(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本来の眼のインビボの角膜基質組織により、光子エネルギの吸収を生じ、これにより、本来の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量の少なくとも１％のガラス化をもたらして本来の眼のインビボの角膜の角膜基質組織内部で形成されるガラス化角膜基質組織を生成し、
ガラス化される角膜基質組織は、自然発生の組織から非自然発生のガラス状の組織へ構造と特性において変更される、
方法であって、
毎秒５℃〜毎秒２００００℃の範囲の加熱速度で、最大限の温度まで本来の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜基質組織を加熱し、
所定期間、最大限の温度にて本来の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜基質組織を加熱することを継続して、処置される量の範囲内にてガラス化される埋め込み基質組織を生成することを、更に含み、
最大限の温度は、５０℃〜１００℃の間であり、所定の期間は０．０２秒〜２秒であり、
処置される量は、最大限の温度Ｔｍａｘとより低い温度Ｔｍａｘ−５℃の間の温度範囲内で処置される熱影響部内部の、角膜基質組織である、
方法を、実行するように構成された、システムにおいて、
光子ガラス化デバイス
を含み、
光子ガラス化デバイスは、少なくとも一つの光子源を含み、
少なくとも一つの光子源は、
少なくとも一つのレーザ源と、
少なくとも一つの超短パルス光源と、若しくは、
それらの任意の組み合わせと
を、含むがそれらに限定されず、
光子ガラス化デバイスは、インビボの角膜光子ガラス化のために構成され、
インビボの角膜光子ガラス化は、本来の眼のインビボの角膜内の、インビボの角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量の体積の、少なくとも１％の体積をガラス化する結果となり、
（ａ）生体適合性のあるガラス状の構造、
（ｂ）０．３３〜３３ＭＰａの弾性係数値、
（ｃ）１．１〜３．２ｇ／ｃｍ３の密度値、及び、
（ｄ）生理的温度における持続的ガラス化条件であって、持続は少なくとも１月の期間のものであり、生理的温度は３０℃〜４０℃の範囲である、持続的ガラス化条件
の、（ａ）〜（ｄ）の特性を有するインビボのガラス化角膜基質組織を形成する、
システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
少なくとも一つの角膜光学収差を変更することにより、視力を改善するように更に構成されており、
角膜光学収差は、
１）より低いオーダの収差であって、より低いオーダの収差が傾き、偏向、焦点はずし、及び乱視のうちの少なくとも一つを含む、より低いオーダの収差と、
２）より高いオーダの収差であって、より高いオーダの収差が球面収差、コマ、三弁、及び二次的乱視を含がそれらに限定されない、より高いオーダの収差と、及び、
３）８次までのラジアルオーダのゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）記載されない、収差と
のうちの少なくとも一つを含む、
システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、
加齢関連の焦点機能不全を補償するように更に構成されており、
加齢関連の焦点機能不全の補償は、
１）近距離、中間距離、及び遠距離を含む複数の距離における機能的同時視と、及び、
２）被写界深度の増大と
を提供し、
機能的視はスネレン項の少なくとも２０／４０であり、０．３ｌｏｇＭＡＲと等価であり、
近距離は４０ｃｍであり、中間距離は約６０〜１００ｃｍであり、及び遠距離は少なくとも３００ｃｍであり、並びに、
被写界深度は視覚が機能的である距離の範囲を含む、
システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、
近視の進行と、
軸方向伸長の進行と、及び、
それらの任意の組み合わせと
のうちの少なくとも一つの速度を減少するように更に構成されており、
従来の眼鏡若しくは単眼のソフトコンタクトレンズを装着するものと比較して、進行のいずれか若しくは両方が、少なくとも３０％減少される、
システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、
網膜上の画像拡大と、
網膜上の画像再配置と、及び、
それらの任意の組み合わせと
のうちの少なくとも一つの結果となるように更に構成されており、
画像拡大は、黄斑の機能領域に重なる網膜像を提供し、
網膜上の画像再配置は、黄斑の機能領域に重なる少なくとも一つの好適な網膜配置に対するものである、
システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、
自然発生の角膜拡張症と、
医原性の角膜拡張症と、又は、
それらの任意の組み合わせと
を安定化する若しくは減少させる又はそれらの任意の組み合わせの、結果となるように更に構成されており、
角膜拡張症の減少は、ｒ、θ座標により境界付けられる少なくとも一つの局所領域の範囲内での角膜曲率に対する少なくとも一つの局所変化を含み、
角膜曲率に対する変化は、０．１０ジオプタ（Ｄ）と２０Ｄとの間である、
システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
角膜創縫合の後のものを、含むがそれに限定されない、並置される基質組織の接着と、
ドナー移植角膜基質組織若しくは人工移植物の、並置されるホストドナー基質組織への接着と、又は、
それらの任意の組み合わせと
のうちの少なくとも一つを安定化する若しくは減少させる又はそれらの任意の組み合わせの、結果となるように更に構成されており、
接着力の増加は１０％以上である、
システム。
【請求項８】
少なくとも一つの光子源が、室温（約２０℃）での水吸収係数が２０〜３００ｃｍ−１の間の範囲内である、少なくとも一つの波長を有する少なくとも一つの光子出力を生成するように構成されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも一つのレーザ源が、
ｉ）半導体ダイオードレーザと、
ｉｉ）少なくとも一つのレーザ部材でドープされるホスト部材を含む固体レーザと
のうちの少なくとも一つである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
光出力の波長選択と帯域幅狭化を提供する光学素子を備える、少なくとも一つの光子源を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
ｉ）個別の光照射パルス、若しくは、
ｉｉ）多重の光照射パルスのシーケンス
の時間依存波形変更を更に含み、
時間依存波形変更は
ｉ）パルス波形の間の瞬時パワーを変更する、少なくとも一つのパルスの少なくとも時間依存波形変更と、
ｉｉ）多重のパルスの間の、１０ミリ秒〜２００ミリ秒の期間と、若しくは、
それらの任意の組み合わせと
のいずれでもよく、
個々のパルスは２０〜２０００ミリ秒の一時的ウインドウの範囲内のパルスエネルギを有する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
先行する光子ガラス化の処置を安定化するために構成された光子パルスシーケンスを含み、前記安定化は、最初に角膜組織を処置するのに用いられたものよりもより低い温度の加熱を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
所定の光子出力エネルギは、個々の処置領域毎に、毎パルス２０〜１００ｍＪの範囲であり、前記処置領域は、インビボの角膜上の極座標ｒ、θにより境界付けられる地域形状に対する半値全幅に基づくものであり、個々の処置領域は０．２〜１００ｍｍ２の範囲である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
角度セグメント、放射セグメント、若しくはそれらの任意の組み合わせのうちの、少なくとも一つの間である及び範囲内である、角膜曲率勾配を生成するように構成されている光ファイバ運搬システムを更に含み。角膜曲率勾配はミリメートル毎に０．１〜３ジオプタ（Ｄ）の範囲である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
角膜前面と接触し、光子ガラス化処置の間に生理学的角膜表面Ｔ（温度）（約３５℃）から±５℃の範囲の温度を提供する、熱伝導性光学素子を伴う光学固定デバイスを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
本来の眼のインビボの角膜基質組織により、光子エネルギの吸収を生じ、これにより、本来の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量の少なくとも１％のガラス化をもたらして本来の眼のインビボの角膜の角膜基質組織内部で形成されるガラス化角膜基質組織を生成し、
ガラス化される角膜基質組織は、自然発生の組織から非自然発生のガラス状の組織へ構造と特性において変更され、
（ａ）生体適合性のあるガラス状の構造、
（ｂ）０．３３〜３３ＭＰａの弾性係数値、
（ｃ）１．１〜３．２ｇ／ｃｍ３の密度値、及び、
（ｄ）生理的温度における持続的ガラス化条件であって、持続は少なくとも１月の期間のものであり、生理的温度は３０℃〜４０℃の範囲である、持続的ガラス化条件
の、（ａ）〜（ｄ）の特性を有する、
方法であって、
外部ストレスを介して本来の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜基質組織の処置される量を圧縮することを、更に含み、
角膜の前面に加えられる外部ストレスは、本来の眼のインビボの角膜の、インビボ角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量に加えられる圧力に関連し、
外部ストレスは、本来の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜のガラス化される埋め込み基質組織の少なくとも一つの処置される量の範囲内での、角膜基質の密度における少なくとも５％の増大に関連する、
方法を実行するように構成された、システムにおいて、
逆テンプレートの追加を含む処置の間に、処置される角膜基質組織に外部ストレスを提供するデバイスを含み、前記逆テンプレートは、角膜前面と接触する光学固定デバイスの光学素子の後部表面上に配置しており、
逆テンプレートは、光学固定デバイスの光学素子の後部表面から突起する５μｍ〜２００μｍの範囲の突起部を含む、
システム。
【請求項１７】
光子源は、少なくとも一つの超短パルス光源であり、光子ガラス化システムは複数の部品、即ち、少なくとも一つの超短パルス光源、少なくとも一つの光ファイバ、光ファイバ運搬サブシステム、フォトマスク、及び光学固定デバイスを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
個々の半導体ダイオードレーザ出力が、光ファイバ運搬サブシステムの個別のファイバ内に直接に結合するように仕向けられた、複数の半導体ダイオードレーザ出力を生成するように更に構成されており、
複数の半導体ダイオードレーザ出力内の個々の半導体ダイオードレーザ出力は、波長、出力形状、時間依存パルス分布、パルス繰り返し周波数、及びパルスエネルギからなるグループから選択される出力特性の、少なくとも一つに関して、個別にコントロールされる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
少なくとも一つのレーザ源出力は、
個々のビームが、
ｉ）光ファイバ運搬サブシステム内の個別のファイバ内に直接集束され、
ｉｉ）少なくとも一つのミラーと、少なくとも一つのビームスプリッタと、少なくとも一つの集束レンズと、少なくとも一つのモジュレータと、若しくはそれらの任意の組み合わせとを含む光学システムであって、その中ではビームレットとが光ファイバ運搬サブシステム内の個別のファイバ内に夫々結合する、光学システムにより、二つ若しくはそれ以上のビーム内にスプリットされ、又は、
ｉｉｉ）それらの任意の組み合わせとされ
るように仕向けられて構成されている、コリメートビームであり、
個々のレーザ出力は、ビーム及び／又はビームレットの形式であり、波長、出力形状、時間依存パルス分布、パルス繰り返し周波数、及びパルスエネルギからなるグループから選択される出力特性の、少なくとも一つに関して、個別にコントロールされ、
少なくとも一つのモジュレータは、個々のレーザ出力の少なくとも一つの特性を変調するように構成され、
少なくとも一つのモジュレータは、虹彩絞り、可変透過フィルタ、シャッタ、電気光学及び／若しくは音響光学モジュレータ、又はそれらの任意の組み合わせ、のグループから選択される、
請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１３年１１月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／９０３２１３号、発明の名称「ＬＡＳＥＲ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＦＯＲ  ＣＯＲＮＥＡＬ  ＳＨＡＰＩＮＧ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＵＳＥ  ＴＨＥＲＥＯＦ」の優先権を主張するのであり、それは、全ての目的のため、参照の上で全体として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本願は、本来の眼のインビボの角膜の、角膜実質組織のガラス化に関する。本願は、角膜組織のガラス化を生成する光子源を利用する光子ガラス化のための方法及びデバイスなどの、角膜ガラス化を生成する方法及びデバイス、並びに、インビボの及び本来の、人の角膜の、角膜光学収差を含む、角膜構造及び角膜特性を修正するなどの、その利用の方法にも、関する。
【背景技術】
【０００３】
角膜は、虹彩、瞳孔、及び前房を覆う、眼の透明な前面部である。角膜は、光を集中させる、眼の主要光学素子である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、本来の眼の、自然発生のインビボの角膜と、及び、
本来の眼のインビボの角膜の自然発生の角膜基質組織内部で形成される、非自然発生の角膜基質組織の少なくとも一つの量と
の合成物である組成物のための記述を提供し、
非自然発生の角膜基質組織の少なくとも一つの量は、少なくとも１％ガラス化され、これによりその構造と特性を、自然発生の構造と特性から非自然発生のガラス状の構造と特性に変更する。本発明はまた、角膜ガラス化を生成するための及び角膜ガラス化を用いるための方法及びデバイスを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】２次元（２−Ｄ）極座標。
【図２】３次元（３−Ｄ）円筒座標。
【図３】角膜の概略断面図。
【図４】最前角膜基質の非線形光学顕微鏡画像。
【図５】Ｔｍａｘにて、時間の関数として、０．１％熱損傷（矩形）若しくは１％熱損傷（三角）に到達するのに要求されるＴｍａｘ。時間の対数（基数１０）が横座標にプロットされている。
【図６】０．７０〜２．５０μｍスペクトル領域の室温における液体水吸収係数。
【図７】２２℃（実線）、４９℃（点線）及び７０℃（破線）における、液体水吸収スペクトル。
【図８】三つの温度における、１．９０μｍ波長の液体水吸収計数。線形回帰データフィットが示される。
【図９】光子ガラス化に用いられる複数の光子源。
【図１０】光子ガラス化（ＰＶ）トリートメント（Ｔｘ）プロシジャのフロー図。キー：ＯＦＤ−視線固定デバイス、ＦＤＳ−ファイバデリバリシステム。
【図１１】集中参照と共に縁及び瞳孔縁を重ねた眼の画像。
【図１２Ａ】Ｔｘエリアの光子ガラス化トリートメント（Ｔｘ）幾何学的配置の例。同心円がミリメートル間隔にあり、瞳孔中心（又は別の集中参照）に関して集中している。
【図１２Ｂ】Ｔｘエリアの光子ガラス化トリートメント（Ｔｘ）幾何学的配置の例。同心円がミリメートル間隔にあり、瞳孔中心（又は別の集中参照）に関して集中している。
【図１２Ｃ】Ｔｘエリアの光子ガラス化トリートメント（Ｔｘ）幾何学的配置の例。同心円がミリメートル間隔にあり、瞳孔中心（又は別の集中参照）に関して集中している。
【図１２Ｄ】Ｔｘエリアの光子ガラス化トリートメント（Ｔｘ）幾何学的配置の例。同心円がミリメートル間隔にあり、瞳孔中心（又は別の集中参照）に関して集中している。
【図１３】Ｔｘエリアの光子ガラス化トリートメント（Ｔｘ）幾何学的配置の例。同心円がミリメートル間隔にある。
【図１４Ａ】屈折変化（Ｄ：ジオプタ）ｖｓ．四つのＴｘエリアを伴うトリートメント（Ｔｘ）幾何学的配置のための半経線。ステップ関数。
【図１４Ｂ】屈折変化（Ｄ：ジオプタ）ｖｓ．四つのＴｘエリアを伴うトリートメント（Ｔｘ）幾何学的配置のための半経線。Ｓ字状関数。
【図１５Ａ】屈折変化（Ｄ：ジオプタ）ｖｓ．四つのＴｘエリアを伴うトリートメント（Ｔｘ）幾何学的配置のための半経線。正乱視の悪化のためのＴｘ幾何学的配置。
【図１５Ｂ】屈折変化（Ｄ：ジオプタ）ｖｓ．四つのＴｘエリアを伴うトリートメント（Ｔｘ）幾何学的配置のための半経線。上皮厚さ変動の補償を含むＴｘ幾何学的配置。
【図１６】熱影響部（ＨＡＺ）断面。実線−ＨＡＺ１、破線−ＨＡＺ２。図では、動径座標が深さ座標に対して圧されている。
【図１７】エムズレイ概略眼。
【図１８Ａ】三つの瞳孔直径Ｄｍｍ：２ｍｍ（実線）、３ｍｍ（破線）及び４ｍｍ（点線）に対する、焦点ぼけの関数としての、網膜像サイズＸ。
【図１８Ｂ】三つの瞳孔直径Ｄｍｍ：２ｍｍ（実線）、３ｍｍ（破線）及び４ｍｍ（点線）に対する、焦点ぼけの関数としての、潜在的ＵＤＶＡ。
【図１９】波長以外の適合する処置条件のための温度分布。１．９０μｍ、１．９３．μｍ。上皮厚さは約５６μｍである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
開示した利点及び改良の間で、本発明の他の目的及び利点は、添付の図面と併せて記載した以下の記述から明らかとなり得る。本発明の詳細な説明をここに開示する。しかし、当然ながら、開示の実施形態は、種々の形式で実装され得る本発明の例示に過ぎない。更に、本発明の種々の実施形態と関連して示す例の各々は、例示を意図するものであり、限定を意図するものでは無い。本明細書に示す発明の特徴についての任意の変更及び更なる修正、並びに、本明細書に示す発明の原理の更なる利用は、当業者が通常想到し得、本開示の占有を有するものであるならば、本発明の範囲内であると考えられ得る。
【０００７】
明細書全体を通して、内容が別途を明確に指示しない限り、以下の用語は本明細書にて明確に関連する意味を取る。本明細書で用いられる「一つの実施形態にて」及び「ある実施形態にて」のフレーズは、可能性はあるにせよ、必ずしも同じ実施形態に言及するものでは無い。更に、本明細書で用いられる「別の実施形態にて」及び「ある他の実施形態にて」のフレーズは、可能性はあるにせよ、必ずしも異なる実施形態に言及するものでは無い。よって、以下に記載するように、本発明の種々の実施形態は、本発明の範囲若しくは精神から乖離すること無く、即座に組み合わされ得る。
【０００８】
更に、本明細書で用いられるように、内容が別途を明確に指示しない限り、用語「又は」は包含的「又は」演算子であり、用語「及び／又は」と同等である。内容が別途を明確に指示しない限り、用語「に基づいて」は排他的では無く、記載されない更なるファクタに基づくことを許容する。更に、明細書全体を通して、「一つの（ａ）」、「一つの（ａｎ）」及び「ｔｈｅ（その）」の意味は、複数の参照を含む。「中の（ｉｎ）」の意味は「中の（ｉｎ）」「上の（ｏｎ）」を含む。
