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WO00/62700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。乂人而，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
0.3 mm和5 mm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) 毛嚢和毛细血管。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0.3 mm和5 mm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
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。LIO B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 WO2005/011510中提及。该设备将毛发中的激光束聚焦。即4吏文献 />开了毛发可以在皮肤表面以下例如0.1 mm^皮打断，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沖能量是有限的，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i殳备和方法的^f吏用， 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500 nm和2000 nm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800 nm和1400 nm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
脉冲时间，阈值约为8xl011 W/cm2，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 101G 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 WO00/62700中需要的1 ms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 或者预定脉沖时间。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
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有效脉沖能量的条件下，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沖中的总能量会较 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，其适合于插入毛嚢，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。设备允许插入毛嚢，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嚢中或者离毛嚢非常近，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须'j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i殳备、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沖 能量。然而，通过选择使预定距离至多为50微米的脉沖能量，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
应脉沖能量能够满足要求。当然，也可以选择诸如约为30 pm或者 60pm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嚢组织和/ 或供给所述毛嚢组织的血管。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緩、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，嚢组织包括^L间质、真皮乳突、毛^^、 外毛根鞘和毛嚢千细胞中的至少一个。所述组织是毛嚢的一部分， 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)，则生长期的嚢(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。干细胞位于嚢的所谓膨胀区域中。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。
还可能扰乱毛球和嚢之间的机械键合。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，供给毛嚢的血管可以被
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0.1 mm,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 沖造成有效损坏。
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 够局部损坏嚢或者血管的一部分，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 at 100 MHz Enables in Vivo Visualization of Stratum Corneum and Viable Epidermis in Palmar Skin and Psoriatic Plaques",巻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0.3 mm 和5mm之间。其深度某种程度上取决于毛发类型，毛嚢生长阶段， 当然还有特殊的解剖学区域。例如，血管出现在直到5 mm的深度， 嚢胞间质在约2 mm和4 mm之间。注意，此深度基本上大于 WO2005/011510中公开的0.1 mm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，需要的脉沖能量可以容易确定。例如，对于约为ljam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 脉沖能量应该约为2mJ。其它的1.8 mJ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， 其适合于插入毛嚢，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嚢中。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小。
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 制设备可以插入嚢中的深度。这样的深度可以取决于诸如嚢等的胞 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 在脉沖时间内生成激光束、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，其中在脉沖时间内，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4又利要求。
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
脉沖能量少于约1 mJ,优选地少于约0.5 mJ。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，仔细瞄准例如毛嚢胞间质的单0.2 mJ脉沖将导致 毛发脱落以及对毛发再生的持久抑制。相反地，在根据 WO2005/011510的方法中，需要大量这样的脉沖来打断毛发，却得 不到持久效果。
为了得到少于1 mJ，或者优选地少于约0.5 mJ的耦合至焦点中 等离子体的总脉沖能量，递送至皮肤表面的总脉沖能量应当根据焦 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沖能量基本 上对应于递送至毛发生长相关皮肤组织的总脉沖能量。
在方法的有益实施方式中，递送至每才艮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。 如果脉沖能量利用多个脉冲分布，则经证实诸如沖击波的机械效应 对于造成毛发生长相关组织损坏是低效的。例如，在WO2005/011510 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 发所需的总脉沖能量约为4 mJ。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沖使毛发 脱落来允许得到持久效果，诸如少于0.5 mJ的单脉沖。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千周围
