(57)【要約】チップ化での使用のための典型的な処置システムは、例えばレーザのような光エネルギー源を含む。例えば、システムのパラメータ及び、個々のチップを通じて与えられる処置を変えるために、チップの組みは、処置システムへ交換可能に取り付けられてもよい。本発明の実施例は、セキュリティチップおよび/またはメモリを持つチップを含む。セキュリティチップは、許可されていないチップの使用から処置システムを保護し、メモリは、処置を高めるために、チップおよび/または処置システムについての情報を格納する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り外し可能なチップ装置を備える医療電磁エネルギー処置システムであり、前記取り外し可能なチップ装置は、
医療電磁エネルギー処置システムの処置端に取り外し可能に取り付けられるように形成されたハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、第１の安全コードを含む第１のメモリと、および
ハウジングが医療電磁エネルギー処置システムの処置端に取り付けられた時、医療電磁エネルギーシステム処置システムとの通信を確立して、第１の安全コードに基づきチップ装置を許可するために、ハウジングに取り付けられた通信デバイスとを備えることを特徴とする医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２】
チップ装置が許可されていないなら、医療電磁エネルギー処置システムは、電磁処置エネルギーの供給を無効にする請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３】
チップ装置が許可されているなら、医療電磁エネルギー処置システムは、電磁処置エネルギーの供給を可能にする請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項４】
チップ装置に取り付けられず、かつ第２の安全コードを含む第２のメモリを更に備え、
チップ装置の許可は、更に第２の安全コードに基づく請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項５】
チップ装置の許可は、第２の安全コードを用いたチャレンジ応答プロトコルに基づく請求項４記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項６】
ハウジングが医療電磁エネルギー処置システムの処置端に取り付けられた時、秘密キーとして第２の安全コードを用いて暗号化アルゴリズムを実行するために、チップ装置上には装着されないが、通信デバイスと通信可能に結合されるプロセッサを更に備える請求項４記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項７】
ハウジングが医療電磁エネルギー処置システムの処置端に取り付けられた時、秘密キーとして第１の安全コードを用いて暗号化アルゴリズムを実行するために、チップ装置上には装着されないが、通信デバイスと通信可能に結合されるプロセッサを更に備える請求項４記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項８】
秘密キーとして第２の安全コードを用いて暗号化アルゴリズムを実行するために、第１のメモリと、通信デバイスとに通信可能に結合されたプロセッサを更に備える請求項４記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項９】
秘密キーとして第１の安全コードを用いて暗号化アルゴリズムを実行するために、第１のメモリと、通信デバイスとに通信可能に結合されたプロセッサを更に備える請求項４記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１０】
ハウジングが医療電磁エネルギー処置システムの処置端に取り付けられた時、第２の安全コードの少なくとも一部に基づく第１の計算を実行するために、チップ装置上には装着されないが、通信デバイスと通信可能に結合されるプロセッサと、第１の計算結果の少なくとも一部に基づく次の計算を実行するために、第１のメモリと通信デバイスと通信可能に結合される別のプロセッサとを更に備える請求項４記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１１】
電磁処置エネルギーは、190nmから10,600nmの範囲の波長の光エネルギーを持つ請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１２】
光エネルギーを、およそ４mm以下の焦点深さでターゲットエリアに伝える一つ以上の光エネルギー通路を更に備える請求項１１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１３】
光エネルギーを、およそ直径５００ミクロン以下の光スポットサイズのターゲットエリアに伝える一つ以上の光エネルギー通路を更に備える請求項１１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１４】
部分レーザ治療のためのパターン内のターゲットエリアへ光エネルギーを伝える一つ以上の光エネルギー通路を更に備える請求項１１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１５】
電磁処置エネルギーは、300KHzから3GHzの電磁周波数のエネルギーを持つ請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１６】
医療電磁エネルギー処置システム内に位置し、第２の安全コードを含む第２のメモリを更に備え、チップ装置の許可は、更に第２の安全コードに基づく請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１７】
医療電磁エネルギー処置システムの処置端は、ハンドピースを備え、そしてハウジングは、ハンドピースに取り外し可能に取り付けできるように形成される請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１８】
ハンドピース内に位置し、そして、第２の安全コードを含む第２のメモリを更に備え、チップ装置の許可は、更に第２の安全コードに基づく請求項１７記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項１９】
ハウジングを通じ、ハンドピースの遠方端からのエネルギー通路を更に備える請求項１７記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２０】
エネルギー通路は、もっぱら空きスペースである請求項１９記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２１】
通信デバイスは、第１の組みの電気接点を備え、ハンドピースは、第２の組みの電気接点を含み、そして、ハウジングがハンドピースに取り付けられた時、２つの組みの電気接点は、電気的に結合する請求項１９記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２２】
ハンドピースに対し、ハウジングを適切に保持するためのコネクタ機構を更に備え、ターゲットエリアを横切ってハンドピースが移動する間に、ターゲットエンアの処置を可能にするように十分な力で保持する請求項１９記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２３】
コネクタ機構は、磁石、クリップ、ネジ接続、粘着剤、突起による結合、スナップおよびラッチの少なくとも１つを備える請求項２２記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２４】
第１のメモリを含む無線周波識別チップを更に備える請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２５】
通信デバイスは、少なくとも部分的に無線である請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２６】
ハウジングは使い捨てである請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２７】
移動検出器により使用されるために、ターゲットエリアへ光を当てるための光放射ダイオードを更に備える請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２８】
チップ装置の許可は、第１の安全コードを用いたチャレンジ応答プロトコルに基づく請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項２９】
チップ装置の許可は、調節されたハッシュアルゴリズムの使用を備える請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３０】
