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Die
Erfindung betrifft ein medizinisch-therapeutisches oder kosmetisches
Flächenlasergerät nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Medizinisch-therapeutische
oder kosmetische Flächenlasergeräte, die
Licht im sichtbaren, im infraroten und im nahen ultravioletten Bereich
ausstrahlen, sind in einer Vielzahl von Ausgestaltungen bekannt.
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Die
Verwendung von beispielsweise Infrarotstrahlung zu medizinischen
Zwecken ist seit langem bekannt. Bei der Absorption von IR-Strahlung
erhöht
sich die Bewegungsenergie der Moleküle. Im lebenden Gewebe hat
diese Erhöhung
beschleunigenden Einfluss auf den Verlauf biochemischer Reaktionen
sowie auf die Zirkulation, nämlich
Durchblutung, und somit auf die Sauerstoffversorgung des Gewebes.
Flächenlasergeräte eignen
sich daher besonders gut zum Auslösen biochemischer oder bioelektrischer
Effekte im bestrahlten lebenden Gewebe. Hierbei kann die Bestrahlung
einerseits die Vernetzung von Molekülen zu komplexen Strukturen
und andererseits die Stimulation der Mikrozirkulation und des zellulären Stoffwechsels
bewirken. Diese Biostimulation bewirkt beispielsweise eine Revitalisierung
der Haut. Es ist bekannt, dass aktive Bestandteile eines kosmetischen
oder homöopathischen
Produkts, eines Medikaments oder eines Kräuterheilmittels durch Bestrahlung
mit einem Laser, insbesondere mit einem Diodenlaser, dazu gebracht
werden können,
die Epidermis und mithin die kutane Barriere der Haut zu passieren.
Daher finden medizinisch-therapeutische
oder kosmetische Flächenlasergeräte insbesondere
Anwendung in Verbindung mit einem kosmetischen oder homöopathischen
Produkt, einem Medikament, einem Kräuterheilmittel oder dergleichen.
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Üblicherweise
umfassen derartige medizinisch-therapeutische Flächenlasergeräte einen
Laserkopf, in dem mehrere Laserdioden angeordnet sind. Die von diesen
Laserdioden emittierte Strahlung trifft auf eine zu bestrahlende
Hautfläche,
die größer als
1 cm2 ist.
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Eine
Laserdiode ist ein der Leuchtdiode (LED) verwandtes Halbleiter-Bauteil,
welches Laserlicht erzeugt. In eine Laserdiode wird die stimulierte
Emission zur Lichtverstärkung
eingesetzt. Laserdioden haben daher gegenüber LEDs eine wesentlich höhere Ausgangsleistung
und erzeugen im Gegensatz zu LEDs kohärentes Licht mit einer spektralen
Breite von nur 1–3
nm. Je nach gewünschter
Wellenlänge
kommen hierzu verschiedene Halbleiter-Materialien zum Einsatz.
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Die
Lebensdauer handelsüblicher
Laserdioden beträgt üblicherweise
105 Stunden.
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Die
Wellenlänge
der von der Laserdiode emittierten Strahlung ist im Wesentlichen
abhängig
von der Temperatur und dem durch die Laserdiode fließenden Strom.
Durch Stabilisierung dieser Parameter kann eine gute Wellenlängen- und
Leistungsstabilität
der Laserdiode erreicht werden.
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Die
emittierte Lichtleistung kann je nach Diodentyp zwischen einigen
hundert μW
bis in den kW-Bereich variieren.
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Es
sind unkollimierte und kollimierte Laserdioden bekannt. Die Kollimation
bezeichnet die Parallelrichtung von Lichtstrahlen. Mittels einer
Linse, dem so genannten Kollimator, lässt sich die Streuung der von
der Laserdiode emittierten Strahlung verringern. Unkollimierte Laserdioden
haben eine Streuung der emittierten Strahlung, welche bis zu 15°, teilweise
auch bis zu 20° betragen
kann.
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Bei
medizinisch-therapeutischen oder kosmetischen Flächenlasergeräten ist
eine derartige divergente Strahlung durchaus gewünscht, da so bereits eine größere Hautfläche bestrahlt
werden kann. Üblichweise werden
daher bei solchen Flächenlasergeräte keine
Kollimatoren verwendet. Vielmehr kommen so genannte Strahlaufweitungen
zum Einsatz, welche die Streuung der emittierten Strahlung vergrößern. Bei
so genannten Punktlasergeräten,
die nicht Gegenstand dieser Patentanmeldung sind und beispielsweise
in der Akupunktur Verwendung finden, ist dagegen eine Kollimation
unbedingt erforderlich.
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Der
Strahlaustritt bzw. das Strahlprofil einer Laserdiode ist elliptisch.
Die Strahlintensität
einer Laserdiode ist entsprechend durch eine elliptische Verteilung
charakterisiert.
