(57)【要約】  システム（１００）は、角膜再整形処置のための光エネルギー（２１８）を生成する働きをする光源（１０６）を含む。システム（１００）はまた、角膜（２０４）を有する眼（１０４）に結合される働きをする装置（１０２）を含む。装置（１０２）は、角膜（２０４）の少なくとも一部と接触する働きをする窓（２１０）を含む。窓（２１０）は、角膜再整形処置の間角膜（２０４）を照射する光エネルギー（２１８）をほぼ透過させる。窓（２１０）はまた、角膜再整形処置の間、角膜（２０４）の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する働きをする。窓（２１０）は、角膜再整形処置の間、角膜上皮に対する臨床的に重大な損傷を防ぐ働きをしてもよい。窓（２１０）は、角膜再整形処置の間、角膜上皮の温度が、約７０℃の損傷閾値温度などの損傷閾値温度を超過するのを防ぐ働きをしてもよい。
2008541883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角膜を含む眼に装置を結合させる働きをするサクション・リングと、
前記角膜の少なくとも一部と接触する働きをする窓であって、角膜再整形処置の間前記角膜を照射する光エネルギーをほぼ透過させるとともに、前記角膜再整形処置の間、前記角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する働きをする窓とを備える装置。
【請求項２】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記角膜上皮に対する臨床的に重大な損傷を防ぐ働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記角膜上皮の温度が損傷閾値温度を超過するのを防ぐ働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記損傷閾値温度が約７０℃の温度を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記窓が、前記角膜の照射に先立って、前記角膜の少なくとも一部を所望の初期温度で維持する働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記窓が、前記角膜の少なくとも前記接触部分を部分的又は完全に圧平する働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記窓が、前記角膜の少なくとも前記接触部分を完全に圧平する働きをする平坦な角膜係合面を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記窓が、前記角膜の１つ又は複数の曲率半径よりも大きな１つ又は複数の曲率半径を有するとともに、前記角膜の少なくとも前記接触部分を部分的に圧平する働きをする凹状の角膜係合面を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記窓が、前記角膜の１つ又は複数の所望の最終的な曲率半径にほぼ等しい１つ又は複数の曲率半径を有するとともに、前記角膜の少なくとも前記接触部分を部分的に圧平し、且つ角膜再整形を容易にするテンプレートを提供する働きをする凹状の角膜係合面を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記窓が、前記角膜再整形処置後に前記角膜のより扁長の非球面形状が得られる形状を有し、前記角膜が、前記角膜再整形処置後に遠視力と近視力の両方を提供する環状屈折域を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記角膜の１つ又は複数の指定部分の照射を限定する働きをするマスクを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記角膜上への前記光エネルギーの正確な送達を容易にする働きをする集束・心出し補助具を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記集束・心出し補助具が、光ファイバー・ホルダ内の第２の磁石を引き付ける働きをする第１の磁石を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記窓上に、前記光エネルギーの空間的分布を変える働きをするマイクロレンズの配列を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記窓と前記眼の間の膜の蒸発を少なくとも部分的に低減する働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
真空源に接続される働きをする真空ポートを更に備え、前記真空源が、前記サクション・リングに沿って吸着を提供するため、前記サクション・リングに沿って圧力差をもたらす働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記窓が、サファイア、ｉｎｆｒａｓｉｌ石英、フッ化カルシウム、及びダイアモンドの１つ又は複数を含み、
前記サクション・リングが、チタン及びプラスチックの１つを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記角膜再整形処置の間、前記窓を冷却する働きをする１つ又は複数の冷却要素を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記１つ又は複数の冷却要素が、
液体を保持する働きをするリザーバと、
前記リザーバから前記液体を放出する働きをするバルブと、
前記窓を冷却するため、前記放出された液体を前記窓上に噴霧する働きをするノズルとを備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記光エネルギーが、パルス・レーザー及び連続発振レーザーの１つからの光エネルギーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記光エネルギーが、
１．４〜１．６ミクロンの範囲の出力波長、
１．８〜２．１ミクロンの範囲の出力波長、
２．４〜２．６７ミクロンの範囲の出力波長、
及び３．８〜７．０ミクロンの範囲の出力波長の１つを有するレーザーからの光エネルギーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
角膜再整形処置のための光エネルギーを生成する働きをする光源と、
角膜を含む眼に結合される働きをする装置であって、前記角膜の少なくとも一部と接触する働きをし、前記角膜再整形処置の間前記角膜を照射する前記光エネルギーをほぼ透過させるとともに、前記角膜再整形処置の間、前記角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する働きをする窓を備える装置とを備えるシステム。
【請求項２３】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記角膜上皮に対する臨床的に重大な損傷を防ぐ働きをする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記角膜上皮の温度が損傷閾値温度を超過するのを防ぐ働きをする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記窓が、前記角膜の照射に先立って、前記角膜の少なくとも一部を所望の初期温度で維持する働きをする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記窓が、前記角膜の少なくとも前記接触部分を部分的又は完全に圧平する働きをする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記窓が、前記角膜再整形処置後に前記角膜のより扁長の非球面形状が得られる形状を有し、前記角膜が、前記角膜再整形処置後に遠視力と近視力の両方を提供する環状屈折域を有する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２８】
前記装置がサクション・リング及び真空ポートを更に備え、
前記システムが、前記サクション・リングに沿って吸着を提供するため、前記サクション・リングに沿って圧力差をもたらす働きをする真空源を更に備える、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２９】
前記光エネルギーを前記光源から前記装置に伝達する働きをする複数の光ファイバーと、
前記複数の光ファイバーがその上に取り付けられた光ファイバー・ホルダとを更に備える、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３０】
前記装置が、前記角膜上への前記光エネルギーの正確な送達を容易にする集束・心出し補助具を更に備える、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記集束・心出し補助具が第１の磁石を含み、
前記光ファイバー・ホルダが第２の磁石を含み、
前記第１及び第２の磁石が互いを引き付ける働きをする、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記装置が、前記窓上に、前記光エネルギーの空間的分布を変える働きをするマイクロレンズの配列を更に備える、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３３】
前記光エネルギーを前記装置に伝達する働きをする、複数の光ファイバー・ケーブルを含む光ファイバー配列と、
前記光エネルギーが前記光ファイバー・ケーブルの異なるものに入るように、前記光ファイバー配列を移動させる働きをする並進ステージと、
前記並進ステージを制御する働きをする位置決めコントローラとを更に備える、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記位置決めコントローラ及び電源の動作を制御する働きをするシステム・コントローラを更に備える、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記光源から光エネルギーの主ビームを受け取り、前記主ビームを光エネルギーの複数のビームレットに分割するビーム分割システムを更に備え、前記角膜が前記複数のビームレットによって照射される、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３６】
前記ビーム分割システムが、
前記主ビームを前記複数のビームレットに分割する働きをする、１つ又は複数の窓及び１つ又は複数の有孔ビーム・スプリッタの少なくとも１つと、
前記ビームレットの少なくとも１つの方向を変更する働きをする１つ又は複数のミラーとを含む、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記光源が、パルス・レーザー及び連続発振レーザーの１つを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３８】
前記光源が、
１．４〜１．６ミクロンの範囲の出力波長、
１．８〜２．１ミクロンの範囲の出力波長、
２．４〜２．６７ミクロンの範囲の出力波長、
及び３．８〜７．０ミクロンの範囲の出力波長の１つを有するレーザーを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３９】
角膜を含む眼に、前記角膜の少なくとも一部と接触する働きをする窓を備える装置を結合させる工程と、
角膜再整形処置の間、光エネルギーをほぼ透過させる前記窓を通過する前記光エネルギーを使用して、前記角膜の少なくとも一部を照射する工程と、
前記角膜再整形処置の間、前記窓を使用して前記角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する工程とを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体として角膜再整形を対象とする。より具体的には、本開示は、角膜再整形の間上皮を保護するための装置、システム、及び方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
現在、米国内及び世界中で数億人もの人々が、眼球屈折異常を矯正するために眼鏡又はコンタクトレンズを着用している。最も一般的な眼球屈折異常としては、近視、遠視、乱視、及び老眼が挙げられる。
【０００３】
近視は、視軸の周りで軸対称的に角膜を平らにして、その屈折力を低減することにより、修正、軽減、又は矯正することができる。遠視は、視軸の周りで軸対称的に角膜を急勾配にして、その屈折力を増加させることにより、修正、軽減、又は矯正することができる。通常の乱視は、適当な円筒曲率（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅｓ）で角膜を平らにするか、又は急勾配にして、様々な経線に沿って屈折異常を補償することにより、修正、軽減、又は矯正することができる。不正乱視は、多くの場合、より複雑な屈折の外科的処置による矯正を必要とする。老眼は、１つの環状域が遠い光線を適切に集束し、別の環状域が近い光線を適切に集束するように、角膜の形状を環状に変えることによって、角膜を多焦点にすることにより、修正、軽減、又は矯正することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザー熱角膜形成術（ＬＴＫ）など、眼球屈折異常を矯正するために使用されてきた様々な処置がある。ＬＴＫは、レーザー光を使用して角膜を加熱して、時間をかけて角膜の一部を収縮させる。例えば、約５５℃を超える温度まで加熱されると、ヒトの角膜実質コラーゲンは収縮することができる。角膜実質は、角膜の中央の最も厚い層である。角膜実質は、主として、プロテオグリカン、水、及び他の物質から成る細胞外マトリックスに含まれるコラーゲン線維から形成される。角膜実質コラーゲンの収縮のパターンが適切に選択された場合、角膜は、１つ又は複数の眼球屈折異常を軽減するか、又は排除するように再整形される。ＬＴＫは、一般的に、角膜の組織を除去せず、針又は他の装置を用いて物理的に角膜に貫入しない。