チップ装置の許可は、SHA-1のアルゴリズムの使用を備える請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３１】
チップ装置の許可は、MD4またはMD5のアルゴリズムの使用を備える請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３２】
医療電磁エネルギー処置システムは皮膚を処置するよう構成される請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３３】
チップ装置に取り付けられたメモリは、チップ装置に対するシステム使用時間、チップ装置を通じて伝送されたエネルギーおよび、チップ装置に対するエネルギーパルスカウントデータの少なくとも１つを格納する請求項１記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３４】
前記メモリに格納されたデータをアップデートするためのプロセッサを更に備える請求項３３記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３５】
処置エネルギーを提供する電磁エネルギー源と、
電磁エネルギー源に結合されたハンドピースであり、遠方端を持ち、その遠方端を通じて電磁エネルギー源から処置エネルギーを伝えるハンドピースと、
少なくとも２つの交換可能なチップと、および
チップがハンドピースの遠方端に取り付けられた時、格納された安全コードに基づき、チップを許可するため、チップ外部に位置するホストプロセッサとを備え、
前記交換可能なチップは、ハンドピースの遠方端に取り外し可能に取り付けられ、そして、ハンドピースに取り付けられた時、チップを通じて、ハンドピースの遠方端から処置エネルギーの少なくとも一部を伝え、そして、各チップは、安全コードを格納するメモリを含むことを特徴とする医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３６】
少なくとも２つの交換可能なチップは、異なり、かつ、異なる処置を生じるように機能する請求項３５記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３７】
少なくとも２つのチップは、異なる寸法であり、かつ、異なる処置を生じるように機能する請求項３６記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３８】
少なくとも２つのチップは、異なる形状の解剖組織の部分を処置するために、形状が異なる請求項３６記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項３９】
処置エネルギーは光エネルギーであり、そして、少なくとも２つのチップは、チップの基部端寸法からチップの遠方端で互いに異なり、ターゲットエリアで、異なるスポットサイズおよび/または、光エネルギーの異なる焦点深さを生じるように機能する請求項３６記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項４０】
処置エネルギーは光エネルギーであり、そして、少なくとも２つのチップは、異なる処置を生じるように機能する次の要素、即ち、フィルタ、光リミッター、受動のQスイッチ要素、飽和可能なアプゾーバー、回折光要素、偏向要素、光・電気要素、ホログラフィック要素、レンズおよび音響・光要素の少なくとも１つで互いに異なる請求項３６記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項４１】
電磁エネルギー源は、２つ以上の波長で光エネルギーを発生でき、チップの少なくとも１つは、一つの波長での伝送を阻止し、そして、チップの異なる少なくとも１つは、異なる波長での伝送を阻止する請求項３６記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項４２】
チップに取り付けられたメモリは、処置の間にホストプロセッサによりアクセスされるチップ固有のデータを格納する請求項３６記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項４３】
処置エネルギーは光エネルギーであり、そして、異なる処置は、焦点深さ、光スポットサイズ、光ビーム形状、処置エリアの寸法および処置パターンの処置特性の少なくとも１つで異なる請求項３５記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項４４】
少なくとも１つのチップは、対応する処置に関係するデータを含むメモリを含む請求項３５記載の医療電磁エネルギー処置システム。
【請求項４５】
電磁エネルギー源は、190nmから10,600nmの波長を持つ請求項３５記載の医療処置システム。
【請求項４６】
処置エネルギーは、部分レーザ治療に対するパターン内のターゲットエリアに伝えられる請求項３５記載の医療処置システム。
【請求項４７】
チップに取り付けられたメモリは、チップのシステム使用時間、チップを通じて伝送されたエネルギー、および、チップに対するエネルギーパルスカウントデータの少なくとも一つを格納する請求項３５記載の医療処置システム。
【請求項４８】
チップに取り付けられたメモリは、チップのタイプ、チップの形態、チップのパラメータ、システム形態、および、システムパラメータの少なくとも一つを格納する請求項３５記載の医療処置システム。
【請求項４９】
ホストプロセッサは、メモリに格納されたデータをアップデートする請求項３５記載の医療処置システム。
【請求項５０】
ホストプロセッサは、メモリから読み出したデータに基づき、処置エネルギーの光特性の少なくとも１つを制御する請求項３５記載の医療処置システム。
【請求項５１】
処置エネルギーの特性は、パルス幅、パルス形状、エネルギー、ビーム形状、波長、デューティサイクルおよび、反復速度の一つ以上を含む請求項５０記載の医療処置システム。
【請求項５２】
チップの実際の使用が、チップ使用のしきい値を超えた時、ホストプロセッサは、処置エネルギーの伝送を停止する請求項３５記載の医療処置システム。
【請求項５３】
組織を処置するために、電磁エネルギーを使用する方法であり、
ハンドピースの遠方端へのチップの取り付けに応答して、そのチップに取り付けられたメモリに含まれる第２のコードに基づき、チップを許可するステップと、および
チップが許可されないなら、処置エネルギーを、ハンドピースの遠方端へ導くことを停止するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項５４】
組織を処置するために、光エネルギーを使用する方法であり、
ハンドピースの遠方端へのチップの取り付けに応答して、そのチップに取り付けられたメモリに含まれる第２のコードにアクセスするステップと、
第のコードに基づきチップを許可するステップと、および
前記許可に基づき、光エネルギーのハンドピースの遠方端への供給を制御するステップとを備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、Len DeBenedictis その他により2004年９月９日に出願された特許出願 No.60/609,037の“医療レーザ処置のための取り替え替え可能なチップおよびそのチップの使用法”を優先主張する。前述の内容は、その全体に関してここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は一般に、光エネルギーを用いて医療または外科の処置を提供するための方法および装置に関し、特に、処置システムでのハンドピースに結合される交換可能なチップおよび、組織(例えば人の皮膚)の処置のために、光放射を用いてそのようなチップを使する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
レーザおよび他の強力な光源は、皮膚組織処置を含む種々のタイプの組織処置に対して使用される。光エネルギー特にレーザエネルギーは、処置される組織内に所望される結果が達成されるために、医療での万能ツールとして一般に使用される。例えば、過度の血管障害、色素障害、座瘡傷、ロゼット病などのような一般の皮膚問題を処置するためにレーザが用いられてきた。追加的に、皮膚を美しくし、そして、皮膚の異なる層を作り替えて、皺や古い皮膚の外観を改善することにより、レーザは、より良好な整形を達成するために、美容外科でも採用されている。一般的に、皮膚の再生は、新しく、より若々しく見える皮膚を発育させ、同時に、新しい皮膚の発生および成長を促進するために、皮膚のトップ層が、化学的、機械的な摩擦またはレーザを用いて、完全に除去される手順が理解されている。レーザによる皮膚再生では、レーザエネルギーは、皮膚のより深い層内に浸透し、そして、そして、同時に、皮膚の若さに貢献するコラーゲンのような、余分な細胞マトリックスの構造の発生および/または変更することを狙っている。
【０００４】
