Устройство для срезания волос на основе лазерно-стимулированного оптического разрушения (liob)
Изобретение относится к медицинской технике. Предлагается лазерное устройство для срезания волос, содержащее лазерный источник, оптически прозрачное выходное окно и оптические элементы. Лазерный источник обеспечивает падающий световой пучок для срезания волоса над и вблизи поверхности кожи посредством лазерно-стимулированного оптического разрушения (LIOB) волоса в фокальном положении светового пучка. Оптически прозрачное выходное окно имеет внешнюю выходную поверхность для обеспечения возможности выхода падающего светового пучка из устройства. Оптические элементы фокусируют падающий световой пучок в фокальном положении на рабочем расстоянии от выходной поверхности. Лазерный источник и оптические элементы расположены и сконфигурированы так, что рабочее расстояние равно по меньшей мере , где NA означает числовую апертуру падающего светового пучка, выходящего из устройства, Ep означает энергию в импульсе (Дж) падающего светового пучка, Fthresh означает порог интегральной плотности потока (Дж/м2) выходной поверхности, M2 означает качество пучка падающего светового пучка и λ означает длину волны (м) падающего светового пучка. 11 з.п. ф-лы, 8 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к лазерному устройству для срезания волос, содержащему лазерный источник для обеспечения падающего светового пучка для срезания волоса над и вблизи поверхности кожи посредством лазерно-стимулированного оптического разрушения (LIOB) волоса в фокальном положении лазерного пучка, оптические элементы для фокусирования падающего светового пучка в сфокусированном положении на рабочем расстоянии от выходной поверхности для обеспечения возможности выхода падающего светового пучка из устройства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Упомянутые лазерные устройства для срезания волос раскрыты, например, в международной патентной заявке, опубликованной как WO 2011/010246. Упомянутая международная патентная заявка описывает подобное устройство для укорачивания волос, содержащее лазерный источник для генерации лазерного пучка в течение предварительно заданной длительности импульса, оптическую систему для фокусирования лазерного пучка в фокальное пятно и манипулятор лазерного пучка для позиционирования фокального пятна в целевом положении. Размер фокального пятна и мощность генерируемого лазерного пучка являются такими, что в фокальном пятне лазерный пучок имеет плотность мощности, которая выше характеристического порогового значения для волосяной ткани, при превышении которого в течение предварительно заданной длительности импульса имеет место явление лазерно-стимулированного оптического разрушения (LIOB) в волосяной ткани. Оптическое лезвие с клиновидным концом направляет лазерный пучок в направлении, по существу параллельном поверхности кожи к волосам, которые срезаются на высоте непосредственно над кожей.
В общем, лазерно-стимулированное оптическое разрушение (LIOB) происходит в средах, которые являются прозрачными или полупрозрачными для длины волны импульсного лазерного пучка, когда плотность мощности лазерного пучка в фокальном пятне превышает пороговое значение, которое является характеристическим для конкретной среды. Ниже порогового значения конкретная среда имеет относительно линейные абсорбционные свойства в отношении конкретной длины волны лазерного пучка.
Выше порогового значения среда имеет сильно нелинейные абсорбционные свойства в отношении конкретной длины волны лазерного пучка, которые являются результатом ионизации среды и образования плазмы. Данное явление LIOB имеет следствием несколько механических эффектов, например кавитацию и генерацию ударных волн, которые повреждают среду в положениях, окружающих положение явления LIOB.
Из экспериментов выяснилось, что явлением LIOB можно воспользоваться для разрушения и укорачивания волос, растущих из кожи. Волосяная ткань является прозрачной или полупрозрачной для длин волн между приблизительно 500 нм и 2000 нм. Для каждого значения длины волны в приведенном диапазоне явление LIOB имеет место в волосяной ткани в местоположении фокального пятна, когда плотность мощности лазерного пучка в фокальном пятне превышает пороговое значение, которое является характеристическим для волосяной ткани. Упомянутое пороговое значение является до некоторой степени близким к пороговому значению, которое является характеристическим для водных сред и ткани и зависит от длительности импульса лазерного пучка. В частности, пороговое значение требуемой плотности мощности (Вт/см2) снижается, когда длительность импульса увеличивается. Как выяснилось, для достижения механических эффектов в результате явления LIOB, которые являются достаточно эффективными, чтобы вызвать значимое повреждение, т.е. по меньшей мере начальное разрушение волоса, достаточно длительности импульса порядка, например 10 нс. При данном значении длительности импульса, пороговое значение плотности мощности лазерного пучка в фокальном пятне находится на уровне 2×1010 Вт/см2. При вышеописанной длительности импульса и достаточно малом размере фокального пятна, полученного, например, посредством линзы, имеющей достаточно большую числовую апертуру, упомянутое пороговое значение можно получить при полной энергии в импульсе всего несколько десятых мДж.
Несмотря на то что с использованием устройства по WO 2011/010546 можно создавать лазерно-стимулированное оптическое разрушение (LIOB) от падающего пучка, выходящего из устройства через выходную поверхность оптического лезвия и имеющего достаточную энергию для срезания человеческих волос, продукты явления LIOB (ударная волна, плазма, мощное излучение) могут вызывать разрушительное повреждение выходной поверхности. Поврежденное лезвие наносит ущерб способности устройства обеспечивать узкий фокус в требуемом положении, что может снизить эффективность процесса бритья и/или может повысить встречаемость таких неблагоприятных побочных эффектов, как раздражение кожи.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является создание системы для обработки кожи, в которой уменьшено повреждение выходной поверхности, вызываемое лазерно-стимулированным оптическим разрушением (LIOB).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом изобретения, приведенная цель достигается посредством обеспечения лазерного устройства для срезания волос, содержащего лазерный источник для обеспечения падающего светового пучка для срезания волоса над и вблизи поверхности кожи посредством лазерно-стимулированного оптического разрушения (LIOB) волоса в фокальном положении светового пучка, оптически прозрачное выходное окно с внешней выходной поверхностью для обеспечения возможности выхода падающего светового пучка из устройства, оптические элементы для фокусирования падающего светового пучка в сфокусированном положении на рабочем расстоянии от выходной поверхности, при этом лазерный источник и оптические элементы расположены и сконфигурированы так, что рабочее расстояние составляет по меньшей мере
,
где NA означает числовую апертуру падающего светового пучка, выходящего из устройства, Ep означает энергию в импульсе (Дж) падающего светового пучка, Fthresh означает порог интегральной плотности потока (Дж/м2) выходной поверхности, M2 означает качество пучка падающего светового пучка и λ означает длину волны (м) падающего светового пучка.
Эксперименты показали, что повреждение выходной поверхности, возникающее вследствие интенсивности света лазерного пучка и ударных волн, вызванных явлением LIOB, можно в значительной степени исключить посредством грамотного выбора материала выходной поверхности. Как неожиданно выяснилось, материал выходной поверхности, способный достаточно уменьшать повреждение, возникающее вследствие воздействия плазмы, получить непросто. По результатам многих экспериментов по явлению LIOB, с использованием разных материалов выходной поверхности, свойств лазерного пучка и оптических элементов, авторы настоящего изобретения вывели вышеупомянутую зависимость между наиболее важными параметрами системы и минимальным рабочим расстоянием, необходимым для ограничения повреждения плазмой. Важным последствием полученных результатов является то, что требуемое рабочее расстояние оказывается намного больше, чем применяемое прежде. Хотя обычно волосы срезали намного ближе к поверхности лезвия, новая полученная зависимость предполагает, что следует использовать рабочие расстояния по меньшей мере 150 мкм, но предпочтительно 200 или даже 300 мкм, в зависимости от соответствующих параметров пучка.
В вышеприведенной зависимости между минимальным рабочим расстоянием и другими рабочими параметрами, порог интегральной плотности потока является мерой полного количества энергии, которую следует обеспечивать на единичной площади поверхности (например, 1 см2) посредством одного импульса падающего светового пучка прежде, чем происходит повреждение. Упомянутый порог является более или менее независимым от точного материала выходной поверхности. Порог интегральной плотности потока зависит от длительности импульса (чем короче импульсы, тем выше порог интегральной плотности потока) и лазерной длины волны (чем короче длина волны, тем выше порог интегральной плотности потока). Стандартные формулы для определения порога интегральной плотности потока известны из литературы.
Качество пучка лазерного пучка может быть задано разными способами, но по существу является мерой того, насколько узко можно сфокусировать лазерный пучок в некоторых условиях (например, при ограниченной расходимости пучка). Наиболее общими способами количественного определения качества пучка являются параметр качества пучка (BPP) или коэффициент M2. Параметр BPP определяется как произведение радиуса пучка в перетяжке пучка и угла расходимости пучка в дальней зоне. Коэффициент M2 определяется как параметр качества пучка, деленный на соответствующее произведение для дифракционно ограниченного гауссового пучка с такой же длиной волны. Для идеального пучка, M2 достигает 1. В большинстве примеров, описанных в настоящей заявке, M2 составляет около 1,2. Однако пучки с коэффициентом M2 до 10 или даже больше также можно применять для срезания волос на основе явления LIOB.
В варианте осуществления устройства для срезания волос в соответствии с изобретением обеспечена механическая проставка для позиционирования волоса в фокальном положении. Когда расстояние между передней поверхностью проставки и выходной поверхностью равно или приблизительно равно рабочему расстоянию, волос, опирающийся на переднюю поверхность проставки, будет отрезаться вследствие явления LIOB в фокальном положении лазерного пучка.
Проставка может быть нераздельной частью оптического лезвия, содержащего выходную поверхность и расположенного для направления светового пучка в направлении, по существу параллельном поверхности кожи. В качестве альтернативы, механическая проставка является нераздельной частью натяжного элемента, который во время использования устройства для срезания волос используют для натягивания поверхности кожи и подъема волоса перед оптическим лезвием относительно направления бритья. Когда устройство передвигают по поверхности кожи, натяжной элемент натягивает и сглаживает кожу, поднимая тем самым волосы непосредственно за натяжным элементом. Затем проставочный элемент удерживает волос в вертикальном положении на правильном расстоянии от выходной поверхности оптического лезвия таким образом, что волос может быть отрезан лазерным пучком. Разумеется, когда проставка является нераздельной частью оптического лезвия или полностью отдельным конструктивным элементом, механический натяжной элемент также можно обеспечить для натягивания поверхности кожи и подъема волоса.
По желанию, выходная поверхность является внешней поверхностью прозрачного защитного слоя, размещенного на выходном окне, при этом защитный слой имеет более высокую стойкость к повреждению явлением LIOB, чем само выходное окно. Определение “прозрачный” в данном случае означает в основном прозрачный, по меньшей мере, для света с длиной волны лазерного пучка. Стойкий к повреждению слой обеспечивают для обеспечения защиты в случае любых явлений LIOB, которые могут по-прежнему происходить на слишком близком расстоянии от выходной поверхности. Преимущество использования защитного слоя состоит в том, что другие прозрачные элементы, например, оптическое лезвие, могут быть выполнены из более дешевого и/или легче формуемого материала типа стекла или пластиков, а более долговечный материал используется для выходной поверхности, которая нуждается в защите от повреждения, вызываемого явлением LIOB. Подходящими примерами материалов для прозрачного защитного слоя являются сапфир, оксид алюминия, алмаз, шпинель, YAG (алюминиево-иттриевый гранат), GaN (нитрид галлия) или карбиды. Когда защитный слой не используется, само выходное окно предпочтительно выполнено из подобных стойких к повреждению материалов.
Защитный слой предпочтительно съемно закреплен к выходному окну. Когда защитный слой повреждается, его можно заменить новым неповрежденным слоем, и повреждение не будет оказывать отрицательного влияния на работу устройства для срезания волос. Защитный слой может быть выполнен из гибкого и прозрачного полимера. Полимеры являются дешевыми и легко формуемыми. Устройство может дополнительно содержать пресс-форму для формования полимера в требуемую неповрежденную форму и позиционирования сформированного полимера на выходной поверхности, где полимер функционирует как защитный слой. После использования в качестве защитного слоя полимер можно, например, снять устройством и собрать в корзину для употребленного материала или можно перенаправить для формовании с целью повторного использования.
Приведенные и другие аспекты изобретения будут очевидны из последующего пояснения со ссылкой на нижеописанные варианты осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
Фигура 1 – схематичное изображение лазерной бритвы в соответствии с изобретением.
Фигура 2 – увеличенное изображение оптического лезвия, проходящего по поверхности кожи,
Фигура 3 – изображение оптического лезвия, натяжного элемента и проставки, проходящих по поверхности кожи,
Фигура 4 – изображение оптического лезвия с нераздельной проставкой,
Фигура 5 – изображение отличающегося оптического лезвия с нераздельной проставкой,
Фигура 6 – изображение оптического лезвия с защитным слоем,
Фигура 7 – изображение оптического лезвия со съемным и повторно используемым защитным слоем, и
Фигура 8 – изображение оптического лезвия с формуемым и заменяемым защитным слоем.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фигура 1 схематично изображает лазерную бритву 10 в соответствии с изобретением. Лазерная бритва 10 обеспечена для оптического срезания волос 22 посредством фокусирования лазерного пучка 21 с достаточно высокой мощностью внутри волос 22. Лазерный пучок 21 обеспечивается лазерным источником 18, который может содержать лазерный диод. Например, импульсные лазеры на Nd:YAG с излучением на 1064 нм или лазеры на Er:YAG с излучением на 1645 нм применяют для срезания волос 22 посредством явления LIOB. Световой пучок 21 выходит из лазерной бритвы 10 через прозрачное выходное окно. В данной лазерной бритве 10 выходное окно осуществлено в виде оптического лезвия 14, которое также направляет световой пучок 21 в направлении, более или менее параллельном коже 23 (когда устройство 10 находится в процессе работы). Свет 21 выходит из устройства 10 на выходной поверхности 15 оптического лезвия 14.
Такие оптические элементы, как линзы 12, зеркала 11, точечное отверстие 13 и оптическое лезвие 14 обеспечены для фокусирования импульсного лазерного пучка 21 в волосе 22. Оптические элементы 11, 12, 13, 14 могут быть регулируемыми посредством фокусирующего устройства (не показанного) для подгонки точного положения фокального пятна, при необходимости. Фокусирующее устройство может регулировать точную траекторию светового пучка 21 и положение фокуса посредством поворота и/или смещения оптических элементов 11, 12, 13, 14.
Часть света 21, достигающая кожи 23 или волоса 22, отражается или рассеивается на кожной 23 или волосяной 22 ткани и входит обратно в устройство 10 через выходную поверхность 15. Лазерная бритва 10, показанная на фигуре 1, может дополнительно содержать измерительный блок 16 для приема светового пучка 21 после того, как он был отражен, рассеян или иначе взаимодействовал с кожной 23 или волосяной 22 тканью. Измерительный блок 16 может содержать один или более фотодиодов и может быть расположен с возможностью приема только света, имеющего предварительно заданное направление поляризации. Упомянутый блок может также содержать несколько каналов для раздельного измерения разных компонент поляризации. Упомянутые измерительные блоки 16 обычно обеспечивают в лазерных бритвах 10 для выполнения обнаружения волос. Источник 18 света и фокусирующее устройство приводятся в действие предпочтительно в зависимости от обнаруженных сигналов из измерительного блока 16, чтобы наводить лазерный пучок 21 только на обнаруженные волосы и ослаблять раздражение кожи 23 или повреждение выходной поверхности 15 вследствие ненужных лазерных импульсов и явлений LIOB.
В соответствии с изобретением рабочее расстояние устройства 10 составляет по меньшей мере
,
где NA означает числовую апертуру падающего светового пучка 21, выходящего из устройства 10, Ep означает энергию в импульсе падающего светового пучка 21, Fthresh означает порог интегральной плотности потока выходной поверхности 15, M2 означает качество пучка падающего светового пучка 21 и λ означает длину волны (м) падающего светового пучка 21.
Порог интегральной плотности потока является более или менее независимым от точного материала выходной поверхности 15 и является мерой полного количества энергии, которую следует обеспечивать на единичной площади поверхности (например, 1 см2) посредством одного импульса падающего светового пучка 21 прежде, чем происходит повреждение. Порог интегральной плотности потока зависит от длительности импульса (чем короче импульсы, тем выше порог интегральной плотности потока) и лазерной длины волны (чем короче длина волны, тем выше порог интегральной плотности потока). Стандартные формулы для определения порога интегральной плотности потока известны из литературы. Для трех разных длин волн и пяти разных длительностей импульсов, примерные пороги (Дж/см2) интегральной плотности потока приведены ниже в таблице.
| 6 нс | 10 нс | 20 нс | 50 нс | 100 нс | |
| 800 нм | 19,2 | 28 | 50 | 115 | 220 |
| 1064 нм | 11,4 | 16 | 28 | 65 | 130 |
| 1645 нм | 5,28 | 7,4 | 12,6 | 28 | 54 |
Качество (M2) пучка лазерного пучка является безразмерным параметром, описывающим, насколько хорошо можно сфокусировать лазерный пучок. Для идеального пучка M2 достигает 1. В большинстве примеров, описанных в настоящей заявке, M2 составляет около 1,2. Однако пучки с коэффициентом M2 до 10 или даже больше также можно применять для срезания волос на основе явления LIOB.
При использовании типичных значений (λ=800 нм, Ep=10 мДж, NA=0,5, высоком качестве пучка (M2 около 1,2) и длительности импульса 50 нс) для различных параметров в вышеприведенном уравнении, требуется минимальное рабочее расстояние по меньшей мере 150 микрометров, чтобы существенно снизить величину вызываемого явлением LIOB повреждения выходной поверхности 15. Для дополнительного уменьшения повреждения выходной поверхности или когда применяются отличающиеся значения параметров, могут потребоваться рабочие расстояния более чем 200 или даже 300 микрометров.
Для типичных падающих световых пучков с энергией в импульсе 10 мДж, NA=0,8 и высоком качестве пучка (M2 около 1,2), приблизительные минимальные рабочие расстояния (в микрометрах) для разных длин волн (нм) и длительностей импульсов (нс) приведены в таблице ниже:
| 6 нс | 10 нс | 20 нс | 50 нс | 100 нс | |
| 800 нм | 228 | 188 | 141 | 93 | 67 |
| 1064 нм | 295 | 249 | 188 | 124 | 87 |
| 1645 нм | 434 | 367 | 281 | 188 | 136 |
С аналогичным падающим световым пучком, но при NA=0,5, приблизительное минимальное рабочее расстояние равно:
| 6 нс | 10 нс | 20 нс | 50 нс | 100 нс | |
| 800 нм | 364 | 302 | 226 | 149 | 108 |
| 1064 нм | 473 | 399 | 302 | 198 | 140 |
| 1645 нм | 695 | 587 | 450 | 302 | 217 |
Фигура 2 изображает в увеличенном масштабе оптическое лезвие 14, проходящее по поверхности 23 кожи. Световой пучок 21 выходит из устройства 10 на выходной поверхности 15 оптического лезвия 14. Световой пучок выходит из устройства 10 в направлении, по существу параллельном поверхности 23 кожи таким образом, что фокус светового пучка 21 расположен внутри волоса 22. Определение «по существу параллельный» следует понимать как включающее в себя также небольшие углы относительно поверхности 23 кожи, которые еще позволяют световому пучку 21 иметь фокальную точку внутри волоса 22 и над поверхностью 23 кожи (см., например, фигуру 5).
Плотность мощности лазерного пучка 21 в фокальном пятне является такой, что данная плотность превышает пороговое значение явления LIOB для волосяной ткани. Следовательно, внутри волосяной ткани происходит явление LIOB 25, срезающее тем самым волос 22. Во время использования оптическое лезвие 14 устройства 10 перемещают по поверхности 23 кожи в направлении 55 бритья таким образом, что последовательно срезается несколько волос 22. Рабочее расстояние 29 устройства, т.е. расстояние между выходной поверхностью 15 и фокальной точкой, в которой имеет место явление LIOB 25, удовлетворяет вышеприведенному уравнению, чтобы минимизировать или полностью исключить вызываемое явлением LIOB повреждение выходной поверхности 15.
Изображение в увеличенном масштабе на фигуре 3 представляет вариант осуществления, который дополнительно содержит натяжной элемент 31 и проставку 41. Когда устройство 10 передвигают по поверхности 23 кожи, натяжной элемент 31 натягивает и сглаживает кожу 23, поднимая тем самым волосы 22 непосредственно за натяжным элементом 31. Затем проставочный элемент 41 удерживает волос 22 в более вертикальном положении на правильном расстоянии от выходной поверхности 15 оптического лезвия 14 таким образом, что волос 22 может быть отрезан лазерным пучком 21. «Правильное» расстояние в данном случае соответствует рабочему расстоянию 29 устройства 10, которое по меньшей мере удовлетворяет вышеприведенному уравнению. Дополнительно к манипулированию волосом 22 таким образом, что фокальная точка светового пучка 21 совпадает с волосом 22, проставочный элемент 41 может обеспечить некоторое экранирование от последствий явления LIOB 25. Как натяжной элемент 31, так и проставочный элемент 41 обычно изготавливают из пластиков, но можно также использовать металлы или другие материалы или комбинации материалов. Проставочный элемент 41 может быть прикреплен к натяжному элементу 31, оптическому лезвию 14 или корпусу устройства или может быть нераздельной частью упомянутых элемента, лезвия или корпуса. Пригодными могут быть разные формы, если они эффективно удерживают волосы 22 на или вблизи рабочего расстояния 29 устройства 10.
Фигура 4 представляет оптическое лезвие 42 с нераздельной проставкой 41. Проставочная часть 41 оптического лезвия 42 может или не может быть выполнена из такого же материала, как остальная часть оптического лезвия 42. Проставочная часть 41 не надлежит быть прозрачной или стойкой к явлению LIOB.
Фигура 5 представляет другое оптическое лезвие 43 с нераздельной проставкой 41. В данном варианте осуществления световой пучок 21 составляет небольшой угол с поверхностью 23 кожи. Это дает преимущество в том, что волос 22 срезается в положении ближе к поверхности 23 кожи. Функция проставочной части 41 оптического лезвия 43 является такой же, как функция проставочного элемента и проставочной части 41 на предыдущих фигурах. Вновь другие формы можно использовать равным образом. Важно только, чтобы проставочный элемент 41 эффективно удерживал волосы 22 на или вблизи рабочего расстояния 29 устройства 10.
Фигура 6 представляет выходное окно, в данном случае в форме оптического лезвия 14, с защитным слоем 61. Защитный слой 61 выполнен из материала с высокой стойкостью к повреждению явлением LIOB, по меньшей мере выше, чем стойкость к повреждению явлением LIOB самого выходного окна, и является прозрачным к свету с длиной волны светового пучка 21. Защитный слой 61 содержит выходную поверхность 15, сквозь которую световой пучок 21 выходит из устройства 10. Защитный слой 61 обеспечивают для обеспечения защиты в случае любых явлений LIOB 25, которые могут по-прежнему происходить на слишком близком расстоянии от выходной поверхности, например, из-за проблем фокусирования или неожиданных отражений. Преимущество использования защитного слоя 61 состоит в том, что другие прозрачные элементы, например оптическое лезвие 14, могут быть выполнены из более дешевого и/или легче формуемого материала типа стекла или пластиков, а более долговечный материал используется для выходной поверхности 15, которая нуждается в защите от повреждения, вызываемого явлением LIOB.