【０００９】
本発明は、角膜ガラス化を含み、それは、本来の眼のインビボの角膜の、自然発生の角膜基質組織内部で形成される非自然発生の角膜基質組織の少なくとも小量を伴う、自然発生の、本来の眼のインビボの角膜を含む、合成物である新しい組成物の生成であると理解されるべきである。非自然発生の角膜基質組織の少なくとも小量は、少なくとも１％のガラス化であり、これにより、自然発生の構造及び特性からその構造及び特性を変更して、非自然発生のガラス状構造及び特性とするものである。
【００１０】
図１は、角膜前面にて二つの空間的座標（ｒ、θ）を記載するのに用いられる極座標系
を示す。角膜前面の所与のポイントは、集中参照（ｒ＝０）及び角度参照（θ＝０、通常、眼を正面から見て３時の角度に取られる。）に対して、そのポイントの径（ｒ）及び角（θ）座標によって特定され得る。第３の空間的（軸）座標−角膜前面からの深さ−がある。図２は、２次元表面ポイントＱから深さｚにおいて、角膜内部にて３−ＤポイントＰを特定するのに用いられる、３次元（３−Ｄ）円筒座標を示す。図２では、深さ（軸座標）ｚは鉛直上方に増加するように示されているが、次の図３ではｚは鉛直下方に増加するように示されている。
【００１１】
本明細書に記載するように、人の角膜の、ナノ、マイクロ、及びマクロ構造、及び特性は、それらが本来発生する、それらの自然発生の、通常の（即ち、非ガラス状の）インビボの条件で特定される。図３は、角膜前面（図３の頂部）から異なる深さｚの層内で通常構成される構造特性の識別により、人の角膜の概略断面を示す。中央の角膜の厚さは約５５０μｍであり、以下を含む（前面から後面へ、例えば、ｚ＝０からｚ＝５５０μｍへ進む）。
１−涙液層−図３には示されない、約３μｍの厚さ。
２−上皮−約５６μｍの厚さ。上皮は、基底膜（別名角膜前部基質膜）により下層の角膜に固定される。基底膜は、非中心（ｒ＞０）ｒ、θ位置にて厚さの範囲（通常４０〜７０μｍ）を有する。
３−ボーマン層（別名ボーマン膜、又は前境界板）−上皮基底膜と接触する約１５μｍの厚さの無細胞層。基質の無細胞部と考えられる。
４−基質−約５００μｍの厚さ。実質細胞により装着される。
５−後部構造−デスメ膜、デュア層−図示せず、及び内皮。
本発明の目的のため、ボーマン層は、角膜基質の無細胞部と考えられる。
【００１２】
本開示の目的のため、本明細書に記載の処置により物質的に影響されることを特に意図する角膜組織若しくはその成分は、「ターゲット」と指定されるのであり、他の（非ターゲットの）角膜組織若しくはその成分は、本明細書に記載の処置により物質的に影響されることを意図しないのであり、悪影響が最小限になることを意図されるエリアである。ボーマン層を含む角膜基質組織は、本発明のターゲットである。中央角膜の基質厚さは約５００μｍであり、周辺角膜では約６００μｍ以上に増える。ある実施形態では、ボーマン層を含む基質の前部領域（例えば、前部の１／３、若しくは、概略１５０〜２００μｍの厚さの前部）は、ターゲット領域である。ある実施形態では、ボーマン層を除く前部基質は、ターゲット領域である。この前部基質領域は、異方性構造及びその通常関連する生体力学特性を有する「縫合」コラーゲン薄層を含む。図４は、約１６０μｍの深さまでのボーマン層（頂部）及び基質のマイクロ構造を示す。上皮は図面に示されていない。層間接着により前部角膜表面と平行に整列する通常層を形成するコラーゲン原繊維及び薄層から成る前部基質と対照的に、最前部の基質は、より大きい層間接着及び係数を与える多重層に亘る分岐と高度に相互接続する、ランダムに整列した原繊維及び薄膜から、一部構成される。多数の前部は（斜筋としても知られるように）斜めであり、ボーマン層内への“縫合”を形成する。ある実施形態では、この前部基質組織は、利点ある処置の効果を最大限にし、更に全ての角膜構造への有害な効果を最小限にするように、ターゲットされている。
【００１３】
基質は、角膜の主たる構造部位であり、角膜の形状を規定する。自然発生のインビボの条件では、基質は、固有の光学特性を伴うファイバ／マトリクス合成物である。基質は、高い透明性を有し、散乱は殆ど若しくは全く無い。基質は、以下に詳細に記すように、温度と、基質が特定の温度を経験する時間との、両方の関数である、固有の異方性生体力学特性も有する。実質細胞は、基質内部の主たるセルであり、基質の乾燥数量の１０％までも構成する。基質ファイバ／マトリクス合成物の主たるファイバ成分は、タイプＩコラーゲンである。タイプＩコラーゲンは、通常の生理学的温度における原繊維及び薄膜で高度に組織化されている。セルを除いて、基質ファイバ／マトリクス合成物の成分は、細胞外マトリクス（ＥＣＭ）と称される。ＥＣＭは、コラーゲンファイバナノ構造成分に加えて、プロテオグリカン（ＰＧ）、グリコサミノグリカン（ＧＡＧ）、水、無機イオン、及び他のナノ構造成分を含む。水は、その通常の自然発生の条件の、７５重量％以上のインビボ角膜基質を含む。
【００１４】
その自然発生の条件にて、本来の眼のインビボの角膜は、眼に入る光線の焦点を合わせるレンズ状の構造を有する。網膜、眼の光活性部位に、画像を形成するために。眼の水晶体により更なる焦点合わせが提供される。網膜は、中心視に重要である構造（斑点及び斑点内部の窩）を有する。多くの場合、画像は、角膜及び／又は水晶体の光学収差により、網膜上に正確には焦点を合わせない。ある場合には、不正確な焦点あわせの別の原因は、角膜の正レンズの焦点合わせ能力とマッチしない、眼の不正確な軸長である。ある実施形態では、本発明による角膜の光学収差の調整は、網膜上に正確に焦点を合わせられる画像を、形成するのに用いられ得る。ある場合では、中央視野欠損及び暗点を生じる眼の病変は、加齢に伴う黄斑変性症などの、網膜疾患を含み又これらに限定されないが、視野を低下させるものである。なぜなら、画像が黄斑の機能不全部位にて焦点を合わせられるからである。ある実施形態では、本発明による角膜の光学収差の調整は、網膜の機能部位を使用するために、画像を拡大する及び／又は再配置するのに、用いられ得る。
【００１５】
ある場合では、本来の眼のインビボの角膜は、角膜除去手術の後の円錐角膜若しくは拡張などの、自然に進行し得る、自然発生の及び／又は医原拡張性の疾患を、有する。ある実施形態では、本発明による角膜弾性係数の増加は、これら疾患の進行を減少するように用いられ得る。ある実施形態では、本発明による角膜の光学収差の調整は、これらの場合の視覚を拡張をもって改良するのにも用いられ得る。
【００１６】
本明細書に記載される、本発明に関連して用いられる用語「角膜ガラス化」は、本来の眼のインビボの角膜で生成されるガラス化のタイプを意味すると理解され、本来の眼のインビボの角膜の自然発生の角膜基質組織内部で形成される少なくとも少量の非自然発生の角膜基質組織と共に、自然発生の、本来の眼のインビボの角膜を含む合成物である新しい組成物の生成を含み、ここで、少なくとも少量の非自然発生の角膜基質組織は少なくとも１％であり、これにより、自然発生の構造及び特性から非自然発生のガラス状構造および特性へ変更するものである。本明細書に記載される、本発明に関連して用いられる用語“角膜光子ガラス化”（ＰＶ）は、光子により本来の眼のインビボの角膜内で生成される角膜ガラス化を意味するものであると理解される。例として、ガラス化された基質組織の機械的特性は、自然発生の基質組織のものと対比して、変更され得る。例として、ガラス化された基質組織の拡張係数は、自然発生の非ガラス化された角膜の拡張係数と対比して、増加し得る。例として、ガラス化された基質組織の拡張係数の増加は、軸係数（軸係数は角膜を介して前部基質から後部基質に到るものである）の１０％増加、剛性率の少なくとも１０％の増加、若しくは、任意の組み合わせ、のうちの少なくとも一つを含み得る。本発明は、（光化学反応がガラス化を生じる）光化学、（光子が、ガラス化を生じる力学的効果を生成する）光力学、及び（光子が、ガラス化を生じる、加熱を含む物理的効果を生成する）光物理の、少なくとも三つのタイプの角膜光子ガラス化、又は、区別され得る任意のそれらの組み合わせを、含む。
【００１７】
ある実施形態では、光化学及び光物理の手順の組み合わせなどの、二つ若しくはそれ以上のタイプのＰＶが発生し得る。ある実施形態では、光物理のＰＶは、ダイ、ナノロッド、若しくは任意のそれらの組み合わせを含む、光子吸収修飾剤の利用を含み得る。ある実施形態では、当然ながら、用語「光」は、概略３００ナノメータ〜１メートルの波長範囲の電磁気スペクトルの、紫外線（ＵＶ）、可視光（ＶＩＳ）、近赤外（ＮＩＲ）、赤外線（ＩＲ）領域に拡がる、波長を伴う光子を含むが、それらに限定されない、任意の形式の電磁気エネルギ（例えば、光子）も、含み得る。ある実施形態では、光子は、本来の人の眼のインビボの角膜のインビボ角膜基質組織を調整する多重光子（例えば、同時の２光子）を生じ、有益な調整の増加するターゲットによるガラス化を含む、角膜基質組織を生成するのに、充分な強度で用いられ得る。
【００１８】
ある実施形態では、角膜組織の調整は、概略２０キロヘルツ〜２００メガヘルツの範囲の周波数の超音波を生成する音響エネルギソースを含むがそれに限定されない、非光エネルギソースを用いることにより、提供される。
【００１９】
ある実施形態では、角膜ガラス化の方法は、角膜ガラス化の間に角膜の前面に外部ストレスを加えて、基質組織のガラス化された量にて構造及び特性の変更を拡張することを、含む。角膜の前面に加えられる外部ストレスの付加は、ガラス化された基質組織の構造及び特性の変更を拡張するために、本来の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量に加えられる圧力に関連する。例として、外部圧力は、本来の眼のインビボの角膜の、インビボ角膜基質を圧縮するのであり、外部ストレスは、本来の眼のインビボの角膜の、インビボ角膜のガラス化された基質組織の少なくとも一つの処置された量の範囲内での、角膜基質の密度における少なくとも５％の拡張（例えば、単位体積毎の原繊維の数の増加）に関連する。
【００２０】
ある実施形態では、加熱角膜基質組織は、ガラス化、弾性係数、若しくは任意のそれら組み合わせを含むが、それに限定されない、組織の構造及び特性への変更を、生成する。本明細書に記載のように、少なくとも一つの光子ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）は、ＰＶ  Ｔｘエリア内部のＰＶ処置（Ｔｘ）により影響される組織容量である。ＰＶ  Ｔｘエリアは、ＰＶ  ＨＡＺの最前面と定義され、ＰＶ  ＨＡＺは、最大限の深さｚｍａｘを軸にして組織内に延在する。ＰＶ  ＨＡＺ幾何学量は通常、３Ｄ円筒座標ｒ、θ、ｚで定義される。図２を参照されたい。
【００２１】
ある実施形態では、「穏やかな温度の高速加熱」により、ＰＶ  ＨＺ内の角膜ガラス化が生成される。以下を参照されたい。
【００２２】
本発明のシステムに係る角膜基質組織ガラス化は、以下のものを含むがそれらに限定されないインビボ角膜基質の変更を含み得る。
Ａ．ファイバ／マトリクス複合材料を含む、基質のナノ、マイクロ及びマクロ構造の変更。
Ｂ．代謝、運動性、及び、全てのスケールでのシグナル伝達を含む相互作用を含むがそれらに限定されない基質ファイバ／マトリクス及び細胞機能の変更。
Ｃ．全てのスケールでの、力学的、光学的、熱的、及び、輸送の特性を含むがそれらに限定されない基質組織特性の変更。
Ｄ．又は、上述のものの任意の組み合わせ。
例えば、ある実施形態では、本発明のシステムにより、インビボ角膜基質組織への以下の変更が、穏やかな温度（例えば、約１００℃の最大限の温度Ｔｍａｘまで）、高速加熱（例えば、Ｔｍａｘへの加熱の、及び、冷却に先立つＴｍａｘでの維持の、約１秒以下を含む熱履歴を伴うもの）に対して、発生する。
処置される量内でのインビボ角膜基質組織の増加する弾性係数。
ここで、処置される量は、最大限の温度Ｔｍａｘとより低い温度Ｔｍａｘ−５℃の間の温度範囲で処置される角膜基質組織を含む。ガラス化基質組織の弾性係数の増加は、軸係数の１０％の増加（軸係数は、前部基質から後部基質までの角膜を介するものである）、剛性率の少なくとも１０％の増加、若しくは、それらの組み合わせのうちの、少なくとも一つ含み得る。
【００２３】
ある実施形態では、角膜基質の変更は、少なくとも一つのＨＡＺ内部での少なくとも一つの処置される体積要素の少なくとも１％のガラス化を含む。上記の処置される体積は、最大限の温度Ｔｍａｘとより低い温度Ｔｍａｘ−５℃の間の温度で処置された。
【００２４】
ある実施形態では、前述のものを含むがそれらに限定されない有益な変更は、（ターゲット化、安全性、有効性及び予測可能性に関して）最大化され、更に、非ガラス化とガラス化の両方の基質の量の、構造、機能及び特性の、有害な変更を含むがそれらに限定されない、有害な効果は、最小化される。
【００２５】
ある実施形態では、熱影響部（ＨＡＺ）内で組織を変更するのに用いられる最大限の温度Ｔｍａｘの範囲は、２０ミリ秒と２０００ミリ秒の間の熱履歴の範囲に対する、５０℃と１００℃の間のＴｍａｘを含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、熱影響部（ＨＡＺ）内で、処置されるインビボ角膜基質組織の変更の範囲は、処置される量の１から５０％の間のガラス化、並びに、軸係数の１０％と１０００％の間の増加（軸係数は、前部基質から後部基質までの角膜を介するものである）、剛性率の１０％と１０００％の間の増加、及び、それらの組み合わせのうちの、少なくとも一つを伴う、角膜弾性係数の増加を、含むがそれらに限定されず、処置される量は、最大限の温度Ｔｍａｘとより低い温度Ｔｍａｘ−５℃の間の温度範囲で処置される組織を、含む。
【００２６】
速度過程に対する反応率は、個々の速度過程に対する通常のアレニウスの式の振る舞いを伴う、温度依存の速度係数ｋｉ（Ｔ）を有する。
[数１]
ｋｉ（Ｔ）＝Ａｉｅｘｐ（−Ｅａ，ｉ／ＲＴ）
ここで、ｋｉ（Ｔ）は、温度Ｔ（単位：Ｋ）における速度係数（単位：秒−１）であり、Ａｉは、前指数関数因数（単位：秒−１）であり、Ｅａ，ｉは、活性化エネルギ（単位：ジュール／モル）であり、Ｒは、気体定数（＝８．３１４Ｊ／（Ｋモル）である。
【００２７】
速度過程の例は、上皮の損傷（ｉ＝１）及び基質の変更（ｉ＝２）である。ｉ＝１，２の両方は、多数の個別の過程を含む全体の速度過程であり得る。「速度決定ステップ」は全体速度を支配し得る。これらの速度過程は、低いＴにおける小さい速度係数ｋｉ（Ｔ）を有し、「閾値」は活性化エネルギＥａ，ｉに等しく、しかし、速度係数は増加するＴと共に指数関数的に増加し、温度差効果の指数関数的増幅となる。熱的損傷及び熱化学過程を含むがそれらに限定されない、本発明に係る全ての角膜基質熱速度過程は、アレニウスの式の形式で表され得る、全体の速度係数を有する。
【００２８】
個々の角膜ガラス化速度過程は、運動過程である。個々の過程の程度は、その熱過程に依存する（即ち、詳細な温度、対、時間の処置）。加熱によりＴｍａｘに達しても個々の過程は即時には発生しないが、その代わりに、その過程に対するアレニウスの速度係数により支配される。過程の程度（成分ＡからＢ、ＢからＣなどの「パーセント変換」）は、低速加熱／長加熱期間条件と対比して、角膜が、個々のＴｍａｘまで迅速に加熱され短期間（例えば、１秒間）Ｔｍａｘで維持される、高速加熱／短加熱期間条件に対して、異なる。通常、加熱がより高速になると（更に、全体の加熱の期間がより短くなると）、同じ変化のパーセント変換を生成するのに、Ｔｍａｘはより大きくならなければならない。図５は、１００ミリ秒と１０秒との間の加熱期間に０．１％と１％の変換を達成するのに要求されるＴｍａｘの例の値を示す。例示のアレニウスのパラメータは、Ａ＝３．０×１０４４秒−１、Ｅａ＝２９３ｋＪ／モルであるように、選択される。これらの例示のパラメータは、非基質細胞壊死に対する熱的損傷パラメータである（細胞壊死と対比して、同じ加熱期間でのより高い温度にて原理的に発生する非細胞の角膜損傷過程に関する、非細胞の熱的損傷パラメータ）。例として、Ｔｍａｘにおける高速加熱期間が１秒であるならば、０．１％の熱的損傷が受け容れられるならＴｍａｘは４９．２℃でもよいが、１％の熱的損傷が受け容れられるならより大きい５６．２℃のＴｍａｘでもよい（更に、１０％の熱的損傷が受け容れられるなら６３．４℃でもよい−図５には示されず。）。更に、図５の過程パーセント変換値は、厳密な上限値である。ｒ、θ、ｚ座標の範囲内に含まれる少量である、熱影響部（ＨＡＺ）の中心のみがＴｍａｘにまで加熱され、ＨＡＺの他の部位はＴｍａｘより小さい温度にしか加熱されない、からである。速度過程は、増加するＴと共に指数関数的に増加する速度係数により発生するので、処置は、Ｔｍａｘにて、又は、Ｔｍａｘの少しの程度の範囲内で、処置される量（ＶＴｘ）内で主として発生する。本発明では、ＶＴｘは、ＴｍａｘとＴｍａｘ−５℃の間の温度にて、処置される量と定義される。ある実施形態では、本発明は結果を含み、結果は角膜変更でもよく、角膜変更は角膜ガラス化でもよく、角膜ガラス化は最大限化されてもよく、熱的損傷を含むがそれに限定されない有害な効果は、最小限化されてもよい。ある実施形態では、ターゲット化された有益な変更と望まれない有害な効果の両方の直接計測と共に、過程のためのアレニウスのパラメータは、決定され得る。
【００２９】
ある実施形態では、角膜基礎上皮を含むがそれに限定されない、個々の処置される量内の個々のインビボ角膜構造への熱的損傷（即ち、熱による細胞壊死）の範囲は、１％と５０％の間の熱的損傷に、限定される。ある実施形態では、角膜基礎上皮と前部基底膜の範囲内で生成される最大限の温度Ｔｍａｘは、２０ミリ秒と２０００ミリ秒の間の熱履歴の範囲に対して、４０℃と７５℃の間のＴｍａｘを、含むがそれらに限定されない。全ての場合にて、Ｔｍａｘは加熱の期間に依存する。
【００３０】
ある実施形態では、本来の眼のインビボの人の角膜の、角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量のガラス化のためのシステムは、角膜弾性係数、角膜光学収差、並置基質組織の接着を、含むがそれらに限定されない、角膜構造及び角膜特性の変更に用いられる。並置基質の接着は、角膜創縫合の後のもの、ドナー移植角膜基質組織、若しくは並置されるホストドナー基質組織への人工移植物の接着、又は、それらの組み合わせを、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、本来の眼のインビボの人の角膜の、角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量のガラス化のためのシステムは、２０と３００ｃｍ−１の間の範囲にある、室温（Ｔ；約２０℃）における液体水吸収計数（α）に対応する少なくとも一つの光子波長を含む少なくとも一つの光子出力を、生成するように構成された、少なくとも一つの光子源に、基づく。図６は、０．７〜２．５μｍスペクトル領域の、室温Ｔでの液体水の吸収スペクトル（即ち、「吸収計数α」対「光子波長」）を示す。図６の吸収計数は、三つの波長領域に対する三つの独立の対数スケール上で、与えられる。２０〜３００ｃｍ−１の水αは、約１．４１〜１．４９μｍ、約１．８６〜２．１４μｍ、及び、約２．２８〜２．５０μｍの、長い波長で利用可能であり、更には、図６に示されない２．５０μｍより長い波長にて利用可能である。図７は、室温Ｔ（２２℃）における、及び、二つのより高い温度（４９℃、７０℃）における、液体水の吸収スペクトルαを示す。約１．９３μｍより短い波長では、水αは、増加するＴの関数として増加するが、約１．９３μｍより長い波長では、水αは、増加するＴの関数として減少する。例として、図８は、１．９０μｍにおける水αの温度への従属性を示し、温度Ｔ従属のαは図７から計測され、α対Ｔ計測の線形フィットが示される。本発明のある実施形態では、増加するＴの関数として水αの増加を利用するために、約１．８６〜１．９３μｍの少なくとも一つの光子波長を含む、少なくとも一つの光子出力は、角膜弾性係数及び角膜光学収差を含むがそれらに限定されない、角膜の構造及び角膜の特性の変更に対して、又は、角膜創縫合後、ドナー基質組織若しくは人工移植物の並置ホストドナー基質組織への接着、若しくはそれらの組み合わせを含むがそれに限定されない、並置される基質組織の接着に対して、用いられる。本発明のある実施形態では、増加するＴの関数として水αの減少を利用するために、約１．９３〜２．１４μｍの少なくとも一つの光子波長を含む、少なくとも一つの光子出力は、角膜弾性係数及び角膜光学収差を含むがそれらに限定されない、角膜の構造及び角膜の特性の変更に対して、又は、角膜創縫合後、ドナー基質組織若しくは人工移植物の並置ホストドナー基質組織への接着、若しくはそれらの組み合わせを含むがそれに限定されない、並置される基質組織の接着に対して、用いられる。