光を用いた皮膚組織の処置の間、光ビームは、患者の皮膚表面を照射する。一般に、このような処置に使用されるレーザは、水のような、皮膚内の自然の発色団の一つにより吸収される波長で機能するが、発色団が組織に追加されてもよい。主な発色団として水の場合、細胞および細胞間の水が光エネルギーを吸収し、そして光エネルギーを熱エネルギーに変える。処置の間、組織内の熱エネルギーの変換は、光ビームの動作パラメータを変える熱伝導、対流、放射、物質交代、蒸発、および相変化を含む複雑なプロセスである。そのような手順では、ターゲットの組織領域下の組織やその周囲に損傷を与えないことが重要となる。波長、電源、光の強度、パルス期間、放射速度などのような光ビームの光動作パラメータは、適切に選択され、患者の皮膚内の細胞および細胞間の水は、加熱されて、温度上昇して、所望の皮膚効果を提供する。逆に、光動作パラメータの不適切な選択は、組織の不足処置または過剰処置につながる。従って、適切な量でかつ、一様に制御可能な方法で光が組織に供給されるように、処置に用いられる光動作パラメータを正確に制御することが望ましい。
【０００５】
皮膚組織処置のデバイスは、可搬の供給装置(しばしばハンドピースと称される)を含む。ハンドピースは、内科医が組織への処置を行うのに適した手段である。処置の間、ハンドピースの放射光は、内科医の手により、処置されるべき組織に沿って移動される。そのようなデバイスからの処置レベルは、典型的に、光ビームの動作パラメータを手動で選択することにより、予め設定される。例えば、パワーレベル、エネルギー、反復速度、温度、光強度、および電流を含む動作パラメータは、全体の処置プロセスの処置の程度を決定する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常のハンドピースの典型的なアプローチは、皮膚組織の大きな領域を扱うために、皮膚の一つの領域からパッチワークのような方法で別のエリアへ手動で移動される微細なパルス化された処置ビームを生成する。そのようなアプローチは、処置される皮膚表面に関して、個々の処置の不正確な位置決めに関連して、人工生成物や鋭い境界を生成する欠点を持つ。
【０００７】
通常のハンドピースの別の欠点は、上で述べたように、処置の選択されたレベルを決定するレーザ動作パラメータが、処置の全過程に対して、典型的にプリセットされることである。それぞれの患者の個々の組織の特性は、処置に先だって、予備の組織の評価に基づきファクター化され、そして、その処置は、予め決定された動作パラメータを用いて進められる。
【０００８】
例えば、いくつかのハンドピースの装置は、内科医が処置速度の調整を可能にするように、ハンドピースの移動速度を内科医に示すフィードバックを提供してもよい。しかし、このハンドピース装置は、内科医に、予め設定された移動速度で処置することを要求する。この装置の欠点は、内科医に単一の処置速度に制限することである。ほほのような大きいフラットなエリアでは、高速で処置することが望ましい。くちびるのように、大きく輪郭がつけられたエリアでは、低速で処置されるのが望ましい。内科医を予め選択された移動速度に制限することは、互いに接近する大きいフラットエリアおよび大きく輪郭がつけられたエリアを含む顔などの領域を処置する時、内科医の自由度を制限する。更に、処置プロセスの間にハンドピースの速度が変化するなら、装置は、変化した移動速度を補償するために、それの動作パラメータの自動調整が提供せず、一様でない処置となる。
【０００９】
皮膚のまたは美容の外科の分野で用いられているロボット的な手段の適用は、人間の不正確の限界を克服する。しかし、典型的な従来のロボット装置の一つの欠点は、内科医が与える処置での必要な方向および判定がロボットには欠けていることである。ロボットは正確ではあるが、複雑な選択をし、または処置の間での予期せぬ状況に反応するほどに、十分な知能を一般に持たない。更に、ロボットは、美的センスを決定権を与えない。典型的な一般のロボット装置の別の欠点は、完全な処置は、患者の完全な固定を要求する。また、患者の動きを補償するには、精巧なイメージ安定化システムが採用されなくてはならない。
【００１０】
現在の多くの医療レーザシステムは、処置される組織に接触して使用される。そのような接触システムは、清潔を維持するために、清浄および特別の注意を要求し、そうでないなら、効率のみならず、処置に依存した無菌状態が必要となる。そのような接触システムは、エネルギーが通過する一つのウィンドウまたはいくつかの開口をしばしば含む。そのようなウィンドウまたは開口が、上記の物質、スクラッチ、チップまたはクラックにより、阻止されると、装置は典型的に適正に機能しない。従来のシステムは典型的に、変更できない機構、電気的および光学的部品、形態および接続を有する完全に統一されたハンドピースを持つ。
【００１１】
この発明は、現存の医療レーザシステムおよび方法に関係する問題を大きく低減する装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一般に、この発明は、医療処置システムのための交換可能なチップに特徴がある。チップの実施例で使用されるための典型的な処置システムは、例えば、レーザ、または無線周波の発生器のような電磁エネルギー源を含む。１組のチップは、例えば、システムパラメータ、および、個々のチップを通じて提供される処置を変えるために、処置システムに交換可能に装着される。この発明の実施例は、セキュリティチップおよび/またはメモリに取り付けられたチップを含む。セキュリティチップは、処置システムが、許可されていないチップで使用されることを保護する。メモリは、処置を強化するために、チップおよび/または処置システムについての情報を格納する。チップは、例えば、SHA-1 アルゴリズムのようなキー化されたハッシュアルゴリズムの使用を通じて許可されてもよい。その許可は、チップに取り付けられた電気的コネクタ、または無線接続のような通信デバイスにより実施されてもよい。
【００１３】
この発明の実施例は、ハンドピースを含む医療の光エネルギー処置システムで使用されるための交換可能なチップ装置に特徴がある。そのチップ装置は、ハウジング、光エネルギー通路およびセキュリティチップを含む。ハンジングは、ハンドピースの遠方端にチップを取り外し可能に取り付けできるように形成される。チップが取り付けられた時、光エネルギー通路は、ハンドピースの遠方端からチップ装置を通じてターゲットエリアへ光エネルギーを伝えるための通路を提供する。セキュリティチップは、光エネルギーをハンドピースの遠方端へ供給することを可能にする、不能にするかを決定するために使用される。例えば、セキュリティチップが不正または誤りなら、光エネルギーはディセーブルにされる。セキュリティチップが適正なら、チップが許可されたことを示し、光エネルギーが出力される。
【００１４】
この発明の別の態様では、医療の光エネルギー処置システムは、光源、ハンドピースおよび２組以上の交換可能な異なるチップを含む。ハンドピースは光源に光学的に結合され、そして、光源からハンドピースの遠方端へ光エネルギーを伝えるように構成される。むそのチップは、取り外し可能にハンドピースの遠方端に取り付けられる。取り付け羅玲多時、各チップは、ハンドピースの遠方端からターゲットエリアへ光エネルギーの少なくとも一部を伝える。しかし、チップは異なる。例えば、チップは異なる形態、異なる物理的な設計または寸法、および/または異なる動作特性を持つ。その差異は、異なる処置を引き起こすよう機能する。
【００１５】
別の実施例では、医療の光エネルギー処置システムは、光源、ハンドピース、交換可能なチップおよびホストプロセッサを含む。その光源、ハンドピースおよびチップは、上と同じように機能する。しかし、チップは、チップ固有のデータ、例えば、チップのシステム使用時間、チップから伝えられたエネルギー、チップに対するエネルギーパルスのカウントデータ、チップのタイプ、チップ形態、および/またはパラメータを格納する取り付けメモリを含む。チップ外部に位置するホストプロセッサは、処置プロセスの一部とて、チップ固有データにアクセスするために、メモリと通信する。
【００１６】
この発明の他の態様は、上で述べた実施例に関連する方法、システムおよびアプリケーションを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
多くの議論および多くの実施例は、皮膚適用に関連してここで述べられている。しかしながら、このことは、この発明を単に皮膚治療に限定するものでないことに注意すべきである。一般に、取り替え可能なチップを通じて電磁エネルギーによる皮膚組織の処置は、この発明に含まれる。実施例は、光エネルギーの使用に基づくが、この発明の範囲は、無線周波数、マイクロ波処置デバイスのような電磁エネルギーにも拡げられることを意図している。好ましい無線周波およびマイクロ波処置デバイスは、300KHzから3GHzの範囲内、より好ましくは、4MHzから10MHzの範囲内の電磁周波数を持つ。電磁周波数は、エネルギーの所望される浸透深さに基づき選択できる。
【００１８】
