用于组织治疗的光学阵列制造技术

一种光学系统包括被配置为接收主激光束并且生成多个子束的光学元件阵列。光学元件阵列包括被配置为将多个子束同时聚焦至靶标组织中的多个焦点区域的多个光学元件。光学元件阵列的节距范围从约1mm至约3mm。多个光学元件中的一个或多个光学元件的数值孔径范围从约0.3至约1。多个子束中的第一子束被配置为在多个焦点区域中的第一焦点区域中生成等离子体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于组织治疗的光学阵列相关申请的交叉引用本申请要求于2018年6月22日提交的名称为“用于组织治疗的多透镜阵列”的美国临时申请第62/688,862号、于2018年6月22日提交的、名称为“用于治疗设备的色素检测”的美国临时专利申请第62/688,940号、于2018年6月22日提交的名称为“用于基于EMR的组织治疗的衍射光学元件”的美国临时专利申请第62/688,913号、以及于2018年6月22日提交的名称为“用于组织治疗的选择性等离子体生成”的美国临时专利申请第62/688,855号的权益。这些申请中的每个申请的整体内容均通过引用而并入本文。
技术介绍
黑斑或黄褐斑(妊娠面斑)是一种常见的皮肤状况，其特征在于脸上的棕褐色至暗灰褐色的、不规则的、界限分明的斑和斑块。斑被认为是由于黑色素的过多产生而导致的，黑色素由角质细胞吸收(表皮黑变病)或沉积于真皮中(真皮黑变病，噬黑素细胞)。黑斑的色素化外观可以因某些状况(诸如怀孕、日晒、某些药物(例如口服避孕药)、激素水平和遗传)而被加剧。可以根据过量黑色素的位置将状况分类为表皮的、真皮的或混合的。黑斑的典型症状主要包括暗的、形状不规则的斑块或斑，其常见于上脸颊、鼻子、上唇和前额上。这些斑块通常随着时间而逐渐发展。与通常存在于皮肤的表皮区域中(即，存在于组织表面处或附近)的其他色素化结构不同，真皮(或深部)黑斑的特征通常在于在底层真皮部分中广泛存在黑色素和噬黑素细胞。因此，由于更加难以接近和影响位于皮肤深处的这样的色素化细胞和结构，因此对真皮黑斑的治疗(例如使变暗的色素化区域的外观变淡)可能特别具有挑战性。因此，主要影响上层表皮(并且通常是针对黑斑的第一疗程)的常规嫩肤治疗(诸如面部剥落(激光或化学)、磨皮、局部制剂等)在治疗真皮黑斑方面可能是无效的。
技术实现思路
已经观察到，对某些波长的光或光能的应用可以被色素化细胞强烈吸收，从而损伤这些色素化细胞。然而，使用光能对真皮黑斑的有效治疗引入了若干障碍。例如，必须利用(多个)适当波长的充足光能靶向真皮中的色素化细胞，以破坏或损伤这些色素化细胞，该损伤或破坏可以排出或消灭色素沉着中的一些色素沉着并且减少色素化外观。然而，这样的能量可以被上层皮肤组织(诸如表皮和上层真皮)中的色素(例如黑色素)吸收。该近表面吸收可以导致皮肤的外面部分的过度损伤以及能量向更深真皮的传递不足，从而影响其中的色素化细胞。而且，对位于表皮的基底层中的含黑色素黑色素细胞的中度热损伤可以触发黑色素产生的增加(例如色素沉着过度)，且对黑色素细胞的严重热损伤可以触发黑色素产生的减少(例如色素沉着不足)。已经开发了涉及将光能应用于皮肤中的小的、离散的治疗位置的方法，这些治疗位置被健康组织分隔开以促进愈合。在避免损伤治疗位置周围(例如表皮层中)的健康组织的同时以期望的特异性准确地靶向治疗位置(例如位于真皮层中)可能是具有挑战性的。例如，这需要具有高数值孔径(NA)的光学系统用于将激光束聚焦至治疗位置。高NA光学系统向真皮传递足够高的对焦通量(即，能量密度)，同时在表皮中维持足够低的离焦通量(参见名称为“用于治疗真皮黑斑的方法和装置”的美国专利申请公开第2016/0199132号)。该技术被发现在研究设置中对于治疗包括黑斑的真皮色素沉着是有利的。然而，该技术要求由高NA光学系统在靶标组织内的深度处形成具有小面积(例如小于0.002cm2)的焦点区域。因此，治疗在焦点区域处仅在相对小的体积内受影响。黑斑通常覆盖大面积的患者皮肤(大于1cm2或比该小焦点区域大500倍)。因此，需要治疗的组织的面积和正在进行治疗的焦点区域处的组织的面积相差数个数量级(例如500倍)。为此，采用该技术的治疗相对较慢地完成(例如治疗1cm2的时间超过半小时)并且需要光学元件和激光源的繁琐移动。需要这样多时间的治疗通常未被广泛采用。这是因为这些治疗对于临床医生(例如医生)而言是劳动密集型的，而对于患者而言是不舒服的，冗长的且昂贵的。部分地出于该原因，有效地治疗真皮色素沉着的基于激光的系统尚未成为商业上可获得的。因此，当前患有真皮黑斑的患者不具有对其状况的有效治疗。如上文所提及，目前需要一种光学系统，其允许在合理的持续时间(例如少于一个小时)内使用电磁辐射束(EMR)有效治疗受不良色素化结构(例如真皮色素沉着)影响的皮肤区域。这可以例如通过在光学系统中并入多透镜阵列(或生成准无衍射束的光学元件阵列)同时治疗多个治疗位置来实现。多透镜阵列可以接收具有大的腰部大小的单个EMR束(例如激光束)，其允许激光束同时照射于多透镜阵列中的多个透镜上。结果是，可以将输入激光束同时聚焦至靶标组织中的多个焦点区域。为了将EMR束聚焦于组织内(例如皮肤组织的真皮中)的期望深度处，可能期望多透镜阵列具有大于期望深度的工作距离。