JP2021527516A - 組織治療のための光学アレイ - Google Patents

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Abstract

光学システムは、１次レーザビームを受光して複数のサブビームを生成するように構成された光学素子のアレイを含む。光学素子のアレイは、複数のサブビームを標的組織の複数の焦点領域に同時に集束させるように構成された複数の光学素子を含む。光学素子のアレイのピッチは、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲である。複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子の開口数は、約０．３から約１範囲である。複数のサブビームの第１サブビームは、複数の焦点領域の第１焦点領域にプラズマを生成するように構成される。
【選択図】図６Ａ

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１８年６月２２日米国に出願された「組織治療のためのマルチレンズアレイ（Ｍｕｌｔｉ−Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ Ｆｏｒ Ｔｉｓｓｕｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）」と題する米国仮出願第６２／６８８，８６２号、２０１８年６月２２日に出願された「治療装置に対する色素検出（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）」と題する米国仮出願第６２／６８８，９４０号、２０１８年６月２２日に出願された「ＥＭＲベースの組織治療のための回折光学（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ ｆｏｒ ＥＭＲ−Ｂａｓｅｄ Ｔｉｓｓｕｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）」と題する米国仮出願第６２／６８８，９１３号、２０１８年６月２２日に出願された「組織治療のための選択的プラズマ生成（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｌａｓｍａ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｔｉｓｓｕｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）」と題する米国仮出願第６２／６８８，８５５号の利点を主張する。これらの各出願の全体が参照として含まれる。
肝斑又は褐色斑（妊娠性肝斑）は、顔の黄褐色から濃厚な灰褐色の不規則で境界のはっきりした斑点（ｍａｃｕｌｅｓ）及び斑紋（ｐａｔｃｈｅｓ）を特徴とする一般的な皮膚状態である。斑点は、角質細胞（上皮黒皮症（ｅｐｉｄｅｒｍａｌ ｍｅｌａｎｏｓｉｓ））に吸収されるか、真皮（真皮黒皮症（ｄｅｒｍａｌ ｍｅｌａｎｏｓｉｓ）、メラノファージ（ｍｅｌａｎｏｐｈａｇｅｓ））に沈着するメラニンの過剰生産が原因であると考えられる。肝斑の色素沈着は、妊娠、日光露出、特定の薬物（例えば、経口避妊薬）、ホルモンレベル、及び遺伝的要因などのいくつかの条件によってさらに悪化することがある。この状態は、過剰メラニンの位置に応じて、表皮、真皮、又は混合状態に分類することができる。肝斑の典型的な症状には、主に上頬、鼻、上唇、及び額に見られる、暗くて不規則な形の斑紋又斑点が含まれる。このような斑紋は、時間の経過とともに徐々に症状が現れる。
皮膚の表皮領域（例えば、組織表面又はその近く）に通常存在する他の色素構造とは異なり真皮（又は深部）肝斑は、多くの場合、下層真皮の一部にメラニンとメラノファージが広範囲に存在することを特徴とする。従って、真皮肝斑の治療（例えば、色素沈着した暗い領域の外観の淡色化）は、皮膚内のより深い位置にあるそのような色素沈着細胞及び構造にアクセスして影響を与えることが非常に困難であるため、特に困難な場合がある。従って、主に上部表皮に影響を与えるフェイスピール（レーザ又は化学物質）、皮膚切除術、局所剤などの皮膚の若返り治療は、多くの場合、肝斑治療の最初の過程であり、真皮肝斑治療に効果的でないこともある。
特定の波長の光又は光エネルギーの適用は、色素沈着細胞（ｐｉｇｍｅｎｔｅｄ ｃｅｌｌ）によって強く吸収され、それによってそれらに損傷を与え得ることが観察された。しかし、光エネルギーを利用した真皮肝斑の効果的な治療は、いくつかの障害を招く。例えば、真皮の色素沈着細胞は、細胞を破壊又は損傷させるのに適切な波長の十分な光エネルギーを標的にする必要がある。この損傷又は破壊は、色素沈着（ｐｉｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）の一部を放出又は破壊して、色素沈着を低減し得る。しかし、このようなエネルギーは、表皮及び上部真皮などの上にある皮膚組織中の色素（例えば、発色団）によって吸収され得る。このような表面近くの吸収は、皮膚の外側部分の過剰な損傷を招き、より深い真皮へその内部の色素沈着細胞に影響を与えるためのエネルギー伝達が不充分となる。さらに、表皮の基底層に位置するメラニン含有のメラニン細胞に対する中程度の熱的損傷は、メラニン生成の増加（例えば、色素沈着過剰）を誘発する可能性があり、メラニン細胞に対する深刻な熱的損傷は、メラニン生成の減少を誘発する可能性がある（例えば、色素沈着低下）。
治癒を促進するために健康な組織によって分離された皮膚上の小さな個別の治療位置に光エネルギーを適用するアプローチ方式が開発された。治療位置（例えば、表皮層（ｅｐｉｄｅｒｍａｌ ｌａｙｅｒ））周辺の健康な組織に対する損傷を回避しながら、望ましい特異性で治療位置（例えば、真皮層（ｄｅｒｍａｌ ｌａｙｅｒ）に位置）を正確に標的にすることは、困難な場合がある。これは、例えば、レーザビームを治療位置に集束させるための高開口数（ＮＡ）を備えた光学システムを必要とする。高ＮＡの光学システムは、表皮に十分に低い焦点外フルエンスを維持しながら、真皮に十分に高い焦点フルエンス（即ち、エネルギー密度）を伝達する（「真皮肝斑を治療するための方法及び装置」と題する米国特許出願公開第２０１６／０１９９１３２号を参照）。この技術が研究環境で肝斑を含む皮膚色素沈着の治療に有利であることが発見された。
しかしながら、この技術は、小さい領域（例えば、０．００２ｃｍ２未満）を有する焦点領域が標的組織内の深さで高ＮＡの光学システムによって形成されることを必要とする。従って、治療は、焦点領域で相対的に少ない体積でのみ影響を受ける。肝斑斑点（Ｍｅｌａｓｍａ ｍａｃｕｌｅ）は、通常、患者皮膚の広い領域（この小さい焦点領域より１ｃｍ２以上又は５００倍以上）を覆う。従って、治療を必要とする組織領域と治療を受けている焦点領域の組織領域は、桁違いに異なる（例えば、５００倍）。そのため、この技術を使用する治療は、完了するのが比較的遅く（例えば、１ｃｍ２を治療するのに３０分以上）光学素子とレーザ源の面倒な動きを必要とする。これだけの時間を必要とする治療は、通常、広く採用されない。これは、臨床医（例えば、医師）にとって労働集約的であり、患者にとって不便かつ退屈であり、そして多くの費用がかかるためである。この理由の一部として、皮膚色素沈着を効果的に治療するレーザベースのシステムは、まだ商用化されていない。従って、現在、真皮肝斑で苦しんでいる患者には、彼らの状態のための効果的な治療法がない。
上記のように、現在では、電磁放射（ＥＭＲ）のビームを使用して、望ましくない色素構造（例えば、皮膚色素沈着）によって影響を受ける皮膚領域を合理的な時間（例えば、１時間未満）に効果的に治療ができる光学システムが必要とされている。これは、例えば、光学システムにマルチレンズアレイ（又は準回折のないビームを生成する光学素子のアレイ）を組み込むことにより、様々な治療位置を同時に治療することによって達成してもよい。マルチレンズアレイは、レーザビームがマルチレンズアレイの複数のレンズに同時に衝突することを可能にするウエストサイズが大きい単一のＥＭＲビーム（例えば、レーザビーム）を受光することができる。その結果、入力レーザビームは、標的組織の様々な焦点領域に同時に集束させることができる。
組織内（例えば、皮膚組織の真皮）の所望の深さにＥＭＲビームを集束させるために、マルチレンズアレイが所望の深さよりも大きい作業距離を有することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態によれば、約０．５ｍｍから約３ｍｍの範囲の厚さを有する窓（例えば、サファイア製の窓）がマルチレンズアレイと皮膚との間に配置されてもよい。マルチレンズアレイは、ＥＭＲビームの焦点領域が皮膚に所望する深さだけでなく、窓の厚さを受容できるだけの十分に長い作業距離を有してもよい。望ましい長さ（例えば、約０．５ｍｍから約５ｍｍの間）の作業距離と、望ましいＮＡを有するために、マルチレンズアレイのレンズ素子は、十分に大きい直径（又はピッチ）を有する必要がある（例えば、約０．５ｍｍより大きい、約０．５ｍｍから約５ｍｍ、約１ｍｍから約３ｍｍ）。
また、一般に使用される多くのレンズアレイ製造工程の現在の限界により、高出力ＥＭＲビームを受光でき、上述の特性（例えば、望ましい作業距離、望ましいピッチなど）を有するマルチレンズアレイの製造が容認されない。
従って、マルチレンズアレイを使用するＥＭＲベース（例えば、レーザベース）の組織治療のための改善された方法、システム、及び装置が提供される。