【００３１】
当然ながら、図６に示す０．７〜２．５μｍスペクトル領域の全体に亘って、水は、組織吸収のための支配的発色団であり、本発明は、角膜内に含まれる水の量に少なくとも部分的に基づいて、この領域の角膜吸収係数を用いる。２．５μｍより長い波長にて、中赤外スペクトル領域では、角膜の非水要素が通常、実質的吸収を有する。水は、図６に示す０．７〜２．５μｍのスペクトル領域の支配的アブソーバであるから、角膜吸収係数αｃｏｒｎｅａは、概略以下の式で与えられる。
[数２]
αｃｏｒｅａ＝αｗａｔｅｒ  ｍｆｗａｔｅｒ  ρｃｏｒｅａ／ρｗａｔｅｒ
ここで、αｗａｔｅｒは液体水の吸収スペクトル、
ｍｆｗａｔｅｒは角膜内の水の質量分布、
ρｃｏｒｅａは角膜の密度、及び、
ρｗａｔｅｒは水の密度（Ｔ＝２０℃にて０．９９７８）である。
角膜内の水の質量分布ｍｆｗａｔｅｒは、（通常、前部から後部へ、上部から下部へ、日毎に、等変化する）角膜水和に依存するが、前部基質には約０．７５であり、後部基質には約０．７９である。通常、角膜の密度ρｃｏｒｅａは、水の密度よりも約５％大きい。ある実施形態では、密度比ρｃｏｒｅａ／ρｗａｔｅｒがＴ＝２０℃〜８０℃の範囲に亘って温度の関数として一定を維持すると想定して、本発明は以下の概算式（２）を利用する。
[数３]
αｃｏｒｅａ，Ｔ＝約０．８αｗａｔｅｒ，Ｔ
【００３２】
図７に示す１．８〜２．２μｍスペクトル領域では、角膜の室温Ｔ（約２０℃）吸収スペクトルの形状は、水のものと同様である。ある実施形態では、１．８〜２．２μｍスペクトル領域では、２０℃〜８０℃の範囲に亘る角膜α値は、概略、水α値の８０％となり得る。ある実施形態では、角膜組織が、予め、光子ガラス化処置を含むがそれに限定されないガラス化処置を受けていれば、その含水量は変化し得る。例えば、前部基質は、含水量を減らすことができ、よって、吸収係数を減らすことができる。ある実施形態では、繰り返しの光子ガラス化処置の間の熱履歴は、従前のガラス化処置の間の熱履歴とは異なり得る。角膜の含水量の変化が、角膜組織の吸収係数、熱容量、及び熱拡散率を変えるからである。ある実施形態では、吸収係数の減少を伴う、光子ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）内部の含水量の減少を含む、動的な水吸収の効果も存在し得る。それらの両方とも、光子ガラス化処置のパルス及び／又はパルスシーケンスの間に、生じるものである。
【００３３】
ある実施形態では、室温（Ｔ；約２０℃）における水吸収係数（α）の範囲は、２０〜３００ｃｍ−１の間のαを含むがそれに限定されない。
【００３４】
ある実施形態では、本発明は、本来の眼のインビボの人の角膜の、角膜弾性係数及び角膜光学収差を含むがそれらに限定されない、構造及び特性を変更するのに用いられ得る、本来の眼のインビボの角膜の自然発生の角膜基質組織内部で形成されるインビボの角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量のガラス化を含む、角膜ガラス化のためのデバイスと関連する方法を、利用する。ある実施形態では、処置される基質組織の量の範囲内のガラス化は、角膜弾性係数及び角膜光学収差を含むがそれらに限定されない、角膜構造及び角膜特性の変更の大きさ及び期間を増大する。
【００３５】
ある実施形態では、本発明は、インビボ角膜基質組織を変更する光子を生成する、デバイスと関連する方法を利用し、ここで処置される量は、最大限の温度Ｔｍａｘとより低い温度Ｔｍａｘ−５℃との間の温度範囲で処置される角膜基質組織を含む。
【００３６】
ある実施形態では、ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）は、秒あたり約５００℃の加熱速度に対応して、約５０℃のピーク温度増加が生成される１００ミリ秒のレーザ照射の間の、本来の人の眼のインビボの角膜の、インビボ角膜基質組織の高速加熱により、生成される。ある実施形態では、処置される角膜基質組織のガラス化を増大するのに要求され、更に、熱損傷（即ち、加熱による非基質細胞壊死）を含むがそれに限定されない、有害な効果を最小限にするのに要求される、熱履歴を提供する、通常各々２０〜２０００ミリ秒の期間である、一つ以上の加熱を伴う、所定の期間にて５℃／秒〜２００００℃／秒の加熱速度を生成するエネルギ源を用いる、ＨＡＺ内部の高速加熱により、本来の人の眼のインビボの角膜の、インビボ角膜基質組織内で、同様のＨＡＺが生成される。角膜基質及び他の角膜構造への加熱効果は、（前述の）アレニウスの式により表され得る速度係数を通常伴う運動現象により全て生成されるので、（最大限の温度Ｔｍａｘへの）最大限の加熱をコントロールするだけでなく、ガラス化を含む、ターゲットの有益な加熱効果を達成するために熱履歴をコントロールすることも、更に、望まれない有害な効果を最小限にすることも、必要である。最適な熱履歴は、本明細書では用語「穏やかな温度の高速加熱」により指定される。
【００３７】
ある実施形態では、本発明は、最大限の（しかし、穏やかな）温度と高速加熱速度の慎重な選択により、ガラス化を含む有益なインビボの角膜基質変更を最大限にし、有害な効果を最小限にする、穏やかな温度の高速加熱の効果を生成する。Ｔｍａｘと、Ｔｍａｘにおける加熱の期間との組み合わせは、有害な効果の上限のみを生成するために、熱的損傷パーセントを含む、有害な効果の量への上限を特定して、ＴｍａｘとＴｍａｘにおける加熱の期間との組み合わせを含む、加熱の履歴を限定することにより、選択され得る。例えば、図５は、ＨＡＺの体積の０．１％〜１％に熱的損傷を限定する、穏やかな温度の高速加熱の条件を選択するのに用いられ得る。
【００３８】
本発明は、ガラス化処置が完了した後生理的温度にて持続的ガラス化条件で存続するガラス化を生成するために、本来の人の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜基質組織を照射する光子を利用するデバイスに関する。ある実施形態では、ＰＶデバイスは、波長、照射、並びに、それらの空間分布及び時間依存分布などを含むがそれらに限定されない、照射特性を示し、角膜構造への有害な効果の増大を最小限にすると共に前部基質の有益な変更のターゲットを増加させるように、構成される。ある実施形態では、ＰＶデバイスは、波長分布、スペクトル照射、並びに、それらの空間分布及び時間依存分布などを含むがそれらに限定されない、超短パルス光（ＩＰＬ）照射特性を示すように構成された非レーザデバイスである。
【００３９】
ある実施形態では、本明細書に記載されるように、本発明のＰＶデバイスは、アクセサリデバイスと関連して用いられるが、該アクセサリデバイスは、角膜ガラス化処置の間に角膜の前面に外部ストレスを加えるものである。アクセサリデバイス、逆テンプレート（印象ダイ）は、本来の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜基質組織の少なくとも一つのガラス化の処置される量に、圧力を加える。逆テンプレートは更に、外部ストレスを介して、本来の眼のインビボの角膜の、ガラス化の処置される量の基質組織を圧縮するが、ここで外部ストレスは、本来の眼のインビボの角膜の、インビボの角膜のガラス化される基質組織の少なくとも一つ処置される量の範囲内での、基質密度の少なくとも５％の拡張に関連する。逆テンプレートは、例えば、熱的損傷を含むがそれに限定されない、有害な効果を最小限にしつつもターゲット化される有益な効果を増大するために、角膜のガラス化の処置される量に外部ストレスを提供する。
【００４０】
ある実施形態では、加熱期間のターゲットは、２０〜２０００ミリ秒の間の加熱期間を含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、加熱速度の範囲は、毎秒５℃〜毎秒２００００℃の間の加熱速度を含むがそれらに限定されない。
【００４１】
ある実施形態では、角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量の角膜基質組織光子ガラス化（ＰＶ）のためのシステムは、角膜弾性係数及び角膜光学収差を含むがそれらに限定されない、角膜構造及び角膜特性の変更のために、若しくは、角膜創縫合の後の並置基質組織の接着、ドナー移植角膜基質組織若しくは人工移植物の並置ホストドナー基質組織への接着のために、又は、本来の眼のインビボの人の角膜についてのそれらの任意の組み合わせのために、用いられる。上記のシステムは、Ａ−少なくとも一つの光子源、Ｂ−光ファイバ運搬サブシステム、及び、Ｃ−視線固定システムを含む、複数のコンポーネントを含む。コンポーネントは以下のように記載される。
【００４２】
Ａ−少なくとも一つの光子源は、２０〜３００ｃｍ−１の範囲にある室温（約２０℃）における液体水吸収係数に対応する少なくとも一つの光子波長を含む少なくとも一つの光子出力を生成するように構成されている。少なくとも一つの光子出力は、単独の光子パルス、光子パルスのシーケンス、若しくはそれらの任意の組み合わせを含むようにも構成されており、ここで個々のパルスは、２０〜２０００ミリ秒のタイムウインドウの範囲内のパルスエネルギを含む所定の時間依存波長を有し、該光子源では多数のパルスが１０〜２０００ミリ秒の期間により分離されている。
【００４３】
Ｂ−光ファイバ運搬サブシステムは以下を含む。
個々の処置領域の範囲内で所定の光子出力エネルギを生成するように構成された少なくとも一つの光ファイバ。
少なくとも一つの光ファイバの遠位端と関係する光学及び／又はスペーサであって、個々の処置領域の範囲内で所定の光子出力エネルギを生成する、光学及び／又はスペーサ。
少なくとも一つの光ファイバの、成形された及び／又は混合された遠位端であって、成形された遠位端は、平坦な遠位面を伴う、楕円形状及びスタジアム形状を含む非円形断面、湾曲の遠位面を伴う、円形断面を含み、平坦な遠位面を伴う混合された遠位端は、それらの平坦側面上で混合された部分的円形断面と少なくとも一つの平坦側面とを伴う混合された遠位端を含む、成形された及び／又は混合された遠位端。
それらの任意の組み合わせ。
ここで、光子出力は、処置領域毎、パルス毎に、［室温（約２０℃）の水吸収係数が２０〜３００ｃｍ−１の間の範囲にある、少なくとも一つの波長において］２０〜１０００ミリ秒の範囲内にある。
ここで、光ファイバ運搬サブシステムは、少なくとも一つの所定の光子出力エネルギを視線固定デバイス内に運搬するように構成されている。
ここで、光ファイバ運搬サブシステムは、少なくとも一つの所定の光子出力エネルギを、視線固定デバイスの後部構造の光学素子形成部上に、運搬するように構成されており、前記光学素子は、角膜前部表面と接触する熱伝導性光学部材で構成され、前記所定の光子出力エネルギは、前記光学素子を介して、角膜上の少なくとも一つの処置領域上に運搬され、前記領域は０．２〜１００ｍｍ２の範囲である。
ここで、個々の処置領域の形状は、円形、重なり円形、楕円、オーバル、スタジアム形、多角形、丸め角を伴う多角形、弓形、環状、若しくはそれらの任意の組み合わせから成る、グループから選択される形状を有する。
ここで、一つ若しくはそれ以上の処置領域は、瞳の重心（若しくは、同軸の視力角膜光反射などの別の集中参照）に中心のある処置（Ｔｘ）幾何学的配置で、構成される。
ここで、Ｔｘ幾何学的配置の形状は、
ｉ）処置領域の偶数倍（２、４、６、８、１０若しくは１２）のグループを含む、非対称幾何学的配置、
ｉｉ）処置領域の奇数倍（１、３若しくは５）のグループを含む、対称幾何学的配置、又は、
ｉｉｉ）それらの任意の組み合わせ
から成るグループから選択される。
ここで、個々の円形の処置領域の中心は、所定の極（ｒ，θ）座標にて配置される。
ここで、非円形の処置領域は、重なり円形の中心、軸、頂点、弓状長及び幅、若しくは環状の幅の、グループから選択される幾何学的参照を有し、前記幾何学的参照は所定の極（ｒ，θ）座標にて配置され、
ここで、光ファイバ運搬サブシステムは、以下のものの、即ち、角度セグメント、輻射セグメント若しくはそれらの任意の組み合わせの、間の、及び少なくとも一つの内の、円滑な（以下参照）、小さい大きさの角膜曲率勾配を生成するように、構成されている。
ここで、角膜曲率勾配は０．１〜３ジオプタ（Ｄ）／ｍｍの間である。
ここで、光ファイバ運搬サブシステムは、視線固定デバイス上に搭載されるように構成されている。
【００４４】
Ｃ−視線固定デバイス
ここで、視線固定デバイスは、本来の眼のインビボの人の角膜上の、少なくとも一つの処置領域に、少なくとも一つの所定の光子出力エネルギを運搬するように構成されている。
ここで、視線固定デバイスは、吸引リングアセンブリ、及び、角膜前部表面と接触する光学素子を、含む。
ここで、光学素子は、
少なくとも一つの光子出力に実質的に透過であり、
角膜前部表面と接触する光学素子表面上で平面であり、
光子ガラス化の処置の間に（概略３５℃の）生理的角膜表面Ｔから±５度の範囲内で温度を提供するのに、十分熱伝導性があり且つ十分な寸法である
ように、十分に設計されている熱伝導性光学部材から成る。
ある実施形態では、角膜前部表面に接触する光学素子は、サファイヤ（化学成分：Ａｌ２Ｏ３）、インフラジル（ｉｎｆｒａｓｉｌ）クオーツ（実質的に透過である低ＯＨクオーツのタイプ）、ダイヤモンド、又はそれらの任意の組み合わせから。構成されてもよいが、それらに限定されない。ある実施形態では、角膜前部表面と接触する光学素子は、実質的に散乱すること無くそれを介して光子が伝えられるように、高い光学品質を有し得る。ある実施形態では、（角膜と接触しない）近位面、光学素子の本体、（角膜の前面と接触する）遠位面、又はそれらの任意の組み合わせを含む、視線固定デバイスの光学素子の少なくとも一部は、光子空間分布を拡げて処置（Ｔｘ）領域を拡張し、光子空間分布を拡散してＴｘ領域に亘る光照射を「均質」にし、又は、それらの組み合わせを行う、ために、実質的な光子散乱を提供できる。
【００４５】
ある実施形態では、光ファイバ運搬サブシステムは視線固定デバイスから独立するように構成され得、アクセサリ光学は、視線追跡システムと共に、角膜上の処置（Ｔｘ）領域の配置に、光子出力を位置させるのに用いられ得る。
【００４６】
ある実施形態では、本来の眼のインビボの人の角膜の、角膜弾性係数、角膜光学収差、若しくは、それらの任意の組み合わせを含むがそれらに限定されない、角膜構造及び特性の変更のためのシステムは、角膜創傷治癒反応を回避するのではなく、代わりに、主として有害な角膜創傷治癒効果を一次的に減少させるように構成されている。
【００４７】
ある実施形態では、本来の眼のインビボの人の角膜の、角膜弾性係数、角膜光学収差、若しくは、それらの任意の組み合わせを含むがそれらに限定されない、角膜構造及び特性の変更のためのシステムは、角膜の表面上の個々の処置領域を照射して、視力改善に繋がる所定の角膜基質変更を生じる空間熱履歴を生成する、所定の個別の光子出力エネルギを生成するように構成されている。ここで、角膜光学収差の変更のための、角膜構造及び特性の変更のための、又は、本来の眼のインビボの人の角膜の、それらの任意の組み合わせのためのシステムは、少なくとも一つの低いオーダの光学収差、少なくとも一つの高いオーダの光学収差、８次までの及び８次を含むラジアルオーダのゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）記載されない、少なくとも一つの光学収差のうちの、少なくとも一つに影響するように選択される、所定の処置領域、形状、及び幾何学的配置を、形成するように構成されている。ある実施形態では、光学収差は、角膜光学収差、水晶体光学収差、又は、それらの任意の組み合わせを含み得る。
【００４８】
ある実施形態では、少なくとも一つの光子源は、少なくとも一つの光子出力を生成する半導体ダイオードレーザである。ある実施形態では、少なくとも一つの光子源は、少なくとも一つの光子出力を生成する少なくとも一つのイオンでドープされた固体レーザである。ある実施形態では、少なくとも一つの光子源は、閃光灯及び関連の電気エネルギ貯蔵、並びに放射エレクトロニクスを含む、超短パルス光源である。ある実施形態では、少なくとも一つの光子源は、光子出力の、波長選択及び帯域幅狭小化を提供する光学素子を備える。ある実施形態では、光学透過フィルタ、光学反射フィルタ、光学回折フィルタ、大型のブラッグ格子、複屈折フィルタ、回折格子、プリズム、若しくはそれらの任意の組み合わせのうちの、少なくとも一つにより、波長選択及び帯域幅狭小化が提供される。
【００４９】
ある実施形態では、複数の半導体ダイオードレーザ光子出力は、個々の光子出力が光ファイバ運搬サブシステムの個別のファイバ内に直接に結合するように、向けられる。ここで、複数の光子出力の各々は、波長、出力形状、個々のパルスの時間依存パルス分布（即ち、パルス波形）、多重パルスの場合の時間依存パルスシーケンス、及び個々のパルスのエネルギ、から成るグループから選択される少なくとも一つの出力特性に関して、個別にコントロールされる。
【００５０】
ある実施形態では、少なくとも一つの光子出力は、個々のビームが以下のものであるように、向けられて構成されている、コリメートされ収集された格子のビームである。
ｉ）個々のビームが、光ファイバ運搬サブシステム内の個別のファイバ内に直接に集中する。
ｉｉ）個々のビームが、少なくとも一つのミラー、少なくとも一つのビームスプリッタ、少なくとも一つの焦点レンズ、少なくとも一つのモジュレータ、又はそれらの任意の組み合わせを含む、光学サブシステムにより、二つ若しくはそれ以上のビームレットに分離され、該光学サブシステムでは前記ビームレットは、光ファイバ運搬サブシステム内の個別のファイバ内に各々結合される。
ｉｉｉ）個々のビームが、それらの任意の組み合わせである。
ここで、個々の光子出力（ビーム及び／又はビームレット）は、波長、出力形状、個々のパルスの時間依存パルス分布（即ち、パルス波形）、多重パルスの場合の時間依存パルスシーケンス、及び個々のパルスのエネルギ、から成るグループから選択される出力特性の少なくとも一つに関して、個別にコントロールされる。
ここで、少なくとも一つのモジュレータは、個々の光子出力（ビーム及び／又はビームレット）の少なくとも一つの特性を変調するように構成されている。
ここで、少なくとも一つのモジュレータは、虹彩絞り、可変透過フィルタ、シャッタ、又はそれらの任意の組み合わせ、から成るグループから選択される。
【００５１】
ある実施形態では、時間依存パルスシーケンスは、角膜弾性係数、角膜光学収差、角膜創縫合、移植組織の接着、若しくは、本来の眼のインビボの角膜の、それらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜基質組織の少なくとも一つの処置される量のガラス化を含む、角膜構造及び角膜特性の変更を、安定化するように構成されており、前記安定化は当初に組織を処置するに用いられたよりも、より低い温度を含む。例として、ある実施形態では、少なくとも一つのパルスは少なくとも一つの処置される量を短い期間にＴｍａｘまで加熱でき、続いて少なくとも一つの後続のパルス（若しくはより低い照射での第１のパルスの継続）は、第１のパルスより長い期間に、Ｔｍａｘより低い温度まで少なくとも一つの処置される量を加熱できる。ある実施形態では、ドナー角膜ボタンのホスト角膜への移植を含むがそれに限定されない、角膜組織の接合部位の接着は、同格の角膜基質組織のガラス化及び安定化により、増強し得る。本明細書に記載のガラス化及び安定化は、変性を含む、コラーゲンを“融解”することにより接着を増強するのに従前用いられてきた微細溶接アプローチとは、顕著に異なる、ということに留意しなければならない。本発明は、コラーゲンの融解を生じない「穏やかな温度の高速加熱」を含むものである。
