皮肤病治疗中使用的增强光辐射系统

摘要

本发明技术可以用于增强并入皮肤病学内的多波长光源的亮度，由此增加了多波长光源的效率并且降低了系统对电源和滤波的要求，使得系统尺寸和成本总体降低。本发明技术通过减轻用户在皮肤病治疗期间使用本系统时的痛感和/或方便系统在受治疗的皮肤表面上移动，可以增强用户对皮肤病学系统的体验。

说明书

技术领域

本公开技术一般地涉及皮肤病治疗，更具体地涉及用于增强在这样的皮肤病治疗中使用的光辐射系统性能的技术。

背景技术

多年来电磁能在医疗应用上得到广泛的使用。在皮肤病学领域，已经使用激光器、闪光灯/强脉冲光系统(IPL)、以及其他特别是在光辐射波段中的电磁辐射源，来永久地和暂时地去除毛发、促进毛发重生、凝结病人表皮可见的血管、处理损伤、去除葡萄酒色斑(Port-Wine Stain)、去除文身、复原皮肤等。应用于这种皮肤病治疗的光辐射系统通常是由训练有素的专业人员进行操作，他们选择优选的能级、波长及其他对于特定的治疗、给定的病人的皮肤类型和其他因素来说是最适宜的光辐射参数，来实行想要的治疗同时减轻对非目标组织的损害。

安全有效地服务不同皮肤类型的多个病人和/或执行多种类型的皮肤病治疗的能力带来了可观的成本，如今存在的很多临床系统呈现超过$50,000的价格。在高度竞争的市场中的工业参与者不断尝试使这种系统的适应性、效能、安全性与降低成本的目标之间取得平衡。近期尝试对家用的单功能皮肤病系统(例如用于毛发生长的管理和去除、毛发重生、皮肤复原)进行商业化，大量销售经历了有限的成功，因为这种相对低成本的系统不是对许多消费者来说仍然很贵就是显示出差的效能。因此，不管销售部分如何，为了开发出具成本效益的、安全有效的皮肤病治疗系统，持续的研究和开发是必须的。

发明内容

一方面，本公开技术可以用于增强并入皮肤病学系统内的多波长光源的亮度，由此增加了多波长光源的效率并且降低了系统对电源和滤波的要求，使得系统尺寸和成本总体降低。本公开技术的其他方面可以通过减轻用户在皮肤病治疗期间使用系统时的痛感和/或方便系统在受治疗的皮肤表面上移动来增强用户对皮肤病学系统的体验。

在一个说明性的实施例中，本公开技术可以用于增强施加到皮肤表面的光辐射以促进皮肤病治疗。在这样的实施例中，提供发射具有多个波长的光辐射的光源，其中这样发射的光具有对于特定的皮肤病治疗优选的第一组波长和对于治疗不太理想/不理想的其他组波长。表现这样不理想的波长的光辐射中的至少一些被反射回光源以增强发射的光辐射的总亮度。可以对增强的光辐射进行滤波以便从在皮肤病治疗期间施加到皮肤表面的、增强的光辐射中基本上去除任何表现不理想波长的光。或者，在将增强的光辐射施加到皮肤表面之前，可以将表现不理想波长的光中的至少一些转换成表现优选的第一组波长的光。施加到皮肤表面的光辐射可以进一步被散射。在皮肤病治疗期间，光源本身可以以预定的间隔自动通电以产生例如频闪效应。可以响应于检测到与皮肤表面的接触而启动光辐射的发射。此外，可以在皮肤表面施加振动以减轻用户/病人在皮肤病治疗期间感受的痛感。

在另一个说明性的实施例中，在适于增强施加到皮肤表面的光辐射的亮度的系统中具体实现本公开技术，以促进皮肤病治疗。本公开系统包括第一反射器，第一反射器将由光源(如一个或多个闪光灯、一个或多个发光二极管等)发射的至少一些光辐射(优选地表现多波长的)反射回光源以增强发射的光辐射的亮度。至少一些增强的光辐射通过与皮肤表面接触的接触元件传送以促进理想的皮肤病治疗。

在一些皮肤病治疗(如永久性/暂时性去除毛发)中，增强的光辐射包括电磁波谱的近红外部分的至少一些波长。光辐射可以表现对不同的皮肤病治疗优选的多组波长。例如，第一组波长可以对诸如毛发去除的特定皮肤病治疗是优选的，而第二组波长可以对诸如牛皮癣治疗的不同的皮肤病治疗是优选的。由反射器反射回光源的光辐射可以包括所有波长，主要是对特定皮肤病治疗不理想的那组波长，或波长的任何其他组合。

针对这个说明性的实施例特别有利的布置是使第一反射器将主要不理想的波长组反射回光源并允许表现第一组优选波长的光辐射穿过反射器而没有任何实质性材料影响。在这个实施例中，第二反射器可以被定位成将表现第一组优选波长的光辐射中的至少一些反射到皮肤表面。第一反射器还可以被布置成基本上围绕光源的管状，并且第二反射器可以优选地被布置成椭圆体形状。或者，第一反射器可以被布置成平面形，并且第二反射器可以被布置成抛物面形。

在皮肤病治疗期间与皮肤表面接触的接触元件被配置成对于表现第一组优选波长的光辐射是光学透明的。接触元件可以包括促进皮肤病治疗(如方便皮肤病学系统在被治疗的皮肤表面上滑行)的亲水部分，并且当亲水部分暴露于水时亲水部分还可以散射由接触元件传送的光辐射。本公开系统还可以包括定时电路、接触传感器和/或振动元件，定时电路用于在皮肤病治疗期间以预设的间隔给光源通电，接触传感器检测接触元件和皮肤表面之间的接触并且适于响应于这样的接触而发送控制信号以启动光源被通电，振动元件适于向皮肤表面施加振动以减轻用户/病人在皮肤病治疗期间感觉的痛感。在特别有利的布置中，接触元件既传送具有接触元件对其光学透明的、优选的波长组的光辐射，而且对被治疗的皮肤表面施加振动来减轻用户/病人在皮肤病治疗期间感受的痛感。

