(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を用いて皮膚組織を処理するための非侵襲的装置であって、
第１のレーザパルスと、前記第１のレーザパルスから所定の遅延時間遅れて続く第２のレーザパルスと、を生成するための発光システムと、
使用中、前記第１のレーザパルス及び前記第２のレーザパルスを前記皮膚組織の内側の処理位置における焦点に集中させるための光学システムと、
を有し、
前記第１のレーザパルスが、前記焦点において第１のパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）を持つとともに、前記処理位置における前記皮膚組織においてプラズマを開始するため、第１のパルス持続時間（ｍｓ）と第１のパルスエネルギー（ｍＪ）とを持ち、前記第１のレーザパルスに続く前記第２のレーザパルスが、前記焦点において前記第１のパワー密度よりも低い第２のパワー密度を持つとともに、前記第１のレーザパルスの後に前記所定の遅延時間における前記第２のレーザパルスを生成することによって、前記処理位置における前記皮膚組織の破壊を生成するための前記第１のレーザパルスによって開始される前記プラズマにより、前記第２のレーザパルスのエネルギーの少なくとも一部を吸収することで、前記第１のレーザパルスによって開始された前記プラズマを維持又は強化するため、前記第１のパルス持続時間よりも少なくとも１０倍長い第２のパルス持続時間及び前記第１のパルスエネルギーよりも高い第２のパルスエネルギーを持ち、これにより、使用中、前記第１のレーザパルス及び前記第２のレーザパルスが前記処理位置においてレーザ誘起光学破壊を生成し、
前記第１のパルス持続時間が、１ピコ秒と１０００ピコ秒との間の範囲にあり、前記第２のパルス持続時間が、１ナノ秒と１０００ナノ秒との間の範囲にあり、
前記第１のパルスエネルギーが、０．１ｍＪと２ｍＪとの間の範囲にあり、前記第２のパルスエネルギーが、１ｍＪと２００ｍＪとの間の範囲にあり、
前記遅延時間が、１ナノ秒と１０マイクロ秒との間の範囲にあり、
前記所定の遅延時間が、前記処理位置が位置する前記皮膚組織の内側深さに依存して異なる、非侵襲的装置。
【請求項２】
前記第２のレーザパルスの波長が、前記第１のレーザパルスによって開始される前記プラズマを維持又は強化するために、前記処理位置において、前記第１のレーザパルスによって開始される前記プラズマの逆制動放射の吸収ピークに含まれるように選択される、請求項１記載の非侵襲的装置。
【請求項３】
前記第１のレーザパルスが、偏光を有する、請求項１記載の非侵襲的装置。
【請求項４】
前記発光システムが、前記第１のレーザパルスを発するための第１のレーザと、前記第２のレーザパルスを発するための第２のレーザと、を有し、前記第２のレーザは、前記第１のレーザとは異なる、請求項１記載の非侵襲的装置。
【請求項５】
前記処理位置が、皮膚の真皮層にある、請求項１記載の非侵襲的装置。
【請求項６】
前記処理位置における前記第１のレーザパルス及び／又は第２のレーザパルスの焦点深度を決定するためのフィードバックシステムを有する、請求項１記載の非侵襲的装置。
【請求項７】
前記皮膚組織の内側の前記プラズマを検出するための、及び／又は、前記処理位置において、レーザ誘起光学破壊の間に生成される音響信号を検出するためのフィードバックシステムを有する、請求項１記載の非侵襲的装置。
【請求項８】
レーザ光を用いて皮膚組織を処理するための非侵襲的装置の作動方法であって、
前記非侵襲的装置の発光システムが、第１のレーザパルスを生成するステップと、
前記発光システムが、前記第１のレーザパルスの後の所定の遅延時間において続く第２のレーザパルスを生成するステップと、
前記非侵襲的装置の光学システムが、前記第１のレーザパルス及び前記第２のレーザパルスを前記皮膚組織の内側の処理位置における焦点に集中させるステップと、
を有し、
前記第１のレーザパルスが、前記焦点において第１のパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）を持つとともに、前記処理位置における前記皮膚組織においてプラズマを開始するため、第１のパルス持続時間（ｍｓ）と第１のパルスエネルギー（ｍＪ）とを持ち、前記第１のレーザパルスに続く前記第２のレーザパルスが、前記焦点において前記第１のパワー密度よりも低い第２のパワー密度を持つとともに、前記第１のレーザパルスの後に前記所定の遅延時間における前記第２のレーザパルスを生成することによって、前記処理位置における前記皮膚組織の破壊を生成するための前記第１のレーザパルスによって開始される前記プラズマにより、前記第２のレーザパルスのエネルギーの少なくとも一部を吸収することで、前記第１のレーザパルスによって開始された前記プラズマを維持又は強化するため、前記第１のパルス持続時間よりも少なくとも１０倍長い第２のパルス持続時間及び前記第１のパルスエネルギーよりも高い第２のパルスエネルギーを持ち、これにより、動作中、前記第１のレーザパルス及び前記第２のレーザパルスが前記処理位置においてレーザ誘起光学破壊を生成するものであり、
前記第１のパルス持続時間が、１ピコ秒と１０００ピコ秒との間の範囲にあり、前記第２のパルス持続時間が、１ナノ秒と１０００ナノ秒との間の範囲にあり、
前記第１のパルスエネルギーが、０．１ｍＪと２ｍＪとの間の範囲にあり、前記第２のパルスエネルギーが、１ｍＪと２００ｍＪとの間の範囲にあり、
前記遅延時間が、１ナノ秒と１０マイクロ秒との間の範囲にあり、
前記所定の遅延時間が、前記処理位置が位置する前記皮膚組織の内側深さに依存して異なる、装置の作動方法。
【請求項９】
