(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織（１）を焼灼するレーザ装置（１０）において、
第１位置に向けてレーザビーム（４）を連続する一連のパルスで放出することにより、深さを増しながら孔を作製するよう構成されるレーザ源（７）と、
前記レーザビーム（４）を前記生体組織（１）へ方向付けるように前記レーザビーム（４）を修正するよう構成された光学部品（８ａ、８ｂ、８ｘ）と、
前記レーザビーム（４）を放出して前記生体組織（１）内に焼灼部を作製するように前記レーザ源（７）を制御するよう構成される穿孔コントローラ（１１）とを備えるレーザ装置（１０）であって、
前記生体組織（１）からの前記レーザビームの後方散乱光を受信し、当該後方散乱光の強度を測定するよう構成されたセンサ（１９）と、
前記レーザビームの前記後方散乱光の強度に対応する、前記センサ（１９）の一連の少なくとも２つの連続するセンサ信号（Ｒｉ）を受信するように前記センサ（１９）に作動可能に結合された組織コントローラ（１８）と、
前記組織コントローラ（１８）が、前記孔の作製中における前記一連の少なくとも２つの連続するセンサ信号（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…）を比較するよう構成されるとともに、前記一連の少なくとも２つの連続するセンサ信号（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…）の値が第１の皮膚層と第２の皮膚層との間の移行に付随した所定量だけ減少するとき、組織制御信号（ＴＣＳ）を生成するよう構成されていること
を特徴とするレーザ装置（１０）。
【請求項２】
前記レーザビーム（４）を種々の方向に方向付けるよう構成された偏向器（８ｆ）をさらに備え、
前記穿孔コントローラ（１１）は、前記偏向器（８ｆ）を制御して複数の個々の孔（２）を備える穿孔部を作製するよう構成されるとともに、さらに、前記複数の孔（２）のうちの単一の孔に少なくとも２回衝撃を与えるようにパルスを方向付けるよう構成されており、
前記組織コントローラ（１８）は、前記複数の孔（２）のうちの同じ単一の孔についての一連の少なくとも２つの連続するセンサ信号（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…）を比較するよう構成される請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記組織コントローラ（１８）は、前記組織制御信号（ＴＣＳ）に基づいて、前記レーザビーム（４）の強度および直径の少なくとも１つを修正するよう構成されるかまたは前記生体組織（１）の同じ位置への前記レーザビーム（４）の放出を停止するよう構成される請求項１または２のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記レーザビーム（４）を種々の方向に方向付けるよう構成された偏向器（８ｆ）をさらに備え、
前記穿孔コントローラ（１１）は、前記偏向器（８ｆ）を制御して前記レーザビーム（４）を前記生体組織（１）に沿って移動させるよう構成されるとともに、前記組織コントローラ（１８）は、前記組織制御信号（ＴＣＳ）に基づいて、前記レーザビーム（４）の強度、直径、移動方向、および移動速度の少なくとも１つを修正するよう構成される請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項５】
レーザ装置（１０）内に少なくとも１つのセンサ（１９）が少なくとも部分的に配置される請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項６】
取外し可能な先端（８ｎ）を備え、当該取外し可能な先端（８ｎ）内に少なくとも１つのセンサ（１９）が配置される請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記センサ（１９）は、光強度だけを測定するよう構成される請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記レーザビーム（４）の波長は、２．９μｍと３μｍとの間の範囲にある請求項１から７のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記組織コントローラ（１８）は、前記センサ（１９）を制御して前記レーザビーム（４）の後方散乱光を測定するよう構成される請求項１から８のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの照明光源（９ａ）をさらに備え、前記組織コントローラ（１８）は、前記照明光源（９ａ）および前記センサ（１９）の少なくとも１つを制御して前記照明光源（９ａ）からの後方散乱光を測定するよう構成される請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記照明光源（９ａ）は、照明ビーム（９ｄ）を生成するための光学部品を備え、前記組織コントローラ（１８）は、前記生体組織が焼灼されたエリア、特に、前記レーザビーム（４）の最後の衝撃のエリアに前記照明ビーム（９ｄ）を照射するようになっている請求項１０に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記偏向器（８ｆ）は、前記照明ビーム（９ｄ）を種々の方向に方向付けるよう構成され、前記組織コントローラ（１８）は、前記照明ビーム（９ｄ）を前記生体組織（１）へ方向付けるよう構成される請求項１１に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記照明光源（９ａ）の波長は、２．９μｍと３μｍとの間の範囲にある請求項１０から１２のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記照明光源（９ａ）はレーザ源である請求項１０から１３のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１５】
前記組織コントローラ（１８）は、前記照明光源（９ａ）についての一連の少なくとも２つの連続するセンサ信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…）を比較するよう構成されるとともに、当該一連の連続するセンサ信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…）の値が所定量だけ減少するとき、第２の組織制御信号（ＴＣＳ２）を生成するよう構成される請求項１０から１４のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１６】