【００５２】
ある実施形態では、光ファイバ運搬サブシステムは、角膜の前面に対して、光ファイバの遠位端、レンズ、ミラー、プリズム、若しくはそれらの任意の組み合わせの、間隔を変更することにより、一つ若しくはそれ以上の光ファイバ、間隔素子、光学素子、電子機械アクチュエータ、若しくは、本来の眼のインビボの角膜上の処置領域及び幾何学的配置を変更するように構成されているそれらの任意の組み合わせのうちの、少なくとも一つを含む。ある実施形態では、レンズは、球面レンズ、シリンドリカルレンズ、パウエル若しくは他の非球面レンズ、回折レンズ、アキシコン、マイクロレンズ、又はそれらの任意の組み合わせのうちの、少なくとも一つである。ある実施形態では、ミラーは、フラットミラー、凹面ミラー、非球面ミラー、又はそれらの任意の組み合わせのうちの、少なくとも一つである。ある実施形態では、プリズムは、ドーブプリズムである。
【００５３】
ある実施形態では、少なくとも一つの光子源は、光学スキャナを用いて、本来の眼のインビボの角膜を変更するように構成されている。光子源は、（波長、時間依存エネルギ出力などの）適切な照射の特性を有するように構成されており、長い焦点距離のレンズにより集約される出力ビームは、ビームをファイバアレイ上にスキャンするように構成されている検流計上に搭載されるスキャンミラー上に向けられる。ある実施形態では、光学スキャナを伴う本発明のデバイスの部品は、以下のものの幾つかを含む。
【００５４】
１−ファイバアレイ内に配置される、光ファイバ（通常５００μｍのコア径）上に小径（約１００〜２００μｍ）の焦点スポットを生成するレンズ。
【００５５】
２−光子波長で強く反射するミラー。
【００５６】
３−高速位置決めスピード（ファイバアレイ内でファイバからファイバへ約１ミリ秒以下）の検流計。
【００５７】
４−１〜１６の光ファイバを含むファイバアレイ。
【００５８】
５−検流計を駆動するスキャンコントロールエレクトロニクス
【００５９】
６−ビーム位置の、所定のステップアンドホールドのシーケンスを生成するようにプログラムされたコンピュータモジュール。
【００６０】
ある実施形態では、本発明のデバイスで用いられ得る検流計の部品の例は、以下のものを含み得る。
【００６１】
Ａ−検流計モータ上に搭載された３ｍｍアパーチャミラーを伴うＭｏｄｅｌ６２１０ＨＨなどの、（いずれも、０１７３０  マサチューセッツ州ベッドフォード、ミドルセックスターンパイク  １２５のＣａｂｒｉｄｇｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のものである）単軸の検流計及び位置検出器を含む、光学スキャナ。
【００６２】
Ｂ−単軸のサーボドライバ（例えば、コンピュータコントロールへのインタフェースであるＭｏｄｅｌ６７１）。
【００６３】
ある実施形態では、光学スキャナは、ファイバアレイ内の光ファイバの所定の照射を運搬するステップアンドホールドのシーケンスで、プログラムされ得る。例えば、線形アレイの８ファイバに対して、ファイバ１〜８は、線形シーケンスで、又は、リング毎の８Ｔｘ（処置）領域に関して、８角形のリング内部で処置（Ｔｘ）効果を「対称化する」ように設計された、１−４−７−２−５−８−３−６などのシーケンスで、１００ミリ秒照射を別々に受け得る。別の実施形態では、個々のファイバの多重照射が更なる対称化に用いられ得る。例えば、１−４−７−２−５−８−３−６のシーケンスが１０ミリ秒の照射に用いられ、続いて、１０ミリ秒の照射に関して夫々繰り返しのシーケンス、又は、１０ミリ秒の照射に関して別のシーケンスとなる。ある実施形態では、「対称化」の目的は、個々のＴｘ領域で等しいＴｘ効果を達成して誘発乱視を回避することである。
【００６４】
ある実施形態では、本発明は更に、集中及び角度参照に関して容易に且つ正確に視線固定デバイスを集中させて並べ、更に、チルトにより生じる視差エラーを減少させる、集中、面外方向付け（即ち、チルト）、及び角度付けエイドを含む。ある実施形態では、照準線及び角度マーキングを伴うレチクルは、集中及び角度付けを助けるのに用いられる。ある実施形態では、面外方向付け（チルト）は、ダブルレチクル（間隔を置いて離隔するレチクルであり、チルトが無視される場合、鉛直下方に視たとき重畳する照準線を伴う）、バブルレベル指示器、又は、それらの組み合わせを用いて、減少される。
【００６５】
ある実施形態では、本発明は更に、角膜の前面に接触する光学素子表面の逆テンプレート（インプレッションダイ）突起部を含み、前記逆テンプレート突起部は、光子ガラス化（ＰＶ）処置の間の、増大する角膜基質高密度化、増大するガラス化、及び角膜基質機械的特性の変更を、含むがそれらに限定されない、処置される基質の量の変更を生成し得る。ある実施形態では、逆テンプレート突起部の大きさは、５〜２００μｍの範囲であり、突起部は角膜上のＰＶ処置領域の配置に適合するように、光学素子上に配置される。ある実施形態では、逆テンプレートは、角膜変更の規模、角膜変更の期間、ガラス化、若しくはそれらの組み合わせを含む、ＰＶ処置の効果を増大する。
【００６６】
ある実施形態では、逆テンプレート（インプレッションダイ）は、角膜の前面に接触する視線固定デバイスの後面上の逆テンプレート突起部を含むインプレッション固体である。これらの突起部は、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）の間に角膜上に外部ストレスを提供し、また、光学的及び熱的特性の観点では光学素子部材と実質的に等価である。光学素子の光学部材としてのサファイヤの場合、ここでサファイヤは化合物Ａｌ２Ｏ３を有するのであるが、逆テンプレート突起部は、サファイヤでも、サファイヤ基質と十分に結び付くことができ光子エネルギを効率よく伝える基質としての同様の光学特性と更にＰＶ  Ｔｘの間に角膜から効率よく熱を奪う基質としての同様の熱的特性とを有する、任意の他の部材でもよい。サファイヤ光学素子上のサファイヤ逆テンプレート突起部は、熱的循環条件下での十分な結合に要求される熱膨張の係数とも適合し得る（即ち、同様の値を有する）。ある実施形態では、逆テンプレート突起部は低い光子拡散特性を有し、これにより光子は、大きく拡散すること無く、光学素子を介して及び逆テンプレート突起部を介して伝伝達され得る。ある実施形態では、逆テンプレート突起部は実質的な光子拡散特性を有することができ、光子は、光子空間分布を拡げて処置（Ｔｘ）領域を拡張するために、光子空間分布を拡散してＴｘ領域に亘る光照射を「均質」にするために、又は、それらの組み合わせを行うために、光学素子を介して拡散すること無く伝達されるが逆テンプレート突起部を介して伝搬して実質的に拡散される。
【００６７】
ある実施形態では、光学素子上の逆テンプレート突起部は、レーザ加工／アブレーション、機械加工、化学エッチング、化学蒸着、物理蒸着、スパッタリング、光学素子上への極薄プレートの結合、又は、それらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、複数の適切な手段により、生成され得る。
【００６８】
ある実施形態では、本発明のデバイスに加えて、本発明は更に、処置前、処置中、及び／又は、処置後の、以下の診断器具のうちの少なくとも一つを利用する。
Ａ−角膜トポグラフィ及びトモグラフィ
Ｂ−上皮厚さプロファイリングを含む、光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）
Ｃ−上皮、基質−上皮、基質及び内皮の効果の全分析を提供する、第二高調波発生（ＳＨＧ）イメージング、第三高調波発生（ＴＨＧ）イメージング及び二光子励起蛍光（ＴＰＥＦ）イメージングを含む、非線形顕微鏡
Ｄ−共焦点顕微鏡
Ｅ−適応光学
Ｆ−ブリルアン光学顕微鏡、定量的超音波分光法、角膜一過性弾性法、ＯＣＴ弾性法及び原子間力顕微鏡を、含むがそれらだけではない、角膜の機械特性８例えば、弾性係数）を計測するのに適切な器具類
【００６９】
ある実施形態では、角膜上の個々の処置（Ｔｘ）領域の範囲は、０．２ｍｍ２〜１００ｍｍ２の間のＴｘ領域を含むがそれに限定されない。ある実施形態では、個々のＴｘ領域に対する熱影響部（ＨＡＺ）深さの範囲は、個々のＴｘ領域に対する２０μｍ〜３００μｍの間のＨＡＺ深さを、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、光子源のパワーの範囲は、０．２５Ｗ〜２０Ｗの間のパワーを、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、Ｔｘ領域毎のパルス毎の光子出力エネルギの範囲は、Ｔｘ領域毎のパルス毎に、２０ミリジュール（ｍＪ）〜１０００ｍＪの間のエネルギを、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、パルス毎の光子源の期間の範囲は、２０ミリ秒（ｍ秒）〜２０００ミリ秒の間のパルス毎の光子源期間を、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、光子源の波形は、一つ若しくは一つより多いパルスを含み、時間上のパルスの分離の範囲は、１０ミリ秒〜２０００ミリ秒の間のパルスの分離を、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、逆テンプレート上の突起部の厚さの範囲は、２μｍから２００μｍの間の厚さを、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、角膜光学収差の変更の範囲は、個々のより低次の収差に対しては０．１μｍ〜１０μｍの間の変更を、個々のより高次の収差に対しては０．０５μｍ〜１．０μｍの間の変更を、更に、８次までの及び８次を含むラジアルオーダのゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）記載されない個々の収差に対しては０．０５μｍ〜１．０μｍの間の変更を、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、水晶体の光学収差のための補償の範囲は、個々の水晶体の光学収差に対する０．０５〜１．０μｍの間の補償を、含むがそれらに限定されない。
【００７０】
本発明のある実施形態では、角膜光子ガラス化のために、角膜光学収差を含むがそれに限定されない角膜構造及び特性の変更のために、又は、それらの任意の組み合わせのために、本来の人の眼のインビボの角膜で用いられ得る、デバイス及び／又はシステムの利用の方法は、少なくとも以下の例示のステップを有する。
Ａ−少量の局所麻酔（例えば、防腐剤の入っていないプロパラカイン）が眼に注入される。
Ｂ−麻酔が効いた後、少量の、溶質の入っていない洗浄液（例えば、蒸留水）が眼に注入される。
Ｃ−ステップＢに続いて、アクセサリ（吸引リング、光学素子、円錐ホルダ及びリング照明器）を含む、視線固定デバイスが、目を覆って配置される。
Ｄ−ステップＣに続いて、光学素子上の照準線のレチクルが、瞳の重心（若しくは他の集中参照）上への集中のために用いられる。
Ｅ−ステップＤに続いて、空気式シリンジにより、角膜と光学素子との間で、視線固定デバイスの円錐リングに円錐を適用することによって、角膜は光学素子により圧平される。
Ｆ−ステップＥに続いて、光ファイバ運搬サブシステムの一部であるハンドピースが、予め配列された永久磁石を用いて、視線固定デバイス上にドッキングされる。ハンドピースは、例えば、リング毎に４若しくは８のファイバを伴う二つの同心リングの、所定のＰＶ処置（Ｔｘ）幾何学的配置で予め配列された光ファイバを含む。
Ｇ−ステップＦに続いて、角膜は、ＰＶ  Ｔｘ光子が光ファイバを介して運搬される、例えば、１００ミリ秒の期間に亘って光照射される。ある実施形態では、個々のＰＶ  Ｔｘ領域は、１００ミリ秒間照射される。個々の照射の間にて、光子ガラス化の処置の間に（概略３５℃の）生理的角膜表面Ｔから±５度の範囲内で角膜表面が保持され、前部角膜実質（基質）は加熱されて光子ガラス化を生成する。
Ｈ−ステップＧに続いて、ハンドピース及び視線固定デバイスが眼から除去される。
【００７１】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、図９の光学デッキに示される少なくとも二つの光子源が独立にコントロールされ得るように、図９の図面に従って、構成され得、ここで個々の光子源は、光ファイバ運搬サブシステム内の個別の光ファイバに個別に結合する。ある実施形態では、光子源は、独立にコントロールされ得る半導体ダイオードレーザ（ＳＤＬ）であればよい。図９では、個々のＳＤＬは、ダイオードの記号で表されている。図９では、以下の用語が用いられる。ＰＣＢ−プリント基板、Ｉ／Ｏ−インプット／アウトプット、ＴＥ−熱電気、及びＵＳＢ−ユニバーサルシリアスバス。ある実施形態では、本発明のデバイスは、光ファイバ運搬サブシステム内の個別の光ファイバに個別に結合する、少なくとも２〜４８の独立のコントロールされ得る光子源を利用する。
【００７２】
ある実施形態では、独立にコントロールされ得る光子源の、１、３、５若しくは他の奇数の、最小限が用いられてもよい。ある実施形態では、（可能な誘発乱視を減少させる）角膜の対称的光照射を提供することに関する、ベクトル成分が、偶数の光子源に対して調整されてもよい。ある実施形態では、奇数の光子源に対してベクトル成分が調整されてもよい。
【００７３】
ある実施形態では、個別のレーザのアレイが、熱制御のために用いられる、一つ若しくはそれ以上の共通の熱電気（ＴＥ）クーラプレート上に、配置される。図９では、四つのＴＥクーラプレート（四つのＳＤＬの個々のセットに対して一つのプレート）が示されている。
【００７４】
ある実施形態では、図９に示すシャッタは、ＳＤＬが連続波モードで継続して用いられるときに角膜のレーザ照射の期間を変更するのに用いられる。ある実施形態では、シャッタを利用する代わりに、本発明のデバイスは、パルス電流（即ち、「オン／オフ」スイッチング）によりアクティブ化するまでどのＳＤＬも非アクティブであるパルスモードで、ＳＤＬを利用する。ある実施形態では、シャッタを利用する代わりに、本発明のデバイスは、ＳＤＬが（アクティブであるが、レーザ作用が発生する電流閾値よりも低い）「シマーモード」にありその後パルス電流により閾値を超えてブートされるパルスモードで、ＳＤＬを利用する。ある実施形態では、シャッタを利用する代わりに、本発明のデバイスは、一つ若しくはそれ以上のＳＤＬパワー出力が、以下のバリエーション、つまり、照射の期間に亘って瞬時パワーを「増加させ」ること、照射の期間に亘って一定の瞬時パワーを維持すること、及び、照射の期間に亘って瞬時パワーのより複雑な出力をコントロールすること、のうちの少なくとも一つを有する、可変の波形を含む所定の波形を有する、可変のパルスモードで、ＳＤＬを利用する。
【００７５】
本発明のデバイスのある実施形態では、複数の光子源のうちの個々の光子源からのビームは、その対応する光ファイバ内に直接に結合され、結合されるビームの特性は、光子源それ自身の操作促成により変調される。本発明のデバイスのある実施形態では、複数の光子源のうちの個々の光子源からのビームは、ビームがその対応する光ファイバに到達する前にビームの少なくとも一つの特性を更に変調する少なくとも一つの光学システム（例えば、レンズ、ミラーなど）を更に通過する。ある実施形態では、個々の光子源のパルス期間の独立の制御は、少なくとも乱視を減少する、更に、円錐角膜、他の自然発生の拡張症、及び医原性の拡張症を、含むがそれらに限定されない、他の角膜の疾患を減少する、処置も生成し得る。
【００７６】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、ユーザインタフェース（ＵＩ）に基づいてユニバーサルシリアスバス（ＵＳＢ）によりラップトップコンピュータ（若しくは、タブレットＰＣ、ｉＰＡＤ、スマートホンでもよい）にリンクされるマイクロプロセッサコントロールボードサブシステムを、少なくとも含む。ある実施形態では、本発明のデバイスは、付属の特注インタフェースボード（ＩＢ）を伴うマイクロプロセッサボード（ＭＢ）を利用してもよい。ある実施形態では、ＭＢ−ＩＢコントロールサブシステムは、光子源の全てをコントロールし、（必要ならば）内部シャッタ及び／若しくは任意の更なるインターロックをコントロールし、光子源の発火を調停し及び／若しくは監視し、並びに／又は、パワーを光子源に提供するための電源からの直流電力をコントロールして管理する。更に、ある実施形態では、ＭＢ−ＩＮＢサブシステムは、光子源の較正をコントロールし、調整し、検証する。ある実施形態では、本発明のデバイスは、患者の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）を登録し、較正ショットからＰＶ  Ｔｘを区別して、前払いの及び／若しくは請求済みのＰＶ  Ｔｘを有効にする、カウンタ／イネーブルメントサブシステムを、少なくとも含む。
【００７７】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、ソフトウエア駆動のユーザインタフェース（ＵＩ）を、少なくとも含む。ある実施形態では、ＵＩは、キーボード、タッチスクリーン、及び／又は、音声認識ソフトウエアを介して、オペレータから入力を受ける。ある実施形態では、ＵＩは、光子ガラス化（ＰＶ）システムのためのユーザセッティングを提供するだけでなく、ユーザのためのパスワード保護、ログ及び／若しくはアーカイブデータを与え、並びに／又は、システムの、技術診断及び／若しくはオペレーションとメンテナンスのためのリアルタイム情報を、提供する。ある実施形態では、ＵＩは、視線固定デバイスを搭載するため、及び／若しくは、少なくとも一つのＰＶ処置を生成する光ファイバ運搬サブシステム内の個々の光ファイバへの光子源エネルギ運搬を規定してコントロールするため、光学画像データを取得すること、追跡すること、及び指摘すること、を含むがそれらに限定されない、患者措置要求を判別する患者光学計測を用いる。
【００７８】
ある実施形態では、ユーザインタフェース（ＵＩ）は、ケーブルリンクの無線のユニバーサルシリアスバス（ＵＳＢ）及び／若しくはブルートゥース（登録商標）アクセサリを介してマイクロプロセッサボードに接続し、並びに／又は、インターネットに接続する、タッチスクリーンコントロールＵＩの形式である。ある実施形態では、コミュニケーションは、（必要ならば後で圧縮を行う）患者のレコード及び／若しくはビデオをネットワークサーバにアップロードすること、並びに／又は、ネットワークサーバからソフトウエア更新や情報をダウンロードすることを、含む。ある実施形態では、本発明のデバイスにより、メインプロセッサからユーザインタフェースを分離することが可能になり、よって、プロシージャプロトコル及び／若しくはデータアーカイブを設定するタスクは、本発明のデバイスの直接のオペレーションから分離される。
