一种主动防护型红外半导体激光脱毛机及脱毛方法与流程

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种医疗美容用的主动防护型红外半导体激光脱毛机及脱毛方法。

背景技术：

激光脱毛技术是依据选择性的光热动力学原理，通过合理调节激光能量，使激光穿过皮肤表层达到毛发根部毛囊，使毛发失去再生能力同时又不损伤周边组织、痛感轻微的技术。具体过程为：808nm红外半导体激光器选择性作用于毛囊中的黑色素，通过破坏毛囊及毛囊周围生长细胞，使毛囊凋亡，进而脱除毛发。

激光脱毛一般为接触式治疗，脱毛过程中需要操作手具的脱毛光窗实时贴在人体皮肤表面进行操作。目前国内外市场上的激光脱毛设备，其功率输出一般在300w以上，属于医用或工业iv类激光，直接或间接观测都有危险，因此在操作过程中，设备操作者和接受治疗者都需要采取必要的防御措施。主要的防御性措施有带眼镜防护、黑布防护、佩戴眼罩等，但以上所列措施都是被动型的，对设备操作者和接受治疗者来讲，依然存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种主动防护型红外半导体激光脱毛机及脱毛方法，以减少使用过程中因使用不当或误操作造成的激光辐射误伤的可能性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种主动防护型红外半导体激光脱毛机，包括操作手具，操作手具的内部设置有脱毛用的半导体激光器，操作手具的前端面上设置有用于脱毛用激光脉冲射出的脱毛光窗；所述操作手具的顶部后端设置有采用人眼安全激光作为测距光源的激光测距器；所述激光测距器的前端面上设置有测距激光发射窗和测距激光接收窗；所述操作手具的内部还设置有与激光测距器相连、用于开关半导体激光器电源的控制器。

进一步的，所述半导体激光器为808nm红外半导体激光器。

进一步的，所述激光测距器采用高频1550nm人眼安全激光作为测距光源。

进一步的，所述操作手具的底部设置有与半导体激光器相连的激光电源接口。

进一步的，所述操作手具的底部设置有与设置在操作手具内部的冷却模块相连的水路进口。

一种主动防护型红外半导体激光脱毛方法，包括在脱毛操作中执行的如下步骤：

将激光测距器与操作手具前端面的距离记为la，并预先设定脱毛操作最大可用距离δ1和最小辐射安全距离δ2；利用激光测距器实时测算其与目标的距离lb，并进行以下逻辑判断，根据判断结果决定半导体激光器电源的开关：

当lb>la+δ1时，关闭半导体激光器电源；当lb≦la+δ1或lb≧δ2时，打开或维持半导体激光器电源开启。

进一步的，所述最小辐射安全距离δ2=36.5cm，脱毛操作最大可用距离δ1=0.5cm。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明专利涉及激光脱毛机安全防护设计，提出了一种基于tof飞行时间原理的主动式激光防护技术，旨在降低半导体激光器在使用过程中对人眼辐射伤害的可能性，尤其是对接受治疗人员、陪同人员、儿童等。

本发明在操作手具上集成了主动式的激光测距器，采用高频1550nm人眼安全激光作为测距光源，实时监测激光头距离目标尺寸，当距离处于设定范围时，通过控制器切断半导体激光器的电源，使得脱毛用的高功率激光光束不再发射。本发明采用实时测距的方式降低了空间传播高能量激光光束的可能性，降低了操作手具在脱手、换手或换人等操作的过程中对人眼的误伤伤害。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是图1的仰视图；