【０００５】
ＬＴＫ及び他の処置に関する問題は、屈折の矯正が退行すること、即ち、処置の間にもたらされた矯正が、時間とともに軽減されるか、又は排除され、眼球屈折異常が再発することである。角膜の創傷治癒は、この退行の１つの原因であることがあり、また、角膜の創傷治癒反応は、角膜の角膜上皮に対する損傷が引き金となって起きることがある。角膜上皮は、例えば、ほんの数秒以下の期間であっても、約７０℃以上の温度まで加熱されると損傷する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、角膜再整形の間上皮を保護するための装置、システム、及び方法を提供する。
【０００７】
第１の実施例では、装置は、角膜を有する眼に装置を結合させる働きをするサクション・リングを含む。装置はまた、角膜の少なくとも一部と接触する働きをする窓を含む。窓は、角膜再整形処置の間角膜を照射する光エネルギーをほぼ透過させる。窓はまた、角膜再整形処置の間、角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する働きをする。
【０００８】
特定の実施例では、窓は、角膜再整形処置の間、角膜上皮に対する臨床的に重大な損傷を防ぐ働きをする。他の特定の実施例では、窓は、角膜再整形処置の間、角膜上皮の温度が損傷閾値温度を超過するのを防ぐ働きをする。損傷閾値温度は、約７０℃の温度に相当する場合がある。
【０００９】
第２の実施例では、システムは、角膜再整形処置のための光エネルギーを生成する働きをする光源を含む。システムはまた、角膜を有する眼に結合される働きをする装置を含む。装置は、角膜の少なくとも一部と接触する働きをする窓を含む。窓は、角膜再整形処置の間角膜を照射する光エネルギーをほぼ透過させる。窓はまた、角膜再整形処置の間、角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する働きをする。
【００１０】
第３の実施例では、方法は、角膜を含む眼に装置を結合させる工程を含む。装置は、角膜の少なくとも一部と接触する働きをする窓を含む。方法はまた、角膜再整形処置の間、窓を通過する光エネルギーを使用して、角膜の少なくとも一部を照射する工程を含む。窓は、光エネルギーをほぼ透過させる。それに加えて、方法は、角膜再整形処置の間、窓を使用して角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する工程を含む。
【００１１】
他の技術的特徴は、以下の図面、説明、及び特許請求の範囲から、当業者には容易に明らかであり得る。
【００１２】
本開示及びその特徴をより十分に理解するため、次に、以下の説明を添付図面と併せて参照する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本開示の一実施例による角膜再整形のためのシステム１００の例を示す。図１に示されるシステム１００の実施例は、単に例示のためのものである。本開示の範囲を逸脱することなく、システム１００の他の実施例が使用されてもよい。
【００１４】
この例では、システム１００は、保護角膜圧平装置（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｃｏｒｎｅａｌ  ａｐｐｌａｎａｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）１０２を含んでいる。保護角膜圧平装置１０２は、角膜再整形処置の間、患者の眼１０４に押し付けられる。例えば、保護角膜圧平装置１０２は、患者の眼１０４の１つ若しくは複数の眼球屈折異常を矯正する、レーザー熱角膜形成術（ＬＴＫ）又は他の処置の間、使用されてもよい。
【００１５】
特に、保護角膜圧平装置１０２は、角膜再整形処置の間、患者の眼１０４の角膜上皮に対する損傷を低減するか、又は排除する助けとなる。例えば、保護角膜圧平装置１０２は、処置の間、患者の眼１０４から熱を放出するヒート・シンクとして働くことができる。これは、角膜上皮の温度を低減する助けとなり、そのことが、角膜上皮に対する損傷を低減するか、又は排除し、且つ屈折矯正の退行に結び付き得る角膜の創傷治癒反応を回避する助けとなることがある。保護角膜圧平装置１０２の一例の実施例は、以下に記載される図２に示される。本書では、語句「角膜再整形処置」は、眼１０４の角膜の再整形（即座に生じるか、時間をかけて生じるかを問わない）をもたらす、患者の眼１０４が関与する任意の処置を指す。
【００１６】
システム１００はまた、レーザー１０６を含む。レーザー１０６は、角膜再整形処置の間、患者の眼１０４を照射するために使用されるレーザー光を提供する。レーザー１０６は、角膜再整形処置のためのレーザー光を提供することが可能な任意の適切なレーザーに相当する。例えば、レーザー１０６は、連続発振フッ化水素化学レーザー又は連続発振ツリウム・ファイバー・レーザーなどの連続発振レーザーに相当し得る。他の実施例では、レーザー１０６は、パルス・ホルミウム：イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｈｏ：ＹＡＧ）レーザーなどのパルス・レーザーに相当し得る。他のあらゆる適切なレーザー、又は角膜再整形処置に適した放射線を提供することが可能な非レーザー光源も、システム１００に使用することができる。
【００１７】
レーザー１０６によって作成されたレーザー光は、ビーム分配システム１０８に提供される。ビーム分配システム１０８は、レーザー１０６からのレーザー光を集束する。例えば、ビーム分配システム１０８は、レーザー１０６からのレーザー光を集束して、角膜再整形処置の間、レーザー光が患者の眼１０４の角膜に適用されるときに、その幾何学形状、線量、及び放射照度レベルを制御する光学素子を含むことができる。ビーム分配システム１０８はまた、レーザー光の適当な露光持続時間を提供するため、シャッターを含むことができる。それに加えて、ビーム分配システム１０８は、集束されたレーザー光を複数のビーム（「レーザー光線」、「治療ビーム」、又は「ビームレット」と称されてもよい）に分割するビーム分割システムを含むことができる。ビーム分配システム１０８は、任意の適切な光学素子、シャッター、スプリッタ、或いは、角膜再整形処置のための１つ又は複数のビームを生成する他の又は追加の構造を含む。ビーム分配システム１０８内のビーム分割システムの例は、以下に記載される図９Ａ〜９Ｄに示される。
【００１８】
ビーム分配システム１０８からの１つ又は複数のビームは、光ファイバー配列１１０を使用して保護角膜圧平装置１０２に伝達される。光ファイバー配列１１０は、保護角膜圧平装置１０２に１つ若しくは複数のレーザー光線又は他の光エネルギーを伝達する、任意の適切な構造（１つ若しくは複数）を含む。光ファイバー配列１１０は、例えば、４本の光ファイバー・ケーブルをそれぞれ包含する群など、複数の光ファイバー・ケーブル群を含むことができる。光ファイバー配列１１０はまた、配列１１０を介した光ファイバー伝送の差を補うように、ファイバー出力を再調整する減衰器を含むことができる。
【００１９】
並進ステージ１１２は、レーザー１０６からのレーザー光が光ファイバー配列１１０の光ファイバー・ケーブルの異なるものに入るように、光ファイバー配列１１０を移動させる。例えば、ビーム分配システム１０８は４本のレーザー光線を作成することができ、並進ステージ１１２は、４本のビームが４本の光ファイバー・ケーブルの異なる群に入るように、光ファイバー配列１１０を移動させることができる。異なる光ファイバー・ケーブルは、患者の眼１０４の角膜の異なる領域上にレーザー光を送達することができる。並進ステージ１１２は、レーザー光線をビーム分配システム１０８から保護角膜圧平装置１０２に伝達するのにどの光ファイバー・ケーブルが使用されるかを制御することにより、角膜の異なる領域を照射するようにすることができる。並進ステージ１１２は、光ファイバー配列を移動させる任意の適切な構造を含む。４本のレーザー光線及び４本の光ファイバー・ケーブルの群を使用することを記載してきたが、任意の適切な数のレーザー光線及び任意の適切な数の光ファイバー・ケーブルをシステム１００に使用することができる。
【００２０】
位置コントローラ１１４は、並進ステージ１１２の動作を制御する。例えば、位置コントローラ１１４は、並進ステージ１１２を並進させ、それによって、ビーム分配システム１０８からのレーザー光線が配列１１０内の光ファイバー・ケーブルの異なる組に入るように、光ファイバー配列１１０を再位置決めすることができる。位置コントローラ１１４は、光ファイバー配列の位置決めを制御する任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組合せを含む。
【００２１】
コントローラ１１６は、システム１００全体の動作を制御する。例えば、コントローラ１１６は、システム１００が、予め定められたパターン及び線量のレーザー光を患者の眼１０４の角膜の前面上に提供することを確保することができる。これにより、コントローラ１１６が、ＬＴＫ又は他の処置が患者の眼１０４に対して適切に実施されることを確保することが可能になる。いくつかの実施例では、コントローラ１１６は、どのパラメータが予め選択されているか、並びにどのパラメータが実際に使用されているかを示す操作変数の適切な表示部を含む、外科医又は他の医師が角膜再整形処置を完全に制御するために必要な全ての制御装置を含む。特定の一例として、コントローラ１１６は、外科医が、患者の眼１０４の照射のパターンを選択するか、承認するか、又は監視することを可能にすることができる。パルス・レーザー１０６が使用される場合、コントローラ１１６はまた、外科医が、パルス持続時間、送達されるべきパルスの数、患者の眼１０４の特定の場所に実際に送達されたパルスの数、及び各パルスの放射照度を選択するか、承認するか、又は監視することを可能にすることができる。それに加えて、コントローラ１１６は、患者の眼１０４の角膜上へのレーザー光の正確な送達を得るため、システム１００内の様々な構成要素の動作を同期させてもよい。コントローラ１１６は、システム１００の動作を制御する任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組合せを含む。一例として、コントローラ１１６は、外科医の所在位置における、外科医にとって重要な、又は重要であり得る角膜再整形処置の要素を表示することができるコンピュータ（デスクトップ又はラップトップ・コンピュータなど）に相当してもよい。
【００２２】
電源１１８はレーザー１０６に電力を提供する。電源１１８もコントローラ１１６によって制御される。これにより、コントローラ１１６が、電力がレーザー１０６に提供されるかどうか、且ついつ提供されるかを制御することが可能になる。電源１１８は、レーザー１０６に適した任意の電力源（１つ又は複数）に相当する。
【００２３】
図１に示されるように、システム１００はまた、１つ又は複数の眼診断ツール１２０を含む。眼診断ツール１２０は、角膜再整形処置の前、最中、又は後に患者の眼１０４の状態を監視するために使用されてもよい。例えば、眼診断ツール１２０は、患者の眼１０４の角膜の形状を測定するのに使用される、角膜曲率計又は他の角膜トポグラフィ測定装置を含むことができる。処置前後の角膜の形状を比較することによって、このツールは、角膜の形状の変化を判断するのに使用されてもよい。治療の後、角膜曲率測定は、所望の矯正が得られていることを確認する角膜の地形図を作成するために行われてもよい。いくつかの実施例では、角膜曲率計は、角膜２０４の前面形状を示すため、それを用いて視覚的表示を作成することができる、デジタル化された出力を提供してもよい。別の例として、眼診断ツール１２０は、外科用顕微鏡又は細隙灯生体顕微鏡などの、処置の間患者の眼１０４の角膜を見るための機構を含むことができる。任意の他の又は追加の眼診断ツール１２０を、システム１００に使用することができる。
【００２４】
それに加えて、システム１００は、ビーム診断ツール１２２を含んでもよい。ビーム分配システム１０８は、１つ又は複数のレーザー光線のごく一部（数パーセントなど）をサンプリングするビーム・スプリッタを含むことができる。サンプリングされたレーザー光線は、分割されるべきビーム、又は分割後のビームの１つに相当し得る。ビームのサンプリングされた部分は、ビーム診断ツール１２２に向けられ、ツールは、出力、スポット・サイズ、及び放射照度分布など、レーザー光線のパラメータを測定する。このようにして、コントローラ１１６は、患者の眼１０４が適切な量のレーザー光を受け取っているか、またシステム１００内の様々な構成要素が適切に動作しているかを確認することができる。
【００２５】
手術の１つの態様では、患者は、患者の頭を正確に位置決めするヘッド・マウントを含むテーブル上で横になってもよい。保護角膜圧平装置１０２は、装置１０２を適所で保持する関節アームに結合されてもよい。関節アームは、安定したプラットフォームに結合され、それによって、保護角膜圧平装置１０２が患者の眼１０４に結合されているとき、患者の眼１０４を適所で拘束するのを助けてもよい。患者は、処置の間天井を見上げてもよく、光ファイバー配列１１０によって伝達されるレーザー光線は、患者の眼１０４上に垂直方向下向きに向けられてもよい。他の処置はこの例と異なってもよい。例えば、保護角膜圧平装置１０２は、その前面の中央に取り付けられた小さな永久磁石を有してもよい。この磁石は、光ファイバー・ホルダ軸上に取り付けられた別の小さな永久磁石を使用して、光ファイバー・ホルダ軸を保護角膜圧平装置１０２上に結合させ、心出しする（ｃｅｎｔｒａｔｅ）ために使用されてもよい。
【００２６】
