(57)【要約】本発明は概括的にはレーザー光を使った皮膚の処置に、より詳細にはそのような処置のための非侵襲的な装置および方法に関する。皮膚処置の間、表皮の加熱は望ましくない。処置される人にとっての不快、有害な皮膚反応および皮膚色素の望まれない変化を引き起こしうるからである。本発明は、ビームの横断面の周部に配置された0でない光強度の第一２２ａおよび第二２２ｂのビーム領域と、前記第一２２ａおよび第二２２ｂのビーム領域の間に配置された、前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域２２ｃとを有するレーザー処置ビームを提供する。処置ビームはその光学処置軸１３に沿って装置１０を出る。処置ビームが光学処置軸（１３）に沿って皮膚の外側層を通って前記焦点スポットに渡る際、第三のビーム領域２２ｃの広がりは、前記第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域の間に配置された、前記外側皮膚層１６における対応する第三の皮膚領域２３ｃを提供するよう事前決定および／または制御され、前記第三のビーム領域の前記より低い光強度は、前記第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域における前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度より低い前記第三の皮膚領域２３ｃにおける前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度を与えるよう事前決定および／または制御される。光源２０は、使用中に、前記第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域の熱的緩和時間より長い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成され、配置される。第三の皮膚領域２３ｃの寸法を事前決定および／または制御することによって、レーザー処置ビームによって加熱される領域内の中心に位置する、好適な寸法のヒートシンクが作り出され、皮膚の外側層における温度ホットスポットを避けるために使用される。
2017506935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を使った内側皮膚層の処置のための非侵襲的装置であって：
・当該装置の処置光軸に沿ってレーザー処置ビームのパルスを生成するための光源および付随する光学系を有しており、前記光源および光学系は、前記レーザー処置ビームの横断面内において：
・前記横断面の周部に配置された0でない光強度の第一および第二のビーム領域および
・前記第一および第二のビーム領域の間に配置された、前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域
を提供するよう構成され、配置され、
前記光学系はさらに：
・使用中に、前記処置レーザー・ビームを前記処置光軸上に配置された前記内側皮膚層内の焦点スポットに合焦し；
・使用中に、前記第一および第二のビーム領域を前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットへと案内し、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ前記外側皮膚層における第一および第二の皮膚領域を通過するようにするよう構成され、配置され、
前記第三のビーム領域の広がりは、前記第一および第二の皮膚領域の間に配置された、前記外側皮膚層における対応する第三の皮膚領域を提供するよう事前決定および／または制御され、
前記第三のビーム領域の前記より低い光強度は、前記第一および第二の皮膚領域における前記レーザー処置ビームのパルスの期間中の最大温度より低い前記第三の皮膚領域における前記レーザー処置ビームの前記パルスの期間中の最大温度を与えるよう事前決定および／または制御され、
前記光源は、使用中に、前記第一および第二の皮膚領域の熱的緩和時間より長い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成され、配置される、
装置。
【請求項２】
前記光源または光学系が、前記第一、第二および第三のビーム領域を提供するよう構成され、配置された少なくとも一つの光学要素を有しており、前記光学要素は、中心マスク、リング開口、空間光変調器（SLM）、屈折光学素子（DOE）、位相マスク、螺旋波板、渦波板、ピッチフォーク・ホログラム、Q板または円筒モード変換器である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記光学系はさらに、使用中に、前記処置レーザー・ビームを真皮内に配置された焦点スポットに合焦し；前記第一および第二のビーム領域を前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットへと案内し、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ角質層、表皮または皮膚表面層に配置されるようにする、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記光源は、使用中に、前記外側皮膚層の熱的緩和時間より長く、前記内側皮膚層の熱的緩和時間より短い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成され、配置される、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第一、第二および第三のビーム領域は、前記パルス継続時間において前記外側皮膚層の熱的侵入深さ以上の断面広がりをもつ第三の皮膚領域を提供するよう構成される、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記第一および第二のビーム領域は連続的であり、0でない光強度の環状領域の一部を形成し、前記第三のビーム領域はより低い光強度の中心領域を形成するよう構成され、より低い光強度の前記中心領域は0でない光強度の前記環状領域によって囲まれる、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記第一および第二のビーム領域は連続的でなく、前記第三のビーム領域は、前記第一および第二のビーム領域を、前記レーザー処置ビームの横断面内におけるそれらの境界の長さを通じて罹患するよう構成される、請求項１記載の装置。
【請求項８】
レーザー光を生成する装置を使って内側皮膚層を処置する非侵襲的方法であって、前記装置は、前記装置の処置光軸に沿ってレーザー処置ビームのパルスを生成するための光源および付随する光学系を有しており、当該方法は：
・横断面をもつ前記レーザー処置ビームを生成する段階であって、前記横断面は：
・前記横断面の周部に配置された0でない光強度の第一および第二のビーム領域および
・前記第一および第二のビーム領域の間に配置された、前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域
を有する、段階と；
・前記光学系を使って、前記処置レーザー・ビームを前記処置光軸上に配置された前記内側皮膚層内の焦点スポットに合焦する段階と；
・前記第一および第二のビーム領域を前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットへと案内し、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ前記外側皮膚層における第一および第二の皮膚領域を通過するようにする、段階と；
・前記第三のビーム領域の広がりを、前記第一および第二の皮膚領域の間に配置された、前記外側皮膚層における対応する第三の皮膚領域を提供するよう事前決定および／または制御する段階と；
・前記第三のビーム領域の前記より低い光強度を、前記第一および第二の皮膚領域内における前記レーザー処置ビームのパルスの期間中の最大温度より低い前記第三の皮膚領域における前記レーザー処置ビームの前記パルスの期間中の最大温度を与えるよう事前決定および／または制御する段階と；
・使用中に、前記光源を、前記第一および第二の皮膚領域の熱的緩和時間より長い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成し、配置する段階とを含む、
方法。