在再一个说明性的实施例中，在包括光源、与光源光通信的亮度增强元件和适于与皮肤病治疗系统治疗的皮肤表面相接触的接触元件的系统中具体实现本公开技术。光源发射对皮肤病治疗有益的光辐射(如具有至少一个电磁波谱的近红外部分的波长)，并且亮度增强元件适于增强在治疗过程期间发射的光辐射的亮度。接触元件适于向皮肤表面提供振动以减轻由于向皮肤表面施加亮度增强的光辐射而引起的痛感。本公开系统还包括包含光源和亮度增强元件的手持外壳，并且手持外壳被配置成在皮肤病治疗期间保持在光源、亮度增强元件和接触元件之间的相对方位。

在又一个说明性的实施例中，在包括发射对皮肤病治疗有益的电磁辐射(如光辐射)的电磁源、向皮肤表面提供振动以减轻由于在皮肤病治疗期间向皮肤表面施加电磁辐射而引起感觉的振动元件、以及包含电磁源并在皮肤病治疗期间保持这样的源和振动元件之间的相对方位的手持外壳的系统中具体实现本公开技术。振动元件也可以包含于手持外壳内和/或还可以向系统的用户提供触觉反馈。触觉反馈与在皮肤病治疗期间施加到皮肤表面的发射的光辐射基本上一致。

在又一个说明性的实施例中，在包括对皮肤病治疗有益的电磁辐射的源的系统中具体实现本公开技术。该系统还包括方便将由源发射的电磁辐射中的至少一些传送到皮肤表面的接触元件，并且其中该接触元件优选地包括方便其移动到皮肤表面/在皮肤表面上移动的亲水部分。接触元件的亲水部分也可以形成以对电磁辐射中的至少一些进行滤波来基本上抑制至少一些不理想的波长传送到皮肤表面。亲水部分也可以在电磁辐射传送到皮肤表面之前散射电磁能。

在又一个说明性的实施例中，在包括至少光源(如一个或多个闪光灯和/或发光二极管)、波长转换器和接触元件的皮肤病治疗设备中具体实现本公开技术。光源发射表现对于皮肤病治疗优选的第一组波长(如至少一些这样的波长可以在电磁波谱的近红外部分)和不太理想或不理想的其他组波长的光辐射。波长转换器将这些其他不太理想/不理想的波长(它们可以表现比在第一组中的波长更短的波长)中的至少一些转换成优选的第一组波长。波长转换器优选地包括量子点合成物，量子点合成物具有包括例如CdTe、InAs、InP、InSb、PbS、PbSe等的核。这样的量子点的核还可以被封装在一个或多个保护涂层中，保护涂层包括例如ZnS、ZnSe、GaN、MgS、MgSe、MgTe、CdS、CdSe等。优选地选择这样的保护涂层以便基本上不改变核的波长发射。波长转换器中的量子点合成物可以被布置成：在对表现相对短的波长的、不理想/不太理想的波长的部分进行转换之前，将具有表现相对长的波长的、不理想/不太理想的波长的光辐射中的至少一些转换成第一组优选的波长。波长转换器还可以适于将热传导至远离光源。接触元件将至少一些转换后的光辐射传送到一个或多个皮肤表面以促进皮肤病治疗。

在又一个说明性的实施例中，在促进一个或多个感兴趣的皮肤病治疗的皮肤病治疗设备中具体实现本公开技术。该设备包括手持外壳，手持外壳包含发射对一个或多个皮肤病治疗有益的光辐射的光源。外壳还优选地适于给设备的用户提供触觉反馈，触觉反馈与在皮肤病治疗期间施加到皮肤表面的发射的光辐射基本上一致。

在又一个说明性的实施例中，在包括发射对皮肤病治疗有益的光辐射的光源(如激光器、发光二极管、闪光灯等)和选择性的在脉冲模式或频闪模式下操作设备的用户界面的皮肤病治疗设备中具体实现本公开技术。在脉冲模式下，光源发射单个光辐射脉冲以方便在皮肤病治疗期间对皮肤表面的部分(如2平方厘米)进行斑点治疗。在频闪模式下，光源发射连续的光辐射脉冲序列以方便在皮肤病治疗期间对皮肤表面的多个位置的进行治疗。在一个示例性的实施中，序列中每个脉冲的持续时间可以是50ms，并且脉冲间的延迟可以是1秒。

在又一个说明性的实施例中，在包括光源、亮度增强器和替换模块的皮肤病治疗设备中具体实现本公开技术。光源(如激光器、发光二极管、闪光灯等)发射对一个或多个对皮肤病治疗有益的光辐射，并且亮度增强器使这个发射的光辐射中的至少一些的亮度增强。替换模块包含光源和亮度增强器以方便设备的用户在皮肤病治疗之间进行替换。替换模块设计成可插入设备的手持外壳或从设备的手持外壳移出。替换模块还可以针对特定的皮肤类型而设计，可以在治疗不同皮肤类型之前进行替换和/或在同一皮肤病治疗期期间对用户的不同皮肤表面进行治疗之前进行替换。

在又一个说明性的实施例中，在包括光源、反射器、热传导材料和替换模块的皮肤病治疗设备中具体实现本公开技术。光源发射对一个或多个皮肤病治疗有益的至少一些辐射，辐射包括表现对一个或多个皮肤病治疗优选的第一组波长和对一个或多个治疗不理想/不太理想的第二组波长的光辐射。反射器与光源光耦合并以预定的方式反射所发射的光辐射。热传导材料与光源和反射器进行热量交流并促进从光源到反射器的热转移。热传导材料可以包括适于将至少一些不理想/不太理想的第二组波长转换成优选的第一组波长的量子点合成物。替换模块包含光源、反射器和热传导材料，从而方便了设备的用户在皮肤病治疗之间对这些部件进行替换。替换模块可插入设备的手持外壳或从设备的手持外壳移出。替换模块还可以针对特定的皮肤类型而设计，并且还可以在治疗不同皮肤类型之前进行替换和/或在同一皮肤病治疗期期间、对用户的不同皮肤表面进行治疗之前进行替换。

