JP6338255B2 - レーザ手術システム用の自由浮動型患者インターフェース - Google Patents

Description

〔関連出願の説明〕
本願は、２０１３年３月１３日に出願された米国特許出願第６１／７８０，８８１号の優先権主張出願であり、この米国特許出願を参照により引用し、全ての目的に関してその記載内容を本明細書の一部とする。ここにパリ条約上の優先権全体を明示的に保持する。

レーザ眼手術システムが広く普及すると共に目的が変わっている。例えば、レーザ眼手術システムは、屈折矯正を行うようアブレーションにより角膜の前面を作り直すよう構成されている場合がある。また、レーザ眼手術システムは、角膜弁状体（flap）を作って角膜の下に位置する部分を露出させ、当該下に位置する部分をアブレーションにより作り直して弁状体で再び覆うことができるよう構成されている場合がある。最近開発されたレーザ眼手術システムは、角膜又は関節唇縁に１つ以上の切開創を作って角膜を作り直し、角膜に１つ以上の切開創を作って白内障手術器械のための接近部を提供すると共に／或いは眼内レンズの植え込みのための接近部を提供し、前水晶体曩（包）に被膜切開術を施して白内障になっている水晶体の除去のための接近部を提供し、白内障になっている水晶体を切開し、及び／または、前水晶体曩内開口部に被膜切開術を施す、というように構成されている場合がある。

多くのレーザ眼手術システムは、レーザビーム源により一連のレーザビームパルスを発生させる。レーザビームパルスは、光路に沿って患者の眼まで伝搬する。光路は、典型的には、患者に対して放出されるレーザビームパルスの方向及び／又は位置を制御するための制御可能な要素、例えば走査機構体及び／又は集束（合焦）機構体、を有する。

幾つかのレーザ眼手術システムは、眼球運動（例えば、眼の観察方法の変化）を追跡して、放出されたレーザビームパルスの方向及び／又は存在場所に対する制御を眼球運動を考慮に入れて達成することができる。例えば、レーザ眼手術システムの中には、オプションとして、眼球運動を追跡するべく、眼中の特徴、例えば生まれつき備わった特徴又は眼に付加された基準マーカ、を光学的に追跡するものがある。

対照的に、レーザ眼手術システムの中には、眼球運動を阻止するように構成されているものもある。例えば、角膜の前面に直接接触して眼球運動を拘束するコンタクトレンズが採用される場合がある。しかしながら、かかる拘束により、これに関連した患者の不快感及び／又は不安が生じる場合がある。

眼球運動以外では、多くのレーザ眼手術システムは、患者とレーザ眼手術システムとの間の相対運動を禁止するよう構成されている。例えば、レーザ眼手術システムは、ある種の患者拘束特徴部、例えば専用支持組立体（例えば、椅子又はベッド）、を含む場合があり、かかる専用支持組立体は、当該支持組立体に対する患者の運動を禁止するよう構成された拘束特徴部を含む場合がある。かかる専用支持組立体は、患者を動かしてレーザ眼手術システムの光路に対して患者の眼を適切に位置決めすることができる手段としての位置決め機構体を含む場合がある。さらに、レーザ眼手術システムは、レーザパルスの光路の位置を決定して専用支持組立体に対する光路の運動を実質的に抑制し、それにより放出レーザパルスに対する患者の眼の相対運動を抑制する、というコンポーネントを剛性的に支持するよう構成されている場合がある。しかしながら、専用支持組立体及び光路コンポーネントの剛性支持は、深刻な複雑さ及び関連コストをレーザ眼手術システムに加える場合がある。さらに、光路コンポーネント剛性支持及び専用患者支持組立体を採用すると、患者とレーザ眼手術システムとの間の或る程度のレベルの有意な相対運動の可能性を排除することができない場合がある。

かくして、患者の運動に関して特性が改善されたレーザ手術システム及び関連方法が有益であると言える。

適当なレーザ手術システム、例えばレーザ眼手術システム、に使用することができる患者インターフェース組立体及び関連方法が提供される。多くの実施形態では、患者インターフェース組立体が、走査される電磁治療ビームと患者との間の位置合わせ状態を維持しながら患者の相対運動を許容するように構成される。患者の運動を許容することによって、患者の運動を拘束しようとすることと関連した追加のシステムの複雑さ及び関連費用を回避することができる。加うるに、例えば既存の患者支持組立体（例えば非専用患者支持組立体、例えばベッド）に隣接したところまで動かすことができる再位置決め可能カートによって支持されるようにレーザ手術システムを構成することによって、患者の動きを許容することができるようにして、レーザ手術システムの使用のしやすさを高めることができる。

かくして、一観点では、レーザ手術システムにおいて患者の動きを許容する方法が提供される。この方法は、第１の支持組立体を用いて、スキャナと第１の支持組立体との間の第１の方向に平行な相対運動を許容するようスキャナを支持するステップを含む。スキャナは、電磁線ビームを制御可能に走査するよう動作可能であると共に、スキャナが患者の動きと関連（連動）して動くような態様で当該患者に結合されるように構成されている。第２の支持組立体が、第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の第１の方向を横切る第２の方向に平行な相対並進を許容するような態様で第１の支持組立体を支持するように用いられる。ベース組立体が、第２の支持組立体とベース組立体との間の第１の方向及び第２の方向の各々を横切る第３の方向に平行な相対並進を許容するような態様で第２の支持組立体を支持するために用いられる。電磁線ビームは、ベース組立体に対して固定された方向に伝搬される。第１の支持組立体は、電磁線ビームを反射して第１の方向に平行にスキャナまで伝搬させるよう構成された第１のレフレクタを支持するために用いられる。第２の支持組立体は、電磁線ビームを反射して第２の方向に平行に伝搬させて第１のレフレクタに入射させるよう構成された第２のレフレクタを支持するために用いられる。スキャナと第１の支持組立体との間の相対並進、第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対並進、及び、第２の支持組立体とベース組立体との間の相対並進が、スキャナとベース組立体との間の３次元相対並進を許容するべく利用される。

本方法の多くの実施形態では、スキャナは、電磁線ビームに対して特定の動作上の特性を有する。例えば、スキャナは、少なくとも２次元において（２つの寸法方向において）電磁線ビームを走査するよう動作可能であり得る。スキャナは、電磁線ビームを１つの焦点に集束させるよう動作可能であり得る。スキャナは、焦点を３次元で（３つの寸法方向で）走査するよう動作可能であり得る。

本方法の多くの実施形態では、第２の方向は、第１の方向に対して垂直であり、第３の方向は、第１及び第２の方向の各々に対して垂直である。第１、第２及び第３の方向のうちの１つは鉛直方向に向けられるのが良い。例えば、第３の方向は、鉛直に向けられ得て、第１及び第２の方向の各々は、水平に向けられ得る。本方法は、（１）鉛直方向におけるスキャナの重力誘起運動、及び、（２）患者への重力誘起力の伝達、のうちの少なくとも一方を抑制するステップを更に含み得る。

本方法の多くの実施形態では、電磁線ビームは、一連のレーザパルスを含む。レーザパルスは、眼組織を改変するよう構成され得る。

本方法は、ベース組立体を用いて第３のレフレクタを支持するステップを含み得る。第３のレフレクタは、電磁線ビームを反射して第３の方向に平行に伝搬させて第２のレフレクタに入射させるよう構成され得る。

本方法は、コンポーネント相互間の１つ又は２つ以上の相対位置をモニタリングするステップを含み得る。例えば、本方法は、（１）スキャナと第１の支持組立体との間、（２）第１の支持組立体と第２の支持組立体との間、及び、（３）第２の支持組立体とベース組立体との間、からなる群のうちの少なくとも１つの相対位置をモニタリングするステップを含み得る。

本方法は、患者に対するスキャナの位置決めの際、（１）スキャナ及び第１の支持組立体、（２）第１の支持組立体及び第２の支持組立体、及び、（３）第２の支持組立体及びベース組立体、のうちの少なくとも１つの相互間の相対運動を抑制するステップを含み得る。患者に対するスキャナの位置決め中の相対運動をこのように抑制することは、スキャナを患者に対して位置決めした後に十分な相対運動範囲が利用可能である、ということを保証するために利用され得る。

