基于LIOB的毛发切割设备制造技术

本发明专利技术提供了一种基于激光的毛发切割设备(10)，所述设备(10)包括激光源(18)、光学透明出口窗(15)以及光学元件(11，12，13，14)。激光源(18)提供了入射光束(21)以便通过在光束(21)的焦点位置中的毛发(22)的激光诱导光击穿(LIOB)在皮肤表面上方或附近切割毛发(22)。光学透明的出口窗具有外部出口表面(15)以允许入射光束(21)离开设备。光学元件(11，12，13，14)使入射光束(21)聚焦在距离出口表面(15)工作距离的焦点位置处。激光源(18)与光学元件布置并且构造为使得工作距离至少为(I)其中NA是离开设备(10)的入射光束的数值孔径，Ep是入射光束(21)的脉冲能量(J)，Fthresh是出口表面的影响阈值(J/m2)，M2是入射光束(21)的光束质量并且λ是入射光束(21)的波长(m)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于LIOB的毛发切割设备
本专利技术涉及基于激光的毛发切割设备，包括：激光源以用于提供入射光束以便通过在光束的焦点位置中的毛发的激光诱导光击穿(LIOB)在皮肤表面上方或附近切割毛发；光学元件，其用于将所述入射光线聚焦在距离出口表面工作距离的所述焦点位置以允许入射光束离开设备。
技术介绍
此基于激光的毛发切割设备例如是公布为WO2011/010246的国际专利申请中所公开的。所述国际专利申请描述了此用于缩短毛发的设备，其包括用于在预定脉冲时间期间产生激光束的激光源、用于使激光束聚焦在焦点中的光学系统以及用于将焦点定位在目标位置处的激光束操纵器。产生的激光束的焦点的尺寸与能量是使得在焦点处激光束具有在用于毛发组织的特征阈值以上的能量密度，在所述特征阈值以上的预定的脉冲时间，毛发组织中发生激光诱导光击穿(LIOB)现象。具有锥形端部的光学刀片沿着基本上平行于皮肤表面的方向朝向在皮肤的正上方高度处被切割的毛发引导激光束。通常来说，当焦点中的激光束的能量密度超过作为特定介质的特征的阈值时，在对于脉冲的激光束的波长透明或半透明的介质中发生激光诱导光击穿(LIOB)。在阈值以下，特定介质对于激光束的特定波长来说具有相对低的线性吸收特性。在此阈值以上，对于激光束的特定波长来说此介质具有强烈的非线性吸收特性，这是介质的离子化与等离子体的形成的结果。此LIOB现象导致诸如气蚀与冲击波的产生的多种机械效应，这破坏在LIOB现象的位置周围位置中的介质。通过实验看起来LIOB现象可以用于破坏以及剪短从皮肤长出的毛发。对于大约500nm与2000nm之间的波长来说毛发组织是透明或半透明的。对于此范围内的每个波长值来说，当在焦点中的激光束的能量密度超过作为毛发组织的特征阈值时在焦点的位置处的毛发组织中发生LIOB现象。所述阈值相当接近作为用于水介质与组织的特征的阈值并且独立于激光束的脉冲时间。特别地，当脉冲时间增加时要求的能量密度(W/cm2)的阈值减小。看起来似乎，为了实现足够有效以致使毛发的显著破坏，即至少初始破坏的由于LIOB现象的机械效应，例如10ns的级别的脉冲时间是足够的。对于脉冲时间的此值来说，在焦点处的激光束的能量密度的阈值是2*1010W/cm2的级别。对于描述的脉冲时间并且利用例如，通过具有足够大数量穿孔的透镜获得的足够小的焦点尺寸，可以通过仅几十mJ的总脉冲能量实现此阈值。尽管能够利用WO2011/010546的设备从通过光学刀片的出口表面离开设备并且具有足够能量切割人类毛发的入射光束来产生激光诱导光击穿(LIOB)，具有通过小的玻璃“刀片”离开设备的入射激光束并且具有足够能量以切割人类毛发，但LIOB的产物(冲击波、等离子、高辐射)可能对出口表面造成毁灭性的破坏。