CN101443078A - 具有扫描束斑和通用托架的扫描治疗激光器 - Google Patents

Abstract

本发明是具有通用托架的扫描激光装置，该通用托架保持任何类型的光学元件。所述托架绕一轴旋转，该轴与入射激光束基本共轴，从而使得通过所述光学元件的激光能量扫过360°的圆。优选实施例使用棒形透镜作为光学元件，产生一个大的圆形束斑。所述装置可使用具有各种波长和脉冲频率的激光源，且多个装置可结合起来扫描更大的区域。

Description

具有扫描束斑和通用托架的扫描治疗激光器

技术领域

本发明一般涉及采用激光的医疗和脊柱按摩装置。更具体地说，本发明涉及一种结合扫描束斑的扫描头的激光治疗装置。

背景技术

广泛用于各种疾病治疗的低水平激光治疗(LLLT)利用低水平激光能量。LLLT促进伤口愈合、减轻浮肿和缓解各种病源性疼痛，包括在脂肪抽取手术后成功的应用以减少发炎和疼痛。LLLT还用于在脂肪抽取过程中，通过使细胞内脂肪释放到间隙中以利于脂肪的去除。LLLT还用于受伤肌肉和肌腱的治疗和修复，以及用于毛发生长的刺激。

LLLT治疗具有一定的能量剂量率，该能量剂量率不会导致立即可察觉到的接受治疗的组织温度上升，而且不会导致组织结构的肉眼可见的变化。因此，不会加热和损伤接受治疗的组织及周围的组织。激光治疗有许多变量，包括激光束的波长、激光束照射的面积、激光能量、脉冲频率、治疗持续时间和组织特性。每种治疗的成功取决于这些变量间的关系和组合。例如，一种采用给定波长和治疗持续时间的方式有利于脂肪抽取，而采用不同波长和治疗持续时间的方式可以治疗疼痛，炎症则采用第三种方式治疗。但现有技术中已知，每种治疗需要采用特定的装置。

激光治疗已经用作脱毛剂来阻止毛发的生长或消除多余的毛发。这些装置使用相对较高水平的激光能量，但是，会热损坏毛囊。由Miller发明的美国专利No.5630811描述了移除多余毛发的激光器的进展。

与前面接受的观念——即因为高水平激光能量的破坏性结果激光器只能用于毛发移除——相反，最近LLLT已经被认可而作为一种毛发修复术。利用低水平激光治疗的生物刺激效应以促进毛发修复而设计的装置在转让给Inca AssetManagement S.A.of Geneva，Switzerland的国际公布的专利申请号WO02098509中进行了描述。这一专利申请描述了一种遮蓬或头盔，类似于毛发化妆沙龙中用作毛发染色器的头盔。所述装置被支撑在架上且定位于患者的头上方。头盔状配置置于所述遮蓬内部从而可以来回地旋转大约四分之一圈。

该发明需要交替的激光刺激和停止时段。这可通过形成在所述头盔内部沿两条线排列的激光二极管的多个带状形式来实现。随着头盔振动，激光二极管发出的光横跨所述患者的头皮进行扫描。所述两条线是偏移的从而随着所述头盔旋转头皮能被完全照射。置于所述遮蓬前方的控制面板用来控制所述头盔的旋转和激光二极管的激活。一个可替代实施例被描述，其中大量的二极管置于所述头盔内部从而整个头皮被照射且不需要旋转遮蓬。控制所述激光二极管的激活以完成本发明所需要的刺激和停止时段的交替。这一发明的主要缺点是实现头盔旋转的机械需求。另一个缺点是使用大量激光二极管的成本。

已知其他毛发修复方法，包括通过发光二极管(LED)、按摩和施用荷尔蒙刺激药物的毛囊刺激。例如，由Carlgren发明的美国专利6666878公开了一种具有多排LED的头盔，所述LED发出光带在头皮区域上方反复移动从而达到治疗的目的。除了长时间反复穿戴头盔带来的不舒适外，这一装置的缺点为需要大量LED且限制治疗区域到具体几何形状，这将导致毛发生长不均匀。

在由Pearl等人发明的美国专利6497719中描述了另一装置，该装置使用与梳子结合的激光器。沟槽为激光束到达使用者头皮提供不受阻碍的通道。但是，因为每种治疗相对较长且需要多种治疗，很难使用手持式激光器。长时间拿着激光器，使用者的手臂会感觉疲惫。这限制了治疗的精确性和持续时间。

在该发明人的美国专利6013096中描述了另一种手持式激光器。这一专利描述了容纳红光半导体激光器和将光束从激光器传送到患者皮肤上的光学器件的手持式壳。一个简单的定时电路用来控制从棒中发射激光束的时间长度。光学装置使得发射光在患者皮肤上形成一条线，照射到患者皮肤上的光的形状在此称为束斑。