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Medizinisch-therapeutische
oder kosmetische Flächenlasergeräte werden üblicherweise
nach ihrer Intensität
pro cm2 bestrahlter Hautfläche bewertet.
Um eine bestimmte medizinisch-therapeutisch oder kosmetisch erforderliche
Intensität
zu erzielen, werden Laserdioden üblicherweise
sehr eng, mit wenig Abstand zueinander angeordnet.
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Aus
der
DE 20 2004
017 131 U1 ist beispielsweise eine entsprechende Vorrichtung
zur Behandlung der Haut bekannt, welche eine Mehrzahl von Leuchtmitteln,
insbesondere in Form von LEDs, aufweist. Anstelle der LEDs können aber
auch Laserdioden verwendet werden. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere
zur Behandlung von Hautkrankheiten und für kosmetische Anwendungen.
In der
DE 20 2004
017 131 U1 wird aber auch ein Problem derartiger medizinisch-therapeutischer
Flächenlasergeräte angesprochen.
Wellenlängen
im Infrarotbereich können
zu einer störenden
Wärmebelastung
der Patienten während
der Bestrahlung führen. Insbesondere
wenn die einzelnen Laserdioden quasi auf der zu bestrahlenden Hautfläche aufliegen,
kann es zu Verbrennungen kommen.
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Ein
weiterer Nachteil derartiger medizinisch-therapeutischer oder kosmetischer
Flächenlasergeräte besteht
darin, dass bei einer so engen Anordnung von Laserdioden, wie beispielsweise
in den
1 und
2 der
DE 20 2004 017 131 U1 dargestellt,
die Einhaltung der idealen Betriebstemperatur von 20°C und der
geringen maximal zulässigen
Betriebstemperatur von 60°C
der Laserdioden kaum möglich
ist.
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Eine
Erhöhung
der Temperatur verschlechtert die Leistung einer Laserdiode. Schlimmstenfalls
fällt diese
aus.
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Nachteilig
ist außerdem,
dass bei derartigen medizinisch-therapeutischen oder kosmetischen
Flächenlasergeräten ein
Teil der auf die Hautfläche
treffenden Strahlung reflektiert wird und nicht mehr für die Behandlung
zur Verfügung
steht. Die Bestrahlungsintensität
verringert sich also. Der Reflexionsgrad der Haut hängt einerseits
von der Wellenlänge
und andererseits vom Hauttyp ”Hell/Dunkel” ab. Unkontrolliert
in irgendeine Richtung reflektierte Strahlung kann darüber hinaus
auch Schäden
an anderer Stelle des Körpers oder
auch beim Benutzer des medizinisch-therapeutischen oder kosmetischen
Flächenlasergerätes, hervorrufen.
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Aus
der
EP 0 320 080 B1 ist
ein weiteres medizinisch-therapeutisches oder kosmetisches Flächenlasergerät bekannt,
das eine Anordnung von Strahlungsquellen, die im Wesentlichen in
einer Ebene in festen Abständen
voneinander angeordnet sind, umfasst. Jede dieser Strahlungsquellen
liefert sichtbare oder infrarote Strahlung einer vorbestimmten Wellenlänge. Die
Strahlungsquellen sind in einer Einheit montiert, die direkt auf
der Haut positioniert wird, so dass die Strahlungsquellen direkt
auf der Haut oder fast auf der Haut angeordnet sind. Nachteilig
daran ist die schon erwähnte
Wärmebelastung
des Patienten bei Verwendung von IR-Strahlungsquellen. Darüber hinaus
muss die Oberfläche
der Haut frei von Ölen
und anderen Substanzen sein, um eine Reflexion, Absorption, Diffraktion
oder Refraktion der Strahlung an diesen Ölen oder anderen Substanzen
zu vermeiden. Wenigstens zwei der Strahlungsquellen sind dabei so
ausgewählt
und angeordnet, dass sie unterschiedliche Wellenlängen mit
genügender
Intensität
liefern, um in die Haut eines Patienten an voneinander getrennten
Stellen einzudringen und dabei an einer subkutanen Stelle mit genügend Leistung
zu konvergieren, um an dieser Stelle einen biostimulierenden Effekt
auszulösen,
während
das Gerät
auf der Haut positioniert ist. Die Strahlungsquellen können Laserdioden
sein, wobei sich beispielsweise eine Diode in der Mitte der Anordnung
befindet, andere Dioden auf dem Umfang eines Kreises mit einem ersten
Radius um die Mitte der Anordnung gleichmäßig verteilt sind und wiederum
andere Dioden abwechselnd und in gleichen Abständen auf dem Umfang eines Kreises
mit einem zweiten Radius um die Mitte der Anordnung verteilt sind. Die
Strahlungsquellen sind so gewählt,
dass sie in der genannten Ebene eine mittlere Leistungsdichte von
wenigstens 10 mW/cm
2 aussenden und an einer
Stelle auf der Oberfläche
der Haut des Patienten eine Leistungsdichte von wenigstens 120 mW/cm
2 liefern.
