JP7690171B2 - 治療装置のためのフィードバック検出 - Google Patents

Description

この出願は、２０１９年１１月１３日に提出された「電磁放射線ベースの治療装置及び方法」と題された米国仮特許出願第６２／９３４，５８３の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

現在、真皮の分割治療（ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）には、多くのエネルギーベースの装置を使用することができる。これらの方法には、切除レーザ（ａｂｌａｔｉｖｅ ｌａｓｅｒ）、非切除レーザ（ｎｏｎ－ａｂｌａｔｉｖｅ ｌａｓｅｒ）、マイクロニードリング（ｍｉｃｒｏ－ｎｅｅｄｌｉｎｇ）、及びＲＦエネルギー治療（ｅｎｅｒｇｙ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）が含まれる。一般に、現在の利用可能なこのような分割エネルギーベースの治療（ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄ ｅｎｅｒｇｙ－ｂａｓｅｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）は、治療中の皮膚の外側部分（例えば、表皮）に損傷を要する。多くの場合、表皮が損傷すると、治療直後に皮膚に炎症を起こしたり、傷ついたり、又は不健康になり得る。また、表皮への深刻な損傷は、１つ以上の感染が発生し、追加の治療が必要になることもある。このような望ましくない外観は、表皮が治るまで続く治療後のダウンタイム（ｄｏｗｎｔｉｍｅ）をもたらし、使用される治療パラメータ（例えば、切除と非切除）に応じて数日から数週間かかる場合がある。多くの患者は、治療後のダウンタイムが終わるまで通常の生活に戻ることができない。従って、治療後のダウンタイムを最小限に抑えるために、表皮の損傷を最小限に抑えながら真皮に確実に影響を与えることができる分割治療システム及び方法を利用できることが望ましい。

皮膚の再生（ｓｋｉｎ ｒｅｊｕｖｅｎａｔｉｏｎ）は、多くの場合、分割治療によって実行される。分割又は分割エネルギーベースの治療は、組織の一部の領域のみがエネルギーに曝される治療法を指す。例えば、分割皮膚治療は、レーザビームで皮膚の領域の２５％を治療し、その領域の残り７５％の皮膚を治療せずに残すことができる。エネルギーベースの皮膚の再生には、コラーゲンネットワーク内に制御された小さな損傷を作ることが含まれる。小さな傷によって、新しいコラーゲンが形成される傷の治癒過程が発生する。新しく形成されたコラーゲンは、皮膚を引き締めて皮膚をより若々しく見せる。多くの皮膚の再生分割治療システムは、光熱分解を達成する発色団として水を標的にして作動する。

分割治療は、一般に切除及び非切除の２つのカテゴリーに分けることができる。切除治療は、組織を除去し、真皮内に熱損傷を引き起こすことに加え、表面上に微小損傷をもたらす。非切除治療は通常、組織の除去を誘発せず、代わりに熱破壊のみ誘発する。切除分割治療に対する非切除分割治療の利点は、ダウンタイムを短くすることである。

組織のエネルギーベース分割治療は、一般に所望の破壊又は損傷をもたらすために、組織の選択された部分に大量のエネルギーが送達及び吸収されなければならない。このような破壊又は損傷は、組織領域で繰り返されるため、破壊された組織の小さな領域（例えば、直径０．１～１０ｍｍ）は、損傷を受けていない組織と組み合さる。損傷した組織の小さな領域は、治療後の治癒過程で新しい組織に置き換えられる。上にある表皮層への損傷を最小限に抑えながら皮膚の真皮層内に損傷を誘発することは、様々な技術的課題が提示され、そのいくつかを以下に列挙する。

第一に、組織の真皮層には、組織の表皮層内に存在しない既知の発色団はない。これは、真皮内で吸収するように選択された放射線も表皮層内で吸収されることを意味する。

第二に、ＥＭＲは皮膚の表皮層と真皮層に等しく吸収されるため、表皮よりも真皮層に高いエネルギー密度を供給する必要がある。これを達成するために、ＥＭＲプロファイルは、ＥＭＲビームの焦点領域（即ち、最大エネルギー密度の領域）が真皮内に位置し、ＥＭＲビームの焦点が合わない領域（即ち、最小エネルギー密度の領域）だけが皮膚の表皮層に従属するように変化する必要がある。

第三に、皮膚組織は、混乱した媒体（ｔｕｒｂｉｄ ｍｅｄｉｕｍ）であり、これは、皮膚を介して伝播する放射線が散乱することを意味する。皮膚組織内での放射線の散乱により、組織内の任意の深さで焦点領域（最大エネルギー密度領域）を形成することがさらに難しく、上記の第一及び第二の課題を複雑にさせる。

第四に、焦点領域（又は最大エネルギー密度の領域）は、皮膚の真皮層内の深さに正確に位置する必要がある。これにより、表皮への望ましくない損傷を防止するために、最大エネルギー密度の領域が真皮に位置し、表皮内に位置しないようにする。

第五に、ＥＭＲビームは、組織外部から伝えられ、従って、表皮は、最小限の照射及び軽微な熱加熱（即ち、真皮より少ない）を経験する。この第五の課題に対応して、表皮への熱損傷を防ぐために、治療中の真皮層の真上にある表皮層を能動的に冷却する必要がある。