还可以我们的参考美国专利6746473，其描述了一种装置可以传输具有不同特性的两个或更多个激光束以便在单一治疗过程中对患者的多种问题进行治疗。该专利申请描述了能容纳大量激光能量源和引导激光束从激光器能量源到患者的光学器件的手持式棒。提供控制电子装置用来变更诸如脉冲重复率的，在本领域中称为脉冲频率或脉冲宽度。还提供光学器件用来选择激光器输出的光束形状，光束形状又确定束斑。

已经发现，应用大的束斑到患者的一区域上，而不需要临床医生明显的手部移动或不使用大量光源，是有利的。例如，应用大的束斑，临床医生可以将能量应用到正接受吸脂的患者的几乎整个区域上，而不用在患者身上来回地人工移动激光器持续所需的时间量。使用最小数量的激光器将激光能量源应用到患者几乎整个接收毛发治疗的区域上也是所需的。

因此，本发明的一个目的是提供一种激光治疗装置，其结合扫描相对大的束斑的扫描头。本发明一个特殊的目的就是提供具有扫描束斑的治疗激光装置以提供低水平激光治疗来治疗受伤的肌肉和肌腱、术后炎症和疼痛、和促进脂肪抽取。

发明内容

本发明是一种扫描激光装置，其具有保持任何类型的光学元件的通用托架。所述托架绕着一轴旋转，该轴与入射激光束基本共轴，从而使得穿过所述光学元件的激光能量扫描通过360°的圆。优选实施例使用棒形透镜作为光学元件，产生大的圆形束斑。该装置可以使用具有各种波长和脉冲频率的激光源，多个装置可以组合起来扫描一个更大的区域。

附图说明

图1是本发明一个优选实施例的示意图。

图2是本发明一个优选实施例的透视图。

图3是该优选实施例的扫描头的透视图，沿着轴a和b分解。

图4是保持棱镜的通用托架。

图4a是棱镜保持器和棱镜的分解图。

图5示出了在患者身上产生束斑的本发明优选实施例的安装在杆上的版本。

图6示出了本发明优选实施例的便携的、地面支撑的版本。

图7示出了本发明优选实施例的安装在墙上的版本。

图8示出了本发明使用护罩的版本。

具体实施方式

图1示出了激光装置的示意图，其包括电源12，至少一个激光能量源11，激光器控制13，扫描头14，和扫描器控制15。在优选实施例中，所述激光器控制13和扫描器控制15合并到控制部件17中。所述电源优选提供直流电流，如通过电池提供的直流电流，但也可以提供交流电流，例如常规的建筑物插座电源(如120V)提供的交流电流，而后将交流电流转换成直流电流。电源12可以和扫描头14容纳在一起，或分开配置，用电缆将其连接到扫描头。激光器控制13连接到激光能量源11且作为开关以控制产生激光的时段，也可以具有其他功能，如控制脉冲频率。激光器控制13、扫描器控制15和控制部件17的其他功能将在下面提及。

从激光源11发射的激光束19射向扫描头14。参看图2。在优选实施例中，扫描头包括中空轴20，激光束19穿过该中空轴传送。可旋转托架18保持光学元件，激光束19入射在光学元件之上。在优选实施例中，激光束19、轴20和托架18基本共轴。参看图3。

在优选实施例中，当激光照射到光学元件上时，光学元件产生一条线。棒形透镜33优选作为光学元件，但是棱镜或其他光学元件或他们的组合可以满足需要。当激光束19照射光学元件时，产生线。随着托架18旋转，线也旋转，实质上变为看得到的圆形束斑的旋转直径。如果托架旋转通过360°，则线也将扫描通过整个圆。在电子控制或计算机控制下，托架能快速地自动旋转，使得激光束在患者皮肤上似乎产生基本圆形的束斑。参看图2和5。但是，该形状实际上是扫描光线直径以一定速度从某位置扫描到某位置的结果，该速度使得人眼几乎察觉不到运动。线越长，束斑越大。

托架与驱动组件一起旋转。驱动组件优选是主驱动齿轮82，其与副驱动齿轮83紧密配合。副驱动齿轮由主驱动马达25驱动。随着主驱动齿轮82的转动，托架18围绕轴旋转。因此，从激光能量源11发出的激光束穿过中空轴20且照射到光学元件上，该光学元件使激光束偏转成一条线，该线与旋转结合，显现为圆形束斑。根据从扫描器控制15接收的信号，驱动组件也可以由微操纵器控制，优选地该扫描器控制结合到控制部件17中。优选地控制部件17进一步包括多种分立电路，这是现有技术已知的。在另一形式中，控制部件17是编程为以多种模式操作的微处理器。