角膜再整形処置を行う外科医又は他の医師は、ツール（眼科手術用顕微鏡、細隙灯生体顕微鏡、若しくは他のツール１２０など）を、治療ビームと同一直線上の１つ又は複数の（ヘリウム・ネオン・レーザーなどの低エネルギー可視レーザーからの）可視トレーサー・レーザー光線とともに使用して、治療ビームの適切な位置決めを確認してもよい。外科医又は他の医師は、また、コントローラ１１６を使用して、治療ビームの適当なパターン、放射照度、及び露光持続時間を生じさせるようにシステム１００を制御する。コントローラ１１６は、システム１００における全ての変数及び成分を制御するための焦点として、外科医又は他の医師が使用することができる。処置の間、レーザー１０６は、機能的に有効なレーザー光を生じ、それが処理されて、患者の眼１０４の角膜の前面上における機能的に有効な光の適当なパターン及び線量を生じさせる。
【００２７】
より詳細に後述されるように、保護角膜圧平装置１０２は、角膜再整形処置の間、様々な機構を提供するか、又は様々な機能を行う。特に、保護角膜圧平装置１０２は、処置の間、患者の眼１０４の角膜の角膜上皮に対する熱保護を提供する助けとなる。例えば、保護角膜圧平装置１０２は、処置の間、患者の眼１０４の角膜から熱を放出してもよい。これは、患者の眼１０４の角膜上皮の温度を低減する助けとなり得る。処置の間角膜上皮の温度を低減することによって、保護角膜圧平装置１０２は、角膜上皮が、角膜上皮に対する臨床的に重大な損傷が生じる閾値温度に達することを防ぐのを助けてもよい。閾値温度は、例えば約７０℃で生じ得る。角膜上皮をこの閾値温度よりも下で維持することによって、角膜上皮に対する臨床的に重大な損傷が回避されてもよい。本書では、語句「臨床的に重大な損傷」は、屈折の矯正の重大な退行に結び付く、十分な角膜の創傷治癒を引き起こす損傷を指す。ある損傷は特定の実施例に固有のものであり得るが、臨床的に些細な損傷は十分な角膜の創傷治癒を引き起こさず、したがって容認可能である。
【００２８】
いくつかの実施例では、再整形処置は、眼構造の生存能に対する臨床的に重大な損傷をもたらすことなく、眼１０４の角膜実質の視覚変化を生じさせる。ある損傷は特定の実施例に固有のものであり得るが、臨床的に些細な損傷は、眼１０４が光学的に機能し続け、細胞層が生存し再生し続けることを意味する。例えば、正常な無傷の角膜実質は、（特に）コラーゲン及びプロテオグリカンを合成することによって角膜実質の完全性及び健康を維持する特定化された細胞である、角膜実質細胞を包含している。これらの「静態の」角膜実質細胞は、例えば、角膜の創傷による上皮基底膜に対する重大な損傷が引き金となった場合に、活性化され、修復表現型（ｒｅｐａｉｒ  ｐｈｅｎｏｔｙｐｅｓ）（線維芽細胞及び筋線維芽細胞）に変換され得る。修理表現型は、コラゲナーゼを分泌して損傷したコラーゲンを分解し、新しいコラーゲンを合成し、（特に）角膜実質の再構築をもたらす。臨床的に些細な損傷は、屈折矯正の退行に結び付く、角膜実質細胞の活性化及びそれらの修復表現型への変換を含む繊維性の創傷治癒反応を含まなくてもよい。
【００２９】
この例では、角膜実質のコラーゲンを少なくとも５５〜５８℃の温度まで、また最大約８０℃まで加熱することにより、コラーゲンの収縮がもたらされ、それによって眼１０４の角膜の形状が変わる。コラーゲンの収縮中に生じる主な構造変化は、三重螺旋を維持する水素結合が破壊されることに起因して、Ｉ型コラーゲン分子が三重螺旋構造から不規則な螺旋の形態に転位するヘリックスコイル相転移による変性であってもよい。いくつかの実施例では、光熱的なコラーゲン改質の最大温度は、角膜の創傷治癒反応及び屈折矯正の退行に結び付く臨床的に重大な損傷の可能性を低減するための、角膜実質細胞の損傷及び壊死に対する概算の閾値温度である、約７５℃までに限定することができる。
【００３０】
これらの実施例では、加熱プロセスは、光エネルギーを眼１０４の角膜上に向けて、エネルギーの吸収を引き起こし、それによって角膜実質コラーゲンを所望の温度まで加熱することによってもたらすことができる。これは、角膜組織の指定の深さ範囲内に特徴的に置かれた光エネルギーを放射する光源（レーザー１０６など）を提供することによって行われてもよい。特定の実施例では、光熱的な角膜形成術の場合、主として角膜の前部（厚さの約３分の１から２分の１）内に吸収される、光エネルギーの波長が使用されてもよい。
【００３１】
眼１０４の角膜に対する熱変化をもたらす、光エネルギー源の選択及び制御が重要なことがある。光エネルギーの適切な量及びタイプを選択するのに使用される変数としては、波長、放射照度レベル、及び時間（持続時間）を挙げることができる。これらの３つの変数は、光エネルギーの量が、角膜実質の前部のみに予め定められた変化を生じさせるのに機能的に有効であるように選択されてもよい。光源は、眼１０４の角膜又は他の構造の内皮を損傷し得るような形で眼１０４に深く侵入することなく角膜実質内に吸収される、適切な波長、放射照度、及び持続時間の放射を提供するレーザー又は非レーザー光源であることができる。それに加えて、光源は、加熱された角膜実質から隣接組織内への熱拡散が、内皮又は他の眼構造を損傷しない時間スケールでの光熱的な角膜形成術によって、角膜実質コラーゲンの所望の修正を達成してもよい。光エネルギーはまた、角膜上に向け、適切な熱変化を生じるように制御することができるタイプのものであってもよい。
【００３２】
以下は、システム１００に使用することができるレーザー１０６の特定の例を示す。これらの特定の例の使用は、光エネルギー源、好ましい波長、放射照度、又は露光持続時間をいかなる形でも制限しない。例として、約１．８〜２．１ミクロンの波長範囲内の光を生じるツリウム・ベースのレーザーを、有効に使用することができる。ツリウム・ベースのレーザーとしては、Ｔｍ：ＹＡＧレーザー（イットリウム・アルミニウム・ガーネットの結晶母体にツリウム・イオンがドープされている）、又はツリウム・ファイバー・レーザー（ガラス繊維マトリックスにツリウム・イオンがドープされている）が挙げられる。フッ化水素化学レーザーも使用することができる。以下の記載では、用語「波長」は、一般に、わずかに大きい又はわずかに小さい値の波長を含み、本開示では、多くの場合、「１つ又は複数の波長」として記載される。
【００３３】
特定の実施例では、レーザー１０６からの光エネルギーの波長範囲は、約２．４ミクロン〜約２．６７ミクロンであり、例えば、フッ化水素化学レーザーの場合の約２．５〜約２．６ミクロンなどである。波長のこの範囲内の光は、主として角膜実質の前部に吸収される。他の特定の実施例では、１．４〜１．６、１．８〜２．２、及び３．８〜７．０ミクロンの波長を有する光も利用されてもよい。更に他の実施例では、眼１０４の角膜内に５０〜２００ミクロンの侵入深さ（即ち、１／ｅの減衰深さ）で吸収される波長を有する任意の光が使用されてもよい。ヒトの角膜は、一般的に５００ミクロン以上の厚さなので、これらの波長における光エネルギーの初期の吸収は、角膜内皮を著しく加熱せず、それによってこの脆弱な構造に対する損傷が防止されてもよい。これらの波長で放射された光の持続時間及び放射照度レベルを制御することにより、熱拡散が角膜内皮を損傷しないように、吸収された光エネルギーが隣接組織内へ実質的に熱拡散することを低減するか、又は防ぐことができる。
【００３４】
いくつかの実施例では、光源は、主として角膜の前部の最初の５０〜２００ミクロンで吸収されるフッ化水素化学レーザー放射の波長のみを生じるように調整される、フッ化水素化学レーザーなどのフッ化水素光源である。フッ化水素化学レーザー・システムによって特徴的に放射される波長は、一般的に、約２．４ミクロン〜約３．１ミクロンの範囲内にある。利用することができる１つの光源の一例は、Ｈｅｌｉｏｓ  Ｉｎｃ．（コロラド州ロングモント）製の改良型Ｈｅｌｉｏｓフッ化水素ミニレーザーである。この改良型レーザー・システムは、他の全ての波長を抑制しながら特定のフッ化水素波長におけるレーザー動作を可能にするように設計された、特殊な共振器光学素子を使用する。
【００３５】
いくつかの実施例では、光エネルギーに対する角膜の露光持続時間、又は光エネルギーの適用時間は、約１秒未満である。例えば、露光時間は、約１０ｍｓ〜約２００ｍｓの範囲であることができる。光エネルギーは、各パルスが１秒未満である断続的な又はパルス状の形態で適用されてもよい。放射照度のレベルは、吸収がほぼ線形であるレベルであるように選択されてもよい。例えば、放射照度レベル（Ｗ／ｃｍ２の単位で示される）は１×１０５Ｗ／ｃｍ２未満であってもよい。
【００３６】
波長、持続時間、及び放射照度の変数は、大幅に互いに依存していてもよい。これらの変数は、機能的な光量が眼１０４の角膜に送達されて、創傷治癒反応を誘発することなく、角膜の曲率に所望の予め定められた物理的変化を起こすような形で互いに関係してもよい。変数の１つの相互関係例は、２．４〜２．６７ミクロンの波長、１秒未満の持続時間、及び１×１０５Ｗ／ｃｍ２未満の放射照度レベルを含む。
【００３７】
図１は角膜再整形のためのシステム１００の一例を示すが、図１は様々に変えられてもよい。例えば、図１は、特定の構成要素（保護角膜圧平装置１０２及びビーム分配システム１０８内のビーム分割システムなど）を使用することができる、１つのシステム例を示す。これらの構成要素を他の任意の適切なシステムに使用することができる。また、図１は、光ファイバー配列１１０を通じて伝達された複数のレーザー光線を使用して、患者の眼１０４を照射するシステムを示す。他の実施例では、システム１００は、患者の眼１０４を照射するため、任意の数のレーザー光線（単一のレーザー光線を含む）を生成することができる。それに加えて、図１の様々な構成要素を組み合わせるか、又は省略することができ、また、コントローラ１１４、１１６を組み合わせて単一の機能単位とすることなどによって、特定の必要性に従って追加の構成要素を付加することができる。
【００３８】
図２は、本開示の一実施例による保護角膜圧平装置１０２の例を示す。図２に示される保護角膜圧平装置１０２の実施例は、単に例示のためのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、保護角膜圧平装置１０２の他の実施例が使用されてもよい。また、説明を容易にするため、保護角膜圧平装置１０２は図１のシステム１００で動作するものとして記載されてもよい。保護角膜圧平装置１０２は、他の任意の適切なシステムに使用することができる。
【００３９】
図２に示されるように、患者の眼１０４は、強膜２０２及び角膜２０４を含む。角膜２０４は、外表面又は前面２０６と中央照射域（ｃｅｎｔｒａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｚｏｎｅ）２０８とを含む。中央照射域２０８は、患者の視力にとって重要な角膜２０４の部分に相当する。中央照射域２０８は、例えば、眼１０４の瞳孔の直径によって規定されてもよい。一般的には、瞳孔径は患者によって異なり、様々な照明レベルに基づいて異なり、また年齢に応じて減少する。昼間視に使用される一般的な瞳孔径（及びしたがって中央照射域２０８の一部）は、成人の場合、直径２ｍｍ〜５ｍｍであり得る。より暗い照明（薄明視から暗順応）条件の場合に使用される一般的な瞳孔径は、成人の場合、より大きな直径（６ｍｍ又は７ｍｍまで）であり得る。全ての照明条件下で質の高い視覚を達成するため、屈折を歪ませる著しい光学収差がない、明確な中央照射域を維持することが望ましいことがある。
【００４０】
保護角膜圧平装置１０２は、角膜２０４の前面２０６に取外し可能に結合されている。この例では、保護角膜圧平装置１０２は、角膜係合面２１２、サクション・リング２１４、並びに集束・心出し補助具（ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ａｉｄ）及びマスク２１６を有する透明窓２１０を含む。
【００４１】
透明窓２１０は、角膜係合面２１２に沿って角膜２０４の前面２０６と接触する。角膜係合面２１２は、保護角膜圧平装置１０２と角膜２０４の間のインターフェースとして働く。透明窓２１０は、角膜２０４を再整形するのに使用される光エネルギー２１８（ビーム分配システム１０８からの１つ又は複数のレーザー光線など）をほぼ透過させる。より詳細に後述されるように、透明窓２１０は、特に、角膜再整形処置の間、角膜２０４の前部又は外側部分から熱を放出するためのヒート・シンクとして働いてもよい。透明窓２１０は、サファイア、ｉｎｆｒａｓｉｌ石英、フッ化カルシウム、若しくはダイアモンドなど、任意の適切な材料、又は材料の組合せから作られてもよい。窓２１０はまた、少なくとも０．５ｍｍの厚さなど、任意の適切な厚さ（１つ又は複数）を有してもよい。また、空気／窓界面での反射損失を最小限に抑えるため、反射防止コーティングが、透明窓２１０の前面の少なくとも一部上に置かれてもよい。
【００４２】
サクション・リング２１４は、角膜再整形処置の間、患者の眼１０４上の適所で保護角膜圧平装置１０２を維持する。例えば、サクション・リング２１４に沿って吸着を生じさせるため、真空ポート２２０を使用することができ、それによって保護角膜圧平装置１０２が患者の眼１０４に接して保持される。いくつかの実施例では、サクション・リング２１４は、角膜２０４の全て又は大部分を包含するようにサイズ決めされる。サクション・リング２１４は、吸着を使用して、保護角膜圧平装置１０２を適所で維持するための任意の適切な構造を含む。一例として、サクション・リング２１４は、生体適合性で滅菌可能な材料（チタンのような金属など）から製造されてもよい。別の例として、サクション・リング２１４は、生体適合性で使い捨ての材料（ポリメチルメタクリレートのようなプラスチックなど）から製造されてもよい。また、透明窓２１０は、真空密封を維持するため、サクション・リング２１４の頂面上に取り付けられ、サクション・リング２１４に接合されてもよい。
【００４３】