従って、皮膚組織の真皮層に分割された治療的な破壊を提供する一方で、上部の表皮層への損傷を最小限に抑えるために、上記の全ての課題を解決する分割治療システム及び方法が必要である。

いくつかの実施形態によれば、組織を分割して治療するためのシステムは、横方向リングエネルギープロファイルを有するＥＭＲビームを生成するように構成された電磁放射線（ＥＭＲ）源と、ＥＭＲビームを組織内に位置する焦点領域に集束するように構成された光学系（ｏｐｔｉｃ）と、組織の外面と接触して配置されるとき組織を冷却するように構成された光学系からビーム下流（ｄｏｗｎ－ｂｅａｍ）に位置する窓組立体（ｗｉｎｄｏｗ ａｓｓｅｍｂｌｙ）とを含む。窓組立体は、第１の窓、第１の窓から分離した第２の窓、及び第１の窓と第２の窓との間に位置する冷却剤チャンバ（ｃｏｏｌａｎｔ ｃｈａｍｂｅｒ）を含み、冷却剤チャンバは、ＥＭＲビームに実質的に非吸水性である冷却剤（ｃｏｏｌａｎｔ）を収容するように構成される。

システムのいくつかの実施形態では、ＥＭＲビームは、約１０００ｎｍから４０００ｎｍの間の範囲の波長を有する。

システムのいくつかの実施形態では、冷却剤は、誘電性流体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｌｕｉｄ）、フルオロカーボン系流体（ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ－ｂａｓｅｄ ｆｌｕｉｄ）、水、不凍液、エチレングリコール（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、及びプロピレングリコール（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）のうちの少なくとも１つを含む。

システムのいくつかの実施形態では、光学系は、少なくとも約０．２の開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ；ＮＡ）でＥＭＲビームを集束するようにさらに構成される。

システムのいくつかの実施形態では、システムはまた、窓組立体と組織との間に位置する光学的クリアリング媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｌｅａｒｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。場合によっては、光学的クリアリング媒体は、グリセリン（ｇｌｙｃｅｒｉｎ）、ポリエチレングリコール（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、及びリン酸緩衝生理食塩水（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ－ｂｕｆｆｅｒｅｄ ｓａｌｉｎｅ）のうちの少なくとも１つを含む。

システムのいくつかの実施形態では、ＥＭＲ源は、横方向リングエネルギープロファイルを成形するように構成されたビーム整形器（ｂｅａｍ ｓｈａｐｅｒ）を含む。システムのいくつかの変形例ではビーム整形器にアキシコン（ａｘｉｃｏｎ）が含まれている。

システムのいくつかの実施形態では、システムは、コントローラをさらに含む。場合によっては、コントローラは、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が組織を所定の温度に冷却することを確実にするために、ＥＭＲ源を制御するように構成される。場合によっては、コントローラは、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が所定期間組織を冷却することを確実にするために、ＥＭＲ源を制御するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、組織を部分的に治療するための方法は、組織の外面に接触する窓組立体を使用して組織を冷却するステップと、電磁放射線（ＥＭＲ）源を使用して横方向リングエネルギープロファイルを有するＥＭＲビームを生成するステップと、光学系を使用して、組織内に位置する焦点領域にＥＭＲビームを集束させるステップと、を含む。場合によっては、窓組立体は、第１の窓、第１の窓から分離した第２の窓、及び第１の窓と第２の窓との間に位置する冷却剤チャンバを含み、冷却剤チャンバは、ＥＭＲビームの実質的に非吸水性である冷却剤を収容するように構成される。

方法のいくつかの実施形態では、ＥＭＲビームは、約１０００ｎｍから４０００ｎｍの間の範囲の波長を有する。

方法のいくつかの実施形態では、冷却剤は、誘電性流体、フルオロカーボン系流体、水、エチレングリコール、及びプロピレングリコールのうちの少なくとも１つを含む。

方法のいくつかの実施形態では、ＥＭＲビームを集束は、少なくとも約０．２の開口数（ＮＡ）で実行される。

方法のいくつかの実施形態では、方法は、窓組立体と組織との間に光学組織クリアリング媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｉｓｓｕｅ ｃｌｅａｒｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ）を導入するステップをさらに含む。場合によっては、光学組織クリアリング媒体は、グリセリン、ポリエチレングリコール、及びリン酸緩衝生理食塩水のうちの少なくとも１つを含む。

方法のいくつかの実施形態では、ＥＭＲ源は、横方向リングエネルギープロファイルを成形するように構成されたビーム整形器をさらに含む。方法のいくつかの変形例では、ビーム整形器はアキシコンを含む。

方法のいくつかの実施形態では、方法は、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が組織を所定の温度に冷却することを確実にするために、コントローラを使用して、ＥＭＲ源を制御するステップをさらに含む。

方法のいくつかの実施形態では、方法は、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が所定期間組織を冷却することを確実にするために、コントローラを使用して、ＥＭＲ源を制御するステップをさらに含む。