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Aus
der
US 6 663 659 B2 ist
ein medizinisch-therapeutisches oder kosmetisches Flächenlasergerät zur Bestrahlung
einer Hautfläche
bekannt, das einen Laserkopf umfasst, in dem wenigstens drei unkollimierte Laserdioden
angeordnet sind, die derart ausgerichtet sind, dass bei einem vorgegebenen
Abstand zwischen dem Laserkopf und der zu bestrahlenden Hautfläche nur
diejenige Hautfläche
bestrahlt wird, die kleiner oder gleich derjenigen Fläche ist,
die von den Strahlungsaustrittsöffnungen
der Laserdioden begrenzt wird.
AT 406 547 B offenbart ein weiteres Lasergerät mit einer
Laserdiode, wobei der Strahlungskegel dieser Laserdiode ellipsenförmig ist.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein medizinisch-therapeutisches oder kosmetisches Flächenlasergerät nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzuentwickeln, dass bei
Einhaltung der für
die Laserdioden optimalen Betriebstemperatur eine genau begrenzten
Hautfläche
von mindestens 1 cm2 bestrahlt werden kann,
wobei möglichst
wenig reflektierende Strahlen aus dem Bereich der genannten Hautfläche austreten
sollen.
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Diese
Aufgabe wird mit einem medizinisch-therapeutischen oder kosmetischen
Flächenlasergerät nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß sind bei
dem medizinisch-therapeutischen oder kosmetischen Flächenlasergerät die Laserdioden
derart ausgerichtet, dass bei einem vorgegebenen Abstand zwischen
dem Laserkopf und der zu bestrahlenden Hautfläche nur diejenige Hautfläche bestrahlt
wird, die kleiner oder gleich derjenigen Fläche ist, die von den Strahlungsaustrittsöffnungen
der Laserdioden begrenzt wird.
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Die
von den Strahlungsaustrittsöffnungen
der Laserdioden begrenzte Fläche
kann je nach Anordnung und Anzahl der Laserdioden unterschiedlich
gestaltet sein. Die zu bestrahlende Hautfläche ist hierbei vorzugsweise
nahezu deckungsgleich unterhalb dieser Fläche angeordnet.
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Die
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass Laserdioden einen divergenten
elliptischen Strahlungsaustritt aufweisen. Die Strahlung jeder Laserdiode
breitet sich also vom Strahlungsaustrittsfenster der Laserdiode
bis zum Auftreffen auf die Hautfläche kegelförmig aus, wobei die elliptische
Grundfläche
dieses Kegels auf der Hautfläche
aufliegt. Es hat sich gezeigt, dass bei der aus dem Stand der Technik
bekannten Ausrichtung der Laserdioden, bei der die Kegelachse senkrecht
auf die Hautfläche
trifft, ein nicht unerheblicher Teil der auf die Hautfläche treffenden
Strahlung reflektiert wird und damit nicht mehr für die Behandlung
der Hautfläche
zur Verfügung
steht. Die Bestrahlungsintensität
verringert sich also.
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Die
Bestrahlungsintensität
verringert sich nach dem Stand der Technik auch umso mehr, je weiter
die Laserkopf mit den Laserdioden von der zu bestrahlenden Hautfläche entfernt
angeordnet ist. Aufgrund des divergenten elliptischen Strahlungsaustritts
vergrößert sich
hierbei zwar die Fläche
der Haut, die bestrahlt wird, die Bestrahlungsintensität nimmt
jedoch ab.
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Weiterhin
liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Strahlungsintensität innerhalb
einer Ellipse vom Mittelpunkt der Ellipse nach außen abnimmt.
Das bedeutet, dass die zu bestrahlende Hautfläche nach dem Stand der Technik
oftmals nicht gleichmäßig und
homogen bestrahlt wird.
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Dadurch,
dass die Laserdioden erfindungsgemäß derart ausgerichtet sind,
dass im Wesentlichen nur diejenige Hautfläche bestrahlt wird, die kleiner
oder gleich derjenigen Fläche
ist, die von den Strahlungsaustrittsöffnungen der Laserdioden begrenzt
wird, wird die Bestrahlungsintensität auf der Hautfläche erhöht und eine
gleichmäßige und
homogene Strahlungsverteilung sichergestellt.
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Die
Ausrichtung der Laserdioden bewirkt also, dass im Wesentlichen eine
genau definierte Hautfläche und
nur diese bestrahlt wird. Dabei ist die Größe der Hautfläche durch
die Anordnung der Laserdioden quasi vorgegeben.