集束・心出し補助具及びマスク２１６は、角膜再整形処置の間、様々なガイド及び保護機構を提供する。例えば、集束・心出し補助具及びマスク２１６は、光エネルギー２１８を正確に送達するため、集束・心出し補助具を提供することができる。集束・心出し補助具及びマスク２１６は、また、角膜２０４の中央照射域２０８を保護することができる。一例として、光エネルギー２１８が角膜２０４の中央照射域２０８内に直接透過されないように、集束・心出し補助具及びマスク２１６は、光エネルギー２１８を反射し、吸収し、又は散乱させることができる。このようにして、集束・心出し補助具及びマスク２１６は、光エネルギー２１８を用いて治療することが意図されない角膜２０４の前面２０６の領域を保護する。中央照射域２０８に対する損傷を回避することによって、視覚の長期的且つ不可逆的な損傷の可能性が低減されるか、又は回避されてもよい。集束・心出し補助具及びマスク２１６は、治療をガイドするか、又は患者の眼１０４の一部を保護する任意の適切な構造を含む。集束・心出し補助具及びマスク２１６は、例えば、金属コーティング、エッチング表面、又は角膜２０４の指定の部分上で光エネルギーを正確に位置決めするための十字線を含むことができる。いくつかの実施例では、集束・心出し補助具及びマスク２１６は焦点レーザーと組み合わせて使用されてもよい。
【００４４】
他の実施例では、集束・心出し補助具及びマスク２１６は、透明窓２１０の前面上に取り付けられた、小さな永久磁石（直径３ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのネオジミウム−鉄−ボロン（ＮｄＦｅＢ）磁石など）を含んでもよい。次に、光ファイバー配列を透明窓２１０上に結合させて、正確な集束及び心出しを提供するため、第２の小さな永久磁石が光ファイバー・ホルダ軸体（図３Ｂに示されるものなど）内に取り付けられてもよい。
【００４５】
図２に示されるように、保護角膜圧平装置１０２は位置決めアーム２２２に結合される。位置決めアーム２２２は、安全な表面上に取り付けられた関節アームに連結されてもよい。外科医又は他の医師は、保護角膜圧平装置１０２の透明窓２１０を通して患者の眼１０４を見てもよく、また、外科医又は他の医師は、患者の眼１０４上に装置１０２を置くように位置決めアーム２２２を動かしてもよい。これは、例えば、患者が天井を見上げ、光（良好な背景光など）で保護角膜圧平装置１０２及びその周辺を照らすことによって行うことができる。特定の一例として、外科医又は他の医師は、（固定化光源を使用して）集束・心出し補助具及びマスク２１６が患者の瞳孔又は患者の視線上で心出しされるように、保護角膜圧平装置を位置決めすることができる。図２は、位置決めアーム２２２内に存在する真空ポート２２０を示すが、真空ポート２２０は、サクション・リング２１４の直ぐ上など、他の場所に位置することができる。
【００４６】
保護角膜圧平装置１０２は、角膜再整形処置の間、様々な機構を提供するか、又は様々な機能を行う。例えば、保護角膜圧平装置１０２は、角膜２０４の前面２０６上での光エネルギー２１８の正確な位置決めのための、並びに治療中の眼球運動を限定するためのポジショナー／レストレイナーを提供するために使用されてもよい。また、透明窓２１０は、光エネルギー２１８をほぼ透過させて、光エネルギー２１８が適切に角膜２０４を照射できるようにしてもよい。保護角膜圧平装置１０２はまた、照射前の初期の角膜温度を制御するサーモスタットとして働くことができる。更に、透明窓２１０は、角膜２０４の圧平器具（ａｐｐｌａｎａｔｏｒ）又はテンプレートとして働くのに十分に剛直であって、透明窓２１０が処置の間に角膜２０４の形状を変更できるようにしてもよい。更に、透明窓２１０は、上皮と透明窓２１０の間の薄い層に涙液膜を限定し、前部の角膜からの水の蒸発を防ぐことにより、処置の間、角膜の水和を制御することができる。その上、透明窓２１０は、角膜再整形処置の間角膜上皮を冷却し、且つ閾値損傷温度を超える温度まで角膜上皮が加熱されるのを防ぐのに適した伝熱特性を備えた、ヒート・シンクとして働くことができる。更に、透明窓２１０は、集束・心出し補助具及びマスク２１６を堆積させる、エッチングする、又は別の方法で、その吸収、反射、若しくは散乱表面積を二次加工するための、基板として働くことができる。これは、光エネルギー２１８を正確に送達することで、光エネルギー治療のパターンを提供し、角膜２０４の中央照射域２０８を保護するのを支援する。実装に応じて、保護角膜圧平装置１０２は、これらの機構若しくは機能の１つ、いくつか、又は全てを提供することができる。
【００４７】
保護角膜圧平装置１０２のヒート・シンク及びサーモスタット機能は、上皮の上皮基底膜などの角膜上皮を、上皮に対する臨床的に重大な損傷を防ぐのに十分に低い温度で維持するために使用されてもよい。上皮基底膜は、ＴＧＦ−β２などのサイトカインが、上皮から、角膜２０４の中央の最も厚い層である角膜実質内へ透過するのを阻害する。これらのサイトカインは、角膜実質内の繊維性の創傷治癒反応を誘発するのを防ぐために阻害されてもよい。角膜上皮の保護はまた、角膜再整形処置後に患者が感じる不快感（痛み、流涙、異物感、及び光痛症による）を軽減してもよい。
【００４８】
保護角膜圧平装置１０２は、処置の開始前、角膜２０４の前面２０６の初期温度を所望の温度で維持することによって、サーモスタットとして機能してもよい。特定の一例として、保護角膜圧平装置１０２の透明窓２１０は、一般的には室温（約２０℃など）であってもよいので、角膜２０４の前面２０６は、その通常の生理学的温度（約３３℃〜３６℃の範囲であり得る）ではなく、室温又はその付近で保持されてもよい。このようにして、透明窓２１０は、処置に先立って、角膜を最初に冷却するとともに、正確で再現可能な温度制御を提供するために使用されてもよい。処置の間、保護角膜圧平装置１０２は、光エネルギー２１８によってもたらされた熱を角膜２０４の前面２０６から放出する、ヒート・シンクとして機能してもよい。室温（又は、例えば、後述されるような能動的冷却技術を用いて、より低い温度）まで最初に冷却することにより、角膜上皮を熱的損傷から保護する効率が改善されてもよい。
【００４９】
この例では、保護角膜圧平装置１０２は、受動的なヒート・シンク機能（透明窓２１０が受動的に角膜２０４から熱を放出する）を提供する。しかし、他の技術を使用して、角膜２０４を冷却することができる。例えば、定常状態の冷却装置（ペルチエ・クーラーなど）を使用して窓２１０を冷却することなどによる、１つ又は複数の能動的冷却技術を使用することができる。別の例として、動的冷却を使用して、治療前及びその間、透明窓２１０を冷却することができる。図２に示されるように、リザーバ２２４は液体を収容することができる。液体は、液体窒素又は極低温液体（レーザー波長を透過させるフルオロカーボンなど）など、非常に低温のものであることができる。バルブ２２６は、リザーバ２２４から液体を選択的に放出するように開閉してもよい。ノズル２２８は、放出された液体を透明窓２１０上に噴霧し、それによって、透明窓２１０を冷却し、透明窓２１０が角膜２０４をより有効に冷却できるようにしてもよい。いくつかの実施例では、バルブ２２６は、１つ又は複数の制御信号線２３０を使用して、（コントローラ１１６などによって）自動的に制御される。特定の実施例では、ノズル２２８、並びに場合によってはバルブ２２６及びリザーバ２２４は、保護角膜圧平装置１０２に統合される。他の特定の実施例では、リザーバ２２４、バルブ２２６、及びノズル２２８は、外科医又は他の医師によって保持され操作されるか、或いは保護角膜圧平装置１０２とは別個に取り付けられる構成要素など、別個の構成要素に相当する。能動的又は動的な冷却技術を使用することで、パルスＨｏ：ＹＡＧ  ＬＴＫ治療の間レーザー光のいくつかのパルスによって生じる熱的損傷など、処置の間に生じる熱的損傷が減少されてもよい。
【００５０】
保護角膜圧平装置１０２の圧平又はテンプレート機能は、治療のために角膜２０４の形状を変更するのに使用されてもよい。圧平又はテンプレート機能は、透明窓２１０の角膜係合面２１２によって行われてもよい。圧平は全体的又は部分的であってもよい。例えば、図２に示されるように、角膜係合面２１２は平坦（即ち、完全に平面）である。したがって、透明窓２１０は、窓２１０が接触している角膜２０４の部分を完全に圧平し、又は平らにして、照射の基準面を提供する。他の実施例では、透明窓２１０は、窓２１０が接触している角膜２０４の部分を部分的にのみ圧平する、湾曲した凹状の角膜係合面２１２を有する。特定の実施例では、湾曲した凹状の角膜係合面２１２は、角膜２０４よりも大きな１つ又は複数の曲率半径を有する。複数の曲率半径は、異なる屈折を有する環状域を作成する非球面の角膜形状を作成するのを容易にしてもよい。例えば、より扁長の非球面形状（正常な角膜に比べて）は、良好な遠視力と良好な近視力の両方を老眼の患者に提供してもよい。他の特定の実施例では、湾曲した凹状の角膜係合面２１２は、角膜２０４の所望の最終的な角膜の曲率（１つ又は複数）にほぼ等しい、１つ又は複数の曲率半径を有する。この最後の事例では、透明窓２１０は、所望の再整形された角膜表面を作成するのを容易にするテンプレートとして働く。
【００５１】
保護角膜圧平装置１０２の水和制御機能は、角膜係合面２１２が角膜２０４の前面２０６に接して存在することによって支援され、それが、角膜２０４からの流体の蒸発を低減するか、又は防ぐ助けとなる。また、角膜上皮の損傷からの保護は、通常の（損傷を受けていない）上皮に関連した水和制御が失われるのを防ぐ助けとなる。いくつかの実施例では、涙液膜又は点眼剤の膜が透明窓２１０と角膜２０４の間に置かれてもよく、この膜の一部は、薄い均一な厚さの膜が残るように、装置１０２を角膜２０４に適用することによって追い出されてもよい。特定の実施例では、ＬＴＫ又は他の治療の前に、１滴又は数滴のみの麻酔薬が適用され、治療後に液剤はほとんど又は全く使用されない。これらの実施例では、点眼剤が悪影響（角膜の創傷を含む）を有することがあるので、点眼剤の滴数及び量を低減させるのが有益なことがある。
【００５２】
流体制御のこれらの要素（角膜２０４と透明窓２１０の間に液体の薄い層を提供し、蒸発を制限し、流体の再分配に結び付く上皮の損傷に対して保護する）は、光エネルギー照射の正確で再現可能な線量測定及び動作を提供してもよい。これは、吸収された光エネルギー２１８の量とその角膜組織に対する影響とが両方とも、角膜２０４の水和状態に応じて変わるためである。具体的には、膜は入射光の一部を吸収する場合があり、角膜２０４の吸収係数及び他の物理的特性は上皮及び角膜実質の水和に応じて決まるので、膜の厚さ並びに上皮及び角膜実質の水和が、角膜２０４の光照射の線量測定に影響する。
【００５３】
保護角膜圧平装置１０２のマスキング機能は、大部分又は全ての光エネルギー２１８が角膜２０４の中央照射域２０８を照射しないように阻止することによって行われてもよい。これは、中央照射域２０８を意図せずに照射するのを防ぐ助けとなる。また、保護角膜圧平装置１０２のマスキング機構のパターンにおける特定の幾何学形状は、角膜再整形方法にとって重要なことがある。異なる矯正及び矯正の異なる程度は、交換可能又は相互使用可能な集束・心出し補助具及びマスク２１６を使用して、単一の装置１０２内に包含することができる。いくつかの実施例では、角膜係合面２１２自体はマスキング目的で使用されてもよいが、マスクは、角膜係合面２１２と反対側の透明窓２１０の表面上に見出される。他の実施例では、マスクは、透明窓２１０の上に置くことができる、別個の交換可能な窓又はマウント上に位置することができる。このようにして、患者に対するリスクを軽減するか、又は排除するための制御が提供される。視力にとって重要な唯一の区画である中央照射域２０８には、光エネルギー２１８は触れなくてもよい。繊細な、且つヒトの視力にとって重要な角膜内皮の生存能は、眼１０４の他の必須の視覚構成要素と併せて、処置全体にわたって維持される。
【００５４】
一般に、保護角膜圧平装置１０２は、正常視（スネレン視力表で２０／２０の正常な遠視力）などの所望の最終的な屈折状態を達成するため、角膜２０４の前面２０６を再整形する任意の非侵襲性眼科的処置と組み合わせて使用されてもよい。再整形処置は、適当な光侵入深さ（即ち、１／ｅの減衰深さ）を有する１つ又は複数の波長を放射する光エネルギー２１８源を使用して、角膜２０４の角膜内皮又は前面２０６の生存能を損なうことなく、且つ角膜再整形の著しい退行に結び付くかも知れない著しい角膜の創傷治癒反応を引き起こすことなく、角膜実質コラーゲンの熱変化をもたらす。再整形処置は１回のみ行われるものとして記載されるが、再整形処置を繰り返し適用することが望ましいか、又は必要なことがある。
【００５５】
図２は保護角膜圧平装置１０２の一例を示すが、図２は様々に変えられてもよい。例えば、装置１０２内において、動的な冷却構成要素２２４〜２３０を省略することができる。また、集束・心出し補助具及びマスク２１６を、透明窓２１０と一体化することができる。それに加えて、集束・心出し補助具及びマスク２１６は、（図３Ｂに示されるような）光ファイバー・ホルダ軸体内に取り付けられた別の小さな永久磁石を係合する、透明窓２１０上に取り付けられた小さな永久磁石を含むことができる。
【００５６】
図３Ａ及び３Ｂは、本開示の一実施例による保護角膜圧平装置１０２の使用例を示す。特に、図３Ａは、図２に示される保護角膜圧平装置１０２の平面図を示し、図３Ｂは、光ファイバーを保護角膜圧平装置１０２上に取り付けるために使用される光ファイバー・ホルダ軸体３５０を示す。本開示の範囲から逸脱することなく、保護角膜圧平装置１０２の他の実施例が使用されてもよい。また、説明を容易にするため、保護角膜圧平装置１０２は図１のシステム１００で動作するものとして記載されてもよい。保護角膜圧平装置１０２は、他の任意の適切なシステムに使用することができる。
【００５７】
図３Ａに示されるように、保護角膜圧平装置１０２は真空シリンジ３０２に結合される。真空シリンジ３０２は、サクション・リング２１４を排気するために使用され、それによって保護角膜圧平装置１０２を患者の眼１０４に結合させる。例えば、約１００〜７００ｍｍＨｇの真空（７６０ｍｍＨｇの標準大気圧に対して）が、保護角膜圧平装置１０２を患者の眼１０４に結合させるために使用されてもよい。可撓性プラスチック管材料３０４は、保護角膜圧平装置１０２の真空ポート２２０を真空シリンジ３０２に接続する。真空シリンジ３０２は、サクション・リング２１４の吸着をもたらすことができる任意の適切な構造に相当し得る。真空シリンジ３０２は、例えば、マイクロケラトーム（ＬＡＳＩＫ処置の一部として使用される装置）に吸着するために使用される真空シリンジなど、眼科的用途向けに設計されてもよい。特定の一例として、真空シリンジ３０２は、Ｏａｓｉｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｍｏｄｅｌ０４９０−ＶＳ真空シリンジに相当することができる。