在又一个说明性的实施例中，在包括第一光源、第二光源和定时电路的皮肤病治疗设备中具体实现本公开技术。第一光源发射对皮肤病治疗有益的光辐射的第一脉冲。第二光源与第一光源光耦合并发射第二脉冲，第二脉冲在撞击第一光源时增强了第一脉冲中的光辐射中的至少部分的亮度。第一脉冲在撞击第二光源时还可以增强第二脉冲中的光辐射中的至少部分的亮度。定时电路适于给第一光源和第二光源通电以使第一脉冲和第二脉冲的发射至少部分重叠(例如，使得实际传送到皮肤表面的总的光脉冲的组合持续时间约为50ms)。第一光源和第二光源可以具有相同或不同的类型。第一脉冲和第二脉冲也可以具有一个或多个共同的波长或可以不表现任何共同的波长。设备还可以包括与第一光源和第二光源光耦合的接触元件并且在皮肤病治疗期间将至少部分重叠发射的第一脉冲和第二脉冲指向皮肤表面。

附图说明

当结合附图时，从接下来的本公开技术的详细描述将更容易理解上述讨论，在附图中：

图1提供根据本公开技术来操作的说明性皮肤病治疗设备的高级框图；

图2提供用于操作图1的皮肤病治疗设备的说明性方法；

图3是图1的皮肤病治疗设备的部分三维表示，示出了皮肤病治疗设备的光学元件的优选的方位和布置；

图4提供图1的皮肤病治疗设备的光学元件的横截面表示，示出了使用亮度增强器结合振动接触元件对光辐射的示例性传送；

图5A-D提供表示本公开技术的某些方面的几个说明性的弧形亮度增强器的横截面表示；

图6A-B提供表示出本公开技术的某些方面的几个说明性的平面形亮度增强器的横截面表示；

图7提供示例性光学子系统配置的横截面表示，其中多个光源结合亮度增强器使用；

图8A-B是根据本公开技术的某些方面适合于支撑皮肤病治疗设备的光学部件的说明性外壳的外部的透视图；以及

图9提供根据本公开技术的某些方面的示例性的光替换模块的横截面表示，皮肤病学设备的用户可以将光替换模块从图8的外壳移除/插入图8的外壳。

具体实施方式

除非另有规定，当给出某些实施例的不同细节的示例性特征时，可以理解说明的实施例，因此，除非另有规定，否则在没有实质上脱离公开的系统或方法的情况下，可以另外地对说明的特征、部件、模块、元件和/或方面进行组合、互连、排序、分离、互换、定位和/或重新布置。另外，部件的形状和尺寸也是示例性的，并且除非另有规定，否则在不实质上影响和限制本公开技术的情况下，可以改变部件的形状和尺寸。

为了公开的目的，术语“子系统”是指执行理想的功能的一组硬件和/或软件元素。本领域的技术人员将会认识到对特定子系统描述的功能可以被合并到一个或多个其他子系统中，在对本公开技术的操作没有不利影响的情况下，可以另外地对子系统本身进行组合、分离和/或组织，因此意图仅在于示例的目的。术语“基本上”如本领域普通的技术人员所理解的，可以被广义地解释为表示精确的关系、条件、布置、方位和/或其他特征以及其偏离，其中这种偏离的程度不会实质上影响公开的方法和系统。而且，术语“光”和“光辐射”可互换使用，并且对“波长”的参考属于表示上下文中描述的波长类型的光辐射。术语“设备”和“系统”也可互换使用。

用光辐射解决医学/美学问题的适合性已经被研究了数十年，并跨越了广泛范围的治疗情况。确实许多以激光器和基于闪光灯的系统已经商业化，并为在执行医疗过程(如激光手术、诊断和癌症治疗等)和美容皮肤治疗过程(如毛发移除、毛发重生、皮肤复原、纹身移除、葡萄酒色斑治疗等)时有经验的医疗保健专家的操作而设计。被几个工业参与者开发和商业化的、过多的专用和通用设备，加上不景气的市场增长提供了临床光照治疗市场基本上饱和及成熟的强烈象征。

为了开拓新的市场份额，近来一些工业参与者将他们的开发计划集中在生产为那些不需要专门医疗保健培训的消费者治疗美容皮肤问题(例如去除多余毛发)而设计的光基(light-based)家用产品。这种家用产品优选地设计成以相对低的成本加上安全性和其他设计特征来执行单个美容皮肤过程，以减轻对基本上未培训的用户产生不利影响的风险。例如，用于暂时去除毛发的家用光基设备应该被设计成提供足够光辐射以在毛发生长周期中实现预期的改变而基本上不伤害非目标组织，并且同时结合接触传感器、扩散机构和/或其他安全机构以减轻伤害眼睛的风险。在为家用市场开发商业可行的毛发去除设备中，将特征合并到这样的设备中以增强用户操作设备时的体验也很重要，比如采用足够大覆盖面积的治疗和合理快速的治疗使得用户可以在短时间段内治疗大面积的皮肤；加上感觉抑制技术以减轻用户在治疗期间所感受的痛苦、移动技术以增强用户在治疗不同皮肤表面时移动和操作设备的能力等。这种家用设备的商业化成功很大程度上取决于在相对小和便宜的商品里提供上述特征。

如本领域技术人员将会理解的，在小的并且相对便宜的商品中提供有效、安全和多特征的家用设备，呈现出巨大的挑战并需要在设计选择之间小心平衡。例如，对于家用光基的暂时毛发去除设备的设计折衷可以包括对光学系统的效率和产生对治疗多种皮肤类型足够特性的光辐射的能力相对于光学部件的成本和相关的功率、冷却、滤波、重量和尺寸要求进行平衡。设备成本一般随着表现相对高效率的光学部件、提供优选波长的光辐射和降低滤波要求的光源、要求更大输出功率和严格的脉冲形成能力的电源部件、用于高温冷却应用(液体冷却比气体冷却更复杂和昂贵)的有效技术等而增加。

