CN101132831A - 皮肤处理设备 - Google Patents

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A·贝里科夫
L·欧希亚
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Abstract

本发明描述了利用光学辐射处理组织的设备和方法。一方面，所述的设备是一种皮肤处理设备。例如，所述设备可以用于皮肤的和美容状况的处理。所述设备可以包括指示设备何时与受治疗者皮肤接触的传感器。可以进一步，在一些例子中，可以部分自动或全部自动地操作所述设备。所述的设备还可以进一步包括空气冷却的光源和优选冷却到5℃的冷却板。所述设备还包括窗口，通过增大窗口来降低功率密度和便于深层组织加热。

Description

皮肤处理设备
相关申请
本申请要求2005年2月18日申请的标题为“皮肤处理设备”的美国临时申请No.60/654130的优先权，所述申请被全文引用于本申请。
技术领域
本发明主要涉及一种利用能量(比如光辐射)处理各种不同皮肤和美容状况的方法和设备。
背景技术
分形处理方法一般主要用于处理表皮，即皮肤组织的表面。然而针对某些实际应用，需要提供进一步深入到组织的处理。
利用不同波长的电磁辐射(EMR)，包括可见和不可见的，可以在一定深度加热组织。作为辐射热，红外是一种可以直接通过称为转换的过程加热物体的能量形式。任何一个具有温度的物体可以发射出红外辐射(也就是辐射热)。红外辐射是不可见的，但能够以热的形式被感知。电磁光谱的红外段仅低于作为可见光的下一最低能带的红光或在红光之外。
发明内容
本发明的一个方面是一种手持皮肤处理设备，所述设备包括一个用于产生EMR的辐射源的光源组件和散热面，在靠近组织时所述散热面在组织上限定一个靶处理区域。光源组件被配置用以传输来自辐射源的EMR，并在工作期间通过散热面传送EMR。所述装置还包括用于冷却所述辐射源的第一冷却机构和用于冷却散热面的第二冷却机构。
本发明这一方面的优选实施例可以包括以下附加特征。皮肤处理设备可以包括一个用于抽气冷却辐射源的风扇和一个与辐射源热交换的散热装置。风扇将散热装置上的空气抽走，以除去散热装置在工作期间产生的热。所述散热装置包括多个冷却片。所述散热装置通过一个反射器热耦于辐射源，并且上述的风扇被配置用于冷却辐射源、反射器和散热装置。手持皮肤处理设备还具有一个用于控制第一冷却机构的控制单元。所述控制单元还包括与温度传感器和风扇分别电连接的控制器，因此所述控制单元能够根据从温度传感器接收到的信息自动控制第一冷却机构。
第二冷却机构是一种用于循环冷却剂的循环系统，所述系统包括用于冷却组织的冷却器，可以将组织处理至大约至少5℃。第二冷却机构还包括泵、冷却输入和冷却输出。所述冷却输入连接于在输入接口处的散热窗口，所述冷却输出连接于在输出接口处的散热窗口。第二冷却机构被配置用于在工作期间通过冷却输入将冷却流体提供给散热窗口，并通过冷却输出将热的冷却剂从散热窗口抽出，从而冷却散热窗口。所述冷却装置还包括一个冷却器。
第二冷却机构还包括用于监测组织温度的温度传感器和用于控制第二冷却机构的控制单元。所述控制单元还包括与温度传感器和泵分别电连接的控制器。所述控制器被配置用于根据从温度传感器接收到的信息自动控制泵。
本发明的另一方面是一种皮肤处理设备的窗口(window)，所述窗口被配置用于将来自设备的辐射源的EMR传输至待处理组织。所述窗口配置有窗格(pane)，其被配置为允许将EMR从皮肤处理设备传送到待处理组织。所述窗口还具有延伸穿过大体上窗格长度的第一通道和围绕窗格延伸的框架，以将窗格固定在皮肤处理设备中。所述窗口包括与第一通道的第一端流体连通的第一冷却输入和与第一通道的第二端流体连通的第一冷却输出。将窗口配置成在操作期间使流体流经冷却输入，流经第一通道并从第一通道的第二输出端流出，使窗口自身得到冷却。
本发明这一方面的优选实施例可以包括一些以下附加特征。窗口的通道是沟槽，所述沟槽具有沿着窗格表面延伸的开口部分。窗口还有一个光学表面对接于窗格的表面，这样在操作期间沟槽被密闭，从而使流体流经通道并防止流体从开口部分流出。所述窗口还包括在窗格和光学表面之间的光学材料。所述材料允许一些EMR从皮肤处理设备传送到待处理组织，并且是电介质涂层。
本发明的另一方面是一种用于处理位于深度至少约为0.5mm的组织的皮肤处理设备。所述设备包括含有EMR辐射源和窗口的外壳。所述窗口被配置以将来自辐射源的EMR传输至待处理组织。所述辐射源被配置以产生至少500W的EMR，并且所述窗口具有足够大的面积以产生少于5W/cm2的功率密度。
本发明这一方面的优选实施例可以包括一些以下附加特征。所述功率源的脉宽大于或等于0.5秒，并且少于或等于600秒。EMR辐射源被配置以产生至少1000W。
本发明的另一方面是一种用于在组织上实施处理的设备，所述设备包括具有散热面的外壳，用于产生可以穿过散热面的EMR的辐射源和当散热面接近于组织时可以指示的传感器。当接近组织时所述散热面在组织上限定靶处理区域，
本发明这一方面的优选实施例可以包括一些以下附加特征。传感器的启动表明散热面接触到组织。所述传感器可以是一种电场型(e-field)传感器，电容式传感器，电阻式传感器，压力传感器，或磁场型(H-field)传感器。所述传感器被配置以在电场中探测变化。
传感器电连接于一个控制器，所述控制器被配置为响应从所述传感器获得的信息提供信号。相应于通过传感器探测到非常接近于组织，所述控制器发布第一信号，相应于通过传感器探测到非常接近于第一组织，发布第二信号，相应于通过传感器探测到非常接近于第二组织，发布第三个信号。所述控制器根据从传感器的输入区分组织的类型。所述控制器响应第一组织类型的检测控制第一动作，以及响应第二组织类型的检测控制第二动作。第一动作是处理组织，第二动作是不处理组织。
传感器可以包括分布在散热面的第一节点和第二节点。当散热面与组织接触时，节点与组织接触；当散热面与组织不完全接触时，节点不与组织接触。当与皮肤接触时传感器测量节点间的电流。当节点间的电流被检测到时，传感器会指示皮肤在与传感器接触。
传感器可以固定在外壳上，并可以作为微型开关。所述装置也可以具有可操作地连接于传感器的输出装置。所述输出装置是视频装置，音频装置或振动装置中的一种。反馈机构也可以连接于传感器。所述反馈机构向设备的操作员指示，为了安全操作，要求散热面保持与组织接触的时间量。如果散热面与组织的接触被破坏，所述反馈机构将防止辐射源的起动。所述反馈机构阻止辐射源的起动直到预设的冷却时间已经过去之后。
该设备还具有用以在允许辐射源起动之前执行预设的冷却时间的控制单元。所述控制单元对辐射源执行预设的冷却时间。所述设备也可以是一个手持设备，并且所述控制单元可操作地耦合于所述手持设备。
辐射源可以是单色源，例如激光。作为选择，所述辐射源可以是卤素灯，辐射灯，白炽灯，弧光灯和荧光灯。
散热面可以用可变形的或粘弹性材料(像凝胶)制成。散热面也可以用固体材料，比如玻璃，蓝宝石或塑料制成。
该设备可以具有可操作地耦合于外壳的接触框架。所述接触框架从一个所延伸的位置可移动到靠近于散热面的收缩的位置。当框架在所述收缩的位置时传感器启动。当散热面靠近于接触框架时传感器启动。所述接触框架具有一个敞开的内部部分，允许EMR通过。推压杆连接于接触框架，并可操作地耦合于传感器，这样当散热面接触到接触框架时，所述推压杆启动传感器。传感器被固定在散热面和接触框架的其一之上。
本发明的另一方面是一种用于在组织上实施处理的设备，所述设备包括具有用于冷却组织的装置的外壳。所述用于冷却组织的装置包括当位于靠近组织的位置时在组织上限定靶处理区域的表面。外壳还包括用于产生EMR的装置。EMR在照射期间穿过该表面。该外壳还包括用于传感用于冷却的装置与所述组织的接触的装置。
本发明这一方面的优选实施例可以包括一些以下附加特征。当用于冷却的装置接触到接触框架时，用于传感的装置则启动。用于传感的装置的启动表明用于冷却的装置接触到组织。接触框架可操作地耦合于外壳。所述接触框架可以从一个所延伸的位置移动到与用于冷却的装置相接触的位置。
本发明的另一方面是一种手持皮肤处理设备的操作方法，所述方法包括传感手持设备的散热面与组织的接触，向手持设备的使用者提示何时该散热面与组织接触。并在散热面与组织失去接触时自动中断手持设备的辐射源的起动。
本发明这一方面的优选实施例可以包括一些以下附加特征。所述方法可包括传感散热面与组织的接触，向使用者指示该散热面是否与组织失去接触。传感接触的动作包含确定手持设备的接触框架何时接触散热面。接触框架与散热面的接触表明散热面与组织的接触。
所述方法还可以包括区分与传感器接触的第一组织类型和第二组织类型，并且根据组织类型采取动作。采取的动作包括：如果该组织对应于非可处理的组织类型，则不会照射组织；如果该组织对应于可处理的组织类型，则照射该组织。向使用者指示的动作包括启动视觉指示器和音频指示器中的一个。
本发明的另一个方面是一种自动操作手持皮肤处理设备的方法，所述方法包括传感手持设备的散热面与组织的接触，设定一个预设冷却时间，用于在利用所述手持设备的辐射源照射组织之前冷却组织，设定在所述预设冷却时间后的照射源的一个预设起动时间，如果散热面与组织失去接触，则中断辐射源的起动。
本发明这一方面的优选实施例可以包括一些以下附加特征。所述方法还可以包括在传感散热面与组织的接触之后，向使用者提示散热面是否与组织失去接触。向使用者提示的动作包括启动视觉指示器和音频指示器中的一种。传感接触的动作包括确定手持设备的接触框架何时接触散热面，其中接触框架与散热面的接触表明散热面与组织的接触。
附图说明
下面将参照以下附图以举例的方式描述本发明非限制性的实施例。
图1是本发明一个实施例的示意图，显示出接近组织的样本；
图2是依据本发明一个实施例，一个手持皮肤处理设备的侧视示意图；
图3是图2的手持皮肤处理设备的第二侧视图；
图4是图2的手持皮肤处理设备的第三侧视图；
图5是图2的手持皮肤处理设备的第四侧视图；
图6是图2的手持皮肤处理设备的第五侧视图；
图7是图2的手持皮肤处理设备的第六侧视图；
图8是图2的手持皮肤处理设备的前视图；
图9是图2的从正面观察手持皮肤处理设备的灯、反射器和光学系统的局部视图；
