(57)【要約】【課題】皮膚科的治療に適した高出力ＬＥＤを提供する。【解決手段】処置領域１０８において加熱をもたらすために、発光ダイオード３０４を提供する工程と、パルス期間５０２中に治療用光を生成するように発光ダイオード３０４を駆動する工程と、パルス期間５０２中に処置領域１０８において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、処置領域１０８に治療用光を向ける工程と、パルス期間５０２よりも長い回復期間に、発光ダイオード３０４を非発光状態に維持する工程とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処置領域に治療用光を供給して、前記処置領域における加熱を引き起こす方法であって、
ａ）発光ダイオードを設ける工程と、
ｂ）パルス期間中に治療用光を生成するように前記発光ダイオードを駆動する工程と、
ｃ）前記パルス期間中に処置領域において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる工程と、
ｄ）前記パルス期間よりも長い期間である回復期間に、前記発光ダイオードを非発光状態に維持する工程とを備えた、方法。
【請求項２】
請求項１において、前記パルス期間が約５０ｍｓ以下である、方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記パルス期間は約１０ｍｓ以下である、方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項において、前記パルス期間は約１ｍｓ以下である、方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、前記回復期間の継続時間が、前記パルス期間の継続時間の少なくとも１０倍である、方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、前記回復期間の継続時間が、前記パルス期間の継続時間の少なくとも５０倍である、方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、前記回復期間の継続時間が、前記パルス期間の継続時間の少なくとも１００倍である、方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項において、さらに、
前記パルス期間中、治療用光の一連のサブパルスを生成するように、前記発光ダイオードの発光状態と非発光状態を繰返し交替させる工程を備えた、方法。
【請求項９】
請求項８において、前記繰返し交替させる工程が、約５０％以下のデューティサイクルで、前記発光ダイオードの前記発光状態と前記非発光状態を繰返し交替させる工程を有する、方法。
【請求項１０】
請求項８または９において、前記サブパルスの継続時間が約１ミリ秒以下である、方法。
【請求項１１】
請求項８、９または１０において、前記発光ダイオードには破壊的な電力レベルが存在し、前記サブパルスの間、前記発光ダイオードは、前記破壊的な電力レベルの約３０％に等しいか、またはこれよりも大きい電力レベルで作動する、方法。
【請求項１２】
請求項８、９または１０において、前記発光ダイオードには破壊的な電力レベルが存在し、前記サブパルスの間、前記発光ダイオードは、前記破壊的な電力レベルの約７０％に等しいか、またはこれよりも大きい電力レベルで作動する、方法。
【請求項１３】
請求項８、９、１０または１１において、前記発光ダイオードには破壊的な電力レベルが存在し、前記サブパルスの間、前記発光ダイオードは、前記破壊的な電力レベルの約９０％に等しいか、またはこれよりも大きい電力レベルで作動する、方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で前記処置領域に前記治療用光を当てる前記工程は、前記パルス期間中前記処置領域において、約５００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる工程を有する、方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で前記処置領域に前記治療用光を当てる前記工程は、前記パルス期間中前記処置領域において、約１，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる工程を有する、方法。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で前記処置領域に前記治療用光を当てる前記工程は、前記パルス期間中前記処置領域において、約５，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる工程を有する、方法。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で前記処置領域に前記治療用光を当てる前記工程は、前記パルス期間中前記処置領域において、約１０，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる工程を有する、方法。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で前記処置領域に前記治療用光を当てる前記工程は、前記パルス期間中前記処置領域において、約２０，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる工程を有する、方法。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項において、さらに、
前記発光ダイオードと熱伝達する少なくとも１つのヒートシンクを用いて、前記発光ダイオードで生じた熱を放散させる工程を備えた、方法。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項において、前記治療用光は赤外光である、方法。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一項において、さらに、