この発明の実施例は、交換可能で、使い捨てであってもよいチップを含む。追加的な利点として、チップを交換することにより、処置システムのパラメータおよび処置パラメータを変更できる能力を含み、このチップの交換は、ハンドピース自体の光要素または、機械的な形態を変更することに比べ、典型的により簡単でより効率的である。例えば、組織内への処置ビームの焦点深さ、および/または、組織表面での処置ビームのスポットサイズを変えるために、異なるチップは、チップの光軸に沿って異なる寸法を持つ。異なるチップは、処置ビームの光軸に平行な他のものとは別に、異なるサイズの寸法を持ってもよい。異なるチップはまた、異なる形状であってもよく、それは、特定の状態または特定の解剖組織構造を処置するために、サイズや形状が設定される。チップを通じて伝送される光の波長を制限するために、異なるチップは異なるフィルタ特性を持ってもよい。更に別の実施例は、LEDの位置や組織表面へ伝送されるLED光が通過する窓を変えると共に、種々のトラッキングまたは検知の目的のために、異なるLEDを含んでもよい。光システムを維持することにより、単一のハンドピースから効果的な処置パラメータの多様性を提供する一方、ハンドピース内で相対的に一定の形状のレーザシステムおよびハンドピース機構、チップの変更、コストおよび複雑さが低減される。
【００１９】
ロボットタイプで移動制御フィードバックを採用する改良されたレーザ処置システムおよび方法の実施例は、それぞれがReliant Technologies, Inc,. に譲渡された同時係属中のU.S 特許出願 No.10/745,761および60/605,092(事件番号 23920-09449)の“レーザによる組織処置をモニターし制御するための方法および装置”(2003年12月23日および2004年8月26日にそれぞれ出願)に開示されている。これらの実施例は、典型的に、組織がより簡単に検出されるように、その組織を照らすために光放射ダイオード(LED)または他の照明源を使用する。更にそれぞれがReliant Technologies, Inc,.に譲渡された同時継続中のU.S 特許出願 No.10/367,582の“光エネルギーのパターンを用いて処置するための方法および装置”(2003年2月14日出願)および、同時継続中のU.S 特許出願 No.10/883,356(事件番号23920-09289)の“皮膚の部分光処置のための方法および装置”(2004年7月9日出願)は、治療されない箇所をそのままに残す、部分的なレーザー治療および、顕微鏡による個別の治療ゾーンの使用を開示する。それらの双方の明細書は、その全体が参考のためここに取り込まれる。
【００２０】
微細スポット(つまり典型的には、処置ビームの光軸に直交する最大の細胞死の組織寸法で測定された、典型的には、およそ５００ミクロン以下の直径、好ましくはおよそ２００ミクロン以下)を用いたこれらを含むレーザ処置では、所望され、かつ効果的な処置結果を得るために、種々のパラメータが重要となる。例えば、重要なパラメータは、以下のうちの一つ以上を含む。組織に伝送される光の波長、組織表面での処置スポットのサイズ、典型的に、処置表面または、ハンドピースの接触面の表面から測定された、処置ビームの焦点深さ、処置表面での加熱または冷却の量、出口のウィンドウまたは処置ハンドピースのための開口の形態(例えば、接触または非接触のウィンドウ、ウィンドウまたは開口の形状)などである。この発明の実施例は、上記の同時継続の特許出願で述べられた発明および実施例の有効性を強化するチップを含む。しかしながら、ここで述べられたチップの実施例は、上記の特許出願またはここで述べられる発明に関連して使用することに単に限定されない。
【００２１】
微細なスポットまたは皮膚への４mm程度の焦点深さを使用する処置システムは、大きいスポットサイズのシステムと比較して、より高い光エネルギーによる処置を使用する。より高い流れは、チップのウィンドウに損傷を与え、かつ、大きい散乱を生じさせ、この散乱は、微細スポットサイズに対してより重大となり、そして、不十分な処置または矛盾した処置を引き起こすかもしれない。従って、定義された量の使用後にチップが交換されることをシステムが検証できるように、チップ使用データを安全に格納するための装置を持つことが望ましい。チップ使用データは、ここで述べた暗号化アルゴリズムを用いて、メモリ内のチップに安全に格納できる。
【００２２】
図１は、典型的な医療処置システムの基本要素を示す。この処置システムでは、ハンドピース１０２は、ケーブル１１２を通じてコンソール(キャビネット)１２２に結合される。コンソール１２２は、すべての実施例で含まれないこともあり、その場合、レーザシステムおよびコントローラは、自立型でそして、それらの館の種々の電気的および光学的な結合から分離してもよい。ハンドピースは典型的に、移動可能で、かつ、人手により操作できるようにサイズが設定される。ケーブル１１２は典型的に、種々の光ファイバーおよび電線を保持し、保護する。コンソール１２２は、例えばレーザシステム１０６のような一つ以上の光システムを保持する。ケーブル１１２内の光ファイバーは、光システムからハンドピースへ光を伝送するために、一つ以上の光システムおよびハンドピース１０２と光学的に結合される。ユーザが、処置システムからの情報と作用し、制御し、そして受信できるように、ユーザ入力/出力インターフェース１２４は典型的に、処置システム内に含まれるか、それに取り付けられる。
【００２３】
図１は、２つのレーザシステム１０６および１０８に結合されたハンドピース１０２の例を示す。図１の例では、レーザシステムは、光システムとして描かれている。しかしながら、フラッシュランプまたはLEDのような非レーザ光源がレーザの替わりに使用されてもよいことが当業者なら理解されよう。第２のレーザシステム１０８は、ハンドピース１０２に結合されてもよい。ケーブル１１２および/または１１４内の光路は典型的に、レーザシステム１０６および/または１０８からハンドピース１０２へ光を伝えるために使用される。レーザシステム１０６、１０８は典型的に、レーザのための制御システム１１６、１１８を含み、その制御システムは、内部または外部設置であってもよく、また、レーザ間で共有されてもよい。その制御システムは典型的に、例えば、パルス長、エネルギー、(適したレーザに対する)波長、デューティサイクルなどのレーザの動作特性の制御に使用されるソフトウェアまたはファームウェアを伴う、コントローラ、マイクロプロセッサ、および/または、デジタル信号プロセッサ(DSP)を含む。２つのレーザシステム１０６および１０８は、単一の光ファイバーを通じて光を伝送し、更に、単一のレーザが複数の波長を発生してもよいことが当業者には理解されよう。この発明の実施例は、これらのレーザシステムの形態を意図し、かつ、含む。この発明の実施例では、交換可能で使い捨てのチップ１０４は、ハンドピース１０２処置端に結合される。この発明の実施例のチップは典型的に、生体に安全なプラスチックまたは金属から作られた外側のシェルまたは外皮を持ち、かつ、密閉状態にシールされる。
【００２４】
図２は、図１に示したレーザ処置システムのより詳細な図を示す。図２は、この発明の態様に基づく制御された組織処置システム１００を示す。図２に示した例によると、システム１００は、光ビームの放射のために、電気的または光的な結合を通じて光放射器１２０を動作させる電源１１０、光ビームの伝送のための光ファイバー１３０、交換可能なチップ(ここでは図示せず)および、ターゲットエリア１５０に向けて光ビームを放射するために、光ファイバー１３０に結合された光要素１６０を持つ可動なハンドピース１４０、ハンドピース１４０の位置パラメータの変化を検出する検出器１７０および、ハンドピースの位置パラメータの検出された変化に応答して、ターゲットエリア１５０に向けて放射される光ビームの動作パラメータを制御するコントローラ２００を含む。光は典型的に、一つ以上の態様では平坦または湾曲した、光学的に透明のウィンドウ１５５を通過する。光要素１６０、検出器１７０、およびウィンドウ１５５は、全体で、または一部で、この発明の実施例に基づく交換可能なチップに結合されるか、および/またはそのチップ内に閉封される。結合１１５は、単に光ビームが通過する自由空間領域から成るかも知れない。コントローラ２００は、新たな動作パラメータを計算するためのプロセッサ２０２および、装置２００の動作パラメータを選択して調節するためのインターフェースユニット２１０を備える。そのコントローラ２００は、電源１１０、光放射器１２０および光要素１６０の少なくとも１つにおけるパラメータを調節することにより、動作パラメータを制御してもよい。明確化のためにそれらの構成の一つのみが図示されている。
【００２５】
処置システム１００の光放射器１２０は、いずれかの光源であってもよい。光放射器１２０は、一つ以上の光源を用いて少なくとも部分的に提供されてもよい。ある適用適用では、光放射器１２０は望ましくは、１次元のアレーまたは２次元のアレーのように、アレーに配置された複数の光源を含む。この発明に用いられた光源はレーザであることが好ましいが、他のレーザでない光源が使用されてもよい。この発明に基づく適したレーザは、希ガスレーザ(例えばアルゴンレーザ、ヘリウムネオンレーザなど)、ダイオードレーザ、ファイバーレーザ、および調整可能なレーザを含んでもよい。しかしながら、組織処置システム１００のための特定のレーザの選択は、特定の適用に対して選択された皮膚処置のタイプに依存することを理解すべきである。光放射器１２０は典型的に、およそ1Wからおよそ100Wの間、好ましくはおよそ30Wの光パワーを生じるように適合される。
【００２６】