前記レーザ源（７）、前記センサ（１９）、および前記照明光源（９ａ）の少なくとも２つが少なくとも部分的に同じ光経路を使用するよう、前記光学部品（８ａ，８ｂ、８ｘ）および前記偏向器（８ｆ）の少なくとも１つは構成される請求項１から１５のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織を焼灼するレーザ装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
同一出願人のＷＯ２００６／１１１５２６は、皮膚などの生体組織内に微小孔を作製するレーザ穿孔器を開示する。このレーザ穿孔器は、孔の特性を分析するためのフィードバック機構を備える。このレーザ穿孔器の１つの欠点は、フィードバック機構が、組織の異なる特性を容易にかつ迅速に見分けるのに十分に信頼性がないことである。ＷＯ２００６／１１１５２６は、参照によりその全体がここに組込まれる。
【０００３】
ＵＳ５，６２８，７４４は、正常組織と病変部を識別することを可能にする処置ビームハンドピースを開示する。ハンドピースは、処置ビームおよびプローブビームを備える。プローブビームの反射は、正常組織と病変部を区別することを可能にするため、処置ビームは病変部が存在するときだけ起動されてもよい。このハンドピースは、孔内部の特性を分析することができないという欠点を有する。ハンドピースは、皮膚の表面を区別できるだけである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、組織特性の認識を改善する、特に、皮膚の表面下の異なる組織層を検出する装置および方法を提供することが本発明の目的である。組織焼灼のための安価で信頼性がある装置および方法を提供することが本発明のさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の特徴を備えるレーザ装置はこの問題を解決する。従属請求項２〜１６は、付加的な特徴を開示する。さらに、請求項１７の特徴を備える、組織特性を認識する方法はこの問題を解決し、従属請求項１８〜１９は、付加的な特徴を開示する。
【０００６】
問題を特に解決する生体組織を焼灼するレーザ装置は、
ａ）レーザビームを放出するよう構成されるレーザ源と、
ｂ）レーザビームを生体組織へ方向付けるようにレーザビームを修正するよう構成された光学部品と、
ｄ）レーザビームを放出して生体組織内に焼灼部位を作製するようにレーザ源を制御するよう構成されるコントローラとを備え、
ｅ）生体組織からの、最も好ましくは皮膚内の孔内からの後方散乱光を受信するよう構成されたセンサと、
ｆ）センサのセンサ信号を受信するようにセンサに作動可能に結合された組織コントローラと、
ｇ）組織コントローラが、一連の少なくとも２つの連続するセンサ信号を比較するよう構成されるとともに、当該一連の連続するセンサ信号の値が変化するとき、特に所定量だけ減少するとき、組織制御信号を生成するよう構成されている。
【０００７】
好ましい実施形態では、後方散乱光は、放出波長と同じ波長を有するが、後方散乱光はまた、たとえば蛍光によって生じる放出波長と比較すると異なる波長または波長範囲を有する可能性がある。生体組織は、異なる特性を有する複数の層を備えることが非常に多い。たとえば人の皮膚は、角質層（一番上の層である）とそれに続く表皮および真皮など、異なる特性の層を備える。
【０００８】
これらの層はそれぞれ、異なる特性を有する。たとえば角質層は、高分子重量の物質を通過させない。したがって、たとえば皮膚を通して人の身体内に高分子薬物を投与するために皮膚内に孔を作製するときに、皮膚上に薬物を塗布して、人の身体内に薬物を入れることを可能にする前に、好ましくは全ての単一孔から角質層を完全に除去することを確実にすることが非常に重要である。表皮および／または真皮は、たとえば、血管および神経終末からなる可能性があることが知られている。したがって、疼痛または出血を防止するために、レーザビームを使用して皮膚内に孔を作製するときに、これらの層内に深く入らないことが望ましい。一方、角質層の厚さが、個人の間で著しく変動することがわかった。さらに、空気にさらされる角質層または他の組織層の水分が、環境湿度変化によって夏から冬へと著しく変動することがわかった。したがって、皮膚層を検出するための、またはより一般的には、組織特性の変動を検出するための、信頼性があり、また、好ましくは迅速でかつ安価な装置および方法を提供する必要がある。好ましい実施形態では、角質層を完全に焼灼するが、表皮または真皮をできる限り多く残すために装置および方法が使用される。したがって、本発明による実施形態は、孔作製中（孔の深化中を意味する）に異なる皮膚層を、確実に、迅速に、また正確に検出することができなければならない。たとえば、孔が表皮に達するほどに深くなるとすぐに、本発明による実施形態は、孔底が新しい皮膚層内へ移行したことを認識すべきであるため、穿孔が停止される可能性がある。最も好ましくは、本発明による実施形態は、種々の皮膚層を明確に認識するために、孔底のそれぞれの組織の水含有量を検出することを可能にする。水含有量の測定の１つの利点は、最も好ましくは皮膚の色と無関係に、異なる皮膚層が確実に検出される可能性があることである。したがって、本発明による実施形態は、白人または黒人などの全ての人種に適用されて、その皮膚内への孔作製中に種々の皮膚層を検出する可能性がある。
【０００９】
本発明による装置および方法は、皮膚などの生体組織がレーザビームを使用して焼灼されるときに、組織特性を認識することを可能にする。レーザのエネルギーレベルは、生体組織を焼灼する範囲内にある。
【００１０】
本発明による装置は、生体組織からの後方散乱光を受信するように配置されたセンサを備え、センサのセンサ信号を受信するようにセンサに結合されるとともに、一連の少なくとも２つの連続するセンサ信号を比較するよう構成されて、当該一連の連続するセンサ信号の値が所定の方法で変化するとき、たとえば減少するとき、組織制御信号を生成するよう構成される組織コントローラを備える。最も好ましい実施形態では、センサは、皮膚を焼灼するレーザビーム（処置ビームを意味する）の後方散乱光を受信し、プローブビームなどの皮膚層特性を測定するための他のビームは存在しない。最も好ましい実施形態では、センサは後方散乱光の強度を測定する。最も好ましい実施形態では、孔を深化するために同じ孔内に照射されるか、また、角質層を、必要ならば表皮を完全に焼灼するために、複数の繰返しレーザパルスが必要である。レーザビームの後方散乱光は、レーザビームによって焼灼されたそれぞれの組織によって影響を受け、そのことは、後方散乱光が、焼灼組織の組織特性に関する情報を含むことを意味する。したがって、孔底の組織特性が検出されうる。連続レーザシステムを使用することによって、検出器は、後方散乱光を連続して測定することができ、連続レーザシステムは、後方散乱光の強度が変化する、たとえば、減少すると、レーザビームを次の組織スポットへ偏向させることができ、ついには所望の皮膚層が除去される。
【００１１】