图10是图2的手持皮肤处理设备的透视图；
图11是图2的手持皮肤处理设备的第二透视图；
图12是图2的手持皮肤处理设备的后视图；
图13是图2的手持皮肤处理设备的第二后视图；
图14是图2的手持皮肤处理设备的仰视图；
图15是图2的手持皮肤处理设备外壳结构和完整单元的侧视图；
图16是示意本发明一个实施例的操作的流程图；
图17是在没有预冷却所处理的组织的情况下用于红外照射的处理时间与加热深度间的关系图；
图18是处理时间与表面皮肤温度的关系图；
图19是作为手持皮肤处理设备的一个可选择的实施例的侧视图；
图20是图19的手持皮肤处理设备的横截面的侧视图；
图21是用在图19的手持皮肤处理设备中的窗口的俯视示意图；
图22是图21的窗口的侧视示意图；
图23是图19的手持皮肤处理设备的部分的实施例的仰视示意图；
图24A和24B是图23的手持皮肤处理设备的部分在操作时的侧视示意图；
图25是用于皮肤处理设备的窗口的一个替换实施例的侧视示意图；
图26是波导的一个替换实施例的侧视示意图；
图27是图26的波导的仰视图；并且
图28是皮肤处理设备的正前表面的一个替换实施例的仰视图。
具体实施方式
利用升高和/或降低组织中所选区域的温度用于各种治疗和美容目的的优点已为人们所知很久。比如，加热垫、加热片或各种不同形式的电磁辐射(EMR)，包括微波辐射，电、红外辐射和超声波已被应用于加热皮下肌肉、韧带、骨骼等诸如此类，以例如加快血液流动，或促进各种不同创伤和其他损伤的治疗，并且用于各种不同治疗的目的，例如冻疮和高热症(hyperthermia)的治疗、血液循环不良的治疗、理疗、胶原刺激、脂肪团的处理、肾上腺素能的刺激、伤口愈合、银屑病治疗、形体重塑、非侵入性皱纹去除等。组织的加热可以用于作为一种用于切除肿瘤或其他非期望的生长物、感染等诸如此类的潜在处理方法。加热可以应用于小范围、局部区域，较大区域，比如手或脚，或更大组织的区域，包括整个身体。
因为上述的大部分技术涉及将能量穿过受治疗者皮肤表层应用到某一组织深度，最高温度通常发生在或接近于受治疗者皮肤表层，随着深度有时会大大降低。辐射在组织的表层中是高散射和高吸收的，使所述辐射中的相当大部分不能到达深层的组织区域从而引起其加热。考虑到由于散射与吸收所造成的能量损失，必须施加相当大的光学能量(包括近红外)以使得有足够能量到达深层的组织区域，从而获得所需的效应。然而，如此大量的光学能量会对组织的表层引起损伤，很难实现在深层组织区域中进行所需的光热处理。由于这些原因，光学辐射迄今在用于对深层的组织进行治疗和美容处理方面仍存极为有限的价值。
对于分形处理(fractional treatment)来说，深度加热方法也是较理想的，其部分依赖于一项发现，即在使用EMR处理组织时，在组织中产生“EMR-处理”的小岛(islet)的格构(lattice)，而不是“EMR-处理”的组织的大而连续的区域，因而具有显著的优点。格构是由一维、二维或三维的小岛周期性排列的，其中的小岛对应于组织的“EMR-处理”的局部最大量。小岛之间通过非处理组织相互隔开。这种“EMR-处理”导致产生“EMR-处理”的小岛的格构，其已经暴露于EMR特定波长或光谱，并在此称其为“光岛”(optical islet)的格构。当由于EMR能量的吸收导致“EMR-处理”的小岛的温度明显上升时，格构被称为“热岛”的格构。当被吸收的大量能量足以破坏细胞或细胞间的结构时，格构被称为“损伤岛”的格构。通过产生“EMR-处理”的小岛而非“EMR-处理”的连续区域，更多的EMR能量可以在降低大块组织的伤害风险的同时被传递。
虽然也可以使用其他温度，但为了能够利用近红外辐射更有效地处理组织，组织表面的皮肤一般需降至约5℃。因此本发明的技术结合了非烧蚀和分形技术(fractional techniques)的优点。
本发明可以使用的应用包括处理各种不同疾病和美容辅助处理，特别是脂肪团和皮下脂肪的处理、理疗、肌肉与骨骼的处理(包括疼痛的缓解和肌肉与关节的僵直)、脊髓问题的处理、诸如腕管综合症(CTS)、腱炎和滑囊炎的累积创伤失调(CTD)、纤维肌痛、淋巴水肿与肿瘤处理和诸如包括光滑皮肤、去除皱纹、缩小毛孔、皮肤提拉、改善色调和肌理、刺激胶原的产生、胶原的紧缩、减轻皮肤变色(也就是色素不均匀)、减少毛细血管扩张(即血管畸形)、皮肤张力的提高(例如提高其弹性、拉伸度、紧度)的皮肤嫩肤处理和痤疮、增生性瘢痕、去除体臭、去除疣和茧、处理银屑病和减少体毛处理。
本发明提供了利用分形和非分形方法用于有效的深度组织加热的装置。对于分形方法来说，以下所描述的实施例可以产生非一致(调制的)温度分布图(MTP)，包括在真皮和皮下组织深层(一般深度超过500μm)或表皮层和/或真皮的表层。在一些实施例中，这种分布图导致损伤岛(LID)的模式(格构)的形成。可以将主动或被动冷却应用到表皮层以防止表皮的损伤。
MTP的产生通过以下机制使皮肤结构和肌理得到改善(此说明并不唯一)：
1.通过升高温度使胶原纤维紧缩，从而提拉和张紧皮肤；
2.凝聚真皮和皮下组织的局部区域，从而提拉和拉紧皮肤；
3.凝聚真皮和皮下组织的局部区域，从而使皮肤肌理得到改善；
4.由于热应力和/或热冲击的愈合反应，促进胶原的生成。
大量其他的局部和系统的病理学可以用以下方法处理：
1.脂肪团：通过改变真皮/皮下组织边界的机械应力的分布，脂肪团的外观可以改善。
2.痤疮：通过选择光学辐射的波长以促进光学能量被皮脂的优先吸收和/或通过组织该模式以优先针对皮脂腺，可以实现对腺的选择性破坏。
3.增生性瘢痕：通过在瘢痕组织中引起拉紧和收缩，异常连接的组织可以转变为正常的。
4.臭味去除：通过选择性的针对分泌腺，分泌的汗量就减少，并且其组成可以被改变。
5.非皮肤表面整形：所述技术可以被用于器官增大(比如嘴唇)。
本发明的一个实施例是一种手持皮肤处理设备，其包括一种用于冷却受治疗者皮肤表面同时对其表面施加光学辐射的机构。当辐射到达具有一定深度的待处理组织时，立刻开始其加热，以寒潮(cold wave)的形式传播冷却，保护处理区域上的组织，并且将最大热量的深度移至皮肤更深层。在一个具体实施例中，冷却波可以传播至仅在处理区域上的深度，但不扩散至处理区域，至少应直到已有足够的能量输送到处理区域，以施加所需的处理。该设备的冷却机构可以在应用辐射之前、其间和/或其后冷却受治疗者皮肤，以更有效的保护在处理区域上的组织，并确保在被照射组织中最大程度的温度升高发生在或接近所需的深度。所述过程也允许将更高能量和更短持续时间的照射脉冲应用到皮肤上，而对所需深度以上的组织不造成任何损伤或只有最小程度的损伤。用于施加辐射的头也可以被用来施加冷却。手持皮肤处理设备可以包括固定在邻近靠近受治疗者皮肤的冷却机构的传感器。所述传感器能够指示何时冷却机构接触到受治疗者皮肤(或与受治疗者皮肤失去接触)，这样向使用者指示何时开始应用辐射是安全的。
图1显示了依照本发明一个实施例的设备100。对于所述设备来说，来自适合的能量辐射源1的光学能量30在到达组织31(也就是受治疗者皮肤)之前穿过光学(例如聚焦)设备2、滤波器3、冷却机构4和接触板8。在本发明的一些实施例中，这些部件中的某些使用单色能量辐射源的滤波器3或光学设备2并不一定是必须的。在其他实施例中，设备可以不接触皮肤。而还有其他另一个实施例没有冷却机构4，这样在接触板和皮肤之间就只有被动冷却。
一般在板8和组织31之间应用适当的光学阻抗匹配涂液或其他适当的物质，以提供增强的光和热接触。如图1所示，组织31被分为上层区域5和下层区域6，对于将辐射施加到皮肤表面的区域的应用来说，前者是表皮或真皮；后者为在先前例子中的皮下区域，区域6例如可以是皮下组织。
能量30，可能结合以下中的一个或是其组合，即来自光学设备2的聚焦，来自滤波器3的波长选择，并且和来自冷却机构4的冷却一起，导致在组织31所选的深度上发生最大程度的加热。所选的深度可以是如上述的位于或靠近区域5和6的连接处，或在下层区域6，并且它也可以在区域5或皮下组织中。
能量辐射源1可以是任意适当的电磁辐射(EMR)源，但优选的是发射可见光的辐射源，或在近红外及红外范围的能量的辐射源。用于与本发明结合的光源可以是相干或非相干辐射源，能够以所需的波长或所需的波带(wavelength band)或以多波带产生光能。准确的能量辐射源1和选择的能量，可以随待施行的处理的类型，待加热的组织，在组织中需处理的深度、和在待处理的所需区域能量的吸收而改变。能量辐射源1可以产生EMR，比如在宽光谱上、有限光谱上或以单一波长产生近红外光或可见光辐射，比如由发光二极管或激光器产生。在某些情况下，窄光谱光源更好，因为由能量辐射源产生的波长可以被针对特殊的处理类型或可以被适配于到达所选择的深度。在其他实施例中，宽光谱的辐射源也许更好，例如，比如通过根据应用使用不同滤波器，将待施加到组织的波长可以改变的系统。声，射频或其他EMF辐射源也可以在适当的应用中使用。
例如，紫外光，紫光，蓝光，绿光，黄光或红外辐射(比如约290-600nm，1400-3000nm)可以用于表层靶的处理，例如血管和色素性病变，细纹，皮肤织构和毛孔。在约450至约1300nm范围的蓝光，绿光，黄光，红光和近红外光，可以用于处理在皮肤下深达约1毫米深度的靶。在约800至约1400nm，约1500至约1800nm范围的或在约2050nm至约2350nm范围的近红外光可以用于处理更深的靶(例如在皮肤表面之下的深达约3mm)。下表中列出了被认为适合用于处理各种不同美容和医疗状况下的电磁能量的波长的例子。
表1在光美容过程中不同波长光的应用
  处理条件或应用   波长(nm)
  抗老化   400-2700
  表层血管   290-6001300-2700
  深层血管   500-1300
  色素性病变，色素沉着   290-1300
  皮肤肌理，妊娠纹，疤痕，多孔的   290-2700
  深层皱纹，弹性   500-1350
  皮肤提拉   600-1350
  痤疮   290-700，900-1850
  银屑病   290-600
  毛发生长控制   400-1350
  PFB   300-400，450-1200
  脂肪团   600-1350
  皮肤清洁   290-700
  气味   290-1350
  油性   290-700，900-1850