前記治療用光を用いて前記処置領域の加熱を引き起こす工程を備えた、方法。
【請求項２２】
請求項２１において、前記処置領域は組織であり、前記加熱の結果、当該組織に化学的変化または物理的変化が生じる、方法。
【請求項２３】
請求項２２において、前記化学的変化または物理的変化は、切除、焼灼、融解、収縮、脂肪分解および熱損傷からなるリストから選択された少なくとも１つである、方法。
【請求項２４】
請求項２２において、前記組織はコラーゲンであり、前記化学的変化または物理的変化は、熱によるコラーゲン収縮である、方法。
【請求項２５】
請求項１から２４のいずれか一項において、前記処置領域は、ヒトまたは動物からなる被験体の外側の部分である、方法。
【請求項２６】
請求項１から２５のいずれか一項において、前記処置領域は、ヒトまたは動物からなる被験体の内側の部分である、方法。
【請求項２７】
請求項１から２６のいずれか一項において、前記治療用光が当てられる領域は、１ｃｍ以上の特有の大きさを有する、方法。
【請求項２８】
処置領域に治療用光を供給して、前記処置領域における加熱を引き起こす装置であって、
発光ダイオードと、
パルス期間中に治療用光を生成するように前記発光ダイオードを駆動し、前記パルス期間よりも長い期間である回復期間に、前記発光ダイオードを非発光状態に維持する、制御器と、
前記パルス期間中に前記処置領域において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、光伝達システムとを備えた、装置。
【請求項２９】
請求項２８において、前記パルス期間は約５０ｍｓ以下である、装置。
【請求項３０】
請求項２８または２９において、前記パルス期間は約１０ｍｓ以下である、装置。
【請求項３１】
請求項２８から３０のいずれか一項において、前記パルス期間は約１ｍｓ以下である、装置。
【請求項３２】
請求項２８から３１のいずれか一項において、前記回復期間の継続時間は、前記パルス期間の継続時間の少なくとも１０倍である、装置。
【請求項３３】
請求項２８から３２のいずれか一項において、前記回復期間の継続時間は、前記パルス期間の継続時間の少なくとも５０倍である、装置。
【請求項３４】
請求項２８から３３のいずれか一項において、前記回復期間の継続時間は、前記パルス期間の継続時間の少なくとも１００倍である、装置。
【請求項３５】
請求項２８から３４のいずれか一項において、前記制御器は、前記パルス期間中、前記発光ダイオードの発光状態と非発光状態を繰返し交替させるように前記発光ダイオードを駆動して、治療用光の一連のサブパルスを生成する、装置。
【請求項３６】
請求項３５において、前記制御器は、前記パルス期間中、約５０％以下のデューティサイクルで前記発光ダイオードの発光状態と非発光状態を繰返し交替させるように、前記発光ダイオードを駆動する、装置。
【請求項３７】
請求項３５または３６において、前記サブパルスの継続時間が約１ミリ秒以下である、装置。
【請求項３８】
請求項３５、３６または３７において、前記発光ダイオードには破壊的な電力レベルが存在し、前記サブパルスの間、前記発光ダイオードは、前記破壊的な電力レベルの約３０％に等しいか、またはこれよりも大きい電力レベルで作動する、装置。
【請求項３９】
請求項３５、３６、３７または３８において、前記発光ダイオードには破壊的な電力レベルが存在し、前記サブパルスの間、前記発光ダイオードは、前記破壊的な電力レベルの約７０％に等しいか、またはこれよりも大きい電力レベルで作動する、装置。
【請求項４０】
請求項３５、３６、３７、３８または３９において、前記発光ダイオードには破壊的な電力レベルが存在し、前記サブパルスの間、前記発光ダイオードは、前記破壊的な電力レベルの約９０％に等しいか、またはこれよりも大きい電力レベルで作動する、装置。
【請求項４１】
請求項２８から４０のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約５００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項４２】
請求項２８から４１のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約１，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項４３】
請求項２８から４２のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約５，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項４４】
請求項２８から４３のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約１０，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項４５】
請求項２８から４４のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約２０，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項４６】
請求項２８から４５のいずれか一項において、さらに、
前記発光ダイオードと熱伝達し、前記発光ダイオードで生じた熱を放散させる、少なくとも１つのヒートシンクを備えた、装置。
【請求項４７】
請求項２８から４６のいずれか一項において、前記治療用光は赤外光である、装置。
【請求項４８】
請求項２８から４７のいずれか一項において、前記光伝達システムは、その近位端で前記発光ダイオードからの治療用光を受光し、この光を当該光伝達システムの遠位端に伝送して、前記処置領域を照射する、光ファイバを備える、装置。