关组织结构。
在脉沖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，则脉沖具有所述脉沖时间的持续时间。如果提供 了多个脉沖，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/或胞间质区域的嚢子结构。
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 在脉沖时间内生成激光束9。在所示实施方式中，激光源7是脉沖的 Nd:YAG激光以及生成的激光束9的波长为1064 nm。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4竟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29,其安 装在外壳13中的固定位置，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29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29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El Gammal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和毛嚢的血管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0.3-5 mm，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的脉沖时间内，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，然后引起诸如沖击 波的机械效应，如附图标记26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)激光脉沖，大约为0.2 mJ，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，诸如成腔和沖击波的形成，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(1064 nm)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800 nm和1400 nm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1000 nm和1100 nm之间的范围内，如在图l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-险已经示出上述由焦点25内的LIOB现象产生的才A4戒效应 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沖时间增加时阈值(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10ns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8 ns的脉冲时间。 对于10 ns级的脉冲时间的值以及1064 nm的波长，焦点25中的激 光束9的功率密度的域值是8 x 1011 W/cn^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，但是在所述脉沖时间内在焦点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10pm级，其基本上小于毛发的平均直径(100 pm)，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 述小数量的总脉沖能量，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的单脉沖实现，例如数量级为10ns的脉冲时间，脉沖能量 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沖， 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4艮难 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。几个小脉沖比 一 个脉沖的优势在 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沖来实现，其脉冲时间远远小于之前 描述的实施方式中示例的8ns。假如激光脉沖具有足够的脉沖能量， 则微微秒(10"s)或者毫微微秒(l(T15s)级的脉沖时间对于引起局部
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4吏用例如曲面4竟。光学系统可以例如包括跟随有透4竟系统或者物 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的毛嚢中的光学光 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 26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插入到嚢中向下 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。由于光纤被插入嚢中，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)，用于为该激光束(9)确定目标位置，所述设备的特征在于-当该设备(1)在皮肤上处于操作位置时，该控制单元(33)能够并且被布置以确定从毛发生长相关皮肤组织(41，43，45，47，49，51)的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(41，43，45，47，49，51)位于将要处理的皮肤(5)的表面(35)以下0.3mm和0.5mm之间，-该设备进一步包括光学聚焦系统(15；61)，用于将该具有功率密度的激光束(9)聚焦到焦点(25)，其中该焦点中的功率密度高于用于在皮肤组织(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。
2. 根据权利要求1的设备，其中该激光束引导装置包括可调节 激光束操纵器(27)。
3. 根据权利要求1的设备，其中该激光束引导装置包括光波导 管(60)，该光波导管适合于插入毛嚢，并被布置以将该激光束(9) 引导至该波导管的出射孔。
4. 根据上述任一权利要求的设备，进一步包括图像传感器(29), 其用于检测该皮肤(5)的至少一部分的图像，其中该控制单元(33) -波布置以从该才全测图<象中确定该目标位置。
5. 根据上述任一权利要求的设备，其中该预定距离至多为50 fim,并且优选;也基本上为零。
6. 根据上述任一权利要求的设备，其中该毛发生长相关皮肤组 织包括毛嚢组织(41， 43, 45， 47， 49)和/或供给所述嚢组织的血 管(51 )。
7. 根据权利要求6的设备，其中该嚢组织包括胞间质(41)、 真皮乳突、毛球(43)、外毛根鞘(45)和该毛嚢的干细胞(49) 中的至少一个。
8. 根据上述任一权利要求的设备，其中该图像传感器(29)包 括超声波成像系统或者红外成像系统。
9. 一种毛发生长控制的方法，包括 -在脉冲时间期间生成激光束(9),-将所述激光束(9)聚焦到皮肤组织中的焦点(25),该焦点 与涉及皮肤(5)的毛发(13)的毛发生长相关皮肤组织(41， 43, 45， 47, 49, 51 )中的目标在预定距离内，其中该焦点内的功率密度在该脉沖时间内高于用于在该焦点 (25 )处皮肤组织中诱发激光诱导光学击穿现象的局部阈值。
10. 根据权利要求9的方法，其中所述预定距离基本上为零。
11. 根据权利要求9或10的方法，其中该毛发生长相关皮肤组 织包括毛嚢组织(41, 43， 45， 47, 49)和/或供给所述嚢组织的血 管(51 )。
12. 根据权利要求11的方法，其中该嚢组织包括胞间质(41 )、 真皮乳突、毛球(43)、外毛根鞘(45)和该毛嚢的干细胞(49) 中的至少一个。
13. 根据权利要求9至12中任一权利要求的方法，其中递送至 该焦点(25)的总脉冲能量少于约1 mJ,优选少于约0.5 mJ，最优 选约为0.2 mJ。
14. 根据权利要求9至13中任一权利要求的方法，其中递送至 每根毛发(3)的该毛发生长相关皮肤组织(41, 43， 45， 47， 49， 51)的所有能量使用单脉沖递送。
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A61B18/20GK101170960SQ200680016035
公开日2008年4月30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