【００７９】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、コストを削減しシステムの複雑性を減少させる。ある実施形態では、離散光子源は、光ファイバ運搬サブシステムの遠位端における個別の相関チャネルコントロール及びモニタリングに加えて、個別の出力パワーモニタリングを有し得るので、患者へのシステム較正及び合成光学「ドーズ」運搬は、本発明のデバイスにより、より正確に且つより再生可能に、為される。ある実施形態では、本発明のデバイスは、個々の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域への個別の光子源エネルギを指示して、自然発生の及び医原性の角膜上皮厚さの変動を補償することに加えて、円錐角膜、他の自然発生の拡張症及び医原性の拡張症を、含むがそれらに限定されない、乱視や他の角膜の疾患の兆候を減少させる、若しくは緩和させる／小さくさせることが、できる。ある実施形態では、個別の光子源エネルギ（及び／又はタイミング）は、自然発生の及び医原性の上皮厚さの変動を克服すべく、個々のＰＶ  Ｔｘ内の投与を調節し得る。他のレーザによる視力修正（例えば、最適化）処置に対して見られるように、そのような変動はＴｘ前に提示可能であり変動はＴｘ後にも変化し得るからである。ある実施形態では、本発明は、Ｔｘ前の、及び時間の関数としてＴｘ後の、上皮厚さを考慮するデータを、利用する。ある実施形態では、本発明は、角膜基質に噴飯される光子源エネルギ薬量測定は上皮厚さに依存し得、よって、個々のＰＶ  Ｔｘ領域配置におけるレーザエネルギを調整することにより上皮厚さの変動を補償し得る、と考慮するデータを利用する。ある実施形態では、本発明は、光学及び／又は超音波の上皮厚さプロファイリング器具及び／又はからのデータを利用して上皮厚さのマップを獲得し、上皮厚さの情報を用いてＰＶ  Ｔｘを改良する。
【００８０】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、機械的及び光学的な部品の数を減少させ得る、個々の光子源の、個々の光ファイバへの直接のカップリングを利用する。ある実施形態では、本発明のデバイスは、アレイ内の任意の光子源の「ドロップイン」置き換えを可能にする。本発明のデバイスは、任意の光ファイバ運搬サブシステムの「ドロップイン」置き換えを可能にする。
【００８１】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、図１０に示すステップで動作される。患者は最初、（予め整列された、）本発明のデバイスのモニタの中心上に表示されたテレスコープの視界線により規定される光学軸上に、配置された、固定光を見る。ある実施形態では、固定は近似し得る。患者は指定方向を（例えば、光学軸沿いに）見さえすればよい。ある実施形態では、集中、角度付け、及び、垂直入射の視覚のための、獲得、追跡、及び指示のステップは、モニタ上に重畳される「ホーミングビーム」により促進され、光学軸からの視線の小さいずれを補償する。
【００８２】
図１０のステップ１では、眼の画像は、（ｉＰａｄ３（登録商標）などのコンピュータポータブルデバイス、マシンビジョンディスプレイなどのスクリーン上の）リアルタイムのモニタディスプレイであればよく、独立のデバイスからのインポートされる画像であってもよい。診断のデータは、角膜トポグラフィ、誤差測定、屈折、視力及び／又は他の計測からインポートされ得る。ある実施形態では、独立の画像デバイスは、眼の画像を記録するかめらである。
【００８３】
ある実施形態では、本発明のシステムは、（６×拡大を提供し、７°の視野を伴う３０ｍｍ径の対物レンズを有する、オリオンテレスコープ６×３０直角補正画像ファインダスコープなどの）テレスコープファインダスコープを用いることにより、例えば、ｉＰａｄ３（登録商標）などによる単眼視を可能にする。ある実施形態では、適切なファインダスコープは、ｉＰａｄ３（登録商標）のカメラの光学軸上のｉＰａｄ３（登録商標）上に搭載される。ある実施形態では、患者の目がファインダスコープ／カメラの光学軸に沿って固定するように、固定光が適切なファインダスコープハウジング内へも構築される。ある実施形態では、光学軸が眼固定デバイスの光学素子への垂直入射（例えば、直角の）となるように、適切なファインダスコープは、固定のための、及び、眼固定デバイスのための、参照として機能する光学軸に沿って予め整列される。ある実施形態では、（角膜と接触する眼固定デバイスの光学素子表面の平面が、瞳孔「平面」と同じでないならば、発生し得る）視差エラーは、垂直入射配置に加えて、前述の単眼視を利用することにより、除外される。ある実施形態では、本発明のシステムは更に、垂直入射の視覚を検証／確認するのに用いられるダブルレチクル及び／又はレベルセンサを、含む。ある実施形態では、ダブルレチクルと等価の集中システムが、垂直入射の視覚を検証／確認するのに用いられる。
【００８４】
図１０のステップ２では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）パラメータが診断データから計算される。本発明のデバイスの特性（個々の配置での、ＰＶ  Ｔｘエネルギ及び期間）は、（ＰＶ  Ｔｘノモグラムを用いて）自動的に調整され、ＰＶ  Ｔｘパラメータを提供する。
【００８５】
図１０のステップ３では、瞳孔縁は、）四つ若しくはそれ以上の半経線にて（例えば、０°、９０°、１８０°及び２７０°にて、リアルタイムで見出される。瞳孔重心は、対向する半経線（例えば、０°と１８０°）の間の、線形コネクタの交差である。ある実施形態では、瞳孔重心は、「ホーミングビーム」がモニタ上で投射され得る候補集中参照である。ある実施形態では、ステップ３では、集中参照のための他の選択は、縁中心、角膜頂、及び同軸視界角膜光反射（ＣＳＣＬＲ）を含み得る。ある実施形態では、ステップ３では、他の参照「マーカ」が、虹彩パターン及び強膜欠陥などの、但しそれらに限定されない、角度付けのために用いられ得る。ある実施形態では、角度付けの正確性は、乱視の兆候を処置するのに必要である。ある実施形態では、患者が直座位から背臥位へ姿勢を変更すると眼の環状トーションが発生するので、本発明は、背臥位で得られる参照「マーカ」を用いる。ある実施形態では、本発明のシステムは、以下のステップを組み込む縁検出を伴う瞳孔測定を利用する。
【００８６】
Ａ−瞳孔及び縁を含む、眼の画像の映像記録。
【００８７】
Ｂ−（キャニ縁検出器などの）縁検出アルゴリズムを適用して、所定数の半経線にて（例えば、０°から３５９°の、個々の整数の半経線にて）瞳縁を配置すること。
【００８８】
Ｃ−楕円を縁のアレイにフィットすること。
【００８９】
Ｄ−瞳孔重心である、楕円の中心点の配置。
【００９０】
上記ステップＢにて、瞳孔縁に対して綸部縁を代わりに用いることで、縁中心を配置するのに、同じ手順を用いることができる。
【００９１】
図１０のステップ４にて、眼固定デバイスを搭載する医師を助けるために、本発明は、モニタディスプレイに「ホーミングビーム」（及び、乱視の兆候を、少なくとも減少させる、又は、緩和させる／小さくさせる場合には、角度付けマーカ）を加える。ある実施形態では、「ホーミングビーム」は、（瞳孔重心などの）集中参照上に表示される。ある実施形態では、レチクルセンター−眼固定デバイスアセンブリの一部−は、ディスプレイ上で見える「ホーミングビーム」上に重畳され得る。ある実施形態では、眼固定デバイスアセンブリ上の角度付けマーカは、ディスプレイ上示される角度付けマーカ上に重畳され得る。
【００９２】
図１０のステップ５にて、ある実施形態では、医師は、眼に眼固定デバイスアセンブリを搭載し得る。図１０のステップ５にて、ある実施形態では、眼への眼固定デバイスアセンブリの機械的配置を自動化するのに、マシンビジョンが用いられる。眼固定デバイスアセンブリが、適切に搭載されると（集中、角度付け及び垂直入射に関して−後者は視差エラーを減少させるためにダブルレチクルクロスヘア若しくはサークルの頂上により検証される。一方で、角膜に接触する光学素子表面が光学軸に対して垂直入射であることを検証するのに、電子レベルセンサが用いられ得る。）、吸引が適用される。眼固定デバイスアセンブリが適切に搭載されないと、吸引が解放されて搭載ステップが繰り返され得る。
【００９３】
図１０のステップ６では、光ファイバ運搬サブシステムは、搭載された眼固定デバイスアセンブリ上にドッキングする。永久磁石のセットは、眼固定デバイスに関して正確に光ファイバ運搬サブシステムを整列する。ある実施形態では、光ファイバ運搬サブシステムは、医師により手作業でドッキングされる。ある実施形態では、光ファイバ運搬サブシステムのドッキングは、自動化される。ドッキングされると、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）が行われる。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘは、医師により手作業で開始される。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘは自動的に開始される。
【００９４】
図１０のステップ７では、ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）に続いて、吸引が解放され、眼固定デバイス及び光ファイバ運搬サブシステムが除去される。ある実施形態では、ステップ７は、手作業で実施される。ある実施形態では、ステップ７は自動的に実施される。
【００９５】
ある実施形態では、本発明のデバイス／システムは、全体の手順を完全に自動化し得る。ある実施形態では、本発明のデバイスは、集中、角度付け、及び垂直入射の参照の、獲得、追跡、及び指示のために、マシンビジョン及びパターン認識を利用する。ある実施形態では、眼固定デバイスアセンブリを利用する本発明のデバイスは、「ホーミングビーム」ターゲット「上にロック」して、ターゲットに直接搭載される。
【００９６】
ある実施形態では、眼固定デバイスアセンブリが適切に搭載されると、獲得、追跡、及び指示のための要求がなくなる。眼固定デバイスアセンブリ上への、光ファイバ運搬サブシステムの、磁石対磁石のドッキングは、角膜上への、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）の幾何学的配置の正確な配列を提供する。ある実施形態では、眼固定デバイスアセンブリが搭載されると、小さい患者の目の動作は問題とはならない。
【００９７】
ある実施形態では、本発明の配列メカニズム／デバイスは、本発明のデバイスを利用する本発明の手順に関する最大限の且つ信頼性のある利用性を取得するために、特定の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）の幾何学的配置のための集中を達成するように設計される。ある実施形態では、本発明のデバイスは、以下の集中の配置の少なくとも一つを利用する。
【００９８】
Ａ−瞳孔重心（ＰＣ）。
【００９９】
Ｂ−角膜頂（ＣＶ）。
【０１００】
Ｃ−重要な角度カッパによる、患者のための同軸視界角膜光反射（ＣＳＣＬＲ）などの、任意の他の適切な集中参照。
【０１０１】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、多数の搭載の試み及び／又は過剰な搭載の調整により生じる、角膜への外傷を繰り返すことなく、正確且つ迅速に、眼固定デバイスなどの、それらを搭載し得る。図１１は、集中参照などのＣＳＣＬＲ（第１のプルキニエの像、白クロスによりマークされている）を伴う眼を示す。（白クロスに殆どオーバラップする緑クロスによりマークされている、明所視の照明条件下の）ＰＣが、ＣＳＣＬＲから、Ｘ＝０．１４５ｍｍ、Ｙ＝０．０２１ｍｍにて、配置された。図は、コンピュータ生成の、縁発見サークル（黄色−縁、緑−瞳孔）も示す。
【０１０２】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、瞳孔重心ＰＣ上の、及び／又は、ある他の集中参照上の、眼の画像上に「ホーミングビーム」を表示でき、医師は自分の搭載ターゲット上に「ホームイン」し得る。ある実施形態では、図１１に示すように、瞳孔（若しくは縁）端は表示されない。ある例では、瞳孔重心を計算するためには、少数の瞳孔縁ポイント（おそらく、０°、９０°、１８０°及び２７０°の四つのみのポイント）は獲得するのに十分である。ある実施形態では、ＰＣ上の「ホーミングビーム」は、点滅する赤い光、又は別の顕著なターゲットである。
【０１０３】
ある実施形態では、本発明のデバイスは更に、少なくとも以下の更なる集中の補助手段を利用する。但し以下のものに限定されない。
【０１０４】
Ａ−光学軸上の且つ光学無限の固定光を伴うテレスコープ付きの、ビデオカメラ及びディスプレイ。
【０１０５】
Ｂ−眼固定デバイスアセンブリ画像ディメンジョンに適合する、ビデオディスプレイ上のガイドサークル。
【０１０６】
Ｃ−視差エラーを回避するためのダブルレチクル（一つは、眼固定デバイスの光学素子の近位面の平面上若しくは近傍であり、もう一つは、眼固定デバイスの光学素子の遠位面にて少なくとも１ｍｍ離れている）−レチクル間の間隔はできるだけ大きいものであるが、テレスコープ光学の被写界深度を超えない。
【０１０７】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、徐々に順次の多重ＰＶ  Ｔｘを許容するために、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）幾何学的配置の角度付け方向に関して正確に眼固定デバイスアセンブリを搭載し得る。例えば、患者は、後で第２のＰＶ  Ｔｘが続く、最初のＰＶ  Ｔｘを有し得る。ある実施形態では、最初と第２のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置はオーバラップしない。最初のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置が、０°−１８０°及び９０°−２７０°の経線沿いにＰＶ  Ｔｘを有するならば、第２のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置は、４５°−２２５°及び１３５°−３１５°の経線沿いにＰＶ  Ｔｘにより方向付けされる。ある実施形態では、最初のＰＶ  Ｔｘと、少なくとも最初のものでないＰＶ  Ｔｘとは、実質的にオーバラップし得る。
【０１０８】
ある実施形態では、正確な角度付けは、乱視の兆候に少なくとも影響する（例えば、減少させる、又は、緩和させる／小さくさせる）。ある実施形態では、本発明は、患者が横たわるときに発生する眼の環状トーションなどの、一つ若しくはそれ以上の複雑な要因を説明する。ある実施形態では、本発明のデバイスは、虹彩上の固定マークの観点で角度方向を規定する虹彩登録を利用する。ある実施形態では、（コンピュータモニタ上の最初の「ホーミングビーム」若しくは他の集中参照に加えて）一つ若しくはそれ以上の第２の「ホーミングビーム」が、ビデオディスプレイ上に含まれ、集中と角度付けの両方に関して医師が正確に眼固定デバイスアセンブリを搭載する助けとなる。
【０１０９】
ある実施形態では、本発明のデバイスは、誤差測定器や角膜トポグラファなどの診断器具を用いて、瞳孔重心、角膜頂、虹彩マーカなどの位置を計測する。ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）を実行するのに用いるために、集中及び角度付けデータは、ソフトウエアにより診断器具から本発明のデバイスに移送される。
【０１１０】
ある実施形態では、吸引の利用が自動化される。ある実施形態では、眼固定デバイスアセンブリの自動的搭載は、眼と光学固定デバイスの光学素子との間に配置される流体により形成されるメニスカス縁の光学的検出を、含み得る。メニスカスが十分に拡がると、電子コントロールは、（３０ｃｍＨｇ圧力差などの）所定の量の吸引を開始できる。ある実施形態では、本発明のシステムは、縁認定による瞳孔測定のために上述した瞳孔測定で利用される同じ若しくは同様の適切なタイプの手順により、メニスカス縁の縁認定を利用し得る。
【０１１１】
ある実施形態では、本発明のシステムは、本発明の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）方法の複雑性及び／又は著しい増大の時間を加えることなく、メニスカスを光学的に検出／計測する、任意の他の適切なシステム／デバイスを利用し得る。
【０１１２】
ある実施形態では、眼固定デバイスアセンブリが適切に搭載されないと、吸引が解放され得、搭載するステップが繰り返され得る。
【０１１３】
ある実施形態では、角膜前面と接触する熱伝導性光学素子を伴う光学固定デバイスは、ＰＶ  Ｔｘの正確性及び／又は予測可能性を向上すべく、光子ガラス化（ＰＶ）処置Ｔｘの間、（概略３５℃である）生理的角膜表面Ｔから±５℃の範囲内の温度を、提供する。通常、眼表面の温度では、患者毎に相当の変動がある。ある実施形態では、本発明の処置は、少なくとも部分的にレーザ加熱の熱履歴に依存し、結果として、初期の眼（例えば、角膜前部）の温度の変動は、ＰＶ  Ｔｘ効果を変え得る。眼固定デバイスの光学素子は十分な熱容量を有し、角膜間の熱拡散は、光子ガラス化処置の間に（概略３５℃における）生理的角膜表面温度から±５℃の範囲内で温度を提供するのに、十分に効率的且つ高速である。
【０１１４】
ある実施形態では、本発明のデバイス／システムは、非接触のラジオメータ若しくは他の適切なデバイスなどの、一つ若しくはそれ以上の適切な技術／デバイスを用いて光学素子温度を継続的に及び／又は周期的に計測することにより、光子ガラス化処置の間に（概略３５℃における）生理的角膜表面温度から±５℃の範囲内で温度を提供し、Ｔコントロールデバイスは、前部角膜表面に接触する光学固定デバイスの光学素子の温度の熱状態コントロールのためのフィードバックループでＴ計測を組み込む、抵抗加熱器である。
【０１１５】
ある実施形態では、本発明のデバイス／システムは、室温（通常、室温は、クリニックからクリニックで、及び／又は、時々のクリニックの範囲内で変動する）での変動の計測も組み込むことにより、光子ガラス化処置の間に（概略３５℃における）生理的角膜表面温度から±５℃の範囲内で温度を提供する。
【０１１６】
ある実施形態では、本発明のシステムは、眼表面温度、光学素子温度、及び室温のうちの、少なくとも一つの温度計測を、継続的に若しくは周期的に、収集することにより、並びに、暖かい空気を吹き付けることや、例えば、眼固定デバイスの光学素子と熱接触するポリイミド抵抗加熱テープを用いることによる及び他の類似の適切な方法による眼固定デバイスの光学素子の抵抗加熱などの、行動（但しこれらに限定されない）のうちの少なくとも一つを、例えば、実行することによって眼固定デバイスの光学素子の温度を調整する取得された計測に基づいて、フィードバックループメカニズムを利用する。
【０１１７】
ある実施形態では、本発明は、角膜の基質組織の量をガラス化するための光照射を用いる光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）を実行するために、並びに、弾性係数及び光学収差を含むがそれらに限定されない、角膜構造及び特性を変更するために、用いられる幾何学的配置−光子ガラス化角膜形成術という方法（ＰＶＫ）−に関する。ある実施形態では、本発明の幾何学的配置は、中心角膜を急勾配にしてその屈折パワーを増大することにより遠視を訂正若しくは少なくとも減少するために、
中心角膜を平坦にしてその屈折パワーを減少することにより近視（別名近眼）を訂正若しくは少なくとも減少するために、
線対称の及び／又は非対称のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置により、円錐角膜、他の自然発生の拡張症、及び医原性拡張症を、含むがそれらに限定されない、正乱視及び他の角膜の疾患に関連する兆候を訂正若しくは少なくとも減少するために、及び、
複数の距離（近傍、中間、及び遠方）及び、増大した被写界深度にて、同時の視力を生成することにより、加齢関連の焦点機能不全の兆候を緩和する／小さくするために、
利用され得る。ある実施形態は、以下に詳述するように、本発明の幾何学的配置は、角膜上皮リモデルを最小限にするのに用いられ得る。ある実施形態では、図１２Ａ〜１２Ｄ及び１３に示すＴｘ幾何学的配置を、含むがそれらに限定されない、特定のＴｘ幾何学的配置は、遠視（図１２Ａ、１２Ｃ及び１３）を少なくとも減少すること、近視（図１２Ｂ及び図１２Ｄ）を訂正する若しくは少なくとも減少すること、並びに、加齢関連の焦点機能不全の兆候（図１２Ａ〜１２Ｄ、１３）を緩和する／小さくすること、を含む、使用のための特定の表示のために、用いられ得る。