別の観点では、レーザ眼手術システムのための患者インターフェース組立体が提供される。患者インターフェース組立体は、眼インターフェース装置、スキャナ、第１の支持組立体、第２の支持組立体、ベース組立体、ビーム源、第１のレフレクタ、及び、第２のレフレクタを含む。眼インターフェース装置は、患者の眼とインターフェースするように構成されている。スキャナは、眼インターフェース装置に結合されていて、眼インターフェース装置とインターフェースされた眼内で電磁線ビームを少なくとも２次元内で（２つの寸法方向に）走査するよう動作可能である。スキャナ及び眼インターフェース装置は、眼球運動と関連して動く。第１の支持組立体は、スキャナと第１の支持組立体との間の第１の方向に平行な相対並進を許容するようにスキャナを支持している。第２の支持組立体は、第１の方向を横切る第２の方向に平行な第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対並進を許容するように第１の支持組立体を支持している。ベース組立体は、第３の方向に平行な第２の支持組立体とベース組立体との間の相対並進を許容するように第２の支持組立体を支持している。第３の方向は、第１及び第２の方向の各々を横切る方向である。ビーム源は、電磁線ビームを発生させ、当該電磁線ビームを出力して、ベース組立体に対して固定された方向に伝搬させる。第１のレフレクタは、第１の支持組立体によって支持され、且つ、電磁線ビームを反射して第１の方向に平行にスキャナまで伝搬させるように構成されている。第２のレフレクタは、第２の支持組立体によって支持され、且つ、電磁線ビームを反射して第２の方向に平行に伝搬させて第１のレフレクタに入射させるように構成されている。スキャナと第１の支持組立体との間の相対並進、第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対並進、及び、第２の支持組立体とベース組立体との間の相対並進は、眼インターフェースとベース組立体との間の３次元相対並進を許容する。

患者インターフェース組立体は、スキャナと眼インターフェース装置との間に設けられた対物レンズ組立体を含み得る。例えば、電磁線ビームは、スキャナから伝搬して当該対物レンズ組立体を通り、そして当該対物レンズ組立体から眼インターフェース装置を通ることができる。

患者インターフェース組立体の多くの実施形態では、電磁線ビームは、１つの焦点に集束（合焦）される。スキャナは、眼インターフェース装置とインターフェースされた眼内で焦点を３次元で（３つの寸法方向で）走査するよう動作可能であり得る。

患者インターフェース組立体の多くの実施形態では、スキャナは、ｚ‐走査装置及びｘｙ‐走査装置を含む。ｚ‐走査装置は、眼内で焦点の深さを変更するよう動作可能であり得る。ｘｙ‐走査装置は、電磁線ビームの伝搬方向を横切る２次元内で焦点を走査するよう動作可能であり得る。

患者インターフェース組立体の多くの実施形態では、第２の方向は、第１の方向に対して垂直であり、第３の方向は、第１及び第２の方向の各々に対して垂直である。第１、第２、及び、第３の方向のうちの１つは、鉛直方向に向けられ得る。患者インターフェース組立体は、スキャナに結合されていて（１）鉛直方向における眼インターフェース装置の重力誘起運動、及び、（２）眼インターフェース装置に結合された眼への重力誘起力の伝達、のうちの少なくとも１つを抑制するよう構成されたカウンターバランス機構体を含み得る。第３の方向は、鉛直に向けられ得て、第１及び第２の方向の各々は、水平に向けられ得る。

患者インターフェース組立体は、当該患者インターフェース組立体のコンポーネント相互間の相対位置をモニタリングするために少なくとも１つのセンサを含み得る。例えば、患者インターフェース組立体は、スキャナと第１の支持組立体との間、第１の支持組立体と第２の支持組立体との間、及び、第２の支持組立体とベース組立体との間、からなる群のうちの少なくとも１つの相対位置をモニタリングするよう構成された少なくとも１つのセンサを含み得る。

患者インターフェース組立体の多くの実施形態では、電磁線ビームは、一連のレーザパルスを含む。レーザパルスは、眼組織を改変するよう構成され得る。

患者インターフェース組立体は、患者に対するスキャナの位置決めの際、（１）スキャナ及び第１の支持組立体、（２）第１の支持組立体及び第２の支持組立体、及び（３）第２の支持組立体及びベース組立体、のうちの少なくとも１つの相互間の相対運動を抑制するよう構成された少なくとも１つの装置（例えば、少なくとも１つ又は２つ以上のソレノイドブレーキ組立体、１つ又は２つ以上の戻り止め機構体、又は相対運動を可能にするよう結合されたコンポーネント相互間の相対運動を選択的に禁止するよう構成された任意他の適当な機構体）を含み得る。かかる装置は、スキャナを患者に対して位置決めした後に適当な相対運動範囲が利用可能である、ということを保証するために使用され得る。

多くの実施形態では、患者インターフェース組立体は、ベース組立体によって支持された第３のレフレクタを含む。第３のレフレクタは、電磁線ビームを反射して第３の方向に平行に伝搬させて第２のレフレクタに入射させるように構成されている。

別の観点では、レーザ手術システムにおいて患者の運動を許容する方法が提供される。本方法は、第１の支持組立体を用いてスキャナを支持し、それによりスキャナと第１の支持組立体との間の相対運動を許容し、それにより患者の運動を許容する、というステップを含む。スキャナは、電磁線ビームを制御可能に走査するよう動作できると共に、当該スキャナが患者の運動と関連して動くという態様で患者に結合されるべく構成されている。本方法は、ビーム源を用いて電磁線ビームを発生させるステップを更に含む。本方法は、患者の運動に応答して変化する光路長を有する光路に沿って電磁線ビームをビーム源からスキャナまで伝搬させるステップを更に含む。

この方法は、光路に関連付けられた更なる行為を含み得る。例えば、本方法は、第２の支持組立体を用いて第１の支持組立体を支持し、それにより第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対運動を許容することで患者の運動を許容する、というステップを含み得る。本方法は、第１の支持組立体を用いて、電磁線ビームを反射して光路長の一部に沿って伝搬させてスキャナに入射させるよう構成された第１のレフレクタを支持するステップを含み得る。本方法は、ベース組立体を用いて第２の支持組立体を支持し、それにより第２の支持組立体とベース組立体との間の相対運動を許容することで患者の運動を許容する、というステップを含み得る。本方法は、第２の支持組立体を用いて、電磁線ビームを反射して光路の一部に沿って伝搬させて第１のレフレクタに入射させるよう構成された第２のレフレクタを支持するステップを含み得る。本方法は、ベース組立体を用いて、電磁線ビームを反射して光路の一部に沿って伝搬させて第２のレフレクタに入射させるよう構成された第３のレフレクタを支持するステップを含み得る。

本方法は、光路関連コンポーネント相互間の相対並進及び／又は相対回転の利用を含み得る。例えば、スキャナと第１の支持組立体との間の相対運動は、第１の方向における並進であり得る。第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対運動は、第１の方向を横切る第２の方向における並進であり得る。第２の支持組立体とベース組立体との間の相対運動は、第１及び第２の方向の各々を横切る第３の方向における並進であり得る。第２の方向は、第１の方向に対して垂直であり得る。第３の方向は、第１及び第２の方向の各々に対して垂直であり得る。（１）スキャナと第１の支持組立体との間の相対運動、（２）第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対運動、及び、（３）第２の支持組立体とベース組立体との間の相対運動、のうちの少なくとも１つは、相対回転であり得る。

本方法は、（１）鉛直方向におけるスキャナの重力誘起運動、及び、（２）患者に対する重力誘起力の伝達、のうちの少なくとも１つを抑制するステップを含み得る。第１、第２、及び、第３の方向のうちの１つの方向は、鉛直方向に向けられ得る。例えば、第３の方向が、鉛直方向に向けられ得て、第１及び第２の方向の各々は、水平方向に向けられ得る。

スキャナは、任意適当な電磁線ビームを任意適当な仕方で走査するよう動作可能であり得る。例えば、スキャナは、電磁線ビームを少なくとも２次元で（２つの寸法方向で）走査するよう動作可能であり得る。スキャナは、電磁線ビームを１つの焦点に集束させると共に当該焦点を３次元で（３つの寸法方向で）走査するよう動作可能であり得る。スキャナは、患者の眼に結合されると共に当該眼の組織内で電磁線ビームの焦点を制御可能に走査するよう構成され得る。電磁線ビームは、眼組織を改変するよう構成された一連のレーザパルスを含み得る。

本方法は、光路関連コンポーネント相互間の相対位置及び／又は相対向きをモニタリングするステップを含み得る。例えば、本方法は、（１）スキャナと第１の支持組立体との間、（２）第１の支持組立体と第２の支持組立体との間、及び、（３）第２の支持組立体とベース組立体との間、からなる群のうちの少なくとも１つの相対位置及び相対向きのうちの少なくとも一方をモニタリングするステップを含み得る。

本方法は、患者に対するスキャナの位置決め中における光路関連コンポーネント相互間の相対運動を抑制するステップを含み得る。例えば、本方法は、患者に対するスキャナの位置決めの際、（１）スキャナ及び第１の支持組立体、（２）第１の支持組立体及び第２の支持組立体、及び、（３）第２の支持組立体及びベース組立体、のうちの少なくとも１つの相互間の相対運動を抑制するステップを含み得る。