後方散乱光、特に後方散乱光の強度は、生体組織の特性に依存することが発見された。たとえば人の皮膚は、異なる水含有量の層を備え、角質層は約１５〜２０％の水含有量を有し、表皮は約６０〜７０％の水含有量を有し、真皮は約７０〜８０％の水含有量を有する。水が、約３μｍの波長において最も高い吸収係数を有し、Ｅｒ：ＹＡＧレーザが、約２．９５μｍの波長を有するレーザビームを放出することが発見された。この好ましいレーザタイプは、その後方散乱光が、焼灼される生体組織の水含有量に対する感度が高いレーザビームを放出する。好ましい実施形態では、同じ孔内に放出される各レーザパルスの後方散乱光は、センサによって測定され、少なくとも２つの連続するセンサ信号が、メモリに格納される。角質層がレーザビームによって焼灼される限り、センサは、角質層の水含有量が比較的低いために、比較的高い強度の後方散乱光を受信する。さらなる好ましい実施形態では、センサ信号は、各レーザパルス内で少なくとも１回サンプリングされる。組織層を確定するのに使用される信号振幅の変化に関する情報を得るために、時間離散的パルス列、たとえば、一連の信号がさらに導出される。表皮は、水含有量が比較的高いことによりレーザビームをより多く吸収するため、レーザビームが表皮に衝当するとすぐ、後方散乱光の強度が減少する。したがって、反射光の測定は、レーザパルスが、角質層の生態組織を焼灼するか、表皮の生態組織を焼灼するかを判定することを可能にし、また、センサによって検出され測定されうる後方散乱光の強度の減少が起こる点で、角質層から表皮への移行を明確に検出することを可能にする。好ましい実施形態では、レーザパルスによるそれぞれの孔の焼灼は、たとえば、角質層が完全に除去され、表皮に対する衝撃が小さな孔を保証するために、表皮に達するとすぐ停止される。別の実施形態では、焼灼は、真皮に達すると停止するため、表皮が完全に除去される。より一般的には、焼灼される組織の水含有量は、組織の焼灼中に確定され、焼灼の深さおよび最終深さは、水含有量を監視することによって制御される。皮膚以外に、この概念はまた、たとえば爪とその爪の下にある皮膚との間の移行が明確に検出されうる爪などの他の生体物質にも適する。この概念は、孔の深さに応じて変わる可能性がある骨内の水含有量を検出するために、骨にもさらに適する。
【００１２】
例として、本発明による装置および方法は、皮膚を穿孔することに関連して説明したが、本発明による装置および方法が使用されて、他の生体組織を改変するかまたは焼灼し、それにより、生体組織の特性を検出する可能性があることは明らかである。本装置および方法は、さらに、パルスレーザビームならびに連続波レーザと組合せて使用されてもよい。
【００１３】
本発明による装置および方法の１つの利点は、本発明による装置および方法が非常に安価で、非常に信頼性があり、非常に迅速であり、また、生体組織の特性の変化、最も好ましくは、組織の水含有量を確実に検出することを可能にすることである。特に、２．９μｍと３μｍとの間の範囲のレーザビームの場合、反射レーザビームの強度は、組織の水含有量に依存し、組織が含有する水が多ければ多いほど、組織はレーザビームのより多くの強度を吸収し、一方、組織が含有する水が少なければ少ないほど、組織はレーザビームのより多くの強度を反射する。
【００１４】
本発明による装置および方法は、１．５μｍと１２μｍとの間の範囲、より好ましくは２．５μｍと３．５μｍとの間の範囲、最も好ましくは２．９μｍと３μｍとの間の範囲の波長を有するレーザを使用することを可能にする。
【００１５】
さらなる実施形態では、装置および方法は、処置ビーム、および、さらなる照明光源、プローブビームを備える。プローブビームは、好ましくは、組織が焼灼されるエリアに方向付けられ、また、好ましくは２つの連続するパルス中に、かつ／または、２つの連続するパルス間にこのエリアを照明して、組織特性に関する情報を含む組織からの後方散乱光および／または反射光が受信される。好ましい実施形態では、照明光源はレーザ放出光である。最も好ましくは、レーザは、２００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲の光を放出し、それにより、波長は、好ましくは、たとえば組織構造が変化する表皮から真皮への変化などの組織特性、したがって、その光特性の小さな変化を明確に識別するように選択される。波長の適切な選択は、表皮から真皮への移行を検出することを可能にする。
【００１６】
本明細書で使用されるように、「穿孔(poration)」は、身体内への浸透物質または薬物の通過に対する生体膜の障壁特性を減じるために、人または哺乳類の皮膚、粘膜または器官、あるいは、有機体または植物の外側層などの、生体膜または組織内にまたはそれを通して所望の深さまで１つまたは複数の小さな穴または孔を形成することを意味する。本明細書で言及される穿孔は、好ましくは、せいぜい差し渡し１ミクロンで深さが少なくとも１ミクロンである。
【００１７】
本明細書で使用されるように、「焼灼(ablation)」は、レーザビームを使用した物質の制御された除去を意味する。本明細書で使用されるように、「生体組織(biological tissue)」は、限定はしないが、皮膚、細胞、生体膜、骨、コラーゲン、爪、血管、流体、および有機体のある部分を含む同様なものを含む有機体の任意の成分を意味する。
【００１８】
本明細書で使用されるように、「センサ(sensor)」は、限定はしないが、光ダイオード、光抵抗器、光トランジスタ、サーモパイル（たとえば、硫化鉛、セレン化鉛）ボロメータ検出器、焦電検出器（たとえば、トルマリン、タンタル酸リチウム、硫酸トリグリシン、ポリフッ化ビニリデン、ポリマー、窒化ガリウム、硝酸セシウム、ポリビニルフルオリド、ポリフッ化ビニル、フェニルピラジン誘導体、コバルトフタロシアニン）、強誘電検出器、圧電検出器、光電子増倍管、ＣＣＤ検出器およびアレイを含む任意の種類の放射を検知または検出する装置を意味する。
【００１９】
本明細書で使用されるように、「後方散乱光(back scattered light)」は、組織に送出され、組織上でまたは組織内で生じた間接反射または直接反射によって、センサを通して受信される反射光または偏向光を意味する。これはまた、第１波長を使用して、組織上でまたは組織内で少なくとも第２波長の放出を励起するときに生成される光を受信することを含む。
【００２０】
本願の文脈で使用される用語「個々の孔(individual pore)」は、孔、一般に、生体膜から延在する経路を指す。生体膜がたとえば皮膚であるとき、個々の孔は、皮膚表面から角質層の全ての部分またはかなりの部分を通して延在する。最も好ましい実施形態では、個々の孔の経路は、角質層全てと表皮の一部を通して延在するが、真皮内に延在しないため、出血が起こらない。最も好ましい実施形態では、個々の孔は、１０μｍ（新生児の場合５μｍ）と１５０μｍとの間の深さを有する。
【００２１】
穿孔後、薬物などの物質が、好ましくは経皮的パッチの形態で、皮膚上に塗布される。