简短地总结一下，本公开技术的示例性的实施可以通过以下所述用于开发这种安全、有效、舒适和低成本的毛发生长管理/去除设备：a)采用适合于治疗多种皮肤和毛发类型的相对低效、低成本、多波长的光源，b)用光循环技术来增大光源的效率以增强其亮度(即光谱辐射亮度)从而降低对电源和滤波的要求，c)可选地将表现不理想的波长的光辐射转换成优选的波长(优选的，同时整合光辐射以便基本上在波长转换的同时表现基本上均匀的光分布)，d)用设备的皮肤接触部件有双重目的：利于光辐射的传送，同时抑制用户在皮肤病治疗期间的痛感，e)提供多种操作模式以适用于斑点治疗或大面积治疗，和/或f)提供一种机械装置，通过减小皮肤-设备界面处的摩擦系数而不使用肮脏的凝胶/洗液而利于设备在皮肤治疗表面上的移动，同时散射光辐射以减轻潜在的伤害眼睛的风险。

更具体地，在这个说明性实施例中使用的光源是闪光灯(如氙、氪等)，闪光灯表现感兴趣的波长的效率，例如约10-20％之间，并发射具有适合于毛发生长管理/去除皮肤病治疗的、至少在电磁波谱近红外部分的波长的光辐射。闪光灯至少部分地由多个反射涂层围绕，反射涂层被设计成将表现皮肤病治疗不理想的波长(如紫外线)的光辐射反射回闪光灯的等离子区同时允许优选的波长(如近红外)基本上无阻碍地通过。以这种方式，反射涂层提供了既反射性地滤除大量不必要的波长又循环利用这些不必要的波长使得不必要的波长叠加在直接发射的光辐射上来增加光辐射的亮度(光谱辐射亮度)的机制，从而在不给闪光灯提供额外电流的情况下，使得闪光灯的效率提高。这种将不必要的辐射叠加到光源直接发射的光辐射的技术优选地使得闪光灯在感兴趣波长的效率显著地超过20％。光源在感兴趣波长的提高的效率改善了设备在进行皮肤病治疗中的功效并降低了用来给闪光灯通电的电源的尺寸和容量的要求，导致总体皮肤病治疗设备成本的降低和尺寸的减小。

反射涂层可以被设置在闪光灯本身的内表面或外表面上、围绕闪光灯的管的内表面或外表面上、接收发射的光辐射的光波导(如具有四边形横截面的光导管)的平面上、或是以任何其他可以使至少一些光辐射反射回光源的方式设置。在一些实施例中，将光辐射反射回光源可以包括仅将小部分不必要的辐射反射回源的单涂层。在另外的实施例中，部分围绕闪光灯的反射器可以是抛光的铝、银、金或其他类型的反射器，反射器基本上将撞击到其反射表面的所有波长反射回。不管实施细节如何，上述光循环技术提高了在正常操作中超出其能力的相对低的成本和其他无效(在感兴趣的波段)的光辐射源的效率，从而改善了光学系统的性能同时降低了总体皮肤病治疗设备的电源、滤波和其他成本。通过将任何不理想的波长投到适合的荧光体、量子点材料或通过由掺杂这样的量子点或其他设计为将这样的不理想的波长转换为优选的波长的发光掺杂材料的光波导传送这样的辐射，可选地可以将这些无意地穿过反射涂层的不理想的波长转换为理想的波长。或者，可以用一个或多个吸收或反射滤波器来滤除不理想的波长。

上述说明性实施例还可以包括在皮肤病治疗期间放置成与皮肤表面基本上物理接触的、光学透明的皮肤接触元件。接触元件(如在手持外壳内支持的玻璃或塑料窗口)方便光辐射传送到皮肤表面，同时向皮肤表面和/或围绕皮肤表面提供振动，以便依照Gate Theory of Afferent Inhibition(传入抑制闸门理论)来减轻用户在皮肤病治疗期间的痛感。该接触元件还可以包括涂覆在皮肤接触表面上的亲水衬底，当亲水衬底暴露在水中时基本上减小了皮肤-设备界面处的摩擦系数，从而方便设备在皮肤治疗区域之间的移动。当暴露在水中时，这个通常清澈的亲水涂层可以出现浑浊，并因此将在光辐射施加到皮肤表面之前进一步散射光辐射，对潜在的眼睛伤害来说带来了更大的安全性。亲水涂层也可以用来滤除紫外线和其他不必要的波长。接触元件也优选地适于成为用户可替换的，使得可以在例如元件的光学特性下降、元件表现物理磨损、用户完成皮肤病治疗期(替换减轻了治疗后的清洗力气并且更卫生)、皮肤病治疗设备施加给不同用户的皮肤表面(再次的，在这种情况下进行替换更卫生)时周期性替换接触元件。

现在参考图1，可以在说明性的毛发生长管理/去除设备100中体现本公开技术的至少一些方面。设备100优选地包括用户界面和控制子系统102，用户界面和控制子系统102检测用户的意图以对设备100进行操作，并且作为响应，启动电源子系统104以给光学子系统106通电，连同给传感器子系统108和感觉抑制子系统110通电，其中，光学子系统106生成理想的光辐射并将其施加到毛发生长管理目标的皮肤表面，传感器子系统108保证设备100的安全操作，并且感觉抑制子系统110适于抑制设备100的用户在皮肤病治疗期间感受的疼痛或其他感觉。