可使用手持式棒，将激光引导到患者上的所需区域。参看图5。在优选实施例中，所述棒是包括限定内部腔室的细长中空管的壳。在优选实施例中，激光能量源11安装在壳的内部腔室中，当然激光能量源也可以放置在远处，激光通过光纤传导至所述壳。所述壳可以采用能够按照需要引导激光的任何形状，如管状、T形、基本上球形，或矩形。所述壳可包含电源(如电池)，或电源可以在远处，由电缆供电。整个扫描头可包含在每个壳中，或分离地附着到每个壳的末端。

扫描器控制15还可被编程以所需的方式移动扫描头14来实现患者皮肤上的治疗区域的任何所需的路径。而且，扫描器控制15可被编程以使激光输出比一些区域更多地引导到另一些区域，从而一个区域可比另一个区域具有更大的治疗。扫描区域可交叠。这对使用本发明的独立设备尤其有用，例如在使用一个或多个激光源提供低水平激光治疗的独立激光装置中，如在共同未决申请10/976,581中所述的装置，该申请在此结合作为参考，且在下面描述。本发明并不限定为任何特定的编程的操作模式，但通过举例，下面的操作模式是可获得的。

1.扫描头被编程为移动穿过一连串固定区域且在每个区域停留一段预定时间。所述区域可由使用者输入以与需要刺激的患者身上特定部位对准。

2.在重复扫描过程中通过改变工作的激光二极管，周期性改变波长。这就允许采用多种波长对患者进行刺激。

3.改变光束成形光学器件的焦点位置，以在患者上产生更小或更大尺寸的束斑。

4.改变激光器电源。

与手持式装置相反，所述装置可以以独立构造工作。例如，本装置可通过支撑结构(如墙壁或依靠在地板或桌子上的便携架)支撑。这种独立装置可以在壳不动的情况下，通过激光束对患者进行扫描。图6示出了本发明的便携的、安装在地板上的版本。两个壳42和43分别通过连接器44和45连接到臂41上。所述连接器可是刚性的或，优选地，柔性的，从而壳可以移动到任何所需的位置。臂41可以是关节连接的，以便对激光器的位置进行另外的控制。臂41附连到具有轮子47的基座46，以便所述装置能移动到任何所需位置而后当进行治疗时能基本静止地停放。这对躺在台上或坐在轮椅上的患者来说尤为方便。控制部件17与所述壳电连接且在图6中示为安装在臂41上。但是，控制可以安装在别处或可以作为使用射频或其他本领域已知方法的遥控装置进行工作。

图8示出了附连到安装在墙壁上的臂51的三壳组件50。所述臂51通过本领域已知方式固定到墙壁52上以便该臂可移动到任何所需位置而后当进行治疗时能基本静止地停放。所述臂可以是关节连接的，以便对激光器的位置进行另外的控制。控制部件17与所述壳电连接且在图10中示为安装在墙壁上。但是，控制可以安装在别处或可以作为使用射频或其他本领域已知方法的遥控装置进行工作。组件50通过现有方式附连到臂51上以便其可以移动到任何所需的位置。同样地，壳53、54、55都附连到该组件上从而每一个均可以移动到所需的位置。

护罩可被应用以阻止激光反射或偏转到不需要的位置。参看图8。所述护罩附连到适于阻挡辐射的地方。例如，护罩61可以附连到组件上，附连到一个或更多个壳上，或由患者穿戴。图11示出了护罩61，其阻挡从患者头部反射或偏转的激光。该护罩的形状像遮蓬或头盔，且优选地附连到组件50上使得壳53、54、55穿过护罩61突出以保证没有激光逃离所述遮蓬。根据所要遮蔽的区域，所述护罩可以采用其他合适的形状。例如，所述护罩可以采用矩形或半圆柱形以遮蔽患者上部躯干。

图8示出了用于毛发修复用的低水平激光辐射的应用。患者71是秃头的，激光组件50定位在患者的头上。在整个治疗过程中患者可以舒适地坐在或躺在台上，且不需要临床医生介入以对患者进行治疗。

在优选实施例中，每个壳53，54，55由控制部件17进行引导，以横跨患者头皮分别传送具有所需的激光输出的所需的扫描图案73，74，75。由于激光的特性，可以穿过任何存在的毛发对患者进行治疗，因此没有必要接触毛发或头皮来为激光清除出路径。