【請求項９】
皮膚の処置における、特に皮膚の非侵襲的なしわ低減、紫外線角化症、瘢痕組織またはアクネおよび色素斑の軽減における、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概括的にはレーザー光を使った皮膚の処置に、より詳細には該処置を実行するための非侵襲的な装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁放射のさまざまな形、特にレーザー光ビームは、脱毛、しわを軽減するための皮膚の若返り、色素斑の軽減およびアクネ、紫外線角化症、しみ、瘢痕組織、変色、血管障害のような状態の治療、アクネ治療、セルライトおよびタトゥー除去といった多様な処置のために多年にわたって皮膚に対して使われてきた。これらの処置の多くは、処置放射がある処置位置を標的とする光熱融解に依拠する。好ましくは、処置放射は、主として処置位置で吸収され、それにより処置位置での温度が所望される熱的損傷、たとえば組織壊死、変性または凝固を達成するために十分高くなるよう構成される。
【０００３】
皮膚若返り処置では、処置レーザー・ビームは皮膚の外側諸層を通過して真皮層に達する。加熱によって真皮が損傷されて、表皮に対する損傷なしに創傷応答を誘起する。換言すれば、皮膚内の標的エリアが制御された仕方で損傷され、皮膚は損傷された組織を新しいコラーゲン成長によって置き換えることができる――損傷が治癒を促進し、若返り効果が生じるのである。新たになった組織は皮膚の輝き、色調を改善し、さらには毛穴サイズ、しわおよび小じわの低減さえも与えることができる。
【０００４】
水吸収に基づく選択的な非アブレーション性光熱融解が、皮膚のアブレーションや気化なしに選択されたエリアにおける損傷を誘起するために、組織をセ氏60度から100度の間に加熱するために使われる。
【０００５】
特許文献１から知られるように、合焦されたレーザー光は、真皮層内でレーザー誘起光学破壊（LIOB:  laser  induced  optical  breakdown）を生成するために使われてもよい。
【０００６】
多くの皮膚処置は、真皮のような内側皮膚層における処置位置を必要とするので、表皮のような隣接する外側層への損傷は主要な問題である。表皮を高強度にさらすことは、望ましくない加熱を引き起こすことがある。そのような加熱は、処置される被術者に対する追加的な不快、有害な皮膚反応および皮膚色素の望まれない変化につながりうる。これは、しわや小じわといった顔の不都合を処置するときには特に望ましくない。
【０００７】
表皮の加熱を低減する技法はたとえば非特許文献１の論文から知られている。ここでは、赤外ファイバー（λ＝1.06および1.2μm）レーザー・パルスの真皮内合焦によって皮膚を処置するときの表皮傷害を避けるために能動的な表面冷却が並行して適用された。しかしながら、能動的な表面冷却は処置装置をより複雑かつ高価にする。これは家庭使用用途については特に不都合である。
【０００８】
特許文献２では、放射源と皮膚表面との間のビーム変換システムによって放射を拡散させることによる異なる手法が試みられた。このビーム変換システムは入射放射ビームを軸外れに偏向させ、皮膚の下の標的点において対称軸に交わる角度で戻すように向き付け直す。二つの主要な実施形態が記載されている――一方では単一のビームが標的軸のまわりで固定角度で回転され、他方では放射ビームが複数の角度を付けられたビームに分割される。このビーム変換システムは、このシステムを非常に複雑かつ調整困難にする。
【０００９】
さらなる既知の技法は、表皮のために通常の熱的緩和をもたらすよう十分な長さのパルス遅延だけ諸レーザー・パルスを離間させるというものである。これは非特許文献２に記載されている。特に1180〜1181ページにおいて、一般には少なくとも10ミリ秒のパルス遅延が推奨されており、一部の被術者については20ないし30ミリ秒が推奨されている。
【００１０】
処置効果が標的位置での温度および処置の継続時間の両方に依存するため、過度に長いパルス遅延は処置の全体的な継続時間を増大させうる。
【００１１】
したがって、処置装置をできるだけ簡素に保ちつつ、そのような処置の効果を改善することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第2008/001284号
【特許文献２】国際公開第2005/122694号
【特許文献３】米国特許第7961371号
【特許文献４】米国特許第7982938号
【特許文献５】米国特許第6015404号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Manstein  D,  Poureshagh  M,  Yaroslavsky  I,  Altshuler  GB,  and  Anderson  RR、"Spatially  confined  photothermolysis  of  dermal  targets  using  an  IR-fiber  laser  in  combination  with  focusing  and  contact  cooling"、Lasers  Surg  Med.,  14(Suppl):28  (2002)
【非特許文献２】Goldman,  Weiss  R,  and  Weiss  M、"Intense  Pulsed  Light  as  a  Nonablative  Approach  to  Photoaging",  Dermatol  Surg  2005;31:1179-1187
【非特許文献３】Choi  and  Welch、"Analysis  of  Thermal  Relaxation  During  Laser  Irradiation  of  Tissue"、Lasers  in  Surgery  and  Medicine  29:351-359(2001)
【非特許文献４】Cagniot,  Fromager  et  al、"Generation  of  pure  TEMp0  modes  using  a  friendly  intra-cavity  laser  beam  shaping  technique"、Laser  Beam  Shaping  XII;  SPIE  Vol.8130,  813006  (2011)
【非特許文献５】Tae  Moon  Jeong  and  Jongmin  Lee、"Laser  Beam  Diagnostics  in  a  Spatial  Domain"、F.J.  Duarte（編）、『Laser  Pulse  Phenomena  and  Applications』、第１１章、ISBN  978-953-1007-405-4
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、レーザー光を使った内側皮膚層の処置のための非侵襲的な皮膚処置装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的は、本発明によれば、装置であって：
・当該装置の処置光軸に沿ってレーザー処置ビームのパルスを生成するための光源および付随する光学系を有しており、前記光源および光学系は、前記レーザー処置ビームの横断面内において：
・前記横断面の周部に配置された0でない光強度の第一および第二のビーム領域および
・前記第一および第二のビーム領域の間に配置された、前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域
を提供するよう構成され、配置され、
前記光学系はさらに：
・使用中に、前記処置レーザー・ビームを前記処置光軸上に配置された前記内側皮膚層内の焦点スポットに合焦し；
・使用中に、前記第一および第二のビーム領域を前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットへと案内し、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ前記外側皮膚層における第一および第二の皮膚領域を通過するようにするよう構成され、配置され、
前記第三のビーム領域の広がりは、前記第一および第二の皮膚領域の間に配置された、前記外側皮膚層における対応する第三の皮膚領域を提供するよう事前決定および／または制御され、