【請求項４９】
請求項２８から４８のいずれか一項において、
ヒトまたは動物からなる被験体に挿入される外科手術用のハンドピースであって、治療用光を前記被験体の内側の部分に供給する、ハンドピースを備えた、装置。
【請求項５０】
請求項２８から４９のいずれか一項において、
ヒトまたは動物からなる被験体の外側の部分に治療用光を供給する、ハンドピースを備えた、装置。
【請求項５１】
請求項２８から５０のいずれか一項において、前記治療用光が当てられる領域は、１ｃｍ以上の特有の大きさを有する、装置。
【請求項５２】
処置領域に治療用光を供給して、前記処置領域における加熱を引き起こす装置であって、
複数の発光ダイオードと、
前記複数の発光ダイオードのそれぞれを駆動して各パルス期間中に治療用光を生成し、前記パルス期間よりも長い期間であるそれぞれの回復期間に、前記各発光ダイオードを非発光状態で維持する、制御器と、
治療期間中に前記処置領域において、約２００Ｗ／ｃｍ２の平均パワー密度で、前記複数の発光ダイオードからの前記治療用光を前記処置領域に当てる、少なくとも１つの光伝達システムとを備えた、装置。
【請求項５３】
請求項５２において、前記複数の発光ダイオードの前記各パルス期間は、前記治療期間中、互い違いである、装置。
【請求項５４】
請求項５３において、治療期間の実質的に全ての間、前記複数の発光ダイオードのうち少なくとも１つがそのパルス期間中である、装置。
【請求項５５】
請求項５２から５４のいずれか一項において、前記複数の発光ダイオードの前記各パルス期間の継続時間は、５０ｍｓ以下である、装置。
【請求項５６】
請求項５２から５４のいずれか一項において、前記複数の発光ダイオードの前記各パルス期間の継続時間は、前記回復期間の継続時間の約１０倍以上である、装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２００９年３月５日付で出願された米国特許仮出願番号第６１／１５７８６２号の優先権を主張し、その全内容を参照により本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
多くの光に基づく皮膚科的治療は、現在、レーザまたはパルスのフラッシュランプ／インテンスのパルスライト（ＩＰＬ）を用いて行われている。皮膚科的治療で用いられるプログレード装置の中には、パルス持続時間（例えば、０．５〜５０ｍｓ）において伝達されるピークパワー密度（例えば、２００〜２０，０００Ｗ／ｃｍ２）を必要とするものがある。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、通常、レーザやＩＰＬよりも低コストかつ頑強な半導体光源である。ＬＥＤの欠点は、相対的に、パワー密度が低い点である。いくつかの利用可能な最新型のＬＥＤ装置のピークパワー仕様（例えば、非特許文献１で報告された１３０Ｗ／ｃｍ２）は、レーザまたはＩＰＬのピークパワー密度の下限値に近い。より低パワーのＬＥＤ装置は、現在、光生物学的調節のような非熱的皮膚科的治療に用いられている（McDanielによる特許文献１）。光生物学的調節などの低レベル光線療法は、正常な組織温で誘発される光生物学的プロセスに基づく、非熱的治療手段である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６６６３６５９号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】”Journal of Display Technology”、２００７年、第３巻、１６０〜１７５頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
皮膚の少なくとも一部分が正常な組織温を上回る高温である場合、典型的な最新型のＬＥＤは、効果的な熱的治療手段に到達するのに十分なパワー密度を有しない。したがって、当業界では、現在、皮膚科的治療に適した高出力ＬＥＤが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一構成による、処置領域における加熱を引き起こすために、その処置領域に治療用光を伝達する方法が開示されている。この方法は、発光ダイオードを設けることと、パルス期間中に治療用光を生成するように発光ダイオードを駆動することとを含む。この方法はさらに、パルス期間中に処置領域において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、処置領域に治療用光を向ける（当てる）ことと、パルス期間よりも長い回復期間に、発光ダイオードを非発光状態に維持することとを含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、パルス期間は約５０ｍｓ、１０ｍｓ、１ｍｓまたはこれら未満である。いくつかの実施形態では、回復期間の継続時間は、パルス期間の継続時間の少なくとも、１０倍、５０倍、または１００倍である。
【０００９】
一実施形態では、本方法はさらに、パルス期間の間、治療用光の一連のサブパルスを生成するために、発光ダイオードの発光状態と非発光状態を反復的に交替させることを含む。別の実施形態では、反復的に交替させることは、約５０％以下のデューティサイクルで発光ダイオードの状態を反復的に交替させることを含む。さらに別の実施形態では、サブパルスの継続時間は、約１ミリ秒以下である。
【００１０】
いくつかの実施形態では、発光ダイオードは、破壊的な電力レベルという特徴を有し、サブパルスの間、発光ダイオードは、その破壊的な電力レベルの約３０％、７０％、９０％、またはこれらよりも大きい割合の電力レベルで動作される。
【００１１】
