(57)【要約】本発明は、光による皮膚及び真皮下の治療のための治療システムに関する。本システムは、水溶液における分子酸素の励起のための最大吸収に適合された波長を有する光をつくり出すNIR光源と、乳頭状末端細動脈及びそのx-y-z座標を検出し、皮膚表面下のそれぞれの深さが、オートフォーカス機能によりz座標として決められる、画像認識部と、皮膚において少なくとも一つの焦点を有する光を制御可能に位置決めする合焦部により、NIR光源の光及びパターン認識部を皮膚に光学的にカップリングするための光学システムと、NIR光源、画像認識部、及び光学システムを制御する制御部、を具備する。【選択図】図１
2018501922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の光により皮膚及び下層にある組織層を治療するためのシステムであって、
ａ）532〜1,500nmの範囲の第一の波長を有する第一の光をつくり出すNIR光源（1）、
ｂ）皮膚に光学的に連結される画像認識部（2）、
ｃ）NIR光源（1）の第一の光、並びに画像認識部（2）の第二の出射及び反射光を皮膚に光学的に連結させる光学システム（3）、並びに
ｄ）NIR光源（1）、画像認識部（2）及び光学システム（3）を制御するための制御部（5）、を具備し、
前記NIR光源（1）において
前記第一の波長は水溶液において分子酸素を励起するための最大吸収に適合し、光パルス時間及び光エネルギーが制御可能であり、
前記画像認識部（2）は、
使用中の皮膚を照射するための第二の光源、カメラ部、画像認識のためのパターン認識部、及び皮膚表面に垂直な深さにおいて焦点を絞るオートフォーカス機能を具備し、
第二の光源の第二の光が少なくとも皮膚の乳頭状突起血管の乳頭状突起末端細動脈まで侵入し、前記末端細動脈が他の組織に対する吸収又は反射の増加により皮膚表面で認識可能であり、カメラ部により記録されるように、第二の波長を有して出射され、
前記パターン認識部は、皮膚表面における末端細動脈による吸収又は反射の増加を認識することにより皮膚表面の面におけるx-y座標を決定する、第一のパターン認識を具備し、
皮膚表面下の各末端細動脈のそれぞれの深さが、オートフォーカス機能及び第二のパターン認識により決定され、
前記光学システム（3）は、
光偏向部、及び皮膚に対するインターフェースとしてのアダプタープレート（3b）を有する合焦部（3a）を具備し、
アダプタープレート（3b）は皮膚の上に載せるように設計され、
光偏向部及び合焦部（3a）が、アダプタープレート（3b）に平行な水平面及び皮膚におけるダプタープレート（3b）の下の深さにおいて、少なくとも一つの焦点（4）として制御可能である第一の光を位置づけて、アダプタープレート（3b）を介して画像認識部（2）の第二の光を出射し、反射光を受光するように設計されており、
前記制御部（5）は、
所定の環状又は中空状円筒エリア（14）、事前に決められたx-y座標、並びに各末端細動脈と皮膚表面との間の深さエリアにおいて、皮膚において酸素励起を引き起こすように設計されたそれぞれの第一の光エネルギーを有する複数の焦点（4）を結ぶように設定されており、かつ、
事前に決められたx-y座標上及び第二の光エネルギーを有する各末端細動脈の深さにおいて焦点（4）を結び、赤血球構成成分に関して各末端細動脈をそこで浸透性にするように予め決められるように設計されている、
皮膚及び下層にある組織層を治療するためのシステム。
【請求項２】
前記アダプタープレート（3b）が、光放射のための内部エリア（17a）、及び内部エリア（17a）の周囲の隣接外部エリア（17b）を有するように設計され、前記外部エリア（17b）が周囲の皮膚の上に載せられている場合に、前記内部エリア（17a）が皮膚から距離をおいて位置決めされるような範囲で、前記外部エリア（17b）が皮膚の治療エリアから突出する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記画像認識部（2）のパターン認識部が、表面にある盛り土状の皮膚の隆起を認識できる第三のパターン認識を具備し、前記皮膚の隆起の対応する座標が決められ、
前記パターン認識部が、皮膚に平行な面内で皮膚の隆起間の距離を求め、皮膚の隆起間の第一の平均距離を有する皮膚の隆起を伴う第一のエリア（16a）と、皮膚の隆起間の第二の平均距離を有する皮膚の隆起を伴う第二のエリア（16b）とを区別する、第四のパターン認識を具備し、
前記制御部により、第一のエリア（16b）よりも多量の単位面積当たりの光エネルギーが、第二のエリア（16b）に印加される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記画像認識部（2）のパターン認識部が、表層の皮膚の隆起を検出するための第三のパターン認識を具備し、前記皮膚の隆起の対応する座標が決められ、
末端細動脈のx-y座標を求めるための前記第一のパターン認識が、前記皮膚の隆起の座標を考慮してx-y座標の決定精度の向上を達成する、請求項２又は３に記載のシステム。
【請求項５】
前記皮膚の隆起が、ラインプロジェクション法及び三角測定法によって、レーザー光の投影と検出により求められ、及び／又は
皮膚上に線をつくり出すための前記レーザー光の投影は、皮膚の隆起を求めるために、その高さがラインプロジェクション法及び三角測定法によって測定され、前記第一の光又は第二の光以外のレーザー光により行われる、請求項２〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記皮膚の隆起を検出し状況に応じた乳頭状突起の検出後に単位表面積当たりの皮膚の隆起の局部密度が算出され、モニター（6）上に表示されて、皮膚において顕著な引張応力を与えていることをヒトに示すようになっている、請求項３〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記光学システム（3）が、回折光学素子（DOE）、デジタル反射鏡装置（DMD）及び／又は別の種類の空間光変調器を具備し、前記第一の光から同時に対応する複数の焦点（4）を有する複数の合焦された光ビーム束が出射されるように設計され、前記複数の焦点が、環状又は中空状円筒エリア（4）にあり、DOE、DMD及び／又は別の種類の空間光変調器が、制御部（5）により、前記複数の焦点（4）が所定のx-y座標周辺及びそれぞれの末端細動脈と皮膚表面との間の深さ（z座標）にあるように、シフトできる、前記請求項のいずれか１項に記載の治療システム。
【請求項８】
DOE、DMD、及び同時に／又は別の種類の空間光変調器により、第一の光エネルギーとともに、それぞれのx-y座標上に第二の光エネルギーをつくり出される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記環状又は中空状円筒エリア（14）が、3〜8μmの壁厚で5〜30μmの外径を有し、前記壁厚のエリアのみが第一の光エネルギーにより影響を受ける、前記請求項のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１０】
前記第一の波長が、532〜940nm又は1,064〜1,500nmの範囲にあり、
前記第一の波長が、532nm、577nm、578nm、760nm、762nm、765nm、780nm、810nm、880nm、900nm、940nm、1,064nm又は1,270nmにあり、又は、
前記第一の波長が、577〜765nm又は800〜1,064nmにあり、酸素励起のための波長並びにニードリング又はレーザーニードリングのためにヘモグロビン用の十分に大きい光吸収を同時に確実にし、及び／又は
