能使用它的特殊特性，其保证对毛发生长相关皮肤组织的处理。特别地，激光束被耦合到波导管内，并且通过出射表面离开波导管。设备允许插入毛囊，以及对设备进行定位使得出射光波导管的激光束的焦点对于在毛发生长相关组织中的或者足够近的地方引起LIOB现象是有效的。由于基本上所有的毛发生长相关皮肤组织出现在毛囊中或者离毛囊非常近，所以设备的功能特性很容易保证。在特别实施方式中，本发明的设备进一步包括用于检测至少一部分皮肤图像的图像传感器，其中控制单元被布置以从检测图像中确定目标位置。这样使设备更容易使用，因为可以使用图像传感器和控制单元确定目标位置。图像传感器可以提供皮肤图像。控制单元可以被布置以从检测图像中确定目标位置。这可以在例如合适的毛发识别软件的基础上执行，该软件在目前的技术中本身是公知的。用于确定目标位置的其它设备、系统和方法也可以使用，诸如由经过训练的人员手动确定所述目标位置。上述实施方式允许例如设备的更多简单自动化。特别地，控制单元可以操作地耦合到可调节激光束操纵器，使得控制单元被布置以在控制单元确定的目标位置上定位焦点。此实施方式允许用户将设备置于将要处理的皮肤上，使得控制单元确定目标位置并用激光束瞄准目标位置。这样的实施方式有时称为‘傻瓜’设备。在特别的实施方式中，预定距离至多为50微米。如上所述，LIOB导致的机械效应损伤和/或杀死毛发生长相关组织的距离取决于脉冲能量。然而，通过选择使预定距离至多为50微米的脉冲能量，总能量是这样的以至于非目标组织几乎完全不会受到影响。换言之，如果实际焦点和目标位置之间的距离至多为50微米，则选择性和总供应脉冲能量能够满足要求。当然，也可以选择诸如约为30 μ m或者60 μ m的其它值。优选地，预定距离基本上为零。换言之，焦点位置和目标位置基本上重合。换言之，毛发生长相关皮肤组织被直接瞄准。在特别的实施方式中，毛发生长相关皮肤组织包括毛囊组织和/或供给所述毛囊组织的血管。通过瞄准一个或者多个所述结构，毛发的生长过程以这样的方式被影响毛发生长被减缓、停止以及毛发脱落和/或毛发再生可以被永久抑制。效果可以是半永久的或者永久的，这取决于瞄准的组织类型。在有益的实施方式中，囊组织包括胞间质、真皮乳突、毛球、外毛根鞘和毛囊干细胞中的至少一个。所述组织是毛囊的一部分，其可以被影响以影响毛发生长。例如，胞间质由对损坏效应更敏感的快速生长组织组成。一旦胞间质中发生损坏(细胞的死亡或者坏死)，则生长期的囊(生长阶段)改变为退化阶段，随后是伴有毛发早期脱落的休止期(休止阶段)。这将导致持久、(半)永久性毛发生长减少。干细胞位于囊的所谓膨胀区域中。 当干细胞被损坏时，生长周期被扰乱并且毛发再生被永久抑制。还可能扰乱毛球和囊之间的机械键合。毛发在皮肤上保持松动，并且将会脱落或者可以以任何期望的方式移除。上述其它结构还可以被瞄准。特别地，供给毛囊的血管可以被瞄准。瞄准这些血管可以导致在真皮乳头层处的血液流动停止，以停止或者减慢毛发生长。应当注意，许多上述结构具有基本上小于毛发直径的尺寸。鉴于毛发的直径约为 0. 1mm，所述结构和组织的尺寸约为20-50微米，诸如具有约20微米直径的毛细血管。这样确保可以使用较低能量脉冲造成有效损坏。在特别的实施方式中，图像传感器包括超声波成像系统或者红外成像系统。这样的图像传感器可以用于检测皮肤图像，该图像具有足够的分辨率以确定将要瞄准的皮肤组织的位置。通常，为了能够局部损坏囊或者血管的一部分，成像方法对于确定目标结构的位置是有用的。该成像方法优选地能够透视到至少在目标结构层以下的皮肤(例如，干细胞或者胞间质)。