【００５８】
真空シリンジ３０２のプランジャー３０６は、通常、ばね３０８が、約３ｃｍなどの適切な間隔でプランジャー頂部３１０をシリンジ本体頂部３１２から離すことにより、開いた状態で保持される。外科医又は他の医師は、患者の眼１０４の角膜２０４上にサクション・リング２１４を配置する前に、真空シリンジ３０２のプランジャー３０６を押す。次に、外科医又は他の医師は、角膜２０４が、例えば約１０ｍｍの照射域に圧平されるまで、患者の角膜２０４上に保護角膜圧平装置１０２を置いてもよい。保護角膜圧平装置１０２が適所に置かれると、外科医又は他の医師は、真空シリンジ３０２のプランジャー３０６を解放して、保護角膜圧平装置１０２を患者の角膜２０４上に保持する部分的な吸着を提供する圧力差を生じさせる。
【００５９】
図３Ｂに示されるように、光ファイバー・ホルダ軸体３５０を使用して、一組の光ファイバーを保護角膜圧平装置１０２上に取り付けることができる。例えば、軸体３５０を使用して、光ファイバーの数、パターン、及び間隔に関して、予め定められた幾何学形状の配列で、光ファイバーを正確に取り付けることができる。
【００６０】
軸体３５０は、光ファイバーが中に取り付けられる一組のチャネル３５２を含むように機械加工される軽量の不活性材料（アルミニウム又はプラスチックなど）を含む、任意の適切な材料から構築することができる。軸体３５０はまた、保護角膜圧平装置１０２の透明窓２１０と接触する軸体３５０の端部にある窪み３５６内に取り付けられる、小さな永久磁石３５４（直径３ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのＮｄＦｅＢ磁石など）を含むことができる。窪み３５６は、透明窓２１０上に取り付けられる小さな永久磁石（集束・心出し補助具及びマスク２１６）の厚さと同じ深さを有してもよい。２つの磁石は互いを引き付けるように取り付けられ、この磁気引力により、（光ファイバー・ホルダ軸体３５０内に取り付けられた）光ファイバー配列を、正確な心出しで透明窓２１０の表面上に配置することが容易になる。光ファイバーはまた、それらの表面が光ファイバー・ホルダ軸体３５０の縁部と同じ平面内にあるようにして取り付けられるので、それによって、光ファイバーは、各光ファイバーから出る光が透明窓２１０の表面において同じ放射照度分布を有するように正確に置かれる。他の実施例では、光ファイバーは、放射照度分布を変えるため、透明窓２１０から他の均一な距離で取り付けることができる。
【００６１】
いくつかの実施例では、光ファイバー・ホルダ軸体３５０は、図３Ｂに示される寸法を有してもよい。ただし、図３Ｂに示される寸法は単に例示のためのものである。他の寸法を有する他の光ファイバー・ホルダ軸体も使用することができる。
【００６２】
図３Ａ及び３Ｂは保護角膜圧平装置１０２の使用例を示すが、図３Ａ及び３Ｂは様々に変えられてもよい。例えば、真空シリンジ３０２に加えて他の機構を使用して、保護角膜圧平装置１０２のサクション・リング２１４において吸着を生じさせることができる。また、他の機構を使用して、光ファイバー配列を保護角膜圧平装置１０２上に取り付けることができる。
【００６３】
図４は、本開示の一実施例による、保護角膜圧平装置１０２内に取り付けることができるマイクロレンズ４０２の例を示す。具体的には、図４は、凸状マイクロレンズ４０２をその表面上に有する、保護角膜圧平装置１０２の透明窓２１０の部分を示す。図４に示されるマイクロレンズ４０２の実施例は、単に例示のためのものである。本開示の範囲を逸脱することなく、マイクロレンズ４０２の他の実施例が使用されてもよい。また、説明を容易にするため、マイクロレンズ４０２は保護角膜圧平装置１０２と併せて記載されてもよい。マクロレンズ４０２は、他の適切な装置に使用することができる。
【００６４】
保護角膜圧平装置１０２では、屈折又は回折マイクロ光学素子を使用して、レーザー照射の空間的分布を変えることができる。換言すれば、透明窓２１０は、光エネルギー２１８がどのように患者の眼１０４の角膜２０４上に向けられるかを変更するため、その前面上にマイクロレンズ４０２を有してもよい。この例では、屈折の場合、透明窓２１０の前面に凸状のマイクロレンズ４０２を使用して、コリメートされたレーザー光線を集束させることができる。マイクロレンズ４０２は、角膜２０４内のそれぞれの深さにおいて一定のレーザー放射照度（吸収損失の後）を提供する助けとなる。特定の例として、マイクロレンズ４０２は、２０ｃｍ−１の吸収係数（パルスＨｏ：ＹＡＧレーザー波長に対する概算の温度平均化した値）に対して、角膜２０４内のそれぞれの深さにおいて一定のレーザー放射照度を提供する助けとなり得る。
【００６５】
図４では、光線は、凸状のマイクロレンズ４０２によって角膜２０４に集束される。特定の例として、凸状のマイクロレンズ４０２は１．１２ｍｍの曲率半径を有することができ、０．３ｍｍの初期のスポット半径は、窓／角膜界面で０．１９ｍｍまで、且つ角膜２０４の後面で０．１２ｍｍまで低減することができる。図４にはまた、光線を、例えば角膜前面における直径０．３８ｍｍのスポット・サイズから、例えば角膜後面における直径０．２４ｍｍのスポット・サイズまで集束させるのに必要な屈折が示される。この集束量を用いて、放射照度は、２０ｃｍ−１の吸収係数に対して、角膜の厚さの全体にわたって一定であることができる。一定の放射照度は、深さに応じて決まる一定の温度上昇を生じさせてもよいので、保護角膜圧平装置１０２は、より効率的に角膜上皮を冷却してもよい。透明窓２１０上のマイクロレンズ４０２は、所望に応じて更に集束させるため、更に凸状である（より小さな曲率半径を有する）ことができる。
【００６６】
これらのマイクロレンズ４０２の配列は、透明窓２１０の前面上に作成して、６ｍｍ及び７ｍｍのリング中心線直径でリング当たり８スポットの１６スポット・パターン（ＬＴＫ治療に現在使用されている１つの標準的なパターンどおりに）など、レーザー光線の配列の集束を提供することができる。例えば、光を送達する光ファイバーの配列を角膜２０４に適合させるため、これらのマイクロレンズ４０２のいくつかを保護角膜圧平装置１０２内に取り付けることができる。特定の一例として、１６本のファイバーが配列内に使用される場合、１６個のマイクロレンズを１６本のファイバーそれぞれと一直線に並ぶように取り付けることができる。その結果、マイクロレンズ４０２は、角膜２０４内に各光ファイバーの出力光を集束させる。
【００６７】
図４は、保護角膜圧平装置１０２内に取り付けることができるマイクロレンズ４０２の一例を示すが、図４は様々に変えられてもよい。例えば、保護角膜圧平装置１０２は、透明窓２１０上にいずれかのマイクロレンズ４０２を含む必要はない。また、角膜の深さに応じて決まる光エネルギー２１８の所望の空間的分布を得るため、回折光学素子（入射光線エネルギー２１８を回折する透明窓２１０の前面上の光学コーティングを伴うものなど）も使用することができる。
【００６８】
図５〜８は、本開示の一実施例による、角膜再整形処置の間の角膜組織内の温度分布例を示す。説明を容易にするため、図５〜８は、図１のシステム１００で動作する保護角膜圧平装置１０２を伴う角膜再整形処置に関して記載される。しかし、保護角膜圧平装置１０２及びシステム１００は、図５〜８に示されるものと異なるやり方で動作することができる。
【００６９】
図５は、本開示の一実施例による、角膜組織内への侵入深さＺに応じて決まる、温度分布の一次元的な熱モデル化計算の結果を示す。具体的には、図５は、連続発振フッ化水素レーザーからの光エネルギー２１８を使用して、角膜２０４を加熱することによって生じる、角膜２０４の様々な層における温度のグラフ表示である。図５はまた、保護角膜圧平装置１０２によって提供されるヒート・シンクを使用する有効性を示す。
【００７０】
図５では、角膜２０４の微細構造層の一般的な深さが、上皮（Ｅｐ）、ボーマン層（Ｂ）、角膜実質、デスメ膜（Ｄ）、及び内皮（Ｅｎ）に関して示される。計算は、ヒトの角膜に関して推定された熱的特性（熱伝導性、熱拡散性、及び熱容量）を、連続発振フッ化水素化学レーザーによって生じたレーザー波長の光吸収係数とともに使用する。
【００７１】
図５の線５０２は、保護角膜圧平装置１０２を使用しない場合の角膜２０４内の温度分布を表す。図５の線５０４は、保護角膜圧平装置１０２が使用されたときの角膜２０４内の温度分布を表す。線５０２によって表される温度分布は、角膜２０４の前面（Ｚ＝０）上でピークに達する。それは、連続発振フッ化水素レーザー源を、約２．６１μｍの予め定められた波長λで、３０Ｗ／ｃｍ２の固定の放射照度及び８０ｍｓの固定の時間で適用することを表す。線５０４によって表される温度分布は、角膜実質の前部内でピークに達する。それは、連続発振フッ化水素レーザー源を、同じレーザー波長で、１００Ｗ／ｃｍ２の固定の放射照度及び１００ｍｓの固定の時間で適用することを表す。熱的損傷（角膜実質細胞に対しても）がないコラーゲン収縮のための所望の温度範囲（約５５℃〜６５℃）は、線５０６〜５０８によって角膜実質内に示される。
【００７２】
図５に示されるように、保護角膜圧平装置１０２を使用することは、より高い放射照度のレーザーがより長期間使用されたときであっても、角膜上皮の温度を、角膜上皮に対する損傷が生じる温度よりも下で維持する助けとなる。装置１０２によって提供される温度冷却により、より高い放射照度レベルでより長い露光時間の光エネルギー２１８は、角膜２０４の上皮及びボーマン層において無害な温度をもたらすと同時に、光熱的な角膜形成術又は角膜実質の前部内の他の治療に対して機能的に有効な温度を可能にすることができる。
【００７３】
図６は、治療前に角膜２０４を保護角膜圧平装置１０２と接触させた後の様々な時における、角膜組織内への侵入深さＺに応じて決まる温度分布を示す。具体的には、受動的な冷却は角膜２０４を照射する前に行われてもよい。各分布における図６の個々のデータ記号は１０μｍ間隔である。また、温度分布は、透明窓２１０（２０℃でサファイアで作られたもの）を角膜２０４（接触前は３５℃であるが、実際の角膜温度は、約３３℃〜約３６℃の範囲など異なってもよい）と接触させた後に生じる。
【００７４】
線６０２によって表されるように、１ｍｓの接触時間の場合、角膜上皮の深さを通して、前面（ｚ＝０）から上皮基底膜／ボーマン層界面（近似的にｚ＝５０μｍ）まで、約１３℃の温度差がある。線６０４によって表されるように、１０ｍｓの接触時間の場合、差は約６℃まで減少した。線６０６によって表されるように、１００ｍｓの接触時間の場合、差は約２〜３℃まで減少した。線６０８〜６１０によって表されるように、１ｓ及び１０ｓの接触時間の場合、それぞれ差は１℃未満である。
【００７５】
これに基づいて、保護角膜圧平装置１０２を患者の眼１０４に取り付け、治療のためにシステム１００を準備する時間スケールにおいて、熱のフローは本質的に完了し、ほぼ室温の「定常状態」温度が角膜２０４の前部内で確立された。図６に示されるように、角膜２０４の前面（ｚ＝０）から後面（近似的にｚ＝６００μｍ）までの小さな温度差は依然として残る。
【００７６】
いくつかの実施例では、角膜前部の温度から透明窓２１０の温度への迅速な時間的進展により、装置１０２がサーモスタットとして機能することが可能になる。数十秒から数百秒の時間スケールにわたって、角膜前部の温度はＴ０に、又はＴ０付近に調節されてもよい。ただし、装置１０２は無限のヒート・シンクに相当しなくてもよい。結果として、はるかに長い時間スケールでは、装置１０２は、場合によっては、角膜２０４から装置１０２内への熱のフローが装置１０２からの熱損失によって平衡される（対流及び放射などによって）Ｔ０を超える、ある温度まで加熱される傾向があってもよい。患者の眼１０４の前面（ｚ＝０）と、上皮基底膜／ボーマン層界面との間のより大きな温度差は、装置１０２内の透明窓２１０を室温よりも低い初期温度Ｔ０まで冷却することによって達成することができる。これは、上述したような能動的又は動的な冷却を伴ってもよい。
【００７７】
透明窓２１０の動的な冷却は、また、図６の線６０２〜６０４によって表されるものに類似の、ただし、ｚ＝０μｍにおける約０℃から大きなｚ（約１００〜２００μｍ）における約３５℃までのより広い温度範囲の温度分布をもたらすことができる。動的な冷却処置は、低温液体又は他の液体を放出するための一連のパルスが、各レーザー・パルス前の同じ時に窓２１０の予備冷却を提供する一連のパルスと合成される場合に、パルスＨｏ：ＹＡＧレーザー又は他のレーザーの照射に効果があってもよい。処置はまた、冷却パルスが「延伸」されて、連続発振レーザー照射の長さに匹敵する時間スケールに対して連続冷却を提供する場合に、連続発振レーザー照射に有用であってもよい。
【００７８】
図７は、治療の間の様々な時における、パルス・レーザー１０６を用いた、角膜組織内への侵入深さＺに応じて決まる温度分布を示す。照射の直前に、角膜２０４は、室温付近まで冷却されてもよく、透明窓／角膜界面（ｚ＝０）からの深さに応じて温度が上昇する小さな温度勾配を有してもよい。パルス・レーザー１０６が使用される場合（Ｈｏ：ＹＡＧレーザーなど）、最初のレーザー・パルスは角膜２０４を照射し、ほぼ瞬間的な温度上昇がパルス持続時間（２００μｓなど）の間に生じてもよい。このパルスの間（及び、現在のＬＴＫ治療に使用される７パルス・シーケンスなどの後続のパルスの間）に、角膜２０４から透明窓２１０内への何らかの伝熱があってもよい。連続するパルス間の期間（２００ｍｓなど）に、透明窓２１０は、角膜２０４から付加的な熱を取り除き、熱はまた、レーザー・パルスの間、角膜２０４の前部から角膜２０４の後部（より低温の部分）内へ流れる。