用户界面和控制子系统102优选地包括模式选择能力，以使设备100选择性地在脉冲模式或频闪模式下操作。在脉冲模式中，用户界面和控制子系统102启动电源子系统104以向光学子系统106释放足够的电能，使得生成光辐射的单脉冲并将其施加到目标皮肤表面。相反地，在频闪模式中，用户界面和控制子系统102启动电源子系统104，以优选的预定速率(如在约10-50毫秒的每个脉冲之间的脉冲间间隔持续时间为1秒)向光学子系统106释放电能，使得以相应光脉冲的连续序列生成光辐射。优选地，这样的光脉冲之间的间隔足够使得设备100的用户能够将每个序列脉冲施加到基本上邻近的皮肤表面，以使相对大区域的皮肤能以基本上滑行运动的方式迅速接受理想的皮肤病治疗。如果用户错误地将多个脉冲施加到同一块皮肤表面，而没有给治疗的皮肤提供足够的时间以散去过量的热量时，要既实现这种滑行运动又提供足够的热弛豫时间(relaxation time)以防止对治疗的皮肤表面不理想的伤害，脉冲间的一秒间隔是优选的。在其他说明性的实施例中，用户界面和控制子系统102可以启动电源子系统104，以取决于用户对至少部分的移动设备100的移动的速度向光学子系统释放电脉冲。

上述说明性的用户界面和控制子系统102还启动电源子系统104给传感器子系统108通电，传感器子系统108例如检测设备100的多个部件是否在指定的参数(如感觉和评价发射的光辐射的特性和/或从受治疗的皮肤表面反射回的光辐射的特性等)内运行和/或在皮肤病治疗期间设备100是否被用户正确的操作(如感觉在治疗期间至少设备100的部分是否与皮肤表面物理接触)。传感器子系统108的能够确定这种物理接触的示例性元件包括一个或多个接触开关、电容传感器、电阻传感器等。

类似地，用户界面和控制子系统102启动电源子系统104以使感觉抑制子系统110通电，感觉抑制子系统110优选地包括与设备100的皮肤接触表面有物理接触的振动元件(如光学子系统106的一个或多个元件和/或围绕设备100的至少部分的外壳等)，以使具有足够的振幅和足够的频率(如5700次振动每分钟)的振动施加到受治疗的皮肤表面和/或基本上邻近的皮肤表面，以便减轻在皮肤病治疗期间用户的整体感觉(如痛感、麻刺感、热等)。在操作设备100的过程中(包括例如在用户的皮肤表面移动设备的部分的过程中)，设备100施加给皮肤表面的振动可以是连续的，可以限制于基本上对应于与光脉冲施加到皮肤表面的时间间隔和持续时间相同的时间间隔，或者可以在光脉冲开始之前不久开始并且在光脉冲结束之后不久而结束的时间间隔中(如光脉冲的每一侧+10ms的时间间隔)施加。振动可以进一步给设备100的用户提供触觉反馈，使得用户可以容易地辨别出已经被治疗的特定皮肤表面并且因此应该将至少部分设备移动到另外的皮肤表面。这种触觉反馈在以下情况下有特殊的实用性，振动使用户在特定皮肤表面/区域的感觉钝化到一定的程度，使得用户很少感觉到或者基本上没有感觉到光脉冲施加到那个皮肤表面/区域的情况，和/或施加到皮肤表面/区域的光脉冲包含一种或多种人眼不可检测的波长的情况。下面结合图4进一步描述传感器子系统108和感觉抑制子系统110的说明性的实施例。

用户界面和控制子系统102还适于从电源子系统104、传感器子系统108和/或感觉抑制子系统110接收反馈，并给设备100的用户提供一个或多个这些子系统的至少一些操作参数的可辩别标记。例如，模式(如脉冲模式、频闪模式等)、状态(如操作的设备、皮肤设备界面处足够的接触等)、和/或误差/故障信息(如一个或多个子系统的部件需要替换等)可以经由可视的(如液晶显示器(LCD)或其他显示类型、一个或多个发光二极管(LED)的照明等)、可听的(如嘟嘟声、合成语音、录制语音等)、可触摸的(如振动或其他类型的触觉刺激)和/或任何其他用户可辨别的标记类型传送到用户。

电源子系统104可以是将交流电转换成一种或多种适于操作设备100的各种子系统102-110的直流电的线路供电电源，或者可以是具有/不具有线路供电再充电能力的电池供电电源，再充电能力适于按照不同子系统102-110的需求而将表现第一振幅的直流电转换成一种或多种其他振幅的直流电。不管电能的来源如何，电源子系统104优选地适合于既提供用户界面和控制子系统102、传感器子系统108和感觉抑制子系统110相对低的电力需求，又提供光学子系统106高得多的电力需求。例如，电源子系统104可以包括一个或多个带有电力变换、整流、调节和/或调整电路连同高压电容(闪光灯实施例的情况下)和/或脉冲形成电路的电源以驱动光学子系统106的元件。本领域技术人员容易想到合适的电源子系统104的设计，因此，在本公开内容里没有做进一步的论述。

说明性的光学子系统106包括a)一个或多个光源112，能够生成适于毛发生长管理/去除或其他皮肤病治疗的光辐射，b)一个或多个亮度增强器114，增强由光源112发射的光辐射的亮度从而增加光源的整体效率，c)一个或多个反射器116(例如由抛光的铝、金、银或其他类型金属或非金属的反射元件制成，并且以抛物面、椭圆体或其他适合的形状成形)，适于反射光源112的正常的和增强的光发射，d)一个或多个光波导120(如具有四边形横截面的玻璃或塑料的光导管、反射内表面的中空的光波导、或其他类型的可以有效传送光辐射的元件)，光波导120优选地适于表现相对高的总的内反射率并有效地接收和传送来自反射器116的光辐射，和/或e)一个或多个接触元件122(由对感兴趣的波长光学透明的玻璃、蓝宝石、塑料或其他材料制成，并且可以以不同的形状和表面如平面、凸面、凹面等成形)，适于放置在基本上接近受治疗的皮肤表面。在一些实施例中，接触元件122可以是金属的、塑料的或其他类型的支撑结构，该支撑结构保持了设备110的至少部分和受治疗的皮肤表面之间的理想的距离，由此确保理想的量的光辐射施加到皮肤表面。光学子系统106可选地可以包括一个或多个反射或吸收过滤器118以从发射的光辐射中基本上去除或减少不必要的波长，不必要的波长达到如下程度：这样的不必要的波长超过理想的阈值，并且否则亮度增强器114、光波导120、接触元件122和/或波长转换器(未示出)没有消除、减少或转换这样的不必要的波长。