基于超声波的使用来确定胞间质位置的方法在例如El Gammal等人的"Sonography of the skin at1OOMHz Enables in Vivo Visualization of Stratum Corneum and Viable Epidermis in Palmar Skin and Psoriatic Plaques，，,卷 113,Nr. 5, 821-829(1999)中描述。其它公知的成像技术也可以使用。确定将要瞄准的皮肤组织的位置也可以通过定位可更容易辨别的结构间接发生。例如，可以通过定位皮脂腺来定位膨胀区域，并且外毛根鞘的位置可以从毛发纤维得来，因为毛发纤维的周围具有组织的同心层。注意，毛发生长相关皮肤组织出现在皮肤表面以下约为0. 3mm和5mm之间。其深度某种程度上取决于毛发类型，毛囊生长阶段，当然还有特殊的解剖学区域。例如，血管出现在直到5mm的深度，囊胞间质在约2mm和4mm之间。注意，此深度基本上大于W02005/011510 中公开的0.1mm深度。在此深度，焦点中的能量实际上小于总脉冲能量。这是由于诸如皮肤表面的反射、在皮肤表面和焦点之间的皮肤组织内的吸收和漫散射的许多效应。基于公知的皮肤特征，需要的脉冲能量可以容易确定。例如，对于约为Iym的波长，如果在深度为 2. 3mm处需要0. 2mJ的净能量，则实际应用的脉冲能量应该约为2mJ。其它的1. SmJ在皮肤中反射、吸收或者散射。该强度和能量太低以至不能造成焦点/LIOB区域外部的损坏。光学系统可以预置在特定深度，例如5mm，用于瞄准诸如毛细血管的特定皮肤类型。有利地，光学系统具有可调节聚焦深度，并优选地耦合至控制单元。控制单元可以基于确定的目标位置选择聚焦深度。该设备可以包含调节装置，用于在皮肤中定位焦点。诸如可移动反光镜的这些调节装置可以耦合至控制单元。控制单元可以基于将要瞄准的毛发生长相关组织的位置调节焦点位置，其中该组织由图像传感器检测并由控制单元确定。以上的设备尤其涉及所谓的傻瓜设备。这样的设备可以在皮肤上定位，并且成像系统可以确定目标位置。然后设备或者操作员定位激光束使得焦点击中目标点，或者为了 LIOB现象将焦点定位到离目标点足够近的地方以得到期望的效果。这可以由有经验的用户或者自动地、由自动设备以及通过激光束操纵器完成。自动设备尤其但不专门适合于消费者市场或者在具有大量将要处理的毛发的皮肤上的位置上使用。在上述设备的可选实施方式中，激光束引导装置包括光波导管，其适合于插入毛囊，并被布置以将激光束引导至波导管的出射孔。这种类型的设备可以由例如诸如皮肤病学家、或者美容院职员的有经验用户使用。该设备具有这样的优势其比上述的实施方式简单得多，因此更便宜、更稳固等。该设备优选地但不专门用于处理仅仅具有较少毛发的皮肤、或者处理不正常的毛发等。注意，如果不是全部，则许多以上讨论实施方式的特性还可以与此实施方式合并，诸如包含成像系统等。关于另一个实施方式的特定特性在以下讨论。在优选实施方式中，光波导管包括光纤，尤其是单模光纤。光纤可以做得足够细以允许插入囊中。可选地，空心的和内部镜像波导管等也是可能的。这样的波导管通常非常灵活，易于处理。而且，波导管的使用提供了激光束实际源和实际接触皮肤设备的一部分的去耦合。此去耦合确保接触皮肤设备一部分的尺寸和重量可以为了更简单的操作被限制在最光学聚焦系统优选地包括分离的透镜或位于出射表面前面的同等光学元件、或者可替代地光学聚焦系统包括出射表面或者光纤尖端本身，该光纤尖端被成形为提供出射激光束的聚焦。特别地，出射表面包括被成形为诸如球面的透镜状形状的至少一部分。因此， 激光束将作为聚焦的束从波导管出射。在特别的实施方式中，该设备包括定位装置，其被布置用于限制设备可以插入囊中的深度。