在激光器和印刷電路板之間具有柔性連接的手持式激光裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種用于治療皮膚的激光裝置，其包括：手持式殼體；布置于所述殼體內(nèi)并發(fā)射輸出光束的激光件；在所述殼體內(nèi)安裝在支撐塊上的印刷電路板；具有前端部和后端部的柔性導(dǎo)電連接器，所述前端部與所述激光件電通信，所述后端部與所述印刷電路板電通信，且所述端部之間的區(qū)域使所述連接器能夠在0°-360°的角度范圍內(nèi)彎曲。
【專利說(shuō)明】在激光器和印刷電路板之間具有柔性連接的手持式激光裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種允許輸出光束的角定位和尺寸減小的具有內(nèi)部電路的無(wú)線手持式激光裝置。該激光裝置用于治療皺紋和色素沉著。
【背景技術(shù)】
[0002]基于通過(guò)輻射(激光)的受激發(fā)射形成的光放大的裝置徹底變革了皮膚病學(xué)和美容的許多領(lǐng)域。有待治療的皮膚狀況包括暗瘡疤痕、紅斑痤瘡、色素沉著、多余的毛發(fā)和真皮修復(fù)。脫落式換膚(ablative resurfacing)已經(jīng)成為用于美容修復(fù)的常用方法。減少皺紋已經(jīng)成為光線療法的特定目的。 [0003]基于激光的裝置的發(fā)展以及它們?cè)谄つw治療方法中的使用近十年來(lái)有很多。一些公開(kāi)關(guān)注于裝置的安全起動(dòng)以避免意外的暴露。US2004/0167502A1 (Weckwerth等)報(bào)導(dǎo)了用于探測(cè)與皮膚表面的接合的光學(xué)傳感器。該傳感器基于多個(gè)發(fā)光二極管(每個(gè)發(fā)光二極管均具有獨(dú)特的波段)和寬帶光電探測(cè)器，所述寬帶光電探測(cè)器用于測(cè)量多種波長(zhǎng)下的光線從被分析的材料的消減。US2010/0082020 (Gong等)描述了一種醫(yī)用激光器，其具有電容傳感器和發(fā)射控制裝置，以保證激光器機(jī)頭在啟動(dòng)之前與皮膚接觸。所述機(jī)頭需要在任何外科手術(shù)開(kāi)始之前保持垂直于皮膚表面。
[0004]用于治療皮膚的多數(shù)電磁輻射傳送裝置是相對(duì)較大件的設(shè)備。它們的基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和操作模式上的復(fù)雜性使得它們不能小型化成手持式裝置。例如，US2008/0082089A1(Jones等)描述了一種包括第一固態(tài)激光器和第二固態(tài)激光器的系統(tǒng)。相應(yīng)的第一輸出光束被供送至第二裝置，以便在稀土摻雜的增益介質(zhì)中產(chǎn)生激發(fā)，從而生成第二輸出光束。后者被用于治療皮膚。US2007/0179481A1 (Frangineas等)試圖通過(guò)來(lái)自二氧化碳激光器的多個(gè)脈沖來(lái)治療皮膚松弛。該系統(tǒng)需要?dú)んw來(lái)容納掃描設(shè)備以及與真空泵連接的末端來(lái)排放由脫落產(chǎn)生的煙。
[0005]許多報(bào)導(dǎo)的脫落手術(shù)都需要特殊的冷卻機(jī)構(gòu)。例如，US5810801引導(dǎo)輻射束穿透皺紋下方的真皮區(qū)域以損傷膠原質(zhì)。然后，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)來(lái)防止損傷上覆表皮。這些冷卻系統(tǒng)通常很大。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)、尤其是手持式儀器的另一問(wèn)題是它們發(fā)射充分高能劑量的電磁輻射的有效性。US2011/0040358A1 (Bean等)提供了一種描述手持式裝置的解決方案，該裝置在1350-1600nm之間人眼安全地操作，以治療創(chuàng)傷和疾病。這是一種不需要直接接觸組織的電池操作式系統(tǒng)。該裝置的關(guān)鍵部件是被構(gòu)造成能使激光束會(huì)聚于組織表面目標(biāo)稍上方的焦點(diǎn)的透鏡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]提供了一種用于治療皮膚的激光裝置，其包括:
[0008]( i )手持式殼體；[0009](ii)布置于所述殼體內(nèi)并發(fā)射輸出光束的激光件；
[0010](iii)在所述殼體內(nèi)安裝在支撐塊上的印刷電路板；和
[0011](iv)具有前端部和后端部的柔性導(dǎo)電連接器，所述前端部與所述激光件電通信，所述后端部與所述印刷電路板電通信，所述端部之間的區(qū)域使所述連接器能夠在0° -360°的角度范圍內(nèi)彎曲。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]本發(fā)明的其他特征、方面和益處將通過(guò)考慮附圖變得顯而易見(jiàn)，在附圖中:
[0013]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的前視圖；
[0014]圖2是根據(jù)圖1的實(shí)施例的透視圖；
[0015]圖3是垂直于該圖1所作的剖視圖；
[0016]圖4是與圖1的殼體分離的內(nèi)部機(jī)構(gòu)的視圖；
[0017]圖5是圖4的包括激光器和印刷電路板的一部分的半示意圖；以及
[0018]圖6是用于所示實(shí)施例的電路的電概觀圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在已經(jīng)揭示了一種在高度緊湊的手持式構(gòu)型中用于治療皮膚的激光裝置。在一個(gè)優(yōu)選的形式中，該裝置是無(wú)線的且通過(guò)可再充電電池滿足電能需求。最有益地，印刷電路板和激光器之間的柔性導(dǎo)電連接器布置實(shí)現(xiàn)了光束相對(duì)于殼體把手的角度能產(chǎn)生更安全操作的最佳幾何構(gòu)型。例如，殼體的發(fā)射電磁輻射的第一端部可相對(duì)于靠近殼體的第二端部的手柄區(qū)域彎曲100° -170°。因此，用戶可在將第一端部壓靠臉部時(shí)同時(shí)地在把手上讀取功率水平和啟動(dòng)信號(hào)。
[0020]圖1和圖2示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例。該激光裝置具有曲線型殼體2，所述曲線型殼體2具有第一端部4和相反的第二端部6。限定出窗口 8的孔眼形成在殼體的第一端部的末端10處。
[0021]殼體優(yōu)選具有正弦曲線形狀或S-形狀。這使得末端10能夠抵靠著用戶的臉部適當(dāng)?shù)囟ㄎ唬⑼瑫r(shí)允許用戶看見(jiàn)功率設(shè)置和啟動(dòng)情況。沿著殼體長(zhǎng)度的縱向軸線和穿過(guò)窗口的軸線將在交點(diǎn)處限定出100° -170°的角度，優(yōu)選是110° -160°的角度，且最佳地是120° -140° 的角度。
[0022]環(huán)形板12圍繞窗口 8。該板對(duì)電磁輻射而言是不透的。電磁輻射的任何輸出光束都通過(guò)窗口 8射出，所述窗口 8是環(huán)形板的敞開(kāi)的中間區(qū)域。
[0023]兩個(gè)控制按鈕可從殼體外側(cè)啟動(dòng)。一個(gè)是在裝置上起著起動(dòng)/開(kāi)啟作用的功率啟動(dòng)按鈕。另一個(gè)是起著控制功率水平作用的功率設(shè)置按鈕16。術(shù)語(yǔ)“按鈕”應(yīng)廣義地解釋。雖然在第一實(shí)施例中所述按鈕是方形的，這些按鈕在其他實(shí)施例中可以是圓的或其他幾何形狀。這些按鈕還可從殼體的表面向內(nèi)/向外移動(dòng)，但是在另一實(shí)施例中可以是不能移動(dòng)的觸摸屏式開(kāi)關(guān)。
[0024]發(fā)光二極管(LED) 18與功率設(shè)置按鈕相聯(lián)，以便顯示高功率18a或低功率18b的 設(shè)置。
[0025]圖3和圖4示出了激光裝置的內(nèi)部機(jī)構(gòu)。可再充電電池20容納在殼體的在后端部6正上方的下部區(qū)域內(nèi)。通過(guò)將外部電源連接至端口 22來(lái)進(jìn)行再充電，所述端口 22與可再充電電池電通信。