示例性的光源112可以包括一个或多个闪光灯、激光器、LED或其他基本上任何适合的数量、配置或其组合的光辐射源。为了清楚起见，本公开内容的大部分将集中在闪光灯的实施例上，但是不应该被误解为暗示了不可以使用其他类型的光源。示例性的光源112可以是表现优选地在电磁波谱的近红外区包括峰值的光辐射发射的氪或氙闪光灯，这对毛发生长管理/去除皮肤病治疗是优选的。为了保持设计成家用的设备100的机头(handpiece)(未示出)(机头的外壳优选的包含光源112)的小尺寸和相对低的成本，电源子系统104可以被配置以过驱动光源112，由此减少了支持保持小尺寸和理想的能量密度(如对于暂时毛发生长管理来说是5-10焦耳/平方厘米)的光源112的使用寿命、同时获得相对低的闪光灯光源112的替换成本。闪光灯光源112被过驱动的程度可以设计成不仅满足特定皮肤病程序的功效的要求，而且还有效支持被替换前皮肤病治疗的最少次数。通过在可以容易地从设备机头的外壳插入/出的可替换模块中封装闪光灯光源112可以使相对便宜的光源112的替换变得便利。在这个说明性的实施例中，计划的对闪光灯光源112的替换间隔(如基于光源112被通电的次数、进行皮肤病治疗期的数量等)使光源112能够基本上在峰值效率下操作，而不会经历其他潜在地导致皮肤病处置的功效降低的性能上的缓慢退化。其他的实施例可以包括根据其标准操作参数来操作光源112，这样以光源的大尺寸和性能的缓慢退化为代价延长了光源112的寿命。

如前所述，说明性的亮度增强器114可以被用来将由光源112发射的一些光辐射(如不必要的波长)反射回光源112以便增加这样的光源112的亮度(不需要给光源112额外的电驱动能)，由此基本上增加了闪光灯光源112的效率(相对于理想的约600-1100纳米的波长)，并且同时过滤出一些不必要的波长(如小于600mm和/或大于1100nm)。亮度增强器114可以包括反射材料的多个涂层，反射材料优选地被优化成反射特定不想要的波长并且可以用例如化学气相沉积工艺被布置成基本上任何理想的形状。下面结合图3-6进一步描述亮度增强器114的说明性的方位。

在也参照图2的一个说明性的操作中，传感器子系统108检测在设备100的接触传感器被触发时生成的接触信号(202)，接触信号指示何时设备100与皮肤病治疗目标的皮肤表面有物理接触。响应于从传感器子系统108接收接触信号的指示，用户界面和控制子系统102启动电源子系统104以给感觉抑制子系统110的振动元件通电，以便于给待治疗的皮肤表面施加感觉抑制的刺激(204)。在一些实施例中，在检测接触信号之前，当给设备100供电时，可以给振动元件通电。用户界面和控制子系统102进一步启动电源子系统104以给光源112通电，使得光源112发射光脉冲或连续的光脉冲序列(206)。取决于设备100中实施的特定的亮度增强器114，所发射的光辐射中的至少一些将被反射回并叠加到从光源112直接发射的光辐射以增强光源112的亮度(208)。直接发射的光辐射和亮度增强的光辐射由反射器116接收并反射到光波导120的输入面(210)。然后滤波器118可以滤除至少一些来自光辐射的不理想的波长和/或至少一些不理想的波长可以被转换成理想的波长(如使用嵌入到光波导120中的荧光材料、量子点材料和/或发光掺杂材料)(212)。光波导120或任何其他类型的光集成器(如球形反射器)改善了其传送的光辐射的均匀性以避免光学热点(214)。通过光波导120的至少一个输出面发送的光辐射可以可选地例如通过使光辐射穿过接触元件122的散射部分而被散射(216)。光辐射优选地经由基本上与皮肤表面接触的接触元件122施加到皮肤表面(218)。

图3示出了光学系统302的特别有利的实施例。光源304优选地是一个或多个氙或氪闪光灯(为了清楚仅示出了一个)。光源304基本上被表现多个反射涂层308的管状亮度增强元件306围绕，反射涂层308适于基本上反射不理想的波长310和通过优选的波长312。增强元件306优选地使其尺寸为在光源304的外径和增强元件306的内径之间留有足够的空间，以使冷气流能够带走来自光源304和增强元件306的多余的热量。

包括直接发射的光辐射和亮度增强的光辐射的优选的波长312成功地通过增强元件306的反射涂层308并且被椭球反射器314(其反射表面可以例如包括金、银、铝等)反射到光滤波器316然后到光导管318上。优选的波长312可以通过增强元件306一次(见光线320)或者在到达滤波器316和光导管318之前被反射器314反射通过增强元件306一次或多次(见光线322)。在一些实例中，任何这种反射通过增强元件306的优选的波长312或者可以再次基本上无阻碍地通过增强元件306，或者被光源304吸收，由此，对后来发射的光辐射的增强的亮度也有贡献。

一些不理想的波长310可以逃过增强元件306的反射滤波效应(见光线324)，并且将被滤波器316、光导管和/或接触元件326基本上和吸收性地滤除。可替换地，或结合地，任何这种逸出的光辐射(如光线324)可以经过一个或多个荧光团，例如嵌入到光导管318中的磷光材料或其他波长转换器328(如量子点、发光掺杂材料等)，以将逸出的光辐射324的不理想的波长转换成优选的波长(见转换的辐射光线330)。