前記NIR光源（1）がNIRレーザー光源である、前記請求項のいずれか１項以上に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第二の波長が、450〜560nm又は561〜765nmの範囲にあり、及び／又は
前記第二の光が二つ以上の光波長範囲で出射され、それに対応して前記カメラ部により検出される、前記請求項のいずれか１項以上に記載のシステム。
【請求項１２】
前記合焦部（3a）が、焦点（4）よりも上側にある、下層にある上部皮膚層が傷つけられずに、第一のエネルギー及び第二のエネルギーの光効果が焦点（4）において皮膚にのみ作用するような焦点距離を伴ってアダプタープレート（3b）から第一の光を出射させるように設計され、又は、
前記合焦部（3a）が、下層にある皮膚への入力エリアが、焦点（4）における断面積よりも、少なくとも係数30又は係数3〜1000だけ大きくなるような焦点距離及び開口を有するアダプタープレート（3b）から第一の光を出射させるように設計され、
前記第一の光エネルギーがそれぞれの第一の焦点（4）においてつくり出され、前記第二の光エネルギーがそれぞれの第二の焦点（4）においてつくり出され、前記第一の焦点（4）の直径が、前記第二の焦点（4）の別の直径よりも係数だけ大きく、前記係数が2よりも大きい、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記NIR光源（1）及び前記光学システム（3）が、適切な制御により、印加のための環状又は中空状円筒エリア（14）において、各焦点（4）において複数の第一の光エネルギーを同時につくり出すように設計されている、前記請求項のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１４】
前記画像認識部（2）が、皮膚上のアダプタープレート（3b）のずれを定量するように更に適合され、前記制御部（5）が、初めはまだ未治療であるエリアに第一の光エネルギー及び第二の光エネルギーを自動的につくり出して印加を実行するように設計されている、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
光ビーム偏向及び合焦光学機器（3a）を有する前記光学システム（3）が、少なくとも一つのレンズ、グリンレンズ、マイクロレンズ、凹レンズ、円筒レンズ、拡散レンズ、フレネルレンズ、液体レンズ、第一のレンズシステム、第二のレンズシステム、光伝導体、光伝導繊維束、光アダプタヘッド、又はハイブリッドシステムなどのこれらの組み合わせを具備し、及び／又は
前記光学システム（3）が、そのなかに配置された複数の光ビーム偏向及び合焦光学機器を具備し、アダプタープレート（3b）の後方と皮膚において対応する光スポットを有する、対応する複数の合焦された光ビーム束及び焦点（4）を同時につくり出すように設計されている、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記制御部（5）が、予め定義された光スポットマトリックスに沿ってアダプタープレート（3b）の後方に前記複数の第一の光エネルギー及び第二の光エネルギーを同時につくり出し、前記複数の第一の光エネルギー又は第二の光エネルギーが、同時に又は逐次的に順次つくり出される、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記カメラ部が、デジタルホログラフィカメラ又はライトフィールドカメラである、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、NIR光源又はNIRレーザー光源に基づく、皮膚及び皮下組織のコラーゲンマトリックスの制御（directed）産生のための二段階治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
独国特許第102011052002284号明細書には、まず、UVA光と組み合わせた感光剤による皮膚の治療に基づくことにより、光化学コラーゲンの架橋を特異的に確実なものとする、ヒトの皮膚におけるコラーゲンマトリックスの制御産生のためのレーザー治療システムが記載されている。次に、記載されたレーザー治療システムにより、合焦されたIRレーザー光によって、皮膚内の対応するエネルギーで表皮を傷つけることなく、乳頭状末端細動脈に病変を生じさせ得ることにより、赤血球構成成分が放出され、その結果として人体の自己修復プロセスが刺激される。人体の自己修復プロセスにより、一方では破壊された組織が更に小さくなり、他方では細胞と、コラーゲン組織などの細胞外マトリックスが再構築され、結果として皮膚が再生される。
皮膚手術でコラーゲン産生を達成する他のプロセスは、例えば、経皮的コラーゲン制御の原理、いわゆる「ニードリング」により、純粋に機械的なニードルローラー／スタンプ、又は半完全自動ニードリング装置のいずれかにより、皮膚中及び真皮末端細動脈で病変を生じさせ、その結果として、とりわけ、血小板などの赤血球構成成分が血管外腔に放出され、そこで分解する。その結果として、例えばTGF、β3、VEGF、EGFなどの成長因子が放出される。これらは瘢痕の分解及びその再構築、並びに真皮において対象とするコラーゲンの形成を促進し、その結果として、皮膚がある程度まで再生又は回復する。
【０００３】
前述の治療方法に関して、ビタミンA及びビタミンC含有クリームを用いた周術期の局所治療が有利である。この局所治療により、コラーゲン及びエラスチン形成のための重要な補因子又は助酵素であるビタミンA及びビタミンCが高局部レベルとなり、皮膚の標的部位内に到達する。
その他の皮膚再生及びコラーゲン形成方法は、いわゆる「エネルギーデバイス」の使用に基づくものであり、例えば、fraxel laser（登録商標）などのアブレーティブ、好ましくはフラクショナルレーザーシステム、Thermage（登録商標）デバイスなどの高周波デバイス、又はePrime（登録商標）やUlthera（登録商標）デバイスなどの超音波に基づく無線周波数衝撃とニードル穿刺デバイスの組み合わせなどから構成されている。
【０００４】
国際公開第2008/089344 A2号（Neev）には、10,000までの焦点又は焦点スポットを有するいくつかの合焦された光ビームを発生させて印加できる、IRレーザー光の印加のための装置及び方法が記載されている。その光ビーム束は特定の焦点距離で合焦されるので、それぞれの光ビーム束は、第一の断面積を有し一つの焦点に集光される表皮の下の皮膚に入射し、その焦点において第一の断面積部よりもはるかに高い光密度又はエネルギー密度が生成されるようにする。その結果として、その焦点における光密度は、皮膚内での光誘導反応を引き起こすのに十分に大きく、その第一の断面積のエリアでは、合焦された光の入射の間、表皮はほとんど無傷のままである。
記載されている適用例は、例えば、毛根を刺激又は無くしてしまうこと、ニキビの治療、入れ墨、変色、日焼け、皮下腔の産生を含む目の治療からなる。
【０００５】
国際公開第2008/001284 A2号（Verhagenら）には、プラズマ形成によるレーザー誘起光学的絶縁破壊（LIOB）に基づく、皮膚の深さにおける皮膚治療のためのレーザー治療システム及び方法が記載されている。カメラ及びモニターにより皮膚のくぼみが可視化され、これらの下で特異的にレーザー創傷刺激を起こしている。その結果、修復プロセスは、新たに形成されたコラーゲンによりそれらのくぼみを満たすことであると言える。その応力ベクトル及びランゲル線は考慮されていない。
国際公開第02/053050 A1号（Altshulerら）には、光源がレーザー光源又は非コヒーレント光源のいずれかであり得る、皮膚の深さにおける光誘起治療のための装置及び方法が記載されている。このいくつかの合焦された光により、ビーム束が同時につくり出されるのは、その光学機器が、一体化された又は一体化されていない、多数のネット状に配置されたレンズを有するレンズシステムからなるためである。その装置は、更にまた、皮膚接触プレート又はレンズシステム自体のいずれかであり得る、皮膚用冷却素子を具備する。