【０１１８】
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域、ＰＶ熱影響部（ＨＡＺ）、ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置、及び、ＰＶ  Ｔｘ条件は、ＰＶ  Ｔｘ利用例のために最適化され得る。ＰＶ  Ｔｘ利用例は、
近視、遠視及び正乱視の眼の屈折エラーの減少、
同時の近傍、中間及び遠方視の生成、
円錐角膜、他の自然発生の及び医原性の拡張症を、含むがそれらに限定されない、正乱視及び他の角膜異常の減少、
より低いオーダの収差、より高いオーダの収差、８次までの及び８次を含むラジアルオーダのゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）記載されない他の収差の変更、
角膜の機械的特性の変更、又は、
それらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない。
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域、ＰＶ熱影響部（ＨＡＺ）、及び、全体のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置は、使用のための特定の表示に適合するように調整される。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘ条件は、ＰＶ  Ｔｘ領域、ＰＶ  ＨＡＺ、及び、ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置に関して調整されるだけでなく、他のパラメータに関しても調整される。他のパラメータは、照射波長、出力形状、個々のパルスの時間依存パルス分布（即ち、パルス波形）、多重パルスの場合の時間依存パルスシーケンス、個々のパルスのエネルギ、及び、逆テンプレートの存在若しくは不存在を、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘ領域、ＰＶ  ＨＡＺ、ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置、及び、他のＰＶ  Ｔｘ条件は、眼の光学収差のタイプと大きさ、角膜疾患の大きさと配置、必要とされる視力改善のタイプ（近傍、中間、遠方、若しくはそれらの任意の組み合わせ）と大きさ、効果の期間、最大化される有益な角膜基質変更のタイプと大きさ、並びに、最小化される望まれない有害な副作用のタイプと大きさに、関連する多数の理由（但しそれらに限定されない）のために、相当に変更される。
【０１１９】
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域の調整は、以下の特性の一つ若しくはそれ以上に関する調整を含む。サイズ、形状、位置（即ち、径及び角度の基準に関するｒ、θ座標）、方向、勾配、円滑さ、又はそれらの任意の組み合わせ、である。ここで、角膜表面の曲率勾配は、ｍｍあたり３ジオプタ（Ｄ）以下（≦３Ｄ／ｍｍ）に減少し、円滑さは、個々のＰＶ  Ｔｘ領域内で１０μｍ以下に減少する、表面二乗平均平方根（ＲＭＳ）粗度である。ある実施形態では、全てのＰＶ  Ｔｘ領域は、対称的ＰＶ  Ｔｘを生成するために、サイズ、形状、位置、方向、勾配及び円滑さについては同じ特性を有する。ある実施形態では、少なくとも一つのＰＶ  Ｔｘ領域は、非対称的ＰＶ  Ｔｘを生成するために、他のＰＶ  Ｔｘ領域と対比して異なる特性を有する。
【０１２０】
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域サイズは、０．２〜１００ｍｍ２の範囲であればよく、ＰＶ  Ｔｘ領域サイズは、半値全幅（ＦＷＨＭ）の強度（Ｉｍａｘ，ａｖｅ／２）のポイントの場所により規定される境界の範囲内に含まれる角膜前面領域に言及するものであり、Ｉｍａｘ，ａｖｅ／２は、出力パルスの範囲内の光子出力の平均の最大限強度［単位：平方メートル毎ワット（Ｗ／ｍ２）］である。ある実施形態では、少なくとも一つのＰＶ  Ｔｘ領域は、円、重畳円、楕円、オーバル、スタジアム形、多角形、丸角の多角形、弓形、環状、若しくはそれらの任意の組み合わせからなる、グループから選択される形状を有し得る。あらゆる場合に、Ｉｍａｘ，ａｖｅ／２のポイントの場所は、ＰＶ  Ｔｘ領域サイズを規定する。角膜は凸曲面を有するので、角膜上への平面領域の突起は、角膜表面上により大きい領域を有する。
【０１２１】
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域の位置及び方向は、ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置と共に、
近視、遠視及び正乱視の眼の屈折エラーの減少、
同時の近傍、中間及び遠方視の生成、
円錐角膜、他の自然発生の拡張症及び医原性の拡張症を、含むがそれらに限定されない、正乱視及び他の角膜疾患の減少、
より低いオーダの収差（ＬＯＡ）、より高いオーダの収差（ＨＯＡ）の変更、
ゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）表されない他の収差の変更、
角膜の機械的特性の変更、又は、
それらの任意の組み合わせを、
含むがそれらに限定されない、有益な効果を有する、角膜光学収差、角膜弾性、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造及び特性の変更のために、構成され得る。
【０１２２】
ある実施形態では、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更のためのデバイスと手順は、緊急（即時の）と（長期間を含む）遅延の両方の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）の結果の考慮を組み込む。それは、眼の屈折エラーの減少及び上述の他の有益な結果を、含むがそれらに限定されない、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせ効果を、含むがそれらのみでない、角膜の構造と特性の長期間（数年掛かる）変更を適用するためであり、また、誘発される眼障害（例えば、夜視障害、グレア障害など）や誘発される眼の不快と機能不全の涙症候群を、含むがそれらに限定されない、臨床上重要な副作用を限定若しくは減少させつつ、両眼視の最適な質を提供するためである。例えば、ある実施形態では、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせ
の効果を、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の長期間の変更は、Ｔｘ後の上皮リモデル（例えば、上皮過形成などの上皮変更）により、角膜光学収差変化を、含むがそれに限定されない、角膜の構造と特性の変化の退行を部分的に減少させることにより、取得され得る。上皮の厚化による、Ｔｘ後の上皮の変更は、凹状角膜表面の不規則性を「充たす」ように発生し得、逆に、上皮の薄化により、Ｔｘ後の上皮のリモデルは、凸状の角膜表面の不規則性に亘って発生し得る。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘ領域、ＰＶ  ＨＡＺ、ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置、及び、ＰＶ  Ｔｘ条件は、従前のデバイスと方法に拠り生成されるものよりも、より円滑な、より低い角膜曲率勾配を生成するように、構成されている。角膜のトポグラフィ計測は、角膜の曲率勾配及び円滑さを計測するのに用いられ得る。
【０１２３】
ある実施形態では、本発明は、光照射開始時間に参照され得る時間座標（ｔ）を含む。ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）は、以下のうち少なくとも一つを含む。
（Ａ）前部角膜上の個々のＰＶ  Ｔｘ領域の二つの空間座標（ｒ、θ）の範囲内の光照射の分散、
（Ｂ）ＰＶ  Ｔｘ領域の、全体のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置、
（Ｃ）圧縮された角膜基質組織の量を含む、個々のＰＶ  Ｔｘ熱影響部（ＨＡＺ）の、三つの空間座標（ｒ、θ、ｚ）、
（Ｄ）光照射の時間依存波形（例えば、光照射ｖｓ時間）、
（Ｅ）ＰＶ  ＨＡＺ範囲内の熱履歴の分散、
（Ｆ）逆テンプレートにより個々のＰＶ  Ｔｘ上に加えられる外部ストレス、及び／又は、
（Ｇ）前部基底膜（ＢＭ）及び実質細胞（Ｋｓ）を、含むがそれらに限定されない、角膜への、二次的損傷などの、所望されない効果を減少させつつ、角膜光学収差、角膜弾性係数若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更のための有益な効果を増大させることに関連する、ＰＶ  ＨＡＺ範囲内の熱履歴の分散により生成される角膜基質の変化の、現象（例えば、速度及びメカニズム）。
本発明のある実施形態では、線維芽細胞の表現型の形成と活動を最小限にしつつ、ＰＶ  Ｔｘの条件はＫｓを最大限に不活発とする。
【０１２４】
ある実施形態では、上記（Ｅ）の、ＰＶ  ＨＡＺ範囲内の熱履歴の分散は、以下のもののうちの少なくとも一つに影響される。
（Ａ）前部角膜上の、個々のＰＶ処置（Ｔｘ）領域の、二つの空間座標の範囲内の光照射の分散、
（Ｂ）ＰＶ  Ｔｘ領域の全体のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置、
（Ｃ）圧縮された角膜基質組織の量を含む、個々のＰＶ  ＨＡＺの、三つの空間座標（ｒ、θ、ｚ）、及び、
（Ｄ）光照射の時間依存波形（例えば、光照射ｖｓ時間）。
ある実施形態では、ＰＶ  ＨＡＺ範囲内の熱履歴の分散は、以下のもののうちの少なくとも一つに影響される。
（Ｈ）（角膜上皮及び角膜基質が温度依存の吸収係数を有する）光照射波長、及び、
（Ｉ）以下の三つのタイプの熱拡散（ＴＤ）。
（Ｉ１）角膜のＰＶ  Ｔｘ領域、及び、ＰＶ  ＨＡＺの、範囲内のＴＤ、
（Ｉ２）ＰＶ  Ｔｘ領域及びＰＶ  ＨＡＺから、輻射方向及び軸方向の両方で、周囲の組織内へのＴＤ、及び
（Ｉ３）角膜から眼固定デバイスの光学素子内へ同軸方向のＴＤ。
【０１２５】
ある実施形態では、具体的な光照射波長は、光子ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）の一部であることを意図しない角膜組織への、有害な効果を同時に最小限とする前部角膜基質の増大するターゲットを生成し、このことは、角膜弾性係数、角膜光学収差、若しくはそれらの組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更を生成する。
【０１２６】
ある実施形態では、角膜弾性係数、角膜光学収差、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更の改善は、上述のように、（Ａ）前部角膜上の個々の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）の二つの空間座標（ｒ、θ）の範囲内の光照射の分散、及び、（Ｃ）個々のＰＶ  ＨＡＺの、三つの空間座標（ｒ、θ、ｚ）に、関連する。ある実施形態では、個々のＰＶ処置される量のガラス化変更を拡張する逆テンプレートの利用により、角膜基質の圧縮が増大し、結果として、角膜弾性係数、角膜光学収差、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更の大きさ、及び期間を増大することになる。
【０１２７】
ある実施形態では、図１２Ａ〜図１２Ｄは、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更のために利用され得る、ＰＶ  Ｔｘ領域の配置及び方向付けを伴う光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）幾何学的配置の例を示す。図１２Ａ〜図１２Ｄの例のＰＶ  Ｔｘ領域の全ては、四つの半経線上の連続するＰＶ  Ｔｘ領域であり、個々の半経線上の断続的なセットのＰＶ  Ｔｘ領域ではない。図１２及び図１２Ｂは、長軸を半経線上に配列させ（図１２Ａ）、若しくは、長軸を半経線に垂直に配列させている（図１２Ｂ）、楕円のＰＶ  Ｔｘを示す。図１２Ｃ及び図１２Ｄは、０℃、９０℃、１８０℃及び２７０℃の半経線に沿って（図１２Ｃ）、若しくは、半経線に垂直に（図１２Ｄ）、配列された長方形のＰＶ  Ｔｘ領域を示す。ある実施形態では、図１２Ａ〜図１２Ｄに示す連続のＰＶ  Ｔｘ領域及びＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置は、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更のために利用される。
【０１２８】
図１３は、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更のために利用され得る、ＰＶ  Ｔｘ領域の配置及び方向付けによる、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）幾何学的配置の更なる例を示す。ＰＶ  Ｔｘ領域の角膜の曲率変化について円滑な勾配を与えるために、図１３の例のＰＶ  Ｔｘ領域の全ては、ＰＶ  Ｔｘ分布が、ＰＶ  Ｔｘ領域の中心でピークとなり更に中心からの距離の関数として徐々に減少する、連続の楕円のＰＶ  Ｔｘ領域である。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘ領域は、長い径と円滑さ、徐々の角膜曲率変化を伴い、図１３に示すＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置は、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更のために利用される。
【０１２９】
ある実施形態では、角膜表面粗度と共に、角膜曲率変化の勾配（及び、屈折変化の勾配）は、上皮変更を低下させるように減少する。ある実施形態では、（「角度セクタ」とも称される）角度セグメントは、「移行帯」を提供する屈折変化の勾配を用いて、相互に「ブレンド」される。例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂは、屈折変化の「ステップ関数」（図１３Ａ）と「移行帯」範囲内の屈折変化の「ブレンドされた」勾配の現仕様（図１３Ｂ）との間の差異を示す。ある実施形態では、図１３Ｂは、四重の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）幾何学的配置のための、屈折変化（Ｄ：ジオプタ）ｖｓ．経線を示す。ある実施形態では、角度セグメント、輻射セグメント、若しくはそれらの任意の組み合わせの間の、及び、少なくとも一つの範囲内の、角膜曲率勾配は、ｍｍ毎に０．１〜３ジオプタ（Ｄ）の範囲内である。
【０１３０】
ある実施形態では、図１３Ａに示す、屈折変化の「ステップ関数」は実際、４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の最小限よりも３ジオプタ多い屈折を有する９０°、１８０°、２７０°及び３６０°の最大限を伴う、多数の「二重焦点」設計である。最大限は、機能的近見を提供するようにより多くの屈折を有し、一方、最小限は、更なる屈折を有さず、加齢の焦点機能障害を伴う正視の患者により、機能的遠見のために用いられる。ある実施形態では、屈折変化の３次元範囲は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される。ある実施形態では、近視のある眼に対して、屈折変化の範囲が減少され得る。ある実施形態では、屈折変化の範囲が増加する。ある実施形態では、多数の「ステップ関数」設計は、二重焦点の眼内レンズ、眼鏡及び／又はコンタクトレンズで用いられる、非連続の屈折設計と、同様である。ある実施形態では、三重焦点設計が、（近見及び遠見に加えて）機能的中間距離見を提供するのに用いられる。ある実施形態では、図１３Ｂに示されるような、多数の「シグモイド関数」設計は、最大限及び最小限の半経線近傍の相当の「重み付け」を伴う、が、機能的中間見のために用いられるものを含む屈折の追加分（「追加」）の全体範囲に亘って更なる多重焦点を伴う、多重焦点設計である。ある実施形態では、多数の「シグモイド関数」設計は、斬新なレンズ眼鏡及びコンタクトレンズで用いられる屈折の変動と同様であり、機能的中間距離見を提供する。ある実施形態では、サイン関数などの、他の振動関数が用いられ得る。
【０１３１】
「移行帯」範囲内の屈折変化の「ブレンド」された勾配の、他の幾何学的配置は、乱視に関する兆候を少なくとも減少させるために、及び／又は、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）を調整して自然発生の及び医原性の上皮厚さ変動を補償するために、用いられ得る。図１４Ａ及び図１４Ｂは、図１４Ａ及び図１４Ｂは、少なくとも正乱視を減少させるのに（図１４Ａ）、及び、不均等な処置エネルギ密度を与えて上皮厚さ変動を補償するために（図１４Ｂ）、用いられ得る例示のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置を示す。ある実施形態では、図１４Ａ及び図１４Ｂは、二つの利用例に用いられる四重のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置のための、屈折変化（Ｄ：ジオプタ）ｖｓ．経線を示す。図１４Ａは、正乱視に影響する（即ち、少なくとも正乱視を減少する）ＰＶ  Ｔｘエネルギ密度幾何学的配置を示し、図１４Ｂは、上皮厚さ変動を補償する、不均等なＰＶ  Ｔｘエネルギ密度幾何学的配置を示す。
【０１３２】
ある実施形態では、正乱視の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）例（図１４Ａ）にて、ＰＶ  Ｔｘエネルギ密度は、９０°と２７０°では３ジオプタ（Ｄ）変動であるが、１８０°と３６０°では２ジオプタ（Ｄ）変動を、生成するように意図される。この正乱視のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置は、（９０°／２７０°軸沿いのより平坦な経線により）Ｔｘ前の正乱視の１Ｄの兆候を緩和させる／小さくさせることと、及び、同時の機能的な遠見の、中間見の、及び近見の視力を提供することとの、両方に有益である。ある実施形態では、正乱視のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置は、図１４Ａに示す四重のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置ではなく、二つの最大限と二つの最小限のみを有してもよい。
【０１３３】
