CN118615013A - 一种非接触式激光减脂治疗探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式激光减脂治疗探头，属于激光减脂领域，包括治疗探头，治疗探头通过外部接口与传输总线连接，治疗探头一侧通过接口夹具与机械臂连接；治疗探头包括光斑整形模块，用于对激光进行光斑整形，调整光斑的大小及成像距离；皮肤冷却模块，用于移除因激光光斑作用于皮肤而产生的热量；温度传感模块，用于实时监测治疗区域皮肤表面的温度；姿态调整模块，用于使治疗探头与皮肤表面保持平行对齐；距离传感模块，用于维持治疗探头与皮肤表面之间的工作距离。本发明能够将激光光束转化为特定形状和尺寸的治疗光斑以及动态调整治疗探头的姿态，使治疗光斑正对于皮肤表面，治疗时探头无需与皮肤接触，提供舒适度的同时还不会磨损探头。

Description

一种非接触式激光减脂治疗探头

技术领域

本发明涉及激光减脂技术领域，尤其是涉及一种非接触式激光减脂治疗探头。

背景技术

激光减脂，又称为激光溶脂或者激光脂肪分解，是一种较为现代的非侵入性或微创减肥技术。该方法利用特定波长的激光能量，通过皮肤作用于皮下脂肪层，旨在破坏脂肪细胞，使其内的脂肪液化，随后身体会通过自然代谢过程逐渐吸收并排出这些液化的脂肪。

激光减脂工作原理：1.局部加热：激光能量被精确控制后，传递至皮下脂肪层，局部加热脂肪细胞，导致细胞膜结构破坏。2.脂肪液化：热量使得脂肪细胞内的甘油三酯释放，转化为液态形式。3.代谢排出：液化的脂肪通过淋巴系统或直接被邻近组织吸收，随后通过身体的自然代谢过程排出体外。4.紧肤效果：在破坏脂肪的同时，激光还能促进胶原蛋白的再生，有助于治疗区域的皮肤紧致。激光减脂的优点是：相较传统吸脂手术，恢复期更短，创伤小；可能减少皮肤松弛的风险，因为激光有紧肤效果。局部针对性强，适用于小面积脂肪堆积的改善。

在激光减脂治疗领域，治疗探头扮演着至关重要的角色，它是将仪器的治疗效能传递至患者身上的关键介质。传统的接触式治疗探头需与患者的皮肤直接接触，常常需要施加持续压力以保证充分的接触，这种做法可能导致皮肤的形变，尤其对于皮肤敏感或有创伤的患者而言，可能会显著降低治疗的舒适度。此外，接触式探头的物理磨损也意味着它们需要定期进行清洁和维护。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式激光减脂治疗探头，将激光光束转化为特定形状和尺寸的治疗光斑，均匀照射于患者的治疗区域，能够动态调整治疗探头的姿态，使治疗光斑正对于皮肤表面，确保治疗效果，治疗时探头无需与皮肤接触，提供舒适度的同时还不会磨损探头。

为实现上述目的，本发明提供了一种非接触式激光减脂治疗探头，包括治疗探头，治疗探头通过外部接口与传输总线连接，治疗探头一侧通过接口夹具与用于带动治疗探头移动的机械臂连接；治疗探头包括

光斑整形模块，用于对激光进行光斑整形，调整光斑的大小及成像距离；

皮肤冷却模块，用于移除因激光光斑作用于皮肤而产生的热量；

温度传感模块，用于实时监测治疗区域皮肤表面的温度；

姿态调整模块，用于使治疗探头与治疗区域的皮肤表面保持平行对齐；

距离传感模块，用于维持治疗探头与治疗区域的皮肤表面之间的工作距离；

传输总线包括

激光传输线，用于传输待整形的激光光束，激光传输线与光斑整形模块连接；

风冷输风管，用于传输冷风，风冷输风管一端连接风冷装置，风冷输风管另一端连接皮肤冷却模块；

上位机通讯线，用于实现距离传感模块、温度传感模块、姿态调整模块与上位机的数据通讯；

电源线，用于给距离传感模块、温度传感模块、姿态调整模块供电。

优选的，光斑整形模块包括微透镜阵列，微透镜阵列包括若干不同的微透镜，激光传输线采用光纤，待整形的激光光束通过光纤传输到光斑整形模块，通过不同的微透镜组合，对光斑的形状、尺寸以及成像距离进行调整。

优选的，光斑整形模块包括光束准直器，激光传输线采用整形光纤，通过更换不同的整形光纤来调节光斑的形状，调整光束准直器来控制光斑的大小及成像距离。

优选的，皮肤冷却模块包括空气喷嘴，空气喷嘴设置有一个，通过单一的空气喷嘴对光斑照射区域进行冷却。

优选的，皮肤冷却模块包括喷头，喷头上设置有若干个喷气孔，通过高速的冷气从若干喷气孔喷出在光斑照射区域进行冷却。

优选的，温度传感模块包括红外热像仪，上位机与红外热像仪连接，红外热像仪用于监测治疗皮肤温度和上传治疗皮肤表面实时图像，上位机接收红外热像仪上传的图像并进行处理对比，从而监测人体治疗皮肤的移动。

优选的，温度传感模块包括热通量传感器和温度传感器，上位机与热通量传感器、温度传感器连接，热通量传感器用来测量进出治疗皮肤部位的热流，温度传感器用来监测热流的温度，温度传感器和热通量传感器监测的数据传输至上位机，上位机接收监测的数据并处理计算预测治疗皮肤皮下脂肪的温度。

优选的，姿态调整模块包括双目相机，双目相机与上位机连接，双目相机扫描人体待治疗区域的皮肤生成三维模型图，上传至上位机，上位机接收三维模型图并处理分析，后控制机械臂调整治疗探头的姿态。

优选的，姿态调整模块包括若干阵列设置的距离传感器，距离传感器设置于治疗探头的末端，距离传感器与上位机连接，距离传感器用于测量治疗探头末端与治疗皮肤的距离，距离传感器测量的距离数据传输至上位机，上位机接收距离收据并处理分析，后控制机械臂调整治疗探头的姿态。

优选的，距离传感模块包括具有高精度测距功能的单一距离传感器，单一距离传感器用于测量治疗探头与治疗区域的皮肤表面之间的工作距离。

因此，本发明采用上述一种非接触式激光减脂治疗探头，具有以下有益效果：

(1)本发明通过光斑整形模块，对光斑进行精细整形，实现多样化的光斑形状、尺寸及其对应的成像距离，通过姿态调整模块和机械臂改变治疗探头的姿态，通过距离传感模块维持治疗探头与治疗区域的皮肤表面之间的工作距离，具备灵活调整治疗光斑的面积与形状的能力，能够根据不同使用场景的需求，提供针对性的减脂治疗方案，实现个性化服务，为不同的使用者提供不同部位的定制化减脂方案；

(2)本发明能够在不接触皮肤、无需人工控制的情况下实现脂肪的减少，取代了传统探头的压力贴合方式，减少了可能存在的感染风险，增加了患者舒适度。

(3)本发明通过姿态调整模块返回上位机的数据，使上位机驱动机械臂，动态调整治疗探头的姿态，从而使治疗探头始终正对于治疗区域，确保治疗效率最大化；机械臂的精确控制和多个传感器协同使用，确保了治疗光斑能够均匀且精确地照射在治疗区域上，避免治疗区域重叠或遗漏。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例的治疗探头各模块结构示意图；

图2为本发明实施例的治疗探头移动调整示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，包括治疗探头，治疗探头通过外部接口与传输总线连接，治疗探头一侧通过接口夹具与用于带动治疗探头移动的机械臂连接；治疗探头包括光斑整形模块、皮肤冷却模块、温度传感模块、姿态调整模块、距离传感模块；传输总线包括激光传输线，激光传输线与光斑整形模块连接；风冷输风管，风冷输风管一端连接风冷装置，风冷输风管另一端连接皮肤冷却模块；上位机通讯线，用于实现距离传感模块、温度传感模块、姿态调整模块与上位机的数据通讯。电源线，用于给距离传感模块、温度传感模块、姿态调整模块供电。激光传输线采用光纤或整形光纤，冷风装置采用冷风机。

本项发明旨在提供一种安装于机械臂末端的非接触式激光减脂治疗探头。治疗探头由光斑整形模块、皮肤冷却模块、温度传感模块、姿态调整模块、距离传感模块五大核心部件构成。其核心功能在于通过精确控制，将激光束转化为特定形状和尺寸的治疗光斑，以便均匀照射于患者的治疗区域。治疗探头还内置的智能控温模块，通过精细调节激光器的功率输出以及冷风机的风速和温度，实现对皮肤表面温度的精确控制。这一过程确保了治疗中皮肤表面温度的稳定性，既能有效发挥激光治疗的效果，又能防止皮肤过热，保障患者的舒适度和安全性。此外，通过姿态调整模块-上位机-机械臂的通讯方式，能够动态调整治疗探头的姿态，保证治疗光斑正对于治疗区域的皮肤表面，从而确保治疗效果。该探头还具备监测人体微小移动的能力，与上位机通讯并驱动机械臂相应移动，以消除因患者微小移动导致的治疗区域重叠或遗漏。为提升安全性，还设计了安全防护功能，即治疗探头与皮肤表面始终保持固定的安全距离。

本发明以1064nm激光为基础，还可以改变激光的频段，扩展到脱毛、色素性疾病治疗、紧肤嫩肤等领域，用处广泛。

光斑整形模块：治疗激光通过光纤接入光斑整形模块，在此模块中，激光经过精确调制，以预定的形状和尺寸从模块末端发射。此模块能够通过微透镜阵列对光斑进行精细整形，根据所选微透镜的不同组合，实现多样化的光斑形状、尺寸及其对应的成像距离。此外，此模块亦可采用整形光纤搭配光束准直器的配置。通过变换不同的整形光纤以调节治疗光斑的形状；调整光束准直器，可以精确控制光斑的大小及成像距离，从而满足多变的治疗需求。

皮肤冷却模块：该模块通过风冷输风管与冷风机相连，以便将冷空气导入至治疗探头的末端。在治疗过程中，该冷却模块负责均匀地喷射冷空气至皮肤表面，有效移除因激光光斑作用于皮肤而产生的热量。此举不仅提升了治疗过程的舒适度，也显著增强了治疗的安全性。模块设计可配置为单一空气喷嘴，专注于光斑照射区域的冷却；亦可配置为多个喷气小孔，使用高速的冷却空气来建立冷却边界层，从而有效地从治疗表面或皮肤中提取热量，实现对整个治疗区域的全面降温。

温度传感模块：本发明中的温度传感模块负责监测治疗区域皮肤表面的平均温度。一旦检测到的温度超出预设的安全温度区间，该模块将与上位机进行通讯，指令调整激光器的功率输出以及冷风机的温度和风量，以此确保皮肤表面温度恢复并维持在设定的温度区间内。该模块可使用红外热像仪实现，红外热像仪不仅能够监测皮肤表面的温度，还能提供皮肤表面的实时图像。上位机通过对返回的图像进行图像处理，并与先前的图像进行比较分析，若检测到图像有整体性的位移，则判定人体发生了微小移动。随即，治疗探头将与上位机进行通讯，指导机械臂作出相应的反向调整，以消除由于人体微小移动所引起的治疗区域重叠或遗漏，确保治疗的连续性和精准性。同时还可以使用热通量传感器测量进出治疗部位的热流，结合温度传感器和热通量传感器的数据，通过上位机来预测皮下脂肪温度。

姿态调整模块：该模块设计用于确保非接触式激光减脂治疗探头与治疗表面保持平行对齐，或在治疗表面为曲面时，与之相切。此设计意在实现治疗光斑在皮肤表面的均匀照射，以最大化治疗效果。为适应不同的治疗表面，该模块能够实时调整探头的姿态。实现该功能的方法之一是采用双目相机技术，该技术能够扫描患者待治疗区域并生成三维模型图。随后，该模型图被传输至上位机，上位机随即指导机械臂沿模型表面进行精确扫描，确保治疗光斑正确照射于皮肤表面。另一种方法是在治疗探头末端安装三个或更多的距离传感器，这些距离传感器阵列设置，这些传感器能够测量探头与治疗区域的皮肤之间的距离。通过调整机械臂，使得所有测量点与治疗区域的皮肤表面的距离保持一致，从而确保治疗光斑的正确对准。

距离传感模块：本发明中的距离传感模块负责维持治疗探头与治疗区域的皮肤表面之间的固定工作距离。若光斑整形模块与治疗区域的皮肤表面的距离超出了设定范围，可能会导致光斑扩散，增大光斑尺寸，从而降低治疗效能；反之，若距离过近，则可能引起光斑过度集中，增加局部能量密度，造成烧伤等安全风险。此外，为防止机械臂或治疗探头与患者发生碰撞，本模块确保二者之间始终保持一定的安全距离。该模块通过采用单个高精度的距离传感器，实时监测并调整治疗探头与皮肤表面之间的距离，以确保治疗过程的安全性和有效性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：包括治疗探头，治疗探头通过外部接口与传输总线连接，治疗探头一侧通过接口夹具与用于带动治疗探头移动的机械臂连接；治疗探头包括

光斑整形模块，用于对激光进行光斑整形，调整光斑的大小及成像距离；

皮肤冷却模块，用于移除因激光光斑作用于皮肤而产生的热量；

温度传感模块，用于实时监测治疗区域皮肤表面的温度；

姿态调整模块，用于使治疗探头与治疗区域的皮肤表面保持平行对齐；

距离传感模块，用于维持治疗探头与治疗区域皮肤表面之间的工作距离；

传输总线包括

激光传输线，用于传输待整形的激光光束，激光传输线与光斑整形模块连接；

风冷输风管，用于传输冷风，风冷输风管一端连接风冷装置，风冷输风管另一端连接皮肤冷却模块；

上位机通讯线，用于实现距离传感模块、温度传感模块、姿态调整模块与上位机的数据通讯；

电源线，用于给距离传感模块、温度传感模块、姿态调整模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：光斑整形模块包括微透镜阵列，微透镜阵列包括若干不同的微透镜，激光传输线采用光纤，待整形的激光光束通过光纤传输到光斑整形模块，通过不同的微透镜组合，对光斑的形状、尺寸以及成像距离进行调整。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：光斑整形模块包括光束准直器，激光传输线采用整形光纤，通过更换不同的整形光纤来调节光斑的形状，调整光束准直器来控制光斑的大小及成像距离。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：皮肤冷却模块包括空气喷嘴，空气喷嘴设置有一个，通过单一的空气喷嘴对光斑照射区域进行冷却。

5.根据权利要求1所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：皮肤冷却模块包括喷头，喷头上设置有若干个喷气孔，通过高速的冷气从若干喷气孔喷出在光斑照射区域进行冷却。

6.根据权利要求1所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：温度传感模块包括红外热像仪，上位机与红外热像仪连接，红外热像仪用于监测治疗皮肤温度和上传治疗皮肤表面实时图像，上位机接收红外热像仪上传的图像并进行处理对比，从而监测人体治疗皮肤的移动。

7.根据权利要求1所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：温度传感模块包括热通量传感器和温度传感器，上位机与热通量传感器、温度传感器连接，热通量传感器用来测量进出治疗皮肤部位的热流，温度传感器用来监测热流的温度，温度传感器和热通量传感器监测的数据传输至上位机，上位机接收监测的数据并处理计算预测治疗皮肤皮下脂肪的温度。

8.根据权利要求1所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：姿态调整模块包括双目相机，双目相机与上位机连接，双目相机扫描人体待治疗区域的皮肤生成三维模型图，上传至上位机，上位机接收三维模型图并处理分析，后控制机械臂调整治疗探头的姿态。

9.根据权利要求1所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：姿态调整模块包括若干阵列设置的距离传感器，距离传感器设置于治疗探头的末端，距离传感器与上位机连接，距离传感器用于测量治疗探头末端与治疗皮肤的距离，距离传感器测量的距离数据传输至上位机，上位机接收距离收据并处理分析，后控制机械臂调整治疗探头的姿态。

10.根据权利要求1所述的一种非接触式激光减脂治疗探头，其特征在于：距离传感模块包括具有高精度测距功能的单一距离传感器，单一距离传感器用于测量治疗探头与治疗区域的皮肤表面之间的工作距离。