米国特許第7,198,634号明細書には、赤外光源並びに紫又は青のスペクトルを有する光源を具備する、皮膚治療用のレーザー治療システムが記載されている。
【０００６】
前述の経皮的コラーゲン誘導（「ニードリング」）の方法は侵襲性があり、苦痛を伴い、高い感染リスクをはらんでおり、不正確である。国際公開第2008/089344号に記載の方法は、コラーゲン産生に関する限り特異的でも正確でもない。更に、毒性を有するUV光が印加される。独国特許第102011052002284号明細書に記載の方法は特異的に制御され効果的ではあるが、毒性を有するUV光が印加され、皮膚侵入深さが浅いことに加えて、感光剤と併用しないと効果を達成しない。その結果として治療は、比較的表層にある、一つの焦点面内でしか行われない。とりわけ、使用される感光剤は、皮膚に用いるためには医薬品の認可が必要である。さらに、その感光剤の局所使用時、皮膚における侵入深さ及び分布を管理又は制御できない。さらにまた、局所的な感光剤の使用の場合には、過敏症反応（光毒性）又はアレルギー反応（光アレルギー）が頻繁に起こる（H.L.Spielman、Mullerら（2000年）より）。追加のレーザーニードリングのためには、第二のIRレーザー光源を必要とし、更なる光源と高価な光学機器の購入のための追加費用が課せられる。皮膚内における末端細動脈の位置測定のためには、OCT、蛍光顕微鏡又は蛍光断層撮影法などの、高価で、問題を起こす傾向があり、費用のかかる方法が提案されている。治療が一つの焦点面でしか行われないので、独国特許第102011052002284号明細書に記載のプロセスを除き、すべての最新でレーザーに基づく又は他の方法（「エネルギーデバイス」）では皮膚の組織の解剖学的生理学的な再構成又は再構築は考慮されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、先行技術の欠点を除くために、毒性のあるUV光線を可能な限りわずかしか出射せず、可能な限り単純で迅速かつ正確な方法で使用できる、皮膚の組織及び更に深部の組織層、特に、細胞外マトリックス（とりわけ、コラーゲン及びエラスチンマトリックス）の解剖学的生理学的な再構成のための光治療システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［発明の概要］
本発明の第１の側面によれば、第一の光により皮膚及び下層にある組織層を治療するためのシステムであって、
ａ）532〜1,500nmの範囲の第一の波長を有する第一の光をつくり出すNIR光源（1）、
ｂ）皮膚に光学的に連結される画像認識部（2）、
ｃ）NIR光源（1）の第一の光、並びに画像認識部（2）の第二の出射及び反射光を皮膚に光学的に連結させる光学システム（3）、並びに
ｄ）NIR光源（1）、画像認識部（2）及び光学システム（3）を制御するための制御部（5）、を具備し、
前記NIR光源（1）において
前記第一の波長は水溶液において分子酸素を励起するための最大吸収に適合し、光パルス時間及び光エネルギーが制御可能であり、
前記画像認識部（2）は、
使用中の皮膚を照射するための第二の光源、カメラ部、画像認識のためのパターン認識部、及び皮膚表面に垂直な深さにおいて焦点を絞るオートフォーカス機能を具備し、
第二の光源の第二の光が少なくとも皮膚の乳頭状突起血管の乳頭状突起末端細動脈まで侵入し、前記末端細動脈が他の組織に対する吸収又は反射の増加により皮膚表面で認識可能であり、カメラ部により記録されるように、第二の波長を有して出射され、
前記パターン認識部は、皮膚表面における末端細動脈による吸収又は反射の増加を認識することにより皮膚表面の面におけるx-y座標を決定する、第一のパターン認識を具備し、
皮膚表面下の各末端細動脈のそれぞれの深さが、オートフォーカス機能及び第二のパターン認識により決定され、
前記光学システム（3）は、
光偏向部、及び皮膚に対するインターフェースとしてのアダプタープレート（3b）を有する合焦部（3a）を具備し、
アダプタープレート（3b）は皮膚の上に載せるように設計され、
光偏向部及び合焦部（3a）が、アダプタープレート（3b）に平行な水平面及び皮膚におけるダプタープレート（3b）の下の深さにおいて、少なくとも一つの焦点（4）として制御可能である第一の光を位置づけて、アダプタープレート（3b）を介して画像認識部（2）の第二の光を出射し、反射光を受光するように設計されており、
前記制御部（5）は、
所定の環状又は中空状円筒エリア（14）、事前に決められたx-y座標、並びに各末端細動脈と皮膚表面のと間の深さエリアにおいて、皮膚において酸素励起を引き起こすように設計されたそれぞれの第一の光エネルギーを有する複数の焦点（4）を結ぶように設定されており、かつ、
事前に決められたx-y座標上及び第二の光エネルギーを有する各末端細動脈の深さにおいて焦点（4）を結び、赤血球構成成分に関して各末端細動脈をそこで浸透性にするように予め決められるように設計されている、
皮膚及び下層にある組織層を治療するためのシステムを提供する。
【０００９】
好ましくは、前記アダプタープレート（3b）が、光放射のための内部エリア（17a）、及び内部エリア（17a）の周囲の隣接外部エリア（17b）を有するように設計され、前記外部エリア（17b）が周囲の皮膚の上に載せられている場合に、前記内部エリア（17a）が皮膚から距離をおいて位置決めされるような範囲で、前記外部エリア（17b）は皮膚の治療エリアから突出する。
【００１０】
１態様において、前記画像認識部（2）のパターン認識部が、表面にある盛り土状の皮膚の隆起を認識できる第三のパターン認識を具備し、前記皮膚の隆起の対応する座標が決められ、
前記パターン認識部が、皮膚に平行な面内で皮膚の隆起間の距離を求め、皮膚の隆起間の第一の平均距離を有する皮膚の隆起を伴う第一のエリア（16a）と、皮膚の隆起間の第二の平均距離を有する皮膚の隆起を伴う第二のエリア（16b）とを区別する、第四のパターン認識を具備し、
前記制御部により、第一のエリア（16b）よりも多量の単位面積当たりの光エネルギーが、第二のエリア（16b）に印加される。
【００１１】
１態様において、前記画像認識部（2）のパターン認識部が、表層の皮膚の隆起を検出するための第三のパターン認識を具備し、前記皮膚の隆起の対応する座標が決められ、
末端細動脈のx-y座標を求めるための前記第一のパターン認識が、前記皮膚の隆起の座標を考慮してx-y座標の決定精度の向上を達成する。
【００１２】
好ましくは、前記皮膚の隆起が、ラインプロジェクション法及び三角測定法によって、レーザー光の投影と検出により求められ、及び／又は
皮膚上に線をつくり出すための前記レーザー光の投影は、皮膚の隆起を求めるために、その高さがラインプロジェクション法及び三角測定法によって測定され、前記第一の光又は第二の光以外のレーザー光により行われる。
【００１３】
好ましくは、前記皮膚の隆起を検出し状況に応じた乳頭状突起の検出後に単位表面積当たりの皮膚の隆起の局部密度が算出され、モニター（6）上に表示されて、皮膚において顕著な引張応力を与えていることをヒトに示すようになっている。
【００１４】
好ましい態様において、前記光学システム（3）が、回折光学素子（DOE）、デジタル反射鏡装置（DMD）及び／又は別の種類の空間光変調器を具備し、前記第一の光から同時に対応する複数の焦点（4）を有する複数の合焦された光ビーム束が出射されるように設計され、前記複数の焦点が、環状又は中空状円筒エリア（4）にあり、DOE、DMD及び／又は別の種類の空間光変調器が、制御部（5）により、前記複数の焦点（4）が所定のx-y座標周辺及びそれぞれの末端細動脈と皮膚表面との間の深さにあるように、シフトできる。