  透皮输送的涂液   1200-20000
  透皮输送的有色涂液   颜色中心的吸收光谱和1200-20000
  在皮肤状况上有PDT效应(包括抗癌效应)的涂液   光敏化剂的吸收光谱
  在皮肤状况上有PDT效应(包括抗癌效应)   290-700
  的ALA洗液
  疼痛缓解   500-1350
  肌肉，关节处理   600-1350
  血液，淋巴，免疫系统   290-1350
  直接单态氧产生   1260-1280
能量辐射源1可以是任意种类的相干光源，例如固体激光器，染料激光器，半导体激光器、光纤激光器或其他相干光源。例如，能量辐射源1可以是辐射灯，卤素灯，白炽灯，弧光灯，荧光灯，发光二极管，激光器(包括半导体和光纤激光器)，太阳，或其他适合的光能量辐射源。作为另一个例子，能量辐射源1可以是钕(Nd)激光器，例如Nd:YAG激光器。此外，可以使用相同或不同的多能量辐射源。例如，可以使用多激光器辐射源，并且他们可以产生具有相同或不同波长的光能量。作为另一个例子，可以使用多照明器辐射源，并且他们可以被过滤以提供相同或不同的一个或几个波带。此外，在同一设备中可以包括不同类型的辐射源，例如将激光器与照明器混合。
在所述示例型的实施例中，能量辐射源1包括产生具有波长在1064nm附近的辐射的钕(Nd)激光器。所述激光器包括激光介质，例如，在所述实施例中是钕YAG激光棒(掺杂Nd+3离子的YAG基质晶体)，和耦合于激光棒的用以形成产生光辐射的光腔的相关光学部件(例如反射镜)。在其他实施例中，其他激光光源，例如铬(Cr)，镱(Yt)或半导体激光器，或宽带光源，例如照明器，可以被用于产生处理辐射。
激光器和其他相干光源可以用来覆盖在100至100000nm范围的波长，相干能量辐射源的例子有固体，染料，光纤和其他类型的激光器。例如，可以使用带有照明器或二极管泵浦的固体激光器。由所述激光器产生的波长在400-3500nm范围内。所述范围也可以通过利用非线性变频扩大至100-20000nm。固体激光器能够提供脉冲宽度范围从飞秒到连续波的最大限度的灵活性。
相干辐射源的另一个例子是具有非相干或相干泵浦的可产生可调谐波长光发射的染料激光器。染料激光器能够利用溶解在液体或固态基体的染料。一般的可调谐波带覆盖400-1200nm，并且激光器带宽约0.1-10nm。不同染料的混合能够提供多种波长发射。对于非相干泵浦染料激光器转换效率约为01.1-1％，而使用相干泵浦最高达到约80％。
相干辐射源的另一个例子是光纤激光器。光纤激光器是具有掺杂纤芯或非掺杂纤芯(拉曼激光器)的有源波导(active waveguide)，具有相干或非相干泵浦。稀土金属离子可以作为掺杂材料。芯材和覆层材料可以是石英，玻璃或陶瓷。芯的直径可以从几微米到几百微米。泵浦光可以通过芯表面(core facet)或覆层发射到芯中。所述光纤激光器的光转换效率最高可达到约80％，并且波长范围可以从约1100至3000nm。不同稀土离子的组合，有或没有附加的拉曼(Roman)转换，都能提供不同波长的同时产生，这样有益于处理的结果。在二次谐波(SHG)或光学连接于光纤激光器输出端的光学参量振荡器(OPO)的帮助下，范围可以有所扩展。多个光纤激光器可以组合为一束或可以当作单个光纤激光器使用。
半导体激光器可以用于400-100000nm范围。由于很多光皮肤病(phodermatology)应用需要高功率光源，以下所述的使用二极管激光条的构造基于约10-100W，1厘米长的连续二极管激光条(cw diode laser bar)。注意到其他辐射源(例如LED和微激光器)可以在所描述的具有适当改进光学或机械子系统的二极管激光条的构造中被替代。
其他类型的激光器(例如气体，准分子等)也可以被使用
EMR的多种非相干辐射源(例如弧光灯，白炽灯，卤素灯，电灯泡)可以用作本发明的能量辐射源1。有个别单色照明器也可使用，例如，空心阴极灯(HCL)和无电极紫外灯(EDL)。HCL和EDL可以从化学元素中产生放射线，例如钠发射波长在550nm的亮黄光。
线性弧光灯将利用脉冲放电过热惰性气体等离子体作为光辐射源。通常所用的气体为氙气，氪气和二者不同比例的混合。填充气压可以从约几个乇(torr)到上千乇(torr)。用于线性闪光灯的照明器外壳的可以由熔融石英，掺杂的石英或玻璃，或蓝宝石制成。透明外壳的发射带宽约180-2500nm，并且通过选择在照明器外壳内合适的掺杂离子，在照明器外壳上的介电涂层，吸收式滤光器，荧光转换器，或这些途径的合理组合进行改变。
在一些实施例中，可以使用具有由BK7玻璃制成的梯形聚能器的氙气填充的线性闪光灯。如以下实施例中所阐述的，光学系统的远端可以是，例如，附属于聚能器输出面的微棱镜阵列。由这种照明器产生的EMR光谱范围约为300-2000nm。
白炽灯是最常见的光辐射源中的一种，在灯丝温度约2500℃时发射带从300至4000nm，利用反射器和/或集线器输出发射可被集中于靶。
卤素钨丝灯利用卤素循环以延长灯的寿命，并允许其在升高的灯丝温度(至约3500℃)中工作，这就很大的提高了光学输出。这种照明器的发射带范围约300至3000nm。
发射的光在290-2000nm范围的发光二极管(LED)可以用于覆盖半导体激光器不能直接达到的波长。
如果光学设备2是一种聚焦设备，其可以是任意适合的能够将部分来自能量辐射源1的能量30聚焦到组织31，特别是到组织31中所选的深度。例如，设备2可以包括反射镜，棱镜，反射器，透镜(比如菲涅尔透镜)，准直透镜或聚焦透镜，衍射光栅，或其他光学设备。设备2也还可以包括多个上述所列设备或其阵列。
滤波器3可以是任意适合的能够选择或至少部分选择来自能量辐射源1的某些波长或波带的滤波器。在某些实施例中，一个特定的波长组可以由滤波器3所阻挡。来自辐射源1能量中不需要的波长还有可能会通过本领域公知的方式被波长相移，以加强所需波带中的能量。因此，滤波器3可以包括被设计用以吸收，反射或改变电磁辐射的某些波长的元件。例如，滤波器3可以被用来移除某种被周围组织吸收的波长的类型。例如，正如人体剩余的大部分一样，真皮，皮下组织和表皮组织主要由水构成。通过利用可以选择性地移除会激活水分子的波长的滤波器，人体对这些波长的吸收会大大降低，因此可以有助于减少这些分子中由光吸收所产生的热量。因此，利用辐射能穿过水基滤波器，使可能会激活水分子的辐射的频率被水基滤波器吸收，就不会被传输到组织31中。所以水基滤波器可以被用来降低在处理区域上的组织中吸收的、并被转化为热的辐射源量。对于其他处理，利用水对辐射源进行的吸收对于治疗可以是理想的或需要的。
图1示出了相邻于组织31表面的冷却机构4。冷却机构4可以是任意适合的能够降低组织31温度的冷却机构。热能32可以从组织31穿过接触板8进入冷却机构4。例如冷却机构4可以是空气或在接触板8上吹过的其他适合的气体，冷却水，或冷却油，或其他流体。也可预见这些物质的混合，比如油和水的混合，也可以适用。冷却机构4可以具有任何适合的构造，例如，一个平板，一串导管，护套管，或一串用于使空气或其他气体、液体穿过板8的通道。例如，在此实施例中，冷却机构4可以是一种水冷接触板。在另一个实施例中，冷却机构4可以是一串携带冷却剂流体的或制冷剂流体(例如致冷剂)的通道，其中通道与组织31或板8接触。在另外一个实施例中，冷却机构4可以包含横过组织31表面的水或制冷剂流体(例如R134)喷雾器，冷气喷雾器或气流。在其他实施例中，冷却可以通过化学反应(例如吸热反应)实现，或通过电子制冷实现，比如Peltier冷却。在其他实施例中，冷却机构4可以具有多于一种类型的冷却介质，或者缺少冷却机构4和/或接触板8，例如，在组织是被动的或直接进行冷却的(例如通过低温或其他合适的喷雾器)实施例中。传感器或其他监测设备也可以嵌入冷却机构4中，例如，以监测温度确定组织31所要求的冷却程度，并且以手动或电子方式进行控制。
在某些情况下，冷却机构4可以用来将组织31的表面温度保持在正常温度，例如可以是37或32℃，这决定于待加热的组织类型。在其他实施例中，冷却机构4可以用来降低组织31的表面温度至低于所述组织类型正常温度下的某一温度。例如，冷却机构4能够降低组织31的表面温度至，例如，介于25℃和-5℃之间。
在本发明的一些实施例中，比如如图1所示，来自能量辐射源1的能量30可以穿过冷却机构4。在这些构造的类型中，冷却机构4可以由能够透过至少部分能量30的材料制成，例如，空气，水或其他气体或流体，玻璃或透明塑料。在其他实施例中，冷却机构4可以用一串不连续的通道形成，并且能量30可以在这些通道之间穿过。在本发明的其他实施例中，能量30可以不直接被导向通过冷却机构4。
接触板8可以由适合的热传递材料制成，并且在板与组织31接触的地方，应使用与组织31有较好的光学匹配的材料制成。蓝宝石是一种制备板8的适合材料的例子。在一些实施例中，接触板8具有较高的热导系数，例如，允许通过冷却机构4对组织表面进行冷却。在其他实施例中，接触板8可以是冷却机构4的整体的一部分，或不存在。在本发明的一些实施例中，接触板8可以由可变形的或粘弹性材料制成，例如凝胶(比如水凝胶)。在其他实施例中，接触板8可以由固体材料制成，例如玻璃，晶体(比如蓝宝石)，或塑料。在本发明的一些实施例中，比如如图1所示，来自能量辐射源1的能量30或其部分，可以穿过接触板8。在这些构造中，接触板8可以有能够透射至少部分能量30的材料制成，例如玻璃，蓝宝石，或透明塑料，或者接触板8可以通过这种方式制作，从而允许至少部分能量30传送通过接触板8，例如，通过接触板8中的一串孔，通道，透镜等。
在本发明的一些实施例中，能量辐射源1，光学设备2和/或滤波器3也可能需要冷却机构。如图1中箭头32所指，这种冷却机构与通过接触板8冷却组织31的冷却机构4可以相同或不同。例如，在图1所示的实施例中，冷却机构7被示出与冷却机构4分开，用来冷却滤波器3或光学设备2。冷却机构7的设计可以随在该设备的构造中所用的部件而改变。在图1中，冷却机构7和冷却机构4作为分离的系统而示出。然而，在其他实施例中，冷却机构7和冷却机构4可以是同一系统的一部分，或只有其一，或者都没有。冷却机构7可以是本领域公知的任何适合的冷却机构，比如空气，水或油。这些物质的混合，比如油和水的混合，也可以被预见是适用的。部件的冷却可以通过对流或传导冷却进行。