光学システムは、１次レーザビームを受光して、複数のサブビームを生成するように構成された光学素子のアレイを含む。光学素子のアレイは、複数のサブビームを標的組織の複数の焦点領域に同時に集束させるように構成された複数の光学素子を含む。光学素子のアレイのピッチは、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲である。複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子の開口数は、約０．３から約１の範囲である。複数のサブビームの第１サブビームは、複数の焦点領域の第１焦点領域にプラズマを生成するように構成される。
一実施形態では、複数の光学素子は、複数の切断レンズ（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｌｅｎｓ）を含む。別の実施形態では、複数の切断レンズは、六角形アレイ及び長方形アレイのうちの少なくとも１つに配置される。
一実施形態では、複数の光学素子の幅は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲である。
一実施形態では、光学システムは、組織に接触して複数のサブビームを透過するように構成された窓をさらに含む。
一実施形態では、第１サブビームは、プラズマを熱的に生成するように構成される。別の実施形態では、第１サブビームは、プラズマを光学的に生成するように構成される。
一実施形態では、複数の光学素子は、複数のアキシコン（ａｘｉｃｏｎ）を含む。また別の実施形態では、第１サブビームは、複数のアキシコン内の第１アキシコンによって生成された準回折のないビームである。
一実施形態では、複数の光学素子は、複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子に側方力を加えるように構成されたホルダによって共に保持される。
方法は、複数の光学素子を含む光学素子のアレイによって、１次レーザビームを受光する工程を含む。この方法はまた、複数の光学素子によって、標的組織の複数の焦点領域に集束された複数のサブビームを生成する工程を含む。光学素子のアレイのピッチは、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲である。複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子の開口数は、約０．３から約１の範囲である。複数のサブビームの第１サブビームは、複数の焦点領域の第１焦点領域にプラズマを生成するように構成される。
一実施形態では、複数の光学素子は、複数の切断レンズを含む。別の実施形態では、複数の切断レンズは、六角形アレイ及び長方形アレイのうちの少なくとも１つに配置される。
一実施形態では、複数の光学素子の幅は約１ｍｍから約３ｍｍの範囲である。
一実施形態では、複数の光学素子は、複数のアキシコンを含む。また別の実施形態では、第１サブビームは、複数のアキシコン内の第１アキシコンによって生成された準回折のないビームである。
一実施形態では、この方法は、窓を使用して組織に接触する工程、及び窓を介して複数のサブビームを送信する工程をさらに含む。
一実施形態では、第１サブビームは、プラズマを熱的に生成するように構成される。別の実施形態では、第１サブビームは、プラズマを光学的に生成するように構成される。
一実施形態では、複数の光学素子は、複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子に側方力を加えるように構成されたホルダによって共に保持される。
組織治療システムは、１次レーザビームを放出するように構成されたレーザシステムを含む。組織治療システムはまた、１次レーザビームを受光して複数のサブビームを生成するように構成された光学素子のアレイを含む。光学素子のアレイは、複数のサブビームを標的組織の複数の焦点領域に同時に集束させるように構成された複数の光学素子を含む。光学素子のアレイのピッチは、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲である。複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子の開口数は、約０．３から約１範囲である。複数のサブビームの第１サブビームは、複数の焦点領域の第１焦点領域にプラズマを生成するように構成される。
本開示の実施形態は、添付された図面と共に、後の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
治療システムの例示的な実施形態を示す。 皮膚の真皮層の色素沈着領域に集束されたレーザビームの概略図である。 メラニンの例示的な吸光度スペクトルのグラフである。 ヘモグロビンの例示的な吸光度スペクトルのグラフである。 メラニン及び静脈血の吸収係数、及び皮膚における光の散乱係数対波長のプロットを示す。 組織治療のための例示的な装置を示す。 例示的なマルチレンズアレイの側面図を示す。 図６Ａのマルチレンズアレイの平面図を示す。 他の例示的なマルチレンズアレイの平面図を示す。 例示的な非球面レンズの正面図及び側面図を示す。 例示的な六角形切断レンズの正面図及び側面図を示す。 六角形切断レンズの例示的なマルチレンズアレイを示す。 マウント上に配置された例示的なマルチレンズアレイを示す。 準回折のないビームを生成するように構成された光学素子を示す。 いくつかの実施形態による、組織と接触する窓及びマルチレンズアレイを含むシステムを示す。 いくつかの実施形態による、ビームレットを組織内に集束させるマルチレンズアレイの単一レンズレットを示す。 いくつかの実施形態による、多焦点マルチレンズアレイを示す。 いくつかの実施形態による、第１位置に集束させる可変焦点レンズレットアセンブリを示す。 いくつかの実施形態による、第２位置に集束させる可変焦点レンズレットアセンブリを示す。 いくつかの実施形態による、第３位置に集束させる可変焦点レンズレットアセンブリを示す。
図面は、必ずしも縮尺の通りではないことに留意されたい。図面は、本明細書で開示された主題の典型的な態様のみを示すことを意図しており、従って、本開示の範囲を制限するものと見なされるべきではない。本明細書に具体的に説明され、添付の図面に示されるシステム、装置、及び方法が非限定的な例示的実施形態である。当業者は、本明細書に具体的に説明され、添付の図面に示されるシステム、装置、及び方法が非限定的な例示的実施形態であり、本発明の範囲が特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解するであろう。
本明細書に開示される装置及び方法の構造、機能、製造、及び使用の原理の全般的な理解を提供するために、特定の例示的な実施形態がここに説明される。これらの実施形態の１つ以上の例が添付の図面に示されている。当業者は、本明細書で具体的に説明され、添付の図面に示される装置及び方法が非限定的な例示的実施形態であり、本発明の範囲が特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解するであろう。例示的な一実施形態と関連して図示又は説明される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。そのような修正及び変形は、本発明の範囲内に含まれることが意図される。
本発明の実施形態は、このような色素沈着症状（ｐｉｇｍｅｎｔａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）の外観を改善するために、肝斑などの皮膚の色素沈着症状の治療に関して以下で詳細に論じる。ししかしながら、開示された実施様態は、他の色素沈着及び非色素沈着症状、並びに他の組織及び非組織標的の治療のために制限なく使用されてもよい。色素沈着症状の例には、炎症後色素沈着、目の周囲の色黒の皮膚、黒目、カフェオレ斑（ｃａｆｅ ａｕ ｌａｉｔ ｐａｔｃｈｅｓ）、ベッカー母斑（Ｂｅｃｋｅｒ’ｓ ｎｅｖｉ）、太田母斑（Ｎｅｖｕｓ ｏｆ Ｏｔａ）、先天性色素細胞性母斑（ｃｏｎｇｅｎｉｔａｌ ｍｅｌａｎｏｃｙｔｉｃ ｎｅｖｉ）、小斑点（ｆｒｅｃｋｌｅｓ）／黒子（ｌｅｎｔｉｇｏ）、ヘモシデリンが豊富な構造、色素胆石、ルテイン、ゼアキサンチン、ロドプシン、カロチノイド、ビリベルジン、ビリルビン及びヘモグロビンが豊富な構造、及びタトゥーを含む組織を含むことができるが、これらに制限されない。非色素沈着症状の例には、毛嚢、毛幹、血管病変、感染状態、皮脂腺、にきびなどを含むことができるが、これらに限定されない。
さらに、本開示では、実施形態の同様の名称の構成要素は、一般に同様の特徴を有し、特定の実施形態内では、それぞれ同様の名前の構成要素の各特徴は、必ずしも完全に記述されているわけではない。また、開示されたシステム、装置、及び方法の説明において、直線又は円形の寸法が使用される限り、そのような寸法は、そのようなシステム、装置、及び方法と組み合わせて使用できる形態の類型を制限することを意図しない。当業者は、そのような直線及び円形の寸法と同等の寸法が任意の幾何学的形態に対して容易に決定され得ることを認識するであろう。システム及び装置、並びにそれらの構成要素のサイズ及び形状は、システム及び装置が使用される構成要素のサイズ及び形、システム及び装置が使用される方法及び手続は、システム及び装置が使用される対象の解剖学的構造に少なくとも依存し得る。
一般に、電磁放射（ＥＭＲ）（例えば、レーザビーム）を組織の治療領域に集束させることができる高開口数（ＮＡ）光学治療システムが記述されている。集束レーザビームは、周辺組織を損傷することなく治療領域に光エネルギーを伝達することができる。伝達された光エネルギーは、影響を受けない非標的領域（例えば、上皮層、真皮層の他の部分など）に囲まれた皮膚又は組織の周辺領域又は他の色素沈着標的領域に影響を及ぼすことなく、例えば、皮膚の真皮層の治療領域で色素沈着発色団（ｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｅｓ）及び／又は標的を破壊することができる。伝達された光エネルギーは、影響を受けていない／非標的領域に囲まれた皮膚又は組織の色素標的領域を破壊する可能性がある。他の実施形態では、伝達された光エネルギーは、タトゥーの除去、変更、又はヘモグロビン関連の治療を誘発することができる。