好ましい実施形態では、レーザビームの少なくとも２つのパルスが、同じ孔に照射される。偏向器は、第２の、第３の、またはさらに第４のレーザビームが同じ孔内に照射されるように構築されるかまたは制御される。同じ孔についてのこの複数回のターゲッティングは、比較的低エネルギーのレーザビームを使用することを可能にする。これは、最大光侵入深さが、たとえば、約３ミクロンの波長において人の皮膚の約２〜４ミクロンであるため意味がある。したがって、単一のレーザパスルによって、７０〜２００ミクロンの非常に深い孔を作製することは非常に非効率的である。７０〜２００ミクロンのこうした深い孔は、たとえば、表皮を通って真皮内の血管に至る、親脂性でかつ大きな親水性の浸透物質の高い浸透速度のために必要とされる。レーザビームは、同じ孔内に、１０回まで、またはさらに５０回まで照射されてもよく、それにより、ビームは、好ましくは、同じ孔内に連続して照射され、それにより、生体膜内に微小な穴が「開けられる(drill)」。ビームはまた、複数の他の孔の少なくとも１つに衝撃を与えた後、複数の孔の１つの孔内に再照射されてもよい。
【００２２】
好ましい実施形態では、レーザ穿孔器は、後方散乱光に基づくフィードバックループを備える。最も好ましい実施形態では、フィードバックループは、レーザ源を作動させる穿孔コントローラに連続してかつ作動可能に結合される。穿孔コントローラは、個々の孔の測定された特性を、所定の値と比較し、個々の孔の特性がプリセット値に相当する場合、個々の孔に対してさらなるレーザパルスを放出することを停止する。最も好ましくは、個々の孔の深さが監視される。これは、穴たとえば孔の深さが繰返し測定される点で、材料内に穴を開けることと同様に個々の孔の作製を可能にする。個々の孔の最終深さの精度は、たとえば、１パルスについて少ないレーザエネルギー（１パルスについて焼灼される生体組織の量を少なくさせる）が適用される場合に改善される可能性がある。
【００２３】
一実施形態では、レーザビームの幅および／またはレーザビームのエネルギー密度は、調節されることができ、１パルスについての、個々の孔の幅ならびに焼灼される深さを調節することが可能になる。
【００２４】
レーザマイクロ穿孔器は、好ましくは、０．０５ミクロン（μｍ）と１５ミクロンとの間、好ましくは２ミクロンと１０ミクロンとの間の範囲、特に２．８ミクロンと３．１ミクロンまたは３．１５ミクロンとの間の波長を有するレーザ源を使用する。図１４に開示されるように水の吸収最大値が中赤外線範囲にあるため、約２．９５ミクロンの波長が使用されるのが最も好ましい。
【００２５】
レーザマイクロ穿孔器は、好ましくは、０．０５ｍｍと０．５ｍｍまたは１ｍｍとの間の幅を有するレーザビームを発生する光装置を使用する。好ましい実施形態では、レーザビームは、円形、楕円形、または矩形形状を有し、円形レーザビームの幅は直径であり、矩形レーザビームの幅は、矩形または楕円の長さのうちの１つである。
【００２６】
レーザマイクロ穿孔器は、好ましくは、１ｎｓと１０００ｎｓとの間、特に１ｎｓと１μｓとの間、最も好ましくは１０ｎｓと５０ｎｓとの間または５０ｎｓと１５０ｎｓとの間であるパルス時間幅を有するレーザ源を使用する。
【００２７】
レーザマイクロ穿孔器はまた、好ましくは、１ｍＪ／ｃｍ２と１０００００Ｊ／ｃｍ２との間、特に、１０ｍＪ／ｃｍ２と５Ｊ／ｃｍ２との間のレーザビームのエネルギー密度を有するレーザ源を使用する。
【００２８】
添付図面を参照することによって、当業者によって、本発明がよりよく理解され、その利点が認識されうる。図面は、いくつかの実施形態のいくつかの詳細を示すが、本明細書の開示される発明は、示した実施形態だけに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】生体組織を焼灼する第１のアブレータを示す図である。
【図２】レーザ穿孔した皮膚の１つの孔の略断面図である。
【図３】後方散乱光の強度対時間のグラフである。
【図４】アブレータによって作製された皮膚の切除部の平面図である。
【図５】図４による、皮膚の切除部の縦断面図である。
【図６】生体組織を焼灼する第２のアブレータの詳細を示す図である。
【図７】レーザ穿孔した皮膚の別の孔の略断面図である。
【図８】レーザ穿孔した皮膚の別の孔の略断面図である。
【図９】レーザ穿孔した爪および指の別の孔の略断面図である。
【図１０】生体組織を焼灼する第３のアブレータを詳細に示す図である
【図１１】皮膚上に押付けられた先端の縦断面図である。
【図１２】皮膚上に押付けられた先端の縦断面図である。
【図１３】爪上に押付けられた先端を示す図である
【図１４】水の吸収係数対波長のグラフである。
【図１５】あるエリアを焼灼するために生体組織に印加される一連のレーザパルスの経路を示す図である。
【図１６】欠陥組織を含む皮膚の縦断面図である。
【図１７】欠陥組織を焼灼した後の図１６による断面図である。
【図１８】後方散乱光の強度対時間のさらなるグラフである。
【図１９】後方散乱光の強度対時間のさらなるグラフである。
【図２０】図６と同様の、生体組織を焼灼するさらなるアブレータの詳細を示す図である。
【図２１】生体組織を焼灼するさらなるアブレータの詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、生体組織１を焼灼するレーザ装置１０であるアブレータ１０を示し、アブレータ１０は、レーザビーム４を放出するよう構成されるレーザ源７を備え、レーザビーム４が好ましくは１ｍｍ未満の直径を有するようにレーザビーム４を修正するよう構成された光学部品を備え、生体組織１内に焼灼部位２を作製するために、レーザビーム４を放出するようにレーザ源７を制御するよう構成されるコントローラ１１を備え、センサ１９は、生体組織１からの後方散乱光を受信するよう構成される。図１に開示されるアブレータまたはレーザ装置１０は、レーザ源７およびセンサ１９が配置されるハンドピース１０ａを備え、さらに、電子回路１０ｂ、特に、コントローラ１８を備え、コントローラ１８は、組織コントローラ１８および入出力装置１５またはインタフェース１５に接続される。ハンドピース１０ａおよび電子回路１０ｂは、接続ワイヤ１１ａ、１８ｂを通して通信する。さらなる好ましい実施形態では、部分１０ａおよび１０ｂは、共通ハウジング１０ｃ内に一緒に配置される。図２０は、図１に開示されるものと同様のアブレータ１０のさらなる実施形態を示す。図２０によるアブレータは、レーザビーム４を放出する焼灼レーザ源７を備え、レーザビーム４を皮膚１上へ方向付ける光学部品８ａおよびスキャナ８を備える。ハウジングおよび保護窓８ｉを有する消耗品８が存在する。レーザビーム４は皮膚からセンサ１９へ反射する。
【００３１】