光放射器１２０は、一つ以上の波長を持つ一つ以上の光ビームを放射する。レーザ発生の組織処置では、各光ビームは、ターゲットエリアへの所望の皮膚処置の効果を得るために選択される光動作パラメータの特定の組みにより特徴付けられてもよい。光ビームの動作パラメータは、光の量、パワー、パルス速度、デューティサイクル、光強度、パルス開始のタイミング、パルス期間および波長を含む。
【００２７】
いくつかの実施例では、光放射器１２０は、水中で高い吸収性の波長の光を発生できる。細胞水は、光エネルギーを吸収して、光エネルギーを熱に変換する。好ましくは、190nmから10600nm、好ましくは700nmから1600nm、最も好ましくはおよそ、1550nmのような190nmより大きい波長が装置２００で使用される。望ましくは、光放射器１２０は、およそ1550nm範囲の動作に対して設計されたエルビゥムベースのファイバーレーザである。光放射器１２０は、一つの波長または範囲のある波長を発生できるか、または、波長範囲を調整できる。皮膚処置で使用される種々の異なる波長または波長の範囲を生成するために、一つ以上の光放射器１２０は、電源１１０により給電される。光放射器１２０は、毎秒、０から50,000パルスの間、好ましくは毎秒０から1,000パルスの間の周波数でレーザパルスを選択に出力するように適合されてもよい。好ましくは、光放射器１２０は、処理スポットあたり、およそ1mJからおよそ1000mJ、より好ましくはおよそ10mJからおよそ30mJのパルスエネルギーを持つビームを放射する。その各パルスは、処置スポットあたり、およそ0.1msからおよそ30msの範囲、より好ましくはおよそ1msのパルス期間を持つ。
【００２８】
いくつかの実施例では、例えば、除去できない表皮の凝固および/またはターゲット領域の皮膚層のために、電源１１０および光放射器１２０が典型的に使用される。典型的にこの目的のために、10J/cm2から1000J/cm2の範囲内の光入射量のように、およそ5J/cm2より大きい、ターゲットの組織エリアへの適した光入射量は、凝固する組織に対して適切である。一般的に、最適な量は、波長および処置されるべき組織に適合される。種々の皮膚処置の効果が所望されるなら、電源１１０及び光放射器１２０は、他のタイプの組織処置に適した光動作パラメータを生成するための能力で選択されてもよい。例えば、ターゲットエリア１５０の表皮層の除去が所望されるなら、電源１１０および光放射器１２０は、およそ2940nmの波長および、10J/cm2より高い光量の光ビームを放射するための能力で使用されてもよい。
【００２９】
光ファイバー１３０は、光放射器１２０から放射された光の伝送に適したいずれかの光装置であってもよい。ファイバー１３０は、ハンドピース１４０の自由な操作、および、放射器１２０から、種々の部分のターゲットエリア１５０へ光を向けるために、繰り替えしの曲げを許可する材質で構成されてもよい。ファイバー１３０は、光ビームが光ファイバー１３０に結合されるために、光放射器１２０から放射された光ビームに整列したビーム入り口端１３２と、伝送された光ビームをハンドピースへ放出するためにビーム出口端１３４を持つ。光ビームを放射器１２０からハンドピース１４０へ伝送するために、一つ以上のファイバーが使用されてもよい。選択的に、光ビームを放射器１２０からハンドピース１４０の近接端へ伝送するために、他の光供給機構１３０、例えば、ミラー、ウェーブガイドが使用されてもよい。
【００３０】
図３を参照すると、図２の要素と同じ要素は同じ参照番号を持つ。ハンドピース１４０のハウジング１４２は、皮膚処置の間、人手による保持の便宜性のために適合されたユニットである。ハンドピース１４０のハウジング１４２の形状は、処置の間にハンドピースを操作するために、幅広い移動範囲を提供する。ハウジング１４２は、“Kydex”のような光プラスチックから作られ、そして、組織の皮膚処置のために使用される光製品または電子製品を保持してもよい。ハウジング１４２は、ビーム出口端１３４の近傍のファイバーに結合され、そして、光ビームがハウジング１４２を通じてガイドされ、そして、ハウジングの遠方端に取り付けられたチップ(ここでは図示せず)から放射されることを可能にする構造を含み、光ビームはターゲットエリア１５０に向けて伝わる。最も効率的な処置のために、出口１４８から放射された光ビームを、組織１５０に対して実質的に直角で照射することが望ましい。
【００３１】
ハンドピース１４０は、ファイバー１３０に光学的に結合された光要素１６０を更に含んでもよい。いくつかの実施例では、光要素１６０は、ファイバー１３０からの光ビームを、ターゲットエリア１５０内の一つ以上の処置ゾーンに、合焦させることにより、又は平行にすることにより、光エネルギーをターゲットエリア１５０に向ける。光要素１６０は、ミラー、光レンズ、光ウィンドウ、回転する要素、反回転するホィール要素、電気/光の要素、音/光の要素にどのような一つ以上の光要素を用いて実施されてもよい。典型的に、非凝固のターゲットのために、ターゲットエリア１５０の幅は、およそ0.5cmからおよそ2.0cmに予め選択される。
【００３２】
光要素１６０は、微細処置パターンおよび処置ゾーンの密度の制御を可能にするように構成されてもよい。以下により詳細に議論されるように、実質的に一様に予め選択されたパターンおよび、全体の処置される組織を横切る処置ゾーンの密度は、光要素１６０を制御することにより達成されてもよい。
【００３３】
ハンドピース１４０は、偏向板１４６またはスキャナー機構を更に備えてもよい。偏向板１４６は、処置のために予め選択された波長の光ビームを偏向させるために適した光部品、例えば、ミラー、プリズム、格子、回折光要素、ホログラフィック要素、回転要素などである。偏向板１４６は、光要素１６０から放射された光ビームを変更するために、光要素１６０に運転可能に結合されてもよい。好ましくは、偏向板１４６は、制御信号に応答して、アクチュエータ１４５により変位されるために、ハウジング１４２内に可動に装着される。アクチュエータ１４５は、圧電体、ガルバノメータ、回転要素などであってもよく、そして、偏向板の位置を所望の処置強度およびパターンに対応する位置に調節するように動作する。ターゲットエリア１５０を横切って、一様なまたは一様でないパターンで、微細処置がハンドピースから提供されるように、アクチュエータ１４５は、光ビームを変更するために、コントローラ２００によりリアルタイムで制御されてもよい。選択的に、ハンドピース１４０は、偏向板１４６を含まなくてもよい。いくつかの実施例では、偏向板、スキャナーおよびアクチュエータは、ハンドピースの外側(例えばコンソール内)にあってもよい。ビーム出口端１３４は、トップから入るようにしてもよい。
【００３４】
図２から４を参照すると、ハンドピース１４０は便宜上、バンドピース１４０の位置パラメータでの変位を検出する検出器１７０を含む。図２から４で同じ要素は同じ参照番号を持つ。検出器１７０は、ターゲットエリア１５０の画像を繰り替えして取り込むためのイメージ取得センサ１８０および、移動するハンドピース１４０の変化する位置パラメータをリアルタイムで解析するためのイメージ処理デバイス１９０を備える。センサ１８０は、ハンドピース１４０の移動の量的測定を可能にする光ナビゲーションデバイスであってもよい。光ナビゲーション技術の基本的な動作原理き図４に示される。光放射ダイオード１８２は、ハンドピース下の組織の表面を照らす。その光は、ターゲットエリア１５０内の微細な実際の特徴が反射されるために、収束レンズ１８４によって、処置表面に収束されてもよい。位置センサ１８０上にイメージを形成するために、表面から散乱した光の収束ビームは、収束レンズ１８６により、再度、合焦される。センサ１８０は、ハンドピース１４０が移動する時、処置されるエリア内の箇所の映像を高速で連続的に撮影する。センサ１８０のイメージ取り込み速度は、順番の映像がオーバーラップできるよう十分に高速である。センサ１８０からの連続的なイメージは、イメージ処理デバイス１９０へ送出される。ターゲットエリアと収束レンズ１８６との間のセンサ１８０の光路は、光学的に透明なウスンドウ１５５を含んでもよい。イメージ処理デバイス１９０は、センサ１８０により取り込まれた連続するイメージを解析するための光ナビゲーションエンジンを使用するプラグラマブル・デジタル・コンピュータであってもよい。
【００３５】
コントローラ２００は、動作モードと停止モードをトリガーすることを含むことができる。動作モードでは、以下により詳しく述べるように、処置は継続し、そして、処置システム１００の動作パラメータは、ハンドピースの位置パラメータの変化を示す信号に応答して、および/または、チップからの信号に応答して、リアルタイムでモニターされる。停止モードでは、コントローラ２００は、処置の状態が安全でない、または非効率となる、チップ使用パラメータが超過したこと、または、処置状態で大きな変化を検出したことに応答して、システム１００の全ての動作を停止する。特に、チップ使用の下限しきい値を超過するが、上限しきい値を下回る使用レベルでの処置は、許容できるとみなされる。上限しきい値を超過し、または下限しきい値を下回る使用レベルでの処置は処置システム１００の停止を要求する。
【００３６】