这样的深度可以取决于诸如囊等的胞间质、毛发类型的胞间质、身体解剖学区域的胞间质等的期望目标组织被限制。定位装置可以包括例如任何种类波导管上的凸起或者凸出，其位于距焦点预定距离处，并因此实际上位于距波导管的出射表面预定距离处。在有益的实施方式中，定位装置是可适应的，因为它们允许选择凸起或凸出与波导管出射表面之间的距离。在此方式下，设备可以适合于不同类型的目标组织、不同毛发类型等。在本发明的第二方面，提供了毛发生长控制方法，该方法包括在脉冲时间内生成激光束、将所述激光束聚焦至皮肤组织内的焦点，该焦点与涉及皮肤毛发的毛发生长相关皮肤组织中的目标位置的距离在预定距离内，其中在脉冲时间内，焦点中的功率密度高于用于在焦点位置的皮肤组织中诱发激光诱导光学击穿现象的局部阈值。特别地，LIOB现象引起的诸如机械效应和/或直接等离子体效应的效应应该足够大以在目标位置处的毛发生长相关皮肤组织上引起期望的效果。所有这些已在上面讨论过。此方法权利要求和从属于它的权利要求基本上是以上提及的设备权利要求的对应的方法，或者涉及设备的使用。因此，为了简便，不更详细地说明方法权利要求。然而，特别地，递送至每根毛发的毛发生长相关皮肤组织的总脉冲能量少于约 lmj，优选地少于约0. 5mJ。通过提供这样少量的能量，不期望的副作用的风险被最小化。现在要求保护的方法仍然能确保良好的功效，因为通过有效瞄准焦点，实现了持久效果。利用了这样的事实所述毛发生长相关皮肤组织具有比毛发直径小得多的尺寸。例如，仔细瞄准例如毛囊胞间质的单0. 2mJ脉冲将导致毛发脱落以及对毛发再生的持久抑制。相反地，在根据W02005/011510的方法中，需要大量这样的脉冲来打断毛发，却得不到持久效果。为了得到少于lmj，或者优选地少于约0. 5mJ的耦合至焦点中等离子体的总脉冲能量，递送至皮肤表面的总脉冲能量应当根据焦点的深度等进行调整，如上面已经描述的。 注意，如果焦点和目标位置之间的预定距离基本上为零，则递送至焦点的总脉冲能量基本上对应于递送至毛发生长相关皮肤组织的总脉冲能量。在方法的有益实施方式中，递送至每根毛发的毛发生长相关皮肤组织的所有能量使用单脉冲递送。这样确保实现高的LIOB效率。如果脉冲能量利用多个脉冲分布， 则经证实诸如冲击波的机械效应对于造成毛发生长相关组织损坏是低效的。例如，在W02005/011510中，引起(初始)毛发断裂的机械效应取决于毛发纵向上的冲击波。通过提供多个分离的较小脉冲，在纵向上的分离冲击波的组合效果并不是其简单的相加。事实上， 相对于等同总脉冲能量的一个单脉冲的效果，效果的效率降低了。然而，使用此方法打断或者切断毛发所需的总脉冲能量约为4mJ。然而，在这样的脉冲能量水平上，毛发周围皮肤组织中的不希望的副作用不能总是被避免。与其相对比，目前要求保护的方法通过使用基本上较少能量的单脉冲使毛发脱落来允许得到持久效果，诸如少于0. 5mJ的单脉冲。不过，还可能提供更多脉冲以便例如损伤在LIOB现象的范围之外延伸的组织结构。例如，可能通过沿着其圆周激发几个小脉冲来损伤毛干周围的囊。可替代地，用于激发脉冲的栅极可以应用以损伤毛发生长相关组织结构。在脉冲时间内激光束的生成对应于提供至少一个脉冲。如果只提供了一个脉冲， 则脉冲具有所述脉冲时间的持续时间。如果提供了多个脉冲，则脉冲的总持续时间对应于所述脉冲时间。通过使用皮肤成像以及合适的毛发识别软件，本方法可以自动操作。毛发识别软件不仅仅识别毛发，而且还优选地识别诸如膨胀区域和/或胞间质区域的囊子结构。根据本发明的设备非常适合于由无经验的消费者私人使用。激光能量非常低，并且对非目标皮肤组织的副作用很小或者没有副作用。