【００１５】
好ましくは、DOE、DMD、及び同時に／又は別の種類の空間光変調器により、第一の光エネルギーとともに、それぞれのx-y座標上に第二の光エネルギーをつくり出される。
【００１６】
１態様において、前記環状又は中空状円筒エリア（14）が、3〜8μmの壁厚で5〜30μmの外径を有し、前記壁厚のエリアのみが第一の光エネルギーにより影響を受ける。
【００１７】
好ましくは、前記第一の波長が、532〜940nm又は1,064〜1,500nmの範囲にあり、
より好ましくは、前記第一の波長が、532nm、577nm、760nm、762nm、765nm、780nm、810nm、880nm、900nm、940nm、1,064nm又は1,270nmにあり、又は、
前記第一の波長が、577〜765nm又は800〜1,064nmにあり、酸素励起のための波長並びにニードリング又はレーザーニードリングのためにヘモグロビン用の十分に大きい光吸収を同時に確実にし、及び／又は
前記NIR光源（1）がNIRレーザー光源である。
【００１８】
好ましくは、前記第二の波長が、450〜560nm又は577〜765nmの範囲にあり、及び／又は、前記第二の光が二つ以上の光波長範囲で出射され、それに対応して前記カメラ部により検出される。
【００１９】
１態様において、前記合焦部（3a）が、焦点（4）よりも上側にある、下層にある上部皮膚層が傷つけられずに、第一のエネルギー及び第二のエネルギーの光効果が焦点（4）において皮膚にのみ作用するような焦点距離を伴ってアダプタープレート（3b）から第一の光を出射させるように設計され、又は、
前記合焦部（3a）が、下層にある皮膚への入力エリアが、焦点（4）における断面積よりも、少なくとも係数30又は係数3〜1000だけ大きくなるような焦点距離及び開口を有するアダプタープレート（3b）から第一の光を出射させるように設計され、
前記第一の光エネルギーがそれぞれの第一の焦点（4）においてつくり出され、前記第二の光エネルギーがそれぞれの第二の焦点（4）においてつくり出され、前記第一の焦点（4）の直径が、前記第二の焦点（4）の別の直径よりも係数だけ大きく、前記係数が2よりも大きい。
【００２０】
好ましくは、前記NIR光源（1）及び前記光学システム（3）が、適切な制御により、印加のための環状又は中空状円筒エリア（14）において、各焦点（4）において複数の第一の光エネルギーを同時につくり出すように設計されている。
【００２１】
好ましくは、前記画像認識部（2）が、皮膚上のアダプタープレート（3b）のずれを定量するように更に適合され、前記制御部（5）が、初めはまだ未治療であるエリアに第一の光エネルギー及び第二の光エネルギーを自動的につくり出して印加を実行するように設計されている。
【００２２】
好ましくは、光ビーム偏向及び合焦光学機器（3a）を有する前記光学システム（3）が、少なくとも一つのレンズ、グリンレンズ、マイクロレンズ、凹レンズ、円筒レンズ、拡散レンズ、フレネルレンズ、液体レンズ、第一のレンズシステム、第二のレンズシステム、光伝導体、光伝導繊維束、光アダプタヘッド、又はハイブリッドシステムなどのこれらの組み合わせを具備し、及び／又は
前記光学システム（3）が、そのなかに配置された複数の光ビーム偏向及び合焦光学機器を具備し、アダプタープレート（3b）の後方と皮膚において対応する光スポットを有する、対応する複数の合焦された光ビーム束及び焦点（4）を同時につくり出すように設計されている。
【００２３】
１態様において、前記制御部（5）が、予め定義された光スポットマトリックスに沿ってアダプタープレート（3b）の後方に前記複数の第一の光エネルギー及び第二の光エネルギーを同時につくり出し、前記複数の第一の光エネルギー又は第二の光エネルギーが、同時に又は逐次的に順次つくり出される。
【００２４】
前記カメラ部は、デジタルホログラフィカメラ又はライトフィールドカメラであってもよい。
【００２５】
本発明の治療システムは、皮膚及び下層にある組織層における細胞外マトリックス、本質的にコラーゲン及びエラスチンの形成を、それらの生理学の特質により、毒性のあるUV光線を除き、NIR範囲の波長を有する光により行うことができる光又はレーザー治療システムを提供する。また、既知の方法と異なり、追加の感光剤を必要としない。異なる深さの複数の組織層を治療できる。
【００２６】
本治療システムは、第二の光を出射して、皮膚からの反射光を検出する画像認識部を具備する。第二の光の第二の波長が有利に選択され、その結果として、皮膚の乳頭状突起においてそれぞれの乳頭状末端細動脈が的確に認識できる。第二の波長は、他の組織と比較して、乳頭状末端細動脈の反射光において最適なコントラストをもたらすように選択される。皮膚にはここで第二の波長が照射され、その反射光がカメラ部により記録されて、パターン認識部により評価される。このようにして、それぞれの末端細動脈、従ってそれぞれの乳頭状突起、のx-y座標が、パターン認識部により十分に検出できる。深さ、すなわち、皮膚におけるそれぞれの末端細動脈のz座標は、オートフォーカス機構により決められるので、画像認識部の設計は単純で安価である。この種の末端細動脈の位置決定により、高価で複雑なコヒーレンス断層写真を用いずに済ますことができる。その結果として、そのような治療システムは、比較的低コストで自宅での使用にふさわしくできる。
画像認識部が特に有利なのは、カメラ部の画像内の末端細動脈の認識速度であり、皮膚は第二の光で絶えず照射してカメラ部により撮像すればよく、閾値検出プロセスにより短時間で評価されることにより、末端細動脈を暗点エリア又は明点エリアのいずれかとして検出するからである。本画像認識部は、計算集約型コヒーレンス断層撮影法と比較した場合には、遥かに高速で作動する。このことによっても、第一及び第二の光エネルギーによる検出と治療による治療間の一時的なずれのリスクを明らかに低減する。
【００２７】
末端細動脈のx-y座標と深さ、すなわちz座標が画像認識部により決められている場合には、第二段階において、532〜1,500nmのNIR波長領域にある合焦された第一の光が、治療のためにそれぞれのx-y-z座標の周囲に印加される。これを利用して、合焦された第一の光の第一の波長は、第一の波長が水溶液において分子酸素を刺激する最大吸収に適合するように、予め決められる（図８参照）。その結果として、皮膚において酸素励起が生じ、コラーゲン、エラスチン、プロテオグリカン類及びグリコサミノグリカン類（GAGs）などの細胞外マトリックスのタンパク質が脱アミノ化され、その脱アミノ化状態において、架橋結合のためのアルドール縮合という結果になる。毒性のあるUV光線を完全になくて済ますことができる。
【００２８】
第二段階において又は同時に、本治療システムの制御部は、各末端細動脈のx-y-z座標において、第二の光エネルギーを印加し、そのエネルギーがそこにある末端細動脈を赤血球構成成分に対して浸透性があるように予め決められるように、光又はレーザーニードリングを引き起こす。
本治療システムが、治療用の第一の光に関して一つの光源又はレーザー光源のみを駆使し、それぞれの第一の光エネルギーがそれぞれのx-y-z座標の周辺につくり出され、第二の光エネルギーがそれぞれのx-y-z座標上につくり出されるのは、有利である。
【００２９】
IR光又はNIR光を用いているので、そのIR光又はNIR光はUV光よりも深く皮膚及びその下層にある組織層に侵入し、その結果として、更に深く位置している組織層における治療が可能になる。これを利用して、支持靭帯のエリアにおいて皮膚の深部での治療の可能性もあるのは、特に有利である。
【００３０】