処置システム１００で使用できる検出器１７０の特別な例は、カルフォニィア、Palo Alto の“Agilent Technologies, Inc.”で製造された光ナビゲーションセンサ、特に、ADNS 2600シリーズの光ナビゲーションエンジンである。光ナビゲーションエンジン(つまり、イメージ処理デバイス１９０)は、毎秒、およそ１５００回まで連続した表面イメージを光学的に取得し、そして、インチあたり最大４００カウントで、かつ、毎秒１２インチまでの速度(ips)で、ハンドピースの移動の方向および大きさを数学的に決定することにより、ハンドピースの位置での変化を測定値を生成する。
【００３７】
前節で述べたような光ナビゲーションシステムが検出器１７０に対して使用されるなら、いくつかのケースで、この検出器は、光ナビゲーションセンサに対して造影を増すために、粒子、染料、溶液、コロイド、またはターゲットエリアへのサスペンションのような造影剤の添加により、強力に形成できる。造影粒子の一例は、バンドピースでの処置の前に、皮膚上に塗るがマーキングすることにより、皮膚上に拡散されるインク粒子である。替わりに、食料の染料が造影強化のために使用されてもよい。造影剤はしばしば、LED光の吸収または反射として選択されてもよい。(例えば、ブルーの染料は赤のLEDの使用に対して選択される。)
【００３８】
図２に戻り、処置システム１００は便宜上、検出されたハンドピースの位置パラメータの変化及び/またはチップの使用およびチップパラメータ情報に応答して、光ビームの動作パラメータの範囲をリアルタイムで調節するためのコントローラ２００を含む。コントローラ２００は、一般用途のプログラマブルデジタルコンピュータであり、正確なデジタル出力を受けるために、検出器１７０および/またはメモリ(図示せず)に結合される。コントローラ２００は、位置パラメータの測定値をディスプレイモニタ(不図示)に表示するために、測定値を格納するために、処置基準のロジックを測定された信号およびチップ情報に適用して、動作パラメータでの必要な調整を決定するために、および、処置の継続中に、少なくとも１つの動作パラメータに調整を行うために、ハンドピースの位置パラメータでの変化、チップの使用、チップセンサの読み出し、および/またはチップパラメータ情報をリアルタイムでサンプリングするようにプログラムされ得る。処置ロジックに対する可能な基準は、ターゲットエリア１５０に対するハンドピースの位置または速度の変化、ターゲットエリア１５０に対するハンドピースの角度変化、ターゲットエリア１５０からのハンドピースの距離変化、チップ使用限界、チップセンサの読み込み、チップタイプによるシステム動作限界、チップ処置のパラメータ限界および/またはチップ使用、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、チップおよび処置システムに対する位置制御を制御し、それらと通信するために、個別の制御が使用されてもよい。
【００３９】
コントローラ２００は、検出器１７０からの位置パラメータの変化を示す信号および/または、チップ情報およびセンサの読み取りを受け取り、そして処理し、その信号を解析し、適した動作パラメータの決定を要求する信号を送出し、そして、動作パラメータを示す信号に調節するためのインターフェースユニット２１０を備える。インターフェースユニット２１０は、検出器１７０からの信号の正規化または増幅のためのアナログ処理回路(不図示)および、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタルコンバータ(不図示)を含む。インターフェースユニット２１０は、組織処置のための初期の動作パラメータを選択し、そして、処置システム１００の要素をリアルタイムで制御可能に調節して、適した新しい動作パラメータを発生するために、システム１００の要素、つまり、電源１１０、光放射器１２０、アクチュエータ１４５、チップメモリ、チップセンサ、および、セキュリティチップと動作可能に結合される。
【００４０】
コントローラ２００は、チップタイプ、チップ動作パラメータなどに応答するのみならず、インターフェースユニット２１０からの使用または処置の量での変化を示す信号に応答して、所望の動作パラメータの組みを決定するためのプロセッサ２０２を更に含む。プロセッサ２０２は、マイクロプロセッサ、ASIC、DSP、または、所望の動作パラメータを決定するために適した他の処理システムとして具体化されてもよい。インターフェース１１０からの信号を受信すると、プロセッサ２０２は、新しい組みの適した動作パラメータを決定する。光放出器１２０の動作パラメータの例は、光パワー、パルス反復速度、パルスエネルギー、パルスデューティサイクル、および波長である。他の動作パラメータの例は、ハンドピース温度、アクチュエータ１４５の移動速度、およびアクチュエータ１４５の移動パターンである。プロセッサ２０２は、特定の動作パラメータを計算するための演算手段(不図示)を含むか、この発明のソフトウェアを用いた所望の処置に対する適した動作パラメータで数学的に到達するためのニューラルネットワークおよびフィジィロジック技術に基づいてもよい。選択的に、演算手段は、測定された位置パラメータ、処置量、チップ使用などがあたえられる、予め選択された処置に対する演算パラメータを発生するためのメモリルックアップテーブルを備えてもよい。メモリルックアップテーブルは、検出器１７０からの信号値のコヒレントなデータの組みおよび、所望の動作パラメータの対応する値を出力する。その結果、コントローラ２００に関連したこの発明のソフトウェアは、プロセッサ２０２が、ハンドピースの位置パラメータ、チップデータの関数として、処置システム１００の動作パラメータのマッピングをリアルタイムで実行し、そして所望の位置パラメータの組みをインターフェースユニット１１０へ出力することを可能にする。
【００４１】
この発明の実施例は、ハンドピースの処置端に交換可能なチップを含む。そのようなチップは、典型的に、一つ以上の光要素１６０、LED１８２および、ウィンドウ１５５を含む。しかしながら、これらの要素の種々の組みは、チップに含まれるか、チップ外にあってもよい。図２から４に示したチップ内に含まれない要素は、典型的にハンドピースに含まれる。選択的な実施例は、同じまたは異なる波長を発生する複数のLEDを含む。選択的な実施例は、更に複数のウィンドウ１５５を含むか、全く含まない。後者の場合、ウィンドウ１５５が開口に取り替わる。
【００４２】
図５は、ハンドピース５０２の遠方端５３０(つまり、処置端)がチップ５０４の近接端５３２に結合されたこの発明の実施例を示す。ハンドピース５０２は、チップ５０４への一つ以上の電気的な接続(例えば５２０、５２２)を含む。チップ５０４とハンドピース５０２との間の境界での電気的な接続は、永久のものではなく、むしろ、チップ５０４がハンドピース５０２に機械的に取り付けられた時、使用および処置の間、電気的接続が確実になされ、かつ、維持されるように構成される。例えば、コンタクトパッド、スプリングコンタクト、ポーゴーピン、ボールコンタクトなどが、電気的なコンタクト(５２０、５２２)のために使用される。チップ５０４は、ハンドピースの電気的コンタクトに適合する電気的コンタクトを持つように構成されるが、チップ５０４は、与えられたハンドピースよりも多、または少ない電気的コンタクトを持つこともある。電気的接続は、チップ５０４とハンドピース５０２との間で通信経路を形成する。ハンドピース５０２は、例えば、一つ以上の光ファイバー、反射要素、または回折またはホログラフィックの要素を含む光エネルギー通路５０６を持つ。チップ５０４内の光エネルギー通路は、ハンドピースから光エネルギーを受け取り、そして、処置されるべき組織のターゲットエリアに伝える光学品を含んでもよい。チップ５０４は、ハンドピースからの光エネルギーが通過する開口５２８を含む。図５の例では、開口５２８はオープンの穴である。
【００４３】
チップ５０４は典型的に、チップ５０４に直接にまたは間接に取り付けられたメモリ５１２を含む。メモリ５１２は、例えば、EPROMまたはEEPROMであってもよい。メモリ５１２は、セキュリティチップ、制御チップ、またはマイクロプロセッサの一部であってもよい。選択的に、メモリ５１２は、個別で自立型のメモリ要素であってもよい。アプリケーションのために、プロセッサは、例えば、セキュリティチップ、制御チップ、またはプロセッサであってもよい。ハンドピース５０２および/またはコンソールまたはシステム(不図示)と通信するために、メモリ５１２は、典型的に、１本以上のワイヤを通じてハンドピース５０２への電気的コンタクトに接続される。メモリ５１２は、チップシステムのセキュリティを含む種々の目的に役立つ。チップシステムセキュリティは、ハンドピースおよび/または処置システムへのチップの使用許可に用いるために、典型的に、安全性および、しばしば暗号化コード(たとえば、ハッシュ(組み合わせ)アルゴリズム、例えば、１２８ビット安全ハッシュアルゴリズム-1(SHA-1)コード)を保持するメモリからなる。典型的に、ハンドピースおよび/または処置システムは、コントローラおよび、チップメモリ５１２内に格納されたコードと同じが適応するコードを保持するメモリを含む。最適で、特定化されたチップがシステムで使用されることを確実にするために、一つ以上の暗号化アルゴリズム、ハンドピースプロトコルおよび許可手順が用いられてもよい。そのような安全性および暗号化メモリに対して、例えば、(カルフォニア、サニーベールのダラス、セミコンダクタ製造の)ダラス、セミコンダクタ DS2432 1k-Bit Protected 1-Wirw(TM) EEPROMが使用されてもよい。この例では、メモリ５１２とシステムコントローラとの間に１本のワイヤが使用されてもよく、そして、通信が、１ワイヤプロトコル(例えば、1-wire SHA-1 プロトコル)により実施されてもよい。