最も好ましい実施形態では、アブレータ１０、相応して、レーザ源７は、一連のレーザパルスを放出する。図２は、図１に開示するアブレータ１０を使用することによって皮膚１内に作製された１つの孔２の略断面図を示す。皮膚１は、種々の組織層を備え、その中で、角質層１ａ、表皮１ｂ、および真皮１ｃが示される。アブレータは、連続する一連のレーザパルスを放出する。レーザビーム４は、皮膚１の表面１ｅ上に照射され、エリアＢ内の皮膚表面１ｅに衝当する。レーザパルスの第１ショットＳ１は、組織体積ＶＳ１を焼灼し、それにより、レーザパルスの第１ショットＳ１後に、底部ＢＳ１を有する孔２が残る。レーザパルスのさらなるショットＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が続き、組織体積ＶＳ２、ＶＳ３、ＶＳ４、ＶＳ５を焼灼し、それにより、深さを増しながら孔２が作製され、それにより、各ショット後の孔２の底部ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５が示される。
【００３２】
レーザビーム４の各ショットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５は、焼灼される組織体積ＶＳ、孔２の底部ＢＳ、または孔２の底部ＢＳの下の組織から後方散乱されるレーザビーム４の一部などの、孔２の内部から生じる一部の後方散乱放出をもたらす。本明細書で使用される用語「後方散乱光(back scattered light)」は、組織から後方放散された、レーザビーム４または別の放出装置からの後方散乱放出を意味し、それにより、用語、光は、可視光に制限されるのではなく、他の波長の電磁放出を含んでもよい。後方散乱光は、センサ１９によって検出され、受信されたセンサ信号Ｓｉは、組織コントローラ１８に格納される。
【００３３】
人の皮膚１は、異なる組織層を備え、各組織層は、異なる水含有量を有し、角質層１ａは約１５〜２０％の水含有量を有し、表皮１ｂは約６０〜７０％の水含有量を有し、真皮１ｃは約７０〜８０％の水含有量を有する。水が、約３μｍの波長において最も高い吸収係数を有し、Ｅｒ：ＹＡＧレーザが、約２．９５μｍの波長を有するレーザビームを放出することが発見された。したがって、約２．９５μｍのレーザビームを放出するＥｒ：ＹＡＧレーザは、異なる組織層を検出するのに非常に適している。この好ましいレーザは、その後方散乱光が、焼灼される生体組織の水含有量に対する感度が高いレーザビームを放出し、したがって、焼灼される生体組織の水含有量を検出することを可能にする。好ましい実施形態では、同じ孔２内に放出される、各レーザパルスＳ１、Ｓ２、…の後方散乱光は、センサ１９によって測定され、少なくとも２つの連続するセンサ信号ＢＳＬ１、ＢＳＬ２、…は、組織コントローラ１８のメモリに格納される。
【００３４】
図３は、図２によって作製された孔２の、後方散乱光の強度対時間のグラフを示す。角質層１ａがレーザビーム４によって焼灼される限り、センサ１９は、角質層の水含有量が比較的低いことにより、比較的高い強度の後方散乱光を受信する。最も好ましくは、少なくとも第１のレーザパルスＳ１は、孔２の周りの組織１および／またはそれぞれの底部ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４の下の組織１の脱水をもたらし、組織１の水含有量を減少させ、したがって、後方散乱光の強度を増加させる。この作用は、図３に示され、第１ショット１が角質層1ａ内の水含有量を減少させたため、後方散乱光ＢＳＬ１、ＢＳＬ２の強度がショット１からショット２へ増加し、それにより、底部ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４に対するレーザビーム４の低い吸収が行われ、したがって、後方散乱光ＢＳＬ２、ＢＳＬ３、ＢＳＬ４の高い強度をもたらす。
【００３５】
レーザビーム４が表皮１ｂに衝当するとすぐ、水含有量が比較的高いため表皮１ｂがレーザビーム４をより多く吸収するため、後方散乱光の強度は著しく減少する。したがって、後方散乱光ＢＳＬ５の強度は、所定の量だけ減少する。組織コントローラは、一連の少なくとも２つの連続するセンサ信号ＢＳＬ４、ＢＳＬ５を比較するよう構成され、また、一連の連続するセンサ信号ＢＳＬ４、ＢＳＬ５の値が所定の量だけ減少すると、組織制御信号ＴＣＳを生成するよう構成される。たとえば、後方散乱光の強度の時系列の差分または積分を計算することによる、減少を検出するための種々の方法が存在する。したがって、後方散乱光の測定は、レーザパルスが、角質層内の生体組織を焼灼するか、表皮内の生体組織を焼灼するかを判定することを可能にし、また、後方散乱光の強度の減少が測定される点で、角質層から表皮への移行を明確に検出することを可能にする。図２に示すように、好ましい実施形態では、たとえば、角質層１ａが完全に除去され、表皮１ｂに対する衝撃が小さな孔を保証するために、レーザビーム４によるそれぞれの孔２の焼灼は、表皮１ｂに達するとすぐ（組織制御信号ＴＣＳが生成されるとすぐ、を意味する）に停止される。
【００３６】
上述した手順は、孔内部から生じる後方散乱光が測定され、したがって、孔が１ｍｍ未満の非常に小さな直径を有していても、それぞれの孔２内の組織特性を明確に検出することを可能にするという利点を有する。好ましい実施形態では、レーザビーム４の後方散乱光は、組織特性を検出するのに十分である。他の光源が必要とされないため、後方散乱光の測定は、非常に迅速でかつ非常に信頼性があり、したがって、たとえば２００〜１０００Ｈｚの高パルス繰返し周波数を可能にする。最も好ましい実施形態のさらなる利点は、検出方法が、皮膚の可視の色ではなく、皮膚層の水含有量に基づくため、皮膚内のメラニンのレベルあるいは黒い皮膚または白い皮膚などの、異なる個々の皮膚に関して、較正が必要ないことである。
【００３７】
図１８は、図２により作製された複数の孔２の、後方散乱光対時間の別のグラフを示す。レーザ装置は、複数のレーザパルスＳ１を同じ孔２内に放出することによって、角質層１ａがレーザビーム４によって完全に焼灼されるように、また、表皮１ｂに達すると、新しい孔２を作製するために、レーザビーム４が別の位置へ方向付けられるように作動する。時間軸ｔの左側から始まって、レーザビーム４は、孔２を作製するために同じ位置に照射され、それにより、各点はレーザパルスの反射光の強度を表す。図３によるグラフと同様に、図１８による反射光の強度は、角質層の水含有量が比較的低いため最初に増加する。表皮１ｂに達するとすぐ、表皮１ｂの水含有量が比較的高いため、反射光の強度が著しく減少し、レーザビームが表皮１ｂに吸収される。表皮１ｂへの到達は、たとえば、強度の急激な減少によって検出されうる。同じ孔２内に照射される最後のレーザパルスは、ＩＭで示される。今や表皮１ｂに達しているため、レーザビーム４は、別の位置に照射され、したがって、生体組織内に新しい孔２を作製するために、ＩＭで示すパルスに続くレーザパルスが始動する。図１８に示すように、一連のレーザパルスは、表皮１ｂに達するまで同じ孔２内に照射され、それが次のＩＭで示される。この手順は、全ての孔２が作製されるまで継続する。図１８に開示する例は、４つの孔２の作製を示し、レーザビームは、ＩＭで示す各レーザパルス後に、新しい孔２を作製する新しい位置に照射される。この手順は、各孔２において全角質層が焼灼されていることが確実であるという利点を有する。