ある実施形態では、図１４Ｂは、自然発生の及び医原性の上皮厚さ変動の補償を示す。純粋な球面の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）が意図されているが、不均等なＰＶ  Ｔｘエネルギ密度が用いられ、上皮厚さ変動が無い場合に、２．５〜３．０Ｄの間の屈折変化を生成する量を意図するものである。角膜上皮厚さは、眼毎に変動し、個々の眼でも領域毎に変動する。ある実施形態では、平均すると、上側（例えば、９０°）角膜上皮は最も薄く、下側（例えば、２７０°）角膜上皮は最も厚い。平均すると、鼻及び側頭角膜位置（それぞれ、左目−ＯＳ−の１８０°及び３６０°；右目−ＯＤ−では逆）は、中間の上皮厚さを有する。上皮はレーザエネルギを吸収するが、角膜基質ガラス化には寄与しない。角膜上皮厚さ変動は、線量−即ち、角膜基質への光子の「ドーズ」−の不均等な変化を生じる。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘエネルギ密度は、個々のＰＶ  Ｔｘ領域内の線量に関する上皮厚さ効果を補償するように調整される。上皮厚さ変動は、光コヒーレンストポロジ、及び、高周波数超音波−生体顕微鏡検査法により、計測され得る。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘエネルギ密度の調整のための要求は、逆テンプレートを用いる外部ストレスにより、変更され得る。ある実施形態では、逆テンプレートは、前部角膜表面と接触しており更にＰＶ  Ｔｘ領域と接触する、眼固定デバイスの光学素子からの少なくとも一つの突起部を、含む。前記突起部は、１０〜１００μｍの範囲の厚さを有する。
【０１３４】
ある実施形態では、減少した角膜表面粗度と共に、徐々の角膜曲率の勾配変化、及び徐々の屈折変化は、Ｔｘ後の上皮変動を減少させ、結局、角膜光学収差、若しくはその任意の組み合わせの効果を、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更の軽減となる。通常、屈折矯正手術の後、上皮変動が発生し、角膜表面の不揃いが減少しこれにより円滑な前部角膜表面を復元する。このＴｘ後の上皮の変動は、角膜光学収差、若しくはその任意の組み合わせの効果を含む、角膜の構造と特性の変動の軽減への、主たる寄与事項である。図１３Ａに示す屈折の「ステップ関数」変化は、不揃いの表面「に亘って円滑化する」ために、広汎な且つ迅速な上皮変動を促進する。ある実施形態では、図１３Ｂに示す屈折の「シグモイド」関数の変化は、上皮変動を減少させ、角膜光学収差、若しくはその任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変動の軽減となる。
【０１３５】
ある実施形態では、個々のＰＶ  Ｔｘ領域の表面二乗平均平方根（ＲＭＳ）粗度は、１０μｍ以下に減少される。ある実施形態では、角膜表面の曲率勾配は、ｍｍあたり３ジオプタ（Ｄ）以下（≦３Ｄ／ｍｍ）に減少する。
【０１３６】
ある実施形態では、図１３Ｂ、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すシグモイド関数に関連するより円滑な屈折変化（及び、より円滑でより少ない大きさの角膜表面の曲率勾配）は、図１３Ａに示す「ステップ関数」の例と対比して、より小さくより遅い、上皮変動を生成し得る。ある実施形態では、（角膜曲率勾配と共に、シグモイド関数の最大限及び最小限のセクタ幅の観点の）詳細な屈折変化は、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）、ＰＶ熱影響部（ＨＡＺ）、ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置、及び、ＰＶ  Ｔｘ条件の、仕様により調整され得る。ある実施形態では、詳細な屈折変化は、角膜光学収差の変動の効果を最適化するように調整され得る。ある実施形態では、設計目的として、前部の形状（長さ、幅及び深さ）、熱履歴、及びＰＶ  ＨＡＺのＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置は、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変動を、含むがそれに限定されない、ターゲットの有益な効果を最大限にし、角膜光学収差、若しくはそれの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造の損傷、角膜の構造と特性の変動の軽減を、含むがそれに限定されない、有害な効果を最小限にする。
【０１３７】
ある実施形態では、四重のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置のために、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域寸法が図１３に概略示される。ある実施形態では、個々のＰＶ  Ｔｘ領域は形状が楕円であり、個々のＰＶ熱影響部（ＨＡＺ）は、個々のＰＶ  Ｔｘ領域の中心の最も深い部位に関して深さの変動を有する。ＰＶ  Ｔｘ領域の中心は、９０°、１８０°、２７０°及び３６０°の半経線上にあり、従って、図１３Ｂの最大限に対応する。ある実施形態では、ＰＶ  ＨＡＺ深さ（及び、角膜光学収差及び屈折の変動の大きさ）は、ＰＶ  Ｔｘ領域の中心から徐々に変わり、個々のＴｘ領域の中心からの距離の関数として減少する。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘ領域及びＰＶ  ＨＡＺの寸法は、半値全幅（ＦＷＨＭ）の深さを含むが、変動し得る。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘ領域の形状は、円、楕円、オーバル、スタジアム形、多角形、丸角の多角形、弓形、環状、若しくはそれらの任意の組み合わせからなる、グループから選択され得る。ある実施形態では、特定のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置での特定の形状及び量（即ち、ｒ，θ，ｚディメンジョン）を伴い、特定のＰＶ  Ｔｘ条件を用いて光照射され、ＰＶ  Ｔｘの間に外部ストレスを提供する逆テンプレートを伴う、若しくは伴わない、変動数のＰＶ  ＨＡＺは、角膜光学収差を含むがそれに限定されない角膜の構造と特性の変動を、含むがそれらに限定されない、ターゲットの有益な効果を最適化し、角膜弾性係数及び角膜光学収差、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造の損傷、角膜の構造と特性の変動の軽減を、含むがそれに限定されない、有害な効果を最小限にするのにも、用いられ得る。
【０１３８】
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）は、角膜の複雑なバイオメカニクスにより、角膜弾性係数及び角膜光学収差、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の非局所的変更ではあるが局所的ＰＶ熱影響部（ＨＡＺ）を生成する。ある実施形態では、図１３に示すＰＶ  ＨＡＺは角膜の周縁に配置するが、角膜弾性係数、角膜光学収差、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更は、角膜の中心まで拡張し得る。ある実施形態では、図１３は、四重のＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置を示し、同心円状リングは、１ｍｍの直径間隔にあり、瞳孔重心に関して（又は、同軸の視力角膜光反射などの別の集中参照に関して）中心にある。ある実施形態では、図１３は、ＰＶ  Ｔｘ領域及び付属のＰＶ  ＨＡＺのグラデーションを示し、グラデーションはシェーディングにより概略示されており、即ち、シェードがより暗くなれば、ＰＶ  ＨＡＺはより深くなり、角膜の構造と特性の変更は大きくなる
【０１３９】
ある実施形態では、誘発性近視の発生を最小限にするために、瞳孔重心（若しくは別の中心参照）を中心とする線対称幾何学的配置の光子ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）を生成する。ある実施形態では、個々のＰＶ  Ｔｘ領域内部のＰＶ処置（Ｔｘ）エネルギ密度は、上皮厚さ変動を補償し、これにより誘発性近視の発生を最小限にし、及び／又は、近視の兆候を減少させように調整され得る。ある実施形態では、個々のＰＶ  Ｔｘ領域の極座標ｒ、θは、上皮厚さ変動を、及び、Ｔｘ前の近視を、補償するように調整され得る。
【０１４０】
ある実施形態では、図１３、１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ及び１５Ｂは、角膜曲率（及び、従って、角膜屈折）変化についての、対称性の四重のＴｘ幾何学的配置の例である。ある実施形態では、対称性の二重、六重、八重、十重及び十二重のＴｘ幾何学的配置などの、Ｔｘ幾何学的配置は、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変動のために利用される。ある実施形態では、非対称性、及び／又は、奇数重の（例えば、単独のＴｘ領域、並びに、三重、及び五重のＴｘ領域）のＴｘ幾何学的配置が利用される。
【０１４１】
ある実施形態では、本発明は、種々のサイズの光子ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）を利用する。ある実施形態では、図１６は、該約等しい体積を有する固体である二つのＰＶ  ＨＡＺを介する断面図を示す。実線は、直径約３５０μｍの［角膜基質（Ｓ）内のｚ＝０μｍにおける］ベースを有し、ｚ＝約９０μｍの深さまで延在する「より深い」ＰＶ  ＨＡＺ１であり、破線は、直径約５００μｍの［Ｓ内のｚ＝０μｍにおける］ベースを有し、ｚ＝約４５μｍの深さまで延在する「より浅い」ＰＶ  ＨＡＺ２である。図１６は、ＰＶ  ＨＡＺ１に関連する断面である実線と、ＰＶ  ＨＡＺ２に関連する断面である破線とを示す。図１６では、動径座標は、深さ座標に対して圧縮されている。ある実施形態では、図１６は、ＰＶ  ＨＡＺ２がＰＶ  ＨＡＺ１の（ｚ＝０μｍにおける）ＰＶ  Ｔｘ領域の２倍の（ＰＶ  Ｔｘ）領域を有しＰＶ  ＨＡＺ１と略等しい体積を有するように、調整されているＰＶ  ＨＡＺ２の寸法を示す。ある実施形態では、本発明のシステムは、準連続波光子出力を含み得、準連続波光子出力は、エネルギの、単独の及び／又は多重のパスルーティンを含み得、個々のパルスは、瞬時パワーを変化させる時間依存波形変更により、瞬時パワーが一定でもよいし、一定で無くてもよい。
【０１４２】
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）領域が増加し、ＰＶ  ＨＡＺ深さが減少し、角膜曲率勾配が減少し、一方で、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の急性の変更が保存される。ある実施形態では、これらの変化は、上皮の変更を減少させ、効率性の増大を示す。というのは、基質前部の深さを減少させることは、角膜光学収差、角膜弾性係数、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、変更を生成することに、より大きい生化学的効果を有する、より織り合わされたコラーゲンラメラ（図４参照）をターゲットとする、からである。
【０１４３】
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）は、光照射される角膜の領域を増加することにより、領域が増加する。ある実施形態では、領域を増大させる一つのデバイスは、光ファイバ先端と（及び／又は、光ファイバ先端から出現する光子分布を変更するのに用いられる、任意の光学素子と）角膜と接触する光学固定デバイスの熱伝導光学素子との間の、調整自在のスペーサである。ある実施形態では、光学固定デバイスの光学素子に関する、光学配信素子は、所定の大きさの角膜光学収差の変化を取得し及び／又は使用適用（ＩＦＵ）のための処置を特殊化する、処置モノグラムにより特定されるように、自動的に調整される。
【０１４４】
ある実施形態では、光ファイバからの出力は、シリンドリカルレンズ、パウエルレンズ（一つのタイプの非球面レンズ）、アキシコン、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、追加の光学により変更されて、特定の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域形状を生成し得る。ある実施形態では、パウエルレンズは、様々な［ファン角度］で製造されて、様々な「ライン」長さを生成する。ある実施形態では、「ライン」長さは、基板から、レンズの平坦な（出口）面の間の間隔を増大することにより、増加する。ある実施形態では、特注のパウエルマイクロレンズは、透明材料（例えば、低ＯＨシリカ）を用いて製造され、これらのレンズは、Ｔｘ幾何学的配置を生成すべく光ファイバと同格でレンズに間隔を空けるアセンブリ内に搭載される。ある実施形態では、シリンドリカルレンズは非一様の（ガウス）照射分布を生成し、一方で、パウエルレンズは、ライン（矩形）セグメントの範囲内で一様の照射分布を生成する。
【０１４５】
ある実施形態では、パウエルレンズの光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域は、Ｔｘ効果の動径分布を改善する。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘ領域は、（例えば、図１３Ｂ、１４Ａ及び１４Ｂに示すように）ＰＶ  Ｔｘ効果に対して、徐々に変化する角度分布を有する。ある実施形態では、より浅い深さ及び減少する凹みにより、及び、より円滑な角膜曲率勾配により、不連続が減少するように、個々のＰＶ  Ｔｘ領域は、より大きい領域（例えば、長さ及び幅）を有するべく構成され得る。
【０１４６】
ある実施形態では、少なくとも一つの光子源は、光子ガラス化（ＰＶ）Ｔｘのために光子を生成するように用いられ得る。ある実施形態では、少なくとも一つの光子源、及び関連する光ファイバ運搬サブシステムは、徐々に変化する（例えば、円滑な角膜曲率勾配の）動径及び角度の光分布を伴う、改善されたＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置を生成し得る。ある実施形態では、本発明のデバイスは、少なくとも一つの光子源を利用し得、その出力ビームは二つ若しくはそれ以上の「ビームレット」にスプリットされ、個々の「ビームレット」は独立にコントロールされる。例として、少なくとも一つのレーザ部材でドープされたホスト部材を含む連続波（ｃｗ）半導体レーザは、コリメートされた、低発散ビームを生成し得る。サンプルの記載は以下のようになる。
（Ａ）レーザビームは、ビーム運搬システム内に向けられる、並びに／又は、
（Ｂ）ビーム運搬システムは、レーザ光の、構成された露出期間を提供するシャッタと、ビームレットを生成するための一つ若しくはそれ以上のビームスプリッタを含むビームスプリット光学システムと、集中されたビームレット光を光ファイバ内に向けるためのビームレット操作及び集中の光学、集中されたビームレット光を受けるために光ファイバアレイを配置内に動かすトランスレーションステージ、トランスレーションステージを配置する配置コントローラ、並びに、
（Ｃ）光ファイバ内に向けられる集中されたビームレット光の量を調整するビームレット減衰器及び／又はビームレット修正器。
これらのビームレット減衰器及び／又はビームレット修正器は、個別の光ファイバ内に向けられる所定のビームレット光の量を調整するように、独立してコントロールされ得る。
【０１４７】
ある実施形態では、レーザ、超短パルス光源、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、多重の光子源は、角膜の構造への損傷などの有害な効果を最小限にすることに加えて、有益な角膜基質変更のターゲット化を最大限にすることに、用いられる。ある実施形態では、多重の光子源の全ては、波長、時間依存波形、及び瞬時パワーを、含むがそれらに限定されない、同じ出力特性を実質的に有する。ある実施形態では、多重の光子源の少なくとも一つは、少なくとも一つの他の光子源とは異なる波長を有する。ある実施形態では、多重の光子源の少なくとも一つは、少なくとも一つの他の光子源とは時間依存波形を有する。ある実施形態では、多重の光子源の少なくとも一つは、少なくとも一つの他の光子源とは異なる瞬時パワーを有する。
【０１４８】
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）が領域にて増大してＰＶ  ＨＡＺへの逆テンプレートによる外部圧力によって部分的に形状付けされるように、光照射の分散を変更することで、角膜曲率勾配は、減少され得る。
【０１４９】
ある実施形態では、吸収係数を増大することにより、及び／又は、レーザ照射波形を照射時間のより短い期間に変更することにより、光子ガラス化（ＰＶ）熱影響部（ＨＡＺ）深さは減少し得る。ある実施形態では、光照射を「増加」させることにより、及び／又は多重の光照射の時間を用いることにより、より複雑な光照射波形が用いられる。ある実施形態では、より複雑な光照射波形はＰＶ  ＨＡＺ内部のＰＶ  Ｔｘの量を増大させつつ、随伴の損傷を回避する。ある実施形態では、ＨＡＺの軸方向範囲を大きくして、軸座標の処置される角膜基質組織の熱履歴より一様にするために、多重のレーザ波長は個々のＴｘ領域内部で用いられ得る。ある実施形態では、個々のＴｘ領域の動径座標の範囲内の熱履歴は、「フラップトップ」分布、スーパガウシアン分布、「ドーナッツ」分布、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、照射分布を用いることにより、より一様に為され得る。ある実施形態では、ＰＶ  ＨＡＺ深さは、外部ストレスの量と、逆テンプレートを用いて加えられる、結果として生じる外部ストレスとにより、変更され得る。
【０１５０】
ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域が所定の半経線上に集中するべく為される、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）幾何学的配置の回転は、電子機械アクチュエータや、ｚ軸周りに光ファイバアレイを回転させるための最小限のドーブプリズムを用いること、などの複数の手段により、自動化され得る（図２参照）。
【０１５１】
ある実施形態では、全体の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）幾何学的配置は、異なる光ファイバアレイを用いることにより、及び／又は、アレイ内部で光ファイバを調整することにより、変更され得る。ある実施形態では、所定の大きさの角膜光学収差の変化、若しくは所定の大きさの角膜特性の変化を取得するための、並びに／又は、特定の使用適用（ＩＦＵ）のためのＰＶ  Ｔｘを特殊化するための、Ｔｘモノグラムにより特定されるような、電子機械アクチュエータを用いてＰＶ  Ｔｘ領域のリングの中心線直径を自動的に変更することにより、ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置は変更され得る。
【０１５２】
ある実施形態では、角膜曲率変化の範囲は、０．１〜２０ジオプタ（Ｄ）の間の角膜曲率変化を、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、角膜曲率勾配の範囲は、０．１Ｄ／ｍｍ〜３Ｄ／ｍｍの間の角膜曲率勾配を、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）領域の範囲は、０．２ｍｍ２〜１００ｍｍ２の間のＰＶ  Ｔｘ領域を、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、光子ガラス化を含むがそれに限定されない、角膜ガラス化は、０．１〜２０ジオプタを含むがそれらに限定されない、範囲に対して角膜曲率を変更するのに用いられ得る。ある実施形態では、光子ガラス化を含むがそれに限定されない、角膜ガラス化は、自然発生の角膜拡張症、医原性の角膜拡張症、若しくはそれらの任意の組み合わせを、安定化する若しくは減少させるのに、用いられ得、角膜拡張症の減少は、ｒ、θ座標により境界付けられる少なくとも一つの局所領域の範囲内での角膜曲率に対する少なくとも一つの局所変化を含み、角膜曲率に対する変化は、０．１０ジオプタ（Ｄ）と２０Ｄとの間である。