现在进一步说明本发明并且参照附图对其优选实施方式进行更详细地描述。其中图1用图解法示出了根据本发明的毛发生长控制设备，图2详细示出了在将被处理的皮肤截面中图1设备的激光束的焦点目标位置，图3示出了设备使用中的另一个实施方式，以及图4用图解法详细示出了图3的设备。
具体实施例方式在图1中，只示意性示出了设备1的主要组件，该组件用于控制从人体皮肤5中长出的毛发3的生长。设备1包括激光源7，用于在脉冲时间内生成激光束9。在所示实施方式中，激光源7是脉冲的Nd: YAG激光以及生成的激光束9的波长为1064nm。生成的激光束9沿着经由第一反射镜11、包括透镜系统或者物镜的光学系统15、包括第二反光镜19的激光束操纵器17和辐射出射窗21从激光源7朝着皮肤5的光路，其中第一反射镜11安装在设备1的外壳13内的固定位置，辐射出射窗21被提供在外壳13的皮肤接触表面23内。 光学系统15将激光束9聚焦到焦点25。激光束操纵器17包括电驱动构件27，该构件仅在图1中示意性地示出并且第二反光镜19利用该构件能够关于第一枢轴X枢轴转动并且关于第二枢轴Y枢轴转动，其中该第一枢轴X与第二反光镜19平行地延伸以及与皮肤接触表面23平行地延伸，以及该第二枢轴Y与第二反光镜19的表面平行地延伸并且与第一枢轴X 垂直地延伸。通过第二反光镜19关于第一枢轴X和第二枢轴Y的枢转运动，焦点25可由激光束操纵器17在目标位置中定位，所述目标位置由以下描述的方式来确定。如图1中示意性所示，设备1进一步包括图像传感器四，其安装在外壳13中的固
8定位置，用于检测具有毛发3的皮肤5的至少一部分的图像。在所示实施方式中，图像传感器四是超声波系统。设备1进一步包括图像识别系统31，用于在图像传感器四生成的皮肤5图像的基础上确定毛发3或者周围皮肤组织结构相对于皮肤5或毛发3的位置和/或取向。在如图像识别系统31确定的毛发3的一部分相对于皮肤5的位置和/或取向的基础上，设备1的控制系统33确定焦点25的目标位置。为了简便，在此省略了图像识别系统 31和控制系统33操作的详细描述。但是，可以参考E IGammal等人的文章。该文章描述了类似的图像识别系统。在所述描述的基础上，本领域的技术人员能够设计以及改装图像识别系统31和控制系统33以便适合于它们在设备1中的用途。当确定了目标位置时，控制系统33调节激光束操纵器17的驱动构件27，并因此将第二反射镜19调节至与目标位置对应的位置。随后，控制系统33激活激光源7。由于在此方式中激光束9的焦点25的目标位置由控制系统33自动确定，并且控制系统33在调节完激光束操纵器17的位置后自动激活激光源7，所以设备1特别适合非专业人士使用，也就是特别适合消费者市场。图2示出了图1设备的激光束在将被处理的皮肤截面中的焦点的目标位置。其还示出了许多毛发生长相关组织类型。相同的附图标记指示类似的结构。特别地，第一类型的毛发生长相关组织是胞间质41，其出现在毛发的毛球43中。 其它的类型是外毛根鞘45、出现在膨胀区域47中的干细胞49和毛囊的血管51。诸如真皮乳突的其它组织类型未指出。各种毛发生长相关皮肤组织类型的位置可以由诸如超声波或者红外检测的公知方法来确定。这里，可以使用定位诸如皮脂腺53和毛发纤维3的更容易辨别的结构。如图2示意性地示出，在所示实施方式中控制系统33以下述的方式确定激光束9 的焦点25的目标位置，即焦点25出现在毛发生长相关皮肤组织部分中或者附近，其中该毛发生长相关皮肤组织出现在皮肤表面35下面一定距离处。在所示实施方式中，所述距离约为0. 3-5mm，取决于例如身体上的解剖学区域。