さらなる利点は、各孔２の深さが、角質層を完全に除去し、かつ、表皮１ｂに達するのに必要な程度に深く、したがって、疼痛を回避し、孔２が角質層で再び覆われることが可能になる。理解するのが最も重要なことは、角質層の厚さが種々の個体内因子および個体相互因子に依存することであり、そのことは、角質層の一定の厚さ、たとえば、０．２ｍｍを単に焼灼して、角質層が焼灼されることを確実にすることは可能でないことを意味する。孔を深化させるときに単に組織特性を検出することによって、角質層が終わるとき、相応して、表皮が始まるときを明確に検出することが可能になる。各孔２は、角質層を完全に除去するために異なる数のレーザパルスを必要とする可能性があり、それは、本発明による手順によって非常に容易に達成されうる。上述したのと同様な手順が使用されて、表皮１ｂが完全に除去された状態の孔２が作製されることができ、それにより、孔２は、真皮１ｃに達するのに必要な程度に深いだけである。表皮１ｂから真皮１ｃへの移行もまた、最小反射強度を有するレーザパルスを検出することによって、図１８に開示するように検出されうる。その理由は、真皮１ｃが比較的高い水含有量を有し、したがって、強度が低い反射レーザパスルをもたらすからである。この手順はまた、水を含有する他の組織、さらに、ほんの僅かの水を含有する骨に使用されてもよい。
【００３８】
図１に開示されるアブレータ１０は、たとえば、所定の組織特性を有する深さまで組織を切除するのに使用されてもよい。図４は、皮膚１の平面図を示し、皮膚１に沿って、図１によるアブレータ１０が、スキャナによってまたは手動で方向２ｄに移動する。アブレータ１０が方向２ｄに移動可能なスキャナ上に固定されていると仮定すると、アブレータ１０は、第１ショットＳ１を放出し、浅い深さの孔２を作製する。アブレータ１０は、孔２内に一連のショットを放出し、それにより、好ましくは各ショットＳｉ後に後方散乱光を測定する。全部で２０ショット後に、孔２の底部が表皮１ｂに達し、それにより、組織コントローラ１８が組織制御信号ＴＣＳを放出し、連続する一連のショットが停止し、ついには、直前に作製された孔２のすぐ隣の皮膚１に次のショット２１が衝当するような位置に、スキャナがアブレータ１０を移動させると仮定しよう。２２の総ショット数の後に、さらなる組織制御信号ＴＣＳが出され、直前に作製された孔２のすぐ隣の皮膚１に次のショット番号３３が衝当するような位置に、スキャナがアブレータ１０を移動させる。この手順は、全体の切開部２ｂが作製されるまで継続される。図５は、図４に従って皮膚１内に作製された切開部２ｂの縦断面を示す。示すように、角質層１ａの厚さは変わる可能性がある。角質層１ａと表皮１ｂとの間に境界１ｆが存在する。上述した方法は、たとえば、角質層の厚さとせいぜい同じ深さ２ｃを有する切開部２ｂを作製することを可能にするため、切開部２ｂによって角質層は完全に除去されるが、表皮１ｂはほとんど残る。
【００３９】
図６は、生体組織を焼灼する第２のアブレータ１０の詳細を示す。アブレータ１０は、図１に開示する全ての実施形態、特に、レーザ７およびセンサ１９を備える。第１のアブレータ以外に、図６による第２のアブレータ１０はまた、ビームスプリッタ９ｅおよびセンサ９ｂを備え、それにより、センサ９ｂおよびビームスプリッタ９ｅは、孔２から後方散乱した、レーザビーム４の光を受信するよう構成される。この配置構成は、孔２の後方散乱光をさらにより確実に検出することを可能にする。図２１は、図６および２０の配置構成と非常に類似する配置構成を示す。図２０による実施形態以外に、図２１による実施形態は、さらなるレーザモジュール４０、たとえば、緑色レーザモジュールを備え、また、レーザビーム４２をスキャナ８上に照射する収束レンズ４１を備え、スキャナ８は、レーザビーム４と４２の両方を皮膚１の孔２内に照射する。レーザビーム４および４２の一部は、センサ１９に後方散乱するため、緑色レーザモジュール４０の後方散乱光は、センサ１９によって測定されうる。
【００４０】
さらなる実施形態では、さらなる光源９ａが使用されてもよく、それにより、光源９ａは、センサ９ｂまたはセンサ１９が、孔２によって後方散乱した光源９ａの光を受信するように配置される。最も好ましくは、光源９ａは、光を放出し、光は孔２によって後方散乱し、ビーム９ｄとしてセンサ９ｂ上に放出される。好ましくは、光源９ａの波長は、レーザビーム４の波長と異なる。光源９ａ、最も好ましくは、レーザ源は、たとえば５３０＋／−２０ｎｍの範囲の緑色光または４００＋／−３０ｎｍの範囲の青色光または６３０＋／−３０ｎｍの範囲の赤色光を放出してもよい。光源９ａの波長は、たとえば、異なる特性の組織を検出するために重要である。通常スペクトル組織特性に応じて、適切に選択された特定の波長は、図６に開示する配置構成によって異なる組織を検出することを可能にする。
【００４１】
たとえば、図７は、レーザ穿孔された皮膚１内の孔２の断面を示す。９ショット後に、底部ラインＢＳ９（真皮１ｃを意味する）に達する。表皮１ｂは約６０〜７０％の水含有量を有し、一方、真皮１ｃは約７０〜８０％の水含有量を有する。図６に開示する実施形態を使用して、真皮層１ｃを明確に認識するために、使用される光源９ａは青色レーザである。後方散乱光は、センサ９ｂによって受信され、測定されたセンサ信号は、組織コントローラ１８に送信される。一連の連続するセンサ信号の値が所定の量だけ減少するとすぐに、組織コントローラ１８は、真皮１ｃに達したことを示す組織制御信号ＴＣＳを生成する。組織制御信号ＴＣＳが生成された後、アブレータ１０はレーザパルス４を出すことを停止するか、または、レーザビーム４は別の位置に照射される。
【００４２】
図６による実施形態は、種々の異なる組織を検出することを可能にする。図８の略断面は、角質層内でかつ部分的に表皮１ｂ内にある好ましくない組織１ｇを示す。この好ましくない組織１ｇは、たとえば、腫瘍または刺青などの皮膚内の変質部である可能性がある。図１または６による方法および装置は、ショット番号６によって、好ましくない組織１ｇと表皮１ｂとの間の境界ライン１ｈより少し深い底部壁ＢＳ６が作製されるような深さの孔２を作製することを可能にする。組織コントローラ１８は、表皮１ｂの組織を認識し、したがって、レーザビーム４を停止することを可能にする。これは、好ましくない組織１ｇを除去するのに必要な程度に深い孔２を自動的に作製することを可能にする。２つのさらなる孔２が、残りの好ましくない組織１ｇの左側と右側に作製されて、好ましくない組織１ｇが完全に除去される。
【００４３】
本発明による装置および方法は、いろいろな異なる組織を穿孔することを可能にする。図９は、爪１ｉを有する指の部分断面図を示す。本発明による装置および方法は、たとえば、爪１ｉの端または角質層１ａの始まりまたは終わりを検出することを可能にし、所定の組織層に侵入する孔を作製することを可能にする。爪１ｉの下にある皮膚１の表皮１ｂに入らないことが有利であると思われる。その理由は、この表皮１ｂが神経終末を含み、それにより、作製される孔２が表皮１ｂと同程度に深く貫入することになる場合、疼痛が生じることになるからである。
【００４４】