【００４４】
１実施例では、システムは、チャレンジ・応答プロトコル、キーハッシュアルゴリズム、およびチップ許可のための秘密キーを用いる。ホストは、ランダム数のように要求を発生する。その要求は、電気的にチップに伝えられる。チップおよびホストは個別に、要求をそれらの個別の秘密キーと連結し、そして、前記の一連の組み合わせを発生する。チップは、要求への応答として、発生されたその組み合わせをホストへ戻す。ホストは、チップからの応答を、要求からホストが生成した組み合わせと比較する。もし、許可が不成功なら、チップおよび処置エリアへの光の供給が阻止される。
【００４５】
ハッシュアルゴリズムの例は、MD5,MD4およびSHA1である。当業者なら他のハッシュアルゴリズムに代替できる。秘密キーは、ソフトウェア内にコード化され、メモリに格納されるか、特定の暗号化チップによる使用のために、読み出し不可のメモリに書き込まれてもよい。読み出し不可のメモリの一例は、例えば、ds1963およびds2432の型番でダラス セミコンダクタにより市販されている。チップとホスト間の通信方法は、ワイヤプロトコル、RFデータリンクまたはアーサネットのようないずれの形態の通信であってもよい。
【００４６】
この発明のいくつかの実施例では、チップメモリ５１２は、チップ使用のモニタリングおよび制御における役割を果たす。そのような実施例では、メモリ５１２は、チップ使用についてのデータを格納する。そのようなチップ使用データは、チップを通じて送信されたエネルギーパルス、取り付けられた１つ以上の光源により放射されたパルス数、チップを通じて送信された積算エネルギーまたは量、取り付けられた１つ以上の光源により放射された蓄積エネルギーまたは量、処置されるべき組織に伝えられた処置ゾーンまたはスポットの個数、チップを用いて処置された組織のエリア、チップを通じて伝えられた、および/または、取り付けられた一つ以上の光源により伝えられたパワーの一つ以上を含む。チップ使用データの上の掲げたいずれかのカテゴリに基づく使用限界は、チップメモリに格納されてもよく、使用限界を超過した時、チップおよび/またはシステムは、部分的に、または全体が機能を停止する。追加的に、取り付けられたチップでの処置の間に集められた他のチップ使用パラメータ、例えば、パルス反復速度、波長、使用された光源の数、チップ温度、ハンドピースおよび/またはシステム、処置した患者の数、使用した処置方式のタイプ(例えば、複数パスの処置またはシングルパスの処置)などがメモリに格納されてもよい。これらの他のチップ使用パラメータは、例えば、チップ寿命の決定に、および/または、チップ寿命にわたる処置パラメータの調節に役立つかも知れない。チップがシステムから取り外され、そして、同じまたは異なるシステムに取り付けられたなら、これらの保存されたバラメータは、合計のチップ寿命のモニタリングに、および/または、チップの履歴を計数する、適した処置パラメータの設定に有用となる。チップが装着されるハンドピースまたはシステムは、一つ以上の電気的コンタクトを通じてメモリ５１２にアクセスできる。コントローラまたは、ハンドピースまたは、コンソール内のマイクロプロセッサは、種々の通信プロトコルを用いて、単一または複数の電気的または光学的な結合を通じて、メモリから読み出され、および/または、メモリに書き込まれる。
【００４７】
別の実施例は、処置システム内のメモリを解除するコードを、チップメモリ内に格納することを含んでもよい。処置システムメモリの解除された部分は、特定のチップシステムの結合についての情報を格納してもよい。例えば、チップは例えば、患者または以前の処置についてのコードを格納してもよい。そのようなチップが処置システムに取り付けられ、そして、チップメモリが読み出された時、メモリ内のコードは、システムメモリのセクションを解除し、そして、患者の情報または、患者の処置パラメータが、現在の処置での使用のために検索される。
【００４８】
この発明の別の実施例は、チップメモリ５１２は、例えば、チップ幅(例えば、チップ処置ゾーンの幅および/または長さ)のようなチップ構造の情報、(空気中または組織中の)焦点長および(典型的に組織表面で測定された)スポットサイズのようなチップの焦点特性、、チップ形状、チップパラメータ限界値、チップ処置パラメータなどを格納する。チップ形状は、たとえば、断面(つまり、処置ビームの光学軸に直交する面および/または処置面と平行な面でのチップの処置端での断面)、形状(例えば、円形、楕円、多角形、対象、非対象)または、プロフィール(つまり、チップを通じて伝えられた処置ビームの光軸に実質的に直交する方向でチップを眺めた時)、 (典型的に、チップの処置面側での)形状(例えば、平坦、円形、多角形、傾斜、突き出しなど)を含んでもよい。
【００４９】
チップ形状は、例えば、目や鼻の周りに達するために小さいまたは困難なエリアのように、特定の解剖エリアに適合するように設計されてもよい。チップパラメータ限界は、チップが安全に、および/または、効率的に使用される、システムパラメータを決定する。そのようなパラメータ限界は、例えば、エネルギー限界、波長、パルス反復速度、パワー、温度限界、非接触に対する接触の処置、処置の積算時間などを含む。チップ処置パラメータは、特定のチップを採用する時に使用されるべき処置パラメータを決定してもよい。例えば、チップ処置パラメータは、例えば、チップが目または鼻の周りのみに使用されること、または、そのようなチップが特定の疾患または組織状況(例えば色素障害または座瘡)に適することを要求するデータを含んでもよい。選択的に、処置パラメータは、チップ内でLEDからの反応を検知を強めるために、特定の染料または造影剤が使用されることを含んでもよい。
【００５０】
ハンドピースおよび/またはシステムコンソール内のコントローラまたはマイクロプロセッサは、チップメモリからのチップ構成情報、チップ使用情報、チップ使用パラメータおよび/または他のシステム情報を読み出し、そして、一つ以上の制御信号を生成して、システムおよび/またはハンドピースの動作および/または構成を変えるために、ソフトウェアまたはファームウェアを使用する。更に、コントローラおよび/またはマイクロプロセッサは、情報をユーザに与えるために、インターフェースに送出されるべき信号を生成してもよい。ユーザはその後、処置の決定をするか、または、その決定に基づき、例えば、タッチスクリーン、キーボード、マウス、または他の入力機構を通じて、システムパラメータを変える。例えば、およそ1400nmからおよそ1600nmの間の波長で、かつ、およそ10mJ以下のエネルギーで、目の回りの処置のためのみにチップが使用されることを示す情報をチップが格納してもよい。この情報を読むコントローラまたはマイクロプロセッサは、およそ1400nmからおよそ1600nmの間の波長で、かつ、およそ10mJ以下のエネルギーを出力するために、一つ以上のレーザに制御信号を送出してもよい。ユーザは、モニターのようなインターフェースユニットを通じて、チップが主に目の回りの使用に対するものであることが認知されてもよいが、波長および/またはエネルギー、その他のような処置パラメータを手動で変更するオプションがユーザに与えられてもよい。
【００５１】
チップ５０４は、典型的にLED５１４を含む。LED５１４は、例えば、ターゲットとする目的のために、または、組織に対するハンドピースの移動または位置を支援するために、処置表面を照らすために典型的に使用される。ハンドピース５０２またはハンドピースに結合されたシステムからパワーおよび/または制御信号を受け取るために、LED５１４は、ワイヤ５１６を通じて電気的コネクタ５２０に結合されてもよい。選択的に、LED５１４は、チップ内のバッテリに取り付けられてもよい。与えられたチップ５４は、複数のLEDを含む。典型的に、LED５１４は、LEDにより放射された光の一部がLEDの開口５２６を通過できる方位に、チップ５０４内に装着される。別の実施例では、LED光は、処置ビームとして同じ開口(つまり開口５２８)を通過してもよい。
【００５２】
チップ５０４は、そのチップをハンドピース５０２に取り付けるためのコネクタ機構を含む。チップ５０４の近接端５３２は、特に処置の間にハンドピースが組織を横切って移動する間に、チップとハンドピースとの間の電気的コンタクトおよび光学的コンタクトを維持するのに十分な力で、チップをハンドピース５０２の遠方端５３０に対し所定位置に保持するように形成されたコネクタ機構を含む。コネクタ機構は、種々の形態を採用できる。図５の例では、磁石コネクタ５２４が示される。磁石は、チップ５０４とハンドピース５０２との間の境の一方または双方に取り付けられてもよい。別の取り付け機構として、例えば、クリップ、ネジ、ネジ結合(つまり、チップおよびハンドピースが対応する雄および雌のネジ部を持つ)、粘着剤、突起形状のコネクタ、スナップ、および/またはラッチがある。追加的に、チップ５０４は、ハンドピース５０２の遠方端５３０に取り外し可能に取り付けられるように形成される。チップをハンドピースに位置させ、維持するために、合い釘および対応する穴が使用されてもよい。更に、チップ形状は、ハンドピースと強固に適合するように構成されてもよい。例えば、チップ形状は、ハンドピースの平坦面に適合するよりは、ハンドピースの遠方端の形状に適合するように、適応されてもよい。
【００５３】
チップの種々のパラメータ、処置ビームおよび/または処置される組織をモニターするために、チップ５０４は一つ以上のセンサ(不図示)を更に備えてもよい。処置ビームをモニターするために、例えば、モニターのフォトダイオードがチップ内に含まれてもよい。これは、処置ビームの部分をモニターするために、部分的に反射性の要素を必要とするかもしれない。処置ビームの特性をリアルタイムでモニターすることは、システムおよび/または処置パラメータを変更するために用いられてもよい。別の例として、例えば熱電対のような温度センサが、チップに結合されてもよい。いくつかの実施例では、組織の表面温度和モニターするために、熱電対は、チップに、またはチップの処置端に取り付けられる。そのようなセンサは、典型的に、電気的、光学的または無線の接続により、処置システムと通信する。更にいくつかの実施例は、別のセキュリティ手段(つまり、チップ上のRFIDをチェックするために、RFID通信システムがシステム内に含まれるなら)、および、個々のチップおよびそれらの位置を認識する目的を追跡するために、無線周波識別(RFID)チップを含んでもよい。そのようなRFIDチップは、チップメモリに格納されたような、上記データおよびコードのいくつかを格納してもよい。
【００５４】
図６は、この発明の別の実施例である。図６は、同じハンドピースの要素およびハンドピースの構成が図６に示される点で図５と同じである。そのため、図６において、同様な要素は図５中の要素と同じ番号が付記される。チップ６０４は、そのチップが異なる接続機構を持ち(つまり、磁石を示していない)、チップ６０４がウィンドウ６２６、６２４および開口９２８を持つ点で、少なくとも図５のチップ５０４と異なる。メモリ６１２、LED６１４および電気的コネクタ６１６、６１８は図５の対応する部品と同じである。
【００５５】
ウィンドウ６２４は、LED６１４により放射された光が通過するウィンドウである。ウィンドウ６２６は、システム(つまりハンドピース５０２)から放射された光が処置表面へ伝えられる処置ウィンドウである。ウィンドウ６２４および処置ウィンドウ６２６は、いくつかの実施例では、単一のウィンドウであってもよい。ウィンドウ６２４および６２６は、典型的に、ガラス、サファイア、ダイアモンド、水晶またはシリカで作られるが、他の物質が、それらの光学的および/または熱的な特性に対して選択されてもよい。いくつかの実施例では、ウィンドウ６２４および/または６２６は、一つ以上の波長の通過を阻止するために、フィルタを含んでもよい。例えば、複数のレーザまたは、複数の波長を発する光源を持つシステムでは、所望される処置パラメータに依存して、一つ以上の波長を伝えるか、阻止するためにチップが選択されてもよい。そのようなフィルタは、薄膜フィルタ、リフレクタ、および／または単一層または複数層の構成によるコーティングを含んでもよい。そのようなフィルタは、ドープドガラスフィルタ、誘電体コーティングのある溶融シリカ、シリコンなどを含んでもよい。ウィンドウを通じて伝送される光を変えるために、および／または、組織上の処置パターンおよびスポット寸法を変えるために、選択的に、ウィンドウ６２６は、回折、ホログラフ、偏光の要素、光-電要素、音-光要素、レンズ、光制限器、飽和可能なアブゾーバーまたは受動のq-スイッチ要素を含んでもよい。
【００５６】
開口６２８は、選択自由である。開口６２８は、システムの開口値を制限するために、および／または、組織での処置パターンのサイズを制限するために使用されてもよい。例えば、ハンドピースが、１組の処置ゾーン寸法(たとえば１５mm幅)を生成するために、与えられた処置パターン内に組みの個数のスポット(例えば、ハンドピースの移動方向と直交する単一のラインを３０回横断)をハンドピースが提供するなら、処置をより少ないスポットおよび、より狭い処置ゾーン(例えば、８mm幅のラインを横切る１５スポット)に制限するために、開口６２８は、より小さい寸法のチップで使用されてもよい。開口６２８は、そこへの入射光を所望の方向(例えば、ビームダンプまたは吸収ヒートシンク)に向けるために反射コーティングを含んでもよい。選択的に、開口６２８は、ヒートシンクまたはアブゾーバーであってもよい。
【００５７】
図７は、同じハンドピース７０２で取り替え可能な個々のチップ間で変更してもよい種々のチップ７０４の寸法を示す例を示す。２つ以上のチップの組みは、与えられたハンドピースに適合し、取り付けられるように形成される。その組みにおける各々の個々のチップは、少なくとも一つの態様で、その組み内の他の個々のチップと異なる。チップ間の差異は、寸法、形状、ウィンドウ、フィルタ、メモリの形態またはサイズ、LEDの個数およびタイプ、開口、追加的なコネクタ機構、電気的コネクタの個数およびタイプ、追加的なセンサ、セキュリティコード、チップメモリに格納された動作パラメータおよび／または他の情報などで異なる。図７は、チップの組みにおける個々のチップ間で異なるいくつかの寸法を示す。例えば、幅７０６は、チップ毎に異なる。追加的に、ウィンドウ幅７１２および／または７１０は、チップ毎に異なる。処置ウィンドウ幅の変更は、処置目的のためのチップ開口にも影響する。長さ７０８も、チップ毎に異なる。長さ７０８は、組織表面での処置ビームのスポットサイズだけでなく、処置ウィンドウ７２６および扱われる組織の表面に関連して、処置ビームの焦点深さを典型的に変える。
【００５８】
図８ａおよび８ｂは、同じ処置システムおよびハンドピース８０２に異なる回数でそれぞれが個別に取り付けられた、２つのチップ(８０４および８０６)に対し寸法を変えた時の影響を示す。図８ａおよび８ｂにおいて、同じ要素は同じ参照番号がつけられている。ハンドピース(例えば、チップ無しのハンドピース)は、設定焦点長８２４、開口値、およびビームプロフィール(例えば、光エネルギービーム８０８)を持つ処置ビームを発生する。チップ８０４は、チップ８０６の長さ８２２と異なる長さ８２０を持つ。このチップ長の差異は、ビームが合焦する、組織内の深さを変え(つまり、チップ８０４では、深さ８１２であるのに対し、チップ８０６では深さが８１４)、また、組織表面上のスポットサイズにも影響を与える(つまり、チップ８０４では、スポット８１６であるのに対し、チップ８０６ではスポットが８０６)。チップ毎にスポットサイズ、スポット形状および／または、焦点深さを変えることは、処置パラメータおよび典型的に組織応答に大きな影響を与える。例えば、大きいスポットサイズは、大きい処置ゾーンの障害を引き起こし、より深い焦点ポイントは、より深い処置ゾーン障害および／または、壊死ゾーンを引き起こす。更に、これらの処置寸法を変えることは、処置ゾーンの形状およびサイズを変える。
【００５９】
以上の説明は、取り替え可能なチップを用いて、レーザ、LED、コヒレントな光エネルギー源のような合焦された光信号が、処置ゾーンに有効に形成される、レーザ外科に対するシステムおよび方法を述べている。当業者なら、ここで述べた特定の実施例を、過度な経験なしで、またはこの発明の本旨から逸脱することなく、変更できる。そのようなすべての変形または変更は、以下のクレームの範囲内にあると考えられべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】ハンドピースを含む医療処置システムを示す図
【図２】制御された組織処置のために、レーザパワーの帰還制御を示す装置の図
【図３】検出器および光要素を含むハンドピースの側面図
【図４】図３で示したハンドピースの検知モード時の詳細図
【図５】この発明の１実施例に基づくチップの図
【図６】この発明の別の実施例に基づくチップの図
【図７】この発明の１実施例に基づくチップの種々の寸法および形態を示す図
【図８ａ】異なるチップ寸法およびこのような差異の処置パラメータへの影響を示したこの発明の実施例を示した図
【図８ｂ】異なるチップ寸法およびこのような差異の処置パラメータへの影響を示したこの発明の実施例を示した図
【符号の説明】
【００６１】
１００：組織処置システム
１０２：ハンドピース
１０４：チップ
１０６：レーザシステム
１１０：電源
１１２：ケーブル
１１６：制御システム
１２０：光放射器
１２２：コンソール(キャビネット)
１４２：ハウジング
１４５：アクチュエータ
１５０：ターゲットエリア
１５５：ウィンドウ
１６０：光要素
１７０：検出器
２００：コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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