根据本发明，焦点25的尺寸以及激光源7 生成的激光束9的功率是这样的，在焦点25内，激光束9具有高于用于皮肤组织的特征阈值的功率密度，高于该特征阈值时，在激光束9的脉冲时间内，在焦点25位置处的皮肤组织中发生激光诱导光学击穿(LIOB)现象。所述LIOB现象用于例如机械地损伤毛发生长相关皮肤组织，如下面进一步描述。将激光束9聚焦到焦点25引起LIOB现象，然后引起诸如冲击波的机械效应，如附图标记沈示例性地示出。这些机械效应可以引起局部或附近组织损伤。在图2中所示实施方式中，焦点瞄准离胞间质41非常近的外毛根鞘45。定位这个目标位置相对容易，因为它位于紧接围绕毛发纤维的组织处，在其末端处。应用十分之几mj的有效(局部)激光脉冲，大约为0.2mJ，将导致对胞间质(球)的损坏，其接下来可能引起毛发生长停止。当然， 瞄准诸如毛细血管49的其它组织也将导致对毛发再生的(半)永久性效果。通常，LIOB现象发生在介质中，当激光束的功率密度超过特定介质特有的阈值时， 该介质对于激光束的波长为透明或半透明。低于阈值时，介质对于激光束的特定波长具有相对较小的线性吸收系数。高于阈值时，介质对于激光束的特定波长具有强非线性吸收系数，这是介质电离和等离子体形成的结果。LIOB现象导致许多机械效应，诸如成腔和冲击波的形成，这损坏LIOB现象位置周围位置中的介质。此阈值效应还确保焦点外的吸收例如由于散射的原因只是线性吸收，其对于选定的波长较小。另外，由于密度在焦点外比在焦点中小得多，所以不期望的副作用如果存在的话也是最小的。由于激光束9聚焦到焦点25，所以激光束9的功率密度将在焦点25内具有最大值。其结果是，当激光束9的功率逐渐增大时，LIOB现象首先在焦点25处发生。焦点25的尺寸和激光束9的功率是这样的以至于LIOB现象基本上只在焦点25内发生。在根据本发明的设备1的实施方式中，激光源7的波长(1064nm)是这样的波长，在该波长处毛发组织和在皮肤表面35和焦点25之间存在的皮肤组织是半透明的。其结果是，由毛发组织和在皮肤表面35和焦点25之间存在的皮肤组织对激光束9的吸收和散射相对较小，所以生成的激光束9的能量相当大的部分用于引起焦点25内的LIOB现象，并且皮肤组织的任何刺激和在皮肤表面35和焦点25之间存在的毛发组织的损坏将不会出现。应当注意，通常，皮肤表面35和焦点的预期位置之间存在的皮肤组织对于在约SOOnm和1400nm之间范围内的波长是半透明的。因而，本发明的设备的实施方式在低于皮肤表面35的位置中应该优选地具有在所述范围内的波长的激光源。优选地，波长在约IOOOnm和IlOOnm之间的范围内，如在图1的实施方式中，因为对于在所述范围内的波长，毛发组织和紧接在皮肤表面35下的皮肤组织的线性吸收性能和散射性能处于最小。实验已经示出上述由焦点25内的LIOB现象产生的机械效应和其它效应可以导致损伤或者损坏紧接围绕焦点25的区域内的毛发生长相关皮肤组织。为了实现焦点25内的LIOB现象，焦点25内的激光束9的功率密度应该高于皮肤组织的特征阈值，如前所述。 应当注意，所述皮肤组织的特征阈值相当接近于水介质和水组织中发生LIOB现象所特有的阈值。而且，所述特征阈值取决于激光源7的波长值。此外，一些科学家相信当脉冲时间增加时阈值(W/cm2)降低。无论如何，技术人员将能够通过实验确定所述阈值。实验还进一步示出，为了实现由LIOB现象产生的机械效应足够强烈以引起焦点 25中或其附近的毛发生长相关皮肤组织的显著损坏，激光源7的例如IOns级的脉冲时间能够满足该要求。在图1中示出的设备1的实施方式，Nd:YAG激光源7具有8ns的脉冲时间。对于IOns级的脉冲时间的值以及1064nm的波长，焦点25中的激光束9的功率密度的域值是SXlO11WAm2数量级。注意，实际测量这个局部密度是相当困难的。但是，设置激光系统使得LIOB现象实际上在焦点中发生而不管其局部密度是相对容易的。实际上LIOB本身是可以测量或者推理的，因此技术人员将激光系统设置到期望的设置是可能的。尽管此阈值巨大，但是在所述脉冲时间内在焦点25的足够小尺寸和不超过十分之几mj的总脉冲能量下很容易实现。焦点25的要求尺寸是10 μ m级，其基本上小于毛发的平均直径(100 μ m)，可通过光学系统15的透镜系统或物镜的足够大数值孔径实现。鉴于所述小数量的总脉冲能量，围绕目标区域的皮肤组织的刺激和损坏被限制到可接受的水平或者甚至基本上被完全防止。根据本发明的设备1的优势是设备1提供了皮肤5的最佳光滑度，其能维持较长时间甚至永远。从以上描述可清楚看到，焦点25中或附近的局部损坏可以利用激光束9的单脉冲实现，例如数量级为IOns的脉冲时间，脉冲能量的总数量不超过十分之几mj。然而，还可能提供多于一个的脉冲，优选地但不排他地位于不同位置的栅极中。例如，这可以用于很难通过成像法定位的损伤细胞，诸如在目前的干细胞的情况下。在邻域中的激发确保这些细胞被损伤。几个小脉冲比一个脉冲的优势在于皮肤作为整体较少被损坏。应当注意，通过LIOB现象在焦点25中或附近引起的组织局部损坏还可以通过这样的激光脉冲来实现，其脉冲时间远远小于之前描述的实施方式中示例的8ns。假如激光脉冲具有足够的脉冲能量，则微微秒(I(T12S)或者毫微微秒(I(T15S)级的脉冲时间对于引起局部损坏也是有效的。进一步注意，本发明还覆盖了具有用于将激光束聚焦到焦点的其它种类光学系统的设备的实施方式。替代透镜系统或者物镜，可以使用例如曲面镜。光学系统可以例如包括跟随有透镜系统或者物镜的光束扩展器，其将导致焦点尺寸的进一步减小。应当注意，焦点25在垂直于出射窗21和皮肤表面35方向上的位置由光学系统15的光学性能以及光学系统15在位于激光源7和出射窗21之间的光路上的位置确定。应当注意，根据本发明的设备可以另外具有用于调节光学系统15的所述位置的调节器，或者具有用于调节光学系统15的光学性能的设备，以便焦点25在所述垂直于皮肤表面35的方向上的位置可以手动地或者自动地调节。最后需要注意的是，本发明还涵盖了这样的实施方式，其中激光束操纵器和/或激光源并不是由控制系统33自动控制，而是由设备的专业操作员操作和控制。图3示出了使用中的设备的另一个实施方式。再一次，类似的部分或者结构由相同的附图标记指示。这里，设备包括激光束源7和被插入毛发3的毛囊中的光学光纤60。光纤的尖端，即其出射表面，已经被安置以至于焦点25引起由沈指示的LIOB等离子体，使得干细胞49被损伤。为了此目的，光纤60插入到囊中向下一定的深度。期望的深度可以借助于诸如皮脂腺53的更容易辨别的其它结构来确定。还可能通过固定在光纤 60上的凸起(未示出)来固定此深度。可选地，还可能使用设备而无需操作员执行的任何成像。由于光纤被插入囊中，而且周围外毛根鞘也是可以瞄准的毛发生长相关皮肤组织，所以进一步的成像或者操作员控制不是绝对必需的。图4用图解法详细示出了图3的设备。激光源7光耦合至光纤60。光纤60具有出射表面61，其被成形为对激光束9有聚焦效果的形状，该激光束具有焦点25。柔软的光纤60允许操作员工作极大的自由，操作员只需处理光纤。激光源7可以固定地定位，或者至少与光纤60分离。因此，现在可能使用更大或者更重的激光源7而无需影响设备作为整体的机动性。这样提供了使用更多类型激光的可能性，或者使用具有单激光源却有多光纤的设备的可能性，其中该光纤的每一根具有单独的快门(shutter)或者其它束控制设备。已经通过示例性的实施方式对本发明进行了描述和说明，这些实施方式是非限制性的。