いくつかの実施形態によれば、組織を部分的に治療するためのシステムは、約１４００ｎｍから３４００ｎｍの範囲の波長を有するＥＭＲビームを生成するように構成された電磁放射（ＥＭＲ）源と、ＥＭＲビームを横方向リングエネルギープロファイルに成形するように構成されたビーム整形器であって、アキシコンを含むビーム整形器と、少なくとも約０．２の開口数（ＮＡ）でＥＭＲビームを組織内に位置する焦点領域に集束するように構成された光学系と、組織の外面と接触して配置されるときに、組織を冷却するように構成された光学系からビーム下流に位置する窓組立体であって、第１の窓、第１の窓から分離した第２の窓、及び第１の窓と第２の窓との間に位置する冷却剤チャンバを含み、冷却剤チャンバは、ＥＭＲビームの実質的に非吸水性でフルオロカーボン系流体を含む冷却剤を収容するように構成される窓組立体と、を含み、窓組立体が、ＥＭＲビームを生成する前に、所定の温度及び所定の時間のうちの少なくとも１つによって組織を冷却することを確実にするために、ＥＭＲ源を制御するように構成されたコントローラを含む。

いくつかの実施形態によれば、組織を部分的に治療するためのシステムは、波長を有するＥＭＲビームを生成するように構成された電磁放射線（ＥＭＲ）源と、ＥＭＲビームを幅にコリメートするように構成されたコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）と、コリメートされたＥＭＲビームを横方向リングエネルギープロファイルに成形するように構成された第１アキシコン及び第２アキシコンを含むビーム整形器であって、第１アキシコン及び第２アキシコンは、横方向リングエネルギープロファイルの所望の内径（ｉｎｎｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ）に影響を与えるように選択された光軸に沿った距離だけ分離してコリメートされたＥＭＲビームの幅は、横方向エネルギープロファイルの所望の厚さに影響を与えるように選択されるビーム整形器と、ＥＭＲビームを組織内の焦点領域に集束させて焦点領域を有する組織に影響を与えるように構成された光学系と、を含む。

いくつかの実施形態によれば、システムは、横方向リング状エネルギープロファイル及び約１２００ｎｍから約１２０００ｎｍの範囲の波長を有するＥＭＲビームを生成するように構成されたＥＭＲ源と、ＥＭＲビームを組織内に位置する焦点領域に集束するように構成された光学系と、組織内の焦点領域を走査するように構成されたビーム走査システムと、ＥＭＲビームを透過させて組織の外面と接触して配置されるとき組織を冷却するように構成された光学系からビーム下流に位置する窓組立体であって、第１の窓、第１の窓から分離する第２の窓、及び第１の窓と第２の窓との間に位置する冷却剤チャンバであって、ＥＭＲビームの実質的に非吸水性であるフルオロカーボン系流体を含む冷却剤を収容するように構成される冷却剤チャンバ、を含む窓組立体と、複数のパルスでＥＭＲビームを生成するようにＥＭＲ源を制御するように構成されたコントローラであって、複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルスは約１００マイクロ秒より小さくないパルス持続時間を有するコントローラと、を含む。

システムのいくつかの実施形態では、複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルスは、約１００ｍＪより大きくないパルスエネルギーを有する。

システムのいくつかの実施形態では、システムは、冷却剤を約－２０℃から約２０℃の範囲内の温度に冷却するように構成された冷却装置（ｃｈｉｌｌｅｒ）をさらに含む。

システムのいくつかの実施形態では、光学系は、少なくとも約０．２の開口数（ＮＡ）でＥＭＲビームを集束するようにさらに構成される。

システムのいくつかの実施形態では、システムは、窓組立体と組織との間に位置する光学組織クリアリング媒体をさらに含み、光学組織クリアリング媒体は、グリセリン、ポリエチレングリコール、及びリン酸緩衝生理食塩水のうちの少なくとも１つを含む。

システムのいくつかの実施形態では、ＥＭＲ源は、横方向リング状エネルギープロファイルを成形するように構成されたビーム整形器をさらに含む。システムのいくつかの変形例ではビーム整形器にアキシコンが含まれている。

システムのいくつかの実施形態では、コントローラは、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が組織を所定の温度に冷却することを確実にするために、ＥＭＲ源を制御するように構成される。

システムのいくつかの実施形態では、コントローラは、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が所定の期間組織を冷却することを確実にするために、ＥＭＲ源を制御するように構成される。

システムのいくつかの実施形態では、ＥＭＲ源、光学系、及びビーム走査システムのうちの少なくとも１つは、リング状エネルギープロファイルの内径、リング状エネルギープロファイルの外径、リング状エネルギープロファイルの厚さ、及び組織内の焦点領域の深さのうち１つ以上を含む、ＥＭＲビームの１つ以上のパラメータを制御するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、方法は、組織の外面に接触する窓組立体を使用して組織を冷却するステップと、ＥＭＲ源を使用して横方向リング状エネルギープロファイル、及び約１２００ｎｍから１２０００ｎｍの範囲の波長を有するＥＭＲビームを生成するステップと、光学系を使用して、ＥＭＲビームを組織内に位置する焦点領域に集束させるステップと、ビーム走査システムを使用して、組織内の焦点領域を走査するステップと、コントローラを使用して、複数のパルスを有するＥＭＴビームを生成するようにＥＭＲ源を制御するステップであって、複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルスは約１００マイクロ秒より小さくないパルス持続時間を有するステップと、を含む。いくつかの実施形態では、窓（ｗｉｎｄｏｅｗ）は、第１の窓と、第１の窓から分離した第２の窓と、第１の窓と第２の窓との間に位置する冷却剤チャンバと、を含む。冷却剤チャンバは、ＥＭＲビームの実質的に非吸水性であるフルオロカーボン系流体を含む冷却剤を収容するように構成される。