前記第三のビーム領域の前記より低い光強度は、前記第一および第二の皮膚領域における前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度より低い前記第三の皮膚領域における前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度を与えるよう事前決定および／または制御され、
前記光源は、使用中に、前記第一および第二の皮膚領域の熱的緩和時間より長い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成され、配置される、
装置によって達成される。
【００１６】
上記目的は、レーザー光を生成する装置を使って内側皮膚層を処置する非侵襲的方法であって、前記装置は、前記装置の処置光軸に沿ってレーザー処置ビームのパルスを生成するための光源および付随する光学系を有しており、当該方法は：
・横断面をもつ前記レーザー処置ビームを生成する段階であって、前記横断面は：
・前記横断面の周部に配置された0でない光強度の第一および第二のビーム領域および
・前記第一および第二のビーム領域の間に配置された、前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域
を有する、段階と；
・前記光学系を使って、前記処置レーザー・ビームを前記処置光軸上に配置された前記内側皮膚層内の焦点スポットに合焦する段階と；
・前記第一および第二のビーム領域を前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットへと案内し、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ前記外側皮膚層における第一および第二の皮膚領域を通過するようにする、段階と；
・前記第三のビーム領域の広がりを、前記第一および第二の皮膚領域の間に配置された、前記外側皮膚層における対応する第三の皮膚領域を提供するよう事前決定および／または制御する段階と；
・前記第三のビーム領域の前記より低い光強度を、前記第一および第二の皮膚領域内における前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度より低い前記第三の皮膚領域における前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度を与えるよう事前決定および／または制御する段階と；
・使用中に、前記光源を、前記第一および第二の皮膚領域の熱的緩和時間より長い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成し、配置する段階とを含む、
方法によっても達成される。
【００１７】
本発明は、前記レーザー処置ビームの横断面内で有意により低い強度の少なくとも一つの中心ビーム領域を提供することにより、外側皮膚層における対応する中心皮膚領域が提供されるという洞察に基づいている。この中心皮膚領域における前記より低いレーザー強度は、周囲の皮膚領域よりも低い度合いの加熱を提供するよう構成され、配置されてもよい。換言すれば、周囲の皮膚領域のためのヒートシンク領域が提供される。皮膚の前記外側層の加熱が、通常のガウス型またはトップハット型の強度プロファイルをもつビームを利用するときよりも一様に分布されることができ、そのため外側皮膚層における望まれない熱的損傷につながりうるホットスポットを回避するので、有利である。このヒートシンク領域の広がりを制御および／または事前決定することは、外側皮膚層における過大な温度を防止する便利な方法である。
【００１８】
光源は、使用中に、前記第一および第二の皮膚領域の熱的緩和時間より長い前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を与えるよう構成され、配置される。こうして、本発明は、外部冷却のようなさらなる施策を使うことなく、より長い継続時間のパルスを使って内側皮膚層を処置することを可能にする。内側ヒートシンク領域は、前記外側皮膚層において、周囲の皮膚領域からの過剰な熱が散逸しうる皮膚領域を提供する。
【００１９】
前記光源または光学系がさらに、前記第一、第二および第三のビーム領域を提供するよう構成され、配置された少なくとも一つの光学要素を有することも有利でありうる。この光学要素（単数または複数）は、光源内、たとえばレーザー空洞内に、あるいは前記光学系内に配置されてもよい。当技術分野において既知のいかなる好適な光学要素が使用されてもよい。たとえば、中心マスク、リング開口、空間光変調器（SLM:  Spatial  Light  Modulator）、屈折光学素子（DOE:  Diffractive-Optical  element）、位相マスク、螺旋波板（spiral  wave  plate）、渦波板（vortex  wave  plate）、ピッチフォーク・ホログラム（Pitch-Fork  Hologram）、Q板（Q-Plate）または円筒モード変換器（Cylindrical  Mode  Converter）がある。前記ビーム領域を提供するためにこれらの光学要素の二つ以上を組み合わせることが有利であることがある。前記光源内の少なくとも一つの光学要素を、前記光学系内の少なくとも一つの光学要素と組み合わせて設けることが有利であることもある。
【００２０】
本発明は、前記ビーム領域の多くの構成を提供しうるが、前記レーザー処置ビームの前記横断面において、連続的でない第一および第二のビーム領域を提供し、前記第三のビーム領域を、前記第一および第二のビーム領域をそれらの境界の長さを通じて分離するように構成することが特に有利であることがある。
【００２１】
あるさらなる有利な構成では、前記第一および第二のビーム領域は連続的であり、0でない光強度の環状領域の一部を形成し、前記第三のビーム領域はより低い光強度の中心領域を形成するよう構成され、より低い光強度の前記中心領域は0でない光強度の前記環状領域によって囲まれる。そのようなリング状のまたはドーナツ状のパターンは、適切に配置された中心開口〔アパーチャ〕または当業者に既知の他の多くの技法を使って提供されてもよい。
【００２２】
前記光源を、使用中に、前記外側皮膚層の熱的緩和時間より長く、前記内側皮膚層の熱的緩和時間より短い前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成し、配置することが有利であることがある。たとえば、前記外側皮膚層が表皮である場合、パルス継続時間は10ないし30ms以上であるべきである。これらの値は表皮の熱的緩和時間の典型的な値である。内側皮膚層が真皮であれば、パルス継続時間は100msないし300ms以下であるべきである。これらの値は真皮の熱的緩和時間の典型的な値である。そのようなパルス継続時間は、表皮に不要な熱的損傷を免れさせつつ、合焦された位置において真皮を効果的に加熱することが期待される。特に、パルス継続時間は、前記第一および第二の皮膚領域に存在する皮膚組織の熱的緩和時間より長く、前記レーザー処置ビームの焦点スポットに存在する皮膚組織または発色体の熱的緩和時間より短いよう事前決定および／または制御されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】皮膚１５の内側層１７を処置しているときに使用中の装置１０の最も重要な諸部分を図的に示す図である。
【図２】処置レーザー・ビーム２２における0でない強度のビーム領域２２ａ、２２ｂを概略的に描く図である。
【図３】より低い強度のビーム領域２２ｃによって離間された、0でない強度２２ａおよび２２ｂのビーム領域を有するレーザー処置ビーム２２の横断面の例を示す図である。
【図４】より低い強度のビーム領域１２２ｃによって離間された、0でない強度１２２ａおよび１２２ｂのビーム領域を有するレーザー処置ビーム１２２の横断面の例を示す図である。
【図５】Ａは、ガウス型およびフラットトップ型レーザー処置ビーム２２についてのビーム・プロファイルを横断した強度を概略的に描く図であり、Ｂは、Ａに描かれたレーザー処置ビームを使った内側皮膚層の処置から帰結する表皮の温度プロファイルを概略的に描く図である。
【図６】Ａは、本発明に基づく修正されたガウス型および修正されたフラットトップ型レーザー処置ビーム２２についてのビーム・プロファイルを横断した強度を概略的に描く図であり、Ｂは、Ａに描かれたレーザー処置ビームを使った内側皮膚層の処置から帰結する表皮の温度プロファイルを概略的に描く図である。
【図７】外側皮膚層についての熱的侵入深さとパルス継続時間の間の関係７０を決定するためのシミュレーションの結果を描く図である。
【図８】対応して構成された装置によって提供されうる既知の矩形横レーザー・モード、たとえばエルミート・ガウシアン・モードの例を描く図である。
【図９】対応して構成された装置によって提供されうる既知の円筒形横レーザー・モード、たとえばラゲール・ガウシアン・モードの例を描く図である。  異なる図面において同じ参照符号を有する項目は同じ構造的特徴および同じ機能をもつまたは同じ項目であることを注意しておくべきである。そのような項目の機能および／または構造がすでに説明されている場合、詳細な説明においてその説明を繰り返す必要はない。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明に基づくレーザー処置装置１０を概略的に示している。当該装置は、当該装置１０の処置光軸１３に沿ってレーザー処置ビーム２２を生成するよう構成され、配置された光源２０および光学系１２を有する。レーザー光ビーム２２は、人間または動物の皮膚１５の内側層１７を処置するための好適な周波数およびパルス継続時間のものである。光源２０は典型的にはパルス・レーザーであり、たとえば1435nmでの発光および1〜1000msのパルス継続時間をもつダイオード・レーザーである。使用の間、レーザー光は、処置光軸１３に沿った処置レーザー・ビーム２２として装置１０を出て、皮膚１５の外側表面に入射する。装置１０は、真皮１７のような皮膚の内側層を処置するよう配置されている。ここで、処置レーザー・ビーム２２は、処置光軸１３に沿って皮膚１５の外側層１６を通過する。光学系１２は、処置ビーム２２を内側皮膚層１７における焦点スポット２５に合焦するよう構成され、配置される。焦点スポット２５は処置光軸１３上に配置される。
【００２５】
ビームの合焦は、焦点スポット２５におけるレーザー強度を増し、焦点スポット２５が外側皮膚層１６より高い温度に達することになるので、このことは処置の効果を高める。これは、合焦深さの動的な制御を許容する比較的簡単な合焦システムを提供する。これは、入射ビームを複数のビームに分け、それらのビームを軸から離れるよう偏向させ、それらのビームを皮膚の表面の下で交わるよう向き付け直す非常に込み入ったビーム変換システムを使う特許文献２に記載されるような既知の装置とは異なる。
【００２６】
焦点スポット２５は、処置位置に対応するよう選択される。たいていの用途では、焦点スポットは処置位置に配置される。
【００２７】
いくつかの用途では、焦点スポット２５を処置位置の近傍に配置することが有利であることもある。それにより、焦点スポット２５からの熱が処置位置に向かって拡散する。その際、焦点スポットは、内側皮膚層１７における好適な発色体と一致するよう選択される。
【００２８】
光源２０および光学系１２は、処置ビーム２２を合焦しないことによって、より拡散した処置ビーム２２を提供するよう構成されてもよい。その場合、内側皮膚層１７における処置位置は、処置ビーム２２によって照射される好適に位置される発色体によって決定される。光学系１２は、第一２２ａおよび第二２２ｂのビーム領域を外側皮膚層１６を通って前記処置位置へと案内し、それにより第一２２ａおよび第二２２ｂのビーム領域がそれぞれ外側皮膚層１６における第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域を通過するようにするよう好適に構成される。
【００２９】
皮膚１５は、異なる光学的属性をもつ複数の層を有する。表皮１６は最も外側の諸皮膚層から構成され、防水の保護障壁をなす。表皮１６の最も外側の層は角質層である。真皮１７は表皮１６の下に位置する。
【００３０】
本発明の好ましい使用によれば、焦点スポット２５は真皮１７内に配置され、第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域は角質層、表皮１６または皮膚表面層に存在する。第三のビーム領域２３ｃの広がりは、対応する第三の皮膚領域の必要とされる広がりを提供するよう事前決定および／または制御される。第三の皮膚領域２３ｃの広がりは、外側皮膚層１６における第三の皮膚領域２３ｃ内の処置の間の最大温度が第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域における周囲領域における最大温度より低いことを保証するための好適な寸法のヒートシンクを提供するよう選択される。
【００３１】
皮膚領域内の温度は、使用中に、赤外線カメラまたはマイクロフォンなどの当技術分野において既知のいかなる便利な装置を使ってモニタリングされてもよい。代替的または追加的に、前記最大温度が超過されないよう本発明の装置を構成および配置するために、皮膚シミュレーションが使われてもよい。
【００３２】
装置１０が皮膚１５におけるしわを軽減するために使用される場合、焦点スポット２５は真皮１７のコラーゲン中に配置される。新コラーゲン形成につながる、焦点スポット２５の位置における微視的な損傷を作り出すためである。その際、焦点スポット２５は、皮膚１５の外側表面の下0.2ないし2mmの間のところに配置されてもよい。典型的には、形成される損傷は、焦点スポット２５の体積より大きい。
【００３３】
光学系１２は、使用中に、処置光軸１３に沿って装置１０を出るようレーザー処置ビーム２２を案内するよう構成され、配置され、該ビームは次いで処置されるべき皮膚１５の外側表面に入射する。光学系１２はまた、使用中に、処置光軸１３に沿って内側皮膚層１７内の焦点スポット２５まで処置レーザー・ビームを案内するよう構成され、配置される。単語「案内」は、光ビームの方向が実質的に変更される構成および処置ビーム２２が実質的な変更なしに光ビーム方向に沿って伝搬するままにされる構成および任意の中間度合いの方向変化を含む。すべての場合において、処置ビーム２２は、処置光軸１３に沿って装置１０を出る。
【００３４】
皮膚１５の外側表面に入射するレーザー処置ビーム２２は、光源２０によって生成されたビームとほぼ同じ直径であろう。これは、ビーム変換システムを使って入射光ビームの断面積より大きな全面積をもつ皮膚表面上のスポットを作り出す特許文献２に記載されるような既知の装置とは異なっている。
【００３５】
結果として、処置光ビーム２２は焦点スポット２５への途上で外側皮膚層を通過する。本発明に基づく装置１０は、焦点スポット２５に対応する処置位置における処置の間、この外側皮膚層における熱的損傷を防止または緩和するよう構成され、配置される。換言すれば、本発明は、外側皮膚層１６をホットスポットから防護する。
【００３６】
「外側皮膚層」という句は、単なる表皮１６以上のものを含むよう解釈されるべきである。本発明は、皮膚１５の表面あるいはさらに真皮１７の上層を保護するためにも使用されうる。「内側皮膚層」という句は、単なる真皮１７以上のものを含むよう解釈されるべきである。焦点スポット２５は、真皮１７の上層に、あるいはさらに表皮１６に配置されてもよい。唯一の制約は、外側皮膚層が、内側皮膚層内に配置される焦点スポット２３と装置１０との間に位置されるということである。
【００３７】
図３は、レーザー処置ビーム２２を横切る横断面を描いている。0でない光強度のリング形状の外側ビーム領域２２ａ、２２ｂが与えられる。これは、外側リング２２ａ、２２ｂより実質的に低い光強度をもつ内側の円板形状のビーム領域２２ｃを含む。典型的には、ほぼ200〜500ミクロンの外側リング２２ａ、２２ｂの直径に比して、内側の円板形状のビーム領域２２ｃはほぼ100〜200ミクロンの直径である。各ビーム領域２２ａ、２２ｂの端は、強度が当該ビーム領域内の最大強度の半分に等しくなる点を結んだ輪郭であると考えられてもよい。
【００３８】
この「ドーナツ」断面は、処置ビーム２２の内側ビーム領域２２ｃにおいて光強度を軽減するあるいはさらに遮る少なくとも一つの光学要素を有する光源２０または光学系１２によって提供されてもよい。当技術分野において既知のいかなる好適な光学要素が使用されてもよい。たとえば、中心マスク、リング開口、特許文献３から知られるような空間光変調器（SLM:  Spatial  Light  Modulator）、屈折光学素子（DOE:  Diffractive-Optical  element）、特許文献４から知られるような位相マスク、螺旋波板（spiral  waveplate）、渦波板（vortex  waveplate）、ピッチフォーク・ホログラム（Pitch-Fork  Hologram）、Q板（Q-Plate）または円筒モード変換器（cylindrical  Mode  Converter）がある。そのような要素の複数および／または組み合わせが使用されてもよい。
【００３９】
図２は、図１に描かれた装置１０によって提供される、レーザー処置ビーム２２を横切る長手方向の断面を概略的に描いている。該レーザー処置ビームは、図３に描かれる横方向の断面を与えるよう構成され、配置される。
【００４０】
図２はさらに、該レーザー処置ビーム２２が低強度の中心領域２２ｃをもち、該レーザー処置ビームが皮膚１５の外側表面に入射し、外側皮膚層１６を通って焦点スポット２５に渡ることを描いている。外側皮膚層は表皮１６内に位置されており、焦点スポット２５は真皮１７内に位置されている。光学系１２は、処置ビーム２２を、処置位置またはその近くにある焦点スポットに合焦するよう構成されている。
【００４１】
長手方向断面では、レーザー処置ビームは、横断面の周部に配置された0でない光強度の第一２２ａおよび第二２２ｂのビーム領域と、第一２２ａおよび第二の２２ｂのビーム領域の間に延在し、前記0でない光強度より実質的に低い光強度の第三のビーム領域２２ｃを有する。横断面で見たとき、第一２２ａおよび第二２２ｂのビーム領域は、図３に描かれる、リング様の外側ビーム領域の部分である。
【００４２】
レーザー処置ビーム２２は、外側皮膚層１６を通過する際、処置ビーム２２における0でない強度の第一２２ａおよび第二２２ｂのビーム領域に対応する、0でない光強度の第一２３ａおよび第二の皮膚領域２３ｂを外側皮膚層１６において作り出す。処置ビーム２２におけるビーム領域と外側皮膚層１６における皮膚領域２３ａ、２３ｂの寸法および強度の間の関係は、外側皮膚層１６の散乱および吸収属性ならびに第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域と皮膚１５の外側表面との間に位置する組織に依存する。外側皮膚層１６の皮膚領域２３ａ、２３ｂにおける寸法および強度は、それらの皮膚領域２３ａ、２３ｂにおける温度上昇を決定する。
【００４３】
第一２２ａおよび第二２２ｂの0でない強度のビーム領域は、該0でない光強度より低い光強度をもつ第三のビーム領域２２ｃによって離間される。この、より低い光強度は、前記0でない強度より実質的に低い。これは、第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域より実質的に低い強度をもつ外側皮膚層における第三の皮膚領域２３ｃを作り出す。ここでもまた、中心ビーム領域２２ｃと中心皮膚領域２３ｃの寸法および強度の間の関係は、外側皮膚層の散乱および吸収属性ならびに中心皮膚領域２３ｃと皮膚１５の外側表面との間に位置する組織に依存する。この中心皮膚領域２３ｃはこの皮膚領域２３ｃにおけるレーザー光の強度によってその温度が高められていることがあるが、第三のビーム領域２２ｃの広がりは、第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域の間の好適な寸法のヒートシンクを提供するよう、事前決定および／または制御される。
【００４４】
処置位置におけるレーザー処置ビーム２２の強度プロファイルも、0でない強度およびより低い強度の領域を有していてもよい。だが処置位置におけるそれらの領域の寸法および強度は、使用される合焦の度合い、処置位置の散乱および吸収属性、処置位置と皮膚１５の外側表面との間に位置する組織に依存する。
【００４５】
処置ビーム２２が真皮１７内の焦点スポット２５に合焦される場合、著しく異なる強度の領域は、熱拡散のため、もはや保存されない。合焦は、加熱される領域を局在化させるのを助ける。合焦はまた、表皮１６では真皮１７よりもパワー密度がずっと低いことがありうるので、表皮１６への損傷を防止する助けにもなる。
【００４６】
本発明のためには、処置位置においてさらなるヒートシンク皮膚領域が作り出されることは必要ない。
【００４７】
処置位置での処置の間、外側皮膚層１６の第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域においては温度が上昇する。これら皮膚領域の間にヒートシンクを設けることによって、より高度の熱拡散および熱再分配は、第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域内の熱損傷のリスクが低減されることを意味する。装置１０の適切な構成により、ヒートシンク寸法は、処置の間、第三の中心皮膚領域２３ｃ内における最大温度が第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域内の最大温度より低いよう、決定されうる。
【００４８】
動作原理は、図５のａ、ｂ、図６のｂ、ｃで与えられるグラフからも理解されうる。図５のａは、当技術分野において既知の二つのレーザー・ビーム強度プロファイル――通常のガウシアン・プロファイル３０および通常のフラットトップ・プロファイル４０――を描いている。縦軸６１は、単位面積当たりのパワーとしてレーザー光の強度を表わし、横軸６２はレーザー処置ビーム２２の横断面を通じた位置を表わす。フラットトップ・プロファイル４０内のレーザー強度はビーム断面の直径を横断してほぼ一定である。強度閾値５０も横軸と並行に、フラットトップ・プロファイル４０の最大強度にほぼ等しい強度のところに描かれている。ガウシアン・プロファイル３０における強度は、ビーム断面を横断したガウス分布を示し、中心の最大は強度閾値５０を有意に超過している。ガウシアン・プロファイル３０およびフラットトップ・プロファイル４０は同じパワーをもつビームを表わす。
【００４９】
レーザー・ビーム・プロファイルが皮膚１５を処置するために使われるとき、図５のｂに描かれる表皮１６温度プロファイルが帰結する。縦軸６５は、複数のレーザー・パルスに曝露した後の表皮における温度を表わし、横軸６６は、最大温度が制御されるところの外側皮膚位置の横断面を通じた位置を表わす。それぞれガウシアン・ビーム強度プロファイル３０およびフラットトップ強度プロファイル４０への曝露から帰結する、ガウシアン温度プロファイル３５およびフラットトップ温度プロファイル４５が描かれている。表皮において所望される最大温度にほぼ等しい温度のところに、横軸に平行に、温度閾値５５も描かれている。ガウシアン温度プロファイル３５は、温度閾値５５を著しく超過する中心最大をもつ、外側皮膚位置２３を横断するガウシアン分布を示す。この「ホットスポット」は、強度プロファイル３５におけるピーク強度に起因し、当技術分野における既知の問題である。
【００５０】
通常、この「ホットスポット」は、フラットトップ強度プロファイル４０を使って回避される。しかしながら、関連する温度プロファイルはフラットトップではない。図５のｂは、つりがね形に似ている出力皮膚位置を横断したそれぞれのフラットトップ温度プロファイル４５を描いている。プロファイル４５の中心部分は温度閾値５５を超えて延び、表皮における「ホットスポット」を表わす。フラットトップ強度プロファイル４０がフラットトップ温度プロファイルを生成するという想定は、比較的短い処置時間または比較的短いパルスについては成り立つ。フラットトップ強度プロファイルを用いた典型的な処置の間、表皮における放射強度は外側皮膚位置２３を横断してほぼ一定である。しかしながら、温度が上がるにつれて、熱は外側皮膚位置から周囲の組織に拡散し去る。つまり、周囲の組織がヒートシンクのはたらきをするのである。本発明は、外側皮膚位置の中心における熱が、熱された組織によって囲まれているために拡散できず、このためたとえフラットトップ強度プロファイル４０を使っているときでも外側皮膚位置の中心におけるホットスポットが生じるという洞察に基づいている。
【００５１】
ホットスポット問題に対する通常の解決策は、表皮ホットスポットが生じなくなるまで処置ビーム・プロファイルにおける最大強度５０を低下させるということである。しかしながら、これはレーザー処置ビーム２２のパワーをも低下させ、より低い効果および／または延びた処置時間につながる。
【００５２】
図６のａは、本発明に基づくレーザー強度プロファイルの二つの例を描いている。軸６１、６２および強度閾値５０は図５のａについて描かれたのと同じである。図６のａは、図５のａにおいて描かれたプロファイルの修正されたバージョンを描いている――修正されたガウシアン強度プロファイル１３０および修正されたフラットトップ強度プロファイル１４０である。修正されたフラットトップ・プロファイル１４０は、ビーム断面の中心において強度が0に下げられているほかは、図５のａに描かれたプロファイル４０と同じである。修正されたガウシアン・プロファイル１３０は、ビーム断面の中心において強度が0に下げられているほかは、図５のａに描かれたプロファイル３０と同じである。いずれの場合にも、非常に低い強度をもつ中心ビーム領域２２ｃが設けられる。強度を強度閾値５０より上に上げることによって、修正された強度プロファイル１３０、１４０におけるパワーは図５のａの強度プロファイルにおけるのと同じに保たれる。
【００５３】
図６のａのレーザー・ビーム・プロファイルのいずれかが皮膚１５を処置するために使われるとき、図６のｂに描かれる、修正された表皮１６の温度プロファイル１４５が帰結する。図６のｂでは、軸６５、６６および表皮温度閾値５５は図５のｂについて描かれたのと同じである。修正された表皮温度プロファイル１４５はここでもまた、つりがね形に似ているが、外側皮膚位置２３ｃの中心における温度は、外側皮膚位置２３ｃの中心における追加的なヒートシンクの存在のため、つりがねの肩２３ａ、２３ｂにおける温度より低い。温度プロファイルのどの点も表皮温度閾値５５を超えない。
【００５４】
したがって、本発明は、中心ヒートシンク２３ｃを設けることによって、レーザー処置ビーム２２のパワーを著しく低下させることなく、外側皮膚位置におけるホットスポットを回避することを可能にする。結果として、処置位置に到達するパワーも著しく低下しない。ヒートシンクの寸法は、処置の間、外側皮膚位置２３ａ、２３ｂ、２３ｃにおける最大温度を制限するよう事前決定および／または制御される。ヒートシンクの寸法が事前決定されるだけであれば、皮膚のシミュレーションを使って、所望される処置に依存して適切な設定を決定してもよい。ヒートシンクの寸法が制御されるだけであれば、AltshulerおよびErofeevによる特許文献５に描かれる温度センサーのような、何らかの形のフィードバックが所望される。好ましくは、外側皮膚位置２３ａ、２３ｂ、２３ｃにおける最も正確な温度制御を提供するために、事前決定側面および制御側面の両方が使われる。
【００５５】
熱損傷を防止するために必要とされる中心ヒートシンクの寸法は、下記を含む少なくとも一つのパラメータに依存する：
・第三２３ｃの皮膚領域におけるレーザー処置ビーム強度、
・第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域の離間、
・第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域におけるレーザー処置ビーム強度、
・レーザー処置ビーム２２のパルス継続時間、
・処置パルス間のパルス遅延、
・外側皮膚位置２３ａ、２３ｂ、２３ｃの、熱的緩和時間のような光学的および熱的属性、
・外側皮膚位置２３ａ、２３ｂの周囲の皮膚組織の光学的および熱的属性、
・外側皮膚位置２３ａ、２３ｂの周囲の皮膚組織の温度、
・レーザー処置ビーム２２の波長スペクトル、放射度（irradiance）およびスポット・サイズ、
・外側皮膚位置２３ａ、２３ｂ、２３ｃの、皮膚１５の表面の下の深さ、
・身体上での皮膚１５の位置および処置される個人、
・処置サイクルの位相。
【００５６】
中心ヒートシンクの寸法を事前決定および／または制御するために使用されてもよい装置１０のパラメータは次のものを含む：
・レーザー処置ビーム２２の波長スペクトル、放射度（irradiance）およびスポット・サイズ、
・レーザー処置ビーム２２の横断面のビーム領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおいて与えられるレーザー処置ビーム強度、
・装置１０の開口数（NA）、
・レーザー処置ビーム２２の横断面のビーム領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃの寸法および広がり、
・レーザー処置ビーム２２のパルス継続時間、
・処置パルス間のパルス遅延。
【００５７】
当業者は、装置１０のパラメータを、適切なシミュレーションおよび／または測定によって決定できるであろう。
【００５８】
適切な設定のいくつかの例は次のとおり：
・レーザー・ビーム・パルスにおける送達可能なエネルギー・レベルは、皮膚の表面で測って、0.1から20mJの間であってもよい。
・光の波長は800から1500nmの間であってもよい。この範囲では、皮膚の透過が高く、散乱および線形吸収は低い。
・横断面における前記より低い強度のビーム領域２２ｃの直径100〜200ミクロン。
【００５９】
皮膚の熱的緩和時間に関して多くの測定がなされてきた。たとえば、非特許文献３の論文がある。この論文では、通常のガウシアンおよび通常のフラットトップのレーザー・ビーム・プロファイルの両方を使って熱的緩和時間を調査した。特に、この論文は、皮膚が複数のパルスを用いて処置されているときの熱的緩和を解析している。
【００６０】
中心皮膚ヒートシンク領域が、該中心ヒートシンクの断面広がり（cross-sectional  extent）が外側皮膚層１６の熱的侵入深さ以上であるような寸法にされれば有利でありうる。断面広がりは、第一２３ａおよび第二２３ｂの皮膚領域の向かい合う端〔エッジ〕の間の、皮膚１５の表面にほぼ平行な平面を通る距離を測定することによって決定されてもよい。各皮膚領域２３ａ、２３ｂの端は、皮膚領域内の最大強度の半分に等しい強度をもつ点を結ぶ輪郭と考えられてもよい。ミクロン単位で測った熱的侵入深さは典型的には50〜200ミクロンである。
【００６１】
図７は、皮膚の上層について熱的侵入深さとパルス継続時間との間の関係７０を決定するためのシミュレーションの結果を描いている。横軸６４は0から120msまで20msのきざみでミリ秒（ms）単位でパルス継続時間を描いており、縦軸６３は0から250μmまで50μmのきざみでミクロン（μm）単位で熱的侵入深さを描いている。関係７０は0ms/4.5μmで始まり、1.5ms/23μm；10ms/72μmおよび92ms/225μmを通過する。よって、熱的侵入深さはパルス継続時間とともに増大する。
【００６２】
本発明によれば、レーザー処置ビームのパルスは、外側皮膚領域の熱的緩和時間より長いパルス継続時間をもつ。そのような比較的長いパルスは通常、避けられている。熱的緩和時間より長いパルスは処置の間に着実な温度上昇につながることがあり、そのため皮膚の温度が熱的傷害のための閾値を超えることがありうるからである。表皮についての熱的緩和時間は個人、身体上の位置およびレーザー処置のパラメータに依存するが、典型的には10から30msである。非特許文献２の論文のp.1180ないし1181の「Pulse  Durations」を参照。
【００６３】
よって、図７に描かれる関係７０を使うと、30msのパルス長さは、約100ミクロン（μm）の熱的侵入深さにつながる。したがって、中心ヒートシンクの断面広がりは少なくとも100ミクロンであるべきである。これを達成するために、レーザー処置ビーム２２の横断面における第三のビーム領域２２ｃは直径が約100〜200ミクロンであるべきである。
【００６４】
本発明を、表皮冷却など、当技術分野において知られている他の施策と一緒に使うことも有利でありうる。
【００６５】
横ビーム断面内の0でない強度およびより低い強度のビーム領域は、レーザー光源２０を、中心領域が周部より実質的に低い強度をもつ高次モードで、すなわち基本モードではなく、出力が複数の高次モードの組み合わせである混合マルチモードでもなく、動作するよう構成し、配置することによって提供されてもよい。高次モードは、必要とされる、0でない強度および実質的により低い強度の領域を作り出すために十分に純粋であるべきである。レーザー空洞または共振器の適切な構成など、当技術分野において知られているいかなる方法がこれを達成するために使われてもよい。たとえば、非特許文献４の論文は、レーザー空洞（共振器）における位相および振幅DOEをもつ高次モードを生成するモデルを開示している。たとえば、π位相板が平凹空洞中に挿入される。
【００６６】
図９は、使用されうる、LG-01、LG-02、LG-03のような既知のラゲール・ガウシアン・モードの例を描いている。本特許出願では、LGモードについての標準的な記号法が使われる――第一のインデックスが動径方向モード次数の数字（p）を示し、第二のインデックスが角度方向モード次数の数字（l）を示す。
【００６７】
本発明の強度領域は、レーザー光源２０を、p＝0、l＝1であるLG-01*モードで動作するよう構成し、配置することによって提供されてもよい。ここで、「*」は、これが図３に描かれるいわゆる「ドーナツ」もしくは環状モードであることを示す。第一２２ａおよび第二２２ｂのビーム領域は連続的であり、0でない光強度の環状領域の一部をなす。第三のビーム領域２２ｃは、より低い光強度の中心領域をなすよう構成され、より低い強度の前記領域は、0でない光強度の前記環状領域によって囲まれる。
【００６８】
LG-11、LG-21、LG-22、LG-34のようなLGモードも、低強度の複数の好適な領域２２ｃを提供するために使用されうる。
【００６９】
図８は、使用されうる、HG-01、HG-10またはHG-11のような既知のエルミート・ガウシアン・モードの例を描いている。図４は、HG-01モードを近似する横断面１２２を描いている――0でない強度の二つの連続しない領域１２２ａ、１２２ｂが提供されており、レーザー処置ビーム１２２の横断面内のそれらの境界の全長に沿って、より低い強度の第三の領域１２２ｃによって離間されている。この強度プロファイルは、レーザー源に対する適切な修正によって、あるいは処置ビーム２２中に好適なマスクを適切な位置において配置することによって、作り出されてもよい。HG-12、HG-21、HG-30、HG-31およびHG-33のようなHGモードも、低強度の複数の好適な領域２２ｃを提供するために使われてもよい。
【００７０】
高次レーザー・モードにおける強度分布についてのさらなる詳細は、非特許文献５に見出すことができる。
【００７１】
好適な強度プロファイルは、レーザー空洞内の修正および／または光学素子ならびにレーザー空洞外の光路に沿って配置されている光学素子の組み合わせによって作り出されてもよいことは当業者には明らかであろう。
【００７２】
本発明に基づく装置および方法は、皮膚の任意の好適な処置のために、特に皮膚における非侵襲的なしわの軽減、紫外線角化症、瘢痕組織またはアクネおよび色素斑の軽減のために使われてもよい。本装置および方法は、選択的光熱融解、特にアブレーション式および非アブレーション式技法のために使用されうる。
【００７３】
レーザー光源２０は、装置１０の外側に配置されて、光ファイバーを使って接続されてもよい。これは、よりかさばってより重いレーザー源などを別個の静的ユニットに配置することにより、小型軽量のアプリケーター・ユニットを提供する。
【００７４】
上述した実施形態が本発明を限定するのではなく例解するものであること、当業者は多くの代替的な実施形態を考案できるであろうことは注意しておくべきである。
【００７５】
請求項では、括弧に入れられたいかなる参照符号も請求項を限定するものと解釈されるものではない。動詞「有する／含む」およびその活用形は、請求項において述べられているもの以外の要素やステップの存在を排除するものではない。要素の単数表現はそのような要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、いくつかの相異なる要素を有するハードウェアによっておよび好適にプログラムされたコンピュータによって実装されうる。いくつかの手段を列挙している装置請求項において、これらの手段のいくつかが同一のハードウェア項目によって具現されてもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項において記載されているというだけの事実がこれらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【符号の説明】
【００７６】
１０  皮膚処置装置
１２  光学系
１３  装置光軸
１５  皮膚
１６  皮膚の表皮層
１７  皮膚の真皮層
２０  レーザー処置ビーム（２２）を生成する光源
２２  レーザー処置ビーム
２２ａ  0でない光強度の第一のビーム領域
２２ｂ  0でない光強度の第二のビーム領域
２２ｃ  前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域
２３ａ  外側皮膚層における第一の皮膚領域
２３ｂ  外側皮膚層における第二の皮膚領域
２３ｃ  外側皮膚における第三の皮膚領域
２５  焦点スポット
３０  ガウシアン・レーザー・ビーム強度プロファイル
３５  ガウシアン強度プロファイルにさらされたときの表皮温度プロファイル
４０  フラットトップ・レーザー・ビーム強度プロファイル
４５  フラットトップ強度プロファイルにさらされたときの表皮温度プロファイル
５０  強度閾値
５５  表皮温度閾値
６１  強度軸（縦）
６２  レーザー・ビーム横断面における位置の軸（横）
６３  ミクロン単位での熱的侵入深さ（縦軸）
６４  ミリ秒単位でのパルス継続時間（横軸）
６５  表皮温度軸（縦）
６６  外側皮膚位置の横断面における位置の軸（横）
７０  皮膚における熱的侵入深さとパルス継続時間との間の関係
１２２  処置レーザー・ビームの第二の実施形態
１２２ａ  （代替）第一ビーム領域＝0でない強度
１２２ｂ  （代替）第二ビーム領域＝0でない強度
１２２ｃ  （代替）前記0でない光強度より低い光強度の第三ビーム領域
１３０  修正されたガウシアン・レーザー・ビーム強度プロファイル
１４０  修正されたフラットトップ・レーザー・ビーム強度プロファイル
１４５  修正された表皮温度プロファイル
【図１】
2017506935.tif 000003
【図２】
2017506935.tif 000004
【図３】
2017506935.tif 000005
【図４】
2017506935.tif 000006
【図５ａ】
2017506935.tif 000007
【図５ｂ】
2017506935.tif 000008
【図６ａ】
2017506935.tif 000009
【図６ｂ】
2017506935.tif 000010
【図７】
2017506935.tif 000011
【図８】
2017506935.tif 000012
【図９】
2017506935.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月22日(2016.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を使った内側皮膚層の処置のための非侵襲的装置であって：
・当該装置の処置光軸に沿ってレーザー処置ビームのパルスを生成するための光源および付随する光学系を有しており、前記光源および光学系は、前記処置光軸に垂直な前記レーザー処置ビームの横断面内において：
・前記横断面の周部に配置された0でない光強度の第一および第二のビーム領域および
・前記第一および第二のビーム領域の間に配置された、前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域
を提供するよう構成され、配置され、
前記光学系はさらに：
・使用中に、前記処置レーザー・ビームを前記処置光軸上に配置された前記内側皮膚層内の焦点スポットに合焦し；
・使用中に、前記第一および第二のビーム領域をもつ前記レーザー処置ビームが前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットに至り、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ前記外側皮膚層における第一および第二の皮膚領域を通過するようにするよう、前記レーザー処置ビームを案内するよう構成され、配置され、
前記第三のビーム領域の広がりは、前記第一および第二の皮膚領域の間に配置された、前記外側皮膚層における対応する第三の皮膚領域を提供するよう事前決定および／または制御され、
前記第三のビーム領域の前記より低い光強度は、前記第一および第二の皮膚領域における前記レーザー処置ビームのパルスの期間中の最大温度より低い前記第三の皮膚領域における前記レーザー処置ビームの前記パルスの期間中の最大温度を与えるよう事前決定および／または制御され、
前記光源は、使用中に、前記第一および第二の皮膚領域の熱的緩和時間より長い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成され、配置される、
装置。
【請求項２】
