JP7378490B2 - 色素治療システムおよびその使用方法 - Google Patents
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Description
本開示は、概して、サブナノ秒レーザーパルスを送達するためのシステムおよび方法に関する。少なくとも１つの実施例では、本開示は、最適化された色素治療のためにハンドヘルドデバイスから７００ｎｍ～７４０ｎｍのサブナノ秒レーザーパルスを生成および送達するためのシステムおよび方法に関する。
市販のレーザーは現在、色素沈着した皮膚の治療に使用されている。
しかしながら、これらのレーザーの一部は、臨床応用の観点から著しい制限を有する。
本明細書に提示されるように、最適な波長およびシステムが、皮膚上の色素沈着病変のより効果的でより安全な治療を達成するために、サブナノ秒レーザーパルスを送達するように特定されている。
ここで、添付の図を参照して、例としてのみ、本技術の実装態様を説明する。
例示の簡潔さおよび明確さのために、適切な場合、対応するまたは類似の要素を示すために、異なる図の間で参照番号が繰り返されていることを理解されたい。加えて、本明細書に記載の実施例の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、本明細書に記載の実施例は、これらの具体的な詳細なしに実施することができることが当業者によって理解されるであろう。他の場合において、説明される関連の該当する特徴を曖昧にしないように、方法、手順、および構成要素は、詳細に説明されていない。また、説明は、本明細書に記載の実施形態の範囲を限定するものとみなされるべきではない。図面は必ずしもスケール通りではなく、特定の部分の割合は、本開示の詳細および特徴をよりよく例示するために誇張されている場合がある。
ここで、上記の開示全体に適用されるいくつかの定義を提示する。「結合された」という用語は、直接的であれ、介在する構成要素を通して間接的であれ、接続されるものとして定義され、物理的な接続に必ずしも限定されない。接続は、対象物が永続的に接続されるか、または解放可能に接続されるようなものとすることができる。用語「実質的に」は、特定の寸法、形状、または実質的に修飾する他の単語に本質的に一致するように定義され、その結果、構成要素は正確である必要がない。例えば、「実質的に円筒形」は、対象物が円筒に似ているが、真の円筒から１つ以上の逸脱を有することができることを意味する。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、本開示において互換的に使用される。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、必ずしも限定されないが、そのように記載されるものを含むことを意味する。
良性の色素沈着病変は、以前はＱスイッチナノ秒レーザーで治療されていた。色素沈着病変の治療のためのナノ秒レーザーの使用は、メラノソームの選択的光熱分解の原理に基づいている。一般に、選択的光熱分解のための最適なパルス持続時間は、意図される標的構造の熱緩和時間（ＴＲＴ）とほぼ等しい。太田母斑など、色素沈着した標的細胞が単独で分散している病変の場合、ナノ秒パルス持続時間が最適であるように思われる。しかしながら、レーザー治療後に多くの悪影響が報告されている。これらには、紅斑、水疱形成、低色素症、および炎症後の色素沈着過剰が含まれる。これらの合併症のリスクは、表皮メラニン含有量がより高いため、アジア人の皮膚により一般的である。これらの合併症を軽減するために、１ｎｓ未満のパルス持続時間を有する一連のピコ秒ドメインレーザーは、安全マージンが向上した、色素沈着病変のより効率的かつ迅速な除去を可能にし得る。
サブナノ秒パルス幅、すなわち、ピコ秒ドメインにおいて、この有効性は、標的の応力緩和時間（ＳＲＴ）を打ち破ることを通して劇的に拡張され、周囲の正常組織への損傷をさらに少なくして、さらに効果的な色素破壊を可能にする。メラノソームと相互作用するピコ秒レーザーのメカニズムは、ナノ秒レーザーの光熱効果および光音響効果の組み合わせとは対照的に、光音響（または光機械）効果に大きく依拠する。
ピコ秒パルスおよびナノ秒パルスとの組織相互作用メカニズムは異なるが、これらはすべて、標的発色団、すなわち、色素沈着治療のためのメラニンを介したレーザーエネルギーの線形吸収から始まる。色素治療を必要とする皮膚の場合、レーザーエネルギーの吸収をもたらす２つの主要な競合発色団、すなわちメラニンおよびヘモグロビンが存在する。現在市販されているサブナノ秒レーザーは、色素治療を目的とした範囲（すなわち、５３２ｎｍ、６７０ｎｍ、７５５ｎｍ、１０６４ｎｍなど）にわたって設定された波長を提供する。これらの波長のいくつかは、臨床応用の観点から著しい制限を有する。より短い、すなわち５３２ｎｍの波長では、メラニンの吸収が非常に強いため、レーザーは非常に限られた深さしか浸透できない。この波長はまた、より濃い色の皮膚のタイプによりリスクの高い悪影響を与える。他方では、より長い、すなわち１０６４ｎｍの波長では、レーザーはより深く浸透し、より濃い色の皮膚に使用することができるが、ヘモグロビンの実質的な吸収は、望ましくないピンポイントの出血または紅斑を引き起こす可能性がある。本明細書で提供されるのは、最小限の悪影響で色素沈着病変のより効果的かつより安全な色素治療を達成するための最適な波長範囲の決定である。このような最適な治療波長を実装するための装置もまた、本明細書で開示される。
色素沈着治療のための最適な波長範囲を特定または決定するために、メラニンのヘモグロビンに対する相対吸収を評価した。図１に示すように、メラニンおよびヘモグロビンの吸収係数は、波長によって大きく異なり、その変動傾向も異なる。より具体的には、メラニンは、波長とともに吸収において単調な減少を提示し、一方、ヘモグロビン（オキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンを含む）の吸収は、いくつかの吸収帯域を有するより多くの特徴を示す。図２は、ヘモグロビン吸収に対するメラニン吸収の比率を表す。図２に示すように、メラニンの相対吸収は、７３０ｎｍでピークに達する。したがって、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの波長では、メラニン吸収は色素沈着治療のために十分であり、一方、紅斑および／または出血などの悪影響は最小限に抑えることができる。いくつかの実施例において、約７３０ｎｍの波長は、効果的かつより安全な色素沈着関連治療のための最適な波長である。