【００７９】
この伝熱は図７に示される。具体的には、図７は、Ｉｎｆｒａｓｉｌ石英窓２１０と接触している角膜２０４を、２０℃でパルスＨｏ：ＹＡＧレーザー照射した後のいくつかの時における、（照射スポットの中心の）温度分布を示す。各分布における個々のデータ記号は１０μｍ間隔である。
【００８０】
この例では、第１のレーザー・パルスはｔ＝０で始まりｔ＝０．２ｍｓで終わり、第２のパルスはｔ＝２００ｍｓで始まりｔ＝２００．２ｍｓで終わり、同様に続く。示される計算は、温度平均化された熱的特性と約２０ｃｍ−１の吸収係数を有する、直径６００μｍのフラットトップ・ビームによる１０．７Ｊ／ｃｍ２の放射露光を使用して、パルスＨｏ：ＹＡＧレーザーによって照射される角膜２０４（その前面２０６を圧平する０．６ｍｍ厚さのＩｎｆｒａｓｉｌ石英窓２１０と接触している）に対するものである。これらのパラメータは、２４２  ｍＪ／パルスの「標準的な」治療に使用されるものに類似する。
【００８１】
レーザー・パルス１、２、及び７（７パルス列の）による温度分布のみが図７に示される。第１のレーザー・パルスは、線７０２によって表される温度分布を生じ、それは、深さｚ＝約３２μｍで約７５℃のピーク温度を有する。これは、恐らく上皮（ｉｎ  ｖｉｖｏ共焦点顕微鏡法により、ｎ＝９個の眼において５１±４μｍの厚さであり、光学コヒーレンス断層撮影法により、ｎ＝２８個の眼において５９．９±５．９μｍの厚さであると測定されている）内のものである。パルス１と２の間の冷却は、深さｚ＝約３００μｍで約４０℃のピーク温度を有する、線７０４によって表される残余の温度分布に結び付く。第２のレーザー・パルスは、線７０６によって表される温度分布を生じ、深さｚ＝約６４μｍで約８１℃のピーク温度を有する。より高いピーク温度に向かうこの傾向は、より大きな深さへピークが移動するのとともに、７パルス列全体にわたって継続する。第７のレーザー・パルスは、深さｚ＝約２３０μｍで約９１℃のピーク温度を有する、線７０８によって表される温度分布を生じる。サファイア窓２１０は、Ｉｎｆｒａｓｉｌ石英窓２１０よりも効率的なヒート・シンクであってもよい。結果として、角膜前部の温度は図７に示されるものよりも低いだろう。
【００８２】
図８は、連続発振レーザーを用いた治療の間の照射後の様々な時における、角膜組織内への侵入深さＺに応じて決まる温度分布を示す。具体的には、図８は、連続発振レーザーの照射後の１０３ｍｓにおける、照射スポットの中心の熱モデル化計算からの温度分布を示す。示される計算は、裸の角膜２０４に対するもの（線８０２によって表される）と、２０℃でその前面２０６を圧平している厚さ１．５ｍｍのサファイア窓２１０と接触している角膜２０４に対するもの（線８０４で表される）である。各分布における個々のデータ記号は１０μｍ間隔である。
【００８３】
図８の中の両方の事例は、温度平均化された角膜の熱的特性を使用しており、また、両方の事例は、直径１ｍｍのフラットトップ・ビームによる７０Ｗ／ｃｍ２の放射照度を使用した、連続発振レーザー照射を伴う。吸収係数は、（約２０ｃｍ−１であった、図７に使用されたパルスＨｏ：ＹＡＧレーザーの温度平均化された値とは対照的に）１００ｃｍ−１である。約１．９３μｍの波長で動作する連続発振ツリウム・ファイバー・レーザーの場合、より大きな吸収係数が適切である。
【００８４】
ヒート・シンクとして働くサファイア窓２１０により、線８０４によって表される角膜の温度分布は、深さｚ＝約８０μｍで約７２℃のピーク温度を有する。図７に示されるパルス・レーザー照射の事例に比べて、基底上皮ははるかに低温（ｚ＝５０μｍで約６６℃）であり、上皮全体は、熱的損傷の閾値温度よりもはるかに低温である（１ｓの照射の場合、約７０〜７５℃と推定される）。上皮保護のこのレベルは、上皮基底膜に対する損傷を防ぐのに十分であり得、それは、屈折矯正の退行に結び付く線維性の創傷治癒反応を防ぐのに必要なことがある。この効率的な受動的ヒート・シンク効果は、連続発振レーザーの吸収係数が、パルスＨｏ：ＹＡＧレーザーの場合の２０ｃｍ−１ではなく１００ｃｍ−１であっても生じ得る。
【００８５】
図８に示される連続発振レーザーの事例では、角膜２０４は、持続時間約１００ｍｓの単一のレーザー照射の間に、そのピーク温度まで滑らかに加熱される。図７のパルス・レーザーの事例では、角膜は、５Ｈｚのパルス繰返し数で一連の７パルスの間、各レーザー・パルス後に急速に加熱され、冷却期間が後に続く。
【００８６】
角膜上皮の更なる保護は、レーザー照射の時間的又は空間的分布を変えることによって達成することができる。例えば、連続発振レーザーの場合、同じ総エネルギーがより長い照射時間にわたって送達されるようにレーザー放射照度が減少された場合、温度分布のピークはより大きな深さに移動してもよく、基底上皮の温度は更に減少されてもよい。レーザー放射照度はまた、より高い放射照度で加熱して初期の温度分布を構築した後、減少された放射照度によって初期の温度分布が角膜２０４の更に後部でピークとなるように、照射時間全体にわたって増加させることができる。照射の間、受動的なヒート・シンク冷却を使用することに加えて、上述したように、能動的な冷却、動的な冷却、マイクロ光学素子、及びマイクロ光学素子配列を使用することができる。入射レーザー光線の時間的及び空間的な整形の組合せも使用して、照射された角膜２０４内の所望の温度分布を作成することができる。
【００８７】
図５〜８は、角膜再整形処置の間の角膜組織内の温度分布例を示すが、図５〜８は様々に変えられてもよい。例えば、図５〜８は、特定のタイプのレーザー１０６及び特定のタイプの光エネルギー２１８を使用して、特定の治療のために観察又はモデル化された結果を示す場合が多い。他のレーザー又は光エネルギーを治療中に使用することができる。更に、図５〜８は、単に、システム１００の様々な可能な実施例の例示として提供され、本開示を特定の実施例に限定しない。
【００８８】
図９Ａ〜９Ｄは、本開示の一実施例によるビーム分割システムの例を示す。具体的には、図９Ａ及び９Ｂは、ビーム分割システム９００及び９５０を示し、図９Ｃ及び９Ｄは、図９Ｂのビーム分割システム９５０に使用される構成要素の例を示す。説明を容易にするため、図９Ａ〜９Ｄに示されるビーム分割システムは、図１のシステム１００に関して記載される。図９Ａ〜９Ｄに示されるビーム分割システムは、システムが眼球屈折異常を矯正するために使用されるか否かに関わらず、他の任意の適切なシステムに使用することができる。
【００８９】
図９Ａ及び９Ｂに示されるビーム分割システムは、出力される複数のビームを生成する。ＬＴＫ又は他の処置の間複数のビームを使用することは、単一のビームを使用することを越える様々な利点を提供してもよい。例えば、ある乱視は、非対称の照射によって患者の眼１０４にもたらされる場合がある。対称的なパターンで複数のビームを使用することで、より対称的な照射が提供され、角膜２０４上の複数のスポットを同時に治療できるようになることがある。
【００９０】
図９Ａに示されるように、ビーム分割システム９００は、主レーザー光線９０１を複数のビーム９０２〜９０８（「ビームレット」と呼ばれる）に分割する。主レーザー光線９０１は３つの窓９１０〜９１４を通過する。窓９１０〜９１４はそれぞれ、主レーザー光線９０１の一部を反射させて、ビームレット９０４〜９０８を作成する。ミラー９１６〜９２０は、ビームレット９０２として残っている元のレーザー光線９０１に平行に伝搬するように、ビームレット９０４〜９０８の方向を変更する。
【００９１】
ミラー９１６〜９２０はそれぞれ、ビームレットの方向を変える任意の適切な構造に相当する。窓９１０〜９１４はそれぞれ、レーザー光線を部分的に反射させて追加のビームレットをもたらす、任意の適切な構造に相当する。例えば、窓９１０〜９１４はサファイア窓に相当することができる。いくつかの実施例では、窓９１０〜９１４は異なる入射角度で配向されるので、それらの反射（両方の空気／窓表面からの）は、４つのビームレット９０２〜９０８を同じエネルギー（元のレーザー光線エネルギーの２５％）で正確に分配する。これは、反射率が入射角（窓表面に対する法線から測定された）に応じて決まることによって達成することができる。サファイア窓９１０〜９１４の場合、屈折率（常光線）は、１．９３μｍの波長（連続発振ツリウム・ファイバー・レーザーの動作波長）で約１．７３９であり、最初は偏光されていないレーザー光線に対して、窓９１０〜９１４がそれぞれ必要とする入射角θ＝約６３．４、６３．６、及び７６．６に結び付く。
【００９２】
連続発振ツリウム・ファイバー・レーザー光線は、最初は偏光されていない（ｓ偏光及びｐ偏光された成分ビームの等しい量を重ね合わせたものとして表すことができる）が、反射率は、ｓ面（入射ビーム及び反射ビームによって規定される面に垂直）及びｐ面（面に平行）の偏光に関して異なる。結果として、窓９１０を通して透過された反射されていないビームが偏光されてもよい。この偏光を補償（且つ、ビームのｓ偏光成分における強度の損失を補償）するため、窓９１２は、その反射がＸＹ平面外になるように９０°回転されてもよい。その結果、ｓ面及びｐ面の配向が切り換わり、反射率が切り換わり、窓９１２を通して透過された反射されていないビームは再び無偏光になる。窓９１４における最終的な反射により、第３の反射ビームレットが作成される。その結果、追加のミラーを使用して、ビームレット９０４、９０８が、ビームレット９０２及び面外ビームレット９０６と並ぶ垂直配列に向けられてもよい。最終的に、Ｚ方向の線形の垂直配列が得られる。
【００９３】
他の実施例では、窓９１０〜９１４は、ほぼ等しいエネルギーのビームレットを反射させる部分集合の形で積み重ねられた、一組のサファイア及び／又はフッ化カルシウム（ＣａＦ２）窓と置き換えられてもよい。例えば、窓９１０は、１つのサファイア窓及び２つのＣａＦ２窓の積重ね体（第１の反射ビームレット９０４にエネルギーの２４．０８％を提供する）と置き換えられてもよい。窓９１２は、２つのサファイア窓及び１つのＣａＦ２窓（第２の反射ビームレット９０６にエネルギーの２３．１９％を提供する）と置き換えられてもよい。窓９１４は、４つのサファイア窓（第３の反射ビームレット９０８にエネルギーの２３．９２％を提供する）と置き換えられてもよい。残りの透過されたレーザー光線はビームレット９０２に相当し、２８．８１％の残りのエネルギーを提供する。その結果、４つのビームレット９０２〜９０８の正確なエネルギー（ほぼ垂直な入射角の場合その全てが与えられる）を、減衰器を用いて平衡させることができる。
【００９４】
図９Ｂは、ビーム分割システム９５０の別の例を示す。図９Ｂに示されるように、主レーザー光線９５１は、５０／５０の有孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ）ビーム・スプリッタ９６０〜９６４によって４つのビームレット９５２〜９５８に分割される。２つの反射ミラー９６６〜９６８は反射ビームレット９５６〜９５８の２つの方向を変更し、ビーム・スプリッタ９６２はビームレット９５４を反射させる。元のレーザー光線９５１は伝搬して、ビームレット９５２を形成する。集束レンズ９７０は、４つのビームレット位置に取り付けられて、ビームレットを、例えば光ファイバー配列１１０に集束させてもよい。特定の実施例では、図９Ｂのビーム・スプリッタ９６０〜９６４はそれぞれ、１２．７ｍｍの直径を有し、４５°で配向され、反射ミラー９６６〜９６８はそれぞれ１２．７ｍｍの直径を有し、集束レンズ９７０は、Ｙ＝約９ｃｍの位置で取り付けられる。
【００９５】
いくつかの実施例では、有孔ビーム・スプリッタ９６０〜９６４は、図９Ｃに示されるような窓の指定の割合を覆う反射領域のパターン（点又は正方形など）を含む。この場合、５０／５０ビーム・スプリッタ（スプリッタ９６０など）は、図９Ｄに示されるビームの５０％を反射させ、５０％を透過させる。特定の実施例では、反射領域は、Ｘ及びＹ方向に１５０μｍの中心間距離で間隔を空けた、１０６μｍ×１０６μｍのアルミニウム膜の正方形（保護被膜を有する）である。また、窓の材料は、連続発信ツリウム・ファイバー・レーザーの動作波長である約２μｍで、ほぼ１００％の内部透過（１．５ｍｍのパス長で）を有する、ＢＫ７ガラスに相当することができる。それに加えて、少なくとも１つの窓／空気表面は反射防止コーティングを有してもよい。反射領域は、フォトリソグラフィ・プロセスによって堆積されるか、又は他の任意の適切な方法で形成されてもよい。
【００９６】
他のビーム・スプリッタ光学素子を使用して、指定の入射角で指定の反射率を有する一組の多層の誘電体コーティングされた窓などの、４ビーム配列を生成することができる。また、１本の光ファイバーが４本の光ファイバーに分割される１×４光ファイバー・スプリッタを使用するなど、他の技術を使用して、図１のシステム１００に複数ビームの配列を生成することができる。
【００９７】
図９Ａ〜９Ｄはビーム分割システムの例を示すが、図９Ａ〜９Ｄは様々に変えられてもよい。例えば、図９Ａ及び９Ｂは４本のビームレットの生成を示すが、同様の技術を使用して、角膜２０４上に軸対称の放射照度分布を作成する、８本のビームレット、１６本のビームレット、又は他の何らかの数のビームレットなど、ほぼ等しいエネルギーを有する他の数のビームレットを生成することができる。特定の一例として、図９Ａ又は９Ｂに示される構造を複製して、図９Ａ又は９Ｂのビームレット出力それぞれを処理することができ、その場合、複製された構造はそれぞれ、ビームレットを受け取り分割する。
【００９８】
軸対称の放射照度分布は、スポットのリングの形態（後述される図１１Ｂに示されるものなど）で角膜２０４上に向けられる、２組以上のビームレットを伴ってもよい。リングはそれぞれ、同じレーザー・エネルギー／スポットで送達されてもよく、或いは、リングは、角膜２０４の１つ又は複数の局率半径の所望の変化を生じさせるため、各リングにおいて異なるエネルギー／スポットで送達されてもよい。例えば、正常な角膜よりも扁長の非球面形状に角膜を再整形することが望ましいことがある。より扁長の非球面形状は、老眼の患者に良好な遠視力と良好な近視力の両方を提供する、環状屈折域を有してもよい。