前記第１のレーザパルスが、前記発光システムの第１のレーザによって生成され、前記第２のレーザパルスが、前記第１のレーザとは異なる前記発光システムの第２のレーザによって生成される、請求項８記載の装置の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて皮膚組織を処理するための非侵襲的装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、皮膚処理のための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
上記の非侵襲的皮膚処理装置は、例えば、国際公開第２００８／００１２８４号明細書から知られている。上記出願は、レーザ源と焦点光学系とを具備する皮膚処理装置を開示している。当該装置は、処理される皮膚の真皮層において焦点を作る。レーザのパワーは、皮膚組織の再生を刺激し、しわを減らすために、レーザ誘起光学破壊（ＬＩＯＢ：laser-induced optical breakdown）が皮膚に影響を与えるように、選択される。
【０００４】
上記装置は、十分に強いレーザパルスを供給することによって、皮膚においてレーザ誘起光学破壊（ＬＩＯＢ）現象を与えることができる。このＬＩＯＢは、皮膚組織によるレーザ光の強い非線形吸収に基づいており、これは、レーザ光のパワー密度に関する特定の閾値より上で発生する。この強い吸収は、プラズマの位置において皮膚にダメージを与える、又は、皮膚を除去しさえすることが可能な極めて局所的なプラズマを発生させる。閾値より上ではプラズマが生成される一方、閾値より下では、線形及び非線形吸収が全く生じないか、ほとんど生じないため、当該効果は局所的である。
【０００５】
ＬＩＯＢは、光強度が臨界的な自由電子密度を生成するほど十分高い（約１０２１ｃｍ−３である）場合、皮膚組織の内側で発生する。皮膚の内側で局所的にそのような高い強度を生成するため、ＬＩＯＢを作るための光源の要件は、比較的高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光源に関する要件が低減された、光ベースの皮膚処理のための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、レーザ光を用いて皮膚を処理するための非侵襲的装置を提供する。本発明の第２の態様は、皮膚処理方法を提供する。
【０００８】
本発明の第１の態様に従った皮膚処理のための非侵襲的装置は、第１のレーザパルスと、第１のレーザパルスから所定の遅延時間遅れて続く第２のレーザパルスと、を生成するための発光システムを有する。さらに、上記非侵襲的装置は、使用中、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスを皮膚組織の内側の処理位置における焦点に集中させるための光学システムを有する。第１のレーザパルスは、焦点において第１のパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）を持つとともに、処理位置における皮膚組織においてプラズマを開始するため、第１のパルス持続時間と第１のパルスエネルギー（ｍＪ）とを持つ。第１のレーザパルスに続く第２のレーザパルスは、焦点において第１のパワー密度よりも低い第２のパワー密度を持つとともに、第１のレーザパルスの後に所定の遅延時間における第２のレーザパルスを生成することによって、処理位置における皮膚組織の破壊を生成するための第１のレーザパルスによって開始されるプラズマにより、第２のレーザパルスのエネルギーの少なくとも一部を吸収することで、第１のレーザパルスによって開始されたプラズマを維持又は強化するため、第１のパルス持続時間よりも少なくとも１０倍長い第２のパルス持続時間、及び、第１のパルスエネルギーよりも高い第２のパルスエネルギーを持つ。これにより、使用中、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスは、処理位置においてレーザ誘起光学破壊を生成する。
【０００９】
レーザ誘起光学破壊（以下、ＬＩＯＢとも称される）を生成するために２つのレーザパルスを用いることは、発光システムの境界条件を著しく緩和させる。第１のレーザパルスは、皮膚組織の内側の処理位置においてプラズマを作り、第２のレーザパルスは、第１のレーザパルスによって作られた当該プラズマを維持又は強化（又は、増大）しさえする。第１のレーザパルスと第２のレーザパルスとの組み合わせは、ＬＩＯＢを生成するため、処理位置において十分高い電子密度を作る。既知の非侵襲的ＬＩＯＢシステムでは、ＬＩＯＢは、通常、単一のレーザパルスを用いて生成される。上記既知のＬＩＯＢシステムにおける当該単一のレーザパルスを生成可能なレーザ源は、比較的高いエネルギー（最大１０ｍＪ）を持つ比較的短いレーザパルス（１０００ピコ秒より短いパルス持続時間）を生成可能でなければならない。既知の非侵襲的ＬＩＯＢシステムにおける単一のレーザパルスを生成するための要件の上記組み合わせは、工業的に用いられるNd:YAGレーザ源のように、既知のレーザ源を比較的大きくさせる。既知の非侵襲的ＬＩＯＢシステムにおいてかかるレーザ源を用いることは、既知のＬＩＯＢシステムを比較的高価にし、かかるＬＩＯＢシステムの動作において、かかるハイパワーレーザ源をどのように動作させるのかを知っている専門家を必要とする。本発明者は、第１のレーザパルスと第２のレーザパルスとの間でＬＩＯＢ生成を切り離すことによって、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスの各々の境界条件が、著しく緩和され、発光システムにおける要件も著しく緩和され、これにより、非侵襲的皮膚処理装置の全体コストを著しく減少させることができることを発見した。例えば、発光システムは、第１のレーザパルスとそれに続く第２のレーザパルスとをそれぞれ生成する２つの異なるレーザ源を有していてもよい。第１のレーザパルスの第１のパルス持続時間（又は、第１のパルス幅）は、例えば、第２のレーザパルスの第２のパルス持続時間（又は、第２のパルス幅）よりも１０倍短くてもよく、又は、第２のレーザパルスの第２のパルス持続時間（又は、第２のパルス幅）よりも最大で５００倍〜１０００倍短くてもよい。