方法のいくつかの実施形態では、複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルスは、約１００ｍＪより大きくないパルスエネルギーを有する。

方法のいくつかの実施形態では、方法は、冷却装置を使用して冷却剤を約－２０℃から約２０℃の範囲内の温度に冷却するステップを追加的に含む。

方法のいくつかの実施形態では、ＥＭＲビームを集束させるステップは、少なくとも約０．２の開口数（ＮＡ）で実行される。

方法のいくつかの実施形態では、方法は、窓組立体と組織との間に光学組織クリアリング媒体を導入するステップを追加的に含み、光学組織クリアリング媒体は、少なくとも１つのグリセリン、ポリエチレングリコール、及びリン酸緩衝生理食塩水を含む。

方法のいくつかの実施形態では、ＥＭＲ源は、横方向リング状エネルギープロファイルを成形するように構成されたビーム整形器をさらに含む。方法のいくつかの変形例では、ビーム整形器は、アキシコンを含む。

方法のいくつかの実施形態では、方法は、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が組織を所定の温度に冷却することを確実にするために、コントローラを使用してＥＭＲ源を制御するステップをさらに含む。

方法のいくつかの実施形態では、方法は、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が所定の期間組織を冷却することを確実にするために、コントローラを使用してＥＭＲ源を制御するステップをさらに含む。

方法のいくつかの実施形態では、方法は、リング状エネルギープロファイルの内径、リング状エネルギープロファイルの外径、リング状エネルギープロファイルの厚さ、及び組織内の焦点領域の深さのうち１つ以上を含む、ＥＭＲビームの少なくとも１つのパラメータを制御するステップをさらに含む。

いくつかの実施形態によれば、システムは、約１４００ｎｍから約３５００ｎｍの範囲の波長を有するＥＭＲビームを生成するように構成されたＥＭＲ源と、ＥＭＲビームをコリメートされたビーム幅にコリメートするように構成されたコリメータと、ＥＭＲビームを横方向リング状エネルギープロファイルに成形するように構成された第１アキシコン及び第２アキシコンを含むビーム整形器であって、第１アキシコンと前記第２アキシコンは光軸に沿って分離距離だけ離れ、リング状エネルギープロファイルの内径は分離距離に関連し、リング状エネルギープロファイルの厚さはコリメートされたビーム幅に関連するビーム整形器と、少なくとも約０．２の開口数でＥＭＲビームを組織内に位置する焦点領域に集束するように構成された光学系と、組織内の焦点領域を走査するように構成されたビーム走査システムと、ＥＭＲビームを透過して組織の外面と接触して配置されるとき組織を冷却するように構成された光学系からビーム下流に位置する窓組立体であって、第１の窓、第１の窓と分離した第２の窓、及び第１の窓と第２の窓との間に位置する冷却剤チャンバを含み、冷却剤チャンバは、ＥＭＲビームを実質的に非吸水性であるフルオロカーボン系流体を含む冷却剤を収容するように構成される窓組立体と、冷却剤を約－２０℃から約２０℃の範囲内の温度に冷却するように構成された冷却装置と、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が所定の温度に又は所定の時間組織を冷却することを確実にするために、ＥＭＲ源を制御し、及び複数のパルスでＥＭＲビームを生成するようにＥＭＲ源を制御するように構成されたコントローラであって、複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルスは、１００マイクロ秒より小さくないパルス持続時間を設けるコントローラと、を含み、ＥＭＲ源、光学系、及びビーム走査システムのうちの少なくとも１つは、リング状エネルギープロファイルの内径、リング状エネルギープロファイルの外径、リング状エネルギープロファイルの厚さ、及び組織内の焦点領域の深さのうち１つ以上を含む、ＥＭＲビームの１つ以上のパラメータを制御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以下の詳細な説明からより完全に理解されよう。

いくつかの実施形態による、電磁放射線（ＥＭＲ）治療のための装置を概略的に示す図である。 いくつかの実施形態による、ＥＭＲ治療のための方法を説明するフローチャートである。 いくつかの実施形態による、ＥＭＲ治療のための装置の例示的な実施形態の概略図である。 線Ｂ－Ｂに沿った図３Ａの装置の断面図である。 線Ｃ－Ｃに沿った図３Ａの装置の断面図である。 円Ｄにおける図３Ａの装置の詳細図である。 いくつかの実施形態による、接触窓組立体の背面等角図である。 いくつかの実施形態による、図３Ｅの接触窓組立体の正面等角図である。 いくつかの実施形態による、図３Ｅの接触窓組立体の正面図である。 図３Ｅの窓組立体の側面断面図である。 いくつかの実施形態による、ビーム整形器のシミュレーションのための光路レイアウトの概略図である。 いくつかの実施形態による、横ガウスモードを示す。 いくつかの実施形態による、焦点の０．５ｍｍ前の横方向リングエネルギープロファイルを示す。 いくつかの実施形態による、焦点の０．２ｍｍ前の横方向リングエネルギープロファイルを示す。 いくつかの実施形態による、焦点の０．１ｍｍ前の横方向リングエネルギープロファイルを示す。 いくつかの実施形態による、焦点０．５ｍｍ前にガウスビームのエネルギープロファイルを示す。 いくつかの実施形態による、焦点０．５ｍｍ前の横方向リング（即ち、ドーナツ）エネルギープロファイルのエネルギープロファイルを示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号１からの組織サンプルの水平組織学を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号１からの組織サンプルの垂直組織学を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号１からの組織サンプルの水平組織学を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号１からの組織サンプルの垂直組織学を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号２からの組織サンプルの垂直組織学を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号２からの組織サンプルの垂直組織学を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号３からの組織サンプルの多重垂直組織学的画像を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号３からの組織サンプルの多重水平組織学的画像を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号３からの組織サンプルの多重水平組織学的画像を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号３からの組織サンプルの多重水平組織学的画像を示す。 いくつかの実施形態による、本明細書で論じられる研究番号３からの組織サンプルの多重水平組織学的画像を示す。 いくつかの実施形態による、ビーム成形のための光学方式を概略的に示す図である。 いくつかの実施形態による、分割治療のための光学方式を概略的に示す図である。 いくつかの実施形態による、分割治療のための光学方式を概略的に示す図である。 治療システムの例示的な実施形態を示す。 治療システムの例示的な実施形態の正面図を示す。 治療システムの例示的な実施形態の側面図を示す。 図１１Ｂの例示的な実施形態の断面図を示す。 いくつかの実施形態によるライン走査パターンを示す。 プリオブジェクティブ走査システムの概略図である。 例示的なプリオブジェクティブ走査システムを示す図である。 図１４のプリオブジェクティブ走査システムのビーム折曲平面を示す。 例示的なfθレンズの例を示す。 例示的なプリオブジェクティブ走査システムを示す図である。 例示的なプリオブジェクティブ走査システムを示す図である。 図１４，１７及び１８のプリオブジェクティブ走査システムに関連する例示的な走査パターンを示す。 図１４，１７及び１８のプリオブジェクティブ走査システムに関連する例示的な走査パターンを示す。 図１４，１７及び１８のプリオブジェクティブ走査システムに関連する例示的な走査パターンを示す。 例示的なプリオブジェクティブ走査システムを示す図である。 図２３のプリオブジェクティブ走査システムの例示的なプリズムシステムを示す。 図２５に関連する例示的な走査パターンを示す。 例示的なプリオブジェクティブ走査システムを示す図である。 例示的なプリオブジェクティブ走査システムを示す図である。 回転オブジェクティブ走査システムの概略図である。 いくつかの実施形態による、一次元（１Ｄ）ビーム走査システムを概略的に示す。 いくつかの実施形態による、二次元（２Ｄ）ビーム走査システムを概略的に示す。 ポストオブジェクティブ走査システムの概略図である。

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たシステム、装置、及び方法は、非限定的な例示的な実施形態である。

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、本明細書に具体的に説明され、添付の図面に示された装置及び方法が非限定的な例示的実施形態であり、本開示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。このような修正及び変更は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

本開示の実施形態は、皮膚の再生（ｓｋｉｎ ｒｅｊｕｖｅｎａｔｉｏｎ）及び皮膚の表面再生（ｓｋｉｎ ｒｅｓｕｒｆａｃｉｎｇ）を含む分割治療、例えば、にきび、水痘及び外科的瘢痕、眼窩周囲及び口周囲のしわ、光老化の変化、顔面色素異常症及び妊娠線のための分割治療に関して以下で詳細に説明する。本開示に関連する追加の治療には、肝斑（ｍｅｌａｓｍａ）などの皮膚の色素性疾患（ｐｉｇｍｅｎｔａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）、及び環状肉芽腫（ｇｒａｎｕｌｏｍａ ａｎｎｕｌａｒｅ）のような他の色素性状態の治療を含む。

しかし、開示された実施形態は、制限されることなく他の色素性及び非色素性疾患及び他の組織及び非組織標的の治療に使用することができる。色素性疾患の例には、炎症後色素沈着（ＰＩＨ）、目の周囲の色黒の皮膚（ｄａｒｋ ｓｋｉｎ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｅｙｅｓ）、黒目（ｄａｒｋ ｅｙｅｓ）、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）、そばかす（小斑点（ｆｒｅｃｋｌｅｓ））及び黒色点（ｌｅｎｔｉｇｏ）を含むことができるが、これらに限定されない。治療できる色素組織（ｐｉｇｍｅｎｔｅｄ ｔｉｓｓｕｅ）及び構造の追加例は、ヘモジデリン（ｈｅｍｏｓｉｄｅｒｉｎ）リッチ構造、色素胆石（ｐｉｇｍｅｎｔｅｄ ｇａｌｌｓｔｏｎｅ）、タトゥー（ｔａｔｔｏｏ）を含む組織、及びルテイン（ｌｕｔｅｉｎ）、ゼアキサンチン（ｚｅａｘａｎｔｈｉｎ）、ロドプシン、カロチノイド（ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ）、ビリベルジン（ｂｉｌｉｖｅｒｄｉｎ）、ビリルビン（ｂｉｌｉｒｕｂｉｎ）、及びヘモグロビン（ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ）リッチ構造を含むが、これらに限定されない。非色素性構造、組織及び状態の治療の標的の例には、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。

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、本明細書に記載の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、医師によって実施され得るが、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が本明細書で説明したシステムを使用して、医師の監督の有無に関わらず様々な皮膚状態を治療できることを理解できる。

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、例えば、皮膚の真皮層の治療領域を、周囲の領域（例えば、上にある表皮層、真皮層の他の部分など）に影響を与えることなく、治療することができる。他の実施形態では、伝達された光エネルギーは、タトゥーの除去又は変更、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、「皮膚肝斑を治療するための方法及び装置及び方法」と題する米国特許出願公開第２０１６／０１９９１３２号に開示されており、及び「真皮肝斑の治療のための方法及び装置」という題名の米国仮出願第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、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平行移動又は回転し得る。所定の量の放射線は、組織の部分を熱的に破壊するか、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治療のために標的組織内の任意の位置に伝達され得る。

ここで、図１を参照すると、放射線治療（ｒａｄｉａｔｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）システム１００が示されている。電磁放射線（ＥＭＲ）源（例えば、レーザ源）１１０は、波長（約１０００ｎｍから約１２，０００ｎｍの範囲内、例えば、約１５５０ｎｍ）を有するＥＭＲビーム（例えば、レーザビーム）１１２を生成する。いくつかの実施形態によれば、ＥＭＲビーム１１２は、ＥＭＲ源１１０から基本的に横方向リングエネルギープロファイル（例えば、ＴＥＭ０１＊）を有する。他の実施形態によれば、ビーム整形器１１４は、横方向リングエネルギープロファイルを生成するためにＥＭＲビームを形成する。図１は、２つのアキシコンを使用するビーム整形器１１４を示す。第１くさび角度（ｗｅｄｇｅ ａｎｇｌｅ）を有する第１アキシコン１１６は、ＥＭＲビーム１１２を受け入れ、ベッセルビーム（Ｂｅｓｓｅｌ ｂｅａｍ）１１８を生成する。ベッセルビームが伝播すると、発散リングエネルギープロファイルが形成される。発散リングエネルギープロファイル（ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ ｒｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｏｆｉｌｅ）１２０は、第２アキシコン１２２によって横方向リングエネルギープロファイル１２４を有するコリメートされたＥＭＲビームにコリメートされる。いくつかの実施形態によれば、第２アキシコン１２２は、第１アキシコン１１６の第１くさび角度と実質的に等しい第２くさび角度を有する。その後、リングエネルギープロファイル（ｒｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｏｆｉｌｅ）１２４は、焦点光学系（ｆｏｃｕｓ ｏｐｔｉｃ）１２８に向けられる。焦点光学系１２８のいくつかの例には、集束光学系（ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ ｏｐｔｉｃ）（例えば、平面凸レンズ）及びアキシコンが含まれる。焦点光学系１２８は、ＥＭＲビームを集束させ、これを組織１３０（例えば、皮膚）に向ける。場合によっては、焦点光学系は、少なくとも約０．２（例えば、約０．３から約０．５）の開口数（ＮＡ）でＥＭＲビームを集束させる。いくつかの実施形態によれば、窓組立体１３２は、焦点光学系１２８と組織１３０との間に位置する。窓組立体１３２は、ＥＭＲビーム１２４の波長で実質的に透明である。例示的な窓材料には、ガラス、石英、及びサファイアが含まれる。いくつかの実施形態では、窓組立体１３２は冷却され、治療中に組織１３０を冷却するために使用される。一般に、窓組立体１３２は、装置１００の作動中に組織の外面と接触して配置される。いくつかの実施形態によれば、窓組立体１３２は、２つの窓、即ち第１の窓１３４及び第２の窓１３６を含み、冷却チャンバ（ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｈａｍｂｅｒ）１３８は、２つの窓の間に位置する。冷却チャンバは、冷却剤を収容するように構成される。いくつかの実施形態では、冷却剤１４０の流れは、冷却剤チャンバ１３８を通過する。いくつかの実施形態では、冷却剤は、誘電性流体、フルオロカーボン系流体、エチレングリコール、プロピレングリコール、水、及び不凍液のうちの１つ以上を含む。多くの場合、冷却剤は、ＥＭＲビーム１２４の波長で一般に（例えば、約５０％を超えて）透過性であるように選択される。例えば、例示的な実施形態は、１５５０ｎｍの波長を有するＥＭＲビーム１２４、及び１５５０ｎｍで実質的に透過性であるフルオロカーボン系流体（例えば、３Ｍからのフロリナート（商標））を含む冷却剤を収容する。いくつかの実施形態では、媒体１４２は、窓組立体１３２の底面と組織１３０の外面との間に配置される。いくつかの変形例では、この媒体１４２は、窓組立体１３２の屈折率を組織１３０と一致させるように作用する。他のいくつかの変形例では、媒体が組織に浸透する。媒体１４２の例は、グリセロール（ｇｌｙｃｅｒｏｌ）、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）４００、及び皮膚にほぼ等しい屈折率（例えば、約１．４）を有する他の適切な生体適合性材料（ｓｕｉｔａｂｌｅ ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）を含む。いくつかの実施形態では、システム１００は、ＥＭＲ源１１０を制御するためのコントローラ１５０をさらに含む。例えば、いくつかの実施形態では、冷却された組織だけが照射されるようにするために、ＥＭＲ源１１０が組織の冷却に応答して制御されることが有利である。場合によっては、コントローラ１５０は、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が組織を所定の温度に冷却することを確実にするために、ＥＭＲ源を制御するように構成される。他のいくつかの場合において、コントローラ１５０は、ＥＭＲビームを生成する前に、窓組立体が所定の期間冷却されることを確実にするために、ＥＭＲ源を制御するように構成される。いくつかの実施形態によれば、温度センサ１５２（例えば、熱電対、又は、サーミスタ）は、組織の温度を直接測定するために使用される。代替的に、組織と熱連通する構成要素の温度は、温度センサで測定される。例えば、冷却剤チャンバ１３８を流出するときの冷却剤の温度は、組織温度の指標として使用することができる。

いくつかの実施形態では、コントローラ１５０は、ＥＭＲ源１１０、ビーム整形器１１４、及び焦点光学系１２８のうちの１つ以上と通信して、ＥＭＲビームの１つ以上のパラメータを制御するようにさらに構成される。例示的なＥＭＲビームパラメータは、リング状エネルギープロファイルの内径、リング状エネルギープロファイルの外径、リング状エネルギープロファイルの厚さ、及び組織内の焦点領域の深さを含む。いくつかの実施形態によれば、ＥＭＲビームは、皮膚組織全体にわたって走査され、例えば、分割治療を提供するために組織内に数多くの熱破壊の位置を発生させる。高ＮＡ ＥＭＲビーム（ｈｉｇｈ ＮＡ ＥＭＲ ｂｅａｍ）の走査に関連するシステム及び方法の例は、「電磁放射線ビーム走査システム及び方法」と題された米国特許出願第１６／２１９，８０１号、及び「ＥＭＲベースの組織治療のための走査システム」と題された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０６５５０８号の両方が参照として本明細書に組み込まれる。

図２を参照すると、フローチャート２００は、いくつかの実施形態による組織を照射するための方法を示す。最初に、組織は、組織の外面と接触して配置される窓組立体を使用して冷却される（２１０）。いくつかの実施形態によれば、窓組立体は、第１の窓及び第２の窓の２つの窓を含み、２つの窓の間に冷却チャンバが配置される。冷却チャンバは、冷却剤を収容するように構成される。いくつかの実施形態では、冷却剤の流れは、冷却剤チャンバを通過する。いくつかの実施形態では、組織は、方法２００の任意の後続ステップの前に所定の温度に冷却される。いくつかの実施形態では、組織は、任意の後続ステップの前に所定の時間冷却される。場合によっては、組織を所定の温度まで所定の時間冷却することにより、組織の外層（例えば、表皮）への熱損傷を防ぎ、それによってダウンタイムを減らすことができる。

いくつかの実施形態によれば、温度センサは、組織に関連する温度、例えば、組織と接触（故に、熱的に連通）している構成要素の温度を測定するために使用される。例示的な温度センサには、サーミスタ、熱電対、及び赤外線温度センサが含まれる。温度センサは、組織の温度を直接検出する場合や、組織の温度に関連する別の材料（例えば、組織と接触する接触冷却アセンブリから流出する冷却剤）の温度を検出する場合がある。

次に、電磁放射（ＥＭＲ）ビームが生成される（２２０）。ＥＭＲビームには、横方向リングエネルギープロファイル（例えば、ＴＥＭ０１＊又はドーナツエネルギープロファイル）が含まれる。次に、ＥＭＲビームは、焦点領域を形成するように集束される（２３０）。通常、ＥＭＲビームは、１つ以上の光学系（例えば、集光レンズ（ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ ｌｅｎｓ）及び／又はアキシコン）を使用して集束される。いくつかの変形例では、ＥＭＲビームは約０．２以上の開口数（ＮＡ）で集束される。最後に、ＥＭＲビームは、焦点領域が少なくとも部分的に組織内（即ち、組織の外面の下）に位置するように、組織に向けられる（２４０）。いくつかの変形例では、ＥＭＲを組織に向けること（２４０）は、ＥＭＲビームを走査することを追加的に含み、それにより焦点領域が組織内に移動する。ＥＭＲの走査は、通常３つの軸のうちの少なくとも１つで実行される（例えば、光軸に垂直にある軸と光軸に平行な軸）。例えば、焦点領域は、組織内の深さだけでなく、組織内の側面で走査され得る。方法２００のいくつかの実施形態では、光学組織クリアリング媒体が組織に導入される。例えば、場合によっては、光学組織クリアリング媒体は、組織と窓組立体との間の組織の表面に導入される。いくつかの実施形態では、方法２００は、ＥＭＲビームの少なくとも１つのパラメータを制御するステップをさらに含む。ＥＭＲビームの例示的なパラメータには、リング状エネルギープロファイルの内径、リング状エネルギープロファイルの外径、リング状エネルギープロファイルの厚さ、及び組織内の焦点領域の深さが含まれる。
［例示的な実施形態］

