УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОБРАБОТКИ КОЖИ
SKIN PREPARATION DEVICE AND METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и способам обработки кожи и, в том числе, но не исключительно, к обработке кожи человека или животного с использованием лазерного излучения для проведения косметической и/или терапевтической обработки, например удаления волос.
Уровень техники
Использование лазерной обработки для удаления волос хорошо известно. Лазерное излучение направляют к коже, причем излучение поглощается в волосяном фолликуле и на поверхности кожи. Длина волны лазерного излучения выбирается так, чтобы оно поглощалось в фолликуле меланином, с тем, чтобы волос нагревался до температуры, которая вызывает прекращение его роста. Хотя падение лазерного излучения на кожу тоже может вызывать местный нагрев кожи, нагрев волосяного фолликула является гораздо более сильным.
Удаление с помощью лазера, выполняемое для одного волоса за один прием с помощью узко сфокусированного лазерного луча, является достаточно неэффективным и занимает много времени. Для уменьшения времени обработки многие современные устройства для удаления волос (эпиляторы) выполняют удаление волос путем фокусирования нескольких лазеров на участок с тем, чтобы обрабатывать несколько волосяных фолликулов одновременно. Однако лазерный излучатель обычно является наиболее дорогим компонентом лазерного эпилятора, поэтому обеспечение наличия нескольких лазерных излучателей в одном устройстве удорожает его изготовление и, следовательно, делает непригодным для широкого внутреннего рынка.
Таким образом, существует потребность в устройстве для удаления волос, которое является экономичным в изготовлении и, при этом, позволяет обрабатывать участок, несколько больший, нежели пятно, создаваемое единственным лучом.
Еще одно соображение заключается в том, что срок эксплуатации общедоступных лазерных излучателей может уменьшаться в случае, если их повседневная работа требует повторяющихся включений и выключений излучателя во время обработки. Поэтому желательно, хотя и не обязательно, чтобы устройство для обработки волос не требовало повторяющихся переключений при выполнении обработки.
В уровне техники известны решения по патентным документам WO 00/53261 и WO 2004/007022, где описаны устройства сходного назначения, в которых выполняется отклонение луча посредством зеркала, при этом размещенные на оптическом пути луча линзы остаются неподвижными.
Раскрытие изобретения
Таким образом, в одном из аспектов данное изобретение предусматривает устройство для обработки волос, предназначенное для обработки кожи человека или животного с целью удаления волос и/или прекращения или уменьшения роста волос, которое содержит источник излучения, предназначенный для испускания пучка излучения; средства отклонения пучка, предназначенные для отклонения указанного пучка излучения по коже, отличающееся тем, что указанные средства отклонения содержат средства преломления, через которые проходит пучок излучения, средства привода, предназначенные для перемещения указанных средств преломления, по меньшей мере, в двух по существу ортогональных направлениях, с целью отклонения указанного пучка излучения, и средства управления, выполненные с возможностью управления указанными средствами привода с целью отклонения указанного пучка излучения, причем указанные средства управления выполнены с возможностью управления указанными средствами привода для осуществления запрограммированного движения в указанных ортогональных направлениях с целью сканирования указанного пучка излучения по поверхности кожи для обработки области, подлежащей обработке.
Осуществляемая таким образом обработка может являться исключительно косметической обработкой, исключительно терапевтической обработкой или же их комбинацией. Например, обработка может включать в себя одно или большее количество следующих действий:
удаление волос;
удаление татуировок или другой кожной пигментации;
обработка видимых капилляров, таких как капиллярная гемангиома или поверхностные вены, розовых угрей (розацеи) и подобных нарушений цвета;
обработка с целью уменьшения видимых проявлений целлюлита.
2
2
Предпочтительно, чтобы указанный источник излучения содержал источник лазерного излучения. Источник лазерного излучения может принимать много форм, но в одном из вариантов может представлять собой лазерный диод. Источник лазерного излучения, предпочтительно, выбирается так, чтобы испускать излучение с предварительно заданной длиной волны, выбираемой в соответствии с характером обработки. В случае лазерной обработки для удаления волос источник лазерного излучения, предпочтительно, имеет длину волны в диапазоне между 750 нм и 850 нм, и более предпочтительно порядка 808 нм. Интегральная плотность потока энергии лазерного излучения опять-таки будет выбираться в соответствии с характером конкретной обработки, но для удаления волос интегральная плотность потока энергии лазерного излучения на целевом участке, предпочтительно, превышает 15 Дж/см, и, более предпочтительно, превышает величину порядка 20 Дж/см.