受损刀片对设备在期望位置提供贴近的聚焦的能力具有不利影响以，这可能减小刮切处理的功效并且/或者可能增加诸如皮肤刺激的负面影响的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种皮肤处理系统，其中减小了LIOB造成的对出口表面的破坏。根据本专利技术的第一方面，通过提供基于激光的毛发切割设备实现了此目的，所述基于激光的毛发切割设备包括激光源，该激光源用于提供入射光束以便通过在光束的焦点位置中的毛发的激光诱导光击穿(LIOB)在皮肤表面上方或附近切割毛发；光学透明的出口窗，其具有外部出口表面以允许入射光束离开设备；光学元件，其用于使入射光束聚焦在距离出口表面工作距离的焦点位置处，其中激光源与光学元件布置并且构造为使得工作距离至少是其中NA是离开设备的入射光束的数值孔径，Ep是入射光束的脉冲能量(J)，Fthresh是出口表面的影响阈值(J/m2)，M2是入射光束的光束质量并且λ是入射光束的波长(m)。实验已经示出可以在很大程度上通过明智地选择出口表面材料来避免源于激光束的光强与LIOB引起的冲击波的出口表面的破坏。意外的是，能够充分地降低源于等离子撞击的破坏的出口表面材料不是容易地可获得的。专利技术人通过许多LIOB实验，利用不同的出口表面材料、激光束特性与光学元件，推断出最重要系统参数与限制等离子体破坏所要求的最小工作距离之间的上述关系。获得的结果的重要的后果是期望的工作距离结果是远大于先前应用的。尽管通常是切割更接近刀片表面的毛发，新发现的关系意指根据相关光束参数应该使用至少150μm，但是优选地200μm或者甚至300μm的工作距离。在上面示出的最小工作距离与其它操作参数之间的关系中，影响阈值是对于在破坏发生以前必须通过入射光束的一次脉冲提供到单位表面积(例如1cm2)的总能量数量的测量值。阈值或多或少独立于出口表面的实际材料。影响阈值取决于脉冲持续期间(较短脉冲则较高影响阈值)以及激光波长(较短波长则较高影响阈值)。通过文献已知用于确定影响阈值的标准公式。可以以不同的方式定义激光光束的光束质量，但是本质上是在一些情形下(例如，具有有限的光束发散)激光束能够多么致密地被聚焦的测量。量化光束质量的最通常的方式是光束参数乘积(BPP)或者M2因子。BPP限定为在光束腰处的光束半径与远场光束发散角的乘积。M2因子定义为光束参数乘积除以用于具有相同波长的衍射限制的高斯光束的相应乘积。对于理想光束来说，M2接近1。在此应用中描述的大部分实例中M2约为1.2。然而，具有高达10或者甚至更高的M2因子的光束也可以被用于基于LIOB的毛发切割。在根据本专利技术的毛发切割设备的实施方式中，机械间隔件设置为使毛发定位在焦点位置处。当间隔件的前表面与出口表面之间的距离等于或者大约等于工作距离时，由于激光束的焦点位置中的LIOB抵靠间隔件的前表面放置的毛发将被切割。间隔件可以是包括出口表面的光学刀片的一体部分并且布置为沿着基本上平行于皮肤表面的方向引导光束。另选地，机械间隔件是伸展元件的一体部分，其在毛发切割设备的使用过程中用于伸展皮肤表面并且提升相对于刮切方向在光学刀片前面的毛发。当在皮肤表面上方拉动设备时，伸展元件伸展并且平滑皮肤，由此使毛发刚好提升到伸展元件后面。然后间隔元件在距离光学刀片的出口表面正确距离处将毛发保持在直立的位置，使得可以通过激光束切割毛发。当然，此外当间隔件是光学刀片的一体部分或者完全分离特征时，可以提供机械伸展件以便伸展皮肤表面与提升毛发。选择性地，出口表面是布置在出口窗上的透明保护层的外表面，所述保护层具有比出口窗自身对LIOB破坏更高的耐性。这里透明意味着至少对于激光束的波长的光很大程度上是透明的。