別の観点では、レーザ眼手術システム用の患者インターフェース組立体が提供される。患者インターフェース組立体は、眼インターフェース装置、スキャナ、第１の支持組立体、及び、ビーム源を含む。眼インターフェース装置は、患者の眼とインターフェースするよう構成される。スキャナは、眼インターフェース装置と結合されるよう構成されると共に眼インターフェース装置とインターフェースされた眼内で電磁線ビームを少なくとも２次元で（２つの寸法方向で）走査するよう動作可能である。スキャナ及び眼インターフェース装置は、眼の運動（眼球運動）と関連（連動）して動く。第１の支持組立体は、スキャナと第１の支持組立体との間の相対運動を許容することで眼の運動を許容するようにスキャナを支持する。ビーム源は、電磁線ビームを発生させる。電磁線ビームは、眼の運動に応答して変化する光路長を有する光路に沿ってビーム源からスキャナまで伝搬する。

患者インターフェース組立体は、追加の光路関連コンポーネントを含み得る。例えば、患者インターフェース組立体は、第２の支持組立体を含み得て、当該第２の支持組立体は、第１の支持組立体と第２の支持組立体との相対運動を許容することで眼の運動を許容するように第１の支持組立体を支持する。患者インターフェース組立体は、第１の支持組立体によって支持されると共に光路の一部に沿ってスキャナまで伝搬するよう電磁線ビームを反射するよう構成された第１のレフレクタを含み得る。患者インターフェース組立体は、ベース組立体を含み得て、当該ベース組立体は、第２の支持組立体とベース組立体との相対運動を許容することで眼の運動を許容するように第２の支持組立体を支持する。患者インターフェース組立体は、第２の支持組立体によって支持されると共に電磁線ビームを反射して光路の一部に沿って伝搬させて第１のレフレクタに入射させるよう構成された第２のレフレクタを含み得る。患者インターフェース組立体は、ベース組立体によって支持され且つ電磁線ビームを反射して光路の一部に沿って伝搬させて第２のレフレクタに入射させるよう構成された第３のレフレクタを含み得る。

患者インターフェース組立体は、光路関連コンポーネント相互間の相対並進及び／又は相対回転を採用し得る。例えば、スキャナと第１の支持組立体との間の相対運動は、第１の方向における並進であり得る。第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対運動は、第１の方向を横切る第２の方向における並進であり得る。第２の支持組立体とベース組立体との間の相対運動は、第１及び第２の方向の各々を横切る第３の方向における並進であり得る。第２の方向は、第１の方向に対して垂直であり得る。第３の方向は、第１及び第２の方向の各々に対して垂直であり得る。（１）スキャナと第１の支持組立体との間の相対運動、（２）第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対運動、及び、（３）第２の支持組立体とベース組立体との間の相対運動、のうちの少なくとも１つは、相対回転であり得るい。

患者インターフェース組立体は、（１）鉛直方向におけるスキャナの重力誘起運動、及び、（２）患者の眼への重力誘起力の伝達、のうちの少なくとも１つを抑制するよう構成されたカウンターバランス機構体、を含み得る。第３の方向は、鉛直方向に向けられ得て、第１及び第２の方向の各々は、水平方向に向けられ得る。

患者インターフェース組立体のスキャナは、任意適当な電磁線ビームを任意適当な仕方で走査するよう動作可能であり得る。例えば、スキャナは、電磁線ビームを少なくとも２次元で（２つの寸法方向で）走査するよう動作可能であり得る。スキャナは、電磁線ビームを１つの焦点に集束させると共に当該焦点を３次元で（３つの寸法方向で）走査するよう動作可能であり得る。スキャナは、患者の眼に結合されると共に当該眼の組織内で電磁線ビームの焦点を制御可能に走査するよう構成され得る。電磁線ビームは、眼組織を改変するよう構成された一連のレーザパルスを含み得る。スキャナは、ｚ‐走査装置及びｘｙ‐走査装置を有し得る。ｚ‐走査装置は、眼内で焦点の深さを変更するよう動作可能であり得る。ｘｙ‐走査装置は、電磁線ビームの伝搬方向を横切る２次元内で焦点を走査するよう動作可能であり得る。

患者インターフェース組立体は、他の適当な光路関連コンポーネントを含み得る。例えば、患者インターフェース組立体は、（１）スキャナと第１の支持組立体との間、（２）第１の支持組立体と第２の支持組立体との間、及び、（３）第２の支持組立体とベース組立体との間、からなる群のうちの少なくとも１つの相対位置をモニタリングするよう構成された少なくとも１つのセンサを含み得る。患者インターフェース組立体は、スキャナと眼インターフェース装置との間に設けられスキャナ及び眼インターフェース装置に結合された対物レンズ組立体を含み得る。電磁線ビームは、スキャナから伝搬して対物レンズ組立体を通り、次に対物レンズ組立体から眼インターフェース装置を通り得る。患者インターフェース組立体は、患者に対するスキャナの位置決めの際、（１）スキャナ及び第１の支持組立体、（２）第１の支持組立体及び第２の支持組立体、及び、（３）第２の支持組立体及びベース組立体、のうちの少なくとも１つの相互間の相対運動を抑制するよう構成された少なくとも１つの装置（例えば、１つ又は２つ以上のソレノイドブレーキ組立体、１つ又は２つ以上の戻り止め機構体、又は、相対運動を可能にするよう結合されたコンポーネント相互間の相対運動を選択的に抑制するよう構成された任意の他の適当な機構体）を含み得る。かかる装置は、スキャナを患者に対して位置決めした後に、十分な相対運動範囲が利用可能であることを保証するために使用され得る。

本発明の性質及び利点の十分な理解を得るために、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照すべきである。本発明の他の観点、他の目的、及び他の利点は、図面及び以下の詳細な説明から明らかになろう。

本明細書において言及されている全ての刊行物、特許及び特許出願は、当該参照による引用により、個々の刊行物、特許又は特許出願の各々が本明細書中に具体的に且つ個々に記載されているのと同じ程度に、これらの記載内容の全体が本明細書の一部である。

本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に具体的に記載されている。本発明の特徴及び利点の良好な理解は、本発明の原理を利用した例示的な実施形態を説明している以下の詳細な説明及び添付の図面を参照することで得られるであろう。

多くの実施形態によるレーザ手術システムの略図であり、患者インターフェース装置がスキャナ及びスキャナを支持する自由浮動機構体によりレーザ組立体に結合されている状態を示す図である。

多くの実施形態としての患者インターフェース組立体の等角図であり、当該患者インターフェース組立体が自由浮動機構体によって支持されたスキャナを含んでいる状態を示す図である。

レーザ手術システムにおける患者の動きを許容するための多くの実施形態としての方法の行為の単純化ブロック図である。

図３の方法で実施できる多くの実施形態によるオプションとしての行為の単純化ブロック図である。

自由浮動機構体によって支持されたスキャナを含む多くの実施形態としての患者インターフェース組立体で用いることができる相対運動を概略的に示す図である。

レーザ手術システムにおける患者の動きを許容するための多くの実施形態としての別の方法の行為の単純化ブロック図である。

図６Ａの方法で実施できる多くの実施形態によるオプションとしての行為の単純化ブロック図である。

多くの実施形態によるレーザ手術システムの略図であり、眼インターフェース装置がスキャナ及びスキャナを支持する自由浮動機構体によってレーザ組立体に結合されている状態を示す図である。

以下の説明において、本発明の種々の実施形態について説明する。説明の目的上、特定の形態及び細部は、実施形態の完全な理解を提供するために記載されている。しかしながら、本発明は当該特定の細部なしで実施できる、ということが、当業者には明らかであろう。さらに、周知の特徴は、説明対象の実施形態の内容を分かりにくくすることがないように省かれて又は単純化されている場合がある。

レーザ手術システムで用いられる患者インターフェース組立体及び関連方法が提供される。本明細書において説明される患者インターフェース組立体及び方法は、レーザ眼手術システムに用いられるものとして本明細書において説明されるが、任意の他のレーザ手術システムに利用できる。多くの実施形態で、患者インターフェース組立体は、レーザ手術システムによって放出される電磁線ビームと患者との間の位置合わせ状態を維持しながらレーザ手術システムに対する患者の動きを許容するように構成されている。

今、図面を参照すると、図中において、同一の参照符号は、同一の要素を示している。図１は、多くの実施形態によるレーザ手術システム１０を概略的に示している。レーザ手術システム１０は、レーザ組立体１２、自由浮動機構体１４、スキャナ１６、対物レンズ組立体１８、患者インターフェース装置２０を含む。患者インターフェース装置２０は、患者２２とインターフェースする（interface）よう構成されている。患者インターフェース装置２０は、対物レンズ組立体１８によって支持されている。対物レンズ組立体１８は、スキャナ１６によって支持されている。スキャナ１６は、自由浮動機構体１４によって支持されている。自由浮動機構体１４は、レーザ組立体１２に対して固定された位置及び向きを有する一部分を含む。