【０１５３】
ある実施形態では、本発明は以下のものを含む：
Ａ−光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）、並びに、傾き、偏向、焦点はずし、及び乱視を含むより低いオーダの収差（ＬＯＡ）に影響する変更を、含むがそれらに限定されない、角膜ガラス化；
Ｂ−球面収差、コマ、三弁、及び／又は、より高いオーダの乱視を、含むがそれらに限定されない、より高いオーダの収差（ＨＯＡ）に影響するＰＶ  Ｔｘ変更；
Ｃ−８次までの及び８次を含むラジアルオーダのゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）記載されない収差に影響するＰＶ  Ｔｘ変更；及び、
Ｄ−全ての距離（近傍、中間、、及び遠方）にて機能的同時視に影響し（例えば、最適化し）、且つ、（対比感度や立体視力を、含むがそれらに限定されない、質計測に係る）視覚の質に影響する（例えば、向上する）、角膜光学収差の変更を生成するための、それらの任意の組み合わせ。
ある実施形態では、焦点はずしは、近視及び遠視の球面屈折エラーに影響する（例えば、訂正する）若しくは少なくとも減少させるために、変更されるＬＯＡである。ある実施形態では、鉛直と水平との両方の、乱視は、正乱視に影響する（例えば、訂正する）若しくは少なくとも減少させるために、変更されるＬＯＡである。ある実施形態では、ＨＯＡ（例えば、一次的と二次的との両方の、球面収差、コマ、及び三弁）は、視力改善（例えば、被写界深度の増大）を提供して加齢関連の焦点機能不全を少なくとも部分的に補償するために、最適化される。他のＨＯＡも、例えば、図１４Ｂ、図１５Ａ及び図１５Ｂに関連して説明した徐々に変化する屈折変化を含むゼルニケ基準セットの条件により表される。ある実施形態では、ＬＯＡ、ＨＯＡ（概略、ゼルニケ多項式基準セットの条件により表されるＨＯＡの全て）、及び、８次までの及び８次を含むラジアルオーダのゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）記載されない他の収差は、円錐角膜、自然発生の拡張症及び医原性の拡張症を、含むがそれらに限定されない、正乱視による視覚障害を除外する、若しくは少なくとも減少させるために、複雑なやり方で修正される。ある実施形態では、一つ若しくはそれ以上のＬＯＡ及びＨＯＡは、レチナ上の画像を再配置するように修正される。ある実施形態では、本発明のデバイス及び方法は、ＬＯＡを修正するのに用いられる。ある実施形態では、本発明のデバイス及び方法は、焦点はずしのＬＯＡを修正するのに用いられる。本発明のデバイス及び方法は、鉛直及び水平の乱視のＬＯＡを修正するのに用いられる（シリンダ）。ある実施形態では、本発明のデバイス及び方法は、焦点はずし並びに鉛直及び水平の乱視のＬＯＡを同時に修正するようにカスタマイズされている。ある実施形態では、本発明のデバイス及び方法は、一つ若しくはそれ以上のＨＯＡ（例えば、コマ、三弁、一次的と二次的との両方の球面収差、及び他のＨＯＡ）若しくはそれらの任意の組み合わせを、修正するようにカスタマイズされている。
【０１５４】
ある実施形態では、本発明のデバイス及び方法は、８次までの及び８次を含むラジアルオーダのゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）記載されない一つ若しくはそれ以上の収差を修正するようにカスタマイズされている。
【０１５５】
ある実施形態では、適応光学を用いる同時視力シミュレータは、個々の眼が、全ての距離（近傍、中間、及び遠方）におけるオブジェクトに対して、且つ、全ての照明条件（明所、薄明、及び／又は順暗応）に対して改善された両眼視力を取得し、更に、対比感度、立体視力、光視症異常からの解放、変調伝達関数、点広がり関数、及びストレール率を、含むがそれらに限定されない、他の考慮点に関して、間然された視覚の質を取得する、光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）を「個人向けにする」のに用いられ得る。ある実施形態では、ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置は、ＬＯＡ、ＨＯＡ、及び８次までの及び８次を含むラジアルオーダのゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）記載されない収差の、組み合わせに影響する（例えば、最適化する）べく、患者のＰＶ  Ｔｘを、修正し、及び／若しくはカスタマイズし、並びに／又は個人向けにするように、調整され得る。ＬＯＡ、ＨＯＡ、及び８次までの及び８次を含むラジアルオーダのゼルニケの多項式（及び係数）によっては支配的には（少なくとも５１％）記載されない収差の、変更は、非対称ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置を光照射することにより本発明のデバイスによって完遂され、
Ａ−ＰＶ  Ｔｘ領域は、（正乱視を減少させるために、及び、自然発生の及び医原性の上皮厚さ変動を補償するために、用いられるＰＶ  Ｔｘエネルギの差異に加えて）異なるＰＶ  Ｔｘエネルギにより光照射される偶数のＰＶ  Ｔｘ領域の線対称ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置内にあり、
Ｂ−ＰＶ  Ｔｘ領域は、非対称ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置（奇数のＰＶ  Ｔｘ領域である、若しくは、奇数のＰＶ  Ｔｘ領域の非対称ＰＶ  Ｔｘ幾何学的配置である）内にあり、
又は、それらの組み合わせである。
【０１５６】
ある実施形態では、逆テンプレートが、外部ストレスを提供して、光子ガラス化（ＰＶ）の間に少なくとも一つの処置（Ｔｘ）涼気に圧力を加えるように、用いられ得る。当業者には当然ながら、本発明は、（角膜矯正形成や角膜屈折治療とも称される）角膜矯正治療、及び、酵素角膜矯正治療などの関連の手順とは異なり、角膜上皮プロファイル修正を含むが、光学収差を修正するためのガラス化基質組織の生成ではない。角膜矯正治療は、コンタクトレンズの夜間装着を含み、よって要求するのであるが、結果として、コンタクトレンズの夜間装着後の中間に光学収差が消えるという一時的な効果を伴う。対照的に、ある実施形態では、本発明は、角膜光子ガラス化の間に逆テンプレートにより外部ストレスを加えることにより、角膜弾性係数が増大すること、及び、基質高密度化が強化すること、などを含む構造と特性の変更による、ガラス化された角膜基質組織を含む、角膜基質の変更を生成する。更に、ある実施形態では、本発明は、毎夜継続の処置無しに、進行性近視、進行性軸方向伸長、又はそれらの任意の組み合わせを、減少できる。なぜなら、本発明は、何年も且つ１日以上継続する効果を提供するものであり、角膜矯正治療と異なり、治療上の重篤な副作用や、角膜感染や視軸内の瘢痕化などの、合併症が、無いからである。ある実施形態では、光子ガラス化を含むがそれに限定されない、角膜ガラス化は、進行性近視、進行性軸方向伸長、又はそれらの任意の組み合わせを減少でき、従来の眼鏡や単眼のソフトコンタクトレンズを装着するものと比較して、進行性のいずれか若しくは両方を少なくとも３０％減少できる。
【０１５７】
ある実施形態では、光子ガラス化を含むがそれに限定されない角膜ガラス化は、加齢関連の焦点機能不全を少なくとも部分的に補償するものであり、視覚の改善は、近距離（約４０ｃｍ）、中間距離（約６０〜１００ｃｍ）及び遠距離（約３００ｃｍ以上）を、含むがそれらに限定されない、複数の可視距離における、並びに、増大する被写界深度における、機能的同時視を提供することを含み、機能的視は（０．３ｌｏｇＭＡＲ以下である）スネレン項の２０／４０若しくはそれ以上であり、被写界深度は視覚が機能的である距離の範囲を含む。ある実施形態では、視覚の改善は、被写界深度のＱｏＶ（視覚の質）計測、対比感度、立体視力、変調伝達関数、点広がり関数、及びストレール率などを、含むがそれらに限定されない、視覚の質（ＱｏＶ）を増大することにより、提供され得る。
【０１５８】
ある実施形態では、光子ガラス化を含むがそれに限定されない角膜ガラス化は、視覚の改善を提供するのに用いられ得、更には、網膜上の画像拡大、網膜上の画像再配置、若しくはそれらの任意の組み合わせのための、角膜光学収差の修正を用いることにより、加齢関連の黄斑変性症などの網膜疾患を含むがそれに限定されない、中心視野欠損を生じる疾患を克服するのに、用いられ得る。画像拡大は、網膜の機能領域に重なる網膜像を提供し、網膜上の画像再配置は、網膜の機能領域に重なる少なくとも一つの好適な網膜配置に対するものである。
【０１５９】
ある実施形態では、網膜上の画像拡大は、角膜ガラス化を用いて、焦点はずしや球面収差を、含むがそれらに限定されない、光学収差を修正することにより、生成され得る。焦点はずしの修正のために角膜ガラス化により生成される画像拡大の推量は、図１７に示すエムズレイ基準低減６０ジオプタ（６０Ｄ）眼（エムズレイ簡易化眼）を用いて計算され得る。この簡易化眼は、（角膜における）単独の屈折表面を有し、眼球についての想定の屈折インデクスがｎ’＝１．３３３３であり空気の屈折インデクスが１．００である、といように、（角膜における）一つの屈折パワーミスマッチを有する。この簡易化眼に対しては、＋６０Ｄ屈折パワーは、単独の屈折表面に対する曲率の半径ｒ＝５．５５ｍｍに対応する。焦点Ｆ及びＦは、夫々、−１６．６７ｍｍ及び＋２２．２２ｍｍである。
【０１６０】
非訂正遠見視力（ＵＤＶＡ）＝２０／２０（０．０ｌｏｇＭＡＲ）である正視者に対して、及び、＋６０Ｄ屈折パワーであるエムズレイ簡易化眼に対して、無限遠のオブジェクトに対するＦ２における網膜像は、オブジェクトが対する、角度の１分毎に約５μｍである。従って、網膜Ｘ上の１ｍｍサイズは、概略２０分の弧に等価である。ｒが減ろうとも増えようとも、夫々、増加する若しくは減少する屈折パワー（つまり、夫々、近視若しくは遠視）に対応して、網膜像のサイズは増加し、幾何学的に収差の無い焦点はずしのぼやけディスクのサイズΦにより推量され得る。
【０１６１】
[数４]
Φ＝３．４８３ΔＬＤｍｍ  （等式３）
【０１６２】
ここで、ΔＬは、ぼけ具合（単位：ジオプタ）であり、Ｄｍｍは、瞳孔径（単位：ｍｍ）である。網膜像のサイズ（μｍ単位）＝５Φである。潜在的ＵＤＶＡ（十進数単位）＝２５／Ｘである。
【０１６３】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、三つの瞳孔径Ｄｍｍ（２、３及び４ｍｍ）に対する、網膜像のサイズＸと潜在的ＵＤＶＡ（スネレン単位）の、等式３を用いた、計算値を示す。１〜５Ｄの範囲のΔＬの全ての値に対するものである。潜在的ＵＤＶＡは、ＵＤＶＡの実際値の上限値であると考えられるべきである。それは、収差の無い（焦点はずしの無い）値を表し、網膜像内部の全機能に関連するからである。網膜像の一部分は、地理的萎縮若しくは他の要因により機能不全となるであろう。
【０１６４】
ある実施形態では、網膜上の画像再配置は、傾き、偏向、及びコマを、含むがそれらに限定されない、光学収差を守成する角膜ガラス化により生成され得る。焦点はずしの修正や、画像の動径分布にのみ影響する球面収差などの他の光学収差を、含む画像拡大の場合とは対照的に、傾き、偏向、及びコマなどの、画像再配置のための収差の修正は、画像の角度分布に影響し、これにより、その重心（即ち、画像内の全てのポイントの平均位置）を再配置する。
【０１６５】
ある実施形態では、光子ガラス化を含むがそれに限定されない、角膜ガラス化は、角膜創縫合の後のもの、ドナー移植角膜基質組織若しくは人工移植物の、並置されるホストドナー基質組織への接着、又は、それらの組み合わせを、含むがそれらに限定されない、並置基質の接着のうちの、少なくとも一つを、安定化させ若しくは増加させ、又はそれらの任意の組み合わせを行うのに、用いられ得る。接着力の増加は１０％以上である。
【０１６６】
ある実施形態では、本明細書に記載の本発明のデバイス及び方法は、
角膜光子ガラス化、角膜音響ガラス化、若しくはそれらの組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜ガラス化；
角膜弾性係数、角膜光学収差、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の修正；
実質細胞の線維芽細胞及び筋線維芽細胞への最小限の転換による、角膜基質実質細胞のホメオシスタス活動の最大限の維持；
通常のコラーゲン小繊維径の最大限の維持；又は、
それらの任意の組み合わせを
含むがそれらに限定されない、有益な効果をターゲットとして最大限とするように、更には、
角膜の構造の損傷と、並びに、角膜弾性係数、角膜光学収差、若しくはそれらの組み合わせを、含むがそれらに限定されない、角膜の構造と特性の変更の軽減とを、含むがそれらに限定されない、有害な副作用を最小限にするように、
構成されている。ある実施形態では、光子ガラス化を含むがそれに限定されない、角膜ガラス化のための方法及びシステムは、創傷治癒反応を回避しないように構成されているが、その代わりに、主として有害な創傷治癒効果を減少するように構成されている。
【０１６７】
ある実施形態では、前部角膜基質は、最大限の有益な効果を生成するためにターゲット化されている主たる角膜構造である。ある実施形態では、構造の、非ガラス化基質とガラス化量との両方の機能及び特性の、有害な変更を、含むがそれらに限定されない、有害な効果は、最小限化されている。
【０１６８】
本発明の方法及びシステムに係る、角膜基質組織ガラス化は、以下のものを含むがそれらに限定されない、インビボの角膜基質組織への変更（修正）を、含み得る。
Ａ−ファイバ／マトリクス複合材料を、含むがそれらに限定されない、基質のナノ、マイクロ、及びマクロ構造の変更（修正）；
Ｂ−代謝、運動性、及び、全てのスケールでのシグナル伝達を含む相互作用を含むがそれらに限定されない基質ファイバ／マトリクス及び細胞機能の変更（修正）；
Ｃ．全てのスケールでの、力学的、光学的、熱的、及び、輸送の特性を含むがそれらに限定されない基質特性の変更（修正）。
【０１６９】
Ｄ．又は、上述のものの任意の組み合わせ。
【０１７０】
ある実施形態では、光学固定デバイスを伴う選択された光子源波長の、熱伝導性光学素子との組み合わせは、有益な角膜基質変化の拡張ターゲット化及び最大化、更には、角膜構造への熱的損傷の拡張最小化を、提供し得る。ある実施形態では、熱伝導性光学素子による、光学固定デバイスを伴う１．８７〜１．９３μｍの範囲の光子源波長は、有益な角膜基質変化の拡張ターゲット化及び最大化、更には、角膜構造への熱的損傷の拡張最小化を、提供し得、１．８７〜１．９３μｍの範囲の光子源波長は、この波長範囲の角膜吸収係数αの温度（Ｔ）依存性を利用する。図７及び図８に示すように、水α（及び、水は支配的発色団であるので、角膜α）は、Ｔ（温度）が２２°から７０°へ増加すると、３０％より多く増加する。ある実施形態では、このＴ（温度）依存性は、図１９のレイに示すように、光子源波長以外の、整合するＴｘ条件下での光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）のために、都合よく利用され得る。二つのＴ（温度）分布が図１９に示され、数値有限要素非対称過渡条件熱伝導モデルを用いて、照射の中心線（ｒ＝０）沿いに２次元（２−Ｄ）Ｔ分布を取得するように、計算される。計算は以下を用いて完了した。
（Ａ）非一様間隔を伴う、５０の径方向の、及び４７の軸方向の空間ノードボリューム；
（Ｂ）５００μｍの円形断面を伴うフラットトップの照射、及び１５０ｍ秒に対する５０Ｗ／ｃｍ２放射照度、
（Ｃ）前部角膜表面と接触する（１０ｍｍ直径、１ｍ厚さの）サファイヤ光学素子、
（Ｄ）熱的特性；定圧熱容量Ｃｐ＝３．２ジュール／（グラム℃）、熱伝導性Ｋ＝２．９×１０−３ワット／（ｃｍ℃）、熱拡散率ｋ＝８．６×１０−３ｃｍ２／秒；
（Ｅ）様々な水吸収係数：１．９３μｍではα＝１２５ｃｍ−１であり、図８に示すように１．９０μでは、３５℃におけるα＝１１４ｃｍ−１は３５℃におけるα＝１１４ｃｍ−１に、線形的に増加する。
角膜前面と接触する熱伝導性光学素子を伴う光学固定デバイスが無く、光子ガラス化処置の間にて（概略３０℃にて）生理学的角膜表面Ｔ（温度）から±５℃の範囲内の温度を提供すると、１．９０μｍと１．９３μｍとの光照射に対するＴ（温度）分布の両方は、図１９に示すよりも、ずっと高いＴ（温度）値にて、角膜前部膜及び基礎上皮内のＴ（温度）最大値を有する。熱伝導性光学素子を伴う光学固定デバイスは、光照射により生成される加熱の一部を除去し、図１９に示すように角膜基質内のＴ（温度）最大値を生じる。更に、角膜吸収係数のＴ（温度）依存性は更に、異なる光子波長における、二つの光照射の効果を分化させる。１．９０μｍと１．９３μｍとのＰＶ  Ｔｘに対する、Ｔ（温度）分布は、約７５℃の同じピークＴ（温度）値を有するが、１．９０μｍに対するＴ（温度）分布は、拡張された温度の範囲において（つまり、５０〜７５℃にて）より多くの量の角膜基質組織をターゲットとする。この場合。１．９３μｍＰＶ  Ｔｘはより多くの有益な効果を生じる。１．９０μｍに対するＴ（温度）分布は、前部基底膜及び基礎上皮への、加熱及び熱的損傷をより最小限とする。
【０１７１】
ある実施形態では、角膜光子ガラス化は、個別の光照射パルス、若しくは、多重光照射パルスのシーケンスの、時間依存の波形変更により最適化され得、
時間依存の波形変更は、
パルス波形の間の、瞬時パワーを変更するための、少なくとも一つのパルスの少なくとも一つの時間依存の波形変更、
多数のパルスの間における、１０ｍ秒〜２００ｍ秒の時間依存の間隔、
若しくは、それらの任意の組み合わせ
であればよい。
【０１７２】
ある実施形態では、複数の光子ガラス化（ＰＶ）処置（Ｔｘ）パラメータが、有益な効果をターゲット化して最大限とするのに、更に有害な効果を最小限とするのに、用いられ得、ここでＰＶ  Ｔｘパラメータは、波形、単独パルス波形（即ち、照射ｖｓ．時間）、多重パルス波形、Ｔｘ領域、Ｔｘ幾何学的配置、逆テンプレートによる外部ストレス、若しくはそれらの任意の組み合わせを、含むがそれらに限定されない。ある実施形態では、有益な効果をターゲット化して最大限とするのに、更に有害な効果を最小限とするのに、用いられ得るＰＶ  Ｔｘパラメータの範囲は、表１：「本発明の少なくとも一部の実施形態に係る処置パラメータの例示の範囲」にリストされている。当然ながら、ＰＶ  Ｔｘパラメータは、意図される使用適応に依存して変動し得るのであり、ＰＶ  Ｔｘパラメータの複数の範囲が特定される。
【０１７３】
表２は、本発明の少なくとも一部の実施形態の文脈での用語及び／又は術語を提供する。
【０１７４】
[表１]
表１：本発明の少なくとも一部の実施形態に係る処置パラメータの例示の範囲
0006773557.tif 000002
0006773557.tif 000003
【０１７５】
[表２]
表２：本発明の少なくとも一部の実施形態で参照される用語及び／又は術語
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【図１】
0006773557.tif 000005
【図２】
0006773557.tif 000006
【図３】
0006773557.tif 000007
【図４】
0006773557.tif 000008
【図５】
0006773557.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0006773557.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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