Для того чтобы увеличить срок эксплуатации устройства, предпочтительно, чтобы после активирования источник излучения испускал по существу непрерывный пучок. Однако не исключаются варианты, в которых источник излучения испускает импульсный пучок.
Предпочтительно данные средства преломления содержат линзу, установленную с возможностью перемещения.
Средства привода могут принимать много различных форм, но, предпочтительно, представляют собой электромагнитное средство привода, содержащее постоянный магнит и катушку, по которой пропускается электрический ток с тем, чтобы вызвать перемещение. Однако возможны и другие типы функционирования, такие как пьезоэлектрическое устройство, электрический двигатель или механическое перемещение или же их комбинация. В механической конструкции перемещение можно реализовать, предусмотрев ролик или другой подходящий элемент на конце устройства, который вращается по мере того, как устройство проводится по коже, при этом вращательное движение ролика передается через соответствующий передаточный механизм с тем, чтобы осуществить указанный привод.
Средства управления могут обеспечивать дискретные перемещения пучка, перемежающиеся с периодами остановки (паузы), во время которых пучок неподвижен. Величина перемещения между периодами выдержки и/или продолжительность периодов выдержки при сканировании может быть отрегулирована в соответствии с величиной отклонения пучка от его положения равновесия с тем, чтобы скомпенсировать увеличение или уменьшение в размере сканирующего пятна по мере того, как оно перемещается.
В одном варианте средства управления выполнены с возможностью размывания сканирующего пятна между выбранными областями, так что выбранные области подвергаются воздействию несколько раз.
Краткое описание чертежей
Изобретение может быть осуществлено различным образом, и далее, только в качестве примера, будет приведено описание варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 представляет собой перспективный вид с частичным вырезом узла лазера и дефлектора в устройстве обработки волос в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2-фиг.5 представляют собой дальнейшие виды конструкции по фиг.1.
Фиг.6 представляет собой схематический вид оптической конструкции, показывающий перемещение линзы с целью отклонения лазерного пучка.
Фиг.7 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий установку линзы.
Осуществление изобретения
Вариант осуществления, проиллюстрированный на чертежах, раскрывает устройство, в котором единственный лазерный пучок перемещается по поверхности обрабатываемой кожи с целью последовательного нацеливания и разрушения волосяных фолликулов. Устройство состоит из лазерного излучателя, фокусирующего элемента (здесь линза), который обеспечивает доставку пучком направляемой энергии на целевой участок, а также из привода. В различных вариантах осуществления пучок может быть непрерывным, так что он как бы "подметает" поверхность кожи, или же он может быть импульсным, так что пучок перемещается дискретными шагами. Перемещение пучка может управляться с использованием одного или большего количества следующих вариантов: перемещение линзы; (как в проиллюстрированном варианте осуществления, который будет описан ниже); перемещение зеркала; и перемещение лазерного излучателя. Перемещение может обеспечиваться посредством асинхронного электродвигателя (как в проиллюстрированном варианте осуществления); пьезоэлектрических средств, механизма электродвигателя с трансмиссионным приводом; механического привода или же любой комбинации вышеназванных вариантов.
В описанном ниже варианте осуществления используется лазерный излучатель, который пропускает лазерный пучок через подвижную линзу. При прохождении пучком линзы, он испытывает воздействие различных оптических характеристик, приводя к тому, что выходящий лазерный пучок идет под различными углами, в зависимости от того, в какую часть линзы он вошел. Хотя использование зеркал не исключается, использование линзы более предпочтительно, поскольку отражающие зеркала обычно дороги в изготовлении; они сильно подвержены оптической деградации вследствие удара, наличия влаги, тепла и инородных веществ внутри устройства, кроме того, коммерческая реализация требует использования линзы для фокусирования пучка, поэтому можно использовать уже существующие компоненты, благодаря чему уменьшается количество дополнительных компонентов, что в противном случае ставило бы под угрозу надежность устройства.