第１のパルスの第１のパワー密度は、第２のパルスの第２のパワー密度よりも高く、一方、第２のレーザパルスの全体のエネルギーは、第１のレーザパルスのエネルギーよりもおよそ１０倍〜１００倍高い。第１のレーザパルスのための要件と第２のレーザパルスのための要件とが極めて異なるため、２つの異なるレーザ源が、これらの第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスを作るために特別に調整され、結果、よりコスト効率的な解決法につながる。しかしながら、コストの削減に加えて、非侵襲的装置は、より小型化され、このことも、消費者市場に関して重要な側面である。さらに、上記装置は、第１のレーザパルスと第２のレーザパルスとを作るための個々のレーザパワーが、第１のレーザパルス又は第２のレーザパルスの最高パワーよりもおよそ２０倍高い単一のレーザパルスＬＩＯＢ生成に必要なレーザパワーよりも著しく小さいため、専門家でない人によって動作されることが可能である。
【００１０】
本発明に従った非侵襲的装置における第１のレーザパルスと第２のレーザパルスとを作るための個々のレーザパワーにおける減少は、ハイパワーのレーザ光を用いた皮膚の処理に起因する、皮膚組織に対する任意の起こり得るダメージを減少させるとともに、皮膚組織に対して第１のレーザパルスと第２のレーザパルスとをガイドする光学素子の任意の起こり得るダメージを減少させるという更なる利点を有する。
【００１１】
本発明に従った非侵襲的装置では、第２のレーザパルスが、第１のレーザパルスの所定の遅延時間後に発せられる。第１のレーザパルスよりも第２のレーザパルスを遅延させる利点は、第１のレーザパルスによって生成されるプラズマによる第２のレーザパルスの吸収効率が改善されるという点である。ある程度の時間が、処理位置においてプラズマを生成するために第１のレーザパルスに必要とされるため、第２のレーザパルスの遅延は、プラズマが、第２のレーザパルスの放射を吸収する「準備」ができているときに、第２のレーザパルスが、処理位置に到達することを保証する。最も高い効率を達成するために必要な正確な遅延時間は、実験的に決定されることができ、処理位置が位置する皮膚の内側の深さに依存して異なっていてもよい。
【００１２】
本発明に従った非侵襲的装置の一実施形態では、第１のパルス持続時間（又は、第１のパルス幅）は、１ピコ秒と１０００ピコ秒との間の範囲にあり、第２のパルス持続時間（又は、第２のパルス幅）は、１ナノ秒と１０００ナノ秒との間の範囲にある。第１のパルス持続時間又は第１のパルス幅、並びに、第２のパルス持続時間又は第２のパルス幅は、それぞれ、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスの半値全幅（ＦＷＨＭ：Full Width Half Maximumとも称される）において典型的に測定される。本発明に従った非侵襲的装置の他の実施形態では、第１のパルスエネルギーは、０．１ｍＪと２ｍＪとの間の範囲にあり、第２のパルスエネルギーは、１ｍＪと２００ｍＪとの間の範囲にある。
【００１３】
本発明に従った非侵襲的装置の一実施形態では、第１のレーザパルスと第２のレーザパルスとの間の遅延時間は、１ナノ秒と１０マイクロ秒との間の範囲にある。当該遅延時間は、第１のレーザパルスの最大強度から第２のレーザパルスの最大強度まで、典型的に測定される。従って、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスは、部分的に重複していてもよい。前述のように、遅延時間の効果は、ある程度の時間が、皮膚組織の内側にプラズマを生成するために第１の光パルスに必要であるという事実のために、プラズマによる第２の光パルスの光の吸収効率が向上されることである。重ねて述べるが、最も高い効率を達成するために必要な遅延時間の正確な値は、実験的に決定されてもよく、処理位置が位置する皮膚の内側の深さに依存して異なっていてもよい。
【００１４】
本発明に従った非侵襲的装置の一実施形態では、第２のレーザパルスの波長は、第１のレーザパルスによって開始されるプラズマを維持又は強化するため、処理位置におけるプラズマによる第２のレーザパルスのエネルギーのオフ共振吸収を生成するように選択される。あるいは、換言すれば、本発明に従った非侵襲的装置は、第１のレーザパルスにより作られるプラズマの逆制動放射（Inverse Bremsstrahlung）の吸収ピークにおいて誘起されるように選択される第２のレーザパルスの波長を発するように構成される。既述のように、第２のレーザパルスは、第１のレーザパルスによって作られるプラズマを強化（又は、増大）させてもよい。上記のオフ共振吸収は、光を供給するプラズマの波長が、例えば、除去のために使用される励起ターゲット原子のピーク共振吸収に調整されるという点で、オン共振吸収とは異なっている。オン共振吸収は、ターゲット原子又は分子のエネルギーレベルに整合する臨界的なパルスパラメータを必要とする。当該エネルギーは、ターゲット原子に伝達されるが、プラズマ自体には伝達されない。当該実施形態では、オフ共振吸収は、第２のレーザパルスの波長に対する実質的な唯一の制限が、レーザパルスが、第１のレーザパルスによって開始される皮膚組織の内側のプラズマに効率的に到達することであるように、使用される。
【００１５】
非侵襲的装置の一実施形態では、第１のレーザパルスは、偏光を有する。皮膚組織の内側の処理位置においてプラズマを効率的に開始できるようにするため、偏光されたレーザ光が使用され得る。第１のレーザパルスが偏光された第１のレーザパルスであるように選択することによって、皮膚組織の内側の処理位置におけるプラズマの開始効率は、更に改善され、第１のレーザパルスのピーク強度又はピークパワーが更に低減されることを可能にする。後続の第２のレーザパルスは、開始されたプラズマを維持又は増大するために使用され、第２のレーザパルスが偏光される現実的な利点はない。非侵襲的装置の一実施形態では、第１のレーザパルスの波長は、およそ１０６４ナノメートルである。第２のレーザパルスの波長は、皮膚の内側のプラズマに到達する任意の波長であってもよい。