光又は光エネルギーで皮膚状態を治療するための例示的な方法及び装置は、「真皮肝斑を治療するための方法及び装置」と題する米国特許出願公開第２０１６／０１９９１３２号、及び「真皮肝斑の選択的治療のための方法および装置」と題する米国仮出願第６２／４３８，８１８号に開示されており、これらの各々は、その全体が参照として本明細書に組み込まれている。
一般に、組織の色素沈着症状の治療のためのシステム及び対応する方法が提供される。以下でより詳細に論じられるように、開示されるシステム及び方法は、レーザビームなどの電磁放射（ＥＭＲ）を使用して、所定の量のエネルギーを標的組織に伝達する。ＥＭＲは、焦点領域に集束させることができ、焦点領域は標的組織に対して任意の方向に変換又は回転し得る。所定の量の放射線は、色素沈着症状を示す組織の部分を熱的に破壊又は損傷するように構成され得る。このようにして、所定の量のエネルギーは、その外観を改善するための色素沈着症状の治療のために標的組織内の任意の位置に伝達され得る。
図１は、治療システム１０の例示的な一実施形態を示す。図に示すように、治療システム１０は、取付けプラットホーム１２、エミッタ１４、及びコントローラ１６を含む。取付けプラットホーム１２は、１つ以上のマニピュレータ又はアーム２０を含むことができる。アーム２０は、対象２４の標的組織２２に対して様々な治療を実行するためにエミッタ１４に結合し得る。取付けプラットホーム１２及びエミッタ１４の作動は、ユーザによって、手動で又はコントローラ１６を使用して（例えば、ユーザインタフェースを介して）指示されてもよい。特定の実施形態（図示せず）では、エミッタは、ハンドヘルド形状因子を有することができ、取付けプラットホームは、省略されてもよい。他の実施形態では、取付けプラットホームは、ロボットプラットフォームであってもよく、アームは、エミッタの操作のためにコントローラに通信可能に結合され得る。
エミッタ１４とコントローラ１６（及び任意に取付けプラットホーム１２）は、通信リンク２６を介して通信することができ、これは、任意の適切な通信プロトコルによって任意の適切なタイプの信号（例えば、電気、光学、赤外線など）を伝達する任意の適切なタイプの有線及び／又は無線通信リンクであり得る。
コントローラ１６の実施形態は、エミッタ１４の動作を制御するように構成してもよい。一態様では、コントローラ１６は、ＥＭＲ３０の移動を制御することができる。以下で詳細に説明するように、エミッタ１４は、ＥＭＲ３０の放出のための源３２とＥＭＲ３０の操作のための走査システム３４を含むことができる。例として、走査システム３４は、ＥＭＲ３０を焦点領域に集束させ、この焦点領域を空間内で移動及び／又は回転させるように構成してもよい。コントローラ１６は、通信リンク２６を介して源３２に、波長、電力、反復速度、パルス持続時間、パルスエネルギー、集束特性（例えば、焦点体積、レイリー長など）の１つ以上の選択された特性を有するＥＭＲ３０を放出するように命令するために、信号を源３２に送信することができる。他の態様では、コントローラ１６は、通信リンク２６を介して走査システム３４が１つ以上の変換及び／又は回転動作で標的組織２２に対してＥＭＲ３０の焦点領域を移動するように命令するために、走査システム３４に信号を送信することができる。
治療システム１０及び方法の実施形態は、真皮層などの皮膚組織内の標的と関連して本明細書で説明される。しかしながら、開示された実施形態は、制限されることなく対象の任意の場所の任意の組織の治療のために使用され得る。非皮膚組織の例には、粘膜組織、生殖器組織、内臓組織、及び胃腸管組織表面領域及び表面下領域を含むことができるが、これらに制限されない。
図２は、皮膚組織で真皮層の色素沈着領域に集束されたレーザビームの例示的な概略図である。皮膚組織は、皮膚表面１００及び上部表皮層１１０、又は表皮を含み、これらは、例えば、顔面領域において約６０から１２０μｍの厚さであり得る。表皮１１０は、身体の他の部分では、わずかに厚くなることもある。例えば、一般に表皮の厚さは、約３０μｍ（例えば、まぶた）から約１５００μｍ（例えば、手のひら又は足の裏）の範囲であり得る。このような表皮は、皮膚の特定の状態、例えば乾癬により、上記の例よりも薄い又は厚い場合もある。下部真皮層１２０又は真皮は、表皮１１０の下からより深い皮下脂肪層（図示せず）まで延びる。深部又は真皮の肝斑を示す皮膚は、過剰な量のメラニンを含む色素沈着細胞又は領域１３０の集団を含むことができる。電磁放射（ＥＭＲ）１５０（例えば、レーザビーム）は、真皮１２０又は表皮１１０内に位置し得る１つ以上の焦点領域１６０に集束することができる。ＥＭＲ１５０は、メラニンによって吸収される１つ以上の適切な波長で提供されてもよい。ＥＭＲ波長は、以下で説明する１つ以上の基準に基づいて選択されてもよい。
［治療放射線の特性］
色素沈着症状及び非色素沈着症状などの特定の皮膚状態の治療に望ましい波長の決定は、例えば皮膚に存在する様々な競合する発色団（例えば、発色団、ヘモグロビン、タトゥーのインクなど）の波長依存吸収係数に依存することができる。図３Ａは、メラニンの例示的な吸光度スペクトルのグラフである。メラニンによるＥＭＲの吸収は、約３５０ｎｍの波長でピーク値に到達した後、波長の増加とともに減少することが観察されている。メラニンによるＥＭＲの吸収は、メラニン含有領域１３０の加熱及び／又は破壊を促進するが、非常に高いメラニン吸光度は、表皮１１０における色素による高い吸収をもたらし、ＥＭＲの真皮１２０又は表皮１１０への浸透を低減させることができる。図３Ａに示すように、メラニン吸収は、約５００ｎｍ未満のＥＭＲ波長で相対的に高い。従って、約５００ｎｍ未満の波長は、真皮１２０内に十分に浸透して、その内部の着色領域１３０を加熱及び損傷させたり破壊したりするのに適していない可能性がある。より小さい波長でのそのような増強され吸収は、表皮１１０及び真皮１２０の上部（表層）部分に望まない損傷をもたらす可能性があり、吸収されていないＥＭＲが組織を通過して真皮１２０のより深い部分に入ることは相対的に少ない。
図３Ｂは、酸素化又は脱酸素化ヘモグロビンの例示的な吸光度スペクトルのグラフである。ヘモグロビンは、皮膚組織の血管に存在し、酸素化（ＨｂＯ２）又は脱酸素化（Ｈｂ）される。ヘモグロビンの各形態は、わずかに異なるＥＭＲ吸収性を示す場合がある。図３Ｂに示すように、Ｈｂ及びＨｂＯ２の両方の例示的な吸収スペクトルは、約６００ｎｍ未満のＥＭＲ波長でＨｂ及びＨｂＯ２の両方の吸収係数が高く、より高い波長では、吸光度が大幅に減少することを示している。ヘモグロビン（Ｈｂ及び／又はＨｂＯ２）によって皮膚組織に向けられたＥＭＲの強い吸収は、ヘモグロビンを含む血管の加熱をもたらし、希望する治療がメラニンの豊富な組織又は構造である場合、これらの血管構造への不要な損傷を引き起こし、メラニンによる吸収に利用できるＥＭＲが少なくなり得る。
ＥＭＲに適切な波長の選択は、ＥＭＲと相互作用する組織の波長依存散乱プロファイルにも依存することができる。図４は、波長に対するメラニン及び静脈（脱酸素化）血液の吸収係数のプロットを示している。図４は、皮膚における光の散乱係数と波長のプロットも示している。メラニンの吸収は、波長によって単調に減少する。メラニンが色素沈着症状の治療の対象である場合、メラニンの吸収率が高い波長が望ましい。これは、光の波長が短いほど治療の効率が上がることを示唆している。しかし、血液による吸収は、８００ｎｍよりも短い波長で増加するため、意図しない血管の標的化のリスクが増加する。さらに、意図した標的が皮膚表面の下に位置することがあるため、皮膚（例えば、真皮層）による散乱の役割が重要になり得る。散乱は、意図した対象に到達する光の量を減らす。散乱係数は、波長の増加とともに単調に減少する。従って、より短い波長はメラニンによる吸収に有利に働くことができ、より長い波長は散乱が減少するため、より深い浸透に有利に働くことができる。同様に、長い波長は血液による吸収が低いため、血管を保存するのに適している。
上記の考慮事項を念頭に置いて、波長は、約４００ｎｍから約４０００ｎｍ、より具体的には約５００ｎｍから約２５００ｎｍの範囲であり得、真皮中の特定の構造（例えば、メラニン）を標的化するのに使用され得る。特に、約８００ｎｍ及び約１０６４ｎｍの波長は、このような治療に有用であり得る。８００ｎｍ波長は、この波長のレーザダイオードが安価で容易に利用できるため、魅力的である。しかし、１０６４ｎｍは、この波長での散乱が少ないため、より深い病変を標的とする場合に役立ち得る。１０６４ｎｍの波長は、表皮メラニンが大量にある色黒の皮膚のタイプにも適合し得る。このような個体では、表皮のメラニンによる低波長ＥＭＲ（例えば、約８００ｎｍ）の吸収が高いほど、皮膚への熱的損傷の可能性が高くなる。従って、１０６４ｎｍは、一部個人の特定の治療のための治療放射線のさらに適切な波長であり得る。
ＥＭＲ生成には、様々なレーザ源を使用することができる。例えば、１０６４ｎｍ ＥＭＲを提供するネオジム（Ｎｄ）を含むレーザ源は容易に利用可能である。このようなレーザ源は、約１Ｈｚから１００ＫＨｚの範囲の反復速度で、パルスモードで動作することができる。ＱスイッチＮｄレーザ源は、１ナノ秒未満のパルス持続期間を有するレーザパルスを提供し得る。他のＮｄレーザ源は、１ミリより長いパルス持続期間を有するパルスを提供し得る。１０６０ｎｍ波長ＥＭＲを提供する例示的なレーザ源は、米国、コネチカット州のイーストグランビー（Ｅａｓｔ Ｇｒａｎｂｙ）に所在のＮＵＦＥＲＮ社の２０Ｗ ＮｕＱファイバレーザである。２０Ｗ ＮｕＱファイバレーザは、約２０ＫＨｚから約１００ＫＨｚの範囲の反復速度で約１００ｎｓのパルス持続期間を有するパルスを提供する。他のレーザ源は、フランス、レジュリス（Ｌｅｓ Ｕｌｉｓ）に所在のクァンテル社（Ｑｕａｎｔｅｌ）のＮｄ：ＹＡＧ Ｑ−ｓｍａｒｔ８５０である。Ｑ−ｓｍａｒｔ８５０は、最大約８５０ｍＪのパルスエネルギーと、約６ｎｓのパルス持続期間を最大約１０Ｈｚの反復速度で有するパルスを提供する。