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Die
erforderliche Ausrichtung der Laserdioden hat vorteilhaft zur Folge,
dass sich die Reflexionen auf der Haut verringern, so dass mehr
Strahlung zur Behandlung der Haut zur Verfügung steht.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausrichtung
der Laserdioden wird ein Austreten der Strahlung aus dem zu bestrahlenden
Bereich der vorgegebenen, im Umfang begrenzten Hautfläche verhindert.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Mittelstrahlen der
Strahlungskegel wenigstens der außen angeordneten Laserdioden
in einzeln festlegbaren Winkeln zu dem auf der Hautfläche stehenden
Lot ausgerichtet sind.
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Gemäß der Erfindung
ist die Hauptachse des elliptischen Strahlungskegels wenigstens
jeder im Laserkopf außen
angeordneten Laserdiode durch Drehung derart ausgerichtet, dass
die Hautfläche
gleichmäßig bestrahlt
wird.
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Bei
dem elliptischen Strahlungskegel handelt es sich um einen Kegel
mit einer Ellipse als Grundfläche. Die
genannte Hauptachse bezieht sich insofern auf die Ellipse.
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Dadurch
ergibt sich auf der zu bestrahlenden Hautfläche eine homogene Strahlungsverteilung.
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Zweckmäßigerweise
sind so wenige Laserdioden wie möglich
und so viele Laserdioden wie nötig
vorgesehen, um die Hautfläche
gleichmäßig zu bestrahlen.
Je weniger Laserdioden Verwendung finden, desto geringer ist die
thermische Belastung im Laserkopf und desto geringer ist die Gefahr,
dass die Laserdioden wegen Überschreiten
ihrer Betriebstemperatur ausfallen.
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Zwischen
Laserkopf und Hautfläche
ist gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ein Abstandhalter vorgegebener Länge angeordnet.
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Die
Länge des
Abstandhalters ist hierbei von der Divergenz der durch die Laserdioden
emittierten Strahlung, der Art und Ausrichtung der Laserdioden und
von der Behandlungsart bzw. angestrebten Behandlungsziel abhängig.
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Vorzugsweise
beträgt
der Abstand zwischen der Strahlungsaustrittsöffnung einer Laserdiode und
der Hautfläche
mehr als 1 cm.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Laserdioden zur Abgabe von Strahlung im
infraroten Bereich ausgelegt sind.
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Vorzugsweise
ist im Laserkopf wenigstens ein zur Hautfläche ausgerichtetes Leuchtmittel
zur Abgabe von Strahlung im sichtbaren Bereich vorgesehen.
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Bei
diesem Leuchtmittel handelt es sich vorzugsweise um ein Pilotlicht,
das gleichzeitig mit den Laserdioden betrieben wird und dazu dient,
dem Benutzer des Flächenlasergeräts anzuzeigen,
wann die Laserdioden betrieben werden und in welche Richtung die
Laserdioden ihre Strahlung emittieren.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Laserkopf
als Modul ausgebildet und mit weiteren Modulen dieser Art verbindbar
ist.
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Dadurch
lässt sich
das medizinisch-therapeutische oder kosmetische Flächenlasergerät auf überraschend
einfache Weise an unterschiedlich große zu bestrahlende Hautflächen anpassen.
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Vorzugsweise
ist der Laserkopf rechteckig oder rund ausgebildet ist. Diese Formen
haben den Vorteil, dass sich die Laserdioden symmetrisch anordnen
lassen.
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Wenigstens
die im Laserkopf außen
liegenden Laserdioden sind vorzugsweise kreisförmig oder in Form eines Rechtecks
angeordnet.
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Die
Erfindung sieht vor, dass die Laserdioden in ihren Sitzen derart
gedreht sind, dass die Hauptachsen der elliptischen Strahlungsauftrittsflächen zum
Mittelpunkt der Hautfläche
hin ausgerichtet sind.
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Dadurch
wird eine gleichmäßige Bestrahlung
der Hautfläche
erreicht.
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Vorzugsweise
sind die Sitze der Laserdioden derart im Laserkopf eingesenkt, dass
die Mittelstrahlen der Laserdioden um 2 bis 10 Grad in Richtung
der Mittelachse des gesamten Strahlenbündels aller Laserdioden geneigt
sind.
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Werden
die Laserdioden derart geneigt, dass die Mittelstrahlen der elliptischen
Strahlenkegel in die Richtung der Mittelachse des gesamten Strahlenbündels aller
Laserdioden zeigen, dann erreicht man, dass die äußeren Strahlen des gesamten
Strahlenbündels
aller Laserdioden senkrecht auf die Haut auftreffen.
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Nach
dem Reflexionsgesetz ”Einfallswinkel
gleich Ausfallswinkel” verringert
diese Ausrichtung der Strahlungsachsen das Austreten von reflektierter
Laserstrahlung aus dem zu bestrahlenden Bereich der Hautfläche.
