[发明专利]基于LIOB的毛发切割设备

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

根据本发明的第一方面，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)，F_thresh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。发明人通过许多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。