本明細書に説明されたシステムは、ＥＭＲを非常に集束性の高いビームに集束させるように構成することができる。例えば、システムは、約０.３から１.０（例えば、約０.５から約０.９）から選択される開口数（ＮＡ）を有する焦点又は集束レンズ構成を含むことができる。ＥＭＲの対応する大きい集束角は（皮膚内に配置可能）レンズの焦点領域で高いフルエンス及び強度を提供し、焦点領域上の上部組織では低いフルエンスを提供できる。このような焦点幾何構造は、色素沈着した皮膚領域上の上部組織の望ましくない加熱及び熱的損傷を低減するのに役立つ。
例示的な光学的配列は、ＥＭＲを放出配列から焦点レンズ配列に向けるように構成されたコリメートレンズ配列をさらに含んでもよい。例示的な光学治療システムは、約５００μｍ未満、例えば、約２００μｍ未満、約１００μｍ未満、又は約５０μｍ未満、例えば、約１μｍと小さい幅又はスポットサイズを有する焦点領域にＥＭＲを集束するように構成してもよい。例えば、スポットサイズは、約１μｍから約５０μｍ、約５０μｍから約１００μｍ、及び約１００μｍから約５００μｍの範囲を有することができる。焦点領域のスポットサイズは、例えば空気中で決定されてもよい。このようなスポットサイズは、焦点領域でＥＭＲの高いフルエンス又は強度を提供するのに十分に小さく（真皮の色素構造を効果的に照射するために）、適切な治療時間で皮膚組織の大きい領域／体積の照射を容易にするのに十分な大きさに選択されてもよい。例示的な光学的配列は、ＥＭＲの焦点領域を皮膚表面下の深さ、例えば約１２０μｍから約１０００μｍの範囲（例えば、約１５０μｍから約５００μｍの間）にある真皮組織内の位置に向けるように構成することもできる。
このような例示的な深度範囲は、真皮肝斑又は他の目的の標的を示す皮膚の色素沈着領域の典型的な観察された深度に対応することができる。この焦点深度は、皮膚表面に接触するように構成された装置の下面からの距離及び焦点領域の位置に対応することができる。さらに、いくつかの実施形態は、表皮内の標的を治療するために構成することができる。例えば、光学的配列は、ＥＭＲの焦点領域を、例えば、皮膚表面下の約５μｍから２０００μｍの範囲の表皮組織内の位置に向けるよう構成してもよい。さらに他の実施形態は、真皮の深い標的を治療するように構成してもよい。例えば、タトゥーアーティストは、通常、タトゥーガンを調整して皮膚表面の下約１ｍｍから約２ｍｍの深さまで皮膚を貫通する。従って、いくつかの実施形態では、光学的配列は、皮膚表面の下の約０.４ｍｍから２ｍｍの範囲の真皮組織内の場所にＥＭＲの焦点領域を向けるように構成してもよい。
標的組織の大きな治療領域（例えば、数平方センチメートル）は、治療領域上でＥＭＲ（例えば、レーザビーム）を走査することによって治療することができる。例えば、ＥＭＲを放出する光学システムは、ＥＭＲが治療領域内の複数の位置に衝突するように、治療領域を横断することができる。走査の例には、焦点領域のアレイのチップ／チルト、焦点領域のアレイの回転、及び焦点領域のアレイの移動が含まれる。関連する走査手段のさらなる説明は、参照として本明細書に含まれる、ドレッサー（Ｄｒｅｓｓｅｒ）らの米国特許出願第１６／２１９，８０９「電磁放射ビーム走査システム及び方法」に記載されている。あるいは、光学システムは、治療領域に対して固定された状態で保持されることができ、ＥＭＲが治療領域を走査するように放出されたＥＭＲの方向を変更することができる。しかしながら、このような走査技術は時間がかかる可能性があり、望ましくない場合がある（例えば、治療領域が大きい場合）。治療領域を治療するのにかかる時間は、大きい断面（例えば、約３ｍｍから約３０ｍｍの範囲）を有するレーザビームを使用し、同時にマルチレンズアレイを使用して複数のサブビームを生成することにより減らすことができる。様々なサブビームは、治療領域の複数の位置を同時に治療することができる。
マルチレンズアレイのレンズは、大きなＮＡ（例えば、約０．３から約１の範囲）を有することができ、様々なサブビームを標的組織の治療領域（例えば、皮膚組織の真皮）の複数の焦点領域に集束させることができる。サブビームは、標的組織（例えば、皮膚組織の表皮）の上にある層に悪影響を及ぼすことなく、焦点領域にプラズマを生成することができる。いくつかの実施形態では、プラズマは、熱電子プラズマ生成を通じて任意に生成されてもよい。
代替の実施形態では、プラズマは、光学的破壊によって生成されてもよい。マルチレンズアレイのレンズ幅は、約１ｍｍから約３ｍｍまでの範囲であり得る。マルチレンズアレイのレンズは、レンズ間の間隔を狭めるように設計してもよい。例えば、レンズは、非球面レンズを切断して生成してもよい（例えば、非球面レンズを多角形形に切断）。切断レンズは、それぞれの縁に沿って互いに隣接して配置してもよい（例えば、マウント上に配置する）。上記の範囲のＮＡ、及び／又はレンズの幅、及び／又はマルチレンズアレイ内のレンズの切断形態は、標的組織の上にある層（例えば、皮膚組織の表皮）への望ましくない影響なしに、標的組織の下部層（例えば、皮膚組織の真皮）への効率的な治療を可能にすることができる。
一般に使用されるレンズアレイ（例えば、マイクロレンズアレイ）は、薄膜コーティングを含むことができ、リソグラフィ、マイクロ／ナノモールディング、イオンビームミリングなどのような製造工程を使用して製造することができる。このような製造工程は、大きな矢状高さ（ｓａｇｉｔｔａｌ ｈｅｉｇｈｔ）（サグ（ｓａｇ））の生産を許容しない。従って、これらの製造工程は、大きな開口数（例えば、０．３より大きい、約０．３から約１の間）、及び大きなピッチを有するマルチレンズアレイの生産を許容しない可能性がある（例えば、１ｍｍより大きい、約１ｍｍから約３ｍｍの間など）。例えば、屈折率が約１．５、幅が約３ｍｍ、及び焦点距離が約３ｍｍを有する平凸レンズ素子は、曲率半径が約１．５ｍｍ及びレンズの大きさが約１．５ｍｍに伴う厚さ変化を有することができる。上記のマイクロレンズアレイの製造方法は、約６０ミクロンの厚さの小さい変化（例えば、矢状高さ（サグ））のみ受容することができる。従って、一般的なレンズアレイの製造方法は、本出願で説明するマルチレンズアレイの製造には適していない場合がある。
図５は、ＥＭＲ１５０（例えば、レーザビーム）を使用する組織治療（例えば、真皮肝斑の治療）のための例示的な装置５００を示す。例えば、装置５００は、放射線エミッタ配列（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｍｉｔｔｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）５１０（例えば、レーザシステム）、及び放射線エミッタ配列５１０と治療される標的組織との間に提供され得る光学的配列を含むことができる。例えば、光学的配列は、第１レンズ配列５２０及び第２レンズ配列５３０を含むことができる。これらの例示的な構成要素は、任意にハンドピース５５０又は他のハウジング又はエンクロージャに提供されてもよい。装置５００は、治療される標的組織の表面に接触するように構成された下面を有するプレート５４０をさらに含むことができる。アクチュエータ配列５６０は、装置５００の動作を制御するために提供され得る（例えば、エミッタ配列５１０を活性化及び／又はオフにし、装置５００の特定の動作パラメータを制御又は調整する）。放射線エミッタ配列５１０用の電源（図示せず）が提供されてもよい。例えば、電源は、ハンドピース５５０内に提供される電池、エミッタ配列５１０と外部電源（例えば、コンセントなど）との間に提供される電気コード又は他の伝導性接続などを含んでもよい。
放射線エミッタ配列５１０は、例えば、１つ以上のレーザダイオード、光ファイバ、導波管、又はＥＭＲ１５０を生成及び／又は放出するように構成された異なる構成要素を含むことができ、及び光学的配列に向けて又は光学的配列の上（例えば、第１レンズ配列５２０の上）に指向させる。本開示の特定の例示的な実施形態では、放射線エミッタ配列５１０は、約４００ｎｍから約１１００ｎｍの間の１つ以上の波長を有する光学的放射１５０を放出する１つ以上のレーザダイオードを含むことができる（例えば、約６５０ｎｍから約７５０ｎｍ）。
本開示の他の例示的な実施形態では、放射線エミッタ配列５１０は、１つ以上の導波管（例えば、図示されない光ファイバ）の遠位端を含むことができる。導波管は、ＥＭＲ１５０を外部源（図示せず）から第１レンズ配列５２０側に又はその上に向けるように構成又は適用されてもよい。このような例示的な外部ＥＭＲ源は、約４００ｎｍから約１１００ｎｍの間の１つ以上の波長を有する放射線エミッタ配列５１０にＥＭＲ１５０を提供又は向けるように構成することができる（例えば、約６５０ｎｍから約７５０ｎｍ）。
本開示のさらなる例示的な実施形態では、電磁放射（ＥＭＲ）１５０は、標的組織内に（例えば、真皮１２０内に）配置することができる１つ以上の焦点領域１６０に集束されてもよい。第２レンズ配列５３０は、例えば、図５に示されるような単一の対物レンズ、平凸レンズ、又は円筒状のレンズ、アキシコンなどのアレイを含む焦点レンズの役割をすることができる。後述するように、第２レンズ配列５３０は、複数のレンズを含むマルチレンズアレイであってもよい。マルチレンズアレイのレンズは、それぞれ高いＮＡ（例えば、約０．３から約１の間）を有することができる。マルチレンズアレイのレンズは、ＥＭＲ１５０を受光でき、標的組織の複数の焦点領域に集束された複数のサブビームを生成してもよい。焦点領域は、ＥＭＲの高い局所強度（例えば、約１０５Ｗ／ｃｍ２から約１０１５Ｗ／ｃｍ２）を有することができる。標的組織でのプラズマ生成は、焦点領域に局在化してもよい。例えば、焦点領域が真皮にある場合、プラズマは、上にある表皮に影響を与えることなく真皮で生成されてもよい。
本開示のさらなる例示的な実施形態では、第２レンズ配列５３０は、例えば、図６Ａに示された例示的な構成の概略的な側面図に提供されるようなレンズ６００のアレイを含むことができる。例えば、レンズ６００は、任意の従来のタイプの集束レンズ（例えば、凸レンズ又は平凸レンズ）及び／又は準回折のないビーム（例えば、アキシコン）を生成するための光学素子を含むことができる。レンズ６００は、図６Ａに示されるように、ＥＭＲ１５０を下にある真皮１２０内の複数の焦点領域１６０に集束させるように構成することができる。
ＥＭＲ１５０が組織表面又はその近くの比較的広い領域（比較的低い強度又は局所的なフルエンスを有する）から組織内（例えば、真皮１２０）の焦点領域１６０の狭い幅（より高い強度又は局所的なフルエンスを有する）に集束するように、各レンズは、大きなＮＡ（例えば、約０．３から１の間）を有することができる。このような光学的特性は、焦点領域１６０内に十分な強度のＥＭＲ１５０を提供して、放射線１５０を吸収する色素沈着細胞に損傷を与える可能性があり、色素沈着細胞１３０を含む真皮１２０の体積から離れた高いフルエンス又は強度の領域又は体積を避けながら、それにより、着色されていない標的組織の上部、下部、及び／又は隣接する体積に損傷を与える可能性を減少させる。
レンズ６００は、図６Ｂにて、このような例示的な構成の平面図に示すような、実質的に正方形又は長方形のアレイで提供されてもよい。本発明の他の実施形態によれば、レンズ６００は、図６Ｃに示すように六角形アレイで提供されてもよい。レンズ６００の他の例示的なパターン及び／又は形状は、さらに別の例示的な実施形態で提供されてもよい。レンズ６００の幅は、約１ｍｍから約５ｍｍの範囲であることができる。これより、わずかに広い又は狭い例示的なレンズ６００がまた、特定の例示的な実施形態として提供され得る。
本発明の追加の例示的な実施形態では、放射線エミッタ配列５１０及び／又は第１レンズ配列５２０は、レンズ６００のアレイ全体又はそのかなりの部分にかけてＥＭＲ１５０の単一の広幅ビーム（例えば、図５に示すような）を指向するように構成してもよい。このような例示的な構成は、真皮１２０に複数の焦点領域１６０を同時に生成することができる。追加の例示的な実施形態では、放射線エミッタ配列５１０及び／又は第１レンズ配列５２０は、ＥＭＲ１５０の複数の小さいビームをレンズ６００上の個々のビームに向けるように構成してもよい。さらに別の例示的な実施形態によれば、放射線エミッタ配列５１０及び／又は第１レンズ配列５２０は、ＥＭＲ１５０の１つ以上のさらに小さいビームをレンズ６００のアレイの一部、例えば単一マイクロレンズ又は複数のレンズ６００上に指向させるように構成されてもよく、及び複数の焦点領域１６０が真皮１２０にて連続的又は非同時に生成されるように、さらに小さいビームがレンズ６００の配列の上で走査されてもよい。
例示的なマルチレンズアレイ及びその構成要素のいくつかは、図７Ａ〜図７Ｃのいくつかの実施形態によって示されている。図７Ａは、例示的な非球面レンズ７００（例えば、ソーラボ社（Ｔｈｏｒｌａｂｓ）のＰＮ ３５５３９０−Ｃ）の正面図７０２及び側面図７０４を示す。非球面レンズは、約０．３から約１の範囲のＮＡ（例えば、約０．５５のＮＡ）及び約１ｍｍから約３ｍｍの範囲内の有効焦点距離（例えば、約２．７５ｍｍ）を有することができる。いくつかの実施形態によれば、従来の非球面レンズ７００は、マルチレンズアレイを生成するように修正されてもよい。
図７Ｂは、例示的な切断レンズ７１０の正面図７１２及び側面図７１４を示す。切断レンズ（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｌｅｎｓ）７１０は、例えば、非球面レンズ７００を切断（例えば、六角形パターンに切断）することによって得ることができる。いくつかの実施形態によれば、切断は、少なくとも１つのダイヤモンド旋削及び通常のレンズ研磨及び研磨技術によって実行することができる。いくつかの実施形態によれば、切断レンズ７１０は、非球面レンズ７００から切断する必要なしに直接製造されてもよい。側面図７１４に示されるように、切断レンズ７１４は、コリメートされた光ビーム７１６を受光して集束された光ビーム７１８を放出することができる。
図７Ｃは、六角形切断レンズ７１０の例示的なマルチレンズアレイ７３０を示す。マルチレンズアレイ７３０は、縁に沿って（例えば、接着剤を使用して）互いに接着することができる様々な切断レンズ７１０を含むことができる。切断レンズ７１０は、例えば六角形アレイ、長方形アレイなどに配列されてもよい。いくつかの実施形態によれば、切断レンズ７１０が接着剤で互いに接着されないことが望ましい場合がある（例えば、マルチレンズアレイ７３０が高ピーク電力アプリケーションにさらされる場合）。マルチレンズアレイ７３０は、正面図７３２、等角図７３４、及び側面図７３６に示されている。側面図７３６に示すように、マルチレンズアレイ７３０は、マルチレンズアレイ７３０の様々なレンズに衝突することができる入力レーザビーム７４０を受光することができる。マルチレンズアレイ７３０のレンズは、入力レーザビーム７４０（例えば、コリメートされたレーザビーム）の一部を多焦点サブビーム（例えば、７つの集束された光ビーム７３８）に集束させることができる。図８は、マウント上に配置された例示的なマルチレンズアレイ８００を示す。マウント８１０は、複数のレンズ８２０（例えば、六角形の切断レンズ７１０）を保持することができる。いくつかの実施形態では、マウント８１０は、複数のレンズ８２０を共に保持するために、マルチレンズアレイ８００に側方力（例えば、レンズの平面での圧縮力）を提供することができる。これにより、複数のレンズ８２０をレンズ間領域８３０に接着剤なしで互いに貼り付けることができる。これは、例えばマルチレンズアレイ８００が高ピーク電力のＱスイッチレーザ源で照明される場合に有利であり得る。側方力は、レンズ素子８２０を互いに固定することができ、接着剤の必要性を除去することができる。接着剤は、望ましくない光学的効果を生み出すだけでなく、レーザエネルギーを吸収してアセンブリ８００を損傷する可能性がある。
上述したように、一般に使用されるマイクロレンズアレイ製造技術は、ミリメートルのサイズのピッチ（例えば、レンズアレイ内の隣接するレンズの中心／中心間のミリメートルのサイズの距離）、及び大きなＮＡ（例えば、０．３より大きい、約０．３から約１の間）を有するレンズアレイの製造に容易に適用されない場合がある。上述した製造方法に加えて、いくつかの実施形態によれば、ミリメートルのサイズのピッチと大きなＮ．Ａ．を有するマルチレンズアレイは、特定のシングルポイントダイヤモンド加工、及びガラス成形技術によって構成し得る。
いくつかの実施形態では、長い作業距離及び大きなＮＡの所望の特性を有するマルチレンズアレイは、プレス成形によって製造してもよい。代表的なガラス成形委託製造業者は、ドイツ、アーヘ（Ａａｃｈｅｎ）に所在のＡｉｘｔｏｏｌｉｎｇ社（Ａｉｘ Ｔｏｏｌｉｎｇ， ＧｍｂＨ）である。プレス成形には、道具を作って金型として使用する必要がある。モールドは、指定された曲率を形成するために、溶融した基板材料（例えば、ガラス）に対して圧搾される。
いくつかの実施形態では、モールド又はマルチレンズアレイ自体のいずれかが、シングルポイントダイヤモンド加工（ＳＰＤＭ）方法（例えば、マイクロミリング）によって生産される。上で説明したマルチレンズアレイの生産に適したＳＰＤＭ方式は、４軸ＳＰＤＭである。Ｂ．ＭｃＣａｌｌらは、２０１３年に米国光学会に掲載され、参照としてその全体が「４軸シングルポイントダイヤモンド加工によるミニチュアレンズアレイの迅速な製造（Ｒａｐｉｄ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙｓ ｂｙ Ｆｏｕｒ−Ａｘｉｓ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｉｎｔ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）」と題する論文で４軸ＳＰＤＭを紹介している。
図９は、標的組織９２０に焦点領域を有する準回折のないビーム（ＱＤＦＭ）を生成するように構成された光学素子９０２の概略図である。光学素子９０２（例えば、アキシコン）は、入力レーザビーム９０４を受光し、ＱＤＦＭ９０５を生成することができる。ＱＤＦＭ９０５は、標的組織の第１深さＤ１から標的組織の第２深さＤ２まで延びることができる焦点領域９１０を有することができる。光学素子９０２は、入力レーザビーム９０４の伝播方向（例えば、ｘｙ平面内）に対して横方向の大きい開口数（例えば、０．３より大きい、０．３から１の間）及び大きな幅（例えば、約１ｍｍから約３ｍｍ）を有することができる。大きなＮＡは、標的組織（例えば、皮膚組織の表皮）の上部層とＱＤＦＭ９０５との間の望ましくない相互作用（例えば、プラズマの生成、加熱など）を防ぐことができる。いくつかの実装形態では、標的組織の深さに沿った（例えば、ｚ方向に沿った）焦点領域９１０の範囲は、より大きな回折を受けるビーム（例えば、ガウスビーム）の焦点領域の範囲よりも長くなり得る。結果として、所与の開口数に対して、ＱＤＦＭは、標的組織９２０のより大きな深さに沿った治療を可能にすることができる。これにより、深さ（例えば、ｚ軸）に沿って焦点領域を走査する必要がなくなる。上述したように、マルチレンズアレイ７３０は、１つ以上の光学素子９０２を含むことができる。
さらに要約するために、いくつかの実施形態に関連するパラメータ範囲は、下の表に要約されている。
Figure 2021527516
図１０Ａを参照すると、複数のビームを伝達するためのレンズアレイ１０００が示されている。レンズシステム１０００は、複数のレンズ素子１００２Ａ〜１００２Ｃを含む。窓１００４が表示される。いくつかの実施形態によれば、窓１００４は、各レンズ素子１００２Ａ〜１００２Ｃに対応する複数の突出部１００６Ａ〜１００６Ｃを含む。いくつかの実施形態によれば、窓１００４は、窓１００４の形状に一致するように皮膚表面を変形させる皮膚１００８の表面と接触する。例えば、平らな窓は、皮膚１００８の表面を平らにし、凸状の窓は、皮膚１００８の表面に凹部を形成する。いくつかの実施形態によれば、皮膚１００８は、突出部１００６Ａ〜１００６Ｃの形状によって変形される。いくつかの実施形態によれば、窓１００４によって皮膚１００８の表面に圧力が加えられ、突出部１００６Ａ〜１００６Ｃの比較的小さい面積（例えば、１ｍｍ２）は、各要素１００２Ａ〜１００２Ｃの下でより大きい圧力と局部的な圧縮を可能にする。圧力は、治療領域から血液及び他の競合する標的（即ち、発色団）を排出することを含み、レーザ治療に有利な多くの機能を提供し得て、皮膚の厚さを凝縮させることによって、光路長を縮めて皮膚のより深い部分を治療する。
例えば、美容目的などの様々な皮膚状態を治療する方法は、本明細書に記載したシステムを使用して実施することができる。このような方法は、医師が行うことができるが、例えば、エステティシャン及びその他の適切に訓練された要員などの非医師は、医師の監督有無に関わらず、様々な皮膚状態を治療するために本明細書に記載のシステムを使用し得ることを理解されたい。
マルチレンズアレイは、透明及び光学ポリマー、サファイア、石英、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、及びガラス（例えば、プレス成形可能なガラス）を含む多くの材料で構成してもよい。プレス成形可能なガラスの例は多様であり、オハラ（Ｏｈａｒａ）（例えば、部品番号：Ｌ−ＢＳＬ７、Ｌ−Ｂａｌ３５、Ｌ−Ｂａｌ４２、Ｌ−ＬＡＨ８４、及びＬ−ＬＡＨ５３）、スミタ（Ｓｕｍｉｔａ）（例えば、部品番号：Ｋ−ＶＣ８９、Ｋ−ＰＢＫ４０、及びＫ−ＣＤ１２０）、及びショット（Ｓｃｈｏｔｔ）（例えば、部品番号：Ｐ−Ｂｋ７、Ｂ２７０、ＩＲＧ２６、及びＢｏｒｏｆｌｏａｔ３３）を含む多くの材料から製造され得る。
いくつかの方法によれば、焦点領域は、組織内で所定の深さを貫通しなければならない。いくつかの光学材料（例えば、成形可能なガラス）及び高いＮＡ（例えば、０．３より大きく１未満）の場合、各レンズレット及びピッチの焦点距離は、図１０Ｂを参照して説明された実際のヒューリスティックを使用することによって概略的に決定してもよい。例えば、空気中の必要な焦点距離は、近似値を使用して導出することができる。
Figure 2021527516
ここで、ｆａｉｒは、空気中レンズレットの焦点距離であり、ｔｗｉｎｄｏｗ１０５０及びｎｗｉｎｄｏｗは、それぞれ窓１０５２の厚さ及び窓１０５２の屈折率であり、ｔｓｕｂｓｔｒａｔｅ１０５４及びｎｓｕｂｓｔｒａｔｅは、それぞれ光学基板１０５６（例えば、焦点光学系）の厚さ及び基板１０５６の屈折率であり、ｔＭＡＸ ｔｉｓｓｕｅ ｄｅｐｔｈ及びｎＭＡＸ ｔｉｓｓｕｅ ｄｅｐｔｈは、それぞれ組織１０６０の最大に望む焦点深度１０５８の厚さ及び組織１０６０の屈折率であり、及び、ｔａｉｒ１０６２及びｎａｉｒは、それぞれエアギャップ１０６４の厚さ１０６２及びエアギャップ１０６４の屈折率（例えば、１）である。
いくつかの実施形態によれば、マルチレンズアレイのピッチは、マルチレンズアレイ（空気中）のレンズレット焦点距離の半分から４倍である。例えば、この関係は、次の通りである。
Figure 2021527516
ここで、ｆａｉｒはマルチレンズアレイのレンズレットの焦点距離であり、ｐはマルチレンズアレイのレンズレット間のピッチである。
いくつかの実施形態では、マルチレンズアレイ１１００は、様々な長さの焦点距離を有するレンズレットを含む。図１１を参照すると、組織１１１０を照射するために使用されるマルチレンズアレイ１１００が示されている。ＥＭＲビーム１１１２は、マルチレンズアレイ１１００に入射される。透過性窓１１１４は、組織１１１０の外面と接触して配置される。窓１１１４は、通常、厚さを有する。エアギャップ１１１６は、窓１１１４とマルチレンズアレイ１１００との間に存在する。エアギャップ１１１６は、通常、厚さを有する。マルチレンズアレイ１１００は、それぞれがピッチ１１１８によって分離された複数（例えば、７つ）のレンズレットを含む。ピッチ１１１８は、レンズレットの最大直径、又は隣接したレンズレットの光軸間の間隔であってもよい。例えば、アレイ１１００の左側にある３つのレンズレット、第１の例のレンズレット１１２１、第２の例のレンズレット１１２２、及び第３の例のレンズレット１１２３が詳細に説明される。それぞれのレンズレットには、曲率、サグ（ｓａｇ）、及び焦点距離を含む。第１の例のレンズレット１１２１は、第１曲率、第１サグ１１３０−１、及び第１焦点距離１１３２−２を有する。第２の例のレンズレット１１２２は、第２曲率、第１サグ１１３０−１より小さい第２サグ１１３０−２、及び第１焦点距離１１３２−１よりもさらに大きい第２焦点距離１１３２−２を有する。第３の例のレンズレット１１２３は、第３曲率、第１サグ１１３０−１より大きい第３サグ１１３０−３、及び第１焦点距離１１３２−１より短い第３焦点距離１１３２−３を有する。
いくつかの実施形態によれば、参照焦点深度１１４２を決定するために参照レンズレット１１４０が使用される。参照焦点領域１１４６から反射する光１１４４は、参照レンズレット１１４０によってコリメートされ得る。コリメートされた光１１４４は、参照焦点深度１１４２を決定するために使用されてもよい。このような方式で参照を実行する方法及びシステムは、Ｊ．Ｂｈａｗａｌｋａｒらによる「治療装置に対する放射線検出」と題する米国仮特許出願第６２／６８８，９４０号に詳細に説明されており、参照として本明細書に組み込まれる。
図１２Ａ〜図１２Ｃを参照すると、いくつかの実施形態では、可変アセンブリ１２００は、後方焦点距離１２１０を変化させるために使用され得る。例えば、２つのマルチレンズアセンブリを一緒に使用してもよい。いくつかの実施形態では、２つ以上のマルチレンズアセンブリを使用すると、必要な最大サグ距離が減少する。これは、ＥＭＲビームの集束させるために必要な全曲率の全てが複数の表面に分散し得るためである。例えば、２つのマルチレンズアセンブリには、曲率があり得る４つの表面がある。光学素子（ｏｐｔｉｃ）のサグ距離を短くすると、通常、光学素子の製造が容易になる。
図１２Ａ〜図１２Ｃは、一対の単一レンズレット１２３０及び１２３２によって集束された単一ＥＭＢビームレット１２２０の図を示す。図１２Ａは、軸Ａに沿って第２レンズレット１２３２から最大間隔である第１レンズレット１２３０を示す。この構成での後方焦点距離１２１０は０である。別の言い方をすれば、焦点領域は、第２レンズレット１２３２の遠位表面１２３２ｄに位置する。
図１２Ｂは、軸Ａに沿って第２レンズレット１２３２から中程度の間隔である第１レンズレット１２３０を示す。この構成における後方焦点距離１２１０は、０から中焦点距離（例えば、０．５ｍｍ）に増加した。また、ＥＭＲビームレットが集束角１２４０に集束されていることを図１２Ｂに見ることができる。
図１２Ｃは、第２レンズレット１２３２から最小の間隔である第１レンズレット１２３０を示す。結果として、この構成における後方焦点距離１２１０は最大である（例えば、１ｍｍ）。同様に、集束角１２４０は、第１レンズレット１２３０と第２レンズレット１２３２との間の最小の間隔で最も大きいことが示されている。開口数（ＮＡ）は、集束角１２４０の尺度として使用され得る。いくつかの実施形態では、集束させるＥＭＲビームレットの開口数は、最大レンズレット間隔と最小レンズレット間隔との間で２倍に変化する。
複数のマルチレンズアレイを使用した可変焦点は、複合レンズの薄レンズ方程式で（近軸仮定を使用して）近似化してもよい。複合レンズの薄レンズ方程式により、レンズアセンブリの有効焦点距離は、２つ（又はそれ以上）光学の焦点距離とそれらの光学の主平面間の間隔から算出できる。
Figure 2021527516
ここで、ｆは、レンズアセンブリの有効焦点距離であり、ｆ１は、第１光学の焦点距離であり、ｆ２は、第２光学の焦点距離であり、及びｄは、第１光学と第２光学との間の距離である（例えば、軸Ａに沿ったもの）。
［追加実施形態］
いくつかの実施形態では、入力レーザビームの反復速度は、標的組織／標的物質内のプラズマの崩壊速度よりも速いことがある。これは、連続的な（例えば、一時的に連続的、空間的に連続的など）プラズマの生成を可能にすることができる。レーザビームの反復速度を変更することにより、治療領域／標的領域（例えば、プラズマが生成される領域）の領域を制御することができる。
当業者は、上記の実施形態に基づく本発明のさらなる特徴及び利点を理解するであろう。従って、本発明は、添付の請求の範囲によって示される場合を除いて、特に図示及び説明されたものに制限されない。本明細書で引用されている全ての刊行物及び参考文献は、その全体が本明細書に明示的に参考として含まれる。
本明細書の明細書及び請求の範囲の全体にかけて使用される近似言語は、関連する基本機能の変更をもたらすことなく許容可能に変化し得る任意の定量的表現を修正するために適用され得る。「概略」、「実質的に」、又は「約」は、特に明示されていない、又は文脈から明らかでない限り、（そのような数字が許容可能な値の１００％を超過する場合は除く）、いずれの方向であっても、１％の範囲内、又はいくつかの実施形態では５％範囲内、又は一実施形態では１０％範囲内の数を含むことができる。従って、「約」、「概略」、又は「実質的に」などの１つ又は複数の用語によって変更された値は、指定された正確な値に制限されるべきではない。少なくともいくつかの例では、近似言語は、値を測定するための機器の精度に該当し得る。明細書及び請求の範囲の全体にかけて、範囲の制限は、組み合せ及び／又は相互交換することができ、そのような範囲は識別され、文脈又は言語で別段の指示がない限り、そこに含まれる全ての下位範囲が含まれる。