図３は、７８５ｎｍでのメラノソームに対するメラノソームの吸収比率を表す。メラニンの吸収は、７８５ｎｍと比較するとき、７３０ｎｍで約２７％高く、そのため約７３０ｎｍでより高い治療効率が期待され得る。換言すれば、７３０ｎｍでの治療フルエンスは、７８５ｎｍと同じ治療効果を送達するために約２７％だけ低減され得る。あるいは、同じフルエンスについては、光熱効果および光音響効果が約２７％強くなり得る。色素沈着治療のための約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの治療波長は、メラニンによる適切な吸収を提供する。加えて、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの治療波長は、競合する発色団（主にオキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビン）の吸収を最小限に抑えるために提供する。
本明細書に開示されるのは、悪影響を最小限に抑えながら、色素沈着病変の最適な治療のために色素沈着病変を有する患者に約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの治療波長でサブナノ秒パルスレーザービームを送達するためのハンドヘルドレーザー送達装置である。色素沈着病変の非限定的な例としては、一般的には、ほくろ、そばかす、脂漏性角化症、および黒皮症などの老化および光老化に起因する、真皮および表皮色素が挙げられるが、炎症後の色素沈着過剰、刺青色素、ならびに、しわ、瘢痕、およびニキビ瘢痕に関連付けられる色素も挙げることができる。
サブナノ秒レーザービームは、サブナノ秒レーザーポンプ光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）またはモードロックレーザー（すなわち、ダイレーザー、アレキサンドライト、またはＴｉ：サファイア）から生成され得る。しかしながら、ＯＰＯの変換効率は、アイドラーの存在による望ましくないエネルギー損失によって損なわれる場合がある。モードロックレーザーは通常、長い空洞を伴い、環境摂動に対する感度が高いため不安定になり、複雑なアライメントのため製造が困難である。さらに、モードロックキャビティからのパルスエネルギーは、ナノジュール程度である。皮膚治療のための有意義なエネルギー（すなわち、＞ｍＪ）を得るために、複雑な増幅スキーム、すなわち、再生増幅器または／およびマルチパス増幅器を使用しなければならない。
Ｔｉ：サファイアを使用して、可視波長領域でポンピングされた直接発光を介して、７００～９００ｎｍの波長範囲でレーザービームを生成することができる。ただし、Ｔｉ：サファイアの最も強い発光は７８０ｎｍ前後である。それで、より短い波長を生成するために、波長調整素子（例えば、複屈折フィルタ）が、通常、７８０ｎｍでの好ましい発光を抑制するために空洞に挿入される。そうすることにより、空洞長が大幅に増加され得、したがって、短いパルスを得ることは困難である。
本明細書で提供されるハンドヘルドレーザー送達装置は、好ましい波長範囲のためにＴｉ：サファイアを利用することができるが、治療のための有意義なエネルギーを有するサブナノ秒パルスを生成することができるように、さらに修正され得る。
図４～図６は、皮膚の色素沈着の治療のためのハンドヘルドレーザー送達装置１００を図示する。いくつかの実施例において、ハンドヘルドレーザー送達装置１００を使用して、色素沈着病変の治療および／または除去のために７００ｎｍ～７４０ｎｍの波長でサブナノ秒レーザーパルスを送達し得る。ハンドヘルドレーザー送達装置１００は、第１の波長１０２を有するサブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能な入口１２０と、第２の波長１０３でサブナノ秒パルスレーザービームを出力するように動作可能な出口１２２とを有するハンドヘルド本体１１８を含む。様々な実施例において、第１の波長は、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍであってよく、第２の波長は、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍであってよい。いくつかの実施例において、ハンドヘルド本体１１８は、電子コネクタ１２４をさらに含み得る。ある実施例では、電子コネクタ１２４は、他の特徴（例えば、スポットサイズまたはビームパターン）の中でも、接続されたハンドピースに特有のグラフィックユーザインタフェースへの後続の変更を伴う、ハンドヘルドレーザー送達装置のコンソール認識を可能にするように動作可能であり得る。
ハンドヘルド本体は、使用者の手の中に容易に収まり、手で運ぶことができる妥当なサイズおよび重量であり得る。少なくとも１つの実施例では、ハンドヘルド本体は、鉛筆のように保持されることを容易にする形状を有し得る。他の実施例では、ハンドヘルド本体は、ハンドヘルド本体がピストルのように保持されることを容易にするピストルグリップを含んでもよい。
図７を参照すると、ハンドヘルド本体１１８の入口１２０は、可動ポンプビーム送達システム２００に動作可能に接続され得る。例えば、可動ポンプビーム送達システム２００からの円偏光レーザービームは、ハンドヘルドレーザー送達装置の入口１２０に入ることができる。ある実施例では、可動ポンプビーム送達システム２００は、関節式アーム２０２を含み得る。ある実施例では、関節式アームは、複数のアームを接続する少なくとも１つの回転ジョイントの周りの回転によって、サブナノ秒パルスレーザービームをハンドヘルドレーザー送達装置上の所望の点に導くように動作可能な複数のアームおよび複数のミラーを有し得る。ある実施例では、複数のミラーは、入射レーザービーム偏光を保持するように動作可能である。ある実施例では、可動ポンプビーム送達システム２００は、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍの波長を有する円偏光レーザービームを生成するように動作可能であり得る。少なくとも１つの実施例では、可動ポンプビーム送達システム２００は、約５３２ｎｍの波長を有する円偏光レーザービームを生成するように動作可能であり得る。
図４および図５に戻って参照すると、ハンドヘルドレーザー送達装置１００は、ハンドヘルド本体１１８内の回転ステージに取り付けられ、かつハンドヘルド本体入口１２０から、第１の波長１０２でサブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能な１／４波長板１０４をさらに含み得る。少なくとも１つの実施例では、円偏光レーザービームは、ホモジナイザ１０６に入射する前に、１／４波長板１０４によって直線偏光レーザーに変換され得る。レーザー効率は、第１の波長１０２で入ってくるポンピングされたサブナノ秒パルスレーザービームの方向に垂直な１／４波長板１０４を回転させることによって最適化され得る。レーザー効率最適化が行われると、１／４波長板１０４の配向はロックダウンされる。図４および図５を参照すると、ハンドヘルドレーザー送達装置１００は、第１のホモジナイザ１０６とハンドヘルド本体１１８内に取り付けられたフォーカスレンズ１０８との組み合わせをさらに含み得る。ある実施例では、この組み合わせは、１／４波長板１０４からサブナノ秒パルスレーザービーム１０２を受信するように動作可能である。第１のホモジナイザ１０６とフォーカスレンズ１０８の組み合わせは、ポンプとしてモノリシック結晶１１０内に均質化されたビームプロファイルを提供することができる。少なくとも１つの実施例では、第１のホモジナイザ１０６およびフォーカスレンズ１０８は、Ｔｉ：サファイア結晶において均質化されたポンプビームプロファイルおよび一定のスポットサイズを提供して、結晶損傷を軽減し、出力エネルギー安定性を向上させるように動作可能であり得る。
図４および図５に見られるように、ハンドヘルドレーザー送達装置１００は、ハンドヘルド本体１１８内に取り付けられたモノリシック結晶１１０をさらに含み得る。モノリシック結晶１１０は、ハンドヘルド本体１１８内にレーザー共振器を形成し得る。モノリシック結晶１１０は、レーザービームを第１の波長１０２から第２の波長１０３に変換し得る。ある実施例では、モノリシック結晶１１０は、モノリシック結晶１１０の第１の端部１０９において、第１の波長１０２でサブナノ秒パルスレーザービームを受信し、モノリシック結晶１１０の第２の端部１１１において、第２の波長１０３でサブナノ秒パルスレーザービームを出力するように動作可能である。ある実施例では、モノリシック結晶１１０の第１の端部１０９は、第１の表面コーティングを有し得、モノリシック結晶１１０の第２の端部１１１は、第２の表面コーティングを有し得る。例えば、レーザー共振器は、モノリシック結晶１１０によって形成され得、その第１の端部１０９には高反射性の第１のコーティングを有し、その第２の端部１１１には部分反射性の第２のコーティングを有する。
いくつかの実施例において、モノリシック結晶１１０に入るレーザービーム１０２は、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍの第１の波長を有し得、モノリシック結晶１１０から出るレーザービーム１０３は、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの波長を有し得る。ある実施例では、モノリシック結晶１１０に入るレーザービームは、約５３２ｎｍの波長を有し得、モノリシック結晶１１０を出るレーザービームは、約７３０ｎｍの波長を有し得る。第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームは、コーティング損傷を防止するために、１．５Ｊ／ｃｍ２を超えないフルエンスを有し得る。いくつかの実施例において、モノリシック結晶１１０の第１の端部１０９に入るレーザービームのフルエンスは、約０．７Ｊ／ｃｍ２～約１．３Ｊ／ｃｍ２の範囲であり得る。少なくとも１つの実施例では、第２の表面上のコーティングは、ダブルパスポンピングを実装するために、４８０ｎｍ～５５０ｎｍのポンプ波長で高反射性であり得る。波長選択性は、モノリシック結晶１１０の第２の端部上の第２のコーティングによって実装される。したがって、動作波長を選択するために空洞内に追加の波長調整素子を導入する必要はない。このようなモノリシック設計により、コンパクトでアライメントのない設計で、７００ｎｍ～７４０ｎｍの固定波長でサブナノ秒パルスを生成することが可能となる。
様々な実施例において、モノリシック結晶１１０は、Ｔｉ：サファイアモノリシックレーザー共振器であってもよい。ある実施例では、Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶は、第２の波長１０３を有するレーザービームを生成するために、それ自体でレーザー空洞を形成し得る。例えば、ハンドヘルドレーザー送達装置１００は、約７００ｎｍ～７４０ｎｍの波長で超短レーザーパルスを生成するためのモノリシックゲインスイッチングＴｉ：サファイアレーザーを含み得る。いくつかの実施例において、ハンドヘルドレーザー送達装置１００は、色素治療のための７３０ｎｍを生成するためにハンドヘルド本体１１８内にパッケージングされたモノリシックＴｉ：サファイア結晶を含む。空洞内で波長調整素子を使用する代わりに、波長選択性は、特定のスペクトル要件を有するＴｉ：サファイア端面上に直接堆積された高損傷閾値光学表面コーティングで実装され得る。例えば、第１の端部１０９上の表面コーティングは、約７００ｎｍ～７４０ｎｍの波長では高反射性であり、４８０ｎｍ～５５０ｎｍの波長では高透過性であり得る。第２の端部１１１上の表面コーティングは、ダブルパスポンピングのために４８０ｎｍ～５５０ｎｍで高反射性であり、Ｔｉ：サファイアレーザーの好ましい発光帯域を抑制するために、約７５０ｎｍ～約８５０ｎｍの波長で高透過性であり得る。同じコーティングはまた、７００ｎｍ～７４０ｎｍで部分的に反射性であり得る。したがって、４８０ｎｍ～５５０ｎｍの任意の波長が結晶内に反射して戻され、約７００ｎｍ～７４０ｎｍの所望の波長のみが結晶から透過される。いくつかの実施例において、第２の端部１１１コーティングは、約７５０ｎｍ～約８５０ｎｍの波長で少なくとも７５％の透過率（Ｔ）を有し得る。他の実施例では、第２の端部１１１コーティングは、７３０ｎｍで約３０％の透過率を有し得、これは、約７３０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長で、ナノメートル当たり２％の勾配で単調に増加し得る。加えて、図８は、７００ｎｍ～８４３ｎｍの波長範囲について第２の端部コーティングのパラメータを示し、これは、より長い波長で、例えば、約７８０ｎｍで、好ましい発光での競合する振動を排除することによって、所望の７３０ｎｍでのレーザー動作を安定させる。
いくつかの実施例において、モノリシックＴｉ：サファイア結晶は、レーザー効率を改善し、かつ任意の非吸収ポンプレーザーによる結晶の前の光学系の損傷を回避するために、ダブルパスポンピング構成の線形吸収が９０％を超え得るように高度にドープされ得る。他の実施例では、Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶は、第１の波長で約３．８ｃｍ－１と約４．２ｃｍ－１との間の内部吸収係数を有してもよく、その結果、ダブルパス吸収が９０％より大きくなり、一方、結晶ドーピングが均一に分布され得る。いずれか１つの理論に限定されることなく、ドーピングが高すぎると、チタンイオンの凝集を引き起こし、結晶損傷リスクおよび不均一なビームプロファイルにつながり得る。様々な実施例において、Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶を出るレーザービームは、１ナノ秒未満、８００ｐｓ未満、６００ｐｓ未満、４００ｐｓ未満、３００ｐｓ未満、２００ｐｓ未満、または１００ｐｓ未満のパルス持続時間を有し得る。ある実施例では、Ｔｉ：サファイア結晶は、サブナノ秒レーザーパルスを生成することを可能にするために、約３ｍｍ～約５ｍｍの長さを有し得、典型的には、１．３Ｊ／ｃｍ２のポンプフルエンスでおよそ３００ｐｓである。他の実施例では、Ｔｉ：サファイア結晶は、最大約５秒角、最大約４秒角、最大約３秒角、最大約２秒角、および／または最大約１秒角の２つの端面の平行度を有し得る。少なくとも１つの実施例では、Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶の２つの端面は、５秒角以下の平行度を有し得る。
図４および図５に戻って参照すると、モノリシック結晶空洞から第２の波長１０３で生成されたレーザービームは、ハンドヘルド本体１１８内に取り付けられたコリメートレンズ１１２でコリメートされ得る。コリメートレンズ１１２は、モノリシック結晶１１０から第２の波長１０３でサブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能であり得る。図４および図５を参照すると、ハンドヘルドレーザー送達装置１００は、ハンドヘルド本体１１８内に取り付けられ、かつコリメートレンズ１１２から第２の波長１０３でサブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能な第２のホモジナイザ１１４を含み得る。ある実施例では、Ｔｉ：サファイア空洞は、コリメートレンズ１１２、続いて第２のホモジナイザ１１４でコリメートされ得る。
再び図４および図５を参照すると、ハンドヘルドレーザー送達装置１００は、ハンドヘルド本体１１８内に取り付けられたビーム送達光学系１１６をさらに含み得る。ビーム送達光学系１１６は、第２のホモジナイザ１１４からサブナノ秒パルスレーザービームを受信し、第２の波長１０３でハンドヘルド本体１１８の出口１２２にサブナノ秒パルスレーザービームを出力するように動作可能であり得る。例えば、第２のホモジナイザ１１４を通して伝播するレーザービームは、ビーム送達光学系１１６によって治療部位に送達され得る。
第２のホモジナイザ１１４をビーム送達光学系１１６と組み合わせて使用することは、治療のためのトップハット（すなわち、フラットトップ）ビームプロファイルを生成する。少なくとも１つの実施例では、第２のホモジナイザ１１４の後にビーム光学送達系１１６が続き、均質化されたビームプロファイルおよび治療部位に送達される安定したスポットサイズを提供する。送達されるビームは、異なるサイズの非分割単一ビームまたはマイクロビームアレイであり得る。ある実施例では、ビーム送達光学系１１６からの出力は、単一のビームおよび／または複数の分割されたマイクロビームであってもよい。皮膚表面における第２の波長の治療フルエンスは、フルビームについて０．１～１０Ｊ／ｃｍ２の範囲であり得る。複数のビームが１本のフルビームから分けられた分割マイクロビームの場合、治療フルエンスは５０Ｊ／ｃｍ２まで高くなり得る。
図９Ａ～図９Ｃは、異なるビームパターンを生成するためのビーム送達光学系１１６の３つの非限定的な実施例を示す。ある実施例では、ビーム送達光学系１１６は、望遠鏡光学系、レンズアレイ、回折ビームスプリッタ、および／またはそれらの組み合わせのうちの１つを含み得る。より具体的には、図９Ａに見られるように、特定のサイズの非分割単一ビームが、望遠鏡光学系（すなわち、レンズ（複数可））で生成され得る。ある実施例では、治療ビームは、直径約２ｍｍ～約１０ｍｍの範囲のサイズを有し得る。分割されたマイクロビームアレイを送達するために、レンズアレイ（図９Ｂ）または集束レンズと組み合わせた回折光学系（図９Ｃ）が使用され得る。ある実施例では、分割されたマイクロビームアレイは、少なくとも２５、少なくとも５０、少なくとも７５、および／または少なくとも１００の均等に間隔を置いた同一のビームを含み得る。マイクロビームの場合、間隔は、立方形もしくは六角形のパックされたビーム、または任意の他のビームの配置であり得る。分割されたマイクロビームは、皮膚表面上もしくは皮膚表面の下に焦点を合わせてもよく、または皮膚表面上にコリメートすることができる。いくつかの実施例において、分割されたマイクロビームのサイズは、回折限界の小ささから直径で０．２ｍｍまでの範囲であり得る。
本明細書では、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍの波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームを送達するように動作可能なポンプビーム送達システム２００と、ハンドヘルドレーザー送達装置１００とを含むレーザー送達システムがさらに提供される。図７に見られるように、ハンドヘルドレーザー送達装置１００は、関節式アーム２０２を備えた可動ポンプビーム送達システム２００に取り付けられ得、それは、モノリシックＴｉ：サファイアレーザーをポンピングするためにハンドヘルド装置の入口１２０に約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍのサブナノ秒レーザーパルスを送達し得る。ある実施例では、ポンプビーム送達システムからのサブナノ秒レーザーパルスは、約５３２ｎｍの波長を有する緑色レーザーであってもよい。ポンピングレーザーは、ハンドヘルド装置を移動または回転させたときに偏光変化がないように、その偏光が円偏光されるような仕方で操作され得る。
本明細書では、皮膚の色素沈着を治療する方法がさらに提供される。この方法は、ハンドヘルドレーザー送達装置１００を使用して、治療を必要とする患者にサブナノ秒パルスレーザービームを送達することを含み得る。ある実施例では、送達されるパルスレーザービームは、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの波長を有し得る。一実施例では、送達されるパルスレーザービームは、約７３０ｎｍの波長を有する。
図１０を参照すると、例示的な実施形態によるフローチャートが提示されている。方法３００は、方法を実行するための様々な方法があるため、例として提供されている。以下に説明する方法３００は、例えば、図１～図２および図８～図９に示される構成を使用して実行することができ、これらの図の様々な要素は、例示的な方法３００を説明する際に参照される。図１０に示される各ブロックは、例示的な方法３００において実行される１つ以上のプロセス、方法、またはサブルーチンを表す。さらに、例示されたブロックの順序は例示に過ぎず、ブロックの順序は本開示に従って変更することができる。本開示から逸脱することなく、追加のブロックが追加されてもよく、またはより少ないブロックが利用されてもよい。
例示的な方法３００は、治療を必要とする患者の皮膚の色素沈着を治療する方法である。いくつかの実施例において、皮膚の色素沈着は、除去または減少されるべき患者の皮膚上の刺青、しわ、および／またはニキビ瘢痕である。少なくとも１つの実施例では、刺青は、部分的に除去されるか、または完全に除去される。例示的な方法３００は、ブロック３０２で開始することができる。ブロック３０２において、ポンプビーム送達システムは、第１の波長で円偏光されたサブナノ秒パルスレーザービームを生成する。いくつかの実施例において、第１の波長は、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍである。少なくとも１つの実施例では、偏光サブナノ秒パルスレーザービームの波長は、約５３２ｎｍである。
ブロック３０４において、ハンドヘルドレーザー送達装置は、円偏光されたサブナノ秒パルスレーザービームからサブナノ秒パルスレーザービームを生成する。ある実施例では、生成されたサブナノ秒パルスレーザービームは、直線偏光され、第２の波長を有する。いくつかの実施例において、第２の波長は、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍである。少なくとも１つの実施例では、直線偏光サブナノ秒パルスレーザービームは、約７３０ｎｍの波長を有する。
ブロック３０６において、第２の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームが、患者の皮膚に送達される。送達されたビームは、患者の血管および周囲組織への損傷を最小限に抑えながら、メラノソームを標的とする。ある実施例では、第２の波長を有する送達されるサブナノ秒パルスレーザービームは、直線偏光されている。ある実施例では、送達されるレーザービームは、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの波長を有する。少なくとも１つの実施例では、送達されるレーザービームは、約７３０ｎｍの波長を有する。送達されるレーザービームは、悪影響を最小限に抑えながら、色素沈着病変の最適な治療を提供し得る。色素沈着病変の非限定的な例としては、一般的には、ほくろ、そばかす、脂漏性角化症、および黒皮症などの老化および光老化に起因する、真皮および表皮色素が挙げられるが、炎症後の色素沈着過剰、刺青色素、ならびに、しわ、瘢痕、およびニキビ瘢痕に関連付けられる色素も挙げることができる。例えば、送達されるレーザービームは、良性の色素沈着病変を除去もしくは減少させ、刺青を除去し、かつ／またはニキビ瘢痕、瘢痕、およびしわに関連付けられる色素を減少させる。
送達されるレーザービームは、色素沈着病変を有する患者の皮膚の標的エリアに適用することができる。標的エリアは、顔、腕、脚、背中、胸、手、または足を含むがこれらに限定されない、患者の皮膚の任意のエリア上にあり得る。様々な実施例において、送達されるレーザービームは、広範囲の拡散色素を治療するときに、最大約１５～２０分間、標的エリアに適用され得る。治療は、フルビームまたは分割ビームの使用を含み得、治療されるエリアのサイズに応じて、最大約５０００パルス、またはそれを超えるパルスを送達し得る。少なくとも１つの実施例では、送達されるレーザービームは、約５パルス／秒～約１０パルス／秒の速度で適用され得る。治療はまた、ほくろまたはそばかすなどの個々の病変のスポット治療（単一パルス）を含むことができ、これは、比較的速く、１分未満で行うことができ、典型的には、フルビームおよび１００パルス余りで行うことができる。
上記に示され、説明された開示は、単なる例である。本技術の多数の特徴および利点が、本開示の構造および機能の詳細とともに、前述の説明に記載されているが、本開示は例示的なものに過ぎず、添付の特許請求の範囲で使用される用語の広範な一般的な意味によって示される極限まで、特に本開示の原理内の部品の形状、サイズ、および配置に関して、詳細に変更を加えることができる。したがって、上述の実施例は、添付の特許請求の範囲の範囲内で修正され得ることが理解されるであろう。
本開示の理解を高めるために、本明細書では多数の実施例が提供されている。特定のステートメントのセットは、以下のように提供される。
ステートメント１：皮膚の色素沈着を治療するためのハンドヘルドレーザー送達装置であって、第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能な入口と、第２の波長でサブナノ秒パルスレーザービームを出力するように動作可能な出口と、を備える、ハンドヘルド本体と、ハンドヘルド本体内に取り付けられ、第１の表面コーティングを有する第１の端部において、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍの第１の波長でサブナノ秒パルスレーザービームを受信し、第２の表面コーティングを有する第２の端部において、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの第２の波長でサブナノ秒パルスレーザービームを出力するように動作可能なモノリシック結晶と、を備える、ハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント２：第２の波長が、約７３０ｎｍである、ステートメント１に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント３：第１の波長が、約５３２ｎｍである、ステートメント１に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント４：第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームおよび第２の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームが各々、約２０ｐｓ～約７５０ｐｓのパルス持続時間を有する、ステートメント１に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント５：ハンドヘルド本体によって受信される第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームが、円偏光されている、ステートメント１～４のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント６：ハンドヘルド本体内の回転ステージ上に取り付けられ、ハンドヘルド本体入口から、第１の波長で円偏光ビームとしてサブナノ秒パルスレーザービームを受信し、直線偏光ビームとしてサブナノ秒パルスレーザービームを出力するように動作可能な１／４波長板と、ハンドヘルド本体内に取り付けられ、１／４波長板からサブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能な、第１のホモジナイザとフォーカスレンズとの組み合わせと、ハンドヘルド本体内に取り付けられ、モノリシック結晶から第２の波長でサブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能なコリメートレンズと、ハンドヘルド本体内に取り付けられ、コリメートレンズからサブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能な第２のホモジナイザと、ハンドヘルド本体内に取り付けられ、第２のホモジナイザからサブナノ秒パルスレーザービームを受信し、サブナノ秒パルスレーザービームをハンドヘルド本体の出口に出力するように動作可能なビーム送達光学系と、をさらに備える、ステートメント１に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント７：モノリシック結晶が、Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶である、ステートメント１～６のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント８：Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶が、高度にドープされ、９０％を超えるダブルパスポンピング構成の線形吸収を有し、第１の波長で３．８ｃｍ－１～４．２ｃｍ－１の内部吸収係数を有する、ステートメント７に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント９：モノリシック結晶が、約３ｍｍ～約５ｍｍの長さを有する、ステートメント１～８のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１０：第１の表面コーティングが、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの波長で高反射性であり、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍの波長で高透過性である、ステートメント１～９のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１１：モノリシック結晶の第１の表面コーティングにおいて第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームが、コーティング損傷を防止するために１．５Ｊ／ｃｍ２を超えないフルエンスを有する、ステートメント１～１０のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１２：第２の表面コーティングが、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍの波長で高反射性であり、約７５０ｎｍ～約８５０ｎｍの波長で高透過性である、ステートメント１～１１のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１３：第２の表面コーティングが、約７５０～約８５０ｎｍの波長で７５％以上の透過率を有する、ステートメント１２に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１４：第２の表面コーティングが、約７３０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長で２５％～３５％の透過率を有する、ステートメント１２に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１５：第２の表面コーティングの透過率が、約７３０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長で、ナノメートル当たり２％の勾配で単調に増加する、ステートメント１４に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１６：モノリシック結晶が、第１の表面コーティングと第２の表面コーティングとの間に最大約５秒角の平行度を有する、ステートメント１～１５のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１７：ビーム送達光学系が、望遠鏡光学系、レンズアレイ、回折ビームスプリッタ、またはそれらの組み合わせのうちの１つを備える、ステートメント６～１６のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１８：第２の波長でビーム送達光学系から出力されるサブナノ秒パルスレーザービームが、単一の非分割ビームまたは複数の分割されたマイクロビームを備える、ステートメント１７に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント１９：第２の波長でビーム送達光学系から出力されるサブナノ秒パルスレーザービームが、単一の非分割ビームであり、約０．１Ｊ／ｃｍ２～約１０Ｊ／ｃｍ２のフルエンスを有する、ステートメント１８に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント２０：第２の波長でビーム送達光学系から出力されるサブナノ秒パルスレーザービームが、複数の分割されたマイクロビームであり、各マイクロビームが、最大約５０Ｊ／ｃｍ２のフルエンスを有する、ステートメント１８に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