能量辐射源1，光学设备2，滤波器3，冷却机构4或冷却机构7中的一个或多个可以以电子方式控制。例如，嵌入冷却机构4或接触板8的传感器可以确定到达组织31的能量大小，并且可以指示能量辐射源1产生或多或少的能量，或者指示冷却机构4提高或降低冷却，这些都决定于具体应用。其他传感器和诸如此类可以被嵌入任何在此所述的部件中。这些控制例如可以是电子预编程的或手动操作的。
图2是依据本发明的实施例，手持皮肤处理设备200的侧视横截面图。图2示意了手持皮肤处理设备200的实施例的大部分部件。另一方面，图15是依据本发明一个实施例，一个在外壳300中的完整的手持皮肤处理设备200的侧视图。图3-14是图2手持皮肤处理设备200从不同角度观察的视图，并且这些图示出了手持皮肤处理设备200在不同结构状态的实施例。换句话说，图3-14没有描述在其外壳300中的包括其所有部件的整个手持皮肤处理设备200。
在图2-15的实施例中，手持皮肤处理设备200包括了上面结合图1所讨论的许多特征。参照图2，设备200包括能量辐射源202，其可以是任何能够在某一波长产生光能的适合的光学能量辐射源，所述光能可以在组织内部需要处理区域的某个深度产生热量。在图2的实施例中，能量辐射源202例如是钨丝卤素灯。反射器206布置在能量辐射源202并且与其形成包围关系。反射器206用来反射来自能量辐射源202的能量(例如朝下)至皮肤接触板210。在本发明的其他实施例中，没有使用这种反射器206。在图2，8和9的实施例中，反射器206的横截面(图8和9)近似为半圆形并且具有管状的长度(图2)。反射器206可以由任何公知的能反射辐射能的材料制成，例如金属。虽然任何高反射率金属均可以使用，包括银和铜，但反射器206的表面优选是金。
在图2的实施例中，布置于能量辐射源202和皮肤接触板210之间的是光学设备204和/或滤波器(未显示)。光学设备204可以是一种聚焦装置以将来自能量辐射源202的至少部分能量聚焦到位于设备200下的组织，并且特别是组织中某一所选深度。光学设备204还可以是波导，优选由石英制成。如果使用滤波器的话，其可以是任意适合的能够选择或至少部分选择来自能量辐射源202的某些波长或波带的滤波器。如果使用光学设备204和滤波器的话，它们可以与上述结合图1的实施例所讨论的相应部件完全相同。
在图2-15的实施例中，手持皮肤处理设备200包括安置在末端尖部的用于受治疗者皮肤或组织的冷却机构208。所述冷却机构208包括与受治疗者皮肤接触的接触板210和用以固定接触板210的护套212。接触板210可以由适合的热传导材料制成，比如以上所阐述的。接触板210允许来自能量辐射源202的辐射能通过其中，以辐射到受治疗者皮肤。在其他实施例中，将遮片，屏蔽板或遮护板(未显示)装入设备200的接触板210中，或在其上，或在其下，而阻挡一些辐射能到达受治疗者皮肤，因此在受治疗者皮肤上产生所选的处理区域。还是在其他实施例中，聚焦元件(例如透镜，棱镜)的阵列可以装入设备200的接触板210中，或在其上，或在其下，而将辐射能聚焦或分散至皮肤中某些位置，因此在受治疗者皮肤上产生所选的处理区域。(所述方法和设备的更详细描述公开在授权于2006年2月14日并且转让给Palomar Medical Technologies有限公司的美国专利No.6997923。美国专利No.6997923在此引入参考。)
在一个实施例中，接触板210由蓝宝石制成。冷却机构208也可以包括安置在设备200顶端用以固定接触板210的护套212。在一个实施例中，护套212可以是安置在接触板210周围的金属结构。护套212具有一个穿过其中部的开口，以允许辐射源从护套212中通过。在图2-15的实施例中，护套212被构造用于接收可以在护套212中循环的冷却介质，例如水，空气或油，从而去除来自护套212与接触板210的热量。图2-15的设备200还包括冷却管道214，以将冷却介质提供给护套212。作为选择，光学设备204可以是通过护套212的波导，这样波导的一端可以提供接触面210。使用中，接触板210限定受治疗者皮肤上的靶处理区域。
手持设备200包括传感机构220，用以指示何时接触板210接触到受治疗者皮肤。传感机构220包括接触框架222，推压杆224和传感器226。传感器226可以是，例如微型开关。图2-15示意了本发明的一个实施例，其包括用以传感冷却机构与受治疗者皮肤接触的传感机构220。传感机构220被设置在邻近冷却机构和接近受治疗者皮肤。所述传感机构220可以指示何时冷却机构接触到受治疗者皮肤和/或冷却机构脱离与受治疗者皮肤接触。在一个实施例中，传感机构220也可以装入图1的设备100中。
在图10-11的实施例中，接触框架222具有矩形的横截面。在其他实施例中，接触框架222具有方形或圆形的截面。或任何其他所需的形状。如图10-11所示，接触框架222可以成形为一个框架，使得接触框架222的内部部分是开放的。因此，从能量辐射源202的辐射通过接触框架222的内部部分可以被应用于受治疗者的皮肤。接触框架222可以由金属，塑料或任何其他适合的材料制成。
传感器226是传感何时接触表面210触到受治疗者皮肤的设备。更特别的是，传感器226传感何时接触框架222触到冷却机构208的接触面210，其表明接触面210与受治疗者皮肤相接触。传感器226可以是任何机械的，光学的，电光的或其他指示接触面210与受治疗者皮肤接触的传感器。在一个实施例中，传感器226可以是微型开关。传感器226可以被校准，使得当接触面210接触到接触框架222时传感器被启动。
在图2-15的实施例中，推压杆224可操作地将接触框架222连接到传感器226。在示意的实施例中，两个推压杆224连接于接触框架222。在本实施例中，两个推压杆224均连接于接触框架222的一边。在其它实施例中，推压杆224可以被置于接触框架222的不同边上。在其他实施例中，只有单个推压杆224可以使用。还是在其他实施例中，可以使用多于两个推压杆224。在图2-15的实施例中，当接触框架222接触到冷却机构208的接触面210时，推压杆224接触到传感器226，启动传感器。
接触框架222，推压杆224和接触机构220的传感器226可操作地连接于设备200。在图2-15的示意的实施例中，例如，接触框架222连接到推压杆224，其又通过外壳300和连接部件(未显示)与设备200的下部相连。所述一个或多个连接部分固定推压杆224到设备200，所以也固定接触框架222到设备200，同时允许推压杆224和接触框架222相对于设备200向上或向下移动。如图3，4和15中双箭头所示，接触框架222可以相对于接触板210向上或向下移动。在一个实施例中，传感器226被固定安置在设备200的外壳300上。在另外一个实施例中，传感器226通过被牢固地安放到接触框架222或接触板210，其被置于接触框架222和接触板210之间。在所述实施例中，一旦接触板210与接触框架222相接触，传感器226就被启动。在一些实施例中，接触机构220也可以包括弹簧或其他将接触框架222从冷却机构208的接触板210偏压的设备。
在本发明的另一实施例中，传感器226能向使用者提供反馈以指示接触板210与受治疗者皮肤的接触或未接触。在一个实施例中，传感器226在手持设备200上具有一个输出。例如，手持设备200可包括视觉指示器，例如光，用于指示何时接触板210与受治疗者皮肤接触。例如，如果灯是亮的，就表示接触板210与受治疗者皮肤接触；如果灯是灭的，就表示接触板210没有与受治疗者皮肤接触。在其他实施例中，设备200可包括一个扬声器或其他可以告知使用者接触板210与受治疗者皮肤接触的音频设备。在一个实施例中，音频设备发出嘟嘟响提示与皮肤的接触。此外，音频设备发出嘟嘟响提示接触板210与皮肤的接触已结束。在另一个实施例中，音频设备在接触板210与受治疗者皮肤接触时的整个期间产生连续的音调。比如当与受治疗者皮肤接触脱离时声音即结束。在另一个实施例中，可以提供给使用者感知的反馈，例如当接触板210与受治疗者皮肤接触时设备200可以振动。
在另一个实施例中，传感机构220的传感器226可以通过(连接器216的)电缆电气或光学地连接于控制单元(未显示)。例如，图2描述了电线230或缆的一端连接到传感器226。所述电线230的另一端通过连接器216连接于控制单元。因此，视觉的和/或音频的和/或感知的指示器，类似于以上所述，可在控制单元中产生以指示冷却机构208是否与受治疗者皮肤接触。
在此实施例中，图2-15的手持设备200包括将连接索或者连接缆连接到控制或基本单元(未显示)的连接器216(图3，4)，控制或基本单元可以通过控制信号与手持设备200相互通讯。控制单元可以包括，例如提供用于冷却机构208的冷却介质。例如，图2描述冷却管道214使护套212连接到用于该连接索的连接器216。在另一个实施例中，控制单元可以包括用于对在手持设备200中能量辐射源202的功率设置和诸如此类的设置。此外，控制单元可以包括微机和/或控制器以控制本发明的某些特征，下面将对此作更详细的描述。将控制单元连接于手持设备200的连接器216的线缆可以包括用于冷却剂的供给线路和用于手持设备200的控制线路和电源线。在其他实施例中，可以不使用这种连接器216。
本发明的另外一个实施例是一种用于手持设备200的空气冷却机构和过程。参照图2-15，并且特别是图10-11，空气冷却机构的例子包括风扇240和管道242。在一个实施例中，风扇240可以是由来自控制单元的电线提供动力的电风扇。此外，在一些实施例中，风扇的功率(例如速度)可以由控制单元控制。在本发明的范围内可以使用任何类型的风扇240。在图2-15的实施例中，风扇240足够紧凑以安装在手持设备200的外壳300中。
在图2-15的实施例中，管道242围绕在手持设备200中需要冷却的物件周围。例如能量辐射源202和反射器206可能需要冷却。此外，许多其他在设备200中的部件可能也需要冷却，例如光学设备204，电极，和/或其它在设备200中的反射表面。管道242被构造用于向这种区域提供冷却。