明細書及び請求の範囲で本明細書に使用されたような冠詞「１つ（ａ及びａｎ）」は、反対に明確に示されない限り、複数の指示対象を含むと理解されるべきである。グループの１つ以上の構成の間に「又は」を含む請求項又は説明は、グループ構成のうちの１つ以上又は全ての構成が、存在して使用されている場合に、満たされているとみなされ、又は反対の指示がないか、又は文脈から明らかでない限り、特定の製品又はプロセスに関連している。本開示は、グループの正確に１つの構成が、所与の製品又はプロセスに存在するか、使用されるか、又はそうでなければ関連する実施形態を含む。本開示はまた、１つ以上又は全てのグループ構成が所与の製品又はプロセスに存在するか、使用されるか、又はそうでなければ関連する実施形態を含む。さらに、特に指示されない限り、又は矛盾又は不一致が生じることが当業者に明白でない限り、開示された実施形態は、羅列された請求項のうちの１つ以上からの１つ以上の制限、要素、節、説明用語などが同一の基本請求項（又は、その他の全ての請求項）に依存する異なる請求項で導入される全ての変形、組み合せ及び順列を提供することを理解しなければならない。本明細書に説明された全ての実施形態は、適切な場合、開示された実施形態の全ての異なる態様に適用可能であることが企図される。また、任意の実施形態又は態様が適切な場合はいつでも、１つ以上の異なるこのような実施形態又は態様と自由に組み合せわせることができることも企図される。要素がリストとして提示される場合（例えば、マーカッシュ群（Ｍａｒｋｕｓｈ ｇｒｏｕｐ）又は類似の形式）、要素の各サブグループも開示され、任意の要素がグループから除去される可能性があることを理解されたい。一般に、開示された実施形態又は開示された実施形態の態様が、特定の要素、特徴などを含むと言及される場合、本開示の特定の実施形態又は本開示の態様は、そのような要素、特徴などで構成されるか、又は本質的にそれらから構成される。簡略化のために、このような実施形態は、全ての場合において、本明細書でそれほど多くの言葉で具体的に説明されていない。特定の除外が明細書に記載されているかに関係なく、本開示の任意の実施形態又は態様を請求の範囲から明示的に除外できることも理解されたい。例えば、任意の１つ以上の活性剤、添加剤、成分、任意の薬剤、有機体の種類、障害、対象、又はこれらの組み合せは、除外することができる。
ここに提供される範囲の場合、本開示の実施形態は、エンドポイントが含まれる実施形態、両方のエンドポイントが全て除外された実施形態、及び１つのエンドポイントが含まれ、他方のエンドポイントが除外される実施形態を含む。特に明記されない限り、両方のエンドポイントが全て含まれていると想定する必要がある。さらに、別に表示されるか、当業者の文脈及び理解から特に明らかでない限り、範囲として表された値は、文脈にて特に明示しない限り、範囲の下限単位の１０分の１まで本開示の他の実施形態で言及された範囲内の任意の特定値又は下位範囲を仮定できることを理解しなければならない。一連の数値が本明細書に記載されている場合、本開示は、一連の任意の２つの値によって定義される任意の中間値又は範囲に類似して関連する最も低い値が最小値と見なされ、最も大きい値が最大値とみなされ得る実施形態を含む。本明細書に使用された数値は、百分率で表される値が含まれる。
数値の前に「約」又は「略」が付いている実施形態には、正確な値が記載されている実施形態が含まれる。数値の前に「約」又は「略」が付いていない本開示の任意の実施形態について、本開示は、値の前に「約」又は「略」が付いている実施形態を含む。「略」又は「約」は、特に明記されていない、又は文脈から明らかでない限り、いずれかの方向（数よりも大きい又は小さい）において、１％の範囲内、又はいくつかの実施形態では数の５％の範囲内、又はいくつかの実施形態では数の１０％の範囲内にある数を含み得る。（その数が可能な値の１００％を容認できないほどに超過する場合を除く）。
反対に明確に表示されない限り、１つ以上の実行を含む本明細書で請求された任意の方法において、方法の行為の順序は、必ずしも方法の行為が引用される順序に制限されることはないが、本開示は、順序がそのように制限される実施形態を含み得ることを理解しなければならない。特別な指示がない、又は文脈から明らかでない限り、本明細書に記載された任意の製品又は組成物は、「分離した」ものと見なされ得ることもまた理解しなければならない。
本明細書に使用される場合、「含む又は備える」という用語は、開示された実施形態に必須であるが、必須であるかに関わらず、不特定の要素を含み得る組成物、方法、及びこれらのそれぞれの成分と関連して使用される。
本明細書で使用される場合、「本質的に構成される（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」という用語は、所与の実施形態に必要な要素を指す。この用語は、本発明の実施形態の基本的、及び新規又は機能的な特徴に実質的に影響を及ぼさない追加の要素の存在を可能にする。
「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」という用語は、本明細書に記載の組成物、方法、及びそれぞれの構成要素を指し、これらは、実施形態のその説明で引用されていない任意の要素を除く。
いくつかの変形が上で詳細に説明されているが、他の修正又は追加が可能である。
上記の説明及び請求の範囲において、「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）「又は」１つ以上の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ ｏｆ）」などの句は、要素又は特徴の接続詞のリストが後に続く場合がある。「及び／又は」という用語はまた、２つ以上の要素又は特徴のリストに現れることがある。それが使用される文脈によって暗示的又は明示的に矛盾しない限り、そのような句は、羅列した要素又は特徴のいずれかを個別に、又は引用された要素、又は特徴のいずれかを他の引用された要素又は特徴と組み合わせて意味することを意図する。例えば、「ＡとＢの少なくとも１つ以上」という文で、「ＡとＢのうちの１つ以上」及び「Ａ及び／又はＢ」は、各々「Ａのみ、Ｂのみ、又は、ＡとＢを共に」を意味することを意図する。同様の解釈は、３つ以上の項目を含むリストにも適用される。例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの１つ以上」、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの１つ以上」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」という文は、各々「Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢを共に、ＡとＣを共に、ＢとＣを共に、又は、ＡとＢとＣを共に」を意味することを意図する。さらに、上記及び請求の範囲で「に基づく」という用語の使用は、引用されていない特徴又は要素も許容されるように、「少なくとも部分的に基づく」を意味することを意図する。
本明細書に説明された主題は、所望の構成に応じて、システム、装置、方法、及び／又は物品に具体化され得る。上述の説明に記載されている実装は、本明細書に記載されている主題と一致する全ての実装を示すわけではない。代わりに、これらは、説明された主題に関連する態様と一致するいくつかの例に過ぎない。いくつかの変形が上で詳細に説明されているが、他の修正又は追加が可能である。特に、本明細書に説明されたものなどに加えて、さらなる特徴及び／又は変形が提供されてもよい。例えば、上記の実装は、開示された特徴の様々な組み合せ及び下位組み合せ、及び／又は上記にて開示された様々なさらなる特徴の組み合せ及び下位組み合せに関するものであってもよい。また、添付の図に示された及び／又は本明細書に記載のロジックフローは、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序又は逐次的な順序を必ずしも必要としない。他の実装は、特許請求の範囲内に存在し得る。

Claims (17)

  1. 光学システムであって、
    光学素子のアレイであって、複数のサブビームを標的組織の複数の焦点領域に同時に集束させるように構成された複数の光学素子を含み、１次レーザビームを受光して前記複数のサブビームを生成するように構成された光学素子のアレイ、
    を含み、
    前記光学素子のアレイのピッチは、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であり、
    前記複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子の開口数は、約０．３から約１の範囲であり、
    前記複数のサブビームの第１サブビームは、前記複数の焦点領域の第１焦点領域にプラズマを生成するように構成される、光学システム。
  2. 前記複数の光学素子は、複数の切断レンズを含む請求項１に記載の光学システム。
  3. 前記複数の光学素子の幅は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲である、請求項１に記載の光学システム。
  4. 前記複数の切断レンズは、六角形アレイ及び長方形アレイのうちの少なくとも１つに配置される、請求項２に記載の光学システム。
  5. 組織に接触し、前記複数のサブビームを透過させるように構成された窓をさらに含む、請求項１に記載の光学システム。
  6. 前記第１サブビームは、プラズマを熱的に生成するように構成される、請求項１に記載の光学システム。
  7. 前記第１サブビームは、プラズマを光学的に生成するように構成される、請求項１に記載の光学システム。
  8. 前記複数の光学素子は、前記複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子上に側方力を加えるように構成されたホルダによって共に保持される、請求項１に記載のシステム。
  9. 方法であって、
    複数の光学素子を含む光学素子のアレイによって、１次レーザビームを受光する工程と、