【００９９】
他の実施例では、レーザー光のビームレットは、非軸対称の放射照度分布を作成するため、それらが等しくないエネルギーを有するように調節することができる。この非軸対称の放射照度分布は、いくつかのタイプの不正乱視など、非軸対称の屈折異常を矯正するために調節することができる。
【０１００】
図１０は、本開示の一実施例による、光ファイバー配列をビーム分配システム内に適合させる線形の４ビーム配列１０００の例を示す。具体的には、図１０は、図９Ａ〜９Ｄのビーム分割システムによって作成された４本のビームレットを図１の光ファイバー配列１１０に提供する、線形の４ビーム配列１０００を示す。線形の４ビーム配列１０００は、他の任意の適切なビーム分割システムとともに、又は他の任意の適切なシステムに使用することができる。
【０１０１】
図１０に示されるように、光ファイバー入力１００２の４×８配列１０００が示される。第１の４ファイバー配列（「Ａ」と称される）は、一組の予め定められた位置で患者の眼１０４の角膜２０４上に４本のビームレットを向ける。これらのスポットが照射された後、第２の４ファイバー配列（「Ｂ」と称される）が、別の一組の予め定められた位置で患者の角膜２０４上にビームレットを向けるように、並進ステージ１１２は光ファイバー配列１１０を移動させる。同様に、特定のＬＴＫ又は他の処置に必要な場合、「Ｃ」〜「Ｈ」と称される配列を使用して、合計３２個までの異なる照射スポットに関して、患者の角膜２０４上にビームレットが向けられてもよい。いくつかの実施例では、ＬＴＫ又は他の処置が角膜２０４上の１６箇所又は２４箇所の異なる場所を照射するときなど、３２個よりも少ない照射スポットが必要である。この場合、より少数の４ファイバー配列が配列１０００に必要である。また、追加の４ファイバー配列が、角膜２０４上の追加の場所を照射するために使用されてもよい。
【０１０２】
図１０は、光ファイバー配列をビーム分配システム１０８内に適合させる線形の４ビーム配列１０００の一例を示すが、図１０は様々に変えられてもよい。例えば、配列１０００は、より多数又はより少数の４ファイバー配列群を含むことができる。また、各ファイバー配列は、より多数又はより少数のファイバーを含むことができる（且つ４つの群に制限されない）。それに加えて、この機構は、図１のシステム１００において、例えば１×４の光ファイバー・スプリッタと置き換えることができる。
【０１０３】
図１１Ａ〜１１Ｃは、本開示の一実施例による、角膜再整形処置の間の治療パターンの例を示す。説明を容易にするため、図１１Ａ〜１１Ｃに示される治療パターンは、図１のシステム１００に関して記載される。治療パターンは、他の任意の適切なシステムによって使用することができる。
【０１０４】
図１１Ａ〜１１Ｃは、角膜２０４の前面２０６上における異なる治療パターンの概略図である。図１１Ａでは、治療環状パターンは、半径Ｒ及び幅Δを有し、角速度Ωで回転されるレーザー・スポットを使用して描かれる。図１１Ａはまた、角膜２０４上に描かれてもよい放射方向及び横断方向の治療ラインを示す。図１１Ｂでは、２つの対称的な同心のリング（それぞれ８個のスポットを有する）が角膜２０４上で照射される。図１１Ｃでは、２つの対称的な同心のリング（１つが８個のスポットを有し、もう１つが１６個のスポットを有する）が角膜２０４上で照射される。特定の実施例では、図１１Ｂ及び１１Ｃの各スポットは直径約０．６ｍｍであってもよく、リングは、６ｍｍ及び７ｍｍの中心線直径（角膜の中心から延びる放射方向上にスポットがある）で配置されてもよい。図１１Ｃは、図１０に示される４ファイバー配列に対応する様々な点パターンに「Ａ」〜「Ｆ」の記号を付している。
【０１０５】
放射の様々な幾何学的パターン及び期間は、眼球屈折異常の異なるタイプと程度の矯正を作成してもよい。図１１Ａ〜１１Ｃは、所望の矯正効果を提供する治療域の様々な幾何学的パターン及び空間的配向を示す。これらのパターンは、光ファイバーの配列を使用して、集束・心出し補助具及びマスク２１６の１つ又は複数の表面上に提供されてもよい。これらのパターンはまた、角膜２０４の表面全体にわたって連続発振レーザー光線を走査することによって提供されてもよい。
【０１０６】
図１１Ａに示されるように、接線、放射状線、環状リング、及び組合せは、矯正基準を得るのに有用なことがある。図１１Ｂ及び１１Ｃに示されるように、遠視の矯正に有用な一実施例の場合、光エネルギーはスポットの予め定められた幾何学的パターンとして適用される。これらの例では、様々な治療によって収縮のパターンが得られる。特定の実施例では、角膜２０４の中央照射域２０８は衝撃を受けず、光エネルギーは全て、角膜２０４の中心傍領域及び周辺領域（直径３ｍｍ〜４ｍｍの中心照射域２０８の外側）に適用される。重要な中央照射域２０８は実際には治療されないので、そのような適用措置は患者に対するリスクを実質的に制限してもよい。
【０１０７】
特定の実施例では、機能的に有効な線量の光エネルギー２１８を適用している間、又は適用した後には、実質的な角膜の創傷治癒反応、特に角膜２０４の角膜実質組織における線維性の創傷治癒は決して起こらないべきである。実質的な角膜の創傷治癒反応は、角膜実質コラーゲン改質の性質及び程度を慎重に制御することにより、且つ角膜上皮（及び上皮基底膜）を熱的損傷から保護することにより、回避されてもよい。したがって、機能的に有効な線量の光を適用することによって生じる角膜再整形の結果は、予測可能且つ制御可能であり、実質的な角膜の創傷治癒反応によって長期的に修正されない。保護角膜圧平装置１０２の機能は、（１）角膜２０４の光照射を可能にする透明窓、（２）角膜の圧平器具、（３）熱的損傷から角膜上皮を保護するヒート・シンク、（４）角膜２０４の前面２０６の初期温度を制御するサーモスタット、（５）角膜２０４の幾何学的基準面、（６）眼１０４のポジショナー及びレストレイナー、（７）角膜再整形処置の間のマスク、（８）予め定められたパターンでの光照射のための集束・心出し補助具、及び（９）角膜水和コントローラの任意の組合せとして働くことを含む。
【０１０８】
上述したように、ヒート・シンク冷却プロセスは、能動的又は動的な冷却が行われない受動的なものであってもよい。サファイア又は他の材料（１つ若しくは複数）が、透明窓内にこのヒート・シンクを適用するために使用されてもよい。下記の表は、サファイア及び他のヒート・シンク材料、並びに角膜２０４自体の熱的特性を示す。
【０１０９】
【表１】
2008541883.tif 000003
この表中のデータは２０℃の温度に関係する。
【０１１０】
熱伝導性Ｋは、次式によって他の特性に関連付けられる。
【０１１１】
Ｋ＝ρＣｐκ  （１）
ヒート・シンク材料の「最小感度」（ＦＯＭ）は、次式を使用して計算されてもよい。
【０１１２】
ＦＯＭ＝（ＫρＣｐ）１／２  （２）
ＦＯＭ値は上記の表にも列挙されている。表に示されるように、ダイアモンドは列挙された窓の材料中で最良のヒート・シンク材料であり得るが、サファイアは、２番目に大きなＦＯＭ値を有することがあり、より安価なことがある。
【０１１３】
角膜２０４の照射中（並びに、レーザー照射パルスの間）、センチメートル単位、マイクロメートル単位、又は他の適切な単位を有してもよい、熱拡散長さ又は「熱的深さ」（δｔで示される）を通して熱拡散が生じる。熱的深さは時間依存性であっても、次式を使用して決定されてもよい。
【０１１４】
δｔ＝２（κｔ）１／２  （３）
レーザー・パルス間の時間スケール（０．２ｓなど）において、熱的深さは、角膜２０４の場合は約８０μｍ、サファイアの場合は約７６０μｍであり得る。したがって、角膜２０４からサファイア内へ流れる熱は、角膜／サファイア界面から有効に放出されてもよい。熱拡散は、角膜２０４に比べてサファイア内においてより迅速なので、伝熱は、角膜２０４を介する熱拡散によって「速度制限」される。
【０１１５】
サファイア窓２１０（室温Ｔ０＝約２０℃）が角膜２０４（生理学的温度Ｔｐ＝約３５℃であるが、これは年齢、室温などに応じて変わる）に接触すると、熱は、より高温の角膜２０４からより低温のヒート・シンクへ流れる。この伝熱の事例は、固定の温度Ｔ０で維持されたヒート・シンクによって、その前面（ｚ＝０、涙液膜／前部上皮）で境界が定められた半無限体（角膜２０４及びその後方の本体の残り）の事例に類似している。これの分析的な解は次式として与えられてもよい。
【０１１６】
Ｔ（ｚ，ｔ）＝Ｔ０＋ΔＴ  ｅｒｆ｛ｚ／［２（κｔ）１／２］｝  （４）
式中、ΔＴは角膜２０４とヒート・シンクの間の温度差（Ｔｐ−Ｔ０）、ｅｒｆ（ｘ）は誤差関数である。式（３）及び（４）を組み合わせることで次式が得られる。
【０１１７】
Ｔ（ｚ，ｔ）＝Ｔ０＋ΔＴ  ｅｒｆ［ｚ／δｔ］  （５）
図６は、角膜２０４と接触したサファイア・ヒート・シンクに対する、式（５）からのＴ（ｚ，ｔ）の計算を示す。
【０１１８】
４ビーム配列は、比較的低出力（３Ｗなど）の連続発振ツリウム・ファイバー・レーザーを使用して、レーザー・エネルギーを送達する毎に角膜２０４上のかなり大きなスポット（直径１ｍｍ以下など）を照射するという観点から、いくつかの実施例では最適なことがある。例えば、約１．９３μｍで動作する連続発振ツリウム・ファイバー・レーザーを使用して（その場合、角膜吸収係数は約１００ｃｍ−１である）、１００ｍｓ〜２００ｍｓの持続時間内で所望の角膜曲率の変化を生じさせるため、レーザー１０６は、５０〜１００Ｗ／ｃｍ２の範囲の放射照度で一組のスポットを照射することが可能であってもよい。１００Ｗ／ｃｍ２の放射照度要件の場合、３Ｗのレーザー１０６は、スポット当たり直径約９７０μｍの４つのスポットと同等の、約０．０３ｃｍ２の範囲を同時に照射することができる。６Ｗのレーザー１０６は、直径約１ｍｍの８つのスポットを同時に照射することができる（各スポットに対するレーザー・エネルギーの送達に損失がないものと仮定する）。許容差が例えば３３％の損失とされた場合、必要なレーザー出力は、４つのスポット及び８つのスポットの事例それぞれに対して、約４．５Ｗ及び約９Ｗまで５０％上昇されてもよい。当然ながら、必要な放射照度におけるより小さな直径（１ｍｍ未満）のスポットの照射は、より低出力のレーザーを用いて達成することができる。計画式は次式のように指定することができる。
【０１１９】
Ｐ＝３＊（１００／α）＊（ｎ／４）＊（φ／１０００）２／（１−Ｌ）  （６）
又は、次式のように因数を組み合わせることができる。
【０１２０】
Ｐ＝（７５ｎ／α）（φ／１０００）２／（１−Ｌ）  （７）
式中、Ｐはワット単位の必要なレーザー出力、ｎは照射スポットの数、アルファはｃｍ−１単位の角膜吸収係数、φはμｍ単位のスポット直径、及びＬは損失（光学素子及び他の因子による）である。
【０１２１】
一例として、α＝２５ｃｍ−１のより長波長の連続発振ツリウム・ファイバー・レーザーが使用される場合、且つ、φ＝６００μｍの直径のｎ＝４スポットの組が、損失Ｌ＝０．２の光学素子を介して照射される場合、必要なレーザー出力はＰ＝５．４Ｗであってもよい。別の例として、α＝１００ｃｍ−１のより長波長の連続発振ツリウム・ファイバー・レーザーが使用される場合、且つ、φ＝５００μｍの直径のｎ＝８スポットの組が、損失Ｌ＝０．３で照射される場合、必要なレーザー出力はＰ＝２．１４Ｗであり得る。第１の事例の場合、これは、パルスＨｏ：ＹＡＧのＬＴＫ治療に現在使用されているような類似の直径の均等な４つのスポットを照射するため、吸収係数α＝約２５ｃｍ−１であるより長波長（約２．１μｍ）の連続発振レーザーを使用して、増加されたレーザー出力が必要なことがあることを示す。第２の事例の場合、これは、非常に小さな直径のスポットを使用して、最適な波長（最大吸収係数の観点から）で適度に強力な連続発振レーザーを用いて８つのスポットを照射することを伴ってもよいことを示す。しかし、熱拡散による放射方向の熱損失が、直径１ｍｍのスポットの事例よりも、堆積したレーザー・エネルギー全体のはるかに大きな部分であることがあるため、より小さな直径のスポットを使用することで効率が減少することがある。これに基づいて、特定の実施例では、約１．９４μｍの最適波長で動作する３Ｗのレーザー１０６を使用して、直径が６００μｍ〜８００μｍの範囲の照射スポットの４ビーム配列が作成される。
【０１２２】
上記の記載は、特定のシステムにおいて、且つ特定の用途（ＬＴＫ処置など）のため、保護角膜圧平装置１０２及びビーム分割システム９００、９５０を使用することを記載してきた。しかし、保護角膜圧平装置１０２は、任意のシステムにおいて、且つ任意の適切な眼科的処置とともに使用されてもよい。また、システムが眼科的処置の一部として使用されるか否かに関わらず、他の任意のシステムにビーム分割システム９００、９５０を使用することができる。更に、上記の記載は、多くの場合、特定の波長、放射照度レベル、持続時間、幾何学形状、及び線量で動作する特定のレーザーを使用することについて記載してきた。他の任意の適切なレーザー又は非レーザー光源（１つ又は複数）が、眼科的処置の間使用されてもよく、光源（１つ又は複数）は任意の適切なパラメータを使用して動作してもよい。それに加えて、上記の記載は、多くの場合、特定の温度及び温度範囲を参照してきた。これらの温度及び温度範囲は、患者又は保護角膜圧平装置１０２が位置する部屋の温度など、状況に応じて変わってもよい。
【０１２３】
本特許文書に使用される特定の単語及び語句の定義を説明することが有利なことがある。用語「含む」及び「備える」、並びにそれらの派生語は、非限定的に包括することを意味する。用語「又は」は包括的であり、及び／又はを意味する。用語「それぞれ」は、特定された品目の少なくとも部分集合の全てをさす。用語「〜と関連付けられた」及び「それと関連付けられた」、並びにそれらの派生語は、〜を含む、〜内に含まれる、〜と相互接続される、〜を収容する、〜内に収容される、〜に若しくは〜と接続する、〜に若しくは〜と連結する、〜と伝達可能である、〜と協働する、〜を挟む、〜と並列する、〜に近接する、〜と若しくは〜に結合する、〜を有する、〜の特性を有するなどを意味してもよい。用語「コントローラ」は、少なくとも１つの動作を制御する任意の装置、システム、又はそれらの一部を意味する。コントローラは、ハードウェア、ファームウェア、若しくはソフトウェア、又はそれらの少なくとも２つの組合せの形態で実装されてもよい。任意の特定のコントローラと関連付けられた機能性は、局所的に若しくは遠隔で、集中化されるか、又は分布してもよいことに留意されたい。