Подходящими примерами материалов для прозрачного защитного слоя 61 являются сапфир, оксид алюминия, алмаз, шпинель, YAG (алюминиево-иттриевый гранат), GaN (нитрид галлия) или карбиды. Защитный слой 61 предпочтительно съемно закреплен к оптическому лезвию 14. Когда защитный слой 61 повреждается, его можно заменить новым неповрежденным слоем, и повреждение не будет оказывать отрицательного влияния на работу устройства 10 для срезания волос. Замену или ремонт защитного слоя можно выполнять, например, когда бритвенное устройство 10 помещают в установочный узел.
Защитный слой 61 может быть выполнен из гибкого и прозрачного полимера. Полимеры являются дешевыми и легко формуемыми. Важно, чтобы полимер 61 проявлял минимальное поглощение лазерного света, что можно обеспечить выбором полимера 61, который прозрачен для длины волны светового пучка 21, и/или использованием тонкого слоя полимера 61 для защиты лезвия 14. Например, такие фторированные полимеры, как AF1600, не поглощают на 1645-нм длине волны лазера, излучаемой лазером на Er:YAG. Дополнительное преимущество полимера AF1600 состоит в том, что его показатель преломления согласуется с показателем преломления воды. Когда защитный слой 61 имеет показатель преломления, аналогичный показателю преломления иммерсионной текучей среды (например, воды), то световой пучок испытывает минимальное влияние любого повреждения в защитном слое 61.
Полимер предпочтительно является достаточно гибким для выдерживания ударной волны от явления LIOB. Кроме того, желательно, чтобы полимер 61 был стойким к высокой термической нагрузке плазмы. Подходящими полимерными материалами могут быть акрилаты, силиконы, поликарбонаты, парилен или полиимиды. Преимущество поликарбонатов состоит в том, что они являются очень стойкими к растрескиванию или излому. Парилен и полиимиды могут выдерживать высокие температуры.
Фигура 7 представляет оптическое лезвие 14 с формуемым и заменяемым полимерным защитным слоем 71. Устройство на фигуре 7 использует полимерную полоску 72, которая по меньшей мере временно способна функционировать как защитный слой 71 и экранировать выходную поверхность оптического лезвия 14 от повреждения явлением LIOB. Защитный слой 71 позиционируют между оптическим лезвием и положением образования явления LIOB 25. Когда обнаруживается повреждение экрана 71, например, после фиксированного числа операций бритья или лазерных импульсов, или когда пользователь инициирует протокол замены, полоска 72 перемещается так, что свежая и неповрежденная часть полоски принимает на себя функцию защитного слоя 71. В качестве альтернативы, полоска 72 непрерывно и/или монотонно перемещается таким образом, что поврежденная часть не может облучаться световым пучком дважды. Устройство 10 дополнительно содержит пресс-форму 73 для формования полимера 72 в неповрежденную форму и позиционирования сформированного полимера на выходной поверхности оптического лезвия 14, где полимер функционирует как защитный слой 17. Применение упомянутой пресс-формы 73 дает возможность повторно использовать уже использованные части полоски 72 и обеспечивать свежие защитные слои 71 без необходимости поставки нового материала защитного слоя.
Фигура 8 представляет конструкцию оптического лезвия 71, сходную с конструкцией на фигуре 7. Однако в данном варианте осуществления полимерная полоска 72 не используется повторно. Пресс-форма 73 использует полимер из пополняемой емкости 81 с полимером для создания свежего неповрежденного защитного слоя 71. После использования в качестве защитного слоя 71 полимер отводят от выходной поверхности и, например, собирают в корзину 82 для употребленного материала.