いくつかの実施形態では、パルス期間中、処置領域において約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、治療用光を処置領域に向けることは、パルス期間中、処置領域において約５００Ｗ／ｃｍ２、１，０００Ｗ／ｃｍ２、５，０００Ｗ／ｃｍ２、１０，０００Ｗ／ｃｍ２、２０，０００Ｗ／ｃｍ２、またはこれらを超えた平均パワー密度で、治療用光を処置領域に向けることを含む。
【００１２】
一実施形態では、本方法はさらに、発光ダイオードと熱伝達する少なくとも１つのヒートシンクを用いて、発光ダイオードによって生じた熱を放散させることを含む。別の実施形態では、光は赤外光である。
【００１３】
一実施形態では、本方法はさらに、治療用光を用いて処置領域の加熱を引き起こすことを含み、処置領域は組織であり、加熱した結果、その組織に化学的または物理的な変化が生じる。別の実施形態では、化学的または物理的な変化は、切除、焼灼、融解、収縮、脂肪分解および熱損傷から成るリストから選択される少なくとも１つを含み、組織はコラーゲンを含み、化学的または物理的な変化は、熱誘導コラーゲン収縮（コラーゲンの熱収縮）を含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、処置領域は、ヒトまたは動物の被験体の外部領域（皮膚表面）または内部領域（皮膚の内側）である。別の実施形態では、標的領域は、１ｃｍ以上という特徴的な寸法を有する。
【００１５】
本発明の別の構成による、処置領域における加熱を引き起こすために、その処置領域に治療用光を伝達する装置が開示されている。この装置は、発光ダイオードと、パルス期間中に治療用光を生成するように発光ダイオードを駆動し、パルス期間よりも長い回復期間中に、発光ダイオードを非発光状態に維持するように構成された制御器と、パルス期間中に、処置領域において、約２００Ｗ／ｃｍ２の平均パワー密度で、処置領域に治療用光を向ける（当てる）ように構成された光伝達システムとを備える。
【００１６】
いくつかの実施形態では、パルス期間は約５０ｍｓ、１０ｍｓ、１ｍｓまたはこれら未満である。いくつかの他の実施形態では、回復期間の継続時間は、パルス期間の継続時間の少なくとも、１０倍、５０倍、または１００倍である。
【００１７】
一実施形態では、制御器は、パルス期間の間、治療用光の一連のサブパルスを生成するために、発光ダイオードの発光状態と非発光状態を反復的に交替させるように、発光ダイオードを駆動するように構成されている。別の実施形態では、制御器は、パルス期間中、約５０％以下のデューティサイクルで発光ダイオードの発光状態と非発光状態を交替するように発光ダイオードを駆動するように構成されている。
【００１８】
一実施形態では、サブパルスの継続時間は、約１ミリ秒以下である。
【００１９】
いくつかの実施形態では、発光ダイオードは、破壊的な電力レベルという特徴を有し、サブパルスの間、発光ダイオードは、その破壊的な電力レベルの約３０％、７０％、９０％、またはこれらよりも大きい割合の電力レベルで動作される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、光伝達システムは、パルス期間中、処置領域において約５００Ｗ／ｃｍ２、１，０００Ｗ／ｃｍ２、５，０００Ｗ／ｃｍ２、１０，０００Ｗ／ｃｍ２、２０，０００Ｗ／ｃｍ２、またはこれらを超えた平均パワー密度で、治療用光を処置領域に向ける。
【００２１】
一実施形態では、本装置はさらに、発光ダイオードによって生じた熱を放散させるために、発光ダイオードと熱伝達する少なくとも１つのヒートシンクを備える。別の実施形態では、治療用光は赤外光である。
【００２２】
一実施形態では、光伝達システムは、近位端で発光ダイオードからの治療用光を受け、その光を遠位端に伝送して、処置領域を照射するよう構成された光ファイバである。
【００２３】
一実施形態では、装置は、治療用光を内部領域にまで送るために、ヒトまたは動物の被験体に挿入するように構成された外科手術用のハンドピースを備える。
【００２４】
別の実施形態では、装置は、ヒトまたは動物の被験体の外部領域に治療用光を送るハンドピースを備える。さらに別の実施形態では、標的領域は、１ｃｍ以上という特有の大きさを有する。
【００２５】
本発明のさらに別の構成による、処置領域における加熱を引き起こすために、その処置領域に治療用光を伝達する装置が開示されている。この装置は、複数の発光ダイオードと、それぞれのパルス期間中に治療用光を生成するように各発光ダイオードを駆動し、パルス期間よりも長い各回復期間中に、各発光ダイオードを非発光状態に維持するように構成された制御器と、治療期間中に、処置領域において、約２００Ｗ／ｃｍ２の平均パワー密度で、これら発光ダイオードからの治療用光を処置領域に向けるよう構成された少なくとも１つの光伝達システムとを備える。
【００２６】
一実施形態では、治療期間中、これら発光ダイオードの各パルス期間は、互い違いになっている。すなわち、各パルス期間は重ならずにずれている。別の実施形態では、ほぼ全治療期間の間、複数のダイオードのうちの少なくとも１つがそのパルス期間中である
【００２７】
一実施形態では、各発光ダイオードの各パルス期間の継続時間は、５０ｍｓ以下である。
【００２８】
別の実施形態では、各発光ダイオードの各パルス期間の継続時間は、回復期間の継続時間の約１０倍以上である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】治療用光伝達システムを示すブロック図である。
【図２】治療用光伝達システムを示すブロック図である。
【図３】治療用光伝達システムを示すブロック図である。
【図４】パルスＬＥＤ治療用光源の概略図である。
【図５】パルスＬＥＤ治療用光源のパルス方式を示す図である。
【図６】パルスＬＥＤ治療用光源のアレイを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