図１０は、Ｑスイッチレーザ源７ならびにレーザビーム成形および誘導装置８を備えるレーザマイクロ穿孔器１０を示す。レーザ源７は、レーザ活性物質７ｂの光励起用の光源７ｃおよび一組の反射ミラー７ｄ、７ｅを有する。レーザ源７は、レーザ結晶７ｂ、好ましくはＥｒを含むレーザキャビティ７ａ、および、励起装置７ｃによってポンピングされるオプションのさらにＰｒをドープしたＹＡＧを備え、励起装置７ｃは、シングルエミッタレーザダイオードまたはエミッタバーまたはエミッタバーの積層体に似たシングルエミッタレーザダイオードアレイのセットである。レーザ源７は、さらに、レーザ結晶７ｂの後方に位置付けられる高反射率ミラー７ｄからなる光共振器と、レーザ結晶７ｂの前方に位置付けられる出力結合ミラー７ｅと、レーザ結晶の後方に位置付けられる可飽和吸収体７ｆとを備える。可飽和吸収体７ｆはＱスイッチとして働く。収束レンズ８ａおよび発散レンズ８ｂは、出力結合ミラー７ｅを超えたところに位置付けられて、平行または擬似平行レーザビーム４あるいは収束レーザビーム４が生成される。レンズ８ａ、８ｂの代わりに、マイクロ穿孔器１０は、異なる光手段８ａ、８ｂを備えることができ、たとえば、レーザビーム４を皮膚１の表面上に収束させる。発散レンズ８ｂは、モータ８ｃによって示す方向に移動しうる。これは、レーザビーム４の幅広化または狭隘化を可能にし、レーザビーム４の幅およびレーザビーム４のエネルギーフルエンスを変更することを可能にする。モータ８ｅによって駆動される可変吸収体８ｄは、発散レンズ８ｂを超えたところに位置付けられて、レーザビーム４のエネルギーフルエンスを変更する。皮膚１上で異なる位置に個々の孔２を作製するために、種々の方向にレーザビーム４を照射するための、ｘ−ｙドライブ８ｇによって駆動される偏向器８ｆ、ミラーが、吸収体８ｄを超えたところに位置付けられる。制御装置１１は、ワイヤ１１ａによって、レーザ源７、ドライブ要素８ｃ、８ｅ、８ｇ、センサ、および詳細に開示されない他の要素に接続される。
【００４５】
好ましい実施形態では、レーザ穿孔器１０はまた、フィードバックループ１３、相応して、フィードバック機構を含む。図１０では、フィードバックループ１３は、レーザビーム９ｄを生成する光学部品を有する送出部９ａおよび光学部品を有する受信部９ｂを備える。レーザビーム９ｄは、個々の孔２の低端に達することができるように、個々の孔２の直径より小さい、たとえば、５倍小さい幅を有してもよい。偏向ミラー８ｆは、測定される個々の孔２に送出部９ａのビームを照射し、反射ビーム９ｄを受信部９ｂに戻るように誘導する。異なる方法で構築されうるこの測定装置９は、低端の特性、たとえば、各組織の水含有量を測定することを可能にする。好ましい実施形態では、個々の孔２の特性は、パルスレーザビーム４が個々の孔２に放出された後その都度測定され、個々の孔２の深さに対する各レーザパルスの影響を制御することを可能にする。フィードバックループ１３は、個々の孔２のフィードバック信号を測定することができる種々の方法で構築されうる。フィードバックループ１３は、たとえば、個々の孔２の低端によって反射される光の強度またはスペクトルの変化を検出するための、光強度測定装置または分光計１４として構築された送出部９ａおよび受信部９ｂを備えてもよい。これは、たとえば、個々の孔２の実際の低端３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが、角質層１ａの一部であるか、表皮１ｂの一部であるかを検出することを可能にする。レーザ穿孔器１０はまた、個々の孔２の特定のデータ、特に、初期微小穿孔データセットを含む穿孔メモリ１２を備える。レーザ穿孔器１０は、好ましくは、穿孔メモリ１２内に予め記述された個々の孔２を作製する。レーザ穿孔器１０はまた、１つまたは複数の入出力装置１５またはインタフェース１５を備えて、穿孔器１０とのデータ交換を可能にする、特に、個々の孔２のパラメータ、初期微小穿孔データセットの穿孔メモリ１２内への転送を可能にするか、または、特定の個々の孔２の実際の深さまたは総表面積Ａｉなどのデータが取得される。入出力装置１５は、カードリーダ、スキャナ、有線インタフェース、またはたとえば、ブルートゥースなどの無線接続でありうる。
【００４６】
レーザ穿孔器１０は、さらに、物質、個人、およびそれより多くのもののデータのようなデータを手作業で交換するための１つまたは複数の入出力装置またはインタフェース１５を備えうる。ユーザインタフェースは、たとえば、ディスプレイ、ボタン、音声コントロール、または指紋センサを備えうる。
【００４７】
レーザ源７を構築するための異なる方法が存在する。レーザ源７は、たとえば、一定幅、たとえば、２５０μｍの幅のビーム４を生成する光学部品を有するレーザダイオードとして構築されてもよい。レーザ源７はまた、有利には、吸収体８ｄを備えうる。単純なバージョンでは、レーザ穿孔器１０は、内蔵レンズシステムを有するレーザ源７およびレーザビーム４を種々の方向に照射する偏向ミラー８ｆを備えうるだけである。吸収体８ｄの代わりに、レーザビーム４の強度は、相応してレーザダイオード７を駆動することによって直接調節されうる。
【００４８】
レーザ源７のパルス繰返し周波数は、１Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲内、好ましくは１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚ内、最も好ましくは５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ内にある。レーザ穿孔器１０の１つの用途内で、２百万と百万の間の個々の孔２、好ましくは１０〜１００００の個々の孔２、最も好ましくは１０〜１０００の個々の孔２が生体膜内に生成されることができ、各孔２は、０．０５ｍｍと０．５ｍｍまたは１ｍｍまでとの間の範囲の幅を有し、また、各孔２は、５μｍと２００μｍとの間の範囲の深さを有するが、個々の孔２の低端は、好ましくは、表皮内にある。必要である場合、穿孔器１０はまた、２００μｍより大きい深さの孔を作製できる。
【００４９】
レーザ穿孔器１０はまた、インターロック機構を備えてもよいため、レーザパルスは、皮膚１上に照射されるときだけ放出される。フィードバックループ１３は、たとえば、パルスが皮膚１上に照射されるかどうかを検出するのに使用されうる。インターロック機構を生成する多数の方法が存在し、全てのこうした方法が考えられることを当業者は理解するであろう。
【００５０】
個々の孔２の水含有量は、レーザパルスを印加する前および後に測定されることができ、角質層、表皮、および真皮が異なる特性たとえば異なる水含有量を有することにより、また、印加レーザパルス当たりの焼灼量の変化に応じて、パルス当たり同じエネルギーが使用される場合、孔の低端が、角質層内にあるか、表皮内にあるか、または、真皮内にあるかが判定されうる。好ましい実施形態では、角質層１ａ、または必要である場合、表皮１ｂの厚さは、パルス当たりの深さの焼灼量の変化に関する情報に基づいて確定されうる。別の実施形態では、組織層は、分光手段によって識別されうる。