Следует понимать, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и специалисты в данной области техники смогут спроектировать много альтернативных вариантов осуществления, не выходящих за пределы объема охраны прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения никакие позиции в скобках нельзя интерпретировать как ограничивающие пункт формулы изобретения. Применение глагола «содержащий» и его спряжений не исключает присутствия других элементов или этапов кроме тех, которые приведены в пункте формулы изобретения. Признак единственного числа перед элементом (в виде неопределенного артикля в оригинале) не исключает присутствия множества данных элементов. Изобретение может быть осуществлено посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов, и посредством соответственно запрограммированного компьютера. В пункте на устройство формулы изобретения, перечисляющем несколько средств, некоторые из упомянутых средств могут быть осуществлены одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Очевидное обстоятельство, что некоторые признаки упомянуты во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает невозможность применения комбинации упомянутых признаков в подходящем случае.
1. Лазерное устройство (10) для срезания волос, содержащее
- лазерный источник (18) для обеспечения падающего светового пучка (21) для срезания волоса (22) над и вблизи поверхности кожи посредством лазерно-стимулированного оптического разрушения (LIOB) волоса (22) в фокальном положении светового пучка (21),
- оптически прозрачное выходное окно с внешней выходной поверхностью (15) для обеспечения возможности выхода падающего светового пучка (21) из устройства,
- оптические элементы (11, 12, 13, 14) для фокусирования падающего светового пучка (21) в сфокусированном положении на рабочем расстоянии от выходной поверхности (15), при этом
- лазерный источник (18) и оптические элементы расположены и сконфигурированы так, что минимальное рабочее расстояние составляет
,
где NA означает числовую апертуру падающего светового пучка, выходящего из устройства (10), Ер означает энергию в импульсе (Дж) падающего светового пучка (21), Fthresh означает порог интегральной плотности потока (Дж/м2) выходной поверхности, М2 означает качество пучка падающего светового пучка (21) и λ означает длину волны (м) падающего светового пучка (21).
2. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 1, дополнительно содержащее механическую проставку для позиционирования волоса в фокальном положении.
3. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 2, дополнительно содержащее оптическое лезвие (14), содержащее выходную поверхность (15) и расположенное для направления светового пучка (21) в направлении, по существу параллельном поверхности кожи, при этом механическая проставка является нераздельной частью оптического лезвия (14).
4. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 2, дополнительно содержащее
- оптическое лезвие (14), содержащее выходную поверхность (15) и расположенное для направления светового пучка (21) в направлении, по существу параллельном поверхности кожи, и
- натяжной элемент (22) для натягивания, во время использования устройства (10) для срезания волос, поверхности кожи и подъема волоса перед оптическим лезвием (14) относительно направления (55) бритья, при этом механическая проставка является нераздельной частью натяжного элемента (22).
5. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 1, в котором выходная поверхность (15) содержит сапфир, оксид алюминия, алмаз, шпинель, YAG (алюминиево-иттриевый гранат), GaN (нитрид галлия) или карбиды.
6. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 1, в котором выходная поверхность (15) является внешней поверхностью прозрачного защитного слоя, расположенного на выходном окне, при этом защитный слой имеет более высокую стойкость к повреждению явлением LIOB, чем выходное окно.
7. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 6, в котором защитный слой содержит сапфир, оксид алюминия, алмаз, шпинель, YAG, GaN или карбиды.
8. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 6, в котором защитный слой имеет толщину по меньшей мере 50 мкм.
9. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 6, в котором защитный слой съемно закреплен к выходному окну (14).
10. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 6, в котором защитный слой выполнен из гибкого и прозрачного полимера.
11. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 10, дополнительно содержащее пресс-форму для формования полимера в неповрежденную форму и позиционирования сформированного полимера на выходной поверхности (15), где полимер функционирует как защитный слой.
12. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 11, дополнительно содержащее средство для отведения используемого защитного слоя из упомянутого положения на выходной поверхности (15).