在说明性的实施例里，其中优选的光312的波长在约600nm-1100nm范围里，并且光源304在这个范围的两侧也发射不理想的光310，本公开技术可以用来将表现大于1100nm的波长的那部分不理想的光310反射回光源304以增加总体亮度，并且表现小于600nm的波长的那部分不理想的光310可以由波长转换器328转换成在优选的光312的范围内的更长的波长。例如，通过使这种更短的波长通过可调的(相对于成分、尺寸和/或形状而言)量子点合成物，可以将表现小于600nm的波长的不理想的光310转换成电磁波谱的近红外部分(NIR波长对于毛发生长管理/去除是优选的)的更长的波长来发射理想的波长。可以用来发射近红外光辐射的示例性的量子点合成物可以包括：包括CdTe、InAs、InP、InSb、PbS和/或PbSe的核并且量子点合成物优选地被封装在保护层(如ZnS、ZnSe、GaN、MgS、MgSe、MgTe、CdS或CdSe)中，该保护层在基本上不改变核的波长发射的情况下，优选地增强了效率、量子产率和光稳定性。在期望相对窄的发射波长集合的实施例中，量子点合成物可以在尺寸、形状或核/保护层的元素方面基本上是均质的(homogeneous)，或者在要求相对宽的发射波长集合的实施例中，量子点合成物可以是异质的(heterogeneous)。在说明性的异质的实施中，优选地可以使入射光首先撞击(impinge)到发射理想的最长波长的量子点上，接下来撞击到其理想的发射波长依次更短的其他量子点上。以这种方式，量子点材料的第一层的相对较长波长的发射将不会被后来的层不利地影响，后来的层否则可以重新吸收这样的波长和发射其他波长。在一些实施例中，均质的实施可以将这些层的顺序反转或混合量子点的不同组合。在一些实施例中，可以用波长选择元件(如一个或多个棱镜、衍射光栅、干扰滤波器等)(未示出)从光源304的其他光辐射发射分离出至少一些不理想的光(如波长小于600nm)，然后将这种分离的、不理想的光投向合适的量子点合成物上，以在基本上没有转换任何其他波长的情况下提供波长转换效应。

离开光导管318的输出面的光辐射332优选地表现均匀的照射以避免任何不理想的辐射热点。这种均匀照射的辐射332穿过接触元件326，接触元件326可以包括在皮肤-设备界面处的亲水衬底涂层334以方便在治疗目标的皮肤表面/区域之上或向治疗目标的皮肤表面/区域移动皮肤病治疗设备。在一些实施例中，可以形成亲水衬底334，以便滤除紫外线或其他不理想的、避开光学子系统302的其他元件的滤波/转换的波长324。

图4描绘了图3的光学子系统302的横截面图以更具体地说明接触传感器402和振动元件404的示例性位置。接触传感器402可以安装在外壳406中形成皮肤病治疗设备的机头，并且这样的传感器402可以被放置成在基本上最接近接触元件326的位置处接触皮肤408，由此确保通过接触元件326发射的光辐射基本上与在治疗时要被治疗的皮肤表面最接近。或者，接触传感器402可以合并到接触元件326中或者物理耦合到接触元件326。示例性的振动元件404被示出为安装在外壳406和接触元件326之间，其中接触元件326可以安装在弹簧机构(未示出)上以振动地将接触元件326从外壳406分离，由此使得由接触元件326而不是外壳406提供大多数对皮肤的感觉抑制刺激。或者，振动元件404可以配置成基本上使外壳406与皮肤408接触的那部分振动(这可以或不可以也使接触元件326取决于理想的实施而振动)或者可以使包括与皮肤408接触和不接触的部分的外壳整体振动。

现在参照图5A-D，描绘了几个附加的弧形亮度增强器的说明性实施例，弧形亮度增强器可以用于得到在本公开内容中描述的亮度增强的益处。在一些情况下，如前所述，这些亮度增强器可以适于将撞击光辐射中的所有波长反射回或者仅仅将对特定的皮肤病治疗所不理想的波长的子集反射回。尽管图5A-D中的每个所描绘的反射器502、光源504和光波导506的横截面图相同，但是本领域的技术人员会认识到可以在皮肤病治疗设备的不同实施例中实施这样的元件502-506的大的变形，并且将这些元件502-506示出为相同的唯一目的是方便说明弧形亮度增强器508-514的不同的方位、配置和相对位置。

图5A描绘的弧形亮度增强器被配置成基本上半球形以覆盖光源504的面对光波导506的那半边。在这个实施例中，亮度增强器可以形成为与闪光灯光源504的石英外壳的外表面或内表面直接接触的反射涂层/薄膜，或者可以在基本上与光源504接触放置的另外的材料(如半球状金属反射器的抛光表面、半球状的石英支撑构件等)上形成。这个实施例在期望周期性地将光源504和增强器508二者作为单个单元来替换的情况下也是有利的，保证了如前所述的在皮肤病治疗期间系统的最高性能。

图5B描绘了与图5A示出的半球形增强器508基本上相似的弧形亮度增强器510，除了它放置在距离闪光灯光源504某一距离外(例如足够远使得任何撞击的光辐射在它的接触点处是基本上垂直的，从而最理想地反射回闪光灯光源504的等离子体区)。无论是不是最理想的，分开的距离还可以改善对闪光灯504和/或增强器510的冷却效果，由此延长了闪光灯504的寿命并防止了对增强器510的涂层的不理想的损伤。如同图5A，这个图5B的实施例方便了对光源504和增强器510的周期性替换，除此之外它还提供了选择性地能够对光源504、增强器510分别进行替换或者作为单个光源-增强器单元进行替换的额外的好处。

图5C描绘了图5B的弧形亮度增强器510的变形，因为多个增强器元件512可以用于将闪光灯504发射的一些光辐射反射回，否则可能导致光辐射在进入光波导506之前被反射器502反射太多。例如，这样的增强器512的特定设计细节可以基于在将光辐射发送到光波导506之前，反射器502将要容许多少预期的吸收的阈值。

图5D描绘了在光波导506的输入面上形成的弧形亮度增强器514。与图5A-C的实施例不同，那些增强器508-512可以设计成反射所有的撞击波长或者仅仅反射对于特定的皮肤病治疗所不理想的波长，这个实施例的增强器514必须设计成仅反射一些而不是所有的波长，否则发射的辐射将不会被发送到光波导506。这个实施例的益处包括使光源504和增强器514之间的冷气流最大化和/或减少增强器514的安装支撑结构。