在图2-15的实施例中，管道242包括多个散热片244。这些散热片244提高了管道242的散热面面积，这就提高了设备200的冷却能力。管道242可由金属或任何其他适合的材料制成。除了散热片244之外，或取代散热片244，管道242可以包括一个或多个不同类型的有助于从设备200去除热量的散热器。管道242还可以包括散热片244或延伸到接近于任何需要冷却的结构的散热器。散热片244可以在任何方向延伸，包括如图10-11所示的向上的方向。
风扇吹动空气通过管道242，从管道242去除热量并且使设备200保持凉爽。装入足够小和功率足够高的风扇240，所述冷却机构可以不增加设备规模、以成本效率的方式有效地从手持设备200中去除热量。
在图2-15描述的本发明的实施例使用空气冷却能量辐射源202和反射器206，并且使用水冷却用于接触受治疗者皮肤的冷却机构208。在其他实施例中，空气冷却也可以被用于冷却机构208。此外，在所述实施例中，冷却机构208可以是管道242的一部分。
当使用卤素灯当作能量辐射源202时，温度变化如此大以致通过一个或多个小而便宜的风扇的空气冷却足够用于该设备的卤素灯和反射器。因为通常皮肤的表面被要求冷却到很低的温度，优选仍然是利用冷却介质(例如冷冻液体或气体)，冷却接触板210(或冷却机构208)。使用小风扇冷却照明器可以减少从控制单元进入手持设备200的冷却介质的用量。这就减小了需要运载冷却介质的连接索的尺寸，和需要冷却冷却介质的冷却器的尺寸和成本。
在操作时，使用者将设备200应用到受治疗者皮肤。使用者将接触框架222对准使用者想要处理的受治疗者皮肤的准确区域周围。然后操作者在手持设备200上向下推(或朝向皮肤表面)，使推压杆224在手持设备200中向上延伸，以使皮肤接触板210开始接触皮肤表面。当使用者手持设备200上按下或朝向皮肤按下时，设备200的接触板210靠近接触框架222和皮肤。换句话说，当使用者在手持设备200上按下时，接触框架222被压向受治疗者皮肤，并且当接触板210被迫朝向接触框架222和皮肤时，推压杆224移入外壳300。当皮肤接触板210与皮肤表面接触时，推压杆224启动传感器226，这就表明与控制单元和/或与手持设备200的使用者接触。
最后，当接触框架222开始接触接触板210时，推压杆224接触并启动传感器226，表明接触板210正与受治疗者皮肤接触。因为接触板210被冷却，传感器226的启动表明皮肤的冷却已经开始。以上描述和图2-15的描述描绘了传感机构220的一个实施例。
传感机构220的使用帮助了手持设备200的使用者。例如如果使用者需要在辐射应用前冷却受治疗者皮肤，传感机构220帮助手持设备200的使用者来确定何时设备200的冷却机构208与受治疗者皮肤接触。这就防止了当接触板210与受治疗者皮肤实际上没有接触时，使用者错误地认为它们相接触。所以，在所述实施例中，传感机构220为设备200提供了安全的特征。
一旦使用者收到表明接触板210与受治疗者皮肤相接触的反馈时，使用者会开启设备200来照射皮肤。在需要预冷却的情况下，来自传感器226的提示与皮肤接触的反馈对于一个预冷却时间可以是不同的，并且可以改变以向操作者指示可以开始应用辐射。例如当设备200在预冷却皮肤时反馈可以提供一种嘟嘟声，并且当使用者可以安全开启设备200以照射皮肤时，反馈提供一种连续的音调。在一个实施例中，设备200可以防止使用者开启，直到到达预冷却的时间，并且如果与皮肤表面的接触被破坏，设备200重新开始循环。在另一个实施例中，设备200的开启时间是预设的，这样一旦使用者启动发射，设备200将会在预设时间内照射皮肤。在另一个实施例中，如果与皮肤表面的接触被破坏，设备200将会停止辐射。在另一个实施例中，设备在照射之后向使用者提供反馈以指示照射后的冷却时间。
依照本发明的一个实施例，图16的流程图说明在操作期间设备200和控制单元如何工作以帮助使用者辐射受治疗者皮肤。图16所示前三步骤可以由用户顺序执行。图16实施例的剩余步骤可以由设备200和控制单元自动执行。在其他实施例中，有些步骤可以被自动执行而有些步骤可由用户执行。首先，在模块1601和1602中，如上所述，用户开始执行程序，并且围绕受治疗者皮肤的靶区域对准接触框架222。为了冷却皮肤，用户随后按压设备200抵住受治疗者皮肤(模块1603)，直到传感器226指示接触板210接触到皮肤。在模块1604，设备确定接触板210是否接触皮肤。当传感器226指示接触板210接触到受治疗者皮肤时，给用户发送这种接触存在的指示(模块1605)。如果设备200或者控制单元没有提供这种指示，在一个实施例中，用户应该重新开始这个程序。
在如图16所示的一个实施例中，在模块1606，可以利用预设冷却时间配置控制单元和/或手持设备200。此预设冷却时间为在辐射起动之前设备200等待(或者必须等待)的时间量，尽管冷却机构已接触受治疗者皮肤。此预设冷却时间可以被用作一个安全机制和/或作为一种自动处理方法。
在如图16所示的一些实施例中，在模块1607，控制单元和/或手持设备200可以用能量辐射源202的预设起动时间进行配置。此预设起动时间是为了辐射受治疗者皮肤能量辐射源202将要起动的时间量。或者是，此预设起动时间可以是能量辐射源202的起动周期或者脉冲的数量，或者可以是辐射的起动周期的数量和脉冲长度的组合。此预设起动时间可以被用作一种安全机制和/或一种自动处理方法。进一步，预设冷却时间和预设起动时间的结合可以被用来产生自动化过程。不同的预设冷却时间和预设起动时间可以被用在不同的处理中。
在如图16所示的其它实施例中，在模块1608，传感器226可以确定处理期间何时皮肤与冷却板222的接触消失。如图16模块1609中所示，如果传感器226指示受治疗者皮肤和冷却机构208的接触板222的接触已消失，则可以给控制单元和/或手持设备200提供一个自动中断。此自动中断提供一个安全机制，使得受治疗者皮肤不被诸如过热和/或过度辐射伤害。在此实施例中，如果传感器226指示接触已消失，中断信号可以关闭能量辐射源202。此中断信号可以由控制单元产生。在其他实施例中，该中断信号可以在手持设备200上产生，使得如果受治疗者皮肤和冷却机构208的接触消失，则自动中断能量辐射源202的起动。此外，如图16的模块1610所示，控制单元和/或手持设备200可以提供给用户接触已消失和起动已中断的指示。用户然后可以重启(模块1611)或者放弃该过程。在替代性实施例中，不使用此自动中断。相反，在这样实施例中，控制单元或者手持设备200可以指示用户接触板222和受治疗者皮肤的接触已消失。在此实施例中，如果需要，在受治疗者皮肤和冷却机构208的接触结束之后，使用设备200可以持续起动能量辐射源202。
当辐射的起动和冷却循环已完成时，组织的辐射可以结束(模块1612)并且循环可以结束(模块1613)。控制单元和/或手持设备200可以指示给用户(通过视觉、音频或感知信号)为了在受治疗者皮肤上的不同靶区域上开始另一个循环，要安全地复原设备200。
如上所述，许多应用需要在辐射应用之前冷却受治疗者皮肤的靶区域。这可以有效保护处理区域之上的组织，可以允许较高的能量流量和较短的脉冲持续时间，并且可以保证组织中最大温度上升发生在或者接近期望深度。对于诸如脂肪团的处理的特定应用，优选地进行预冷却，其中光线或者其他EMR被应用一个较长周期以在较深深度进行加热。此外，对于某些应用，在给受治疗者皮肤应用辐射时，冷却的施加是必要的或期望的。进一步，在诸如消散静脉处理期间继续施加的光线的某些应用，优选地进行后冷却。
辐射应用时间根据大约1mm到50mm深度分别从大约2秒到大约2小时之间变化。依据深度、可进行的处理以及其他因素，功率密度可以从大约0.2到50W/cm2之间变化，更优选地，从大约0.5到20W/cm2，最优选地，从大约0.5到10W/cm2或者0.5到5W/cm2。如上结合图16所述，手持设备200和/或控制单元可以具有为不同应用预设的辐射应用时间和功率密度。此外，不同的预设冷却时间可以结合不同的辐射应用时间和/或功率密度使用。
对于工作在红外波长的光源，图17说明处理时间和加热深度之间的关系。尽管加热深度依赖于不同因素，包括使用的电磁波长、处理的组织类型和电磁波长的功率密度，图17提供了使用红外波长和通常0.5-5.0W/cm2范围内的功率密度加热一定深度的组织的参数的一般指引。为了比较，图18示出当使用预冷却和在处理期间持续冷却皮肤时，表面皮肤温度(中值和标准偏差)与处理时间之间的关系。
参照图19到图23，机头(handpiece)400可以处理真皮(dermis)和脂肪或者其他皮下组织。可选择地，机头的实施例可以被设计来在相应更深或者更浅的深度下加热组织。
为了更深入加热组织，不论是使用分形或者传统方法，与现有技术中设备相比，机头400以相对更低的功率水平持续更长时间来传输光到达组织。换句话说，组织辐射程度更低，但传递能量的脉宽更长。例如，对于一些应用，诸如胶原刺激和伤痛减轻的某些类型，机头和其他实施例可以被设计成持续1-10秒的时间来发送10W/cm2。但是为了处理脂肪团，优选地是更低能量密度持续较长脉宽。因此，机头400的一个实施例被设计来在同样期间或者更长期间内传递1-2W/cm2，尽管更长时间是可行的，但优选地是0.5s-600s，这取决于处理的深度和范围。
下表提供了对于许多应用设计的实施例的优选规格，但是许多其他应用也是可能的。
表2不同应用的规定值
  应用   皮肤改造(remodeling)   痤疮   脂肪团
  波长谱   900-1350nm   900-1850n   900-1350nm
  m
  窗口尺寸   12cm*28cm   10cm*15cm   40cm*40cm
  功率密度   50W/cm2   85W/cm2   1-4W/cm2
  能量流量   5-240J/cm2   5-400J/cm2   多达2500J/cm2
  脉宽   0.25-10s   0.25-5s   0.5-600s
  皮肤冷却温度   5℃   5℃   5℃
在本发明的替代实施例中，通过增加传输EMR的窗口尺寸，如上所述的诸如设备100和200的设备可以被用来提供较低的功率密度。换句话说，与其通过降低设备产生的能量的相对量来降低功率密度，不如通过增大传递能量到待处理组织的窗口的面积来降低功率密度。除了产生期望的功率密度，增加面积也具有额外优势，即允许机头400与相同的基本单元一起用作其它机头，诸如结合图1-15所述的实施例。