多くの実施形態で、患者インターフェース装置２０は、患者２２の眼とインターフェースするよう構成されている。例えば、患者インターフェース装置２０は、例えば２０１２年１１月２日に出願された同時係属米国特許仮出願第６１／７２１，６９３号明細書（発明の名称：Liquid Optical Interface for Laser Eye Surgery System ）に記載されているように、患者２２の眼に真空結合されるように構成され得る。レーザ手術システム１０は、オプションとして、定位置に固定でき又は再位置決め可能なベース組立体２４を更に含み得る。例えば、ベース組立体２４は、支持リンケージによって支持され得て、この支持リンケージは、患者に対するベース組立体２４の選択的な再位置決めを可能にすると共にベース組立体２４を患者に対して選択された固定位置に固定するよう構成される。かかる支持リンケージは、任意適当な仕方で、例えば固定状態の支持ベースによって又は患者に隣接する適当な場所に再位置決め可能な可動カートによって、支持され得る。多くの実施形態では、支持リンケージは、セットアップ継手を含み、各セットアップ継手は、当該セットアップ継手の選択的な関節運動を可能にするよう構成されていて、支持リンケージは、セットアップ継手の偶発的な関節運動を阻止するべく選択的にロック可能であり、それにより、セットアップ継手がロックされるとき、ベース組立体２４を患者に対して選択された固定位置に固定する。

多くの実施形態で、レーザ組立体１２は、電磁線ビーム２６を放出するように構成されている。ビーム２６は、任意適当なエネルギーレベル、持続時間、及び繰り返し率の一連のレーザパルスを含むのが良い。

多くの実施形態で、レーザ組立体１２は、フェムト秒（ＦＳ）レーザ技術を含む。フェムト秒レーザ技術を用いることによって、短い持続時間（例えば、持続時間が約１０^-13秒）のレーザパルス（エネルギーレベルがマイクロジュール範囲内である）を厳密に合焦された点に向かって送り出して組織を壊すことができ、それにより長い持続時間を有するレーザパルスと比較して、必要なエネルギーレベルを実質的に低下させることができる。

レーザ組立体１２は、組織を治療する及び／または画像化するのに適した波長を有するレーザパルスを生じさせることができる。例えば、レーザ組立体１２は、例えば２０１２年１１月２日に出願された同時係属米国特許仮出願第６１／７２２，０４８号明細書（発明の名称：Laser Eye Surgery System）、２０１１年１月７日に出願された米国特許出願第１２，９８７，０６９号明細書（発明の名称：Method and System For Modifying Eye Tissue and Intraocular Lenses）に記載されたレーザ手術システムのうちの任意のものによって放出されるような電磁線ビーム２６を放出するよう構成され得る。例えば、レーザ組立体１２は、１０２０ｎｍ〜１０５０ｎｍの波長を有するレーザパルスを生じさせることができる。例えば、レーザ組立体１２は、中心波長が１０３０（±５）ｎｍのダイオード励起固体形態を有し得る。別の実施例として、レーザ組立体１２は、３２０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長を有するレーザパルスを生じさせ得る。例えば、レーザ組立体１２は、第３調和波３５５ｎｍで動作するＮｄ：ＹＡＧ（ネオジム添加イットリウムアルミニウムガーネット）レーザ源を有し得る。レーザ組立体１２は、任意適当な形態の２つ又は３つ以上のレーザを更に含み得る。

レーザ組立体１２は、制御及び状態調節コンポーネントを含み得る。例えば、かかる制御コンポーネントは、例えばレーザパルスのエネルギー及びパルス列の平均パワーを制御するビーム減衰器、レーザパルスを含むビームの断面空間広がりを制御する固定アパーチュア、ビーム列の束及び繰り返し率及びかくしてレーザパルスのエネルギーをモニタリングする１つ又は２つ以上のパワーモニタ、及び、レーザパルスの伝送を許容／遮断するシャッタ、のようなコンポーネントを含み得る。かかる状態調節コンポーネントは、レーザパルスを或る距離にわたって伝送する一方で、レーザパルスビームの位置的及び／又は方向的可変性を許容し、それによりコンポーネントのばらつきについて増大した許容度をもたらす、という調節可能なズーム組立体及び固定光リレーを含み得る。

多くの実施形態で、レーザ組立体１２は、ベース組立体２４に対して固定された位置を有する。レーザ組立体１２によって放出されたビーム２６は、固定された経路に沿って伝搬して自由浮動機構体１４に至る。ビーム２６は、自由浮動機構体１４を通って可変光路２８に沿って伝搬し、この可変光路は、ビーム２６をスキャナ１６に送る。多くの実施形態では、レーザ組立体１２によって放出されたビーム２６はコリメートされて、ビーム２６がレーザ組立体１２とスキャナ１６との間の光路の長さに関する患者の動きにより誘起される変化によって影響を受けることがないようにする。スキャナ１６は、ビーム２６を（例えば、ビーム２６の制御可変偏向により）少なくとも１つの寸法方向で走査するよう動作可能である。多くの実施形態では、スキャナは、ビームをビーム２６の伝搬方向に対して横切る２次元内で（２つの寸法方向で）走査するよう動作でき、このスキャナは、更に、ビーム２６の伝搬方向においてビーム２６の焦点の位置を走査するよう動作できる。走査されたビームは、スキャナ１６から放出されて対物レンズ組立体１８を通り、インターフェース装置２０を通って伝搬して患者２２に至る。

自由浮動機構体１４は、１つ又は２つ以上の方向においてレーザ組立体１２に対する患者の或る範囲の動きを許容する一方で、スキャナ１６によって放出されるビーム２６と患者２２との位置合わせ状態を維持するよう構成されている。例えば、多くの実施形態では、自由浮動機構体１４は、単位直交方向（Ｘ、Ｙ、及びＺ）の任意の組み合わせによって定められる任意の方向における患者２２の或る範囲の動きを許容するよう構成されている。

自由浮動機構体１４は、スキャナ１６を支持し、この自由浮動機構体１４は、患者２２の動きに応答して変化する可変光路２８を提供する。患者インターフェース装置２０が患者２２とインターフェースさせられているので、患者２２の動きの結果として、これに対応した患者インターフェース装置２０、対物レンズ組立体１８、及びスキャナ１６の動きが生じる。自由浮動機構体１４は、例えば、スキャナ１６とレーザ組立体１２の相対運動を許容するリンケージと可変光路２８を形成するよう前記リンケージに適切に結びつけられた光コンポーネントとの任意適当な組み合わせを含むことができる。

図２は、スキャナ１６とレーザ組立体１２との間の相対運動を許容するリンケージと、可変光路２８を形成するよう当該リンケージに適切に結びつけられた光コンポーネントと、の適当な組み合わせの例示の実施形態を説明するための組立体３０を示している。組立体３０は、眼インターフェース装置２０、対物レンズ組立体１８、スキャナ１６、及び自由浮動機構体１４を含む。自由浮動機構体１４は、第１の支持組立体３２、第２の支持組立体３４、及びベース組立体３６を含む。眼インターフェース装置２０は、対物レンズ組立体１８に結合された状態でこれによって支持されている。対物レンズ組立体１８は、スキャナ１６に結合された状態でこれによって支持されている。インターフェース装置２０と対物レンズ組立体１８とスキャナ１６の組み合わせは、患者の動きと関連（連動）して一斉に動くユニットを形成している。

第１の支持組立体３２は、第１の端フレーム３８、第２の端フレーム４０、及び、端フレーム３８，４０相互間に延びると共にこれらに結合された横方向ロッド４２，４４、を含む。横方向ロッド４２，４４は、第１の方向４６に平行に向けられている。スキャナ１６は、横方向ロッド４２，４４によって支持され、このスキャナは、第１の方向４６に平行な患者の動きに応答してロッド４２，４４に沿って滑る。横方向ロッド４２，４４は、第１の方向４６に平行な患者の動きを許容するリニア軸受の一部をなしている。

第２の支持組立体３４は、第１の端フレーム４８、中間フレーム５０、横方向ロッド５２，５４、第２の端フレーム５６、及び鉛直ロッド５８，６０を含む。横方向ロッド５２，５４は、第１の端フレーム４８と中間フレーム５０との間に延びると共にこれらに結合されている。横方向ロッド５２，５４は、第２の方向６２に平行に向けられており、第２の方向６２は、第１の方向４６に対して少なくとも横切る方向であり、第１の方向４６に対して直角であるのが良い。第１及び第２の方向４６，６２の各々は、水平であるのが良い。第１の支持組立体３２は、横方向ロッド５２，５４によって支持され、この第１の支持組立体は、第２の方向６２に平行な患者の動きに応答してロッド５２，５４に沿って滑る。横方向ロッド５２，５４は、第２の方向６２に平行な患者の動きを許容するリニア軸受の一部をなしている。鉛直ロッド５８，６０は、中間フレーム５０と第２の端フレーム５６との間に延びると共にこれらに結合されている。鉛直ロッド５８，６０は、第３の方向６４に平行に向けられ、第３の方向６４は、第１及び第２の方向４６，６２の各々に対して少なくとも横切る方向であり、第１及び第２の方向４６，６２のうちの少なくとも一方に対して直角であるのが良い。鉛直ロッド５８，６０は、第３の方向６４に平行な第２の支持組立体３４とベース組立体３６との相対運動を許容し、それにより第３の方向６４に平行な患者の動きを許容するリニア軸受の一部をなしている。