    前記複数の光学素子によって、標的組織の複数の焦点領域に集束された複数のサブビームを生成する工程と、
    を含み、
    前記光学素子のアレイのピッチは、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であり、
    前記複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子の開口数は、約０．３から約１範囲であり、
    前記複数のサブビームの第１サブビームは、前記複数の焦点領域の第１焦点領域にプラズマを生成するように構成される、方法。
  10. 前記複数の光学素子は、複数の切断レンズを含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記複数の光学素子の幅は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲である、請求項９に記載の方法。
  12. 前記複数の切断レンズは、六角形アレイ及び長方形アレイのうちの少なくとも１つに配置される、請求項１０に記載の方法。
  13. 窓を使用して、組織と接触する工程と、
    前記窓を介して前記複数のサブビームを透過させる工程と、
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
  14. 前記第１サブビームは、プラズマを熱的に生成するように構成される、請求項９に記載の方法。
  15. 前記第１サブビームは、プラズマを光学的に生成するように構成される、請求項９に記載の方法。
  16. 前記複数の光学素子は、前記複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子上に側方力を加えるように構成されたホルダによって共に保持される、請求項９に記載の方法。
  17. 組織治療システムであって、
    １次レーザビームを放出するように構成されたレーザシステムと、
    光学素子のアレイであって、複数のサブビームを標的組織の複数の焦点領域に同時に集束させるように構成された複数の光学素子を含む、前記１次レーザビームを受光して前記複数のサブビームを生成するように構成された光学素子のアレイと、
    を含み、
    前記光学素子のアレイのピッチは、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であり、
    前記複数の光学素子のうちの１つ以上の光学素子の開口数は、約０．３から約１範囲であり、
    前記複数のサブビームの第１サブビームは、前記複数の焦点領域の第１焦点領域にプラズマを生成するように構成される、組織治療システム。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005502385A (ja) * 2000-12-28 2005-01-27 パロマー・メディカル・テクノロジーズ・インコーポレーテッド 皮膚の療法ｅｍｒ治療を行う方法及び装置
JP2005084420A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Monotech:Kk フライアイレンズの製造方法
JP2006284851A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Fuji Photo Film Co Ltd レンズホルダおよびそれを用いたレーザアレイユニット
JP2007531544A (ja) * 2003-07-11 2007-11-08 リライアント・テクノロジーズ・インコーポレイテッド 皮膚の分画光治療のための方法と装置
JP2010127981A (ja) * 2008-11-25 2010-06-10 Panasonic Corp レンズアレイ素子及び投写型画像表示装置
JP2010525556A (ja) * 2007-03-29 2010-07-22 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ レーザービームを発生させるものであるための方法及びデバイス、レーザー処置デバイス、及びレーザー検出デバイス
JP2013174793A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Mitsubishi Electric Corp 光学ユニット
JP2015529131A (ja) * 2012-09-20 2015-10-05 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 皮膚治療方法及び装置
JP2016537133A (ja) * 2013-08-09 2016-12-01 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 真皮黒皮症を治療する方法及び装置
WO2018119453A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 The General Hospital Corporation Method and apparatus for selective treatment of biological tissue

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8523926B2 (en) * 2007-01-19 2013-09-03 Joseph Neev Devices and methods for generation of subsurface microdisruptions for biomedical applications
US8041201B2 (en) * 2008-04-03 2011-10-18 Nokia Corporation Camera module having movable lens
DE102011052002B4 (de) * 2011-07-20 2013-04-11 Telesto GmbH Lasertherapiesystem mit UVA- und IR-Laser-Licht zur gerichteten Erzeugung einer dermalen Kollagen-Matrix
US20160128777A1 (en) * 2013-03-13 2016-05-12 Cynosure, Inc. Controlled Photomechanical and Photothermal Treatment of Mucosal Tissue
CN105142559B (zh) * 2013-04-25 2018-07-20 皇家飞利浦有限公司 用于使用激光进行皮肤治疗的非侵入式设备
RU2713048C2 (ru) * 2015-03-12 2020-02-03 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Устройство для формирования оптического пучка и использующий его источник точечного света

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005502385A (ja) * 2000-12-28 2005-01-27 パロマー・メディカル・テクノロジーズ・インコーポレーテッド 皮膚の療法ｅｍｒ治療を行う方法及び装置
JP2007531544A (ja) * 2003-07-11 2007-11-08 リライアント・テクノロジーズ・インコーポレイテッド 皮膚の分画光治療のための方法と装置
JP2005084420A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Monotech:Kk フライアイレンズの製造方法
JP2006284851A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Fuji Photo Film Co Ltd レンズホルダおよびそれを用いたレーザアレイユニット
JP2010525556A (ja) * 2007-03-29 2010-07-22 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ レーザービームを発生させるものであるための方法及びデバイス、レーザー処置デバイス、及びレーザー検出デバイス
JP2010127981A (ja) * 2008-11-25 2010-06-10 Panasonic Corp レンズアレイ素子及び投写型画像表示装置
JP2013174793A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Mitsubishi Electric Corp 光学ユニット
JP2015529131A (ja) * 2012-09-20 2015-10-05 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 皮膚治療方法及び装置
JP2016537133A (ja) * 2013-08-09 2016-12-01 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 真皮黒皮症を治療する方法及び装置
WO2018119453A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 The General Hospital Corporation Method and apparatus for selective treatment of biological tissue

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