ステートメント２１：皮膚の色素沈着の治療のためのレーザー送達システムであって、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍの第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームを送達するように動作可能なポンプビーム送達システムと、ポンプビーム送達システムに接続されるステートメント１～２０のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置であって、ハンドヘルドレーザー送達装置が、ポンプビーム送達システムから第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームを受信し、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの第２の波長でサブナノ秒パルスレーザービームを出力するように動作可能である、ハンドヘルドレーザー送達装置と、を備える、皮膚の色素沈着レーザー送達システム。
ステートメント２２：第２の波長が、約７３０ｎｍである、ステートメント２１に記載のレーザー送達システム。
ステートメント２３：第１の波長が、約５３２ｎｍである、ステートメント２１に記載のレーザー送達システム。
ステートメント２４：ポンプビーム送達システムが、複数のアームを有する関節式アームと、複数のアームを接続する少なくとも１つの回転ジョイントの周りの回転によって、第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームをハンドヘルドレーザー送達装置上の入口に導くように動作可能な複数のミラーと、を備える、ステートメント２１に記載のレーザー送達システム。
ステートメント２５：複数のミラーが、入射レーザービーム偏光を保持するように動作可能である、ステートメント２４に記載のレーザー送達システム。
ステートメント２６：ポンプビーム送達システムからの第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームが、円偏光されている、ステートメント２１～２５のいずれか一項に記載のレーザー送達システム。
ステートメント２７：第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームが、約２０ｐｓ～約７５０ｐｓのパルス持続時間を有する、ステートメント２１～２６のいずれか一項に記載のレーザー送達システム。
ステートメント２８：第２の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームが、約２０ｐｓ～約７５０ｐｓのパルス持続時間を有する、ステートメント２１～２７のいずれか一項に記載のレーザー送達システム。
ステートメント２９：治療を必要とする患者の皮膚の色素沈着を治療する方法であって、ステートメント２１～２９のいずれか一項に記載のレーザー送達システムを使用して、第２の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームを患者の皮膚に送達することを含む、方法。
ステートメント３０：治療を必要とする患者の皮膚の色素沈着を治療する方法であって、ポンプビーム送達システムを介して、約４８０ｎｍ～約５５０ｎｍの第１の波長を有する円偏光サブナノ秒パルスレーザービームを生成することと、ハンドヘルドレーザー送達装置を介して、第１の波長を有する円偏光サブナノ秒パルスレーザービームから、約７００ｎｍ～約７４０ｎｍの第２の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームを生成することと、患者の血管および周囲組織への損傷を最小限に抑えながら、メラノソームを標的にするように、第２の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームを患者の皮膚に送達することと、を含む、方法。
ステートメント３１：第１の波長が、約５３２ｎｍであり、第２の波長が、約７３０ｎｍである、ステートメント３０に記載の方法。
ステートメント３２：第２の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームが、直線偏光されている、ステートメント３０～３１のいずれか一項に記載の方法。
Claims (23)
- 皮膚の色素沈着の治療のためのハンドヘルドレーザー送達装置（１００）であって、
ポンプビーム送達システムから送達される４８０ｎｍ～５５０ｎｍの第１の波長を有するサブナノ秒パルスレーザービームと、
前記第１の波長（１０２）を有するサブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能な入口（１２０）と、
第２の波長（１０３）で前記サブナノ秒パルスレーザービームを出力し、患者の皮膚に前記第２の波長で前記サブナノ秒パルスレーザービームを送達するように動作可能な出口（１２２）と、を備える、ハンドヘルド本体（１１８）と、
前記ハンドヘルド本体（１１８）内に取り付けられ、第１の表面コーティングを有するＴｉ：サファイアモノリシック結晶の第１の端部（１０９）において、前記第１の波長（１０２）で前記サブナノ秒パルスレーザービームを受信し、第２の表面コーティングを有するＴｉ：サファイアモノリシック結晶の第２の端部（１１１）において、７００ｎｍ～７４０ｎｍの前記第２の波長（１０３）で前記サブナノ秒パルスレーザービームを出力するように動作可能なＴｉ：サファイアモノリシック結晶（１１０）と、を備え、
前記患者の皮膚に前記第２の波長での前記サブナノ秒パルスレーザービームの送達は、ほくろ、そばかす、脂漏性角化症、黒皮症、及び／又は他の皮膚色素沈着病変を有する真皮及び表皮の皮膚色素沈着の治療のためにメラノソームを標的とする、
ハンドヘルドレーザー送達装置。 - 前記第２の波長が、７３０ｎｍである、請求項１に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記第１の波長が、５３２ｎｍである、請求項１に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記第１の波長を有する前記サブナノ秒パルスレーザービームおよび前記第２の波長を有する前記サブナノ秒パルスレーザービームが各々、２０ｐｓ～７５０ｐｓのパルス持続時間を有する、請求項１に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記ハンドヘルド本体（１１８）によって受信される前記第１の波長（１０２）を有する前記サブナノ秒パルスレーザービームが、円偏光されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記ハンドヘルド本体（１１８）内の回転ステージ上に取り付けられ、前記入口（１２０）から、前記第１の波長（１０２）で円偏光ビームとして前記サブナノ秒パルスレーザービームを受信し、直線偏光ビームとして前記サブナノ秒パルスレーザービームを出力するように動作可能な１／４波長板（１０４）と、