【００５１】
図１０は、円柱の個々の孔２を作製する円形レーザビーム４を開示する。個々の孔２は、他の形状、たとえば、レーザビーム４が円形状ではなく楕円形状を有する点で、正方形または矩形を有しうる。個々の孔２はまた、偏向器８ｆの適切な動きによって形作られることができ、いろいろな形状を有する個々の孔２の作製が可能になる。
【００５２】
図１１は、皮膚１上に押付けられた先端８を示し、先端８は凸状組織変位要素８ａを有する。最も好ましくは、組織変位要素８ａの曲率は、好ましくは全ての偏向レーザビーム４、４ａ、４ｂ、…が、ほぼ同じ焦点で皮膚１に衝当し、それにより、同じエネルギーを有するレーザビーム４またはレーザパルスによって皮膚１に衝当することが可能になるように、皮膚１を変位させるようになっている。これは、再現性のある形状および特性を有する複数の孔２を作製することを可能にする。図１２は、皮膚１上に押付けられた別の先端８を示す。先端８は、平面組織変位要素８ａならびにＦθレンズ８ｉを備える。開示されるように、Ｆθレンズ８ｉは、種々の偏向レーザビーム４、４ａ、４ｂが、規定の焦点で皮膚に衝当するようにさせる。図１３は、指１ｄの爪１ｅ上に押付けられた別の先端８を示す。先端８は、爪の形状に適合する凹状組織変位要素８ａを備える。先端８は、偏向レーザビーム４、４ａ、４ｂが、その焦点で爪１ｅに衝当するようになっている光経路補正要素８ｉを備える。レーザビーム４、４ａ、４ｂによって衝当される皮膚上に、偏向レーザビーム４、４ａ、４ｂが収束されるように、光経路補正要素をどのように採用し選択するか（たとえば、形状、屈折率、厚さなど）、同様に、組織変位要素８ａがいつ、平面形状、凸形状、または凹形状を有するかを当業者は理解する。光経路補正要素８ｉは、先端８の一部であってよいが、最も好ましくは、光経路補正要素８ｉは、レーザ穿孔器１０の一部であるため、同じ光経路補正要素８ｉが、多数回使用されうる。人の爪は、水の約５〜１５％を含む。爪の下の爪床は、水の約２５〜６５％を含む。したがって、本発明による方法は、爪床に達するとすぐに孔を穿孔することを停止するために、深化する孔が爪床にいつ達するかを明確に判定することを可能にする。爪床は血管および神経を含む。したがって、出血および疼痛を回避するために爪床に達するとすぐに穿孔することを停止することが有利である。
【００５３】
図１０は、生体組織内に複数の孔２を作製することを可能にする偏向器８ｆを開示する。図４は、たとえば直線に沿って切開部が生成されるように、皮膚１上でレーザビーム４を移動させることができるスキャナを開示する。同様に、図１に開示されるレーザ装置１０は、図１５に開示するように、孔２の経路２ｄを作製することを可能にし、個々の孔２は、隣り合うように置かれ、連続する孔２の間に側壁を残さない。経路２は、たとえば、全体エリアの焼灼組織を作製するために孔２がどのように焼灼される可能性があるかに関する例を示す。したがって、本発明による装置および方法は、たとえば、表皮を全く除去しないか、または、表皮をほんの少しだけ除去しながら、所定エリアの皮膚１の角質層を完全に除去することを可能にする。図５は、２次元切開だけのための、こうした角質層の除去を開示する。図１５に開示する方法は、角質層の３次元的除去を可能にする。レーザ装置を作動させるさらなる方法では、各連続する孔のためではなく、反射光を測定することなく観察孔２が作製された後にだけ、孔２の反射光を測定することが有利であると思われる。図１５に開示する方法では、たとえば、黒色で表示される孔２についてだけ、組織層を検出するために後方散乱光が測定される。したがって、最初の黒色孔２について、角質層を完全に除去するために１５のレーザパルスが必要とされたと仮定すると、作製された孔２のすぐ隣に配置された次の孔２が同じ特性を有するため、同じ量の１５のレーザパルスが印加されることが予想されうる。
【００５４】
図１０による装置はまた、たとえば皮膚１の中から好ましくない組織１ｇを除去するのに適する場合がある。図１６は、好ましくない組織１ｇを有する皮膚１の縦断面を示す。図１７は、好ましくない組織１ｇが除去された皮膚１の同じ縦断面を示す。好ましくない組織１ｇは、３次元形状であり、また、完全に除去されることができ、それにより、健康な組織をできる限り少なく破壊し、皮膚１内に穴１１を残す。本発明による方法によって作製される連続する一連の個々の孔２は、穴１１の底部が段差を示すことによって認識されうる。段差は、各孔２の底部ラインによって形成され、焼灼された孔２全てが、これらの段差を示す穴１１内の底部エリアを残す。
【００５５】
皮膚の焼灼だけが先の図において開示されるとしても、方法および装置は、いろいろの生体組織内の異なる特性の組織を検出するために使用されることができ、したがって、皮膚に限定されなり。
【００５６】
孔２内の組織の特性を認識するために、たとえば光源によって照明される皮膚および孔からの後方散乱光を受信する２次元センサを使用してもよい。孔の深さが表皮に達するとすぐに、表皮の高い水含有量が光の反射を除くため、孔は非常に暗くなる。さらに、レーザビームが組織を脱水するため、レーザビームによって直接衝当されないが脱水された組織と、組織の乾燥作用のために非常に多くの光を反射するこの組織との間に強いコントラストが存在する。孔の特性、すなわち、孔内の組織の特性は、孔および皮膚の表面からの後方散乱光を受信する２次元センサを使用して認識されてもよい。センサ上で孔が非常に暗くなると、このことは孔が表皮に達したことを示す。孔の検出、特に、表皮または真皮などの異なる組織に孔が達したことを検出するために使用されるのに適する２次元映像解析用の知られている複数の方法が存在する。
【図１】
0005457359.tif 000002
【図２】
0005457359.tif 000003
【図３】
0005457359.tif 000004
【図４】
0005457359.tif 000005
【図５】
0005457359.tif 000006
【図６】
0005457359.tif 000007
【図７】
0005457359.tif 000008
【図８】
0005457359.tif 000009
【図９】
0005457359.tif 000010
【図１０】
0005457359.tif 000011
【図１１】
0005457359.tif 000012
【図１２】
0005457359.tif 000013
【図１３】
0005457359.tif 000014
【図１４】
0005457359.tif 000015
【図１５】
0005457359.tif 000016
【図１６】
0005457359.tif 000017
【図１７】
0005457359.tif 000018
【図１８】
0005457359.tif 000019
【図１９】
0005457359.tif 000020
【図２０】
0005457359.tif 000021
【図２１】
0005457359.tif 000022