现在参照图6A-B，描述了平面形亮度增强器的几个附加的说明性实施例，该平面形亮度增强器可以用来获得在本公开内容中描述的亮度增强的益处。如上结合弧形增强器所述，在一些情况下，这些亮度增强器也可以适于反射撞击光辐射中的所有波长或者仅仅反射对于特定的皮肤病治疗不理想的波长的子集。尽管图6A-B中的每个所描绘的光源604和光波导606的横截面图相同，但是本领域的技术人员会认识到可以在皮肤病治疗设备的不同实施例中实施这样的元件602-606的大的变形，并且将这些元件604-606示出为相同的唯一目的是方便说明平面形亮度增强器608-610的不同的方位、配置和相对位置。

图6A描绘了在光波导606的输入面上形成的平面形亮度增强器608。尽管该增强器608的反射属性要求仅一些波长被反射回光源604，这个实施例可以带来巨大的成本节约并降低在增强器608的生产过程中的复杂性，并且还将使光源604和增强器606之间的可用的冷气流的量最大化，同时减少增强器608的安装支撑结构和相关的成本。

图6B描绘了与图6A示出的平面形增强器608基本上相似的平面形亮度增强器612，除了它与闪光灯光源604和光波导606二者间隔开(这样的增强器612和元件604、606之间的距离可以是等距的但不必须是等距的)。如同图5B，这个图6B的实施例方便了分别对光源604和增强器612进行周期替换或者作为单个光源-增强器单元进行周期替换。

图7描绘的说明性实施例中，多个光源702(比如两个或更多个闪光灯)基本上彼此相邻放置，并且基本上同时或在重叠的时间间隔期间通电，使得，例如，至少一些从光源1702′发射的光撞击到光源N 702″从而增强光源N 702″的亮度，并且反之亦然。将闪光灯光源702′和702″顺序地(例如，基本上没有脉冲间延迟或脉冲间延迟间隔小于受治疗的皮肤表面的热驰豫时间)通电或者有些重叠地通电，使得特定的皮肤表面能够被治疗相对长的持续时间而没有过度地过驱动光源702′和702″。亮度增强器704可以放置成围绕光源702的至少部分，以便进一步增强两个光源的亮度。光源702′和702″可以适于以基本上相同的光谱特征、不同的光谱特征或重叠的光谱特征来发射光辐射。光源702′和702″还可以是相同类型(如闪光灯)或者是不同类型(如闪光灯、激光器和/或LBD的组合)。亮度增强器704可以以多种形状、尺寸、方位来实施，并且还可包括多于一个的亮度增强元件。在使用了多个亮度增强器的实施例中，这样的亮度增强器可以对光源702′和702″具有基本上相同的光反射效应或者可以设计成对这样的光源702′和702″具有不同的光反射效应。在一些实施例中，一个或多个亮度增强器可以对光源1702′有作用但是对光源N 702″基本上没有作用或者有减弱的作用。

参考图8A-B，可以在皮肤病治疗设备的手持外壳800内并入本公开技术的至少一些方面。例如，外壳800优选地包围光学子系统部件，其中接触元件802的表面暴露以相对要治疗皮肤表面而放置。外壳包括冷却通风口(vent)804，用于吸入和/或排出施加到一个或多个光学子系统的部件的冷空气。在用户操作皮肤病治疗设备期间容易到达的位置设置用户界面和控制元件，如开/关开关506。外壳800还包含接触传感器和感觉抑制元件(未示出)。在一个说明性实施例中，外壳800包括可替换的、含有接触元件802的接触末端808。这种可替换的接触末端808通过使用户能够在同一/不同个体的皮肤病治疗之间或在施加到不同皮肤表面的单个皮肤病治疗期间替换设备的皮肤接触表面，改善了设备的卫生使用。

现在也参照图9，根据本公开技术的某些方面，图8A-B中的外壳800优选地包括光替换模块900，光替换模块900由皮肤病设备的用户从外壳800可拆卸/可插入外壳800。光替换模块900优选地包括一个或多个光源902、反射器904、一个或多个亮度增强器906、至少布置在光源902和反射器904之间的热传导材料908、适于保证光替换模块具有许可的类型并且在替换过程期间被适当的插入外壳800(图8)的键控外壳导向910。热传导材料908可以是适于有效地将热从光源902传导到反射器904(反射器904随后将热转移到吸热设备和/或被空气冷却)同时以理想的方式传送光辐射的液体(如水、溶液、悬浮液等)、固体和/或气体。热传导材料908还可以在其成分上是均质或异质的。热传导材料908还可以包括波长转换材料(如量子点)来将光源902发射的不理想的波长转换成优选的波长，同时用至少一些从这样的波长转换材料背散射的任何光辐射来进一步增强光源902的亮度。例如，如果要治疗不同的皮肤类型(其中可以理想插入对这种皮肤类型最优的光学部件)，在光源902或其他系统部件发生故障、用户界面和控制子系统发出指示、和/或制造商对制造的光模块部件发布改进/修正时，可以启动替换程序。尽管模块900可以包含这些部件中的每一个，本领域技术人员将认识到模块900可以包含较少的部件(如仅包含光源902、反射器904、和热传导材料908、或者基本上部件的任何其他组合)。

虽然在上文已经描述了许多实施例和其变形，这些实施例仅意在说明的目的，并且在实践本公开技术的教示时众多的其他变形是可能的。例如，已经结合毛发生长管理/去除应用大量描述了本公开技术，但是也可以应用到各种各样的医疗或美容的皮肤病治疗中。本公开技术的光辐射源、亮度增强元件和其他光学、机械、化学、电子和/或物理方面的特定的类型、数量、和方位也是说明性的，并且在本质上没有脱离本公开内容的教示的情况下，可以容易地进行修改。因此，虽然上文已经参照优选的实施例具体地示出和描述了本发明，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以在其中进行形式和细节上的前述和其他改变，本发明的精神和范围仅由所附的权利要求书限定。