图4是本发明实施例半导体激光器辐射功率密度与辐射距离关系图；

图5是本发明实施例逻辑判断流程图。

图中：1、操作手具，2、脱毛光窗，3、激光测距器，4、测距激光接收窗，5、测距激光发射窗，6、手动开关，7、水路进口，8、脱毛用激光电源接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示为本发明一种主动防护型红外半导体激光脱毛机的实施例，包括操作手具1，操作手具1的内部设置有脱毛用的808nm红外半导体激光器，操作手具1的前端面上设置有用于脱毛用激光脉冲射出的脱毛光窗2；操作手具1的中部设置有用于控制半导体激光器的手动开关6，操作手具1的底部设置有与半导体激光器相连的激光电源接口8、与设置在操作手具1内部的冷却模块相连的水路进口7。操作手具1的顶部后端设置有采用高频1550nm人眼安全激光作为测距光源的激光测距器3；激光测距器3的前端面上设置有测距激光发射窗5和测距激光接收窗4；操作手具1的内部还设置有与激光测距器3相连、用于开启或关闭半导体激光器电源的控制器。

激光测距器3的电源供电来自于供电总线，为持续供电方式，在开机后即开始供电，关机结束，全程判断808脱毛激光头与作用面的距离参数，当符合安全距离要求时，通过控制器打开808nm红外半导体激光器的电源；不满足安全距离要求，则通过控制器关闭808nm红外半导体激光器的电源。

利用本发明半导体激光脱毛机进行脱毛操作的方法，包括在脱毛操作中执行的如下步骤：

将激光测距器3与操作手具1前端面的距离记为la，并预先设定脱毛操作最大可用距离δ1和最小辐射安全距离δ2；测距激光接收窗4接收被目标发射后的由测距激光发射窗5发射出的人眼安全激光，利用激光测距器3实时测算其与目标的距离lb，并进行以下逻辑判断，根据判断结果利用控制器控制半导体激光器电源的开关：

当lb>la+δ1时，关闭半导体激光器电源；

当lb≦la+δ1或lb≧δ2时，打开或维持半导体激光器电源开启。

最小辐射安全距离δ2=36.5cm，脱毛操作最大可用距离δ1=0.5cm。

控制器输出的开关反馈信号与808nm红外半导体激光器中的流量反馈信号、温度反馈信号类似，属于高低电平反馈，三者属于“逻辑与”关系，以上信号通过控制卡接入808nm红外半导体激光器电源使能端，控制该电源的开启或关闭。

（一）最小辐射安全距离δ2的计算过程：

1）计算出脱毛光窗2外口位置的808nm激光器功率密度ρ0；其中，l1为水平方向发光尺寸角，l2为垂直方向发光尺寸，半导体激光器辐射功率为p0=300w；

ρ0=p0/（l1*l2）；

2）根据半导体激光器辐射特性，激光器光束按照初始辐射角度进行传播，不计空间损失问题，计算t距离处的808nm激光器功率密度ρ；其中，θ1为水平方向发散角；θ2为垂直方向发散角；

ρt=p0/4*(t*tan(θ1)+l1/2)*(t*tan(θ2)+l2/2)

3）根据以上公式，得到如图4所示的数据曲线，本实施例中选θ1=10°，θ2=30°；曲线中箭头坐标为：

（t，ρt）=（36.5cm，0.5w/cm²）

4）根据人眼安全炫目标准以下ρt<0.5w/cm²，得到t>36.5cm；因此，该808nm激光脱毛机的人眼安全距离>36.5cm。

一般认为激光辐射标准功率密度为0.5～2w/cm²对人眼达到炫目性刺激作用，高于这个值就将会永久性造成辐射伤害。在本实施例中，以辐射功率300w为例，其对应的辐射面积为600cm²，辐射初始面积10cm*10cm，根据半导体激光器辐射特性，在距离36.5cm处，其辐射功率密度值约为0.5w/cm²，因此本实施例中最小辐射安全距离δ2定义为36.5cm处，用于远距离演示开机与关机状态，lb大于该距离时，可以用于无伤害开机操作演示。

（二）脱毛操作最大可用距离δ1的计算

本发明针对如何杜绝0.5～36.5cm内对人眼辐射所做的工作。结合实际情况，激光脱毛机的正常操作方式为接触式冰点脱毛，因此定义一个作用距离0.5cm为脱毛操作最大可用距离δ1，正常脱毛治疗过程或者近距离测试输出功率时，lb-la小于该距离δ1，这样避免了除恶意接触辐射式人眼伤害以外的非接触辐射误伤情况。