更进一步，机头400也具有在任意时间增加处理的组织面积的优势，从而，可以加快处理速度和提高效率。因此，患者每次就诊所需要花费的时间相对较少，并且控制该处理的人员在相同时间内可以进行相对多的处理。
除了可选的窗口配置和包括下述的某些其他额外特征，机头400在功能、结构和操作上基本上与结合图1-16所述的设备100和200相同。但是通过比较，以上所述的设备包括相对更小的传输EMR的窗口。例如，参照图14，设备200包括12mm*28mm的、允许从灯202(图8和9所示)到待处理组织传输光线的窗口223。通过沿着窗口的一个或者两个28mm边沿冲洗冷冻的冷却介质(通常为水)，使用以上所述的循环系统，此矩形窗口可以被均匀彻底地冷却。冷冻的冷却介质的应用导致热量通过矩形窗口的窄边均匀消散。
另一方面，还参照图19到23，在此特定实施例中，机头400具有一个相对较大的40mm*40mm的窗口。通过增加相对较小窗口的窗口面积，该较大窗口用来降低功率密度到特别适合处理脂肪团的水平，尽管仍然使用相同的电源和由光源产生基本上相同数量的辐射。
但是，由于机头400中的窗口402的大尺寸，沿着窗口的一个或者多个边沿传递液体不足以从窗口中心消散热量，并且，由于在窗口中心的热量的积聚，在机头402工作期间产生相对较热区域。因此，要足以冷却窗口并且在工作期间消除窗口上的任一热点，必须提供额外的部件。除了沿着窗口的边沿提供冷却，如在设备200和窗口223中，窗口402包括两个蚀刻在窗口402的上表面的交叉沟槽404和406。另外，窗口402在所有四边冷却，而窗口223只沿着两长边冷却。
沟槽404和406向下延伸到窗口402到大约窗口总厚度三分之二的距离。在窗口的此实施例中，沟槽404和406大约4mm深，同时窗口402的总厚度大约6mm，并且沟槽大约0.5mm宽。
窗口的沟槽404和406的配置提供窗口402的中心部分的足够冷却，同时，在机头400工作期间只阻隔最少数量的光线穿越窗口。首先，由于沟槽404和406的窄宽度，沟槽404和406只在EMR穿越方向上阻隔窗口的一小部分。第二，如图22所示，由于在倚着沟槽404和406的壁的窗口内的光的全内反射(TRI)，几乎没有入射到沟槽404和406的壁上的光408或者409进入沟槽，无论光从机头传送还是由组织反射回。对于使用期间从皮肤反射或者散射回的光也是同样。沟槽404和406的优势光学特性部分是由于形成窗口的材料的折射率和水的折射率的相对差距。
优选地，工作期间用水填注沟槽404和406。水的折射率(大约1.33)低于蓝宝石窗口的折射率(大约1.74)。因此，正如本领域内技术人员认识，由于TIR，光线将具有在水和窗口402之间的边界反射的趋势。只有以非常陡的角度入射到边界的光将穿过并到达水。但是，考虑到光源相当于窗口402的取向，几乎所有光在入射到边界时，其入射角度使得光在边界被反射回并且继续穿过窗口402到达组织。因此，只有很少部分的光射进沟槽404和406。
当机头400全部组装，窗口402的上表面邻接波导403的下表面，基本上将沟槽404和408变为传输冷却液的隧道或者毛细管。波导和蓝宝石窗口之间的连接优选地包括提高从波导403到窗口402的光传输和用来密封该连接的介电涂层。工作期间，冷却介质，优选地为冷却水，从循环系统输入管410流入沟槽循环输入414和416。已经被冷却的水，优选地为大约5℃，流过沟槽404和406并且沿着窗口402的四边来冷却窗口402。水流过沟槽404和406的交叉处并且继续从沟槽循环的输出418和420流出。由于热量从窗口402转移到水，在此点相对较热的水流经过输出管并且返回到位于基本单元(未示出)的冷却器，在这里水再一次冷却，并且通过循环系统抽回。
然而，对于本领域内技术人员来说很清楚的，可以改变机头400的参数来优化其他不同应用的机头400。例如，为了有助于处理组织、冷却窗口和/或出于其他原因，可能有许多不同维度和不同形状。进一步，40mm*40mm的窗口或者更大尺寸的窗口可以用在产生相对高功率水平的光线的机头中，来允许机头可以被用在要求相对更高功率密度的处理中。诸如毛发去除的处理并不需要如脂肪团那样深加热组织以及需要高能密度，可以使用相对较大的类似于机头400的窗口402的窗口进行。此机头的使用能允许毛发去除处理在诸如背部和腿部的组织的更大面积上更快地进行此外，可以改变沟槽的配置或者增加额外沟槽以便于窗口的冷却或者容纳甚至更大的窗口。也可以通过窗口产生中空切槽、隧道或者毛细管来允许水流经毛细管而无需将窗口靠在其他诸如波导下表面的物体上，来提供横过沟槽顶部的边界，以包含冷却介质。另外，沟槽、切槽、隧道、或毛细管的形状可以被切割为不同外形，例如“V”形，其中，“V”的底部向上延伸，以降低或者消除通过沟槽404和406的平坦部分的光线，沟槽404和406大体上与辐射的EMR的大方向垂直。再一次，此设计的反射率的差别可以允许大部分入射到“V”部分壁上的光线被反射。切槽可以是圆形、矩形、三角形或者其他横截面。切槽可以在波导上不一致分布，因此消除了如果只冷却边沿所出现的温度变化梯度或者至少减少了温度梯度。切槽可以平行或者相交。冷却也可以通过从切槽表面蒸发诸如氟利昂的液体完成。
相似地，正如公开的，窗口402是单块板(monolithic)，但其也可以由诸如胶合的粘附在一起的多片组成。但是，在此实施例中，胶合或者类似粘结材料可能吸热并且因此减少窗口的热性能。为了比较，参照图25，示出对现有技术中冷却窗口的替代方法。通过提供两板之间的水平空间504冷却窗口502，例如，蓝宝石窗口502和石英波导506，从而当水流经空间504来冷却窗口时，形成连续的光学结构传输光线或者其他EMR。但是，在此实施例中，一些光线在水通道和波导之间以及在水通道和窗口之间的的交界面被反射回光源，并且水可以吸收通过窗口的一些能量。
参照图19和20，机头400包括两个冷却电路，每一个独特地适合其目的。第一冷却电路为了冷却要处理的组织而冷却机头的接触表面，并且第二冷却电路冷却光源。机头400被配置为使用接近红外的EMR辐射组织，并且包括从待处理组织表面去除热量的循环系统，从而冷却皮肤，还包括风扇系统来冷却红外灯。循环系统允许冷却液体(典型地冷却至大约5℃的水)，从基本单元(未示)经过输入管410流入机头400，围绕冷却窗口402，并且通过输出管412流出机头400。冷却窗口402可以由各种合适材料制造，但本发明中优选地为蓝宝石。
在所建议的设备中，通过接触蓝宝石窗口402的被冷却端实现皮肤冷却。冷却窗口402有多种可能机制。例如，窗口可以是具有很好热导性材料制成，诸如蓝宝石，冷却液可以沿着窗口的一个或者多个边沿流动，和/或窗口可以有多个中空切槽或者毛细管延伸通过窗口，如上所述，使用冷却液(优选地为冷水)，或者气体循环通过切槽。
机头400也包括用以移除由光源422产生的热的第二冷却线路。光源422是设计在高温下工作的卤素灯。工作期间，卤素灯的灯泡将大约在500℃，并且必须移除相对很少的热能来保证光源422在工作限制范围内并且阻止过热。进一步，由于在温度增高时卤素灯的工作效率更高，从卤素灯周围移除太多热量会降低卤素灯的效率和机头400的性能。因此，光源422可以用无需额外冷却机构(诸如冷却器)的第二循环系统冷却。代之以，可以使用更简单和更廉价的空气冷却系统。
在相似的现有技术中的机头中，单个冷却线路被用来冷却组织接触表面和光源二者。使用单个冷却线路意味着必须在冷却如上所述的高温下运行的光源和冷却需要保持低得多的温度以防皮肤受伤之间作出折衷。例如，现有技术的一个设备的折衷为通过使用单个冷却线路来冷却光源和皮肤接触表面到20℃。将灯冷却到20℃给冷却器带来极大负担，并且也不允许灯在高效的高温环境下运行。冷却皮肤接触表面(也即皮肤)只到20℃限制了为不伤害皮肤、可以被应用到皮肤的光数量。
使用如上所述的第一和第二冷却电路消除了这种折衷的需要。灯可以运行在更高、更有效的温度下，例如500℃，并且可以只使用简单、小型、廉价的冷却线路(诸如一个或者多个风扇)来冷却，同时皮肤接触表面可以被冷却到低得多的温度，例如5℃或者更低，允许更多的光应用到皮肤上而不会造成伤害。结果，来自位于基本单元的冷却器的水的冷却能力没必要被用来冷却灯。这减少了冷却器的负担并且具有了允许冷却器更小、更廉价或者允许同尺寸冷却器来冷却皮肤接触表面到更低温度的优势。
优选地，对于利用卤素灯的设备，灯被涂层或者为其他具有高反射性、增加灯效率的材料包围。这种设计在于2006年2月17日申请的名称为“组织处理设备中使用的灯”的美国专利申请中公开，该申请被转让给Palomar MedicalTechnologies有限公司。
在本实施例中，风扇单元424冷却光源，光源包括照明器422、反射器423和散热装置426。风扇单元424注入空气到机头400并且穿过散热装置426，散热装置连接到灯反射器428的顶端以允许从发射器传递热量到散热装置。反射器428优选地用金或者诸如银或铜的高反射金属涂层。散热装置426包括扩散热量到空气中的冷却片430，当空气围绕冷却片430流动时，随后，从机头400流出。空气分别通过通风孔432和434进入或者流出机头400，通风孔分别位于机头的相对两端并且被形成为机头400的外壳的整体的部分。
在一些实施例中，遮片可以被用来阻挡EMR源产生的部分EMR到达组织。遮片可以包括一些孔、线或者狭缝，其功能是空间调整EMR来产生处理小岛(islets)。图23的实施例说明了处理小岛通常通过使用包含开口452的镜子来形成，其开口452就是小孔。
参照图20和图23，机头400通过位于机头400的前表面440的蓝宝石窗口402传输光到待处理的皮肤。窗口402适配于分形处理，并且从而包括具有相对小的圆形开口452的阵列的遮片450，同时覆盖窗口402的遮片的剩余部分是不透明的并且在工作期间不传递其他波长的EMR。虽然遮片可以穿过一些EMR，但是大量的通过开口452穿过。(如下所述，其他实施例被适配为非分形应用)。在一个实施例中，遮片450在薄膜中包括碳颗粒，其被放置与皮肤表面接触。遮片450连接到蓝宝石窗口402，并且当设备在运行中，遮片450位于光学能量辐射源(此处为照明器422)和靶组织之间。遮片450代之以可以包括一个或者多个具有从照明器422传递EMR到靶区域的多个开口452的电介质层。从而，机头400在患者皮肤上产生处理小岛。具有相似遮片的皮肤病设备的其他实施例在美国专利申请号No.60/561052的题为“组织中产生EMR处理的小岛的格构的方法和产品及其使用”中公开，该申请的申请日为2005年4月1日，此处参照引入。