【００１６】
非侵襲的装置の一実施形態では、発光システムは、第１のレーザパルスを発するための第１のレーザと、第２のレーザパルスを発するための第２のレーザとを有し、前記第２のレーザは、第１のレーザとは異なっている。前述のように、第１のレーザパルスは、第２のレーザパルスとは異なっている。第１のレーザパルスと、それに続く第２のレーザパルスとを使用するため、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスの各々に対する個別の要件が低減されている。結果として、発光システムは、単一のレーザを用いて光が生成される場合における境界条件よりも緩和された境界条件を有する。しかしながら、第１のレーザパルスを生成するために第１のレーザを使用するとともに、第２のレーザパルスを生成するために第２のレーザを使用する場合、第１のレーザ及び第２のレーザは、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスを生成するために、それぞれ、特別に調整され、このことが、よりコスト効率的な解決法につながる。
【００１７】
非侵襲的装置の一実施形態では、処理位置は、皮膚の表皮層の下の真皮層にある。従って、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスに使用される波長は、皮膚の内側の真皮層に到達すべきであり、第１のレーザパルスがプラズマを開始し、第２のレーザパルスが、ＬＩＯＢを達成するのに十分臨界的な自由電子密度を生成するのに十分なプラズマを維持又は増大（強化）することを保証するために、真皮層において十分な強度又はパワー密度を有するべきである。
【００１８】
非侵襲的装置の一実施形態では、非侵襲的装置が、処理位置における、第１のレーザパルス及び／又は第２のレーザパルスの焦点深さを決定するためのフィードバックシステムを有する。かかるフィードバックシステムは、例えば、処理位置から反射される第２高調波生成信号（ＳＨＧ：Second Harmonic Generated信号とも称される）を測定するように構成されてもよい。このＳＨＧ信号は、処理位置に存在するコラーゲン量の測定結果であってもよく、このため、測定されたＳＨＧ信号は、光学システムが真皮層の内側に焦点を有しているかどうかを見るために使用され得る。真皮層に存在するコラーゲン変形は、複屈折特性を持ち、結果、光に照らされると、ＳＨＧ信号として光の一部を反射する。このため、ＳＨＧ信号の測定が、皮膚の内側の正確な深さに光学システムの焦点があるかどうかを決定するために使用され得る。ＳＨＧ信号は、本発明に従った非侵襲的装置における他の光源を用いて作られてもよい。あるいは、ＳＨＧ信号は、例えば、作用している第２のレーザパルスの一部を用いて作られてもよい。代替的な方法によれば、焦点深さは、真皮層におけるコラーゲン変形を検出するための偏光感度を有する複屈折検出を用いて決定される。勿論、皮膚の内側の焦点深さを決定するための任意の他の既知のフィードバックシステムが使用されてもよい。
【００１９】
非侵襲的装置の一実施形態では、非侵襲的装置が、皮膚組織の内側のプラズマを検出するための、及び／又は、処理位置におけるレーザ誘起光学破壊の間に生成される音響信号を検出するためのフィードバックシステムを有する。皮膚組織の内側のプラズマを検出することは、例えば、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスのいずれかの波長とは異なる波長の光を検出する光学検出器によってなされる。プラズマは、極めて広い波長範囲の光を発するためである。プラズマの存在の検出は、ＬＩＯＢの効率の指標である。あるいは、上記フィードバックシステムは、ＬＩＯＢの間に生成される音響信号を検出するための音響検出器を有する。プラズマの迅速な開始及び損傷の生成のため、音響検出器を用いて検出され、ＬＩＯＢ処理の効率の尺度として使用され得る音響波が、皮膚組織を通じて伝搬する。
【００２０】
本発明の第２の態様に従ったレーザ光を用いて皮膚を処理するための方法は、第１のレーザパルスを生成するステップと、第１のレーザパルスの後の所定の遅延時間において続く第２のレーザパルスを生成するステップと、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスを皮膚組織の内側の処理位置における焦点に集中させるステップと、を有する。
【００２１】
上記第１のレーザパルスは、焦点において第１のパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）を持つとともに、処理位置における皮膚組織においてプラズマを開始するため、第１のパルス持続時間と第１のパルスエネルギーとを持つ。第１のレーザパルスに続く第２のレーザパルスは、焦点において第１のパワー密度よりも低い第２のパワー密度を持つとともに、第１のレーザパルスの後に所定の遅延時間における第２のレーザパルスを生成することによって、処理位置における皮膚組織の破壊を生成するための第１のレーザパルスによって開始されるプラズマにより、第２のレーザパルスのエネルギーの少なくとも一部を吸収することで、第１のレーザパルスによって開始されたプラズマを維持又は強化するため、第１のパルス持続時間よりも少なくとも１０倍長い第２のパルス持続時間及び第１のパルスエネルギーよりも高い第２のパルスエネルギーを持つ。
【００２２】
これにより、使用中、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスが処理位置においてレーザ誘起光学破壊を生成する。上述のように、第２のレーザパルスは、第１のレーザパルスによって生成されたプラズマを強化又は増大してもよい。