根据一些实施例，可以将具有范围从约0.5mm至约3mm的厚度的窗口(例如由蓝宝石制成的窗口)放置于多透镜阵列与皮肤之间。多透镜阵列可以具有这样的工作距离，即，长到足以容纳窗口厚度并且EMR束进到皮肤的焦点区域的期望深度的工作距离。为了具有期望长度(例如在约0.5mm与约5mm之间)和期望NA的工作距离，多透镜阵列的透镜元件必须具有足够大的直径(或节距)(例如大于约0.5mm、约0.5mm至约5mm之间、约1mm至约3mm之间等)。另外，许多常用透镜阵列制造工艺的当前限制不允许制造可以接收高功率EMR束并且具有上述特性(例如期望的工作距离、期望节距等)的多透镜阵列。因此，提供了用于使用多透镜阵列的基于EMR(例如基于激光)的组织治疗的改良方法、系统和设备。一种光学系统包括被配置为接收主激光束并且生成多个子束的光学元件阵列。光学元件阵列包括被配置为将多个子束同时聚焦至靶标组织中的多个焦点区域的多个光学元件。光学元件阵列的节距范围从约1mm至约3mm。多个光学元件中的一个或多个光学元件的数值孔径范围从约0.3至约1。多个子束中的第一子束被配置为在多个焦点区域中的第一焦点区域中生成等离子体。在一个实施方式中，多个光学元件包括多个经截透镜。在另一实施方式中，多个经截透镜被布置成六边形阵列和矩形阵列中的至少一项。在一个实施方式中，多个光学元件的宽度范围从约1mm至约3mm。在一个实施方式中，光学系统还包括被配置为接触组织并且透射多个子束的窗口。在一个实施方式中，第一子束被配置为以热离子方式生成等离子体。在另一实施方式中，第一子束被配置为以光学方式生成等离子体。在一个实施方式中，多个光学元件包括多个轴棱镜。在又一个实施方式中，第一子束是由多个轴棱镜中的第一轴棱镜生成的准无衍射束。在一个实施方式中，多个光学元件由固持器固持在一起，该固持器被配置为将侧向力施加于多个光学元件中的一个或多个光学元件上。一种方法包括：由包括多个光学元件的光学元件阵列来接收主激光束。该方法还包括：由多个光学元件生成被聚焦于靶标组织中的多个焦点区域处的多个子束。光学元件阵列的节距范围从约1mm至约3mm。多个光学元件中的一个或多个光学元件的数值孔径范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，包括：/n光学元件阵列，被配置为接收主激光束并且生成多个子束，所述光学元件阵列包括多个光学元件，所述多个光学元件被配置为将所述多个子束同时聚焦至靶标组织中的多个焦点区域，/n其中所述光学元件阵列的节距范围从约1mm至约3mm，/n其中所述多个光学元件中的一个或多个光学元件的数值孔径范围从约0.3至约1，以及/n其中所述多个子束中的第一子束被配置为在所述多个焦点区域中的第一焦点区域中生成等离子体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180622 US 62/688,862;20180622 US 62/688,855;20181.一种光学系统，包括：
光学元件阵列，被配置为接收主激光束并且生成多个子束，所述光学元件阵列包括多个光学元件，所述多个光学元件被配置为将所述多个子束同时聚焦至靶标组织中的多个焦点区域，
其中所述光学元件阵列的节距范围从约1mm至约3mm，
其中所述多个光学元件中的一个或多个光学元件的数值孔径范围从约0.3至约1，以及
其中所述多个子束中的第一子束被配置为在所述多个焦点区域中的第一焦点区域中生成等离子体。


2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述多个光学元件包括多个经截透镜。


3.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述多个光学元件的宽度范围从约1mm至约3mm。


4.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述多个经截透镜被布置成六边形阵列和矩形阵列中的至少一项。


5.根据权利要求1所述的光学系统，还包括窗口，所述窗口被配置为接触组织并且透射所述多个子束。


6.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一子束被配置为以热离子方式生成等离子体。


7.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一子束被配置为以光学方式生成等离子体。


8.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述多个光学元件由固持器固持在一起，所述固持器被配置为将侧向力施加于所述多个光学元件中的一个或多个光学元件上。


9.一种方法，包括：
由包括多个光学元件的光学元件阵列来接收主激光束；
由所述多个光学元件生成被聚焦于靶标组织中...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·H·德雷瑟，R·凯特卡姆，J·巴瓦尔卡，
申请(专利权)人：阿瓦瓦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US