已经证明，在光谱的红光区域中，在大约630nm到大约670nm之间，在单一波长，大多低水平激光治疗是有效的。但是，已经表明在整个可见光，近红外和近紫外区域，LLLT都是有效的。激光二极管当前仅覆盖可用光谱的有限部分，因此可以使用其他激光能量源。为了获取最大利益，可能希望采用两个或更多个不同波长对患者进行刺激。本领域技术人员知道在现有技术中已知的在低水平激光治疗中使用的多种激光能量源。它们包括具有632nm波长的氦-氖激光器和具有600nm-800nm的较宽波长范围的半导体二极管激光器。在优选实施例中激光能量源是半导体激光二极管，产生具有约635nm波长的可见光谱的红光范围内的光。在其他具体应用中可采用其他适合的波长。优选实施例被描述为具有单个激光能量源11，但可以理解本发明可以具有两个或更多个激光能量源。这些激光能量源可以在激光器组件中彼此附连或单独附连到支撑结构上。尽管许多LLLT法包括紫外或红外激光光线，但有利的是，采用至少一种可见能谱中的激光束，从而当激光照射到患者身体上时操作者能够看到激光，并且可以容易地限定治疗区域。

不同的治疗方式需要不同瓦特数的二极管。优选的激光二极管每个采用小于一瓦特的功率以同时促进脂肪抽取、治疗术后炎症和术后疼痛，以及修复毛发。也可采用各种其他瓦特数的二极管来获得给定疗法所需的激光能量。有利的是，提供与壳分离的电源，且通过电线将电能输送到壳。本发明的一个优点是在不需要更高功率激光器的情况下可获得更大的治疗区域。

优选地，激光器控制13结合到控制部件17中，控制所发射的激光的每个脉冲的持续时间和脉冲频率。当没有脉冲时，产生连续的激光光束。可以采用从0到100000Hz或更大的脉冲频率以达到患者组织上的所需效果。LLLT疗法的目的就是输送激光能量到目标组织，利用足够短的脉冲宽度以充分地刺激目标组织且避免热损伤邻近组织。

虽然上面已举例说明和描述了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应当懂得，在不脱离本发明的真正范围的情况下可以做出各种变化和修改，可以对其中的各元件进行等同替换。因此，作为实现本发明的最佳方式公开的具体实施例并不是限定本发明，本发明将包括落在其所附的权利要求书的范围内的全部实施例。

Claims (29)

1.一种激光装置，其具有至少一个产生激光束的激光能量源，该激光装置包括：

a)用来保持光学元件的旋转托架，激光束入射在该光学元件上；

其中随着托架的旋转激光束扫描束斑。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述托架绕着一轴旋转，该轴与激光束基本共轴。

3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于旋转托架的部件。

4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于旋转托架的驱动组件。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学元件是产生线的光学元件。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学元件是棱镜。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学元件是棒形透镜。

8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括控制托架的移动的扫描器控制。

9.根据权利要求1所述的装置，其中至少一个激光能量源是半导体二极管。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述托架绕着一轴旋转，该轴与半导体二极管基本共轴。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述激光能量源产生具有在可见光范围内的波长的激光束。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述激光能量源产生具有在红光范围内的波长的激光束。

13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于控制激光束的脉冲频率的激光器控制。

14.根据权利要求1所述的装置，进一步包括手持式棒，所述托架容纳在该棒中。

15.根据权利要求1所述的装置，进一步包括独立的支撑结构，所述托架容纳在该支撑结构中。

16.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

a)扫描头，该扫描头包括与激光束基本共轴的中空轴且激光束通过该中空轴而传递至光学元件。

17.根据权利要求16所述的装置，进一步包括用于旋转托架的部件。

18.根据权利要求16所述的装置，进一步包括用于旋转所述托架的驱动组件。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述驱动组件进一步包括：

a)主驱动齿轮；

b)副驱动齿轮；和

c)马达，其使得所述主驱动齿轮和副驱动齿轮合作以旋转所述托架。

20.根据权利要求16所述的装置，其中所述光学元件是棱镜。

21.根据权利要求16所述的装置，其中所述光学元件是棒形透镜。

22.根据权利要求16所述的装置，进一步包括用于控制所述光学元件的移动的扫描器控制。

23.根据权利要求16所述的装置，其中至少一个激光能量源是半导体二极管。

24.根据权利要求16所述的装置，其中所述激光能量源产生具有在可见光范围内的波长的激光束。

25.根据权利要求16所述的装置，其中所述激光能量源产生具有在红光范围内的波长的激光束。

26.根据权利要求16所述的装置，进一步包括用于控制所述激光束的脉冲频率的激光器控制。

27.根据权利要求16所述的装置，包括至少两个激光能量源，至少一个所述激光能量源发射可见激光束。

28.根据权利要求16所述的装置，进一步包括手持式棒，所述托架容纳在该棒中。

29.根据权利要求16所述的装置，进一步包括独立的支撑结构，所述托架容纳在该支撑结构中。

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