[0026]鋁塊24位于電池上方，所述鋁塊24充當(dāng)支撐件和用于將通過(guò)激光件產(chǎn)生的熱量消散的固體冷卻劑。該裝置既不需要也不具備任何專用的液體或氣體冷卻劑系統(tǒng)。
[0027]用于產(chǎn)生電磁輻射的激光件26支撐在鋁塊的臂上。該實(shí)施例的激光件在不變的輸出功率下操作，從而發(fā)送隨時(shí)間持續(xù)的波。所述激光件是包括元素銦、砷、鎵和錫的固態(tài)二極管激光器。該激光器生成輻射脈沖，所述輻射脈沖的波長(zhǎng)為大約1300-1600nm，優(yōu)選為1420-1470nm，且最佳為大約1440nm。注量(fluence)范圍為0.5-5焦耳/cm2，更優(yōu)選為1-3焦耳/cm2，最佳為1.3-1.8焦耳/cm2。從該激光裝置發(fā)出的電磁輻射不會(huì)使皮膚脫落，從而被美國(guó)食品藥品管理局(Food&Drug Administration)歸類為1/1類固有安全等級(jí)(ClassI/linherently safe rating)。
[0028]在輻射治療之前，不需要將洗液、面霜或其他化學(xué)品施加于皮膚目標(biāo)。本發(fā)明的裝置不需要用預(yù)放置的化學(xué)品在皮膚目標(biāo)區(qū)域上幫助或作用。但是，可能需要用表面活性劑組合物來(lái)清潔皮膚治療區(qū)域，以避免來(lái)自化妝品或其他化學(xué)品的干擾，所述化妝品或其他化學(xué)品可能屏蔽所施加的電磁輻射的功效。
[0029]支撐在鋁塊24的臂上的激光器印刷電路板28位于激光件26上游。該裝置的操作通過(guò)激光器印刷電路板28和主印刷電路板29來(lái)控制。這些電路板調(diào)節(jié)功率切換、輻射發(fā)射次序、激光脈沖的生成、定時(shí)、次序以及處理皮膚接觸信息。
[0030]如圖5最佳地可見(jiàn)，基臺(tái)34位于激光件26與鋁塊24之間。該基臺(tái)直接地支撐激光件以及從印刷電路板28輸送信號(hào)/電流的柔性導(dǎo)電連接器36。該柔性導(dǎo)電連接器具有前和后端部38、42。前和后端部之間的區(qū)域39是高度可彎曲的。所述彎曲的角度范圍可以是0° -360°。這實(shí)現(xiàn)了激光件的主平面與印刷電路板的主平面之間的多種角度。優(yōu)選地，所述角度保持在10° -250°。這種定位上的柔性產(chǎn)生了幾何學(xué)和人體工程學(xué)優(yōu)點(diǎn)。
[0031]柔性連接器的前端部結(jié)合至`基臺(tái)。前端部的一部分具有一組多個(gè)電線結(jié)合部40，所述多個(gè)電線結(jié)合部40完成了到激光件26的電連接。柔性連接器的后端部42具有孔眼44，以便使螺釘46或其他緊固件與印刷電路板實(shí)現(xiàn)按壓接觸。所述螺釘和墊圈組件提供了均勻分布的力，所述均勻分布的力將柔性連接器的大片區(qū)域壓緊到印刷電路板的電鍍接觸點(diǎn)。該布置最小化了接觸電阻，因此降低了電功率損失。該布置還實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易的組裝、拆卸和更換。
[0032]連接器的柔性使得該系統(tǒng)避免了原本必需的處于由激光器產(chǎn)生的輸出光束平面中的電路連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，柔性連接器由夾在聚酰亞胺層之間的一組銅線形成。
[0033]具有向外錐形化的壁的對(duì)齊結(jié)構(gòu)48形成在基臺(tái)34下游區(qū)域中。該對(duì)齊結(jié)構(gòu)能接收柔性連接器的前端部38，以便防止移動(dòng)和保證激光件正確地定位。
[0034]圖6示出了構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的元件之間的電氣關(guān)系?？稍俪潆婋姵夭僮魇窖b置具有電能隨時(shí)間損失的問(wèn)題。本發(fā)明的裝置可能具有在使用之間長(zhǎng)時(shí)段空閑的實(shí)施例。因此，在睡眠模式下需要盡可能少地從電池120取用電能。該目的通過(guò)具有兩個(gè)功率域101、103來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一功率域101由主電路板105控制，所述主電路板105在置于睡眠模式下時(shí)取用很小的電流(大約半毫安)。當(dāng)主電路板接收到由功率按鈕114產(chǎn)生的信號(hào)或經(jīng)由USB串行通信器107a探測(cè)到USB連通107時(shí)產(chǎn)生喚醒。在睡眠或關(guān)停模式下，向主電路板供送3.3和5.0伏電能的電壓調(diào)節(jié)器109、111被關(guān)閉。