第１、第２、及び第３のレフレクタ６６，６８，７０（例えば、鏡）が、自由浮動機構体１４によって支持されている。これらレフレクタは、電磁線ビーム２６を反射して可変光路２８に沿って伝搬させるように構成されている。第１のレフレクタ６６は、第１の支持組立体３２に（図示の実施形態では、第２の端フレーム４０に）取り付けられている。第２のレフレクタ６８は、第２の支持組立体３４に（図示の実施形態では、中間フレーム５０に）取り付けられている。第３のレフレクタ７０は、ベース組立体３６に取り付けられている。作用を説明すると、レーザ組立体によって放出されるビーム２６は、第３のレフレクタ７０によって偏向されて第３の方向６４に平行に伝搬し、第２のレフレクタ６８に入射する。第２のレフレクタ６８は、ビーム２６を偏向させて、第２の方向６２に平行に伝搬させて第１のレフレクタ６６に入射させる。第１のレフレクタ６６は、ビーム２６を偏向させて、第１の方向４６に平行に伝搬させてスキャナ１６に入れる。スキャナ１６は、次に、ビームを制御可能に走査し、そして対物レンズ組立体１８及び眼インターフェース装置２０を通して走査したビーム２６を出力する。ビーム２６を第３のレフレクタ７０から第２のレフレクタ６８まで第３の方向６４に平行に伝搬させることによって、可変光路２８の対応する部分の長さを変化させることができ、それにより第３の方向６４に対する患者の相対的動きを許容することができる。ビーム２６を第２のレフレクタ６８から第１のレフレクタ６６まで第２の方向６２に平行に伝搬させることによって、可変光路２８の対応する部分の長さを変化させることができ、それにより第２の方向６２に対する患者の相対的動きを許容することができる。ビーム２６を第１のレフレクタ６６からスキャナ１６まで第１の方向４６に平行に伝搬させることによって、可変光路２８の対応する部分の長さを変化させることができ、それにより第１の方向４６に対する患者の相対的動きを許容することができる。

図示の実施形態では、自由浮動機構体１４は、更に、第１のソレノイドブレーキ組立体７２、第２のソレノイドブレーキ組立体７４、及び第３のソレノイドブレーキ組立体７６を含む。ソレノイドブレーキ組立体７２，７４，７６は、患者の眼に対するスキャナ１６の初期位置決めの際、自由浮動機構体１４の偶発的な関節運動を選択的に阻止するよう動作可能である。例えば、自由浮動機構体１４の偶発的な関節運動を阻止するための任意の機構体が存在していない場合、特にユーザが例えば対物レンズ組立体１８との接触により対物レンズ組立体１８を患者に対して適当な場所に動かしたとき、スキャナ１６の運動を引き起こして、スキャナ１６の運動により自由浮動機構体１４の偶発的な関節運動が引き起こされる場合がある。レーザ手術システム１０がセットアップ継手を含む支持リンケージ機構体によって支持されている場合、自由浮動機構体１４の偶発的な関節運動を阻止することが利用され得て、レーザ手術システム１０の初期位置決めが自由浮動機構体１４の関節運動を介してではなくセットアップ継手の関節運動により行われる、ということを保証する。

第１のソレノイドブレーキ組立体７２は、スキャナ１６と第１の支持組立体３２との偶発的な相対運動を選択的に阻止するように構成されている。第１のソレノイドブレーキ組立体７２を効かせる（係合させる）ことにより、横方向ロッド４２，４４に沿うスキャナ１６の運動が阻止され、それにより第１の方向４６に平行なスキャナ１６と第１の支持組立体３２との相対運動が阻止される。第１のソレノイドブレーキ組立体７２が効かされていない場合、スキャナ１６は、横方向ロッド４２，４４に沿って自由に滑ることができ、それにより第１の方向４６に平行なスキャナ１６と第１の支持組立体３２との間の相対運動が可能になる。多くの実施形態では、自由浮動機構体１４は、スキャナ１６が横方向ロッド４２，４４に沿うその移動範囲に対して心出しされている場合に第１のソレノイドブレーキ組立体７２を効かせることができるよう構成された戻り止め機構体及び／または表示器を含み、それにより、患者に対する対物レンズ組立体１８の位置決めに続き第１のソレノイドブレーキ組立体７２が離脱されたとき、第１の方向４６に平行な両方向におけるスキャナ１６の等しい移動範囲を保証している。

第２のソレノイドブレーキ組立体７４は、第１の支持組立体３２と第２の支持組立体３４との間の偶発的な相対運動を選択的に阻止するように構成されている。第２のソレノイドブレーキ組立体７４を効かせる（係合させる）ことにより、横方向ロッド５２，５４に沿う第１の支持組立体３２の運動が阻止され、それにより第２の方向６２に平行な第１の支持組立体３２と第２の支持組立体３４との間の相対運動が阻止される。第２のソレノイドブレーキ組立体７４が外された場合、第１の支持組立体３２は、横方向ロッド５２，５４に沿って自由に滑ることができ、それにより第２の方向６２に平行な第１の支持組立体３２と第２の支持組立体３４との間の相対運動が可能である。多くの実施形態では、自由浮動機構体１４は、第１の支持組立体３２が横方向ロッド５２，５４に沿うその移動範囲に対して心出しされている場合に第２のソレノイドブレーキ組立体７４を効かせることができるよう構成された戻り止め機構体及び／または表示器を含み、それにより患者に対する対物レンズ組立体１８の位置決めに続き第２のソレノイドブレーキ組立体７４が離脱されたとき、第２の方向６２に平行な両方向における第１の支持組立体３２の等しい移動範囲を保証している。

第３のソレノイドブレーキ組立体７６は、第２の支持組立体３４と第３の支持組立体３６との偶発的な相対運動を選択的に阻止するように構成されている。第３のソレノイドブレーキ組立体７６を効かせる（係合させる）ことにより、鉛直ロッド５８，６０に沿うベース組立体３６の運動が阻止され、それにより第３の方向６４に平行な第２の支持組立体３４とベース組立体３６との間の相対運動が阻止される。第３のソレノイドブレーキ組立体７６が外された場合、ベース組立体３６は、鉛直ロッド５８，６０に沿って自由に滑ることができ、それにより第３の方向６４に平行な第２の支持組立体３４とベース組立体３６との相対運動が可能である。多くの実施形態では、自由浮動機構体１４は、ベース組立体３６が垂直ロッド５８，６０に沿うその移動範囲に対して心出しされている場合に第３のソレノイドブレーキ組立体７６を効かせることができるよう構成された戻り止め機構体及び／または表示器を含み、それにより患者に対する対物レンズ組立体１８の位置決めに続き第３のソレノイドブレーキ組立体７６が離脱されたとき、第３の方向６４に平行な両方向におけるベース組立体３６の等しい移動範囲を保証している。

オプションとしての実施形態では、第３のレフレクタ７０は省かれ、到来するビーム２６は、第３の方向６４に平行に伝搬して第２のレフレクタ６８に入射するよう方向付けられる。レフレクタ６６，６８，７０の各々は、位置及び／又は向きが調節可能であるのが良く、それにより可変光路２８の対応する部分をそれぞれ、第１、第２、及び第３の方向４６，６２，６４に整列させるよう調節されるのが良い。したがって、第３のレフレクタ７０を用いることにより、第３のレフレクタ７０と第２のレフレクタ６８との間の可変光路２８の部分を整列させて第３の方向６４に平行になるようにし、それによりレーザ組立体１２と自由浮動機構体１４との間の相対的な位置及び／又は向きの可変性を補償することができる。

組立体３０の図示の実施形態では、第１及び第２の方向４６，６２は、水平であるのが良く、第３の方向６４は、鉛直であるのが良い。自由浮動機構体１４は、スキャナに結合されると共に眼インターフェース装置２０の重力誘起される運動を抑制する、及び／または、眼インターフェース装置２０から眼インターフェース装置２０に結合された眼への重力誘起される力の伝達を抑制する、というように構成されたカウンターバランス機構体を更に含むのが良い。例えば、カウンターバランス機構体は、釣り合わせ鉛直力を第２の支持組立体３４に加え、それにより第２の支持組立体３４とベース組立体３６との重力誘起相対運動を抑制する、あるいは阻止する、及び／または、眼インターフェース装置２０から眼インターフェース装置２０に結合された眼への重力誘起力の伝達を妨げる、というように採用されるのが良い。