耐破坏层设置为提供保护以防仍然可能发生在距离出口表面太近距离处的任何LIOB事件。使用保护层的优点是诸如光学刀片的其它透明元件，可以由类似玻璃或塑料的更便宜和/或更容易可成型材料制成，同时更耐用的材料被用于需要保护以防LIOB引起的破坏的出口表面。用于透明保护层的材料的适当实例是蓝宝石、氧化铝、金刚石，尖晶石、YAG、GaN或碳化物。当不使用保护层时，出口窗自身优选地由此耐破坏材料制成。保护层优选地可释放地固定到出口窗。当保护层受损时，可以通过新的未受损保护层来替换它并且此破坏不会对毛发切割设备的操作具有不利影响。保护层可以由柔性与透明聚合物制成。聚合物是便宜并且可容易成型的。此设备还可以包括模具，所述模具用于将聚合物成型为期望的未受损形状并且将成形的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光的毛发切割设备(10)，其包括：激光源(18)，其用于提供入射光束(21)以便通过在所述光束(21)的焦点位置中的所述毛发(22)的激光诱导光击穿(LIOB)在皮肤表面上方或附近切割毛发(22)；光学透明的出口窗，其具有外部出口表面(15)以允许所述入射光束(21)离开所述设备；光学元件(11，12，13，14)，其用于使所述入射光束(21)聚焦在距离所述出口表面(15)工作距离的焦点位置处，其中所述激光源(18)与所述光学元件布置并且构造为使得所述工作距离至少是1πNA22EpNA2πFthresh-M2λ2]]>其中NA是离开所述设备(10)的所述入射光束的数值孔径，Ep是所述入射光束(21)的脉冲能量(J)，Fthresh是所述出口表面的影响阈值(J/m2)，M2是所述入射光束(21)的光束质量以及入是所述入射光束(21)的波长(m)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.04 US 61/655,0251.一种基于激光的毛发切割设备(10)，其包括：激光源(18)，其用于提供入射光束(21)以便通过在所述光束(21)的焦点位置中的所述毛发(22)的激光诱导光击穿(LIOB)在皮肤表面上方或附近切割毛发(22)；光学透明的出口窗，其具有外部出口表面(15)以允许所述入射光束(21)离开所述设备；光学元件(11，12，13，14)，其用于使所述入射光束(21)聚焦在距离所述出口表面(15)工作距离的焦点位置处，其中所述激光源(18)与所述光学元件布置并且构造为使得所述工作距离至少是其中NA是离开所述设备(10)的所述入射光束的数值孔径，Ep是所述入射光束(21)的脉冲能量(J)，Fthresh是所述出口表面的影响阈值(J/m2)，M2是所述入射光束(21)的光束质量以及λ是所述入射光束(21)的波长(m)。2.根据权利要求1所述的基于激光的毛发切割设备(10)，还包括用于将所述毛发定位在所述焦点位置的机械间隔件。3.根据权利要求2所述的基于激光的毛发切割设备(10)，还包括光学刀片(14)，所述光学刀片包括所述出口表面(15)并且布置为沿着基本上平行于所述皮肤表面的方向引导所述光束(21)，所述机械间隔件是所述光学刀片(14)的一体部分。4.根据权利要求2所述的基于激光的毛发切割设备(10)，还包括光学刀片(14)，所述光学刀片包括所述出口表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·T·约翰森，C·休胡，R·弗哈根，B·W·M·莫伊斯科普斯，K·K·修玛，T·A·科恩斯图亚特，P·C·P·鲍滕，R·库尔，E·J·K·弗斯特根，P·T·琼特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL