DE69730046T2

DE69730046T2 - Vorrichtung für kosmetische gewebebehandlung

Info

Publication number: DE69730046T2
Application number: DE69730046T
Authority: DE
Inventors: Olav Balle-Petersen; Casper Dolleris; Bjarne Asah
Original assignee: Asah Medico AS
Current assignee: MEDART A/S, DK
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: EP0948290B1; EP0948290A1; ATE271834T1; WO1998025528A1; AU7844598A; DE69730046D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung und insbesondere ein Handstück für eine Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung, das eine Lichtquelle aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, Laserlicht zur kosmetischen Gewebebehandlung zu verwenden.
Während einer kosmetischen Gewebebehandlung trägt ein Laser eine dünne Oberhautschicht der Haut eines Patienten ab. Während der Heilung wird eine neue Oberhautschicht auf der abgetragenen Fläche gebildet, die das Aussehen der Haut einer jungen Person aufweist, d. h. die Oberhautschicht wird ohne vorher vorhandene Narben, Runzeln usw. gebildet.
Es werden Laser, die mit einer Wellenlänge arbeiten, die in Wasser absorbiert wird, zur kosmetischen Gewebebehandlung verwendet. Wenn die Laserleistungsdichte (W/mm²) bei den beleuchteten Zellen ausreichend ist, wird zellulares Wasser überhitzt, was kleine Explosionen verursacht, die die erwärmten Zellen zerreißen.
Während der Entfernung einer Oberhautschicht ist es wesentlich, darunterliegendes oder umgebendes Gewebe nicht zu schädigen. Restwärme kann bewirken, daß nicht abgetragene Zellen verkohlt werden und nekrotisch werden, wodurch neue Narben gebildet werden können, und folglich ist es wünschenswert, die Laserleistung für eine kurze Zeit zu übertragen, um die Übertragung von geleiteter Wärme zum darunterliegenden oder umgebenden Gewebe zu minimieren.
Es ist daher erwünscht, die Lichtenergiemenge genau zu steuern, die auf die Haut übertragen wird, die abgetragen werden soll. Die Energiemenge muß ausreichend sein, die Hautzellen zu verdampfen, und gleichzeitig muß die Restenergiemenge, die die nicht abgetragenen Zellen erwärmt, so niedrig sein, daß die nicht abgetragenen Zellen nicht geschädigt werden.
Es sind Vorrichtungen zur kosmetischen Gewebebehandlung bekannt, die einen CO₂-Laser, der einen Laserstrahl emittiert, und einen Lasergelenkarm mit Spiegeln zur Reflexion des Laserstrahls aufweisen, so daß der Laserstrahl innerhalb des Gelenkarmes weitergeleitet wird. Ferner weist der Arm eine Anzahl Gelenke auf, so daß der Arm durch einen Bediener umher bewegt werden kann. Ein Handstück, das durch den Bediener gehalten werden soll, ist mit dem Arm verbunden. Der Laserstrahl wird durch bewegliche Spiegel, die mit Motoren verbunden sind und im Arm angebracht sind, über eine Zielfläche bewegt oder geführt. Das Abtastmuster des Laserstrahls ist eine Archimedische Spirale. Der Laserpunkt, der durch den Laserstrahl auf der Zielfläche gebildet wird, bewegt sich längs der Spirale mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit.
Vorrichtungen, wobei ein Laserstrahl gesteuert wird, um einen Zielflächenbereich in einer Spirale oder in Lissajous-Figuren abzutasten, werden in US 5,411,502 und EP 0 724 866 offenbart.
Es ist ein Nachteil der bekannten Vorrichtungen, daß die Energiedichte, die der Zielfläche zugeführt wird, über den abgetasteten Oberflächenbereich der Spirale ungleichmäßig ist, da dem Zentrum der Spirale mehr Energie zugeführt wird, als dem Umfang der Spirale.
Es ist an weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen, daß der kreisförmige Umriß des Abtastmusters zu einer ungleichmäßigen Abtastung eines Bereichs führt, der größer als der Bereich der Abtastspirale ist, da entweder 1) Bereiche, die nicht abgetastet worden sind, auf der Oberfläche bleiben werden, wenn Spiralen aneinanderstoßen, oder 2) abgetragene Bereiche infolge einer Überlappung von Spiralen mehr als einmal abgetastet werden.
Es ist noch ein weiterer Nachteil bekannter Vorrichtungen, daß verdampfte Haut durch das Innere des Lasergelenkarmes abgesogen wird, wodurch die Optik und andere Glieder im Arm schmutzig werden.
Es ist noch ein anderer Nachteil von Vorrichtungen, die einen Gelenkarm verwenden, wie die Vorrichtungen, die in US 5,411,502 offenbart werden, daß es sehr mühsam ist, Glieder, die mit einem Patienten in Kontakt gekommen sind, vom Handstück z. B. zur Autoklaven-Behandlung zu demontieren.
Es ist noch ein anderer Nachteil der bekannten Vorrichtung, daß die Bewegung des Handstücks durch den Lasergelenkarm eingeschränkt wird, da der Aufbau von Röhren, die gegenseitig durch Gelenke verbunden sind, nicht völlig flexibel ist.
Zusätzlich weisen diese Vorrichtungen typischerweise eine große Masse und eine große Trägheit auf (die typischerweise auch auf Gegengewichte zurückzuführen ist), die die Betätigung und Bewegung des Armes schwierig und schwer machen.
Unter dem Namen Uni-laser 450P vertreibt Asah Medico A/S, Dänemark, eine Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung, die einen CO₂-Laser und eine Lichtleitfaser aufweist, die mit dem Laser an einem Ende und mit einem Handstück am anderen Ende gekoppelt ist.
Es ist ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung, daß der Laserstrahl manuell über die Zielfläche geführt wird, wodurch die Qualität der Behandlung durch die Geschicklichkeit des Bedieners bestimmt und begrenzt wird.
Außerdem offenbart das US-Patent 5.474.549 ein System, wobei ein Laserstrahl gesteuert wird, um den Zielflächenbereich in einem Zeilensprung-Muster abzutasten, so daß eine Zeile, die abgetastet wird, nicht an eine nächste Zeile angrenzt, die abgetastet wird. Das heißt, jede zweite Zeile des Zielflächenbereichs wird durchlaufen, und danach werden die restlichen Zeilen dazwischen durchlaufen, so daß es eine ausreichende Zeit zwischen dem Durchlaufen benachbarter Zeilen geben kann, um unwillkürliche Bewegungen des Handstücks zu einer Zeile zuzulassen, die vorher durchlaufen wurde, was zu einer wiederholten Behandlung eines Bereichs führt, der Gewebe in diesem Bereich schädigen und einen anderen Bereich ohne Behandlung lassen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung bereitzustellen, die angepaßt ist, automatisch und genau Hautzellen bis zu einer gewünschte Tiefe abzutragen, die nur eine minimale Schädigung der Zellen verursacht, die nicht entfernt werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung bereitzustellen, die angepaßt ist, Hautzellen gleichmäßig und von einem großen Bereich eines Patienten abzutragen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung bereitzustellen, die ein Handstück aufweist, das durch einen Bediener frei umher bewegt, d. h. bewegt und gedreht werden kann, d. h. ohne Kräfte auszuüben, die gegen die Bewegung wirken.
Die Erfindung wird durch den beigefügten Satz Ansprüche definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, werden die oben erwähnten und anderen Aufgaben durch ein Handstück zur kosmetischen Gewebebehandlung gelöst, das einen Eingangsverbinder zur Verbindung eines ersten Strahlauslaßendes einer ersten Lichtleitfaser mit dem Handstück und zur Ausrichtung der ersten Lichtleitfaser mit einer Achse des Handstücks aufweist, so daß ein erster Lichtstrahl, der vom ersten Strahlauslaßende emittiert wird, im wesentlichen längs der Achse weitergeleitet wird. Das Handstück weist ferner eine bewegliche erste Ablenkeinrichtung zur Ablenkung des ersten Lichtstrahls, der aus dem ersten Strahlauslaßende der ersten Lichtleitfaser emittiert wird, zu einem zweiten Lichtstrahl, und einen Ausgang zur Emission des zweiten Lichtstrahls zu einer Zielfläche hin auf.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung bereitgestellt, die ein Handstück aufweist, wie oben beschrieben. Die Vorrichtung weist ferner eine Lichtquelle zur Emission eines Lichtstrahls auf, die mit dem Handstück mit einer Lichtleitfaser zur Übertragung des Lichtstrahls zum Handstück verbunden ist.
Wenn das Handstück in einer festen Position in Bezug auf eine Zielfläche gehalten wird, die durch den zweiten Lichtstrahl erleuchtet wird, bewirkt eine Änderung der Position der Ablenkeinrichtung, daß der zweite Lichtstrahl die Zielfläche längs einer Kurve überquert oder abtastet. Es kann ein Bereich durch den zweiten Lichtstrahl überquert oder abgetastet werden, indem man z. B. den zweiten Lichtstrahl eine mäanderförmige Kurve durchlaufen oder abtasten läßt, die im wesentlichen den Bereich abdeckt, oder indem der Bereich zeilenweise überquert oder abtastet wird. Im vorliegenden Kontext wird die Art, Anzahl und Form der Kurven, die durch den zweiten Lichtstrahl durchlaufen werden, um einen in spezifischen Bereich zu überqueren, als das Überquerungsmuster oder Abtastmuster bezeichnet. Der Bereich, der durch den zweiten Lichtstrahl abgetastet oder überquert wird, wird als Abtastbereich, der Behandlungsbereich oder der überquerte Bereich bezeichnet.
Zellulares Wasser absorbiert Lichtenergie, und die Anwendung von Lichtenergie auf die Zellen ist daher eine effiziente Art der Abtragung von Gewebe. Folglich wird es bevorzugt, Lichtquellen, wie Laser zu verwenden, die Licht bei Wellenlängen mit einer hohen Absorption in Wasser erzeugen, vorzugsweise Wellenlängen, die größer als 190 nm sind, wie Wellenlängen im Bereich von 190 nm bis 1900 nm, vorzugsweise von 700 nm bis 900 nm, und noch bevorzugter annähernd 810 nm, oder vorzugsweise Wellenlängen, die größer als 1900 nm sind, wie Wellenlängen im Bereich von 1900 nm bis 3000 nm, vorzugsweise von 1900 nm bis 2200 nm, vorzugsweise von 1900 nm bis 2100 nm, und noch bevorzugter annähernd 2100 nm, oder von 2800 nm bis 3000 nm, und noch bevorzugter annähernd 2930 nm, oder Wellenlängen, die gleich oder größer als 4500 nm sind, wie Wellenlängen im Bereich von 4500 nm bis 11000 nm, vorzugsweise von 4500 nm bis 5500 nm, alternativ von 10000 nm bis 11000 nm, wie etwa 10600 mm.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nicht nur zur Abtragung einer dünnen Oberhautschicht der Haut eines Patienten verwendet werden. Es können auch Male auf dem Gewebe, wie Male von Chloasma, Leberflecken, rote Flecken, Tätowierungen, Blutgefäße genau unter der Oberfläche usw., ebenso wie Warzen, Wunden, Haarfollikel usw. abgetragen oder behandelt werden, und im folgenden werden die Ausdrücke Gewebe und Oberflächenüberarbeitung diese Male und deren Behandlungen umfassen.
Es wird bevorzugt, daß die in der gegenwärtigen Erfindung verwendete Lichtquelle ein Laser ist, jedoch können auch andere Lichtquellen, wie lichtemittierende Dioden und Halogenlampen genutzt werden.
Der Laser kann jeder Laser sein, der imstande ist, Licht mit einer ausreichenden Leistung zur Beleuchtung von zu verdampfenden Zellen zu emittieren, wie CO₂-Laser, YAG-Laser, wie Erbium-YAG-Laser, Holmium-YAG-Laser, Nd-YAG-Laser usw., Halbleiter-Laser, gepulste Laser, Gaslaser, Festkörperlaser, Hg-Laser, Excimer-Laser usw.
Gegenwärtige CO₂-Laser emittieren Licht mit einer Wellenlänge von 10600 nm. Der CO₂-Laser ist als Lichtquelle in einer Vorrichtung zur Abtragung von Hautzellen besonders geeignet, da Wasser ein hohes Energieabsorptionsvermögen bei 10600 nm aufweist und der CO₂-Laser imstande ist, die erforderliche Laserleistung zuverlässig zu liefern.
Erbium-YAG-Laser emittieren Licht bei einer Wellenlänge von 2930 nm. Wasser absorbiert bei dieser Wellenlänge weniger Energie als bei 10600 nm. Daher kann der Erbium-YAG-Laser zur Abtragung dünner Schichten von Hautzellen bevorzugt werden, als daß sie mit einem CO₂-Laser abgetragen werden. Gewebe, das mit Licht behandelt worden ist, das aus einem Erbium-YAG-Laser emittiert wird, kann schneller heilen, als Gewebe, das mit CO₂-Laserlicht behandelt worden ist, da durch das Erbium-YAG-Laserlicht eine dünnere Schicht von Hautzellen beeinflußt wird. Ein Erbium-YAG-Laser kann außerdem bevorzugt werden, wenn die Photokoagulation von Blutgefäßen vermieden werden sollte.
Ein CO-Laser emittiert Licht im Wellenlängenbereich von 4500 nm bis 5500 nm. Die Absorption von Wasser ist bei diesen Wellenlängen etwas kleiner als die Absorption von Wasser bei 10600 nm. Eine CO-Laserlichtquelle wird gegenwärtig zur Zahnbehandlung, z. B. zur Entfernung von Karies bevorzugt, da Dentin durch die Beleuchtung mit Licht aus einem CO-Laser nicht beeinflußt wird.
Ein Nd-YAG-Laser mit einem frequenzverdoppelten Ausgangsstrahl im Wellenlängenbereich von 520–680 nm wird gegenwärtig als Lichtquelle zur Behandlung von Hypervaskularisation bevorzugt. Licht in diesem Wellenlängenbereich bewirkt eine Photokoagulation des Bluts, ohne das umgebende Gewebe zu beeinflussen, vorausgesetzt, daß eine geeignete Intensität des Licht strahls für eine geeignete Zeitspanne auf die Mikrogefäße gerichtet wird. Die Koagulation stoppt den Blutstrom in den behandelten Gefäßen, wodurch die Verfärbung der Haut ebenfalls stoppt.
Typischerweise ist eine Leistungsdichte, die größer als etwa 50 W/mm², wie eine Leistungsdichte im Bereich von etwa 50 W/mm² bis 180 W/mm² zur Verdampfung von Zellen bei einer minimalen Beschädigung des umgegebenen Gewebes adäquat.
Jedoch wird es bei der Entfernung von Haaren bevorzugt, daß die Wellenlänge des Lichts annähernd 800 nm beträgt. Bei dieser Wellenlänge ist die Absorption des Lichts in den Haarfollikeln niedriger als bei höheren Wellenlängen, und die Leistungsdichte muß daher höher als 180 W/mm² sein, vorzugsweise höher als 300 W/mm². Im allgemeinen ist die Leistungsdichte an die Wellenlänge und das zu behandelnde Gewebe angepaßt.
Die Lichtleitfaser zur gegenseitigen Verbindung einer Lichtquelle mit einem erfindungsgemäßen Handstück kann jede Faser sein, wie eine polykristalline Silberhalogenidfaser usw., die zur Übertragung von Licht, das aus der Lichtquelle emittiert wird, geeignet ist, und die aus einem Material besteht, die eine wiederholte Biegung der Faser zuläßt, so daß ein Bediener das Handstück frei handhaben kann, um den Lichtstrahl auf verschiedene Bereiche eines Patienten zu richten.
Es wird bevorzugt, das Handstück ergonomisch zu formen, so daß ein komfortabler Handgriff für den Bediener der Vorrichtung bereitgestellt wird. Zum Beispiel wird es bevorzugt, den Lichtstrahl auf einen Zielbereich mit einem im wesentlichen rechten Winkel zum Bereich zu richten. Die ergonomische Form des Handstücks läßt es zu, daß der Bediener den Lichtstrahl mit einem im wesentlichen rechten Winkel auf die Zielfläche richtet, ohne das Handgelenk in einer unbequemen Weise biegen zu müssen.
Vorzugsweise ist das Handstück leicht, so daß es für den Bediener leicht ist, das Handstück zu halten und es in jede gewünschte Position in Bezug auf die Zielfläche zu bringen, die behandelt werden soll. Das Gewicht eines bevorzugten erfindungsgemäßen Handstücks – Kabel und Fasern nicht eingeschlossen – ist kleiner als 300 Gramm, wie 290 Gramm, oder wie 250 Gramm.
Die Benutzerschnittstelleneinrichtung kann zur Auswahl von Parametern vorgesehen sein, die den Betrieb des Handstücks betreffen, wobei sie am Gehäuse des Handstücks angeordnet ist.
Die Parameter können die Überquerungsgeschwindigkeit des Ausgangslichtstrahls aus dem Handstück, die Intensität des Ausgangslichtstrahls, der aus dem Handstück emittiert wird, die Größe des Zielflächenbereichs, der durch den Ausgangslichtstrahl überquert werden soll, die Form des Zielflächenbereichs, der durch den Ausgangslichtstrahl überquert werden soll, usw. aufweisen.
Die Benutzerschnittstelleneinrichtung kann einen ersten Knopf, z. B. einen Folienschalter, zur Auswahl eines Parametertyps durch schrittweises Durchlaufen eines Satzes von Parametertypen, wie des Satzes, der oben aufgelistet wird, oder irgendeiner Teilgruppe davon aufweisen.
Die Benutzerschnittstelleneinrichtung kann ferner einen zweiten Knopf, z. B. einen Folienschalter zur Auswahl eines Parameterwerts des Parametertyps, der gegenwärtig ausgewählt ist, durch schrittweises Durchlaufen eines entsprechenden Satzes von Parameterwerten aufweisen.
Es kann ein Satz lichtemittierender Dioden zur Anzeige des Satzes gegenwärtig ausgewählter Parameterwerte vorgesehen sein.
Es ist ein bedeutender Vorteil der Bereitstellung der Benutzerschnittstelle am Handstück, daß ein Bediener des Handstücks imstande ist, gleichzeitig Betriebsparameter des Handstücks auszuwählen und die resultierende Änderung der Behandlungswirkungen zu beobachten, wenn der Bediener nicht gezwungen ist, sein Blickfeld vom zu behandelnden Oberflächenbereich zu einer Benutzerschnittstellenkonsole zu bewegen, die irgendwo anders angeordnet ist, z. B. hinter dem Bediener.
Vorzugsweise sind die Knöpfe am Gehäuse des Handstücks so angeordnet, daß eine Einhandbedienung möglich ist, vorzugsweise sowohl mit der rechten als auch mit der linken Hand.
Die Benutzerschnittstelleneinrichtungen können ferner ein Fußpedal aufweisen. Der Ausgangsstrahl überquert einen Zielflächenbereich, wenn der Bediener das Pedal drückt. Vorzugsweise wird der querende Ausgangsstrahl sofort gestoppt, wenn der Bediener das Pedal losläßt.
Die Ablenkeinrichtungen können jede optische Komponente oder Komponenten enthalten, die zur Ablenkung von Licht der fraglichen Wellenlänge geeignet sind, wie Spiegel, Prismen, Gitter, beugende optische Elemente, wie Hologramme, usw. usw.
Die Ablenkeinrichtungen sind vorzugsweise zur Verschiebung der Ablenkeinrichtung als eine Funktion der Zeit beweglich angebracht, so daß der Lichtstrahl, der aus dem Handstück emittiert wird, eine Fläche längs einer gewünschten Kurve überqueren kann, während das Handstück in einer festen Position gehalten wird. Vorzugsweise sind die Ablenkeinrichtungen drehbar angebracht, und die tatsächliche Ablenkung des Lichtstrahls wird durch die gegenwärtige Winkelposition der Ablenkeinrichtung bestimmt.
Es können Bewegungseinrichtungen verwendet werden, um die Positionen der Ablenkeinrichtung zu steuern, wie Stellglieder, wie piezoelektrische Kristalle, deren Verschiebung durch Anlegen einer spezifischen elektrischen Spannung an ihre Elektroden gesteuert wird, Elektromotoren, die lineare oder Rotationsverschiebungen erzeugen, Galvanometer, magnetisch aktivierte oder gesteuerte Stellglieder, pneumatische Stellglieder, hydraulische Stellglieder usw.
Die Positionen der Ablenkeinrichtungen können durch eine Ablenksteuereinrichtung gesteuert werden, die angepaßt ist, die Bewegungseinrichtungen so zu steuern, daß die Ablenkeinrichtungen den Lichtstrahl in einer solchen Weise ablenken, daß er eine Zielfläche längs einer gewünschten Kurve überquert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Handstück bereitgestellt, das zwei Spiegel aufweist, die drehbar im Weg des Lichtstrahls im Handstück angebracht sind. Die Rotationsachsen der Spiegel können senkrecht zueinander sein, um eine zweidimensionale Ablenkung des Lichtstrahls zu erhalten.
Alternativ können die beweglichen Ablenkeinrichtungen einen Spiegel aufweisen, der um zwei Achsen drehbar ist, die im wesentlichen senkrecht zueinander sind.
Die Bewegungseinrichtungen für die Spiegel können durch Elektromotoren gebildet werden, z. B. kann jeder Spiegel direkt mit einer Welle eines entsprechenden Motors verbunden sein, wo durch jeder Motor zur Winkelpositionierung des entsprechenden Spiegels verwendet wird.
Um die Größe des Handstücks zu minimieren, wird es bevorzugt, die Motoren mit ihren jeweiligen Wellen in einer gemeinsamen Ebene anzubringen. Zum Beispiel kann ein Motor ein Linearmotor sein, wie ein linearer Schrittmotor, der lineare Verschiebungen erzeugt. Die Welle dieses Motors kann mit dem Spiegel an einer ersten Kante des Spiegels verbunden sein, während eine zweite und gegenüberliegende Kante des Spiegels drehbar mit dem Handstück verbunden ist. Durch Schieben oder Ziehen der ersten Kante durch den Linearmotor wird der Spiegel um seine Drehachse gedreht. Der andere Motor, vorzugsweise ein Galvanometer, kann mit dem anderen Spiegel in der herkömmlichen Weise verbunden sein, die oben beschrieben wird, wodurch die beiden Spiegel um im wesentlichen senkrechte Achsen gedreht werden.
Die Ablenksteuereinrichtung kann angepaßt sein, die Bewegungseinrichtungen so zu steuern, daß die gewünschte Kurve eine im wesentlichen gerade Linie ist.
Vorzugsweise ist die Ablenksteuereinrichtung angepaßt, die Bewegungseinrichtungen so zu steuern, daß der Lichtstrahl einen Zielflächenbereich zeilenweise überquert.
Es ist ein bedeutender Vorteil des zeilenweisen Überquerungsmusters, daß Bereiche jeder beliebigen Form, wie polygonal, wie rechteckig, quadratisch, dreieckig usw., oder kreisförmig, elliptisch usw. zeilenweise überquert werden können, indem der Startpunkt und Endpunkt der Lichtemission längs jeder durchlaufenen Zeile geeignet gesteuert wird.
Vorzugsweise ist die erste Ablenksteuereinrichtung angepaßt, die erste Bewegungseinrichtung so zu steuern, daß die Zeilen sequentiell durchlaufen werden, d. h. benachbarte Zeilen hintereinander durchlaufen werden. Dies minimiert die Anforderung an den Bediener imstande zu sein, das Handstück stabil in der gewünschten Position zu halten, da dann, wenn Zeilen hintereinander durchlaufen werden, benachbarte Zeilen innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne durchlaufen werden, so daß unwillkürliche Handbewegungen des Bedieners nicht zu einer Überquerungsüberlappung führen, d. h. unwillkürliche Handbewegungen können nicht in der sehr kurzen Zeitspanne, während der eine einzelne Zeile durchlaufen wird, das Handstück zurück zu der Zeile bewegen, die vorher durchlaufen wurde, was zu einer ungleichmäßigen Behandlung der Zielfläche führen würden.
Wenn ein Zeilensprung-Überquerungsmuster verwendet würde, d. h. es wird jede zweite Zeile des Zielflächenbereichs durchlaufen, und danach werden die restlichen Zeilen dazwischen überquert, gäbe es ausreichend Zeit zwischen dem Durchlaufen benachbarter Zeilen, um unwillkürliche Bewegungen des Handstücks zu einer Zeile zuzulassen, die vorher überquert wurde, was zu einer wiederholten Behandlung eines Bereichs führt, was das Gewebe in jenem Bereich schädigen und einen anderen Bereich ohne Behandlung lassen würde.
Folglich bewirkt die Vorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung, daß sich ein Lichtstrahl über einen Bereich eines Gewebes bewegt, wobei der Lichtstrahl mit der beweglichen Ablenkeinrichtung so abgelenkt wird, daß das Gewebe durch den Lichtstrahl zeilenweise hintereinander überquert wird, wobei jede Zeile in dieselbe Richtung durchlaufen wird.
Die erste Ablenksteuereinrichtung kann angepaßt sein, die erste Bewegungseinrichtung so zu steuern, daß die Zeilen in dieselbe Richtung durchlaufen werden, wodurch im wesentlichen derselbe Leistungsbetrag pro Fläche gleichmäßig über den Zielflächenbereich geliefert wird, was zu im wesentlichen derselben Temperaturzunahme an jedem Punkt des Zielflächenbereichs nach der Überquerung führt.
Wenn ein Zielbereich zeilenweise überquert wird, wird es bevorzugt, daß die Bewegung eines Spiegels bewirkt, daß der Lichtstrahl eine Zeile durchläuft, während die Bewegung des anderen Spiegels den Lichtstrahl zur nächsten Zeile bewegt. Im obigen Beispiel erzeugt das Galvanometer vorzugsweise die durchlaufene Zeile, da das Galvanometer den Spiegel mit einer hohen Geschwindigkeit bewegen kann, und der Linearmotor erzeugt vorzugsweise die Verschiebung des Lichtstrahls zur nächsten Zeile, die durchlaufen werden soll.
Wie vorher erwähnt, wird es bevorzugt, die Energiemenge zu steuern, die an die abzutragenden Zellen geliefert wird, da die Energiemenge ausreichend sein muß, damit die Hautzellen verdampfen, und gleichzeitig die Restenergiemenge, die die nicht abgetragenen Zellen erwärmt, so niedrig sein muß, daß die nicht abgetragenen Zellen nicht ernstlich geschädigt werden. Wenn folglich ein Gewebebereich überquert wird, z. B. zeilenweise, wird es bevorzugt, daß benachbarte Zeilen im wesentlichen aneinander anstoßen. Klinische Untersuchungen haben gezeigt, daß typischerweise eine Überlappung von 0,1 bis 0,2 mm akzeptabel ist, und ein Abstand zwischen durchlaufenen Zeilen von bis zu 0,1–0,2 mm akzeptabel ist.
Um die Anordnung von Kurven auf dem Zielbereich so genau zu steuern, wird es bevorzugt, die bewegliche Ablenkeinrichtung äußerst genau im Handstück anzuordnen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dies durch Verwendung einer gedruckten Schaltungstechnologie erreicht, die hohe Genauigkeiten einer Lochpositionierung von 0,05 mm liefert. Die Spiegel werden um Wellen gedreht, die in gedruckten Schaltkarten angeordnet sind, die die erforderliche Positionierungsgenauigkeit bereitstellen. Ferner sind auch die Motoren, die die Spiegel drehen, auf den gedruckten Schaltkarten angebracht, die elektrische Verbindungen zu den Motoren und den benötigten mechanischen Halt und Positionierung bereitstellen.
Wenn ein Zielflächenbereich zeilenweise durchquert wird, wird es bevorzugt, jede Zeile in dieselbe Richtung zu durchlaufen, was eine gleichmäßige Erwärmung von Zellen über dem Zielflächenbereich sicherstellt. Ferner wird es bevorzugt, eine Lichtschalteinrichtung, um eine Emission des Lichtstrahls zu verhindern, und eine Lichtschaltsteuereinrichtung zur Steuerung der Lichtschalteinrichtung zum Ausschalten des Lichtstrahls bereitzustellen, indem z. B. die Lichtquelle ausgeschaltet wird, indem ein lichtsperrendes Glied in den Lichtweg des Strahls eingefügt wird usw., während der Lichtstrahl vom Ende einer Zeile, die durchlaufen worden ist, zum Start der nächsten Zeile bewegt wird, die durchlaufen werden soll, um eine wiederholte Beleuchtung von Bereichen der beiden Zeilen zu vermeiden.
Anstatt die Lichtquelle auszuschalten, kann der Lichtstrahl mit einer Geschwindigkeit, die bedeutend größer als die Überquerungsgeschwindigkeit ist, während der Bewegung vom Ende eines Zeile zum Start der nächsten Zeile bewegt werden.
Typischerweise variiert die Intensität innerhalb des Strahls eines Lichtstrahls, der durch die Lichtquelle erzeugt wird, als eine normale Funktion des Abstands von der Mitte des Strahls. Die Lichtleitfaser kann so gestaltet oder ausgewählt werden, daß sie in einer solchen Weise streuend ist, daß die Intensitätsfunktion des Lichtstrahls, der aus der Faser emittiert wird, als Funktion des Abstands von der Mitte des Strahls im wesentlichen rechteckig ist, d. h. sich die Intensität des Strahls, der die Faser verläßt, zur Kante des Strahls langsamer abschwächt, als die Intensität eines Strahls, der durch die Lichtquelle erzeugt wird, wodurch die Wärme in den Zellen quer zu einer durchlaufenen Zeile des Gewebes gleichmäßiger erzeugt wird.
Durch Pulsbreiten-Modulation der Lichtquelle kann die Energie, die an die Zielfläche geliefert wird, längs einer durchlaufenen Zeile verändert werden. Ein Einblendbereich kann erzeugt werden, indem das Durchlaufen jeder durchlaufenen Zeile mit kurzen Lichtimpulsen zwischen längeren Perioden ohne Licht begonnen wird. Wenn die Zeile durchlaufen ist, kann die Dauer der Lichtimpulse erhöht werden, während die Perioden ohne Licht gesenkt werden können. Außerhalb des Einblendbereichs kann der Lichtstrahl nicht gepulst sein, wodurch der restliche Teil jeder Zeile mit einer konstanten Intensität des Lichtstrahls durchlaufen wird.
Ebenso kann ein Ausblendbereich durch Pulsbreiten-Modulation der Lichtquelle erzeugt werden, nachdem ein Teil einer Zeile mit konstanter Lichtintensität durchlaufen worden ist, um immer kürzere Lichtimpulse zu einer Zeile auf dem Zielflächenbereich zu senden, die damit endet, daß kein Licht am Ende der Zeile übertragen wird.
Das Einblenden oder Ausblenden von Überquerungsmustern kann auch erzeugt werden, indem die Leistung der Lichtquelle allmählich erhöht bzw. gesenkt wird, oder indem die Überquerungsgeschwindigkeit des Lichtstrahls gesenkt bzw. erhöht wird.
Alternativ kann eine Kombination dieser Verfahren verwendet werden.
Die Form des überquerten Bereichs einschließlich des Ausblendbereichs kann zum Beispiel polygonal, wie rechteckig, quadratisch, dreieckig usw., kreisförmig, elliptisch, usw. sein.
Eine durchlaufene Zeile mit Einblenden und/oder Ausblenden stellt einen glatten Übergang von einem nicht abgetragenen Bereich Gewebe zu einem abgetragenen Bereich Gewebe bereit. Dies ist ein besonders vorteilhaftes Merkmal, wenn das erfindungsgemäße Handstück zur Behandlung von kleinen Malen auf dem Gewebe, wie Malen von Chloasma, Leberflecken, roten Flecken, Tätowierungen, Blutgefäßen usw. verwendet wird.
Die Lichtstärkensteuereinrichtung kann zur Erzeugung eines Steuersignals zur Übertragung zu einer Lichtquelle, die mit der Lichtleitfaser zusammengeschaltet ist, und zur Steuerung der Intensität des Lichts vorgesehen sein, das durch die Lichtquelle emittiert und durch die Lichtleitfaser weitergeleitet wird.
Das Einblenden und Ausblenden kann bereitgestellt werden, indem die Intensität des Lichtstrahls und/oder die Geschwindigkeit des durchlaufenden Lichtstrahls längs einer gewünschten Kurve gesteuert wird, und die Lichtstärkensteuereinrichtung und/oder die Ablenksteuereinrichtung können angepaßt sein, um das Einblenden und Ausblenden bereitzustellen.
Die Lichtstärkensteuereinrichtung und/oder die Ablenksteuereinrichtung können angepaßt sein, die Intensität des Lichtstrahls und/oder die Geschwindigkeit des durchlaufenden Lichtstrahls längs einer gewünschten Kurve als eine Funktion der Position des Lichtstrahls innerhalb des Bereichs des Zielflächenbereichs zu steuern.
Um die normale Abtragung des Gewebes bereitzustellen, kann die Lichtstärkensteuereinrichtung angepaßt sein, eine im wesentlichen konstante Intensität des Lichtstrahls bereitzustellen, und die Ablenksteuereinrichtung kann angepaßt sein, eine im wesentlichen konstante Geschwindigkeit des durchlaufenden Lichtstrahls bereitzustellen, wenn sich der durchlaufende Lichtstrahl innerhalb eines ersten Teils des Zielflächenbereichs befindet.
Wenn die Intensität des Lichtstrahls im wesentlichen auf dem konstanten Pegel gehalten wird, der innerhalb des ersten Teils des Zielgewebes bereitgestellt wird, kann das Einblenden und Ausblenden bereitgestellt werden, indem der Lichtstrahl mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die größer als die im wesentlichen konstante Überquerungsgeschwindigkeit im ersten Teil des Zielgewebebereichs ist.
Ebenso kann dann, wenn die Geschwindigkeit des durchlaufenden Lichtstrahls innerhalb des ersten Teils des Zielgewebes im wesentlichen konstant gehalten wird, das Einblenden und Ausblenden bereitgestellt werden, indem ein Lichtstrahl mit einer kleineren Intensität als der im wesentlichen konstanten Intensität des Lichts emittiert wird, das im ersten Teil des Zielgewebebereichs emittiert wird.
Die Lichtstärkensteuereinrichtung und/oder die Ablenksteuereinrichtung können angepaßt sein, eine veränderliche Intensität des Lichtstrahls außerhalb des ersten Teils des Zielflächenbereichs bereitzustellen. Die Intensität des Lichtstrahls kann zwischen einer ersten Intensität, die im wesentlichen identisch mit der im wesentlichen konstanten Intensität im ersten Teil des Zielgewebebereichs ist, und einer Intensität von null verändert werden, d. h. es wird kein Licht aus dem Ausgang des Handstücks emittiert.
Die Benutzerschnittstelleneinrichtung kann außerdem die Auswahl von Parametern ermöglichen, die das Einblenden und Ausblenden betreffen, wie die Überquerungsgeschwindigkeit des Ausgangslichtstrahls aus dem Handstück im Einblend- oder Ausblendbereich, die Intensität des Ausgangslichtstrahls, der aus dem Handstück im Einblend- oder Ausblendbereich emittiert wird, die Größe der Einblend- oder Ausblendbereiche, die Form der Einblend- oder Ausblendbereiche usw.
Das erfindungsgemäße Handstück kann eine Einrichtung zur Steuerung der Energie pro Fläche des Lichtstrahls längs einer gewünschten Kurve auf einem Zielgewebebereich aufweisen, dessen Oberfläche überarbeitet werden soll. Um die besten Ergebnisse zu erhalten, wenn Gewebe abgetragen wird, sollte die Energie pro Fläche des Lichtstrahls innerhalb des ersten Teils des Zielgewebebereichs auf einem im wesentlichen konstanten Pegel gehalten werden.
Um Einblenden oder Ausblenden bereitzustellen, kann die Energie pro Fläche des Lichtstrahls außerhalb des ersten Teils des Zielgewebebereichs vom Abstand zum ersten Teil des Zielgewebebereichs abhängen, und es wird bevorzugt, daß die Energie pro Fläche des Lichtstrahls mit abnehmenden Abstand zum ersten Teil des Zielgewebebereichs abnimmt.
In dem Fall, wo der Lichtstrahl unsichtbar ist, d. h. die Wellenlänge des Lichtstrahls z. B. im infraroten oder ultravioletten Bereich liegt, kann eine Lichtquelle, die sichtbares Licht erzeugt, zur Erzeugung eines sichtbaren Lichtstrahls vorgesehen werden, der verwendet wird, um den Bediener zu unterstützen, indem Bereiche angezeigt werden, auf die das unsichtbare Licht während der Überquerung gerichtet wird. Zum Beispiel kann der Eingangsverbinder des Handstücks ferner angepaßt sein, ein zweites Strahlauslaßende einer zweiten Lichtleitfaser zur Übertragung eines sichtbaren Lichtstrahls mit dem Handstück zu verbinden. Die zweite Lichtleitfaser ist im Verbinder längs des gewünschten Weges des sichtbaren Lichtstrahls ausgerichtet. Das Handstück kann ferner eine bewegliche zweite Ablenkeinrichtung zur Ablenkung des sichtbaren Lichtstrahls in einer solchen Weise aufweisen, daß der unsichtbare Lichtstrahl und die sichtbaren Lichtstrahlen, die aus dem Ausgang des Handstücks emittiert werden, im wesentlichen denselben Bereich einer Zielfläche beleuchten.
Ferner können zwei sich kreuzende sichtbare Lichtstrahlen aus dem Handstück emittiert werden, wobei der Kreuzungspunkt der Strahlen den Brennpunkt des unsichtbaren Lichtstrahls anzeigt.
Vorzugsweise werden gemeinsame bewegliche Ablenkeinrichtungen zur Ablenkung aller Lichtstrahlen genutzt, die aus dem Handstück emittiert werden. Es können Zinkselenid-Linsen verwendet werden, da sie sowohl für sichtbares Licht als auch für infrarotes Licht transparent sind.
Um ferner den Bediener der Vorrichtung zu unterstützen, kann der sichtbare Lichtstrahl, z. B. zwischen der Überquerung durch den unsichtbaren Lichtstrahl, um mindestens einen Teil des Umfangs des Zielflächenbereichs bewegt werden, wodurch die Größe, Form und Position des Zielflächenbereichs angezeigt wird, der mit dem unsichtbaren Lichtstrahl überquert werden soll.
Wenn eine polygonale Form des Zielflächenbereichs ausgewählt worden ist, kann der sichtbare Lichtstrahl z. B. zwischen dessen Überquerung durch den unsichtbaren Lichtstrahl längs einer Kante des Polygons bewegt werden.
Folglich kann das Verfahren ferner den Schritt aufweisen, einen sichtbaren Lichtstrahl zum Zielflächenbereich zu übertragen, wobei die bewegliche Ablenkeinrichtung verwendet wird.
Das Verfahren kann ferner den Schritt aufweisen, den sichtbaren Lichtstrahl längs mindestens eines Teils des Umfangs des Zielflächenbereichs zu bewegen, der durch den unsichtbaren Lichtstrahl überquert werden soll.
Wenn die Form des überquerten Gewebebereichs polygonal ist, kann das Verfahren die Bewegung des sichtbaren Lichtstrahls längs einer Kante des Polygons aufweisen, das durch den unsichtbaren Lichtstrahl überquert werden soll.
Um den Bediener der Vorrichtung dabei zu unterstützen, einen konstanten Abstand vom Ausgang des Handstücks zur Oberfläche des Gewebes zu einzuhalten, das abgetragen werden soll, kann das Handstück ein Distanzstück aufweisen, das mit dem Handstück am Ausgang mit einer Befestigungseinrichtung verbunden ist.
Da das Distanzstück den Patienten berühren wird, ist es erwünscht, ein neues, desinfiziertes Stück vor der Behandlung eines neuen Patienten einzusetzen, und folglich wird es bevorzugt, daß die Befestigungseinrichtung einen Magneten aufweist, so daß ein verwendetes Distanzstück leicht vom Handstück getrennt werden kann, z. B. zur Autoklaven-Behandlung, und daß leicht ein neues Stück mit dem Handstück verbunden werden kann.
Das erfindungsgemäße Handstück kann ferner einen Prozessor zur Steuerung des Handstücks aufweisen und eine oder mehrere Steuereinrichtungen, wie eine Ablenksteuereinrichtung, Lichtschaltsteuereinrichtung, eine Einrichtung zur Steuerung der Lichtstärkensteuereinrichtung usw. aufweisen. Der Prozessor kann ferner mit der Benutzerschnittstelleneinrichtung verbunden sein und kann angepaßt sein, die Funktionen des Handstücks gemäß der Benutzerschnittstellenauswahl zu steuern.
Folglich kann der Prozessor angepaßt sein, die Energiedichte zu steuern, die durch die Zielfläche empfangen wird, wenn sie durch den unsichtbaren Lichtstrahl überquert wird.
Ferner kann der Prozessor angepaßt sein, die Energiedichte, die durch die Zielfläche an einer spezifischen Position empfangen wird, als Funktion der Position längs einer gewünschten Kurve zu steuern, die durch den unsichtbaren Lichtstrahl überquert wird, um z. B. eine Einblendung und Ausblendung bereitzustellen.
Der Prozessor kann einen Speicher, wie ein EEPROM, zum Speichern unterschiedlicher Parameter von Überquerungsmustern und Einblend- und Ausblendmustern, wie der Zielflächenbereichsgröße, Überquerungsdauer usw. aufweisen.
Das Handstück kann ferner mit einer Computerschnittstelle versehen sein, die den Empfang von Überquerungsmuster-Parametern erleichtert, die in einem Computer erzeugt und zum Handstück zur Speicherung im Speicher weitergeleitet werden. Die Benutzerschnittstelle kann zur Auswahl eines spezifischen Überquerungsmusters aus der Gruppe der Muster genutzt werden, die im Speicher gespeichert sind, wie vorhergehend beschrieben. Der Computer kann jede programmierbare elektronische Vorrichtung sein, die zum Speichern, Abrufen und Verarbeiten von Daten imstande ist, wie ein PC.
Es ist ein bedeutender Vorteil der Bereitstellung eines Prozessors im Handstück, daß keine Signalleitungen zwischen den Handstück und einer externen Vorrichtung benötigt werden, die das Handstück steuert. Dies reduziert das Gewicht des Handstücks mit angeschlossenen Kabeln. Ferner werden aufgrund der reduzierten Längen der Leitungen elektrische Störungen auf Steuerleitungen minimiert. Des weiteren wird die Steuergeschwindigkeit erhöht, da die Kapazität einer kurzen Leitung klein ist.
Es können verschiedene Überquerungsmuster auf einem PC erzeugt und in den Speicher des Handstücks heruntergeladen werden. Die Muster können in der Form einer Tabelle von Parametern gespeichert werden, die die Anzahl von Zeilen, die Länge von Zeilen, den Abstand zwischen Zeilen, die Start- und Endpunkte des Einblendens und Ausblendens jeder Zeile, Punkte des Ein schaltens und Ausschaltens des querenden Lichtstrahls usw. jedes gespeicherten Überquerungsmusters definieren.
Es kann ein Überquerungsmuster-Gerät, das einen Prozessor, einen Speicher und eine Schnittstelleneinrichtung enthält, zur Speicherung eines Überquerungsmusters vorgesehen werden, das z. B. auf einem PC erzeugt und durch die Schnittstelleneinrichtung zur Speicherung im Speicher zum Gerät weitergeleitet wird. Die Schnittstelleneinrichtung des Geräts und die Computerschnittstelle eines Handstücks können gegenseitig verbunden werden, und die verschiedenen Überquerungsmuster, die im Gerät gespeichert sind, können zum Speicher des Handstücks übertragen werden, wodurch die Überquerungsmuster, die auf einem einzelnen PC erzeugt werden, an mehrere Handstücke verteilt werden können, die entfernt vom PC angeordnet sein können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Querschnitt eines Kabels zur Übertragung von Licht aus einer Laserquelle zum erfindungsgemäßen Handstück,
2 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Handstücks,
3 das Linsensystem des in 2 gezeigten Handstücks detaillierter,
4 einen kreisförmigen und einen quadratischen Abtastbereich,
5 einen kreisförmigen und einen quadratischen Abtastbereich mit einem einseitig ausgeblendeten Abtastmuster,
6 einen kreisförmigen und einen quadratischen Abtastbereich mit einem vierseitig ausgeblendeten Abtastmuster, und
7 einen Querschnitt eines üblichen Laserstrahls und ein Beispiel eines Querschnitts eines Laserstrahls, der zur Verwendung im Handstück der vorliegenden Erfindung geeigneter ist.
8 eine aufgeklappte Ansicht der Benutzerschnittstelleneinrichtung, die am Handstück vorgesehen ist.
9 einen Ablaufplan der Software, die die Abtastparameter steuert.
10 einen Ablaufplan der Software, die die Abtastparameter steuert.
11 ein elektrisches Diagramm der Galvanometerkarte
12 ein elektrisches Diagramm der elektrischen Systeme im Handstück.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Querschnitt eines Kabels 1 zur Übertragung von Licht aus einer Laserquelle zum Handstück einer Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung. Es ist eine Lichtleitfaser 2 in der Mitte des Kabels 1 angeordnet. Die Lichtleitfaser 2 besteht aus Silberchlorid und Silberbromid (Silberhalogenid), das speziell zur Übertragung von Licht mit einer Wellenlänge von annähernd 10,6 μm bestimmt ist. Die Lichtleitfaser 2 ist durch eine Hülle 3 bedeckt, die ebenfalls aus Silberbromid und Silberchlorid besteht, die jedoch in einem anderen Verhältnis gemischt sind, die verhindert, daß das Licht, das sich in der Faser 2 bewegt, aus der Faser 2 austritt. Der Durchmesser der Faser 2 beträgt annähernd 500 μm, während die Hülle 3 annähernd 50 μm dick ist. Die Faser 2 und die Hülle 3 werden vor Umgebungseinflüssen durch eine Teflonröhre 4 geschützt. Die Faser 2 und die Hülle 3 werden außerdem vor einer mechanischen Belastung durch eine Kunststoffröhre 5 geschützt, die außerdem die Teflonröhre 4 schützt. Die Faser 2, die Hülle 3, die Teflonröhre 4 und die Kunststoffröhre 5 können so betrachtet werden, daß sie eine Lichtleitfasereinheit 10 bilden. Im Kabel 1 sind zwei Glasfasern 6, 7 und ein Draht 8 enthalten. Die beiden Glasfasern 6, 7 sind speziell gestaltete Lichtleitfasern, die mit einer kleinen NA (numerischen Apertur) für sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von annähernd 650 nm gestaltet sind. Der Draht 8 ist zum Schutz des Kabels 1 gegen Zugbelastungen und Überlastungen vorgesehen. Die Lichtleitfasereinheit 10, die beiden Glasfasern 6, 7 und der Draht 8 sind durch ein Spiralrohr 9 umgeben, das aus rostfreiem Stahl besteht. Die Lichtleitfasereinheit 10, die beiden Glasfasern 6, 7 und der Draht 8 sind relativ zueinander innerhalb des Spiralrohrs 9 nicht in ihrer Position fixiert, sondern können sich in Bezug zueinander bewegen. Dies macht das Kabel 1 sehr flexibel, wenn es bewegt wird, und es stellt gleichzeitig einen guten Schutz der zerbrechlichen Fasern 2, 6, 7 bereit. Innerhalb des Spiralrohrs 9 und längs der Lichtleitfasereinheit 10, der beiden Glasfasern 6, 7 und des Drahts 8 wird Druckluft geblasen. Die Luft wird vor der Optik ausgeblasen, wobei sie jedes abgetragene Material wegbläst, das sich sonst auf der Optik ablagern könnte.
Der Lichtstrahl aus einem CO₂-Laser wird an einem Ende der Faser 2, das an einem Ende des Kabels 1 angeordnet ist, in die Lichtleitfaser 2 gekoppelt. Am selben Ende des Kabels 1 werden Lichtstrahlen aus zwei Diodenlasern in die Glasfasern 6 bzw. 7 gekoppelt. Die Lichtstrahlen werden in den jeweiligen Fasern vom Einlaßende zum Auslaßende weitergeleitet, das mit einem Handstück verbunden ist.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Handstück 38. Das (in 2 nicht gezeigte) Kabel 1 ist an einem Fasereinlaßteil 20 mit dem Handstück 38 verbunden, und wird durch eine Röhre 22 geführt, die im Handstück 38 durch die Halteeinrichtungen 31 und 37 an Ort und Stelle gehalten wird. Das Fasereinlaßteil 20 dient außerdem als ein Kabelschutzschlauch. Die Lichtstrahlen, die in der Lichtleitfaser 2 und den beiden Glasfasern 6, 7 weitergeleitet werden, werden aus den Auslaßenden der Fasern 2, 6, 7, durch ein Linsensystem 39 – das in 3 detaillierter gezeigt wird – zu einem Gegenstand, z. B. einer menschlichen Gewebeoberfläche abgestrahlt. Die Auslaßenden der Fasern 2, 6, 7 sind an der Halteeinrichtung 37 in einem Abstand angeordnet, der dazu geeignet ist, daß die Fokussierlinse 21 Licht aus den Fasern 2, 6, 7 auf den Gegenstand fokussiert.
In 3 wird das Linsensystem 39 detaillierter gezeigt. Die Lichtstrahlen, die aus dem Auslaßende der Fasern 2, 6, 7 abgestrahlt werden, werden durch die erste Fokussierlinse 21 fokussiert und durch die Kollimationslinse 23 parallel gerichtet. Der parallel gerichtete Lichtstrahl wird von der Kollimationslinse 23 über einen ersten Spiegel 24 und einen zweiten Spiegel 25 zu einer zweiten Fokussierlinse 30 weitergeleitet, die die Lichtstrahlen auf den Gegenstand 40 fokussiert, der z. B. das Gesichtsgewebe eines Menschen sein kann. Der Abstand zwischen der Fokussierlinse 30 und der Brennebene auf dem Gegenstand 40 beträgt vorzugsweise annähernd 27 mm.
Die bewegliche erste Ablenkeinrichtung bildet außerdem die zweite bewegliche Ablenkeinrichtung und weist den ersten Spiegel 24 auf, der an der ersten Bewegungseinrichtung angebracht ist, die außerdem die zweite Bewegungseinrichtung bildet und ein Galvanometer 26 mit einer Anzeigevorrichtung 45 aufweist und im Handstück 38 des erfindungsgemäßen Handstücks angeordnet ist. Wenn ein elektrischer Strom durch die Spule des Galvanometers 26 getrieben wird, wird das durch den Strom erzeugte Magnetfeld die Anzeigevorrichtung 45 um eine Längsachse der Anzeigevorrichtung 45 rotieren lassen. Der erste Spiegel 24 wird dadurch gedreht, und der zweite Lichtstrahl wird um einen Winkel abgelenkt, der das doppelte des Winkels ist, um den der Spiegel 24 in Bezug auf den ersten Lichtstrahl gedreht wird. Die Positionierungsauflösung des Galvanometers 26 wird durch die elektronische Ablenksteuereinrichtung, die das Galvanometer 26 steuert, auf 255 Positionen begrenzt.
Die bewegliche erste Ablenkeinrichtung weist außerdem den zweiten Spiegel 25 auf, der an einem Arm 46 angebracht ist, der durch ein lineares Stellglied 29 betätigt wird, das in der ersten Bewegungseinrichtung enthalten ist. Wenn das lineare Stellglied 29 den Stellgliedarm 47 aktiviert, werden der Arm 46, und dadurch der zweite Spiegel 25, um die Welle 48 gedreht. Eine Feder 28 ist mit einem Ende des Armes 46 und mit einem unbeweglichen Teil des linearen Stellglieds 29 im anderen Ende verbunden, um ein Wackeln zu neutralisieren, das in der Welle 48 vorhanden sein kann. Wenn der zweite Spiegel 25 um die Welle 48 gedreht wird, wird das Licht, das auf den zweiten Spiegel 25 fällt, um einen Winkel abgelenkt, der das doppelte des Winkels ist, um den der Spiegel 25 gedreht wird. Das lineare Stellglied 29 kann gesteuert werden, indem eine Impulsfolge an die (nicht gezeigten) Anschlüsse des Stellglieds 29 angelegt wird. Die Positionierungsauflösung des linearen Stellglieds ist diskret und auf eine maximale Anzahl der Schritte von annähernd 200 begrenzt.
Die Optik der Vorrichtung begrenzt den möglichen Abtastbereich auf annähernd 10*10 mm, was einer Winkelverschiebung des Spiegels 24 von annähernd ±8° und einer Winkelverschiebung des Spiegels 25 von annähernd ±5° entspricht, obwohl die maximale Bewegung des Spiegels 24 annähernd ±11° beträgt und die maximale Bewegung des Spiegels 25 annähernd ±10° beträgt. Die zusätzlich mögliche Bewegung, die während der Abtastung nicht verwendet wird, wird während des Startens des Systems verwendet, um eine genaue und zuverlässige Geschwindigkeit sicherzustellen, bevor die Behandlungsabtastung begonnen wird.
Durch Steuerung des Stroms zur Spule des Galvanometers 26 und der Impulsfolge, die an die Anschlüsse des linearen Stellglieds 29 angelegt wird, kann die Richtung der Lichtstrahlen gesteuert werden, die durch die Fokussierlinse 30 zum Gegenstand 40 geschickt werden. Es ist folglich möglich, unterschiedliche Arten von Abtastmustern des Lichtstrahls zu erzeugen, wie rechteckige oder kreisförmige Abtastmuster.
Die Optik und Elektronik des Handstücks 38 werden durch ein Kunststoffgehäuse 36 geschützt, das in einer ergonomischen Form bereitgestellt wird. Es kann eine Luftleitung 34 am Handstück 38 angeordnet sein, um eine Ansaugung der Luft vor der Optik des Handstücks 38 bereitzustellen, um irgendwelches Material aufzunehmen, das vom Gewebe des Gegenstands abgetragen wird, der mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung behandelt wird.
Die Lichtstrahlen aus den beiden Glasfasern 6, 7, die aus dem Kabel 1 durch die Optik des Handstücks und zum Gegenstand weitergeleitet werden, schneiden sich in einem Abstand, der gleich der Brennweite der Fokussierlinse 30 ist, d. h. in einem Abstand, wo das Licht aus dem CO₂-Laser fokussiert worden ist. Dies ist der Abstand, in dem das Handstück vom Gegenstand gehalten werden sollte, um das beste Behandlungsresultat zu erhalten, und der Schnittpunkt der beiden sichtbaren Lichtstrahlen hilft dem Bediener, den korrekten Abstand zur Gewebeoberfläche einzuhalten.
Aufgrund der Wichtigkeit, den CO₂-Brennpunkt auf der Gewebeoberfläche zu halten, weist die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform des Handstücks 38 ferner ein magnetisches Distanzstück 33 auf, das mit einem Magneten mit dem Handstück 38 verbunden ist. Da das Distanzstück 33 magnetisch ist, ist es leicht mit dem Handstück 38 zu verbinden und von ihm zu trennen.
In 4 werden ein quadratischer Abtastbereich 52 und ein kreisförmiger Abtastbereich 51 gezeigt. Der tatsächliche Laserabtastbereich wird durch die Bezugsziffer 50 angezeigt, jedoch werden nur die Abtastbereiche 51, 52 zur Gewebebehandlung verwendet. Die dünnen Linien 53 und die dicken Linien 54 zeigen den Weg an, dem der Laserstrahl während einer Abtastung folgt. Die dünnen Linien 53 zeigen Teile der Abtastung an, wo der Laser ausgeschaltet wird, während die dicken Linien 54 Teile der Abtastung angeben, wo der Laser eingeschaltet wird.
Die Abtastung wird als eine langsame Vorwärts-/schnelle Rückwärts-Abtastung durchgeführt (eine Fernsehabtastung, jedoch ohne Zeilensprung). Die Abtastung beginnt an der unteren linken Ecke des tatsächlichen Abtastbereichs 50. Der Laserstrahl wird nach rechts bewegt, und wenn der Laserstrahl in den Gewebebehandlungsabtastbereich 51 oder 52 eintritt, wird der Laser eingeschaltet. Wenn der Laserstrahl den Gewebebehandlungsabtastbereich 51 oder 52 verläßt, wird der Laser abgeschaltet, und wenn der Laserstrahl die rechte Kante des tatsächlichen Abtastbereichs 59 erreicht, wird der Strahl schnell zur linken Kante des tatsächlichen Abtastbereichs 50 zurückgeführt oder bewegt, und es kann eine neue Abtastzeile eingeleitet werden.
Anstatt den Laser ein- und auszuschalten, kann die Geschwindigkeit der Bewegung des Laserstrahls auf eine Geschwindigkeit erhöht werden, die ausreichend hoch ist, damit der Laserstrahl die Gewebeoberfläche nicht abträgt.
Die schnelle Bewegung (Vorlauf und Rücklauf) des Laserstrahls zwischen den rechten und linken Kanten des tatsächlichen Abtastbereichs 50 wird durch Steuerung des Galvanometers 26 erreicht. Um den Spiegel 24 nach der schnellen Bewegung von der rechten Kante des tatsächlichen Abtastbereichs 50 zur linken Kante zur Ruhe kommen zu lassen, wird der erste Teil der Abtastzeile nicht zur Gewebebehandlung verwendet. Die langsamere Bewegung des Laserstrahls vom unteren Teil zum oberen Teil des tatsächlichen Abtastbereichs 50 wird durch Steuerung des linearen Stellglieds 29 mit einer konstanten Bewegung des Spiegels 25 erreicht.
Ein quadratischer Abtastbereich von annähernd 9*9 mm umfaßt 30 Abtastzeilen, und die maximale Abtastgeschwindigkeit beträgt annähernd 300 mm/s.
Der Bediener der Vorrichtung steuert die Abtastung unter Verwendung eines Pedals. Wenn das Pedal aktiviert wird, startet eine Abtastung. Nach dem Beenden der Abtastung wird der CO₂-Laser abgeschaltet, und der sichtbare Lichtstrahl wird um mindestens einen Teil des Umfangs des Abtastbereichs 51 oder 52 geführt, um dadurch die Größe, Form und Position des abgetasteten Bereichs 51 oder 52 anzuzeigen. Der Bediener kann nun das Handstück bewegen und einen neuen Abtastbereich auswählen, z. B. einen Abtastbereich, der an den gerade abgetasteten Bereich anstößt, und wenn der Bediener das Pedal losläßt und es erneut aktiviert, wird eine neue Abtastung stattfinden. Auf diese Weise kann der Bediener der Vorrichtung leicht größere Bereiche des Gewebes durch Abtastung mehrerer benachbarter Bereiche abtasten.
In 5 werden ein quadratischer Abtastbereich 52 und ein kreisförmiger Abtastbereich 51 mit Abtastzeilen 60 mit einseitig ausgeblendeter Intensität gezeigt. Das Ausblenden der Intensität wird durch Pulsmodulation der Laserleistung in kürzeren Impulsen erreicht, wenn die Intensität ausgeblendet wird.
In 6 wird ein quadratischer Abtastbereich 52 und ein kreisförmiger Abtastbereich 51 mit vierseitigen Abtastzeilen 60 mit ausgeblendeter Intensität gezeigt.
Die Wirkung der Verwendung der Abtastzeilen 60 mit ausgeblendeter Intensität ist es, daß ein glatter Übergang von einem nichtabgetragenen Bereich des Gewebes zu einem abgetragenen Bereich geschaffen wird.
Die Größe und Form der Einblend- und Ausblendabtastbereiche kann unter Verwendung von Auswahlvorrichtungen am Handstück 38 ausgewählt werden.
Es sollte verstanden werden, daß ein Einblend- oder ein Ausblendeffekt erreicht werden kann, indem die Intensität des Laserlichts allmählich erhöht bzw. gesenkt wird, oder indem die Geschwindigkeit der Bewegung des Laserstrahls gesenkt bzw. erhöht wird.
In 7a wird das übliche Profil für einen üblichen Laserstrahl gezeigt, der über Spiegel und übliche Linsen weitergeleitet wird. Das Strahlprofil ist ein Gaußsches Profil mit einer hohen Lichtintensität in der Mitte des Strahls. Nur die Mitte mit hoher Intensität des Strahls kann das Gewebe abtragen.
In 7b wird ein typisches Strahlprofil für einen Laserstrahl gezeigt, der durch die Lichtleitfaser 2 weitergeleitet wird, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird. Der Teil mit hoher Intensität des Strahlprofils ist nicht auf die Mitte des Profils beschränkt, sondern fast das gesamte Strahlprofil weist eine ausreichend hohe Intensität zur Abtragung des Gewebes auf. Wenn das Laserlicht mit 10,6 μm Wellenlänge durch die Lichtleitfaser 2 mit 500 μm weitergeleitet wird, wird das Laserlicht von einem Einmoden-Laserstrahl in einen Mehrmoden-Laserstrahl geändert. Ein Mehrmoden-Laserstrahl weist verglichen mit dem Einmoden-Laserstrahl ein gleichmäßigeres Intensitätsprofil auf.
Wenn ein Strahl mit Gaußscher Form verwendet wird, gibt es eine Gefahr der Überbelichtung des Gewebes, das der Mitte des Strahls ausgesetzt ist, während die Teile des Gewebes, die durch die Kanten des Strahls belichtet werden, unterbelichtet werden. Dies kann zu dünnen Narbenlinien im Gewebe führen. Durch die Verwendung eines Strahls mit Nicht-Gaußscher Form, wie dem Strahl, der durch die Lichtleitfaser geliefert wird, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird, wird die Gefahr minimiert, Narben im Gewebe zu erzeugen.
Einer der Vorteile der Verwendung eines verbreiterten Lichtstrahls ist es, daß die Gefahr, Linien auf dem Gewebe zu ziehen, wie bei dem Gaußschen Strahl mit hoher Intensität, minimiert wird.
In 8 wird die Benutzerschnittstelleneinrichtung des Handstücks aufgeklappt gezeigt. Die Benutzerschnittstelleneinrichtung weist zwei Druckknöpfe 81, 82 und zwölf lichtemittierende Dioden auf, die in vier Reihen angeordnet sind, wobei jede Reihe drei Dioden aufweist.
Jede Reihe wird verwendet, um die Auswahl eines Parameterwerts eines entsprechenden Parametertyps anzuzeigen.
Die Reihe, die die Dioden 83, 84 und 85 aufweist, zeigt die Auswahl der Form des Abtastmusters an. Die Diode 83 wird eingeschaltet, wenn ein kreisförmiges Abtastmuster ausgewählt wird, die Diode 84 wird eingeschaltet, wenn ein quadratisches Abtastmuster ausgewählt wird, und die Diode 85 wird eingeschaltet, wenn ein Linien-Abtastmuster ausgewählt wird.
Die Reihe, die die Dioden 86, 87 und 88 aufweist, zeigt Auswahl der Einblend- und Ausblendmuster an. Die Diode 86 wird eingeschaltet, wenn ein Muster mit einer Einblendung von links ausgewählt wird, die Diode 87 wird eingeschaltet, wenn ein Muster mit einer Einblendung von links und Ausblendung nach rechts ausgewählt wird, und die Diode 88 wird eingeschaltet, wenn ein Muster mit einer Einblendung bzw. Ausblendung von beiden Seiten als auch vom oberen Teil und unteren Teil des Abtastmusters ausgewählt wird.
Die Reihe, die die Dioden 89, 90 und 91 aufweist, zeigt die Auswahl der Größe des Abtastmusters an. Die Diode 89 wird eingeschaltet, wenn ein kleines Abtastmuster ausgewählt wird, die Diode 90 wird eingeschaltet, wenn ein mittelgroßes Abtastmuster ausgewählt wird, und die Diode 90 wird eingeschaltet, wenn ein großes Abtastmuster ausgewählt wird.
Wenn das quadratische Abtastmuster ausgewählt wird, kann der Abtastbereich annähernd 9*9 mm, annähernd 6*6 mm, wie 6,5–7 mm*6,5–7 mm, oder annähernd 3*3 mm, wie 3,5–4 mm*3,5–4 mm betragen, wenn das Abtastmuster kreisförmig ist, kann der Durchmesser des Kreises annähernd 9 mm, wie 10 mm, annähernd 6 mm, wie 6,5–7 mm, oder annähernd 3 mm, wie 3,5–4 mm betragen, und wenn das Abtastmuster eine Linie ist, kann die Länge der Linie annähernd 9 mm, wie 10 mm, annähernd 6 mm, wie 6,5–7 mm, oder annähernd 3 mm, wie 3,5–4 mm betragen.
Im obigen Beispiel kann die Anzahl der Abtastzeilen in einem quadratischen oder kreisförmigen Abtastmuster annähernd 10 Abtastzeilen pro Abtastbereich betragen, wenn die Abtastgröße klein ist, oder die Anzahl der Abtastzeilen kann annähernd 20 Abtastzeilen pro Abtastbereich betragen, wenn die Abtastgröße mittel ist, oder die Anzahl der Abtastzeilen kann annähernd 30 Abtastzeilen pro Abtastbereich betragen, wenn die Abtastgröße groß ist.
Folglich hängt die Zeit, eine Abtastung zu vollenden, von der Abtastgröße und der Abtastgeschwindigkeit ab. Wenn die Abtastgeschwindigkeit zum Beispiel hoch ist, beträgt die Zeit, um eine Abtastung zu vollenden, annähernd 0,15 s, wenn die Abtastgröße klein ist, annähernd 0,5 s, wenn die Abtastgröße mittel ist, und annähernd 1 s, wenn die Abtastgröße groß ist. Wenn die Abtastgeschwindigkeit mittel ist, beträgt die Zeit, um eine Abtastung zu vollenden, annähernd 0,2 s, wenn die Abtastgröße klein ist, und annähernd 0,7 s, wenn die Abtastgröße mittel ist, und annähernd 1,5 s wenn die Abtastgröße groß ist. Wenn dann die Abtastgeschwindigkeit langsam ist, beträgt die Zeit, um eine Abtastung zu vollenden, annähernd 0,3 s, wenn die Abtastgröße klein ist, und annähernd 0,9 s, wenn die Abtastgröße mittel ist, und annähernd 2 s, wenn die Abtastgröße groß ist.
Die Reihe, die die Dioden 92, 93 und 94 aufweist, zeigt die Abtastgeschwindigkeit an. Die Diode 92 wird eingeschaltet, wenn eine hohe Abtastgeschwindigkeit ausgewählt wird, die Diode 93 wird eingeschaltet, wenn eine mittlere Abtastgeschwindigkeit ausgewählt wird, und die Diode 94 wird eingeschaltet, wenn eine niedrige Abtastgeschwindigkeit ausgewählt wird.
Abhängig von der Anwendung des Handstücks, kann die hohe Geschwindigkeit gleich 350 mm/s betragen. Bei der hohen Geschwindigkeit werden dem abgetasteten Bereich annähernd 5 J/cm² zugeführt. Die mittlere Geschwindigkeit kann gleich 225 mm/s betragen, wobei bei dieser Geschwindigkeit dem abgetasteten Bereich annähernd 8 J/cm² zugeführt werden. Die niedrige Geschwindigkeit kann gleich 175 mm/s betragen, wobei bei dieser Geschwindigkeit dem abgetasteten Bereich annähernd 10 J/cm² zugeführt werden.
Bei der Abtastung an unterschiedlichen Arten von Gewebe wird es bevorzugt, die Abtastgeschwindigkeit des Lichtstrahls einzustellen, anstatt die Ausgangleistung des Lichtstrahls einzustellen. Bei der Abtastung von Gewebe mit einer niedrigen Lichtabsorption, wie trockene Haut, wird es bevorzugt, eine hohe Leistungsdichte auf dem Gewebe zu erzeugen, und die Abtastgeschwindigkeitsbetriebsart sollte auf niedrig eingestellt werden. Bei der Abtastung von Gewebe mit einer durchschnittlichen Lichtabsorption sollte die Abtastgeschwindigkeitsbe triebsart auf mittel eingestellt werden, und bei der Abtastung von Gewebe mit einer hohen Lichtabsorption sollte die hohe Abtastgeschwindigkeitsbetriebsart ausgewählt werden.
Das Drücken des Druckknopfes 82 bewirkt, daß eine der Leuchtdioden in einer Reihe beginnt zu blinken, die anzeigt, daß Parameterwerte des Typs, der jener Reihe entspricht, ausgewählt werden können. Indem der Druckknopf 82 noch einmal gedrückt wird, wird eine Leuchtdiode in einer anderen Reihe zu blinken beginnen, und so können durch wiederholtes Drücken des Druckknopfes 82 Parameterwerte jedes Typs, der durch die Benutzerschnittstelleneinrichtung angezeigt wird, ausgewählt werden.
In die Reihe, in der eine Leuchtdiode blinkt, kann der gewünschte Parameterwert ausgewählt werden, indem der Druckknopf 81 gedrückt wird, bis die Diode, die die Auswahl des gewünschten Parameterwerts anzeigt, blinkt.
Folglich kann die Auswahl der Abtastbereichs-Parameterwerte des Handstücks unmittelbar vor der Abtastung des Behandlungsbereichs geschehen. Die Auswahl ist sehr einfach und benötigt nicht die Nutzung eines externen Computers zur Programmierung der gewünschten Abtastmuster.
Die unterschiedlichen Abtastmuster-Parameterwerte werden im Speicher des Handstücks gespeichert. Dies stellt eine leicht zu erlernende und zu verstehende Benutzerschnittstelle bereit, die ein Minimum von Schulung des Bedieners erfordert. Ferner wird das Gewicht der Kabel und dadurch des Handstücks reduziert, da es keine Kabel braucht, die das Handstück mit einer externen Steuereinrichtung verbinden. Indem ferner Abtastmuster-Parameter im Speicher des Handstücks gespeichert werden, werden die Kosten für eine kostspielige Programmiervorrichtung vermieden. Es können andere Abtastmuster als die oben beschriebenen zum Speicher des Handstücks durch seine Computerschnittstelle heruntergeladen werden. Wenn die gewünschten Abtastmuster heruntergeladen worden sind, kann die Computerschnittstelle von der Abtastmuster-Parameterwertquelle getrennt werden und das Handstück wird gebrauchsbereit sein.
Alle Funktionen des Handstücks werden durch den Prozessor gesteuert. Der Prozessor wird durch eine Schnittstelle mit der Lasereinheit, den lichtemittierenden Dioden und den beiden Druckknöpfen der Benutzerschnittstelleneinrichtung verbunden.
In 9 veranschaulicht ein Ablaufplan die Prozessoroperation, bevor die Behandlungsabtastung gestartet wird.
Die Prozessoroperation startet mit Schritt 95, wo der Prozessor initialisiert wird. Danach prüft der Prozessor im Schritt 96, ob sich das Handstück in einem Wartungszustand befindet. Wenn dem so ist, wird der Bus IIC, der die Ausgaben aus den beiden integrierten Schnittstellenschaltungen IC11 und IC12 liest und schreibt, im Schritt 97 gesperrt, wie im nächsten Abschnitt weiter beschrieben wird. Falls nicht, wird im Schritt 98 die Aktivierung der Druckknöpfe der Benutzerschnittstelleneinrichtung detektiert und die lichtemittierenden Dioden werden entsprechend ein- und ausgeschaltet, wie vorher beschrieben. Im Schritt 99 werden die Parameterwertauswahlen aufgezeichnet, und das entsprechende Abtastmuster wird ausgewählt. In Schritt 101 prüft der Prozessor, ob das Fußpedal gedrückt oder aktiviert wird. Wenn dem so ist, erhält der Prozessor im Schritt 102 Daten aus dem EEPROM und startet im Schritt 103 die Behandlungsabtastung. Falls nicht, erhält der Prozessor im Schritt 104 Daten aus dem EEPROM und führt im Schritt 105 eine Führungsabtastung durch, d. h. der sichtbare Lichtstrahl durchläuft den Umkreis des Abtastmusters oder einen Teil desselben, wie vorher beschrieben. Danach wird der Prozeß von Schritt 98 an wiederholt.
Wenn sich das System im Wartungszustand befindet, kann eine externe Einheit die Steuerung des Handstücks vom Handstückprozessor übernehmen, indem sie die Steuerung des seriellen IIC-Busses übernimmt. Der Handstückprozessor prüft, ob ein externer Computer mit dem Bus verbunden ist, und wenn dem so ist, wird die Kontrolle des Busses auf den externen Computer übertragen. Dies kann nützlich sein, wenn das Handstück getestet und eingestellt wird und wenn die Strahl-Ablenkeinheit neu programmiert wird.
In 10 veranschaulicht ein Ablaufplan eine Prozessorunterbrechung. Die Unterbrechung wird alle 297,5 Mikrosekunden ausgeführt und während des Startens der Abtastsequenz eingestellt, und die Einstellinformation weist Informationen hin sichtlich der Größe, des Bereichs, der Intensität und der Geschwindigkeit der Abtastung auf. Bei jeder Unterbrechung prüft der Prozessor, ob einer der Druckknöpfe aktiviert worden ist, und er liest in der Tabelle des EEPROM die nächste Position des Behandlungsstrahls und befiehlt die Bewegungseinrichtung zur nächsten Position.
Der erste Schritt 107 ist eine Prellkontrolle der Knöpfe. Jedesmal, wenn ein Signal von einem Druckknopf empfangen wird, wird das Signal für 20 ms geprüft, um Störungen zu vermeiden. Die Knöpfe werden während des Startens und während eine Führungsabtastung geprüft, jedoch wird während der Behandlungsabtastung nur das Pedal geprüft.
Im Schritt 108 wird das Stellglied gemäß der Einstellinformation gesteuert und schrittweise bewegt, falls erforderlich. Im Schritt 109 wird das Galvanometer gesteuert, und der Strom, der die Bewegungen des Galvanometers regelt, wird gesteuert. Ferner wird im Schritt 110 das Ausblenden oder die Intensität des Strahls gemäß der Einstellinformation gesteuert. Die Unterbrechung wird im Schritt 111 beendet.
11 und 12 zeigen die elektrischen Diagramme, die die Operationen des Prozessors IC2, z. B. eines 87C752 von Philips, auf der Steuereinrichtungskarte 120, des Galvanometers M2 auf der Galvanometerkarte 123, des linearen Stellglieds M1, der Druckknöpfe und der lichtemittierenden Dioden D8–D11 und D13–D17 auf der Anzeigekarte 121 und die gegenseitige Verbindung dazwischen darstellen.
Der Prozessor IC2 ist im Handstück angeordnet, und die Spannung wird von der Lasereinheit zugeführt, z. B. einer Haupteinheit Uni-laser 450P. Der Prozessor IC2 berechnet die Bewegungen des Galvanometers M2 und des linearen Stellglieds M1 aus den ausgewählten Behandlungsparametern (Bereich, Größe und Zeit). Ein (nicht gezeigter) IIC-Bus verbindet den Prozessor IC2 mit den beiden integrierten Schnittstellenschaltungen IC11 und IC12, die ein PCF8574T von Philips sein können.
Wenn das Handstück mit der Lasereinheit verbunden ist, werden Operationen der Lasereinheit durch den Prozessor IC2 im Handstück eingeschränkt. Die einzigen Parameter, die von der Lasereinheit auszuwählen sind, sind die Leistung, die Impulse und die Frequenzen. Die Parameter, die von Benutzerschnittstelle ausgewählt sind, z. B. maximale Abtastzeit, Intensität, Abtastgröße und Abtastform sind in einem EEPROM gespeichert, z. B. einem PCD8598D2T von Philips, wo jeder Parameter in einem Datensatz gespeichert ist, der aus dem Prozessor IC2 lesbar ist. Im EEPROM IC13 sind außerdem Versatzwerte für das Stellglied und das Galvanometer gespeichert sind.
Der Prozessor IC2 stellt sicher, daß die Abtastung durch die gewählte maximale Behandlungszeit begrenzt wird, und stellt sicher, daß nur eine vollständige Abtastung durchgeführt wird, wenn das Pedal aktiviert wird. Wenn das Pedal aktiviert wird, befindet sich der Stift 8 am Verbinder CN4 auf einem hohen Pegel und die Ablenkeinrichtungen werden mittels des Verbinders CN11 zur Galvanometerkarte BD3 und des Verbinders CN3 zum Stellglied M1 an geeigneten Startpositionen angeordnet. Der Prozessor IC2 startet die Lasereinheit, ohne den Laserausgang IC8b freizugeben. Wenn der Prozessor IC2 das Signal ‚Laser Aktiv‛ vom Eingang IC8e empfängt, beginnt der Prozessor IC2 das Galvanometer M2 und das lineare Stellglied M1 zu bewegen, und wenn diese die geeigneten Positionen erreichen, wird die Ausgangleistung der Lasereinheit freigegeben IC8a. Während der Freigabe/Sperrung der Leistung an die Lasereinheit werden die Spiegel immer noch bewegt, Ausgang IC8a. Wenn das ausgewählte Behandlungsmuster abgedeckt ist, stoppt der Prozessor IC2 die Lasereinheit, das heißt der Ausgang IC8b befindet sich auf einem niedrigen Pegel. Wenn das Pedal freigegeben wird, wird die Lasereinheit immer noch zur Behandlung bereit sein, und durch Bewegung zu einem benachbarten Bereich und Drücken des Pedals kann ein großer Bereich behandelt werden.

Claims

Handstück zur kosmetischen Gewebebehandlung, mit einem Eingangsverbinder zur Verbindung eines ersten Strahlauslaßendes einer ersten Lichtleitfaser (2) mit dem Handstück (38) und zur Ausrichtung der ersten Lichtleitfaser mit einer Achse des Handstücks (38), so daß ein erster Lichtstrahl, der vom ersten Strahlauslaßende emittiert wird, im wesentlichen längs der Achse weitergeleitet wird, einer beweglichen ersten Ablenkeinrichtung (24, 25) zur Ablenkung des ersten Lichtstrahls zu einem zweiten Lichtstrahl, einem Ausgang zur Emission des zweiten Lichtstrahls zu einer Zielfläche hin, einer ersten Bewegungseinrichtung (26, 29) zur Bewegung der ersten Ablenkeinrichtung, und ersten Ablenksteuereinrichtungen zur Steuerung der ersten Bewegungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Ablenksteuereinrichtungen angepaßt sind, die erste Bewegungseinrichtung so zu steuern, daß der zweite Lichtstrahl einen Zielflächenbereich zeilenweise, sequentiell ohne Zeilensprünge überquert.
Handstück nach Anspruch 1, wobei die ersten Ablenksteuereinrichtungen angepaßt sind, die erste Bewegungseinrichtung so zu steuern, daß die Zeilen in dieselbe Richtung überquert werden.
Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Ablenkeinrichtungen einen ersten Spiegel (24, 25) aufweisen.
Handstück nach Anspruch 3, wobei die ersten Ablenkeinrichtungen ferner einen zweiten Spiegel (24, 25) aufweisen.
Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Lichtschalteinrichtung zur Verhinderung der Emission des zweiten Lichtstrahls und eine Lichtschaltsteuereinrichtung zur Steuerung der Lichtumschalteinrichtung aufweist.
Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Lichtstärkensteuereinrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals zur Übertragung zu einer Lichtquelle, die mit der ersten Lichtleitfaser zusammengeschaltet ist, und zur Steuerung der Lichtstärke aufweist, die durch die Lichtquelle emittiert und durch die erste Lichtleitfaser weitergeleitet wird.
Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Eingangsverbinder ferner angepaßt ist, ein zweites Strahlauslaßende einer zweiten Lichtleitfaser (6, 7) zur Übertragung eines ersten sichtbaren Lichtstrahls zum Handstück (38) und zur Ausrichtung der zweiten Lichtleitfaser (6, 7) mit der Achse des Handstücks zu verbinden, so daß der erste sichtbare Lichtstrahl, der aus dem zweiten Strahlauslaßende emittiert wird, im wesentlichen parallel mit der Achse weitergeleitet wird, und ferner eine bewegliche zweite Ablenkeinrichtung (24, 25) zur Ablenkung des ersten sichtbaren Lichtstrahls zu einem zweiten sichtbaren Lichtstrahl aufweist.
Handstück nach Anspruch 7, wobei die erste und die zweite Ablenkeinrichtung identisch sind.
Handstück nach Anspruch 7 oder 8, das ferner eine zweite Bewegungseinrichtung (26, 29) zur Bewegung der zweiten Ablenkeinrichtung (24, 25) und eine zweite Ablenksteuereinrichtung zur Steuerung der zweiten Bewegungseinrichtung aufweist und angepaßt ist, die zweite Bewegungseinrichtung in einer solchen Weise zu steuern, daß der sichtbare zweite Lichtstrahl mindestens einen Teil des Umfangs des Zielflächenbereichs überquert, wodurch die Größe, Form und Position des Zielflächenbereichs angezeigt wird.
Handstück nach Anspruch 9, wobei die Form des Zielflächenbereiches polygonal ist und die zweite Ablenksteuereinrichtung ferner angepaßt ist, die zweite Bewegungseinrichtung in einer solchen Weise zu steuern, daß der sichtbare zweite Lichtstrahl längs einer Kante des Polygons bewegt wird.
Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Benutzerschnittstelleneinrichtung zur Auswahl von Parametern des Handstücks (38) aufweist.
Handstück nach Anspruch 11, wobei die Parameter eine Überquerungsgeschwindigkeit aufweisen.
Handstück nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Parameter die Lichtstärke aufweisen, die durch das Handstück (38) emittiert wird.
Handstück nach einem der Ansprüche 11–13, wobei die Parameter eine Größe des Zielflächenbereichs aufweisen, der überquert werden soll.
Handstück nach einem der Ansprüche 11–14, wobei die Parameter eine Form des Zielflächenbereichs aufweisen, der überquert werden soll.
Handstück nach einem der Ansprüche 11–15, das ferner einen ersten Knopf (81, 82) zur Auswahl eines Parametertyps durch schrittweises Durchlaufen eines Satzes von Parametertypen aufweist.
Handstück nach Anspruch 16, das ferner einen zweiten Knopf (81, 82) zur Auswahl eines Parameterwertes des Parametertyps, der gegenwärtig ausgewählt ist, durch schrittweises Durchlaufen eines entsprechenden Satzes von Parameterwerten aufweist.
Handstück nach Anspruch 17, das ferner einen Satz von lichtemittierenden Dioden zur Anzeige des Satzes von gegenwärtig ausgewählten Parameterwerten aufweist.
Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Prozessor zur Steuerung des Handstücks (38) aufweist und die ersten Ablenksteuereinrichtungen aufweisen.
Handstück nach Anspruch 19, wenn er von den Ansprüchen 9–18 abhängt, wobei der Prozessor eine zweite Ablenksteuereinrichtung aufweist.
Handstück nach Anspruch 19 oder 20, wenn er von den Ansprüchen 6–18 abhängt, wobei der Prozessor angepaßt ist, die Lichtstärkensteuereinrichtung zu steuern.
Handstück nach einem der Ansprüche 19–21, wobei der Prozessor mit einer Benutzerschnittstelleneinrichtung verbunden ist und angepaßt ist, die erste Bewegungseinrichtung gemäß den ausgewählten Parameterwerten zu steuern.
Handstück nach einem der Ansprüche 19–22, wobei der Prozessor angepaßt ist, die Energiedichte zu steuern, die durch die Zielfläche empfangen wird, wenn sie durch den zweiten Lichtstrahl überquert wird.
Handstück nach Anspruch 23, wobei der Prozessor angepaßt ist, die Energiedichte, die durch die Zielfläche an einer spezifischen Position empfangen wird, als eine Funktion der Position längs einer Sollkurve zu steuern, die durch den zweiten Lichtstrahl überquert wird.
Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Distanzstück (33) aufweist, das mit dem Handstück (38) am Ausgang mit einer Befestigungseinrichtung verbunden ist, und zur Anzeige der Solldistanz zwischen der Zielfläche und dem Ausgang dient.
Handstück nach Anspruch 25, wobei die Befestigungseinrichtung einen Magneten aufweist, so daß das Distanzstück (33) leicht vom Handstück (38) getrennt werden kann.
Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Luftleitung (34) zum Einsaugen von Luft aus dem Ausgang des Handstücks (38) aufweist, wodurch Gewebe, das von der Zielfläche entfernt wird, daran gehindert wird, sich auf die Optik des Handstück abzulagern.
Vorrichtung zur kosmetischen Gewebebehandlung, die ein Handstück nach einem der Ansprüche 1–27, eine Lichtquelle zur Emission des ersten Lichtstrahls, und die erste Lichtleitfaser (2) zur Übertragung des ersten Lichtstrahls aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge weiterzuleiten, die größer oder gleich 4500 nm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge weiterzuleiten, die kleiner als 11000 nm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge im Bereich von 4500 nm bis 5500 nm weiterzuleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge im Bereich von 10000 nm bis 11000 nm weiterzuleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge weiterzuleiten, die im wesentlichen gleich 10600 nm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge weiterzuleiten, die größer 190 nm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 34, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge weiterzuleiten, die kleiner als 3000 nm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge im Bereich von 1900 nm bis 2200 nm weiterzuleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge im Bereich von 2800 nm bis 3000 nm weiterzuleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei die Lichtleitfaser angepaßt ist, Licht einer Wellenlänge weiterzuleiten, die im wesentlichen gleich 2930 nm ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28–38, wobei die Lichtleitfaser eine polykristalline Silberhalogenidfaser ist.