光穿过反射镜中的开口452并且射到患者皮肤，产生处理小岛。反射镜反射的光通过反射器的系统保留在光学系统，并且可以通过孔改变方向以提高效率。一个有效遮片是对于遮片光具有高反射率和低吸收率的接触冷却遮片(即在处理期间中接触皮肤)。
在这一方面，电介质层对于灯422发射的波谱带可以具有高反射率。遮片450中的开口可以具有各种形状或者相同的形状。例如，开口可以是线性、圆性、狭缝、矩形、椭圆或者不规则形状。在一些方面，设备在使用期间可以包括用以冷却或者加热遮片的冷却或者加热部件。光学能量可以在一个宽的波带上，在此情况中，使用的是红外光。可以施加具有各种脉宽的光学能量，优选地100ms到1s。
类似地，参照图26，机头正前方的其他配置是可能的。例如，连接到波导472的窗口470可以具有空间不均匀性。在此情况中，皮肤的损伤将不均匀。不均匀场的尺寸可以小于50um。因为不均匀损伤减少了极强皮肤损伤的峰值：泡疤、紫癜等，不均匀损伤对于皮肤再生或者对于血管或者色素病变、纹身是有用的。同时，由于损伤岛之间的组织未受损伤，损伤岛快速治愈并且可以从而提供细胞增殖。
为了提供皮肤表面的不均匀损伤，波导的窗口470可以具有如图26所示的所调制的轮廓474。空间遮片476在窗口470的前表面上也可以被涂层(反射遮片)，例如，如图27所示的具有方形开口478的平板遮片。在波导中也可以使用模式化的指标变化(patterned index variation)(相位遮片)。也可以利用其他光学技术完成这个目标。至少一些所指出的技术重新分布光来提供所选择的处理点。
再次参照图20与23，机头400的前表面440还包括位于窗口402的周边的接近传感器442。传感器可以如图23安置，或者，其他实施例也是可能的，包括将传感器置于窗口的每一边沿、在窗口的相邻边沿、在窗口的角或者这些或其他配置的组合。在工作期间，在机头400可以被起动之前，也就是说，在开始接合从机头400由灯422发射的光线之前，传感器442确保机头400的前表面紧密接近或者接触皮肤或者其他组织。接近传感器442可以是一定数量适当的传感器，包括压力传感器，其功能类似于结合设备200描述的传感器，在机头400启动之前，设备200确保机头400实际接触并压靠组织。
但是，在本实施例中，优选使用电场传感器(也称为e-场传感器)。当例如部分组织进入电场中，电场传感器442探测低电平电场中的变化。从而，可以使用传感器探测何时组织接近传感器。因为传感器位于机头400的前表面和蓝宝石窗口402的周围，传感器可以探测何时组织接近或者接触蓝宝石窗口的402，并且为启动机头400被用来确定何时组织处在合适位置。
参照图24A和24B，电场传感器也可以被周作确定紧密接近窗口402的组织类型的传感器。根据位于躯体的位置，组织的基础成分不同。例如，正常皮肤组织480具有比靠近眼部组织484相对较厚的表皮层482，靠近眼部的组织具有相对薄的表皮层486。类似地，正常皮肤组织480在下皮层具有相对厚的脂肪层，而眼部周围的组织490在类似深度大部分是水。不同的组织成分将不同地影响电场传感器的电场492。电场传感器442可以探测这些不同的影响来区分正常皮肤组织和眼部附近或者眼部以上的组织，或者来区分组织的其它类型。从而，接近传感器442可以被用来提供额外的特性，诸如安全特性。例如，如果接近传感器442探测到机头400的前表面紧密接近眼部周围或者上部的皮肤，控制器可以使得机头400停止操作或者以相当低辐射水平操作来保护眼部。类似地，控制器可以使得机头400为各种组织类型提供各种光强或波长来优化待提供的处理。
或者是，可以使用其他传感器提供接触传感以及其他性能。例如，两个电接触元件可以位于接触皮肤的机头400的部分。当在两接触元件之间测量的电阻(或者电容)在皮肤的典型范围之内，使激光器起动。也可能使用磁场感应器来探测皮肤/蓝宝石接触。类似地，可以结合图像处理使用电容传感器来允许确定设备是否在生理皮肤或者其他表面形式上操作。在正确取样条件下，提取该设备位于其上的皮肤的类型是可能的。这是通过比较实时处理图像与所存储的模式或者所计算的参数集合所实现的。另外，电容传感器和图像模式识别、导航算法和特殊涂液的结合，可以被用来确定皮肤毛发的存在和提供毛发密度和尺寸的统计信息。
机头优选地包括使眼部和皮肤安全的传感器。以上所述的大部分应用需要高光学功率(80-500W)，并且只有当光学系统(即蓝宝石元件)与皮肤良好接触时，可靠的接触传感器典型用来启动激光器发射。例如，确定接触的设备的实施例可以包括一个小的固定在距离EMR穿过的窗口(蓝宝石元件)有几毫米的照射源(即二极管激光器或者LED)。激光器或者二极管优选地位于靠近窗口402的设备中。将照射源瞄向皮肤并以不同于高能光源的一个不同波长起动。一个具有滤波器以消去处于处理波长的光的探测器可以位于机头内，以探测来自皮肤已反射或散射的照射源的光。因此，当蓝宝石与皮肤表面良好接触时，皮肤中的散射和吸收可以削弱来自照射激光器的光。在不良皮肤接触或者无皮肤接触时，来自照射源的光通过光学系统传播到探测器。因此，通过设置合理的阈值，只有当探测器在预设水平之下，激光器被配置起动。注意到，探测器也可以位于基本单元内并且使用光纤来耦合来自机头的光线到探测器。
确定光学接触的设备的第二实施例消除了照明源的使用。在此情况下，通过在探测器前安置带宽滤波器，探测器被配置为只探测来自处理辐射源的射线。这种方法优选地以低功耗、人眼安全模式激活处理辐射源，直到与皮肤稳定接触。因此，当皮肤和机头接触不良或者没有接触时，探测器的输出相对低。但是，当光学系统(即蓝宝石元件)与皮肤良好接触时，探测器的输出将相对高。因此，处理辐射源只在探测器输出大于预设阈值时起动。
简单机械传感器也可以被用来探测皮肤/蓝宝石接触。接触受压的弹簧承载柱可被用来启动激光器。位于蓝宝石窗口周边的多个柱可被用来确保整个蓝宝石窗口前表面和皮肤良好接触。经济、适用的负荷传感器也可以用作接触传感器。
一般的皮肤表面温度在30-32℃之间，并且温度传感器可以被用来探测皮肤接触。如果所用设备所在的位置在标准的23-27℃范围，当为传感器测量的温度在合适范围内，启动光源。或者是，只有当测量到正确的温度与时间斜率关系曲线时，启动激光器，当测量温度在期望范围之外时，关闭激光器。
接触传感器的设计在Henry Zenzie的申请于2001年4月30日、申请号为No.09/847043、发明名称为“光学辐射机头的设备和接触检测方法”的美国专利申请中有详细说明，其内容通过参照引入。
参照图19-23，机头400具有辅助组织处理的额外特征。例如，机头400包括窗口402周围的框架438。框架从外沿算起50mm*50mm，并且5mm宽8mm厚。框架由塑料制成。框架和机头400的前表面的接合是气密的。在本实施例中，框架438是使用螺钉和密封剂连接到前表面的分离件。在其他实施例中，框架例如可以注模塑料或者其他材料来形成为机头的整体的一部分。
机头400进一步包括泵444、连接管446和压力开关448。
在机头400工作期间，框架438依靠组织放置，使得待处理的组织区域位于框架438所限制的范围之内。泵444通过连接管从由窗口402、框架和组织围成的空间460的容积中排出空气。因此，泵444制造真空，接下来导致组织被吸入真空的空间。优选地，组织被吸入靠住机头400的窗口402放置。在运行期间，组织、框架438和窗口402围成的空间的压力为15in Hg并且形成真空。
压力开关448通过线连接到泵444。两者共同连接到基本单元中的控制器(未示)，所述基本单元从压力开关448接收输入，并且通过在连接器437连接到机头400的连接缆控制泵444。操作期间，压力开关448确保在处理期间皮肤保持与机头400接触。优选地，待处理的组织区域保持接触窗口402，但是甚至在没有直接接触窗口402时，也可以处理。如果组织和框架438之间的接触被破坏或者失去，空气将进入之前已抽真空的空间，导致压力变化。压力开关448也感应压力变化并且给基本单元中的控制器发送一个信号，导致控制器停止机头400的运行。当这些发生时，机头400也可以提供警报给操作者，来提醒操作者皮肤和机头400之间的接触被损害或者不完全。压力开关448被配置来发送接触不完全的指示信号。警报可以通过一个或者多个的提示传送给操作者，这些提示包括但不限于：闪光灯、声音、或者错误代码或者其他信息的显示。
使用抽吸方法将要待处理的组织的区域拉到抵住机头400的窗口402或紧密接近被认为具有多个优点，诸如处理期间组织和机头400之间的稳定良好的接触。例如，如果机头依赖操作者来施加压力使得在处理期间确保组织和机头之间的接触，则系统可以允许操作者甚至在接触不是最佳时处理组织，例如当压力被不稳定施加和/或机头400的整个窗口在处理期间与组织没有完全接触。
使用抽吸方法提供接触也具有扩张组织和组织内血管来增加到达皮肤的血流的优点。处理的组织内血流的增加有助于皮肤表面的冷却，因为处理期间通过组织的额外血流将提供额外的热容量，并且血液在通过被处理人员的循环系统循环时将从组织中带走热量。
机头可以进一步被组合以提供旨在提高对组织的处理的其它类型的刺激。例如，组织中的肌肉，诸如面部肌肉，在处理期间可以被刺激引起肌肉收缩。参照图28，其是窗口组件500的一个替代实施例，适合与机头400一起使用。窗口组件500包括窗口504周围的框架502。窗口504结构上类似于窗口402，具有相交沟槽506和508。在此实施例中，窗口504不具有所连接的或者所应用的遮片，尽管其他实施例中可以包括这种遮片。一组接触传感器510置于框架502的相对两边，同时一组电柱512分布在框架的另外两边。电柱512允许对肌肉组织的电刺激。电流通过电柱512被施加到组织，导致底层肌肉的收缩。
类似地，可以包括压电电动机或者直流电动机以在处理期间提供组织的震动。这些额外的特征被认为用来增强对组织的处理。
尽管本发明的多个实施例在此已详细说明，但是本领域内普通技术人员可以容易地想到这是所述的执行功能和/或得到结果和/或优点的其他方式和结构，这些变化和修改的每一个都被视为在本发明的范围之内。