前記光源または光学系が、前記第一、第二および第三のビーム領域を提供するよう構成され、配置された少なくとも一つの光学要素を有しており、前記光学要素は、中心マスク、リング開口、空間光変調器（SLM）、屈折光学素子（DOE）、位相マスク、螺旋波板、渦波板、ピッチフォーク・ホログラム、Q板または円筒モード変換器である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記光学系はさらに、使用中に、前記処置レーザー・ビームを真皮内に配置された焦点スポットに合焦し；前記第一および第二のビーム領域を前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットへと案内し、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ角質層、表皮または皮膚表面層に配置されるようにする、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記光源は、使用中に、前記外側皮膚層の熱的緩和時間より長く、前記内側皮膚層の熱的緩和時間より短い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成され、配置される、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第一、第二および第三のビーム領域は、前記パルス継続時間において前記外側皮膚層の熱的侵入深さ以上の断面広がりをもつ第三の皮膚領域を提供するよう構成される、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記第一および第二のビーム領域は連続的であり、0でない光強度の環状領域の一部を形成し、前記第三のビーム領域はより低い光強度の中心領域を形成するよう構成され、より低い光強度の前記中心領域は0でない光強度の前記環状領域によって囲まれる、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記第一および第二のビーム領域は連続的でなく、前記第三のビーム領域は、前記第一および第二のビーム領域を、前記レーザー処置ビームの横断面内におけるそれらの境界の長さを通じて罹患するよう構成される、請求項１記載の装置。
【請求項８】
レーザー光を生成する装置を使って内側皮膚層を処置する非侵襲的方法であって、前記装置は、前記装置の処置光軸に沿ってレーザー処置ビームのパルスを生成するための光源および付随する光学系を有しており、当該方法は：
・前記処置光軸に垂直な横断面をもつ前記レーザー処置ビームを生成する段階であって、前記横断面は：
・前記横断面の周部に配置された0でない光強度の第一および第二のビーム領域および
・前記第一および第二のビーム領域の間に配置された、前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域
を有する、段階と；
・前記光学系を使って、前記処置レーザー・ビームを前記処置光軸上に配置された前記内側皮膚層内の焦点スポットに合焦する段階と；
・前記第一および第二のビーム領域をもつ前記レーザー処置ビームが前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットへと至り、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ前記外側皮膚層における第一および第二の皮膚領域を通過するようにするよう前記レーザー処置ビームを案内する、段階と；
・前記第三のビーム領域の広がりを、前記第一および第二の皮膚領域の間に配置された、前記外側皮膚層における対応する第三の皮膚領域を提供するよう事前決定および／または制御する段階と；
・前記第三のビーム領域の前記より低い光強度を、前記第一および第二の皮膚領域内における前記レーザー処置ビームのパルスの期間中の最大温度より低い前記第三の皮膚領域における前記レーザー処置ビームの前記パルスの期間中の最大温度を与えるよう事前決定および／または制御する段階と；
・使用中に、前記光源を、前記第一および第二の皮膚領域の熱的緩和時間より長い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成し、配置する段階とを含む、
方法。
【請求項９】
皮膚の処置における、特に皮膚の非侵襲的なしわ低減、紫外線角化症、瘢痕組織またはアクネおよび色素斑の軽減における、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の装置の使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記目的は、本発明によれば、装置であって：
・当該装置の処置光軸に沿ってレーザー処置ビームのパルスを生成するための光源および付随する光学系を有しており、前記光源および光学系は、前記処置光軸に垂直な前記レーザー処置ビームの横断面内において：
・前記横断面の周部に配置された0でない光強度の第一および第二のビーム領域および
・前記第一および第二のビーム領域の間に配置された、前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域
を提供するよう構成され、配置され、
前記光学系はさらに：
・使用中に、前記処置レーザー・ビームを前記処置光軸上に配置された前記内側皮膚層内の焦点スポットに合焦し；
・使用中に、前記第一および第二のビーム領域をもつ前記レーザー処置ビームが前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットへと至り、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ前記外側皮膚層における第一および第二の皮膚領域を通過するようにするよう前記レーザー処置ビームを案内するよう構成され、配置され、
前記第三のビーム領域の広がりは、前記第一および第二の皮膚領域の間に配置された、前記外側皮膚層における対応する第三の皮膚領域を提供するよう事前決定および／または制御され、
前記第三のビーム領域の前記より低い光強度は、前記第一および第二の皮膚領域における前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度より低い前記第三の皮膚領域における前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度を与えるよう事前決定および／または制御され、
前記光源は、使用中に、前記第一および第二の皮膚領域の熱的緩和時間より長い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成され、配置される、
装置によって達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記目的は、レーザー光を生成する装置を使って内側皮膚層を処置する非侵襲的方法であって、前記装置は、前記装置の処置光軸に沿ってレーザー処置ビームのパルスを生成するための光源および付随する光学系を有しており、当該方法は：
・前記処置光軸に垂直な横断面をもつ前記レーザー処置ビームを生成する段階であって、前記横断面は：
・前記横断面の周部に配置された0でない光強度の第一および第二のビーム領域および
・前記第一および第二のビーム領域の間に配置された、前記0でない光強度より低い光強度の第三のビーム領域
を有する、段階と；
・前記光学系を使って、前記処置レーザー・ビームを前記処置光軸上に配置された前記内側皮膚層内の焦点スポットに合焦する段階と；
・前記第一および第二のビーム領域をもつ前記レーザー処置ビームが前記処置光軸に沿って外側皮膚層を通って前記焦点スポットへと至り、それにより前記第一および第二のビーム領域がそれぞれ前記外側皮膚層における第一および第二の皮膚領域を通過するようにするよう前記レーザー処置ビームを案内する、段階と；
・前記第三のビーム領域の広がりを、前記第一および第二の皮膚領域の間に配置された、前記外側皮膚層における対応する第三の皮膚領域を提供するよう事前決定および／または制御する段階と；
・前記第三のビーム領域の前記より低い光強度を、前記第一および第二の皮膚領域内における前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度より低い前記第三の皮膚領域における前記レーザー処置ビームのパルスの間の最大温度を与えるよう事前決定および／または制御する段階と；
・使用中に、前記光源を、前記第一および第二の皮膚領域の熱的緩和時間より長い、前記レーザー処置ビームの前記パルスのパルス継続時間を提供するよう構成し、配置する段階とを含む、
方法によっても達成される。
【国際調査報告】
2017506935.tif 000014
2017506935.tif 000015
2017506935.tif 000016