【００２３】
上記方法の一実施形態では、第１のパルス持続時間（又は、第１のパルス幅）は、１ピコ秒と１０００ピコ秒との間の範囲にあり、第２のパルス持続時間（又は、第２のパルス幅）は、１ナノ秒と１０００ナノ秒との間の範囲にある。上記方法の他の実施形態では、上記遅延時間は、１ナノ秒と１０マイクロ秒との間の範囲にある。上記方法の他の実施形態では、第１のレーザパルスは、第１のレーザによって生成され、第２のレーザパルスは、第１のレーザとは異なる第２のレーザによって生成される。
【００２４】
本発明のこれらの態様及び他の態様が、以下で説明される実施形態を参照して、明確且つ明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明に従った非侵襲的装置を概略的に示している。
【図２】図２は、真皮層におけるＬＩＯＢ処理の幾つかの詳細を示している。
【図３】図３は、ＬＩＯＢを協働して生成するように構成された第１のレーザパルスと第２のレーザパルスとを示している。
【図４】図４は、本発明に従った方法、及び、当該方法を実行するように構成されたコンピュータプログラム製品を示すフロー図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明に従った非侵襲的装置１００を概略的に示している。非侵襲的装置１００は、第１のレーザパルス１３０と後続の第２のレーザパルス１５０とを生成するための発光システム１１０を有する。非侵襲的装置１００は、例えば、第１のレーザパルス及び第２のレーザパルスを皮膚組織２００の内側の処理位置２１０における焦点位置に集中させるための顕微鏡対物レンズ１０又は任意の他のレンズ要素１６０などの、光学システム１６０を更に有する。第１のレーザパルス１３０は、焦点位置において、比較的高い第１のパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）を有し、（参照番号１３０により示されるパルス形状により図示される）比較的短い第１のパルス持続時間及び第１のパルスエネルギーを持つ。第１のレーザパルス１３０は、プラズマが、処理位置２１０における焦点位置において、皮膚組織２００で開始されるように構成されている。第２のレーザパルス１５０は、焦点位置において、比較的低いパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）を有し、（参照番号１５０により示されるパルス形状により図示される）比較的長い第２のパルス持続時間及び比較的高いパルスエネルギーを持つ。第２のレーザパルス１５０は、処理位置２１０においてレーザ誘起光学破壊（ＬＩＯＢとも称される）を生成するのに十分高い自由電子密度を作るために、同一の処理位置において第１のレーザパルス１３０により開始されるプラズマを維持又は増大（又は、強化）するように構成されている。この目的のため、第２のレーザパルス１５０は、第１のレーザパルスの十分短い所定の遅延時間後に生成され、結果、当該遅延時間後、第１のレーザパルス１３０により開始されたプラズマは、依然存在し、第２のレーザパルス１５０のエネルギーを吸収することができる。ＬＩＯＢを生成するために、第１のレーザパルス１３０を後続の第２のレーザパルス１５０とともに用いることは、発光システム１１０の境界条件を著しく緩和する。既知の非侵襲的ＬＩＯＢシステムでは、ＬＩＯＢは、通常、単一のレーザパルスを用いて生成される。既知のＬＩＯＢシステムにおける上記の単一のレーザパルスは、比較的短い（１０００ピコ秒より短いパルス持続時間の）レーザパルス持続時間を持つ一方、（最大１０ミリジュールの）比較的高いエネルギーを持つ。既知の非侵襲的ＬＩＯＢシステムにおける単一のレーザパルスを生成するための要件の上記組み合わせは、既知のレーザ源を、比較的大型化し、高価にする（適用可能なレーザ源は、例えば、Nd:YAGレーザ源であってもよい）。さらに、既知の非侵襲的ＬＩＯＢシステムにおける、かかるハイパワーなレーザ源は、典型的に、かかるレーザ源を動作させるノウハウを有する専門家を必要とする。本発明者は、第１のレーザパルス１３０と第２のレーザパルス１５０との間でＬＩＯＢ生成が切り離される場合、第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０の各々の境界条件が、著しく緩和され、発光システム１１０における要件も著しく緩和されることを発見した。発光システム１１０における要件の緩和は、非侵襲的装置１００のコストも低減し、また、本発明に従った非侵襲的装置１００が、専門家以外の人によって操作されることを可能にし得る。ＬＩＯＢが真皮層２３０（図２参照）の内側で効率的に誘起されるような、第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０における要件の特定の範囲は、以下の表１のように発見された。
【表１】
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【００２７】
表１において、第１のレーザパルスのパルス持続時間範囲は、単一レーザパルスＬＩＯＢに比して比較的広い。一方、第１のレーザパルス全体のパルスエネルギーは、単一レーザパルスＬＩＯＢに比して比較的低い。第１のレーザパルス持続時間と全体パルスエネルギーとの正しい組み合わせが、プラズマ２０５が開始されることを保証するように選択されなければならない。例えば、本発明者は、例えば、０．１ミリジュールの全体パルスエネルギーを有する、１０００ピコ秒のパルス持続時間を持つ第１のレーザパルスの使用が、プラズマ２０５を開始するが、この開始されたプラズマ２０５は、皮膚組織の内側の関連付けられた破壊及び損傷形成なしの、比較的低密度のプラズマであることを実験的に発見した。第２のレーザパルスが、皮膚組織２００の内側の処理位置２１０においてＬＩＯＢが発生することを保証するために、プラズマ２０５を増大及び強化するために必要である。