权利要求
1.一种毛发生长控制设备(1)，包括-激光束源(7)，用于在脉冲时间内提供激光束，-激光束引导装置(27;60)，以及-控制单元(33)，用于为所述激光束(9)确定目标位置，其中-所述控制单元(3 能够并且被布置为当所述设备(1)在皮肤上处于操作位置时，确定毛囊组织01，43，45，47，49)内的位置作为目标位置，其中所述毛囊组织(41，43，45，47， 49)位于将要处理的皮肤(5)的表面(35)以下0.3mm和5mm之间，-所述设备进一步包括光学聚焦系统(15 ；61)，用于将具有功率密度(W/cm2)的所述激光束(9)聚焦到焦点(25),其特征在于，所述焦点05)中的所述激光束(9)的功率密度(W/cm2)高于用于在毛囊组织(5 ;41，43，45，47，49，51)中诱发激光诱导光学击穿现象的局部阈值，其中低于所述局部阈值时，所述毛囊组织对于所述激光束具有线性吸收性质；高于所述局部阈值时，所述毛囊组织对于所述激光束具有非线性吸收性质，所述非线性吸收性质比所述线性吸收性质更强，并且其中高于所述局部阈值时，所述非线性吸收性质是所述毛囊组织的电离和等离子体形成的结果。
2.根据权利要求1的设备，其中所述激光束引导装置包括可调节激光束操纵器07)。
3.根据权利要求1的设备，其中所述激光束引导装置包括光波导管(60)，所述光波导管适合于插入毛囊，并被布置以将所述激光束(9)引导至所述波导管的出射孔。
4.根据权利要求1的设备，进一步包括图像传感器(四)，其用于检测所述皮肤(5)的至少一部分的图像，其中所述控制单元(3 被布置以从检测到的图像中确定所述目标位置。
5.根据权利要求1的设备，其中所述毛囊组织包括胞间质(41)、真皮乳突、毛球(43)、 外毛根鞘G5)和毛囊的干细胞G9)中的至少一个。
6.根据权利要求1的设备，其中所述图像传感器09)包括超声波成像系统或者红外成像系统。
7.根据权利要求1的设备，其中递送到每个毛发的毛囊组织Gl，43，45，47，49，51)的总脉冲能量少于lmj。
8.根据权利要求1的设备，其中所述激光束的脉冲时间少于10ns。
全文摘要
本发明涉及用于毛发(3)的毛发生长控制的设备(1)，所述毛发尤其是从人类皮肤(5)生长出的毛发。设备(1)具有用于在脉冲时间期间内生成激光束(9)的激光源(7)，用于将激光束聚焦到焦点(25)中的光学系统(15)，以及用于在目标位置内定位焦点的激光束操纵器(17)。根据本发明，焦点(25)的尺寸以及生成的激光束(9)的功率是这样的，在焦点(25)内，激光束具有高于用于毛发生长相关皮肤组织的特征阈值的功率密度，高于该特征阈值时，在脉冲时间内，在毛发生长相关皮肤组织中发生激光诱导光学击穿(LIOB)现象。LIOB现象导致许多机械效应，诸如成腔和冲击波的生成，这损坏LIOB现象周围位置中的毛发生长相关皮肤组织。根据本发明的设备(1)的优势在于为引起损伤以及诱发毛发生长(半)永久停止必需的总能量的数量位于这样的水平，使得对周围皮肤组织的刺激和损坏非常有限或者甚至完全被防止。
文档编号A61B18/20GK102512242SQ201110342678
公开日2012年6月27日 申请日期2006年5月8日 优先权日2005年5月12日
发明者G·鲁森, M·E·罗尔斯马, R·A·M·范哈尔, R·维尔哈根 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司