組立体３０の他の適当な変形例が採用可能である。例えば、スキャナ１６は、鉛直に向けられたリニア軸受により第１の支持組立体に対して滑動可能に支持され得る。第１の支持組立体は、第１の水平に向けられたリニア軸受により第２の支持組立体に対して滑動可能に支持され得る。第２の支持組立体は、第２の水平に向けられたリニア軸受によりベース組立体に対して滑動可能に支持されるのが良く、この第２の水平に向けられたリニア軸受は、第１の水平に向けられたリニア軸受を横切るように（例えば、これに対して垂直に）向けられる。かかる構成では、釣り合い機構体を用いて釣り合い力をスキャナ１６に及ぼすのが良く、それによりスキャナ１６と眼インターフェース装置２０との重力誘起相対運動を抑制し、あるいは阻止し、及び／または、眼インターフェース装置２０から眼インターフェース装置２０に結合された眼への重力誘起力の伝達を抑制し、あるいは阻止する、というように使用されるのが良い。組立体３０は、１）スキャナ１６と第１の支持組立体３２との間、２）第１の支持組立体３２と第２の支持組立体３４との間、及び／又は３）第２の支持組立体３４とベース組立体３６との間、の相対位置をモニタリングするよう構成された１つ又は２つ以上のセンサを更に含むのが良い。

図３は、レーザ手術システムにおいて患者の動きを許容する多くの実施形態による方法１００の行為の単純化ブロック図である。本明細書において説明された任意適当な装置、組立体、及び／又はシステムを用いて方法１００を実施することができる。方法１００は、第１の支持組立体（例えば、第１の支持組立体３２）を用いてスキャナ（例えば、スキャナ１６）を支持して第１の方向（例えば、方向４６）に平行なスキャナと第１の支持組立体との間の相対並進を許容するステップを含む。スキャナは、電磁線ビーム（例えば、ビーム２６）を制御可能に走査するよう動作可能であると共にスキャナが患者の動きと関連して動くという態様で患者に結合されるよう構成されている（行為１０２）。第２の支持組立体（例えば、第２の支持組立体３４）を用いて第１の支持組立体を支持し、それにより第１の方向を横切る第２の方向（例えば、方向６２）に平行な第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対並進を許容する（行為１０４）。ベース組立体（例えば、ベース組立体３６）を用いて第２の支持組立体を支持し、第１及び第２の方向の各々を横切る第３の方向（例えば、方向６４）に平行な第２の支持組立体とベース組立体との間の相対並進を許容する（行為１０６）。電磁線ビームをベース組立体に対して固定された方向に伝搬させる（行為１０８）。第１の支持組立体を用いて、第１の方向に平行にスキャナまで伝搬するよう電磁線ビームを反射するように構成された第１のレフレクタ（例えば、第１のレフレクタ６６）を支持する（行為１１０）。第２の支持組立体を用いて、第２の方向に平行に伝搬して第１のレフレクタに入射するように電磁線ビームを反射するよう構成された第２のレフレクタ（例えば、第２のレフレクタ６８）を支持する（行為１１２）。スキャナと第１の支持組立体との間の相対並進、第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対並進、及び、第２の支持組立体とベース組立体との間の相対並進を用いて、スキャナとベース組立体との間の３次元相対並進を許容する（行為１１４）。

図４は、方法１００の一部として達成できる追加の観点及び／又はオプションとしての行為の単純化ブロック図である。例えば、方法１００は、ベース組立体を用いて、第３の方向に平行に伝搬して第２のレフレクタに入射するよう電磁線ビームを反射するよう構成された第３のレフレクタ（例えば、第３のレフレクタ７０）を支持するステップ（行為１１６）を含み得る。方法１００は、スキャナを作動させて電磁線ビームを少なくとも２次元で（２つの寸法方向で）走査するステップ（行為１１８）を含み得る。方法１００は、電磁線ビームを焦点に集束させ又は合焦させるステップ（行為１２０）を含み得る。方法１００は、スキャナを作動させて焦点を３次元で（３つの寸法方向で）走査するステップ（行為１２２）を含み得る。方法１００は、カウンターバランス機構体を用いてスキャナの重力誘起運動を抑制する、及び／または、スキャナに結合された眼への重力誘起力の伝達を抑制するステップ（行為１２４）を含み得る。方法１００は、（１）スキャナと第１の組立体との間、（２）第１の支持組立体と第２の支持組立体との間、及び、（３）第２の支持組立体とベース組立体との間、から成る群のうちの少なくとも１つの相対位置をモニタリングするステップ（行為１２６）を含み得る。方法１００は、患者に対するスキャナの位置決めの際、（１）スキャナ及び第１の支持組立体、（２）第１の支持組立体及び第２の支持組立体、及び、（３）第２の支持組立体及びベース組立体、のうちの少なくとも１つの相互間の相対運動を抑制するステップ（行為１２８）を含み得る。

図５は、多くの実施形態に従って患者の動きを許容するために使用され得る自由浮動機構体１４で用いることができる相対運動を概略的に示している。自由浮動機構体１４は、第１のレフレクタ６６、第２のレフレクタ６８、及び第３のレフレクタ７０を含む。多くの実施形態では、自由浮動機構体１４は、電磁線ビーム２６をスキャナ１６の方に首尾一貫して方向付けるよう、スキャナ１６と第１のレフレクタ６６との間の或る特定の相対運動、第１のレフレクタ６６と第２のレフレクタ６８との間の或る特定の相対運動、及び、第２のレフレクタ６８と第３のレフレクタ７０との或る特定の相対運動、を可能にする一方で、患者インターフェース装置２０と電磁線ビーム２６を発生させるために用いられるレーザ組立体との間の３次元相対運動を許容する、というように構成されたリンケージ組立体（図示せず）を含む。例えば、図２に示されている自由浮動機構体１４の実施形態と同様、自由浮動機構体１４は、スキャナ１６が第１の支持組立体によって支持されてスキャナが第１の支持組立体に対して第１の方向４６に平行に自由に並進することができ、それにより第１のレフレクタ６６とスキャナ１６との間のビーム２６の位置及び向きを維持する、というように構成され得る。同様に、第１の支持組立体は、第２の支持組立体によって支持され得て、その結果、第１の支持組立体が第２の支持組立体に対して第２の方向６２に平行に自由に並進することができ、それにより第２のレフレクタ６８と第１のレフレクタ６６との間のビーム２６の位置及び向きを維持する、ということが可能である。そして、第２の支持組立体は、当該第２の支持組立体が第３の方向６４に平行にベース組立体に対して自由に並進することができ、それにより第３のレフレクタ７０と第２のレフレクタ６８との間のビーム２６の位置及び向きを維持する、というようにベース組立体によって支持され得る。

自由浮動機構体１４は、ビーム２６の光路セグメントの位置及び向きを維持するよう、１つ又は２つ以上の相対回転を採用するのが良い。例えば、スキャナ１６は、当該スキャナが第１のレフレクタ６６とスキャナ１６との間のビーム２６の光路セグメントと一致した軸線回りの第１の支持組立体に対する回転７８を自由に行うことができ、それにより第１のレフレクタ６６とスキャナ１６との間のビーム２６の位置及び向きを維持する、というように第１の支持組立体によって支持され得る。同様に、第１の支持組立体は、第２の支持組立体によって支持され得て、その結果、第１の支持組立体が第２のレフレクタ６８と第１のレフレクタ６６との間のビーム２６の光路セグメントと一致した軸線回りの第２の支持組立体に対する回転８０を自由に行うことができ、それにより第２のレフレクタ６８と第１のレフレクタ６６との間のビーム２６の位置及び向きを維持する、ということが可能である。そして、第２の支持組立体は、ベース組立体によって支持され得て、その結果、第２の支持組立体が第３のレフレクタ７０と第２のレフレクタ６８との間のビーム２６の光路セグメントと一致した軸線回りのベース組立体に対する回転８２を自由に行うことができ、それにより第３のレフレクタ７０と第２のレフレクタ６８との間のビーム２６の位置及び向きを維持する、ということが可能である。

自由浮動機構体１４は、ビーム２６の光路セグメントの位置及び向きを維持するよう、相対並進と相対回転の任意適当な組み合わせをも採用することができる。例えば、図５に示された形態に関し、自由浮動機構体１４は、第２の方向６２に平行な相対並進、第３の方向６４に平行な相対並進、及び、相対回転８２を採用することができ、それにより電磁線ビーム２６を発生させるために用いられるレーザ組立体に対する患者インターフェース２０の３次元運動を可能にし、それにより患者の動きを許容する。