画像検出部により皮膚上部にある皮膚の隆起が断層写真として検出され、この間にそれらの距離が求められ、それぞれの皮膚の隆起相互間の頂点間距離を参照し、その下層にある乳頭状突起距離を容易に求めることができる。ここで、表皮の下にある乳頭状突起が表皮に対して弧を描き、それ従って及びこのように乳頭状突起の模様を作っていると仮定する。皮膚の隆起間の距離を求めることにより、その結果として、皮膚に平行なx-y面にある乳頭状突起のx-y座標を認識する、更なるパラメータが提供される。乳頭状突起のx-y座標を求めるためのパターン認識には、皮膚の隆起の位置を考慮し、乳頭状突起のx−y座標の認識が更に正確になることが好ましい。
【００３１】
治療システムと皮膚の間のインターフェースを構成するアダプタープレートには、皮膚に関連してみぞを備え、皮膚がアダプタープレートと直接接触しないようにして、皮膚表面が変形しないようにすることが好ましい。
【００３２】
皮膚の隆起の決定には、既知のラインプロジェクションプロセスと三角測定プロセスが用いられる。皮膚の断層検査に関して、画像認識部の第二の光に加えて、第二の波長とは異なる更なる波長の光を有する更なる光が用いられ、その断層検査は、各末端細動脈の深さを求めることと同時に行うことできることが好ましい。これにより、認識プロセスと治療とがスピードアップする。
なお、更なる波長は第一の波長と異なるので、断層検査は、第一及び第二の光エネルギーを用いた治療処理とほぼ同時に行われ、その結果として、皮膚に関するアダプタープレートの一時的なずれのリスクは明らかに低減する。
【００３３】
皮膚の隆起を求めるので、より短い乳頭状突起の距離を有する第一のエリアとより長い乳頭状突起距離を有する第二のエリアを認識できることが好ましい。第二のエリアが更に拡大した皮膚を表すものと仮定すると、第二のエリアは、第一のエリアよりも、更に一層コラーゲン及びエラスチンと架橋結合しているはずであると推定できる。この情報は、第二のエリアにおいて、第一のエリアと比較して、遥かに多量の第一のエネルギーがそれぞれの焦点に印加されているとして、制御部により評価されることが好ましい。
【００３４】
皮膚の隆起間の距離を相互に求めることにより、同一の皮膚のたるみを想定すると、骨と皮膚の間の支持靭帯により引き起こされる、皮膚の垂下を結論できる。皮膚の隆起の第一のエリアと第二のエリアを区別することにより、皮膚における主たる応力ベクトルが識別可能になる又は技術的に求めることができる。支持靭帯の外側の第二のエリアにおいては、コラーゲン構造は、更に深い皮膚層において修復しなければならないので、特にここにおいても、NIR光による治療がUV光による治療よりも遥かに有利であるのは、NIR光が更に高周波数のUV光に比べてかなり更に深くまで皮膚中に侵入するからである。また、NIR光の治療用途の下では、脂肪組織（セルライト）の安定化及び／又は脂肪組織細胞の乳化による脂肪分解が考えられる。
【００３５】
第一の波長に関しては、532〜940nm又は1,064〜1,500nmの範囲の波長を用いて、ニードリング又はレーザーニードリング用の波長及びヘモグロビン用の充分に大きな光吸収の他に、酸素励起用の波長を確保することは、特に有利である。特に、好ましい波長は、532nm、577nm、578nm、760nm、762nm、765nm、780nm、810nm、880nm、900nm、940nm、1,064nm及び1,270nmである。
【００３６】
光学システムは、回折光学素子（DOE）、デジタル反射鏡装置（DMD）及び／又は別の種類の空間光変調器を具備し、同時に複数の焦点を印加できるようにすることが好ましい。光学システムに入射する第一の光は、いくつかの合焦された光ビーム束に分割され、それぞれが焦点を結び、末端細動脈のx-y座標周辺及びその深さにおいて印加されるように配置される。これを利用して、光学システムに入射する第一の光のエネルギーは単一焦点におけるよりも何倍も大きくなることはもちろんである。焦点の同時印加及び時間の節約がここでは、有利である。従って、これによる治療は、位置の順次指定及び小さい第一の光エネルギーのみと比較して、何倍も速く行われる。
回折光学素子（DOE）、デジタル反射鏡装置（DMD）及び／又は別の種類の空間光変調器は、レーザーニードリングのための第二の光エネルギーがx-y座標及び末端細動脈の深さ（z座標）に同時に印加されるように設計されることが好ましい。これを利用して、回折光学素子（DOE）、デジタル反射鏡装置（DMD）及び／又は別の種類の空間光変調器は、第一の光エネルギー及び第二の光エネルギーを定量的に考慮し、それに従って光学システムに入射する第一の光が分割される。
【００３７】
光源はレーザー光源が好ましく、一連の光学的に相互接続された半導体レーザーから構成されてもよい。
【００３８】
画像検出部は、皮膚上のアダプタープレートのずれを検出し、治療システムにより既に治療されたエリアと今もなお治療を必要としているエリアを検出できるように設計されることが好ましい。本制御部は、治療済みエリアと未だ治療されていないエリアを評価し、光により今なお治療すべきエリアのみを自動的に治療するようにすることは有利である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本発明は、ここで、以下の非限定の実施形態及び図面を参照して更に詳細に説明する。
【図１】図１は、本発明による治療システムの模式図であり、NIR光源、第二の光源を有する画像認識システム及びカメラを具備し、これらは光学システムにより皮膚に連結される。制御部は、NIR光源及び画像認識システムを制御し、その際にデータを読み取る。モニターは、カメラの画像データ及び画像認識システムのパターン認識を表示する。二つの焦点が、NIR光源の第一の光により皮膚の深さ方向に印加される。
【図２】図２は、乳頭状突起及びその間にあるコラーゲン線維を有する皮膚構造の上面図である。暗点の各々が乳頭状突起の末端細動脈を示し、各々がx-y座標を有する。暗点周りの円に描写されているのは、平均の乳頭状突起の範囲である。
【図３】図３は、乳頭状突起における末端細動脈を有する皮膚の側面断面図である。なお、焦点が示されており、治療システムにより結ばれる。この焦点は、皮膚の深さにおいて変化させて設定でき、焦点を絞る際に深さを求めることができる。
【図４】図４は、一つの末端細動脈の概略図であり、その周りには中空状円筒体が配置され、焦点に第一のエネルギーが印加される。
【図５】図５は、皮膚の乳頭状突起に向かって、その間に付加的な架橋結合をしたコラーゲン線維を有する皮膚の上面図である。
【図６】図６は、皮膚の乳頭状突起に向かって、異なる乳頭状突起の距離を有し、第一のエリアにある乳頭状突起の距離が第二のエリアにあるものよりも小さい、上面図である。
【図７】図７は、治療システムと皮膚の間でインターフェースを形成している、光学システムのアダプタープレートの側面断面図である。
【図８】図８は、ある波長範囲にわたる高圧下での分子酸素の吸収スペクトルの図面である。そして、
【図９】図９は、ある波長範囲にわたるハムスターの個々の卵巣細胞上のレーザー光線による光損傷の作用スペクトルの図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
［好ましい態様の詳細説明］
以下、添付図面を参照して本発明を更に十分に説明し、本発明の実施態様のいくつかを示す。
以下に説明する本発明は、開示された特定の実施態様に限定して解釈すべきものではなく、多少の改変や他の実施態様も本発明の範囲内であることを意図している。ここでは特定の用語が用いられるが、それらは一般的及び記述的意味で用いられているのみであり、限定を目的とするものではない。
本明細書及びそれに続く請求項全体にわたって使用されるように、「a」、「an」及び「the」の単数形は、その内容について別段の明示がない限り、複数形も含む。
本明細書で使用される用語と語法は説明のためのものであり、限定しているとみなすべきものではない。ここで使用される「具備する（comprising）」、「含有する（containing）」、「有する（having）」、「含む（including）」、並びにこれらの変化形は、以下に挙げる項目及びその等価物、並びに追加項目を包含する意図である。
【００４１】
図１は、光により皮膚の広いエリアを治療するための好ましい治療システムの概略図を示す。「皮膚」という用語は、一般的に表皮から真皮の深さまで及び下層の組織層にまで広がるヒトの組織を言うために用いられると理解される。光とは、NIR光源1によりつくり出され、光学システム3を通り、光学システム3のアダプタープレート3bの後方で、焦点距離及び対応する焦点4を有する光の一部として少なくとも出射される合焦された光のことを言う。治療システムは、焦点4又は複数の焦点4をアダプタープレートの後方に正確に配置させ、それにより皮膚に正確に印加するように設計されている。
図１は、動脈及び静脈血管13に接続されている、乳頭状突起10及び末端細動脈12の輪郭を有する皮膚を示す。コラーゲン組織エリア11は破線で示し、乳頭状突起10の間に示されている。
【００４２】
NIR光源が、532〜1,500nmの範囲の第一の波長を有する光をつくり出す。その第一の波長は、水溶液において分子酸素を誘起する最大吸収に適合される。光パルス時間及び光エネルギーは、制御部5により制御可能であり、光学システム3のNIR光源及び光学素子に応じてビーム偏向及び／又は陰影を制御する。明確にするために、この段階では、その波長範囲は、532nmからNIR範囲まで、及び赤色光のみである場合も、既に考慮されている。
NIR光源1がナノ秒又はピコ秒レーザーであり、第一の強度を有する第一の波長をつくり出すことが好ましい。
あるいは、NIR光源がフェムト秒レーザーであり、第一の波長よりも二倍長い波長を有するが、相互に近接して続く二つの光パルスにより第一の波長をつくり出す。
あるいは、可視及び近赤外光用VIS−NIR光源からのNIR光源が好ましい。
【００４３】
画像認識部2が、皮膚に連結される治療システム中にあり、両者は、光学システム3及びアダプタープレート3bを介している。画像認識部2は、皮膚に光を当てる第二の光源、皮膚上及び皮膚中で反射された第二の光を検出するためのカメラ部及び更に画像認識するためのパターン認識部を具備する。これを利用して、第二の波長を有する第二の光源の第二の光が、少なくとも皮膚の乳頭状血管の乳頭状末端細動脈まで侵入するようにつくり出され、吸収又は反射の増加により、末端細動脈が皮膚表面上の他の組織に対して認識可能であり、カメラ部により記録できるようになる。
画像認識部2のパターン認識部は、カメラ部の画像内の皮膚表面にある末端細動脈により、好ましくは、同内の暗エリア又は明エリアのいずれかにより、吸収又は反射の増加を認識する第一のパターン認識を具備する。認識は、ここで、画像における画素強度の単純な閾値検出により行われる。これを利用して、第一のパターン認識により、まず第一に、皮膚表面又はアダプタープレート3bに平行な面において、それぞれのx-y座標すべてが決められる。第二の光は、7〜10μmのドット間距離を有するドットの配列として皮膚上に投影され、カメラ部の画像において更に少ない画像情報の評価で済ませ、パターン認識の時間を節約するようにすることが好ましい。
【００４４】
皮膚表面下にあるそれぞれの末端細動脈の深さを表す、末端細動脈の第三のz座標は、オートフォーカス機能を表す、第二のパターン認識によるパターン認識部により決められる。オートフォーカス機能は、末端細動脈のエリアにおいて第二の光に関して焦点を絞り、その絞りは、第二のパターン認識により求められる、それぞれの深さ、すなわちz座標に連結されている。より明確にしておくと、ここで末端細動脈とは、常に、乳頭状突起における動脈及び静脈血管のことを言う。末端細動脈の深さは、末端細動脈が反転点を有することにより皮膚の表面に関して最高点を有する部位で求められることが好ましい。ここで、オートフォーカス機能は、深さに順応するレンズシステムに連結されている、ピエゾ素子により確実になされることが好ましい。
【００４５】
光学システム3は、NIR光源1の光と、皮膚に対して、パターン認識部から出射されパターン認識部に向けて反射された第二の光の光カップリングに役立つ。光学システム3は、光偏向部と、出射光及び出射されて入射する第二の光に関して皮膚に対するインターフェースとしてのアダプタープレート3bを有する合焦部3aを具備する。アダプタープレート3bは、皮膚の上に載せるように設計されている。アダプタープレート3bは、光照射のための内部エリア17aと、その内部エリア17aの周辺の隣接した外部エリア17bを有するよう設計され、外部エリア17bが周辺の皮膚の上に載っている場合には、内部エリア17aが皮膚から少し離れて位置するような範囲で、外部エリア17bが皮膚の治療エリアから突出している（図７参照）。
光偏向部及び合焦部3は、アダプタープレート3bに平行なx-y水平面において、及び少なくとも一つの焦点4を有するアダプタープレート3bの下で垂直な深さzにおいて制御されるように、光を位置決めするように設計されている。焦点4は、第一の光エネルギーに関して30〜100μmの直径を有することが好ましい。第二の光エネルギーに関して、焦点4は1.5〜3μmの直径を有することが好ましい。その制御は、制御部5により確実になされる。NIR光源の光は、できる限り表皮を傷つけず、それに対応して更に高いエネルギー密度で焦点4における皮膚内に深く、光による所望の治療反応を起こすような、焦点距離及び開口を有して合焦されることが好ましい。
光偏向部及び合焦部3aによる、またアダプタープレート3bにより制御される、画像認識部2の第二の光は、皮膚に出射されて、その反射部分が受光される。
【００４６】
制御部5は、NIR光源1、画像認識部2及び光学システム3を制御する。これらの装置からの信号が受信され、必要であれば変換されてその他の装置に転送されてもよいことは好ましい。
例えば、制御部5が、モニター6を制御し、カメラ部の画像、好ましくは、画像認識部2のパターン認識を表示することが好ましい。入力部7も、制御部5に接続され、例えば、皮膚における治療エリアを選択し、光制御指令及び／又は他の制御パラメータなどに送り込むようにすることが好ましい。
【００４７】
ここで図１及び図４を参照して説明すると、制御部5により、複数の焦点4が結ばれ、所定のx-y座標周辺及びそれぞれの末端細動脈と皮膚表面の間の深さエリアにおいて、所定の環状又は中空状円筒エリア14においてそれぞれの第一の光エネルギーにより作用させられる。NIR光源、及び光偏向部及び合焦部3aは、皮膚において酸素励起を確実に引き起こすような方法で制御される。酸素励起は、基体（コラーゲン、エラスチン、プロテオグリカン類及びグリコサミノグリカン類）のタンパク質の側鎖の脱アミノ化をもたらし、その後、脱アミノ化された状態において、例えば、コラーゲン及びエラスチンなどの架橋結合のためのアルドール縮合という結果になる。
さらに、制御部5は、少なくとも一つ焦点4及び事前に決められたx-y-z座標において、それぞれの末端細動脈の深さにおいて、第二の光エネルギーをつくり出して印加する。この第二の光エネルギーは、赤血球構成成分に関してそこにある末端細動脈を浸透性にするように予め決められる。
【００４８】
生理学的条件下では、酵素リシルオキシダーゼ（LOX）は、細胞外に出た後、細胞外領域でコラーゲン分子を架橋結合させる。このように、例えば、コラーゲン分子内では特定のアミノ酸のアミノ基はアルデヒド基に転化され、アルドール縮合において隣接するアルデヒド基と自然発生的に反応する又はアルジミン形成に基づきアミノ酸のアミノ基と反応するかのいずれかにより、共有結合の架橋結合を形成する。この架橋結合は、コラーゲン含有組織の機械的安定性及び生理学的機能を確実にすることにも主に関与している。これが、どのようにしてコラーゲンが本来の強度及び安定性を得るのかということである。エーラース−ダンロース症候群ではLOXが不足し、円錐角膜ではLOXが減少し、ケロイド及び瘢痕の場合にはLOXは増加する。（Kohlhaas, M、Collagen crosslinking with riboflavin and UV-light in the case of keratoconus、Ophthalmology 2008: 785-796より）。
【００４９】
あるいは、リボフラビンによるコラーゲンの光酸化架橋結合は、UVA光を用いて起こすこともできる。この方法は既知であり、眼疾患円錐角膜を治療するための眼科において一般的に使用される。リボフラビン及びUVA光によるコラーゲンの光酸化架橋結合により、機械的角膜安定性の低下を治療し、安定性を増加できる。この方法は、局部的限定的に作用し、短い治療時間で十分であり、角膜の透明性が変化しないままであるという理由から選択された。ここでは、リボフラビンは感光剤の機能を果たして、一重項酸素などの活性酸素種を生成する[Sporl E. Raiskup-Wolf F., Pillunat LE.、Biophysical bases of collagen crosslinking、Clin. Monthly Augenheilkunde (ophthalmology) 2008, 225, 131-127より]。リボフラビンがUV光からエネルギーを吸収する場合には、励起状態となる（励起一重項リボフラビン1RF*）。交換機構において、その励起一重項リボフラビンは励起三重項リボフラビン（3RF*）に変化する（11）。三重項酸素（3Σg-）との相互作用により、一重項酸素（1Δg及び1Σg+）が得られ、酸素ラジカルは更にコラーゲンのアミノ酸と相互作用を起こす。
この光化学プロセスにより、コラーゲンのアミノ酸類が変性される。コラーゲン上での架橋結合の際、活性点が分子鎖に沿って形成され、アルジミン形成及びアルドール縮合に基づきそれぞれが互いに分子内で反応し、コラーゲン分子のアミノ酸間で共有結合が形成される。また、チロシンからジチロシンの形成が観測され、それによりコラーゲン分子の分子内及び分子間架橋結合が起こり得る（Koller T.、 Seller T.、Therapeutic crosslinking of the cornea by means of UVA and riboflavin（Clin. Monthly Augenheilkunde (Ophthalmology), 2007, 224: 700-706より）。リボフラビンがUV光により活性化されている場合のみ、光化学的架橋結合効果が実際に生ずる又は光重合が起こり、ここで生ずる一重項酸素が10〜100マイクロ秒の短寿命しかない以上、そのために、せいぜい2〜3マイクロメーターの範囲しか拡散できない（Sporl E., Raiskup-Wolf F., Pillunat L.E.、Biophysical bases of collagen crosslinking、Clin. Monthly Augenheilkunde (Ophthalmology), 2008, 225 131-137より）。
リボフラビン濃度が増加する場合にも、必ずしも更に多くの一重項酸素が形成されるわけではなく、リボフラビンに関して、一重項酸素の生成源として作用するだけではなく、高濃度においてはラジカル補足剤としても作用する。このように、高濃度では、一重項酸素の生成と消滅との間で平衡関係、すなわち、飽和プロセスが生じる（Sporl E., Raiskup-Wolf F., Pillunat L.E.、Biophysical bases of collagen crosslinking、Clin. Monthly Augenheilkunde (Ophthalmology), 2008, 225 131-137より）。
【００５０】
用語の説明。
多重度が（2S+1）=1の場合に、その系は一重項（単一）という。これは、全電子スピンの量子数Sが0である、すなわち、２個の電子のスピンが互いに相殺する場合である（S=(+1/2)+(-1/2)=0）。
酸素原子の基底状態は三重項酸素であり（3Σg-, 二個の不対電子、ビラジカル）、励起状態においては一重項酸素（1Δg及び1Σg+）である。原子状、いわゆる発生期の酸素は、化学反応から生成する瞬間に生ずる。
一重項酸素の場合、電子対は2pz軌道に直接吸収でき、これは電子のスピンを変える必要がなく、従って活性化エネルギーは更に低く、従って分子は更に反応性がある（Butzer, 2014. Chemie Sauerstoff（chemistry oxygen）、 4ページ 以降より）。
【００５１】
NIR光による光治療の長所は、UVA光による治療よりも更に侵入深さが深く、局部的に存在するリボフラビンの更に高い独立性である。例えば、クリーム類により導入された局部的に存在するリボフラビンは、制御できず、更に深い位置にある皮膚層に侵入せず、皮下組織まではまったく侵入しない。その結果として、不均一な分布パターンを示す。
【００５２】
例えば、パターン認識部などの画像認識部2の部品は、制御部の一部も形成できることも想定される。
【００５３】
図２は、皮膚構造の上面図であり、概略的に図示しており、暗点が末端細動脈12を表し、破線円が乳頭状突起10を表している。乳頭状突起10の間に配置されているのは、コラーゲン線維である。
【００５４】
図３は、光学システム3、アダプタープレート3b及び同じ場所の下にある断面における皮膚を備えた治療部の概略を示した側面図である。また、示されているのは、NIR光源1の円錐状の合焦された光であり生じた焦点4を伴っている。円錐形の上下には、破線のそれぞれが、オートフォーカス機能によりz軸に沿う深さにおいて焦点4が変化した場合に生じると思われる、円錐状の合焦された光が示されている。
【００５５】
図４は、末端細動脈12の斜視図であり、その周りには特定の末端細動脈の事前に決められたx-y-z座標の周りの所定の環状又は中空状円筒エリア14において、それぞれの第一の光エネルギーが、複数の焦点4に印加されている。焦点は、図4において星印で示している。
【００５６】
図５は、皮膚の乳頭状突起10の上面図であり、第一の光エネルギーによる治療により、乳頭状突起10間において、更に、架橋結合されたコラーゲン線維が形成されている。
【００５７】
画像認識部2のパターン認識部は、表層の盛り土状の皮膚の隆起を認識して、その座標を求める、第三のパターン認識部を有することが好ましい。皮膚の隆起の座標は、アダプタープレート3b及び皮膚に平行なx-y面における皮膚の隆起の頂点に関係する。なお、x-y面に垂直なそれぞれの皮膚の隆起の高さも第三のパターン認識において決められることも好ましい。
【００５８】
パターン認識部は、x-y面における皮膚の隆起間の距離を求める第四のパターン認識を更に具備することが好ましい。図６を参照して説明すると、皮膚の隆起間の第一の平均距離を有する皮膚の隆起を伴う第一のエリア16aと、それらの間の第二の平均距離を有する皮膚の隆起を伴う第二のエリア16bが決められ、第二の平均距離が、第一の平均距離よりも少なくとも10％より大きいことが好ましい。下層にある乳頭状突起10により皮膚の隆起が起こり、コラーゲン線維の格子構造が乳頭状突起間に広がるということであれば、それゆえに乳頭状突起の相互の距離を単純な方法で求めることが可能である。さらにまた、このようにして、真皮におけるコラーゲンマトリックスの形状と条件について、そして、皮膚の変化又は伸縮について、情報を得ることができる。このようにして、主たる皮膚応力線を主たる応力ベクトルと同様求めることもできる。制御部5は、第二のエリア16bにおいては、第一のエリアよりも更に多量の単位表面積当たりの光エネルギーを印加するように設計されることが好ましい。