概して全図面を参照して、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて処置領域に治療用光を伝達するシステムおよび方法が示されている。通常の連続的な作動レベルを上回る電力をＬＥＤに供給するために、ＬＥＤはパルスモードで駆動される。ＬＥＤは、短期間（例えば、０．５〜５０ｍｓ）高い作動レベルでオンにされ、その短期間の後に、それよりも長い期間（例えば、数百ミリ秒）が続くことによって、オン時間から蓄積された熱を逃がす。これによって、ＬＥＤ源が、レーザまたはＩＰＬに代わって、光に基づく皮膚科的治療に適切な光源として用いられることができる。加熱が、処置領域内の組織に化学的または物理的な変化（例えば、切除、焼灼、融解、収縮、脂肪分解、熱損傷など）をもたらすように、治療用光は処置領域を加熱する。組織はコラーゲンであってもよく、化学的または物理的な変化はコラーゲン収縮であってもよい。加熱は、組織の標準的な（normal）温度をある温度（例えば、５℃以上または１０℃以上など）上回るだけ組織の温度を上昇させる。
【００３１】
図１には、例示的な一実施形態にかかる、治療用光を処置領域に伝達する装置１００が示されている。装置１００は、供給源１０２、制御器１０４、およびハンドピース１０６を備える。供給源１０２は、ハンドピース１０６のＬＥＤに電力を供給する電源であり、光ファイバ１１０を介してハンドピース１０６に接続されている。
【００３２】
ハンドピース１０６は１つ以上のＬＥＤを有し、ＬＥＤは、処置領域１０８を加熱するために、処置領域１０８（例えば、ヒトまたは動物である被験体の外部領域または内部領域）に治療用光（例えば、赤外光）を供給する光源を提供する。ハンドピース１０６は、処置領域１０８にハンドピース１０６からの治療用光を供給する装置１００のユーザによって操作される。種々の例示的な実施形態によると、ハンドピース１０６は、ＬＥＤから治療用光を供給するためには、いかなる形状、寸法、または構成であってもよい。ハンドピース１０６は、一定の大きさ（例えば、例示的な一実施形態では１ｃｍ以上）の標的領域に治療用光を供給するように構成されている。例示的な一実施形態によると、ハンドピース１０６は、ＰＣＴ国際公開公報第WO2008/007218号およびWO2008/153999号に開示されたハンドピースと同様であってもよい。これら各公報の全内容を参照により本明細書に援用する。
【００３３】
制御器１０４は、ＬＥＤが発する光量と、ＬＥＤが光を発する時間間隔とを制御するよう構成されている。例えば、制御器は、ＬＥＤが発光するように駆動するために印加される電圧または電流を制御してもよい。制御器１０４は、一定の時間枠の間（例えば、５０ｍｓ、１０ｍｓ、１ｍｓの期間など）、ハンドピース１０６のＬＥＤを発光状態に維持し、その後、回復期間（例えば、ＬＥＤが発光した継続時間の１０倍の時間枠、ＬＥＤが発光した継続時間の５０または１００倍の時間枠、ＬＥＤが発光した継続時間よりも長い時間枠など）、ＬＥＤを非発光状態に維持するための指示を含む。
【００３４】
制御器１０４は、処置領域１０８に供給される治療用光を制御するよう構成されている。例えば、治療用光は、処置領域１０８において、約１００Ｗ／ｃｍ２、２００Ｗ／ｃｍ２またはこれら以上の平均パワー密度で供給される。種々の例示的な実施形態によると、治療用光は、約５００Ｗ／ｃｍ２、１，０００Ｗ／ｃｍ２、５，０００Ｗ／ｃｍ２、１０，０００Ｗ／ｃｍ２もしくは２０，０００Ｗ／ｃｍ２、または２００〜２０，０００Ｗ／ｃｍ２の範囲の平均パワー密度で供給される。ＬＥＤを含む装置１００は、制御器１０４で指定された平均パワー密度で、処置領域１０８に治療用光を導くように構成された光伝達システムとして機能する。一実施形態では、ハンドピース１０６は、近位端でＬＥＤからの治療用光を受け取り、処置領域１０８を照射するために、遠位端に光を伝送するように構成された光ファイバを有する。
【００３５】
制御器１０４は、ＬＥＤ使用に関するデータを、リンク１１２を介してハンドピース１０６から受信する。データは、ハンドピース１０６内のセンサからのセンサデータ、ハンドピース１０６の加速度計からのデータ、または他の源からのデータを含む。例えば、制御器１０４は、ＬＥＤがあまりに長い間発光して、故障の危険性があることを示すデータを受信し、そのため、制御器１０４は、電源を切るようＬＥＤに指示を送信する。別の実施例として、ハンドピース１０６の加速度計は、ハンドピース１０６の位置または速度に関するデータを提供する。制御器１０４は、このデータを受信し、例えば、所与の期間一定領域に治療用光を発しながらハンドピース１０６が静止していることを加速度計が示す（発せられた光について被験体が過剰暴露である危険性を示す）場合には、制御器１０４は、ハンドピース１０６のＬＥＤの状態を、減少パワー状態または非発光状態に変えるように判定する。
【００３６】
図２には、別の例示的実施形態にかかる、治療用光を処置領域に伝達する装置１００が示されている。図２の実施形態では、装置１００は、治療用光を内部処置領域１０８に供給するハンドピース１０６を備える。ハンドピース１０６は、例えば、肌表面２２０の切開部２２４を通って、患者に挿入される外科的プローブ（例えば、カニューレ）を有する。光ファイバ１１２は、ハンドピースを通ってプローブの遠位端に延び、治療用光を処置領域に伝送する。
【００３７】
図３には、さらに別の例示的な実施形態にかかる、処置領域に治療用光を供給する装置３００が示されている。装置３００は、より詳細に示されたフラッシュライト装置（懐中電灯）、すなわちハンドピース３０２を備える。フラッシュライト装置３０２は、レンズ３０６を通して処置領域３１０に光源を提供するＬＥＤ源３０４を有する。ＬＥＤ源３０４は、処置領域３１０に治療用光源を提供するよう構成された１つ以上のＬＥＤを有する。
【００３８】
光が領域３１０の表面に直接的に（または、所望の場合には、間接的に）当たるように、ＬＥＤ源３０４が処置領域３１０に供給する治療用光を反射するのにレンズ３０６が用いられる。種々の例示的な実施形態によると、レンズ３０６に加えて、またはその代わりに、他の光学素子（例えば、反射素子、屈折素子、視準素子、集光素子、拡散素子、回折素子など）が用いられてもよい。光学素子は、任意の所望のパターン（例えば、相対的に高い強度の領域と相対的に低い強度の領域とを有する２次元のパターン（例えば、２００６年２月３日付で出願の米国特許出願番号第11/347672号明細書で記載されているようなパターン。なお、この出願の全内容を参照により本明細書に援用する。））で、治療用光を処置領域に導くために用いられる。
【００３９】
処置領域３１０は、領域３１０の表面の下側の領域３１２を含む。装置３００が、領域３１０の表面の下側の領域３１２に治療用光を供給することが望ましく、装置３００によって供給された光の強度および／またはパターンは、領域３１２がより多くの治療用光を受けるように調節される。例えば、レンズ３０６が調節され、ＬＥＤ源３０４に供給される電力が増加される、などである。
【００４０】
例示的な一実施形態によると、装置３００または装置３００の一部は、内部領域（例えば、領域３１２）が治療用光を受けるように、処置領域３１０および領域３１２に挿入されるように構成される。
【００４１】
種々の例示的な実施形態によると、外部源から電力を受け取る代わり、または外部制御器からの設定の代わりに、装置３００に対する電力供給源、または治療用光を提供する方法の設定が、装置３００内に設けられるように、装置３００はさらに図１〜２で説明したような制御器または電源を有する。先に説明した実施形態のように、装置３００は、制御器に情報を提供できる１つ以上のセンサ（温度センサ、慣性センサなど）有してもよい。この制御器は、情報を受け取ると、その情報に基づいて治療用光の適用を制御できるものである。
【００４２】
図４は、例示的な一実施形態にかかる、治療用光を供給する光源４００をより詳細に示す。光源４００は、ＬＥＤ４０２、支持基板４０４、およびヒートシンク４０６を含む。ＬＥＤ４０２は、本開示で説明するように治療用光を供給するＬＥＤである。図４には、治療用光４１０を発光しているＬＥＤ４０２が示されている。
【００４３】
太い矢印で示されているように、支持基板４０４は、ＬＥＤ４０２によって生成された熱４１２を蓄積するのに用いられ、ヒートシンク４０６が、基板４０４内の熱を放散するのに用いられる。別の例示的な実施形態によると、光源４００は、単一のヒートシンクの代わりに複数のヒートシンクを含む。種々の例示的な実施形態によると、ＬＥＤ４０２によって生成された熱を放散させるために、他の技法が用いられる。例えば、ヒートシンク４０６を通って循環する流体が、熱の放散を補助するのに用いられてもよい。他の実施形態では、ペルチェ冷却器のような能動素子が用いられてもよい。
【００４４】
図５は、例示的な一実施形態にかかるＬＥＤ用パルス期間を示したグラフが示されている。グラフ５００は、ＬＥＤが発光状態にある時の短いパルス期間５０２と、この後に続く、ＬＥＤが非発光状態にある際のより長い回復期間５０４とを示す。例示的な一実施形態によると、パルス期間５０２は、５０ｍｓ以下、１０ｍｓ以下、または１ｍｓ以下などの時間枠（タイム・フレーム、期間）であり、回復期間５０４の継続時間は、パルス期間５０２の継続時間の１０倍以上、パルス期間５０２の継続時間の５０倍以上、またはパルス期間５０２の継続時間の１００倍以上などの時間枠である。パルス期間５０２と期間５０４の長さは、有害な影響を回避するためにＬＥＤがパルス間で必要とする回復長さに基づいて、決定され調節される。
【００４５】
グラフ５００には、連続動作の電力レベル５０６と、破壊的な（機器の突発的な故障を起こす）電力レベル５０８とが示されている。連続動作の電力レベル５０６は、従来の連続発光モードで動作する場合のＬＥＤの電力レベルを表している。図示のように、パルス期間５０２の間、ＬＥＤは、連続動作の電力レベルを上回る電力レベルでパルスを発生し、発光を増大させる。回復期間５０４の間、ＬＥＤは遮断されて（あるいは、低減パワー状態で動作され）、これにより、パルス機関中の「オーバードライブ(過動作)」状態から回復する。この期間中、熱はＬＥＤから放散されて、ＬＥＤの性能の故障または劣化につながる過熱が回避される。
【００４６】
破壊的な電力レベル５０８は、それを上回るとＬＥＤが故障するであろう最大電力レベルを示す。種々の例示的な実施形態によると、ＬＥＤは、破壊的な電力レベルの約３０％以上、破壊的な電力レベルの約５０％以上、破壊的な電力レベルの約７０％以上、もしくは破壊的な電力レベルの約９０％以上、またはレベル５０６とレベル５０８の中間の電力レベルなどの電力レベルで動作するよう構成されている。
【００４７】
図５をさらに参照して、パルス期間５０２はさらに、ＬＥＤが「バーストモード」で動作するように、サブ期間(小区間)に分けられてもよい。この場合、ＬＥＤは、極めて短時間（例えば、０．０５〜０．１ｍｓ）オンであり、オンの期間はオフの期間（例えば、オンと同じ長さの期間）と交互であり、全バーストパルス継続期間は０．５〜５０ｍｓである。例えば、図５のグラフ５２０を参照して、パルス期間５０２の間、ＬＥＤは、発光状態と非発光状態を反復的に繰り返して、一連のサブパルス５２２の治療用光を生成する。例示的な一実施形態によると、反復的な繰返しでは、５０％のデューティサイクルでＬＥＤを繰返しさせる。他の例示的な実施形態によると、デューティサイクルは、任意の他の値（例えば、１０％、２５％、７５％など）であってもよく、サブパルスは可変長であってもよい（例えば、各サブパルスは１ｍｓ以下である）。バーストモード動作によって、レベル５０６よりも大きい「オーバードライブ」電力レベルで動作しながらも、ＬＥＤへの負荷（ストレス）が低減される。
【００４８】