図６Ａは、レーザ手術システムにおいて患者の動きを許容する多くの実施形態による方法２００の行為の単純化ブロック図である。本明細書において説明された任意適当な装置、組立体、及び／又はシステムを用いて方法２００を実施することができる。方法２００は、第１の支持組立体を用いてスキャナを支持してスキャナと第１の支持組立体との間の相対並進を許容して患者の動きを許容するステップを含む。スキャナは、電磁線ビームを制御可能に走査するよう動作可能であると共にスキャナが患者の動きと関連して動くような態様で患者に結合されるよう構成されている（行為２０２）。方法２００は、ビーム源を用いて電磁線ビームを発生させるステップ（行為２０４）を含む。方法２００は、電磁線ビームを患者の動きに応答して変化する光路長を有する光路に沿ってビーム源からスキャナまで伝搬させるステップ（行為２０６）を含む。

図６Ｂは、方法２００の一部として達成できる追加の観点及び／又はオプションとしての行為の単純化ブロック図である。例えば、方法２００は、第２の支持組立体を用いて第１の支持組立体を支持し、それにより第１の支持組立体と第２の支持組立体との間の相対運動を許容して患者の動きを許容するステップ（行為２０８）を含み得る。方法２００は、第１の支持組立体を用いて、光路の一部に沿ってスキャナまで伝搬するよう電磁線ビームを反射するよう構成された第１のレフレクタを支持するステップ（行為２１０）を含み得る。方法２００は、ベース組立体を用いて第２の支持組立体を支持し、それにより第２の支持組立体とベース組立体との間の相対運動を許容して患者の動きを許容するステップ（行為２１２）を含み得る。方法２００は、第２の支持組立体を用いて、光路の一部に沿って伝搬して第１のレフレクタに入射するように電磁線ビームを反射させるよう構成された第２のレフレクタを支持するステップ（行為２１４）を含み得る。方法２００は、ベース組立体を用いて、光路の一部に沿って伝搬して第２のレフレクタに入射するように電磁線ビームを反射させるよう構成された第３のレフレクタを支持するステップ（行為２１６）を含み得る。方法２００は、（１）スキャナと第１の支持組立体との間、（２）第１の支持組立体と第２の支持組立体との間、及び、（３）第２の支持組立体とベース組立体との間、のうちの少なくとも１つの相対位置及び相対向きのうちの少なくとも一方をモニタリングするステップ（行為２１８）を含み得る。方法２００は、患者に対するスキャナの位置決めの際、（１）スキャナ及び第１の支持組立体、（２）第１の支持体及び第２の支持組立体、及び、（３）第２の支持組立体及びベース組立体、のうちの少なくとも１つの相互間の相対運動を抑制するステップ（行為２２０）を含み得る。

図７は、多くの実施形態におけるレーザ手術システム３００を概略的に示している。レーザ手術システム３００は、レーザ組立体１２、自由浮動機構体１４、スキャナ１６、対物レンズ組立体１８、患者インターフェース２０、通信経路３０２、制御エレクトロニクス３０４、制御パネル／グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）３０６、及びユーザインターフェース装置３０８を含む。制御エレクトロニクス３０４は、プロセッサ３１０を含み、プロセッサ３１０は、メモリ３１２を含む。患者インターフェース２０は、患者２２とインターフェースするよう構成されている。制御エレクトロニクス３０４は、通信経路３０２を介して、レーザ組立体１２、自由浮動機構体１４、スキャナ１６、制御パネル／ＧＵＩ３０６、及びユーザインターフェース装置３０８に作動的に結合されている。

自由浮動機構体１４は、例えば第１のレフレクタ６６、第２のレフレクタ６８、及び第３のレフレクタ７０を含むよう図２に示されているように構成され得る。したがって、自由浮動機構体１４は、これら直交した３つの単位方向の任意の組み合わせの結果として得られる任意の方向におけるレーザ組立体１２に対する患者２２の動きを許容するよう構成され得る。

スキャナ１６は、ｚ‐走査装置３１４及びｘｙ‐走査装置３１６を含む。レーザ手術システム３００は、電磁線ビーム２６を３次元で（３つの寸法方向で）走査される焦点に集束させ又は合焦させるよう構成されている。ｚ‐走査装置３１４は、ビーム２６の伝搬方向における焦点の位置を変化させるよう作動可能である。ｘｙ‐走査装置３１６は、ビーム２６の伝搬方向を横切る２次元で（２つの寸法方向で）焦点の位置を走査するよう作動可能である。したがって、ｚ‐走査装置３１４とｘｙ‐走査装置３１６の組み合わせは、患者２２の組織内、例えば患者２２の眼組織内を含む３次元で（３つの寸法方向で）ビームの焦点を制御可能に走査するよう作動可能である。組立体３０に関して上述したように、スキャナ１６は、自由浮動機構体１４によって支持され、それにより、３次元での（３つの寸法方向における）レーザ組立体１２に対する走査装置の患者の動きにより誘起される運動が許容される。

患者インターフェース２０は、患者インターフェース２０、対物レンズ１８、及びスキャナ１６が患者２２と関連して動く、というように患者２２に結合されている。例えば、多くの実施形態では、患者インターフェース２０は、患者２２の眼に真空取り付けされた吸引リングを採用している。吸引リングは、例えば吸引リングを患者インターフェース２０に固定する真空を用いて、患者インターフェース２０に結合され得る。

制御エレクトロニクス３０４は、通信経路３０２を介して、レーザ組立体１２、自由浮動機構体１４、スキャナ１６、患者インターフェース２０、制御パネル／ＧＵＩ３０６、及びユーザインターフェース装置３０８の動作を制御すると共に／或いはこれらからの入力を受け取ることができる。通信経路３０２は、任意適当な形態で具体化でき、かかる形態としては、制御エレクトロニクス３０４とそれぞれのシステムコンポーネントとの間の任意適当な共有又は専用通信経路が挙げられる。

制御エレクトロニクス３０４は、任意適当なコンポーネント、例えば１つ又は２つ以上のプロセッサ、１つ又は２つ以上の書き換え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び、１つ又は２つ以上の記憶装置、を含むことができる。多くの実施形態では、制御エレクトロニクス３０４は、ユーザにより特定される治療パラメータに従って手技前計画立案を可能にすると共にレーザ眼手術手技に対するユーザ管理を提供するべく、制御パネル／ＧＵＩ３０６を制御する。

制御エレクトロニクス３０４は、システム動作に関連付けられた計算を実行すると共に制御信号を種々のシステム要素に提供するべく用いられるプロセッサ／コントローラ３１０を含み得る。コンピュータ可読媒体３１２がプロセッサ３１０に結合されており、その目的は、プロセッサ及び他のシステム要素によって用いられるデータを記憶することにある。プロセッサ３１０は、本明細書全体を通じて説明したように、システムの他のコンポーネントと相互作用する。一実施形態では、メモリ３１２は、レーザシステム手術システム３００の１つ又は２つ以上のコンポーネントを制御するために利用できるルックアップテーブルを含み得る。

プロセッサ３１０は、命令及びデータを実行するよう構成された汎用マイクロプロセッサ、例えば、カリフォルニア州サンタクララ所在のインテル・コーポレーション（Intel Corporation ）により製造されたPentium プロセッサであり得る。プロセッサは、本発明の実施形態による方法をソフトウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェアで実行する命令の少なくとも一部を具体化する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であり得る。一例として、かかるプロセッサとしては、専用回路、ＡＳＩＣ、組み合わせ論理、他のプログラム可能プロセッサ、これらの組み合わせ、等が挙げられる。

メモリ３１２は、該当する場合、特定の用途に対してローカルであっても良く又は分散されていても良い。メモリ３１２は、プログラム実行中に命令及びデータを記憶するための主読取り書込み記憶装置（ＲＡＭ）及び一定の命令が記憶された読取り専用記憶装置（ＲＯＭ）を含む多くのメモリを含み得る。かくして、メモリ３１２は、プログラム及びデータファイルのためのパーシステント（不揮発性）記憶装置をもたらし、メモリは、関連リムーバブルメディアと一緒のハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、フロッピディスクドライブ、コンパクトディスク読取り専用記憶装置（ＣＤ‐ＲＯＭ）ドライブ、光学ドライブ、リムーバブルメディアカートリッジ、及び、他の同様な記憶媒体、を含み得る。

ユーザインターフェース装置３０８は、ユーザ入力を制御エレクトロニクス３０４に提供するのに適した任意適当なユーザ入力装置を含み得る。例えば、ユーザインターフェース装置３０８は、例えばタッチスクリーンディスプレイ／入力装置、キーボード、フットスイッチ、キーパッド、患者インターフェース無線周波識別（ＲＦＩＤ）リーダ、非常時停止ボタン、及びキースイッチ、のような装置を含み得る。