【００２８】
発光システム１１０は、例えば、第１のレーザパルス１３０を発する第１のレーザ源１２０と、第２のレーザパルス１５０を発する第２のレーザ源１４０と、を有していてもよい。第１のレーザパルス１３０の第１のレーザパルス持続時間（又は、第１のパルス幅）は、例えば、第２のレーザパルス１５０の第２のパルス持続時間（又は、第２のパルス幅）に比して、１０倍短い、又は、５００倍〜１０００倍短いなど、更により短い。一方、第２のレーザパルス１５０の全体パルスエネルギーは、第１のレーザパルス１３０の全体パルスエネルギーよりもおよそ１０倍〜１００倍高くてもよい。可能な第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０の例が、２つのパルスを使用して水中でＬＩＯＢが実証されている図３に示されている。第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０のための要件が極めて異なるため、第１のレーザ源１２０及び第２のレーザ源
１４０は、これらの第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０を生成するために特別に調整されていてもよく、結果、よりコスト効率的なソリューションにつながる。
【００２９】
このため、本発明に従った発光システム１１０を用いることによって、既知の非侵襲的ＬＩＯＢシステムにおけるレーザパルスに比して、ＬＩＯＢを生成するために必要な第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０の最大パワー及びパワー密度の削減が達成される。個々のレーザパワー及びパワー密度における上記削減は、皮膚２００の処理のため、皮膚２００の上層（例えば、表皮層２２０（図２参照））の任意の可能なダメージを減少させる。さらに、第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０の最大パワー及びパワー密度の削減は、第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０を皮膚２００へガイドする光学素子１７０、１６０の任意の可能なダメージを低減する。
【００３０】
第１のレーザパルス１３０の波長λｆは、例えば、１０６４ナノメートルであってもよい。この波長の光が皮膚２００に深く進入するためである。第２のレーザパルス１５０の波長λｓは、第１のレーザパルス１３０によって生成されるプラズマ２０５に到達し、ＬＩＯＢを作るために、当該プラズマ２０５を維持又は強化する任意の波長を有していてもよい。第２のレーザパルス１５０によって上記プラズマ２０５を維持又は強化することは、オフ共振吸収を介して、又は、第１のレーザパルス１３０によって開始されたプラズマ２０５の逆制動放射の吸収ピークにおいて誘起されるように選択された波長を有する光を発するように第２のレーザパルス１５０を調整することによって、なされ得る。
【００３１】
本発明に従った非侵襲的装置１００では、第２のレーザパルス１５０は、第１のレーザパルス１３０の後、所定の遅延時間ΔＴ後に発せられる。この遅延時間ΔＴのため、第１のレーザパルス１３０により開始されたプラズマ２０５による第２のレーザパルス１５０の吸収効率が改善される。第１のレーザパルス１３０が処理位置２１０上に衝突した場合、処理位置２１０においてプラズマ２０５が開始されるあめにある程度の時間が必要である。第１のレーザパルス１３０に対する第２のレーザパルス１５０の遅延時間ΔＴは、プラズマ２０５が、第２のレーザパルス１５０の放射を吸収するための「準備」ができているときに、第２のレーザパルス１５０が処理位置２１０に到達することを保証する。最も高い効率を達成するために必要な正確な遅延時間ΔＴは、実験的に確立され、皮膚のタイプ、及び、処理位置２１０が位置する皮膚組織の内側の深さに依存して、異なっていてもよい。
【００３２】
図１に示される非侵襲的装置１００は、処理位置２１０に第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０をガイドするための光学素子１７０、１６０を有している。前述のように、光学素子１７０、１６０の一方は、皮膚組織２００の内部に第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０を集中させるための光学システム１６０であってもよい。かかる光学システム１６０は、例えば、顕微鏡対物１６０であってもよい。他の光学素子は、例えば、第１のレーザ１２０によって発せられた第１のレーザパルス１３０を第２のレーザ１４０によって発せられた第２のレーザパルス１５０と結合するための半透明ミラー素子１７０であってもよく、それらは、同一の光学システム１６０を使用してもよい。２つの示された光学素子１７０、１６０に加えて、非侵襲的装置１００は、皮膚組織２００の内側の処理位置２１０に第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０を形成及びガイドするための他の光学素子を有していてもよい。
【００３３】
図１に示されるような非侵襲的装置１００は、例えば、第１のレーザ１２０及び第２のレーザ１４０を有する発光システム１１０を制御するためのコントローラ１８０を更に有し、また、コントローラ１８０に幾つかのフィードバック信号（図１では、フィードバックシステム１９０からコントローラ１８０へ向かう曲がった矢印により示されている）を供給するためのフィードバックシステム１９０を有する。コントローラ１８０は、例えば、非侵襲的な皮膚処理の間に皮膚組織２００の上層に対するダメージを回避するために、第１のレーザパルス１３０の第１のパルス持続時間及び第１のパワー密度と、第２のレーザパルス１５０の第２のパルス持続時間及び第２のパワー密度とを決定してもよい。また、コントローラ１８０は、実質的に全ての第２のレーザパルス１５０がプラズマ２０５によって吸収されるような遅延時間ΔＴのタイミングによって、ＬＩＯＢの生成効率を更に向上させるために、第１のレーザパルス１３０と第２のレーザパルス１５０との間の遅延時間ΔＴを決定してもよい。さらに、コントローラ１８０は、例えば、ＬＩＯＢの効率、皮膚組織２００の上層に対する初期ダメージ、皮膚組織２００の上層の上昇した温度、又は、本発明に従った非侵襲的装置１００を制御するために有用な任意の他のパラメータを決定するために、フィードバックシステム１９０のフィードバック信号を使用してもよい。