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Das
Flächenlasergerät ist derart
ausgebildet, dass Hautflächen
von wenigstens 1 cm2 bestrahlbar sind. Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Laserdioden zur gepulsten oder kontinuierlichen
Abgabe der Strahlung ausgelegt sind.
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Die
Laserdioden sind gemäß einer
zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung derart ausgebildet und angeordnet, dass sie auf der
Hautfläche
eine Bestrahlungsintensität
von mehr als 30 mW/cm2, bevorzugt von mehr
als 50 mW/cm2 liefern.
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Vorteilhaft
ist außerdem,
dass wenigstens eine Laserdiode mit einer Strahlaufweitung versehen
ist.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist ein auf dem Laserkopf angeordnetes
Gehäuse
vorgesehen, in dem eine Ansteuerelektronik für die Laserdioden angeordnet
ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Laserdioden und der Laserkopf durch eine
Kühlvorrichtung
gekühlt werden,
vorzugsweise durch einen mittels eines Ventilators erzeugten Luftstrom,
der auf die Seite der Laserkopf gerichtet ist, die der Hautfläche abgewandt
ist, oder durch ein Peltier-Element.
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Der
Ventilator ist vorzugsweise im Gehäuse angeordnet.
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Zweckmäßigerweise
tritt die bei der Luftkühlung
erzeugte Abluft durch Öffnungen
aus, die in dem Laserdioden tragenden Laserkopf angeordnet sind.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die bei der Luftkühlung
erzeugte Abluft durch Öffnungen
austreten, die an den Gehäuseseiten
angeordnet sind.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass das auf dem Laserkopf angeordnete
Gehäuse
durch eine Zwischenwand in zwei Kammern aufgeteilt ist, die als
Zuluft- oder Abluftkammern wirken.
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Vorzugsweise
bestehen die Seiten des Gehäuses
aus luftdurchlässigem
Material.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstandhalter
ein die Strahlung umfassendes Rohr, vorzugsweise ein Plexirohr,
oder ein die Strahlung umfassender Kasten, welches oder welcher am
Laserkopf befestigt, vorzugsweise angeflanscht oder angeschraubt
ist.
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Das
Rohr bzw. der Kasten ist vorzugsweise ein ringförmiger Abschluss des Laserkopfes
und derart ausgebildet, dass er das seitliche Austreten von Strahlung
verhindert.
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Das
Rohr bzw. der Kasten ist vorzugsweise an der der Hautfläche zugewandten Öffnung mit
einer für die
Strahlung durchlässigen
Scheibe verschlossen.
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Besonders
bevorzugt ist die Scheibe nach innen gewölbt, also konkav ausgebildet.
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Dadurch
werden auf diese Scheibe auftreffende Strahlen nach innen abgelenkt,
so dass eine Reflexion der Strahlung aus dem zu bestrahlenden Bereich
der vorgegebenen, im Umfang klar begrenzten Hautfläche verringert
wird.
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Insbesondere
lässt sich
bei dieser Ausgestaltung der Scheibe das Flächenlasergerät einfacher über die
Haut führen.
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Vorzugsweise
ist die Scheibe in das Rohr oder den Kasten eingepresst.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung kann die Abluft durch Öffnungen
austreten, die in den Seitenwänden
des Rohrs oder Kastens angeordnet sind.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Laserkopf eine Einrichtung
zur Bestimmung der Temperatur umfasst, wobei vorzugsweise einzelne
oder mehre Thermistoren, Bimetalle und/oder andere temperaturempfindliche
Sensoren verwendbar sind.
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Dadurch
kann die für
die Leistung der Laserdioden optimale Betriebstemperatur durch Zu-
oder Abschalten der Kühlvorrichtung
gesteuert werden. Bei kritischen Temperaturwerten kann das Lasergerät vorübergehend
außer
Betrieb genommen werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die
in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen
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1 eine
schematische Darstellung eines Flächenlasergerätes im Längsschnitt,
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2 eine
schematische Darstellung des auf der Hautfläche aufliegenden Endes eines
Flächenlasergerätes im Längsschnitt,
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3a) eine schematische Darstellung des auf der
Hautfläche
aufliegenden Endes eines Flächenlasergerätes im Längsschnitt,
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3b) eine schematische Darstellung des in 3a) dargestellten Endes eines Flächenlasergerätes in Draufsicht,
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4a) eine schematische Darstellung des auf der
Hautfläche
aufliegenden Endes eines Flächenlasergerätes im Längsschnitt,
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4b) eine schematische Darstellung des in 4a) dargestellten Endes eines Flächenlasergerätes in Draufsicht,
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5 eine
schematische Darstellung eines Laserkopfmoduls in Draufsicht,
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6 eine
schematische Darstellung mehrerer miteinander verbundener Laserkopfmodule
in Draufsicht und
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7 eine
schematische Darstellung eines runden Laserkopfes in Draufsicht.
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Die
erfindungsgemäße Ausrichtung
der Hauptachsen der elliptischen Strahlungskegel der Laserdioden
kommt speziell in den 5 bis 7 zum Ausdruck.
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In 1 ist
schematisch ein medizinisch-therapeutisches oder kosmetisches Flächenlasergerät 10 zur Bestrahlung
einer Hautfläche
dargestellt, das einen Laserkopf 12umfasst, in dem Laserdioden 14 nach
der üblichen
aus dem Stand der Technik bekannten Art ausgerichtet sind.
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Unabhängig von
der an sich bekannten Ausrichtung der dort dargestellten Laserdioden 14 weist
das medizinisch-therapeutische oder kosmetische Flächenlasergerät 10 zwischen
dem Laserkopf 12 und der hier nicht dargestellten zu bestrahlenden
Hautfläche
einen Abstandhalter 18 vorgegebener Länge auf, wobei die Länge mehr
als 1 cm beträgt.
Der Abstandhalter 18 dient dazu, zu jeder Zeit der Bestrahlung
einen konstanten für
die Wirkung optimalen Abstand der Strahlungsaustrittsöffnungen
der Laserdioden zur Hautfläche
zu gewährleisten.
Dieser Abstand, also quasi die Länge
des Abstandhalters, wird in Abhängigkeit
von der Art und der Anzahl der verwendeten Laserdioden, der Form
des Laserkopfes und der gewünschten
Wirkung der Strahlung ausgewählt.
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Das
medizinisch-therapeutische oder kosmetische Flächenlasergerät 10 umfasst
außerdem
ein auf dem Laserkopf 12 angeordnetes Gehäuse 24,
in dem die Ansteuerelektronik 26 für die Laserdioden 14 angeordnet
ist. Auf dem Gehäuse
ist ein An-/Aus-Schalter
bzw. Taster 40 angeordnet, der in gedrückter Position den Stromfluss über ein
Netzkabel 42 durch die Laserdioden 14 ermöglicht und
die Laserdioden 14 mithin in Betrieb nimmt.
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Um
eine optimale Betriebstemperatur der Laserdioden 14 sicherzustellen,
werden diese und der Laserkopf 12 durch einen mittels eines
Ventilators 28 erzeugten Luftstrom, der auf die Seite des
Laserkopfes 12 gerichtet ist, die der Hautfläche abgewandt
ist, gekühlt.
Hierzu ist der Ventilator 28 Gehäuse 24 angeordnet
ist, das durch eine Zwischenwand 32 in eine Zuluftkammer 34 und
eine Abluftkammer 36 geteilt ist. Der Ventilator 28 selbst
wird mit Drücken
des Tasters 40 aktiviert. Vorzugsweise bestehen die Seiten 30 des
Gehäuses 24 aus
einem ganz oder teilweise luftdurchlässigen Material.
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Der
Abstandhalter 18 ist ein die Strahlung umfassendes bzw.
umgebendes Plexirohr, das am Laserkopf 12 angeflanscht
ist. Das Rohr ist hierbei derart ausgebildet, dass es das seitliche
Austreten von Strahlung verhindert. Vorzugsweise ist das Rohr derart
ausgebildet, dass auftreffende Strahlung zur Hautfläche hin
reflektiert wird. Vorzugsweise ist das Rohr für die emittierte Strahlung
undurchlässig.
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In 2 ist
schematisch das auf der Hautfläche
aufliegende Ende eines Flächenlasergerätes im Längsschnitt
dargestellt.
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Unabhängig von
der an sich bekannten Ausrichtung der dort dargestellten Laserdioden 14 weist
das medizinisch-therapeutische oder kosmetische Flächenlasergerät zwischen
dem Laserkopf 12 und der hier nicht dargestellten zu bestrahlenden
Hautfläche
einen Abstandhalter 18 vorgegebener Länge in Form eines Rohres auf,
wobei die Länge
mehr als 1 cm beträgt.
Das Rohr ist hierbei an der der Hautfläche zugewandten Öffnung mit
einer für
die Strahlung durchlässigen
Scheibe 38 verschlossen, welche nach innen gewölbt, also konkav
ausgebildet ist.
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In 3a) ist schematisch das auf der Hautfläche aufliegende
Ende eines Flächenlasergerätes in Längsschnitt
dargestellt. In 3b) ist schematisch das entsprechende
in 3a) dargestellte Ende des Flächenlasergerätes in Draufsicht
dargestellt, wobei auch die von den Laserdioden 14 emittierte
und auf die Hautfläche
auftreffende Strahlung skizziert ist. Gleiche Bezugszeichen benennen
hierbei gleiche Bauteile.
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Unabhängig von
der an sich bekannten Ausrichtung der dort dargestellten Laserdioden 14 weist
das medizinisch-therapeutisches oder kosmetische Flächenlasergerät zwischen
dem Laserkopf 12 und der hier nicht dargestellten zu bestrahlenden
Hautfläche
einen Abstandhalter 18 vorgegebener Länge in Form eines Rohres auf.
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Die
in 3a) und b) dargestellte Ausrichtung der Laserdioden 14 ist
aus dem Stand der Technik bekannt. Die Laserdioden 14 weisen
einen divergenten elliptischen Strahlungsaustritt auf. Die Strahlung 44 jeder Laserdiode 14 breitet
sich also vom Strahlungsaustrittsfenster 46 der Laserdiode 14 bis
zum Auftreffen auf die Hautfläche
entsprechend kegelförmig
aus, wobei die elliptische Grundfläche des Kegels auf der Hautfläche aufliegt.
Die elliptische Grundfläche
ist in 3b) nur zu erahnen, da sich
im Mittelpunkt der Hautfläche Überlappungen
ergeben. Es hat sich gezeigt, dass bei der aus dem Stand der Technik
bekannten und in 3a) gezeigten Ausrichtung der
Laserdioden 14, bei der die Kegelachse 48 bzw.
der Mittelstrahl senkrecht auf die Hautfläche trifft, ein nicht unerheblicher
Teil der auf die Hautfläche
treffenden Strahlung reflektiert wird und damit nicht mehr für die Behandlung
der Hautfläche
zur Verfügung
steht. Die Bestrahlungsintensität
verringert sich also.
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In 3b) ist noch ein im Laserkopf 12 mittig
angeordnetes Leuchtmittel 20 zur Abgabe von Strahlung im
sichtbaren Bereich dargestellt. Dieses Leuchtmittel 20 stellt
das so genannte Pilotlicht dar und zeigt an, ob die Laserdioden 14 in
Betrieb sind und wohin die Strahlung der Laserdioden 14 ausgerichtet
ist. Das Pilotlicht 20 leuchtet beim Drücken des Tasters 40 mit
auf.
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In 4a) ist schematisch das auf der Hautfläche aufliegende
Ende eines erfindungsgemäßen Flächenlasergerätes in Längsschnitt
dargestellt. In 4b) ist schematisch das entsprechende
in 4a) dargestellte Ende des Flächenlasergerätes in Draufsicht
dargestellt, wobei auch die von den Laserdioden 14 emittierte
und auf die Hautfläche
auftreffende Strahlung skizziert ist. Gleiche Bezugszeichen benennen
hierbei gleiche Bauteile.
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Das
erfindungsgemäße medizinisch-therapeutische
oder kosmetische Flächenlasergerät zur Bestrahlung
einer Hautfläche
umfasst einen runden Laserkopf 12, in dem acht unkollimierte
Laserdioden 14 kreisförmig
angeordnet sind, die jeweils einen divergenten elliptischen Strahlenaustritt
aufweisen. Zwischen Laserkopf 12 und der Hautfläche ist
ein Abstandhalter 18 vorgegebener Länge angeordnet.
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Erfindungsgemäß sind die
Laserdioden 14 derart ausgerichtet, dass nur diejenige
Hautfläche
bestrahlt wird, die kleiner oder gleich derjenigen Fläche ist,
die von den Strahlungsaustrittsöffnungen 46 der
Laserdioden 14 begrenzt wird. In 4a) ist
diese Hautfläche
mit der Klammer 50 angedeutet. Aus 4b) wird
der Umfang 52 der Hautfläche deutlich.
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Die
Mittelstrahlen 56 der Strahlungskegel der Laserdioden 14 sind
in einzeln festlegbaren Winkeln zu dem auf der Hautfläche stehenden
Lot 16 ausgerichtet.
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Dazu
sind die Laserdioden 14 in ihren Sitzen derart gedreht,
dass die Hauptachse 54 der hier nur zu erahnenden elliptischen
Strahlungsauftrittsfläche
zum Mittelpunkt der Hautfläche
hin ausgerichtet ist. Die Sitze der Laserdioden 14 sind
hierbei derart in den Laserkopf 12 eingesenkt, dass die
Mittelstrahlen 56 der Laserdioden 14 um 2 bis
10 Grad in die Richtung der Mittelachse 16 des gesamten
Strahlenbündels
aller Laserdioden 14 geneigt sind.
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In 4b) ist noch das im Laserkopf 12 mittig
angeordnetes Pilotlicht 20 dargestellt, das anzeigt, ob die
Laserdioden 14 in Betrieb sind und wohin die Strahlung
der Laserdioden 14 ausgerichtet ist.
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In 5 ist
schematisch ein Laserkopfmodul 22 in Draufsicht dargestellt.
Der dort als Modul 22 schematisch dargestellte Laserkopf 12 ist
recheckig ausgebildet und umfasst acht Laserdioden 14,
die derart ausgerichtet sind, dass nur diejenige Hautfläche bestrahlt
wird, die kleiner oder gleich derjenigen Fläche ist, die von den Strahlungsaustrittsöffnungen
der Laserdioden 14 begrenzt wird.
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Wie
in 5 schematisch angedeutet ist die Hauptachse 54 des
elliptischen Strahlungskegels jeder im Laserkopfmodul 22 angeordneten
Laserdiode 14 durch Drehung derart ausgerichtet, dass die
Hautfläche gleichmäßig bestrahlt
wird. Dabei ist es durchaus möglich,
dass die elliptischen Strahlungsauftrittsflächen unterschiedlich groß gewählt sind
und sich – wenn
gewünscht – überlappen.
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Durch
Verbinden mehrerer dieser Laserkopfmodule 22 kann sich
ein Verbund, so wie in 6 dargestellt, ergeben, der
sich dann zu Bestrahlung größerer Hautflächen eignet.
-
In 7 ist
schließlich
noch schematisch ein runder Laserkopf in Draufsicht dargestellt,
in dem acht Laserdioden 14 kreisförmig angeordnet sind. Auch
hier sind die Laserdioden 14 derart gedreht, dass die Hauptachse 54 der
elliptischen Strahlungsauftrittsfläche zum Mittelpunkt der Hautfläche hin
ausgerichtet ist.
-
Außerdem sind
die hier nicht dargestellten Sitze bzw. Halterungen der Laserdioden 14 derart
im Laserkopf 12 eingesenkt, dass die Mittelstrahlen der
Laserdioden 14 in die Richtung der Mittelachse des gesamten
Strahlenbündels
aller Laserdioden 14 geneigt sind. Dadurch wird erreicht,
dass nur die vorgegebene Hautfläche
bestrahlt wird.
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Als
besonders geeignet haben sich für
das erfindungsgemäße Flächenlasergerät Infrarot-Laserdioden der
Firma Tottori SANYO Electric Co., Ltd. mit folgenden Eigenschaften
herausgestellt:
-
Eigenschaften
-
- • Wellenlänge: 785
nm (Typ.)
- • Niedriger
Schwellenstrom: Ith = 30 mA (Typ.)
- • Höchste Betriebstemperatur:
60°C at
70 mW (CW)
-
Elektrische und optische Eigenschaften
| | (Tc
= 25°C) |
| Parameter | Symbol | Condition | Min. | Typ. | Max. | Einheit |
| Schwellenstrom | Ith | CW | - | 30 | 50 | mA |
| Betriebsstrom | Iop | Po
= 70 mW | - | 100 | 140 | mA |
| Betriebsspannung | Vop | Po
= 70 mW | - | 2.0 | 2.8 | V |
| Laserwellenlänge | Lp | Po
= 70 mW | 775 | 785 | 800 | nm |
| Strahlenstreuung2)
| perpendikular | Qv | Po
= 70 mW | 14 | 17 | 20 | |
| parallel | Qh | Po
= 70 mW | 6 | 8 | 10 | |
| Winkel zur Achse | perpendikular | dQv | - | - | - | ±3 | |
| parallel | dQh | - | - | - | ±2 | |
| Differentialleistung | dPo/dIop | - | 0.6 | 1.0 | 1.4 | mW/mA |
| Überwachungsausgangsstrom | Im | Po
= 70 mW | 0.10 | 0.25 | 0.6 | mA |
| Astigmatismus | As | Po
= 70 mW | - | - | 10 | μm |
- 2)Full angle at
half maximum
Absolute Grenzdaten | | (Tc
= 25°C) |
| Parameter | Symbol | Daten | Einheit |
| Lichtausbeute | CW | Po
(CW) | 80 | mW |
| Pulse1)
| Po
(pulse) | 85 |
| Sperrspannung | Laser | VR | 2 | V |
| PD | 30 |
| Betriebstemperatur | Topr | –10 to +60 | °C |
| Lagerungstemperatur | Tstg | –40 to +85 | °C |
- 1)Impulsdauer < 1,0 μs, Betriebsart
50%
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Flächenlasergerät
- 12
- Laserkopf
- 14
- Laserdiode
- 16
- Lot
- 18
- Abstandhalter
- 20
- Leuchtmittel
- 22
- Modul
- 24
- Gehäuse
- 26
- Ansteuerelektronik
- 28
- Ventilator
- 30
- Gehäuseseiten
- 32
- Zwischenwand
- 34
- Kammer
- 36
- Kammer
- 38
- Scheibe
- 40
- An-/Aus-Schalter
- 42
- Netzkabel
- 44
- Strahlung
- 46
- Strahlungsaustrittsfenster
- 48
- Kegelachse
- 50
- Hautfläche
- 52
- Umfang
der Hautfläche
- 54
- Hautachse
- 56
- Mittelstrahl