図６は、乳頭状突起10間の更に短い距離を有する第一のエリア16aと乳頭状突起10間の更に長い距離を有する第二のエリア16bを示す、皮膚の上方視である。このことから、専門家であれば、支持靭帯が、第二のエリア16bに対して第一のエリア16aの縁部で終わりになり、低下する、皮膚上の対応する応力ベクトルが第二のエリアにおいて想定できる、と認識するであろう。これに関連して、制御部5は、第二のエリア16bにおいて、第一のエネルギー及び第二のエネルギーが更に強くかつ高速で印加されるように設計されることが好ましい。
【００５９】
末端細動脈12のx-y座標を求める第一パターン認識は、皮膚の隆起の座標も考慮して設計されることが好ましい。このことにより、末端細動脈12のx-y座標を求めることが、更に正確に行われることが確実になる。
【００６０】
皮膚の隆起は、レーザー光の投影と検出及びラインプロジェクション法によって求められることが好ましい。あるいは、皮膚の隆起は、三角測定法又はシャインプルーフ法によってレーザー光の投影と反射により求められることが好ましい。皮膚の隆起は、NIR光源1の光以外のレーザー光で出現され、皮膚に向かって線状に投影され、ほぼ同時に皮膚の隆起を検出し、懸案の皮膚の隆起のエリアにおいて、目標とする第一のエネルギー及び／又は第二の光エネルギーを印加することが好ましい。このことにより、皮膚に対するアダプタープレート3bのずれが生じた場合に、必要以上の狂いが、皮膚の隆起の座標の検出と治療用光の印加の間に生じないことが確実になる。
【００６１】
光学システム3は、回折光学素子（DOE）、デジタル反射鏡装置（DMD）及び／又は別の種類の空間光変調器を具備し、第一の光から、対応する複数の焦点4を有する複数の合焦された光ビーム束をつくり出すように設計されることが好ましい。複数の焦点は、環状又は中空状円筒エリア14にある。DOE、DMD及び／又は別の種類の空間光変調器は、複数の焦点4が、それぞれの末端細動脈と皮膚の表面の間の深さエリアにおいて、所定のx-y-z座標周辺にあるように、制御部5によりシフトされることが好ましい。
DOE、DMD及び／又は別の種類の空間光変調器は、第一の光エネルギーと同時に、それぞれのx-y-z座標上に第二の光エネルギーをつくり出すことが好ましい。
【００６２】
環状又は中空状円筒エリア14は、3〜8μmの壁厚で5〜30μmの外径であることが好ましい。このことを利用して、第一の光エネルギーは当該壁厚のエリアに印加される。
【００６３】
第一の波長は、532〜940nm又は1,064〜1,500nmの範囲内にあることが好ましい。
第一の波長は、532nm、577nm、578nm、630nm、760nm、762nm、765nm、780nm、810nm、880nm、900nm、940nm、1,064nm又は1,270nmにあることが好ましい。
第一の波長は、577、578、760、762、765又は1,064nmにあり、酸素励起用の波長並びにニードリング又はレーザーニードリングに関して、ヘモグロビン用の十分大きな光吸収を同時に確実にすることが、特に好ましい。
【００６４】
図８は、ある波長範囲にわたる高圧下における分子酸素の吸収スペクトルの図であり、図９は、ある波長範囲にわたるハムスターの卵巣細胞上のレーザー光線による光損傷の作用スペクトルを示した図である（S.D. Zakharow, A.V. Ivanoc, Biophysics 50 (Suppl. 1), 64, 2005より）。NIR光源1は、NIRレーザー光源であることが好ましい。NIR光源1は、共に光を出す、二つ以上のレーザーダイオードからなることが好ましい。
【００６５】
画像認識部2の第二の光は、450〜560nm及び577〜765nmの範囲の第二の波長を有することが好ましい。
二つ以上の光波長エリアは、画像認識部2により照射され、それに応じてカメラ部により検出されることが好ましい。
【００６６】
合焦部3aは、第一エネルギー又は第二のエネルギーが皮膚に入射している間、焦点4よりも上側にある、下層にある上部皮膚層が傷つけられずに、焦点（4）において又はその焦点（4）でのみ光効果が生じるような焦点距離を伴って、NIR光源1の光が合焦されてアダプタープレート3bから出射させるように設計されることが好ましい。合焦部3aは、下層にある皮膚に対する入力エリアが、焦点距離4における断面積よりも少なくとも係数30だけ、あるいは係数3から100だけ大きくなるように、焦点距離及び開口を伴って、NIR光源1の光がアダプタープレートから出射するように設計されることが好ましい。
【００６７】
NIR光源1及び光学システム3は、適切な制御により、環状又は中空状円筒エリア14において様々な焦点4で印加するための複数の第一の光エネルギーを同時につくり出すように設計されることが好ましい。
第一の光エネルギーがそれぞれの第一の焦点（4）でつくり出され、第二の光エネルギーがそれぞれの第二の焦点（4）においてつくり出され、第一の焦点（4）の直径が第二の焦点（4）の別の直径よりも、係数が2よりも大きいことが好ましい。
【００６８】
画像認識部2は、パソコンマウス又は他の技術装置における既知のプロセスの場合のように、皮膚上のアダプタープレート3bのずれを定量するように設計されることが、さらに好ましい。この関連において、制御部5は、初めは未治療であったエリアにおける第一の光エネルギー及び第二の光エネルギーをつくり出して印加することを自動的に実行するように設計される。
【００６９】
光ビーム偏向を有する光学システム3及び合焦光学機器3aは、少なくとも一つのレンズ、グリンレンズ、マイクロレンズ、凹レンズ、円筒レンズ、拡散レンズ、フレネルレンズ、液体レンズ、第一のレンズシステム、第二のレンズシステム、光伝導体、光伝導繊維束、光アダプタヘッド、又はハイブリッド系などのこれらの組み合わせを具備することが好ましい。
光学システム3は、その中に配置されている複数の光ビーム偏向及び合焦光学機器を具備し、アダプタープレート3bの後方及び皮膚において、対応する光スポットを有する、対応する複数の合焦された光ビーム束及び焦点4を同時につくり出すように設計されることが好ましい。
【００７０】
制御部5は、予め定義された光スポットマトリックスに沿ってアダプタープレート3bの後方に複数の第一の光エネルギー及び第二の光エネルギーを同時につくり出し、複数の第一の光エネルギー又は第二の光エネルギーは、同時に又は逐次的に順次つくり出されることが好ましい。
【００７１】
カメラ部は、デジタルホログラフィカメラ又はライトフィールドカメラであることが好ましい。
【００７２】
本発明の例示的な実施態様の一つに関する上記説明は、どのように本発明を行い実施することができるかを示すものである。当業者であれば、様々な詳細を改変することにより更なる実施態様に到達できるが、それらの実施態様は依然として本発明の範囲内にあることも理解される。特に、上記実施態様の様々な特徴は、互いに組み合わせることもできる。ただし、技術的に互いに排除しないという条件である。
本発明は、図面に示された実施態様に限定されるものではない。従って、添付の請求項に記載した特徴には参照符号が付されているが、このような参照符号は単に請求項の理解を高める目的だけで記載されており、当該請求項の範囲を限定するものでは決してないと理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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