例如，本领域内技术人员会意识到，尽管在实施例中在机头的上下文中描述机头可以与基本单元互换，但其他实施例也是可能的。例如，一个单独设备可以被包括进基本单元和一个或者多个机头以形成一个单独系统。另外，非机头的设备也是可能的。例如，在应用需要更长的处理脉冲或者更长处理时间来得到组织的深入加热，在工作期间不需手持的设备也将具有优势。因此，打算较长时间处理组织区域的设备可以以压力套箍或固定式加热垫的形式配置，使得被处理的人员可以被覆盖、用带系扎、被夹注或者用带子束住。
通常，本领域内技术人员应意识到此处所述的所有的参数、维度、材料和配置都意味着是解释性的，实际的参数、维度、材料和配置将依赖于使用本发明的教导的特定应用。本领域内技术人员可以认识到或使用不过是常规的实验能够确信所述本发明的特定实施例的许多等价物。本发明针对这里所述的每一各个特征、系统、材料和/或方法。此外，如果一些特征、系统、材料和/或方法不是相互不一致的，这些特征、系统、材料和/或方法的两个或者多个的任意组合都包括在本发明的范围之内。

Claims (54)

1.一种皮肤处理设备，包括：
光源组件，其包括产生电磁辐射(EMR)的辐射源和用于接触要治疗的组织的板，其中所述光源组件配置为在操作期间从所述辐射源发送EMR并且通过所述板；
第一冷却机构，用于冷却所述辐射源；以及
第二冷却机构，用于冷却所述板。
2.根据权利要求1的皮肤处理设备，其中所述第一冷却机构包括用于抽入空气以冷却辐射源的风扇。
3.根据权利要求2的皮肤处理设备，其中所述第一冷却系统还包括与所述辐射源热连通的散热装置，其中所述风扇被配置为通过所述散热装置抽入空气，以在操作期间从所述散热装置中去除热量。
4.根据权利要求3的皮肤处理设备，其中所述散热装置包括多个冷却片。
5.根据权利要求3的皮肤处理设备，其中所述散热装置通过反射器与所述辐射源热耦合，并且其中所述风扇被配置为冷却所述辐射源、反射器和散热装置。
6.根据权利要求1的皮肤处理设备，其中还包括用于控制所述第一冷却机构的控制单元。
7.根据权利要求6的皮肤处理设备，其中所述控制单元还包括与温度传感器和所述第一冷却机构分别电连接的控制器，其中所述控制器根据从所述温度传感器接收的信息自动控制所述第一冷却机构。
8.根据权利要求1的皮肤处理设备，其中所述第二冷却机构包括用于循环冷却介质的循环系统。
9.根据权利要求8的皮肤处理设备，其中所述循环系统包括冷却器。
10.根据权利要求8的皮肤处理设备，其中所述循环系统被配置为将所述散热面冷却到大约至少5℃。
11.根据权利要求1的皮肤处理设备，其中所述第二冷却机构包括泵，冷却输入，和冷却输出，所述冷却输入在输入接口处连接到散热面，所述冷却输出在输出接口处连接到散热面；
其中所述冷却机构被配置为在操作期间通过所述冷却输入提供冷却流体到所述散热面，以及通过所述冷却输出从所述散热面抽出加热的冷却介质以冷却所述散热面。
12.根据权利要求11的皮肤处理设备，其中所述第二冷却机构还包括冷却器。
13.根据权利要求11的皮肤处理设备，其中所述第二冷却机构是循环系统。
14.根据权利要求11的皮肤处理设备，其中所述冷却介质是空气。
15.根据权利要求11的皮肤处理设备，其中所述冷却介质是流体。
16.根据权利要求1的皮肤处理设备，其中所述第二冷却机构还包括用于监视组织温度的温度传感器。
17.根据权利要求1的皮肤处理设备，其中还包括用于控制所述第二冷却机构的控制单元。
18.根据权利要求17的皮肤处理设备，其中所述控制单元还包括分别与温度传感器和所述泵电连接的控制器，其中所述控制器被配置为根据从所述温度传感器接收的信息自动控制所述泵。
19.根据权利要求1的皮肤处理设备，其中所述用于产生EMR的辐射源包括卤素灯。
20.根据权利要求1的皮肤处理设备，其中所述皮肤处理设备包括至少一个附加的系统部件，并且其中所述第一冷却机构被配置为冷却所述至少一个附加的系统部件。
21.根据权利要求20的皮肤处理设备，其中所述至少一个附加的电气部件包括电极、反射器、光学单元、热管和热交换器中的至少一个。
22.被配置为从产生EMR的辐射源传输EMR到待处理的组织的皮肤处理设备的窗口，所述窗口包括：
窗格，其被配置为将EMR从所述皮肤处理设备传送到待处理的组织；以及
至少一个延伸穿过所述窗格的一部分的至少一个冷却通道，其中所述通道的面积基本上小于所述窗格的面积。
23.根据权利要求22的窗口，还包括：
围绕所述窗格的框架，以将所述窗格固定在皮肤处理设备中；
与所述第一通道的第一端流体连通的第一冷却输入；
与所述第一通道的第二端流体连通的第一冷却输出；以及
其中所述窗口被配置为在操作期间被流经所述冷却输入、流经所述第一通道并经所述第一通道的第二输出端流出的流体所冷却。
24.根据权利要求22的窗口，其中所述至少一个通道是一个具有沿着所述窗格的表面延伸的开口部分的沟槽，并且其中所述窗口还包括临近所述窗格的所述表面的光学表面，使得在操作期间所述沟槽被密闭，从而允许流体流经所述通道，并且防止流体流出所述开口部分。
25.根据权利要求22的窗口，其中所述窗口还包括在所述窗格和所述光学表面之间的光学材料，其中所述材料允许一些EMR从所述皮肤处理设备被传送到待处理的组织。
26.根据权利要求25的窗口，其中所述材料是介电涂层。
27.一种用于处理位于至少大约0.5mm深度的组织的皮肤处理设备，包括：
一个外壳，其包括一个EMR辐射源和一个被配置为从所述辐射源传输EMR到待处理的组织的窗口；
其中所述能量辐射源被配置为产生至少500W的功率，所述窗口具有足够大的面积以产生小于5W/cm2的功率密度。
28.根据权利要求27的皮肤处理设备，其中所述能量辐射源的脉冲宽度大于或者等于0.5秒。
29.根据权利要求27的皮肤处理设备，其中所述能量辐射源的脉冲宽度在0.5秒与600秒之间，包括两个端值。
30.根据权利要求27的皮肤处理设备，其中所述EMR辐射源被配置为产生至少1000W。
31.一种被配置为传输EMR到待处理的组织的皮肤处理设备，该设备包括：
一个外壳，其包括一个被配置为发射EMR的辐射源和一个被配置为传送由所述辐射源发射的EMR到所述组织的处理窗口；
其中所述窗口具有大于600cm2的组织接触表面区域。
32.根据权利要求31的窗口，其中所述窗口包括：
被配置为允许将EMR从所述皮肤处理装置传输到待处理的组织的窗格；至少一个延伸穿过所述窗格的一部分的冷却通道，其中所述通道的面积基本上小于所述窗格的面积。
33.一种被配置为从产生EMR的辐射源传输EMR到待处理的组织的皮肤处理装置的窗口，所述窗口包括：
被配置为允许将EMR从所述皮肤处理装置传输到待处理的组织的窗格；至少一个延伸穿过所述窗格的一部分的冷却通道，其中所述通道的面积基本上小于所述窗格的面积。
34.一种用于对组织进行处理的设备，包括：
一个具有冷却板的外壳，所述冷却板在定位于接近所述组织时用于限定组织上的靶处理区域；
用于产生EMR的辐射源，其中所述EMR在被发射时通过所述冷却板传送；以及
一个e-场传感器，其指示何时所述冷却板接近所述组织。
35.根据权利要求34的设备，其中所述传感器的启动指示所述冷却板接触到所述组织。
36.根据权利要求34的设备，其中所述传感器是下列传感器之一：e-传感器，电容传感器，电阻传感器，压力传感器和H-场传感器。
37.根据权利要求34的设备，其中所述传感器被配置为检测电场的改变。
38.根据权利要求37的设备，其中所述传感器与一个控制器电连接；其中所述控制器被配置为响应从所述传感器获得的信息提供信号；所述控制器被配置为发布第一信号和第二信号，其中所述第一信号对应于所述传感器检测到附近没有组织，所述第二信号对应于所述传感器检测到非常接近第一组织。
39.根据权利要求38的设备，其中所述控制器被配置为发布第三信号，所述第三信号对应于所述传感器检测第二组织非常接近所述传感器。
40.根据权利要求39的设备，其中所述控制器被配置为根据来自所述传感器的输入区分组织的类型；所述控制器配置为响应所述第一组织类型的检测控制第一动作，以及响应所述第二组织类型的检测控制第二动作。
41.根据权利要求40的设备，其中所述第一动作是处理所述组织，所述第二动作是不处理所述组织。
42.根据权利要求34的设备，其中所述传感器安装在所述外壳上。
43.根据权利要求34的设备，还包括可操作地连接到所述传感器的输出设备。
44.根据权利要求34的设备，还包括可操作地连接到所述传感器的反馈机构。
45.根据权利要求44的设备，其中所述反馈机构防止起动所述辐射源，直到过了一个预定的冷却时间之后。
46.根据权利要求34的设备，还包括控制单元，用于在允许起动所述辐射源之前执行预设置的冷却时间。
47.一种对组织进行处理的设备，包括：
具有用于冷却所述组织的装置的外壳，其中所述用于冷却的装置包括一个表面，用于在所述组织附近定位时限定在所述组织上的一个靶处理区域；
用于产生EMR的装置，其中所述EMR在辐射期间通过所述表面传送；以及用于在电场中检测组织的装置。
48.根据权利要求47的设备，其中在所述用于冷却的装置接触到所述接触框架时，所述检测装置启动。
49.根据权利要求47的设备，其中所述用于检测的装置的启动指示所述用于冷却的装置接触到所述组织。
50.一种对组织进行处理的设备，包括：
具有冷却板的外壳，在位于所述组织的附近时所述冷却板用于限定在所述组织上的一个靶处理区域；
用于产生EMR的辐射源，其中所述EMR在辐射时经过所述冷却板传送；
接触传感器，用于指示何时所述冷却板位于所述组织的附近；以及
可操作地耦合到所述外壳的接触框架，其中所述接触框架在从一个所延伸的位置到其与所述冷却板所接触的位置之间是可移动的。
51.根据权利要求50的设备，其中在所述冷却板位于所述接触框架的附近时，所述传感器起动。
52.根据权利要求50的设备，其中所述接触框架具有一个开放的内部部分，以允许通过EMR。
53.根据权利要求50的设备，还包括一个连接到所述接触框架的推压杆。
54.根据权利要求50的设备，其中所述推压杆可操作地耦合到所述传感器，并且其中在所述冷却板接触所述接触框架时，所述推压杆启动所述传感器。
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