【００３４】
図２は、真皮層２３０におけるＬＩＯＢ処理の幾つかの詳細を示している。ＬＩＯＢ処理は、皮膚組織の再生を刺激し、しわを減少させるために、皮膚組織２００に影響するように、真皮層２３０をターゲットにしている。非侵襲的装置１００は、第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０のシーケンスを供給することによって、皮膚２００の内側でＬＩＯＢ現象を生成可能である。図２では、第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０が皮膚２００の内側に集中されている、光学システム１６０の一部が、示されている。また、図２には、典型的に、光学システム１６０と皮膚２００との間の光学的結合を改善するために用いられる光学的流体１６５が示されている。上記の光学的流体１６５は、典型的に、皮膚２００の屈折率に近い屈折率と、光学システム１６０（図１参照）の光出口窓（図示省略）と、を有する。これにより、光学的流体１６５は、垂直に積層された角質細胞（図示省略）のために、皮膚表面において発生する微細な屈折率変化を克服する特性を持つ。角質層の屈折率は、環境条件や、個人の年齢及びスキンケアルーチン、並びに、皮膚組織２００の最近の履歴に強く依存する。角質層屈折率の典型的な範囲は、通常の条件下で、１．４７〜１．５であり、これは、天然の植物油の範囲にあるが、鉱油の屈折率よりもわずかに高い。このため、光学的流体１６５は、油１６５、水１６５、又は、光学システム１６０と皮膚組織２００との間の光学的結合を改善可能な任意の他の流体を有する。第１の光パルス１３０及び後続の第２の光パルス１５０は、光学システム１６０によって、真皮層２３０における処理位置２１０の中に焦点を合わせられる。第１のレーザパルス１３０は、プラズマ２０５を開始するように構成され、後続の第２のレーザパルス１５０は、処理位置２１０においてＬＩＯＢを生成するため、プラズマ２０５を維持又は強化するために使用される。光が真皮層２３０の内側に集中される場合、集中された第１の光パルス１３０及び第２の光パルス１５０の集光及び発散特性が、典型的に、低すぎる強度レベルを持つため、表皮層２２０及び皮下組織層２４０である周囲の組織は、典型的に、ダメージを受けない。
【００３５】
図２の右側の図は、本発明に従った非侵襲的装置１００を用いて作られる損傷２３５が示された皮膚組織２００の一部を示している。かかる損傷２３５は、皮膚組織の再生を刺激するために皮膚２００を活性化し、ひいては、しわを減少させる。
【００３６】
図３は、ＬＩＯＢを協働して生成するように構成された第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０を示している。図３に示されている例は、水中で光学破壊を作ることによって原理の証明を実証するために用いられる第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０のパラメータを示しているオシロスコープの測定値である。第１のレーザパルス１３０の光の波長λｆと、第２のレーザパルス１５０の光の波長λｓとは、この場合、同一の１０６４ナノメートルである。第１のレーザパルス１３０の第１のパルス持続時間は、３０ピコ秒と１００ピコ秒との間であり、水中でプラズマを開始するために全体パルスエネルギーは０．２ミリジュールである。第２のレーザパルス１５０の第２のパルス持続時間は、１０ナノ秒〜２０ナノ秒であり、第１のレーザパルス１３０によって開始されたプラズマを強化するため、全体パルスエネルギーは、５ミリジュール〜１０ミリジュールである。図３から分かるように、第１のレーザパルス１３０のピーク強度と第２のレーザパルス１５０のピーク強度との間の遅延時間ΔＴは、およそ３０ナノ秒である。前述のように、第１のレーザパルス１３０及び第２のレーザパルス１５０を用いて皮膚組織２００においてＬＩＯＢを生成するための正確な要件（パルス持続時間、パワー密度、全体パルスエネルギー、及び、遅延時間）は、ＬＩＯＢが発生すべき皮膚組織２００の内側深さに依存して、異なっていてもよい。様々な状況又は処理深さにおける好適な設定を示す表（図示省略）が、例えば、実験的に生成され得る。かかる表は、例えば、コントローラ１８０（図１参照）に格納されてもよく、動作中、好適な設定が選択されるように使用されてもよい。
【００３７】
図４は、本発明に従った方法、及び、当該方法を実行するように構成されたコンピュータプログラム製品を示しているフロー図を示している。第１のステップＳ１において、ＬＩＯＢ処理が開始される。次に、ステップＳ２において、皮膚組織２００が、フィードバックシステム１９０（図１参照）によって調査され得る。この調査ステップＳ２は、皮膚処理が開始される前に皮膚組織２００が分析されるステップであってもよい。上記調査ステップＳ２の間、レーザ処理が実際に開始される前に、皮膚組織２００のタイプが決定されてもよく、又は、皮膚組織２００に存在しているしわの深さが決定されてもよい。調査ステップＳ２は、オプションのステップであるが、真皮上層２２０（図２参照）にダメージを与えることなく、ＬＩＯＢ処理を効果的にすることを保証するため、例えば、非侵襲的装置１００が、第１のレーザパルス１３０及び後続の第２のレーザパルス１５０の特性を決定できるようにするので、皮膚処理の全体的な品質を向上させることができる。