【０１２４】
本開示は特定の実施例及び一般に関連する方法を記載してきたが、これらの実施例及び方法の変更及び置換は当業者には明らかであろう。したがって、実施例の上記の記載は本開示を規定又は制約しない。添付の特許請求の範囲によって規定されるような、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の変更、置換、及び変更も可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本開示の一実施例による角膜再整形のためのシステムの例を示す図である。
【図２】本開示の一実施例による保護角膜圧平装置の例を示す図である。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、本開示の一実施例による保護角膜圧平装置の使用例を示す図である。
【図４】本開示の一実施例による、保護角膜圧平装置内に取り付けることができるマイクロレンズの例を示す図である。
【図５】本開示の一実施例による、角膜再整形処置の間の角膜組織内の温度分布例を示す図である。
【図６】本開示の一実施例による、角膜再整形処置の間の角膜組織内の温度分布例を示す図である。
【図７】本開示の一実施例による、角膜再整形処置の間の角膜組織内の温度分布例を示す図である。
【図８】本開示の一実施例による、角膜再整形処置の間の角膜組織内の温度分布例を示す図である。
【図９】図９Ａ〜９Ｄは、本開示の一実施例によるビーム分割システムの例を示す図である。
【図１０】本開示の一実施例による、光ファイバー配列をビーム分配システム内に適合させる線形の４ビーム配列の例を示す図である。
【図１１】図１１Ａ〜１１Ｃは、本開示の一実施例による、角膜再整形処置の間の治療パターンの例を示す図である。
【図１】
2008541883.tif 000004
【図２】
2008541883.tif 000005
【図３Ａ】
2008541883.tif 000006
【図３】
2008541883.tif 000007
【図４】
2008541883.tif 000008
【図５】
2008541883.tif 000009
【図６】
2008541883.tif 000010
【図７】
2008541883.tif 000011
【図８】
2008541883.tif 000012
【図９Ａ】
2008541883.tif 000013
【図９Ｂ】
2008541883.tif 000014
【図９Ｃ】
2008541883.tif 000015
【図９】
2008541883.tif 000016
【図１０】
2008541883.tif 000017
【図１１】
2008541883.tif 000018
【図１１Ｂ】
2008541883.tif 000019
【図１１Ｃ】
2008541883.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月26日(2007.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角膜を含む眼に装置を結合させる働きをするサクション・リングと、
前記角膜の少なくとも一部と接触するとともに、前記角膜の前記接触部分の少なくとも一部をほぼ又は完全に平らにする働きをする窓であって、角膜再整形処置の間前記角膜を照射する光エネルギーをほぼ透過させるとともに、前記角膜再整形処置の間、前記角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する働きをする窓とを備える装置。
【請求項２】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記角膜上皮に対する臨床的に重大な損傷を防ぐ働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記角膜上皮の温度が損傷閾値温度を超過するのを防ぐ働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記損傷閾値温度が約７０℃の温度を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記窓が、前記角膜の照射に先立って、前記角膜の少なくとも一部を所望の初期温度で維持する働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記窓が、前記角膜の少なくとも前記接触部分を完全に圧平する働きをする平坦な角膜係合面を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記角膜の１つ又は複数の指定部分の照射を限定する働きをするマスクを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記角膜上への前記光エネルギーの正確な送達を容易にする働きをする集束・心出し補助具を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記集束・心出し補助具が、光ファイバー・ホルダ内の第２の磁石を引き付ける働きをする第１の磁石を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記窓上に、前記光エネルギーの空間的分布を変える働きをするマイクロレンズの配列を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記窓と前記眼の間の膜の蒸発を少なくとも部分的に低減する働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
真空源に接続される働きをする真空ポートを更に備え、前記真空源が、前記サクション・リングに沿って吸着を提供するため、前記サクション・リングに沿って圧力差をもたらす働きをする、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記窓が、サファイア、ｉｎｆｒａｓｉｌ石英、フッ化カルシウム、及びダイアモンドの１つ又は複数を含み、
前記サクション・リングが、チタン及びプラスチックの１つを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記角膜再整形処置の間、前記窓を冷却する働きをする１つ又は複数の冷却要素を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記１つ又は複数の冷却要素が、
液体を保持する働きをするリザーバと、
前記リザーバから前記液体を放出する働きをするバルブと、
前記窓を冷却するため、前記放出された液体を前記窓上に噴霧する働きをするノズルとを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記光エネルギーが、パルス・レーザー及び連続発振レーザーの１つからの光エネルギーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記光エネルギーが、
１．４〜１．６ミクロンの範囲の出力波長、
１．８〜２．１ミクロンの範囲の出力波長、
２．４〜２．６７ミクロンの範囲の出力波長、
及び３．８〜７．０ミクロンの範囲の出力波長の１つを有するレーザーからの光エネルギーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
角膜再整形処置のための光エネルギーを生成する働きをする光源と、
角膜を含む眼に結合されるとともに、前記角膜の前記接触部分の少なくとも一部をほぼ又は完全に平らにする働きをする装置であって、前記角膜の少なくとも一部と接触する働きをし、前記角膜再整形処置の間前記角膜を照射する前記光エネルギーをほぼ透過させるとともに、前記角膜再整形処置の間、前記角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する働きをする窓を備える装置とを備えるシステム。
【請求項１９】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記角膜上皮に対する臨床的に重大な損傷を防ぐ働きをする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記窓が、前記角膜再整形処置の間、前記角膜上皮の温度が損傷閾値温度を超過するのを防ぐ働きをする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記窓が、前記角膜の照射に先立って、前記角膜の少なくとも一部を所望の初期温度で維持する働きをする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記装置がサクション・リング及び真空ポートを更に備え、
前記システムが、前記サクション・リングに沿って吸着を提供するため、前記サクション・リングに沿って圧力差をもたらす働きをする真空源を更に備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記光エネルギーを前記光源から前記装置に伝達する働きをする複数の光ファイバーと、
前記複数の光ファイバーがその上に取り付けられた光ファイバー・ホルダとを更に備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
前記装置が、前記角膜上への前記光エネルギーの正確な送達を容易にする集束・心出し補助具を更に備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記集束・心出し補助具が第１の磁石を含み、
前記光ファイバー・ホルダが第２の磁石を含み、
前記第１及び第２の磁石が互いを引き付ける働きをする、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記装置が、前記窓上に、前記光エネルギーの空間的分布を変える働きをするマイクロレンズの配列を更に備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２７】
前記光エネルギーを前記装置に伝達する働きをする、複数の光ファイバー・ケーブルを含む光ファイバー配列と、
前記光エネルギーが前記光ファイバー・ケーブルの異なるものに入るように、前記光ファイバー配列を移動させる働きをする並進ステージと、
前記並進ステージを制御する働きをする位置決めコントローラとを更に備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２８】
前記位置決めコントローラ及び電源の動作を制御する働きをするシステム・コントローラを更に備える、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記光源から光エネルギーの主ビームを受け取り、前記主ビームを光エネルギーの複数のビームレットに分割するビーム分割システムを更に備え、前記角膜が前記複数のビームレットによって同時に照射される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記ビーム分割システムが、
前記主ビームを前記複数のビームレットに分割する働きをする、１つ又は複数の窓及び１つ又は複数のビーム・スプリッタの少なくとも１つと、
前記ビームレットの少なくとも１つの方向を変更する働きをする１つ又は複数のミラーとを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記光源が、パルス・レーザー及び連続発振レーザーの１つを含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記光源が、
１．４〜１．６ミクロンの範囲の出力波長、
１．８〜２．１ミクロンの範囲の出力波長、
２．４〜２．６７ミクロンの範囲の出力波長、
及び３．８〜７．０ミクロンの範囲の出力波長の１つを有するレーザーを含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３３】
角膜を含む眼に、前記角膜の少なくとも一部と接触するとともに、前記角膜の前記接触部分の少なくとも一部をほぼ又は完全に平らにする働きをする窓を備える装置を結合させる工程と、
角膜再整形処置の間、光エネルギーをほぼ透過させる前記窓を通過する前記光エネルギーを使用して、前記角膜の少なくとも一部を照射する工程と、
前記角膜再整形処置の間、前記窓を使用して前記角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する工程とを含む方法。
【請求項３４】
角膜を含む眼に装置を結合させる働きをするサクション・リングと、
前記角膜の少なくとも一部と接触する働きをする窓であって、角膜再整形処置の間前記角膜を照射する光エネルギーをほぼ透過させるとともに、前記角膜再整形処置の間、前記角膜の角膜上皮の少なくとも一部を冷却する働きをする窓とを備える装置において、
前記窓が、複数の曲率半径を有する凹状の角膜係合面を含む装置。
【請求項３５】
前記複数の曲率半径が前記角膜の複数の曲率半径とは異なる、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記複数の曲率半径が、角膜再整形を容易にするテンプレートを提供するための、前記角膜の所望の最終的な曲率半径にほぼ等しい、請求項３４に記載の装置。
【請求項３７】
前記窓が、前記角膜再整形処置後に前記角膜のより扁長の又はより扁平の非球面形状が得られる形状を有し、前記角膜が、前記角膜再整形処置後に遠視力と近視力の両方を提供する環状屈折域を有する、請求項３４に記載の装置。
【国際調査報告】
2008541883.tif 000021