[0035]第一功率域的其他特征包括用于電池的充電器110、音頻輸出器112、用于LED118的驅(qū)動(dòng)器116和實(shí)時(shí)時(shí)鐘121。實(shí)時(shí)時(shí)鐘在即使激光裝置關(guān)停時(shí)也進(jìn)行時(shí)間標(biāo)示。實(shí)時(shí)時(shí)鐘的一個(gè)重要特征是在皮膚治療之間強(qiáng)制執(zhí)行24小時(shí)延遲。該機(jī)制完全獨(dú)立于關(guān)停主電路板上的操作的其他安全控制機(jī)制，因此充當(dāng)雙重安全預(yù)防措施，以免皮膚過(guò)分暴露于激光福射。
[0036]第二功率域103由激光器印刷電路板113控制。電路板113的構(gòu)件包括:激光器啟用驅(qū)動(dòng)器115、激光件126、鋁塊124 (充當(dāng)散熱器)、衍射透鏡陣列132和接觸(電容式)傳感器150。
[0037]電池120具有兩組引線。第一組引線117直接連接至激光器印刷電路板113和散熱器124。第一組引線為運(yùn)行激光件126的電流(大約30安)提供大電流和低電阻的路徑。通常，引線117可以是DC電阻為每米0.013歐且橫截面積為1.3mm2的16號(hào)規(guī)格線。第一組引線電線的電阻范圍可以是0.004-0.06歐。電池電流從陽(yáng)極大電流引線流經(jīng)散熱器和激光器，通過(guò)柔性電路離開(kāi)激光器的陰極，然后重新連接至激光器印刷電路板。帶狀電纜119將激光器印刷電路板連接至主電路板。
[0038]第二組引線123將電池120連接至主電路板105。用于該連接的電線比第一組引線117中所使用的那些電線細(xì)得多。例如，引線117可以是DC電阻為每米0.086歐且橫截面積為0.2mm2的24號(hào)規(guī)格線。 第二組引線電線的電阻范圍可以是0.065-0.2歐。第二組引線向主電路板上的和激光器印刷電路板上的控制電路供電。電池也通過(guò)引線117充電。
[0039]使用到電池的兩個(gè)單獨(dú)的電能連接使得不必通過(guò)帶狀電纜119傳送任何大量電能。這在電能僅通過(guò)激光器印刷電路板得到時(shí)是必需的。該布置使得帶狀電纜中不需要另外的連接器，且降低了可能由擴(kuò)展的接線引起的電噪聲。
[0040]具有分開(kāi)的大功率(激光器)和小功率(連接至電路板的)的益處是較高的空間效率和提高的安全性，因?yàn)楸仨毷紫葐?dòng)電路板，然后才能夠使激光器通電。
[0041]衍射透鏡陣列32在激光件的下游靠近第一端部4布置。來(lái)自激光件26的電磁輻射的輸出光束被引導(dǎo)至透鏡陣列，所述透鏡陣列充當(dāng)將輸出光束分成多個(gè)子光束的棱鏡。這些子光束構(gòu)成從陣列出射的較大直徑的整體光束并具備不均勻的能量分布。在該能量分布中存在被較低強(qiáng)度區(qū)域圍繞的多個(gè)高強(qiáng)度區(qū)域。衍射透鏡陣列的使用使得出射的子光束能夠照射較大面積的目標(biāo)皮膚。較高強(qiáng)度的區(qū)域加熱目標(biāo)皮膚的選定部分，從而引起膠原質(zhì)收縮，同時(shí)較低強(qiáng)度的區(qū)域提供足以刺激膠原質(zhì)產(chǎn)生的能量。這種組合使得能夠同時(shí)治療大面積的皮膚目標(biāo)，同時(shí)使對(duì)皮膚的燒傷或其他傷害的風(fēng)險(xiǎn)最小化。
[0042]圖1和圖4最佳地可見(jiàn)的電容式傳感器電極50定位在殼體的第一端部4處。電極終止在環(huán)形板12的三個(gè)120°扇區(qū)中的每個(gè)上。間隙將扇區(qū)中的每個(gè)間隔開(kāi)。三個(gè)電極布置成環(huán)形(代表一平面)，以便確定何時(shí)感測(cè)到合適電介質(zhì)(即皮膚)的平坦表面。通過(guò)將電極布置成一環(huán)，電極與電磁輻射出射所通過(guò)的窗口 8的橫截面同心地放置。該布置最大化了傳感器的表面區(qū)域，并允許保持窗口 8周圍的盡可能小的體積。