次に、ステップＳ３において、第１のレーザパルス１３０が生成され、コントローラ１８０が、ステップＳ４において、所定の遅延時間ΔＴ待った後で、ステップＳ５において、第２のレーザパルス１５０が生成される。第１のレーザパルス１３０の生成は、例えば、第１のレーザ１２０を用いてなされてもよく、第２のレーザパルス１５０の生成は、例えば、第２のレーザ１４０を用いてなされてもよい。ステップＳ３〜Ｓ５は、プラズマ２０５（図１参照）の開始、並びに、ＬＩＯＢを作るためのプラズマ２０５の維持又は強化をカバーするＬＩＯＢステップＳ９を形成する。次いで、ステップＳ６において、皮膚組織２００が、再び調査され得る。また、皮膚組織２００の当該調査は、例えば、ＬＩＯＢ処理の全体的な効率を決定するための、及び、ＬＩＯＢ処理を続けるかどうかを決定するための、オプションのステップＳ６であってもよい。例えば、ＬＩＯＢ処理が十分でない場合、又は、ＬＩＯＢ処理が効果的でない場合（「ｎｏ」で示される矢印参照）、非侵襲的装置１００の設定が、ステップＳ７において変更され、第１のレーザパルス１３０が、ステップＳ３において、異なる設定でＬＩＯＢ処理を再実行するように開始されてもよい。ＬＩＯＢ処理が十分である場合、ＬＩＯＢ処理は、非侵襲的装置１００の設定を変更せずに再実行されてもよい。このため、上記シーケンスが、ステップＳ３において、ステップＳ７において適用される異なる設定無しで、開始され得る。あるいは、ＬＩＯＢ処理が十分且つ効果的である場合（「ｙｅｓ」で示される矢印参照）、ＬＩＯＢ処理は、ステップＳ８において終了され得る。
【００３８】
当然のことながら、本発明は、コンピュータプログラム、特に、本発明を実施するために適合された、媒体に記録されたコンピュータプログラムにも拡張される。当該プログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、部分的にコンパイルされた形式などの中間的なソースコード及びオブジェクトコードの形式、あるいは、本発明に従った方法の実施において適切に使用される任意の他の形式であってもよい。また、当然のことながら、上記プログラムは、多くの異なるアーキテクチュアル設計を有していてもよい。例えば、本発明に従った方法又はシステムの機能を実装するプログラムコードは、１又は複数のサブルーチンに分割されてもよい。これらのサブルーチン上に機能を分布させる多くの様々な態様が、当業者にとって明らかであろう。当該サブルーチンは、自己含有型のプログラムを形成するように１つの実行可能なファイルに一緒に格納されてもよい。かかる実行可能なファイルは、例えば、プロセッサ命令及び／又はインタープリタ命令（例えば、Java（登録商標）インタープリタ命令）などの、コンピュータ実行可能な命令を有していてもよい。主なプログラムは、上記サブルーチンの少なくとも１つに対する少なくとも１つの呼び出しを含む。また、上記サブルーチンは、互いを呼び出す機能を有していてもよい。コンピュータプログラム製品に関する実施形態は、上記方法の少なくとも１つの処理ステップの各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これらの命令は、サブルーチンに分割されてもよく、及び／又は、静的又は動的にリンクされた１又は複数のファイルに格納されてもよい。コンピュータプログラム製品に関する他の実施形態は、システム及び／又は製品などの少なくとも１つの手段の各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これらの命令は、サブルーチンに分割されてもよく、及び／又は、静的又は動的にリンクされた１又は複数のファイルに格納されてもよい。
【００３９】
コンピュータプログラムの媒体は、プログラムを運ぶことが可能な任意のエンティティ又は装置であってもよい。例えば、上記媒体は、ＣＤ−ＲＯＭなどのＲＯＭなどのストレージ媒体、あるいは、フロッピーディスク又はハードディスクなどの磁気記録媒体を含んでいてもよい。さらに、上記媒体は、電気ケーブル、光ケーブル、無線、又は、他の手段により伝達可能な、電気信号又は光信号などの送信可能な媒体であってもよい。上記プログラムが上記信号により実現される場合、上記媒体は、かかるケーブル又は他の装置又は他の手段によって構成され得る。あるいは、上記媒体は、プログラムが埋め込まれた集積回路であってもよく、当該集積回路は、関連する方法を実行、又は、実行に際し使用されるように、適合している。
【００４０】
上記実施形態は、本発明を限定しようとするものではなく、当該技術分野における当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替的な実施形態を設計可能であることに留意すべきである。請求項中、括弧内の任意の参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」なる動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素の単数形は、かかる要素が複数存在することを除外しない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアにより実装されてもよいし、適切にプログラムされたコンピュータにより実装されてもよい。幾つかの手段を列挙している装置請求項では、これらのうち幾つかは、全く同一のハードウェアによって実現されてもよい。特定の特徴が相互に異なる従属請求項において言及されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが好適に用いられないということを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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