Обращаясь к проиллюстрированному варианту осуществления, устройство состоит из лазерного излучателя 10, установленного в подходящем теплоотводящем блоке 12, и фокусирующей линзы 14, помещенной внутри подвижного опорного кольца 16. Опорное кольцо присоединяется через короткую ось 18 к печатной плате 20. Печатная плата устанавливается подвижно с возможностью перемещения в двух перпендикулярных направлениях в плоскости линзы посредством подходящих гибких X и Y креплений 22 (только один комплект которых виден на фиг.2). Печатная плата имеет две приводные катушки, приводную катушку X и приводную катушку Y (ни одна из них не показана). Печатная плата 20 удерживается между двумя постоянными магнитами 24. Таким образом, катушки X и Y на печатной плате 20 и постоянные магниты 24 функционируют подобно звуковым катушкам в громкоговорителе. Катушка направления X перемещает линзу слева направо, если использовать изображение на фиг.5, и, как видно на этом же изображении, катушка направления Y перемещает линзу внутрь и наружу. Подаваемое на катушки напряжение (отрицательное или положительное) определяет направление и величину перемещения линзы в любом из направлений X и Y. Напряжения на катушках управляются контроллером 26 сканирования, схематически показанным на фиг.1.
В процессе работы контроллер 26 пропускает ток через катушку плоскости X в печатной плате 20 так, чтобы вызвать перемещение линзы в направлении X, в результате чего пучок следует по плоскости X кожи, как это схематически показано на фиг.6. Когда пучок достигает предварительно заданной границы, на катушку плоскости Y также подается ток, что вызывает перемещение пучка в направлении Y. После этого катушка плоскости X может быть обесточена, что вызывает обратное перемещение пучка, теперь уже в другом положении по координате Y. Таким образом, с помощью согласованного управления лазерный пучок может быть проведен по коже как в плоскости X, так и в плоскости Y с тем, чтобы просканировать область обработки, имеющую определенную форму.
В предпочтительном варианте осуществления лазер перемещается шагами, равными диаметру лазерного пучка или сканирующего пятна, так чтобы обеспечить равномерную обработку области кожи. После того как пучок достигает максимального предела в направлении X, ток подается на катушку Y, и пучок перемещается на один диаметр лазерного пучка в направлении Y так, чтобы обеспечить пошаговый вид растрового сканирования. Сканирующие перемещения могут быть запрограммированы заранее или же могут являться результатом сенсорной обратной связи от поверхности кожи, показывающей, что обработка в этой области закончена. Это может выполняться посредством надлежащего детектора (такого как детектор инфракрасного излучения), регистрирующего температуру и определяющего, что обработка в этой области закончена.
Там, где контроллер применяет сканирование пошаговым образом, контроллер может регулировать величину шагов, уменьшающуюся с увеличением угла падения, с тем, чтобы учитывать расхождение лазерного пучка по мере того, как угол, образуемый с нормалью к коже, становится больше; следует отметить, что по мере увеличения угла пучок будет расходиться.
При другом способе сканирования контроллер перемещает лазер так, чтобы сканирование осуществлялось быстро между двумя соседними целевыми участками. В этом способе целевые участки испытывают ряд повторяющихся воздействий, что в некоторой степени похоже на фиксированный импульсный пучок. Путем регулирования продолжительности и задержки воздействий целевой участок может получить достаточное повторяющееся поступление энергии с тем, чтобы обеспечить прогрессирующее нагревание волоса и прекращение его роста, в то время как температура кожи ощутимо не увеличивается из-за отличающихся продолжительности времени нагрева и характеристик поглощения/выделения тепла волос и окружающей ткани. Вследствие соответствующего содержания меланина, волос поглощает лазерную энергию быстрее, нежели окружающая кожная ткань, и, следовательно, нагревается быстрее. Кроме того, вследствие геометрии и анатомии волоса, по сравнению с окружающей тканью он теряет тепло медленнее. Таким образом, подвергая целевой участок повторяющемуся дискретному воздействию излучения, можно нагревать волосяной фолликул, оставляя при этом окружающую кожу при номинальной температуре. В вышеприведенном варианте осуществления эффект, аналогичный импульсному пучку излучения, фактически достигается путем быстрого сканирования между двумя соседними целевыми участками, в то время как лазер остается постоянно включенным с тем, чтобы избежать быстрого переключения лазера между состояниями включения и выключения, благодаря чему срок службы лазера продлевается.