任意適当なレーザ手術システムは、本明細書において開示されたような自由浮動機構体によって支持される電磁波ビームスキャナを採用するよう適当に変更可能である。例えば、２０１２年１１月１１日に出願された同時係属米国特許仮出願第６１／７２２，０４８号明細書は、治療ビーム、光干渉断層法（ＯＣＴ）測定ビーム、及び位置合わせビームを走査するために用いられる共有光学組立体の一部をなすビーム走査コンポーネントを含むレーザ眼手術システムを記載している。ここに記載されている方式を用いると、かかるビーム走査コンポーネントは、本明細書において説明しているような患者の動きを許容するよう自由浮動機構体から支持可能である。

他の変形例が、本発明の精神に含まれる。かくして、本発明は、種々の改造例及び変形構成例を取ることができるが、その或る特定の図示の実施形態が図面に示されて、これら実施形態について上記において詳細に説明されている。しかしながら、理解されるべきこととして、開示された特定の１つ又は複数の形態に本発明を限定することは意図されておらず、これとは異なり、本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲に属する全ての改造例、変形構成例、及び均等例を含むものである。

本発明の説明との関連において英文明細書における用語“ａ”、“ａｎ”、“ｔｈｅ” 及び類似の用語の使用は、本明細書において別段の指定がなければ又は文脈上明白に矛盾しなければ、単数と複数の両方を含むものと解されるべきである。英文明細書における用語“comprising”（「〜を有する」と訳されている場合が多い）、“having”（「〜を有する」と訳されている場合が多い）、“including”（「〜を含む」と訳されている場合が多い）及び“containing”（「〜を含む」と訳されている場合が多い）は、別段の規定がなければ、非限定的な用語（即ち、“including, but not limited to,”（「〜を含むが、〜には限定されない」）を意味している）として解されるべきである。用語“connected ”（「連結され」）は、何らかの介在が存在している場合であっても、部分的又は全体的に収納され、取り付けられ、又は互いに接合されると解されるべきである。本明細書における値の範囲についての記載は、別段の指定がなければ、その範囲に含まれる別々の各値を個別的に言及している手短な方法としての役目を果たすに過ぎず、別々の各値は、これが個別的に本明細書に記載されているかのように明細書に含まれる。本明細書において説明した方法は全て、別段の指定がなければ又は文脈上明確に矛盾しなければ、任意適当な順序で実施できる。本明細書において提供される任意の及び全ての実施例又は例示の用語（例えば、“such as ”（「例えば」と訳されている場合が多い））の使用は、本発明の実施形態を良好に示すに過ぎず、別段のクレーム請求がなければ、本発明の範囲に限定をもたらすものではない。明細書中、クレーム請求されていない何らかの要素を本発明の実施に必要不可欠なものとして指示するもの、と解されるべき用語は存在しない。

本発明の好ましい実施形態を図示すると共に本明細書において説明したが、かかる実施形態は、例示として提供されているに過ぎないことが当業者には明らかであろう。本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変形、変更、及び置換が、今や当業者には明らかである。理解されるべきこととして、本明細書において説明した本発明の実施形態の種々の変形例を本発明の実施において採用することができる。以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲を定めており、特許請求の範囲に記載された請求項の範囲及びその均等範囲に含まれる方法及び構造は、本発明に含まれるものである。

Claims (16)

1. レーザ眼手術システム用の患者インターフェース組立体であって、
   患者の眼とインターフェースするよう構成された眼インターフェース装置と、
   前記眼インターフェース装置に結合されると共に前記眼インターフェース装置とインターフェースされた眼内で電磁線ビームを少なくとも２次元で走査するよう動作可能に構成されたスキャナと、
   前記スキャナを支持する第１の支持組立体であって、前記スキャナと当該第１の支持組立体との間の相対運動を許容することで前記眼の運動を許容するよう前記スキャナを支持する第１の支持組立体と、
   前記電磁線ビームを発生させるビーム源と、
   を備え、
   前記スキャナ及び前記眼インターフェース装置は、前記眼の運動と関連して動き、
   前記電磁線ビームは、前記眼の運動に応答して変化する光路長を備えた光路に沿って前記ビーム源から前記スキャナまで伝搬する、患者インターフェース組立体。
2. 前記第１の支持組立体を支持する第２の支持組立体であって、前記第１の支持組立体と当該第２の支持組立体との間の相対運動を許容することで前記眼の運動を許容するよう前記第１の支持組立体を支持する第２の支持組立体と、
   前記第１の支持組立体によって支持されると共に前記電磁線ビームを反射して前記光路の一部に沿って前記スキャナまで伝搬させるよう構成された第１のレフレクタと、
   を更に含む、請求項１記載の患者インターフェース組立体。
3. 前記第２の支持組立体を支持するベース組立体であって、前記第２の支持組立体と当該ベース組立体との間の相対運動を許容することで前記眼の運動を許容するよう前記第２の支持組立体を支持するベース組立体と、
   前記第２の支持組立体によって支持されると共に前記電磁線ビームを反射して前記光路の一部に沿って伝搬させて前記第１のレフレクタに入射させるよう構成された第２のレフレクタと、
   を更に含む、請求項２記載の患者インターフェース組立体。
4. 前記スキャナと前記第１の支持組立体との間の前記相対運動は、第１の方向における並進であり、
   前記第１の支持組立体と前記第２の支持組立体との間の前記相対運動は、前記第１の方向を横切る第２の方向における並進であり、
   前記第２の支持組立体と前記ベース組立体との間の前記相対運動は、前記第１の方向及び前記第２の方向の各々を横切る第３の方向における並進である、請求項３記載の患者インターフェース組立体。
5. 前記第２の方向は、前記第１の方向に対して垂直であり、
   前記第３の方向は、前記第１の方向及び前記第２の方向の各々に対して垂直である、請求項４記載の患者インターフェース組立体。
6. 前記スキャナに結合され、且つ、
   （１）垂直方向における前記スキャナの重力誘起運動、及び、
   （２）前記眼への重力誘起力の伝達、
   のうちの少なくとも１つを抑制するよう構成された、
   カウンターバランス機構体を更に含む、請求項４記載の患者インターフェース組立体。
7. 前記第３の方向は、鉛直方向に向けられており、
   前記第１の方向及び前記第２の方向の各々は、水平方向に向けられている、請求項６記載の患者インターフェース組立体。
8. （１）前記スキャナと前記第１の支持組立体との間の前記相対運動、
   （２）前記第１の支持組立体と前記第２の支持組立体との間の前記相対運動、及び、
   （３）前記第２の支持組立体と前記ベース組立体との間の前記相対運動
   のうちの少なくとも１つは、相対回転である、請求項３記載の患者インターフェース組立体。
9. 前記ベース組立体によって支持され、且つ、前記電磁線ビームを反射して当該電磁線ビームを前記光路の一部に沿って伝搬させて前記第２のレフレクタに入射させるよう構成された、第３のレフレクタ
   を更に含む、請求項３載の患者インターフェース組立体。
10. 前記スキャナは、前記電磁線ビームを少なくとも２次元で走査するよう動作できる、請求項１記載の患者インターフェース組立体。
11. 前記スキャナは、前記電磁線ビームを１つの焦点に集束させると共に前記焦点を３次元で走査するよう動作できる、請求項１記載の患者インターフェース組立体。
12. 前記電磁線ビームは、眼組織を改変するよう構成された一連のレーザパルスを有する、請求項１記載の患者インターフェース組立体。
13. （１）前記スキャナと前記第１の支持組立体との間、
    （２）前記第１の支持組立体と前記第２の支持組立体との間、及び、
    （３）前記第２の支持組立体と前記ベース組立体との間
    からなる群のうちの少なくとも１つの相対位置をモニタリングするよう構成された少なくとも１つのセンサを更に含む、請求項３記載の患者インターフェース組立体。
14. 前記スキャナと前記眼インターフェース装置との間に設けられ前記スキャナ及び前記眼インターフェース装置に結合された対物レンズ組立体を更に含み、
    前記電磁線ビームは、前記スキャナから伝搬して前記対物レンズ組立体を通り、次に前記対物レンズ組立体から前記眼インターフェース装置を通る、請求項１記載の患者インターフェース組立体。
15. 前記スキャナは、ｚ‐走査装置及びｘｙ‐走査装置を有し、
    前記ｚ‐走査装置は、前記眼内で前記電磁線ビームの焦点の深さを変更するよう動作可能であり、
    前記ｘｙ‐走査装置は、前記電磁線ビームの前記伝搬方向を横切る２次元内で前記焦点を走査するよう動作可能である、請求項１記載の患者インターフェース組立体。
16. 前記患者に対する前記スキャナの位置決めの際、
    （１）前記スキャナ及び前記第１の支持組立体、
    （２）前記第１の支持体及び前記第２の支持組立体、及び、
    （３）前記第２の支持組立体及び前記ベース組立体
    のうちの少なくとも１つの相互間の相対運動を抑制するよう構成された少なくとも１つの装置を更に含む、請求項３記載の患者インターフェース組立体。

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