図６は、例示的な一実施形態にかかる、光源のアレイ（例えば、複数の個別のＬＥＤであって、本明細書で説明したタイプのＬＥＤなどの光源）のブロック図を示す。装置６００は、複数の光源６０２、６０４、６０６、６０８を含む。種々の例示的な実施形態によると、装置６００は、任意の数の光源を含み、任意の列数のような光源の構成を含む。例えば、装置６００は、任意の形状であり、４つ未満の光源、６つ未満の光源、８つ未満の光源、またはそれ以上の光源を含み、任意の構成（例えば、全ての光源を一列に配置、光源の縦横配列、光源の円形配置など）で光源を配置してもよい。例示的な実施形態によると、光源６０２、６０４、６０６、６０８は、各光源に対して、パルス期間と非発光状態とを確保するために単一の制御器によって駆動されるように構成される。
【００４９】
図６の実施形態では、装置６００は、任意の所与の時間に、光源６０２、６０４、６０６、６０８のうちの１つまたはいくつかから治療用光を供給するよう構成される。例えば、装置６００は、一度に１つの光源のみから治療用光を供給する。光は、非発光状態に入る前に、短期間、光源６０２から供給される。光源６０２が一旦電源を切られて冷却期間に入ると、光源６０４が治療用光を供給し始めて、その後非発光状態に入る。次に、光源６０６、６０８が同様の方法で治療用光を供給する。光源６０８が、一旦、電源を切られて非発光状態に入る時点で、光源６０２は、再び治療用光を供給する準備が整っている。したがって、１つの光源が任意の所与の時間に治療用光を供給するようなサイクルを提供できる。
【００５０】
種々の例示的な実施形態によると、装置６００内で一度に１つの光源のみが治療用光を供給する。別の例示的な実施形態によると、装置６００内で２つ以上の光源が治療用光を供給する。さらに別の例示的な実施形態によると、ある期間には１つの光源が治療用光を供給し、別の期間ではいずれの光源も治療用光を供給しない。例えば、図６の実施形態では、各光源６０２、６０４、６０６、６０８が、それら光源が光を供給する時間枠よりも１０倍長いダウン時間を必要とする場合、装置６００は４０％の時間期間治療用光を供給するのみで、残りの６０%の時間期間は、４つの光源６０２、６０４、６０６、６０８のいずれもがダウン時間となる。
【００５１】
当業者に理解されるように、本明細書で説明したタイプの光源は、任意の適切な用途のために治療用光を供給するのに用いられる。本開示のシステムおよび方法を用いて処置される皮膚科的治療には、例えば、レーザまたはＩＰＬが効果を有すると判明している、顔の若返り、色素沈着部位、血管損傷部位、にきびなどへの皮膚科学用途が含まれる。一実施形態では、本開示のＬＥＤをベースとする装置は、高度に熟練した開業医によって、例えば、数週間置きに、限られた数のセッションにおいて、レーザまたはＩＰＬなどのように用いられる。さらに、ピークパワーがより低い、ＬＥＤをベースとする装置を用いた治療方法は、長期間（例えば、数週間または数ヶ月）毎日の治療を伴う家庭用用途に適している。このような治療方法では、複数の治療による効果が蓄積されるため、個々の治療では低いパワーが用いられるが、それは補われている。
【００５２】
本発明の例示的な実施形態を参照しながら本発明を具体的に図示し、説明してきたが、添付の請求項が包括する、本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細事項に種々の変更がなされてもよいことが当業者には理解できよう。
【００５３】
治療用光を供給するシステムおよび方法の１つ以上の任意の部品は、コンピュータハードウェアもしくはソフトウェア、またはその両方の組み合わせで実現されてもよい。この方法は、標準的なプログラミング技法を用いて、本明細書で説明したシステムおよび方法に従ったコンピュータプログラムで実現されてもよい。プログラムコードが入力データに適用されて、本明細書で説明した機能を事項し、出力情報を生成する。出力情報は、ディスプレイモニタのような１つ以上の出力装置に適用される。各プログラムは、コンピュータシステムと通信するために、高レベルな手順またはオブジェクト指向のプログラミング言語で実現されてもよい。しかし、必要に応じて、プログラムは、アセンブリ言語または機械言語で実現される。いかなる場合でも、言語はコンパイル言語またはインタプリタ型の言語である。さらに、プログラムは、前もってプログラムされた専用の集積回路で実行されることができる。
【００５４】
記憶媒体または装置がコンピュータで読み取られて本明細書で説明した手順を実行する場合に、そのコンピュータを設定して動作させるために、このようなコンピュータプログラムはそれぞれ、汎用または特定目的のプログラム可能なコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体または装置（例えば、ＲＯＭまたは磁気ディスク）に記憶されるのが好ましい。プログラム実行中、コンピュータプログラムはキャッシュまたはメインメモリ内にあってもよい。任意の分析方法が、コンピュータプログラムとともに構成されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体として実現される。この場合、そのように構成された記憶媒体によって、コンピュータは、本明細書で説明した機能を果たすために、特定の所定の方法で動作する。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年11月25日(2011.11.25)
【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】
処置領域に治療用光を供給して、前記処置領域における加熱を引き起こす装置であって、
発光ダイオードと、
パルス期間中に治療用光を生成するように前記発光ダイオードを駆動し、前記パルス期間よりも長い期間である回復期間に、前記発光ダイオードを非発光状態に維持する、制御器と、
前記パルス期間中に前記処置領域において、約２００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、光伝達システムとを備えた、装置。
【請求項２】
請求項１において、前記パルス期間は約５０ｍｓ以下である、装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記パルス期間は約１０ｍｓ以下である、装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項において、前記パルス期間は約１ｍｓ以下である、装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、前記回復期間の継続時間は、前記パルス期間の継続時間の少なくとも１０倍である、装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、前記回復期間の継続時間は、前記パルス期間の継続時間の少なくとも５０倍である、装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、前記回復期間の継続時間は、前記パルス期間の継続時間の少なくとも１００倍である、装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項において、前記制御器は、前記パルス期間中、前記発光ダイオードの発光状態と非発光状態を繰返し交替させるように前記発光ダイオードを駆動して、治療用光の一連のサブパルスを生成する、装置。
【請求項９】
請求項８において、前記制御器は、前記パルス期間中、約５０％以下のデューティサイクルで前記発光ダイオードの発光状態と非発光状態を繰返し交替させるように、前記発光ダイオードを駆動する、装置。
【請求項１０】
請求項８または９において、前記サブパルスの継続時間が約１ミリ秒以下である、装置。
【請求項１１】
請求項８、９または１０において、前記発光ダイオードには破壊的な電力レベルが存在し、前記サブパルスの間、前記発光ダイオードは、前記破壊的な電力レベルの約３０％に等しいか、またはこれよりも大きい電力レベルで作動する、装置。
【請求項１２】
請求項８、９、１０または１１において、前記発光ダイオードには破壊的な電力レベルが存在し、前記サブパルスの間、前記発光ダイオードは、前記破壊的な電力レベルの約７０％に等しいか、またはこれよりも大きい電力レベルで作動する、装置。
【請求項１３】
請求項８、９、１０、１１または１２において、前記発光ダイオードには破壊的な電力レベルが存在し、前記サブパルスの間、前記発光ダイオードは、前記破壊的な電力レベルの約９０％に等しいか、またはこれよりも大きい電力レベルで作動する、装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約５００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約１，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約５，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約１０，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項において、前記光伝達システムは、前記パルス期間中前記処置領域において、約２０，０００Ｗ／ｃｍ２以上の平均パワー密度で、前記処置領域に前記治療用光を当てる、装置。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項において、さらに、
前記発光ダイオードと熱伝達し、前記発光ダイオードで生じた熱を放散させる、少なくとも１つのヒートシンクを備えた、装置。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項において、前記治療用光は赤外光である、装置。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一項において、前記光伝達システムは、その近位端で前記発光ダイオードからの治療用光を受光し、この光を当該光伝達システムの遠位端に伝送して、前記処置領域を照射する、光ファイバを備える、装置。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか一項において、
ヒトまたは動物からなる被験体に挿入される外科手術用のハンドピースであって、治療用光を前記被験体の内側の部分に供給する、ハンドピースを備えた、装置。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれか一項において、
ヒトまたは動物からなる被験体の外側の部分に治療用光を供給する、ハンドピースを備えた、装置。
【請求項２４】
請求項１から２３のいずれか一項において、前記治療用光が当てられる領域は、１ｃｍ以上の特有の大きさを有する、装置。
【請求項２５】
処置領域に治療用光を供給して、前記処置領域における加熱を引き起こす装置であって、
複数の発光ダイオードと、
前記複数の発光ダイオードのそれぞれを駆動して各パルス期間中に治療用光を生成し、前記パルス期間よりも長い期間であるそれぞれの回復期間に、前記各発光ダイオードを非発光状態で維持する、制御器と、
治療期間中に前記処置領域において、約２００Ｗ／ｃｍ２の平均パワー密度で、前記複数の発光ダイオードからの前記治療用光を前記処置領域に当てる、少なくとも１つの光伝達システムとを備えた、装置。
【請求項２６】
請求項２５において、前記複数の発光ダイオードの前記各パルス期間は、前記治療期間中、互い違いである、装置。
【請求項２７】
請求項２６において、治療期間の実質的に全ての間、前記複数の発光ダイオードのうち少なくとも１つがそのパルス期間中である、装置。
【請求項２８】
請求項２５から２７のいずれか一項において、前記複数の発光ダイオードの前記各パルス期間の継続時間は、５０ｍｓ以下である、装置。
【請求項２９】
請求項２５から２７のいずれか一項において、前記複数の発光ダイオードの前記各パルス期間の継続時間は、前記回復期間の継続時間の約１０倍以上である、装置。
【国際調査報告】
2012519548.tif 000009
2012519548.tif 000010