[0043]電容式傳感器包括兩個(gè)導(dǎo)體，所述兩個(gè)導(dǎo)體之間具有電容場(chǎng)。存在與三個(gè)電極中的每個(gè)分別對(duì)應(yīng)的三個(gè)電容式開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)中的每個(gè)都必須滿足這樣的條件:它具有與適當(dāng)干燥的皮膚接觸相關(guān)的電容。當(dāng)僅部分地與皮膚接觸時(shí)，電介質(zhì)是不正確的，且不會(huì)產(chǎn)生激光的發(fā)射。
[0044]總之，以上針對(duì)優(yōu)選的和其他實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于所描述的和所示出的實(shí)施例。相反，本發(fā)明僅 受權(quán)利要求限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于治療皮膚的激光裝置，包括: (i )手持式殼體(2 ); (ii)布置于所述殼體內(nèi)并發(fā)射輸出光束的激光件(26)； (iii)在所述殼體內(nèi)安裝在支撐塊(24)上的印刷電路板(28);和 (iv)具有前端部(38)和后端部(42)的柔性導(dǎo)電連接器(36)，所述前端部與所述激光件電通信，所述后端部與所述印刷電路板電通信，所述端部之間的區(qū)域(39)使所述連接器能夠在0° -360°的角度范圍內(nèi)彎曲。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輸出光束發(fā)射波長(zhǎng)范圍為1420-1470nm的電磁輻射。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述支撐塊包括鋁。
4.如前面權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，所述輸出光束的注量范圍為0.5-5 焦耳 /cm2。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述輸出光束的注量范圍為1-3焦耳/cm2。
6.如前面權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，所述彎曲的角度范圍為10。 -250。。
7.如前面權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，所述連接器是夾在聚酰亞胺層之間的一組銅線。`
8.如前面權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，所述前端部具有附連至所述激光件的暴露的銅線。
9.如前面權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，所述后端部具有孔眼，以便使螺釘或其他緊固件將所述連接器與所述印刷電路板聯(lián)接。
10.如前面權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，所述印刷電路板和所述激光件分別由主平面限定，所述主平面相對(duì)于彼此成10° -250°范圍內(nèi)的角度。
11.如前面權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括可再充電電池(20)和兩組電引線(117、123)，每組分別具有到可再充電電池的陰極和陽(yáng)極的連接。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述兩組電引線中的一組與所述兩組電引線中的第二組相比具有較小的線規(guī)格。
【文檔編號(hào)】A61N5/06GK103781511SQ201280037745
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月28日
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