前記ハンドヘルド本体（１１８）内に取り付けられ、前記１／４波長板（１０４）から前記サブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能な、第１のホモジナイザ（１０６）とフォーカスレンズ（１０８）との組み合わせと、
前記ハンドヘルド本体（１１８）内に取り付けられ、前記モノリシック結晶（１１０）から前記第２の波長（１０３）で前記サブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能なコリメートレンズ（１１２）と、
前記ハンドヘルド本体（１１８）内に取り付けられ、前記コリメートレンズ（１１２）から前記第２の波長で前記サブナノ秒パルスレーザービームを受信するように動作可能な第２のホモジナイザ（１１４）と、
前記ハンドヘルド本体（１１８）内に取り付けられ、前記第２のホモジナイザ（１１４）から前記第２の波長で前記サブナノ秒パルスレーザービームを受信し、前記サブナノ秒パルスレーザービームを前記ハンドヘルド本体（１１８）の前記出口（１２２）に出力するように動作可能なビーム送達光学系（１１６）と、をさらに備える、請求項１に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。 - 前記Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶が、９０％を超えるダブルパスポンピング構成の線形吸収を有し、前記第１の波長で３．８ｃｍ－１～４．２ｃｍ－１の吸収係数を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶（１１０）が、前記第１の端部と前記第２の端部との間において３ｍｍ～５ｍｍの長さを有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶（１１０）の前記第１の表面コーティングにおいて前記第１の波長（１０２）を有する前記サブナノ秒パルスレーザービームが、コーティング損傷を防止するために１．５Ｊ／ｃｍ２を超えないフルエンスを有する、請求項１～８のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記第２の表面コーティングの透過率が、７３０ｎｍ～７５０ｎｍの波長で、前記第２の波長の１ナノメートル当たり２％の勾配で単調に増加する、請求項１～９のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記Ｔｉ：サファイアモノリシック結晶（１１０）が、前記第１の表面コーティングと前記第２の表面コーティングとの間において最大５秒角の平行度を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記ビーム送達光学系（１１６）が、望遠鏡光学系、レンズアレイ、回折ビームスプリッタ、またはそれらの組み合わせのうちの１つを備える、請求項６に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記第２の波長（１０３）で前記ビーム送達光学系（１１６）から出力される前記サブナノ秒パルスレーザービームが、単一の非分割ビームまたは複数の分割されたマイクロビームを含む、請求項１２に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記第２の波長（１０３）で前記ビーム送達光学系（１１６）から出力される前記サブナノ秒パルスレーザービームが、単一の非分割ビームであり、０．１Ｊ／ｃｍ２から最大１０Ｊ／ｃｍ２までのフルエンスを有する、請求項１３に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 前記第２の波長（１０３）で前記ビーム送達光学系（１１６）から出力される前記サブナノ秒パルスレーザービームが、複数の分割されたマイクロビームであり、各マイクロビームが、最大５０Ｊ／ｃｍ２のフルエンスを有する、請求項１３に記載のハンドヘルドレーザー送達装置。
- 皮膚の色素沈着の治療のためのレーザー送達システムであって、
４８０ｎｍ～５５０ｎｍの第１の波長（１０２）を有するサブナノ秒パルスレーザービームを送達するように動作可能なポンプビーム送達システム（２００）と、
前記ポンプビーム送達システム（２００）に接続された請求項１～１５のいずれか一項に記載のハンドヘルドレーザー送達装置（１００）であって、前記ハンドヘルドレーザー送達装置（１００）が、前記第１の表面コーティングを有するＴｉ：サファイアモノリシック結晶の第１の端部において、前記ポンプビーム送達システム（２００）から前記第１の波長（１０２）を有する前記サブナノ秒パルスレーザービームを受信し、前記第２の表面コーティングを有するＴｉ：サファイアモノリシック結晶の第２の端部において、７００ｎｍ～７４０ｎｍの第２の波長（１０３）で前記サブナノ秒パルスレーザービームを出力し、前記患者の皮膚に前記第２の波長で前記サブナノ秒パルスレーザービームを送達するように動作可能である、ハンドヘルドレーザー送達装置（１００）と、を備える、レーザー送達システム。 - 前記第２の波長が、７３０ｎｍである、請求項１６に記載のレーザー送達システム。
- 前記第１の波長が、５３２ｎｍである、請求項１６に記載のレーザー送達システム。
- 前記ポンプビーム送達システムが、複数のアームを有する関節式アーム（２０２）と、前記複数のアームを接続する少なくとも１つの回転ジョイントの周りの回転によって、第１の波長（１０２）を有する前記サブナノ秒パルスレーザービームを前記ハンドヘルドレーザー送達装置（１００）上の前記入口（１２０）に導くように動作可能な複数のミラーと、を備える、請求項１６に記載のレーザー送達システム。
- 前記複数のミラーが、入射レーザービーム偏光を保持するように動作可能である、請求項１９に記載のレーザー送達システム。
- 前記ポンプビーム送達システムからの前記第１の波長（１０２）を有する前記サブナノ秒パルスレーザービームが、円偏光されている、請求項１６～２０の一項に記載のレーザー送達システム。
- 前記第１の波長（１０２）を有する前記サブナノ秒パルスレーザービームが、２０ｐｓ～７５０ｐｓのパルス持続時間を有する、請求項１６～２１のいずれか一項に記載のレーザー送達システム。
- 前記第２の波長（１０３）を有する前記サブナノ秒パルスレーザービームが、２０ｐｓ～７５０ｐｓのパルス持続時間を有する、請求項１６～２２のいずれか一項に記載のレーザー送達システム。
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