ここで、図３Ａを参照すると、例示的なシステム３００が、前面カバーが取り外された状態で示されている。光ファイバレーザ源３１０は、レーザを出力する。例示的なファイバレーザ源３１０は、平均出力が２０ＷのＣＷ Ｅｒ－Ｙｂレーザ（例えば、マサチューセッツ州オックスフォードのＩＰＧフォトニクス社のＩＰＧ部品番号ＥＬＲ－２０－１５５０－ＬＰ）である。レーザは、コリメータ３１２によって直径約４ｍｍのビーム幅にコリメートされる。次に、コリメートされたレーザビームは、ビーム整形器３１４によって、横方向リング（即ち、ドーナツ）エネルギープロファイル（例えば、ＴＥＭ０１＊）に成形される。次に、レーザビームは、光学列に沿って向けられ、最終的に、例示的なシステム３００の底面にある窓組立体３１６の外に集束して向けられる。

図３Ｂは、例示的なシステム３００及び図３Ａで断面線Ｂ－Ｂに沿ったビーム整形器３１４の断面図を示す。図３Ｂでは、ビーム整形器は、２つの同一のアキシコン、第１アキシコン３２０及び第２アキシコン３２２を含む。例示的なアキシコンは、ソーラボ社（Ｔｈｏｒｌａｂｓ）の部品番号ＡＸ２５１０－Ｃであり、この物理的なくさび角度は１０°である。ほぼ一次モード（即ち、ガウス横方向エネルギープロファイル及びＭ２≦１．５）を有するレーザビームは、第１アキシコン３２０によって、最初にベッセルビームで形成され、次に発散横方向リング（即ち、ドーナツ）エネルギープロファイルで形成される。第２アキシコンは、発散横方向リングエネルギープロファイルをコリメートされた横方向リングエネルギープロファイルにコリメートする。ビーム整形器は、横方向リングエネルギープロファイルの内径が第１アキシコン３２０と第２アキシコン３２２との間の分離距離に比例して関連するように構成される。例示的な実施形態によれば、横方向リングエネルギープロファイルの内径は、名目上４ｍｍである。ここで、横方向リング（即ち、ドーナツ）エネルギープロファイルに成形されたレーザビームは、光路に沿ってさらに伝播し、最終的に窓組立体３１６を介してシステム３００を出る。図３Ｃは、例示的なシステム３００及び図３Ａの断面線Ｃ－Ｃに沿った窓３１６の断面図を示す。焦点光学系３３０は、窓３１６から上方ビーム（ｕｐ－ｂｅａｍ）に位置し、レーザビームが窓組立体３１６を介して透過するときに集束する。最終的に、焦点光学系３３０は、レーザビームを窓組立体３１６の外側の焦点領域にもたらし、窓組立体が組織と接触するように配置されると、焦点領域は組織内に位置する。焦点光学系の例としては、公称有効焦点距離が８ｍｍの非球面レンズであるソーラボ社の部品番号Ａ２４０－Ｃがある。いくつかの実施形態では、Ｚステージ３３１は、焦点光学系３３０を収容し、光軸に沿って焦点光学系３３０の位置を調節し、それによって、窓３１６に対する焦点領域の深さ（即ち、組織内の焦点領域の深さ）に影響を与えるように構成される。例示的なＺステージ３３１は、ニューヨーク州ビクターのＮｅｗｓｃａｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社のＮｅｗｓｃａｌｅ ＰＮ：Ｍ３－ＦＳである。場合によっては、コントローラ１５０は、焦点領域深さの変化に影響を与えるためにＺステージを制御するように構成される。

図３Ｄは、図３Ｃの詳細円Ｄから取られた例示的なシステム３００の詳細図を示す。窓組立体３１６は、図３Ｄにさらに詳細に示されている。第１の窓３４０が焦点光学系３３０の近位に示されている。第１の窓３４０から分離した第２の窓３４２が示されている。冷却剤チャンバ３４４は、第１の窓３４０と第２の窓３４２との間に見られる。冷却剤チャンバ３４４は、冷却剤チャンバ３４４を介して流動するときに冷却剤を受容するために密閉されている。冷却剤は、窓組立体３１６との接触によって暖められ、冷却装置で復元する。次に、冷却剤は、冷却装置、例えば、熱電冷却装置（例えば、ニューヨーク州ワッピンガーズフォールズのＳｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ社の部品番号ＵＣ１９０）によって冷却され、窓組立体３１６で再循環される。照射中の冷却のための窓組立体に関する開示は、ドレッサー（Ｄｒｅｓｓｅｒ）らの米国特許出願第１６／２３７，３６７号に含まれ、本明細書に参照として組み込まれる。図３Ａ～Ｄを参照して開示される例示的な窓組立体は、以下により詳細に説明される。

照射中の冷却のための例示的な窓組立体３１６は、図３Ｅ～３Ｈの様々な図に概略的に示されている。図３Ｅは、組立体（ａｓｓｅｍｂｌｙ）３１６（即ち、ＥＭＲ源に面する／標的組織から離れて面する冷却要素３１６の部分）の上面等角図を示す。図３Ｆは、窓組立体３１６（即ち、標的組織に面する／ＥＭＲ源から離れて面する窓組立体３１６の部分）の下部等角図を示す。図３Ｇは、窓組立体３１６の底面図を示す。図３Ｈは、図３Ｇに示される断面線に沿った窓組立体３１６の断面図を示す。例示的な窓組立体３１６は、フレーム３５０を含む。図３Ｅ及び図３Ｇを参照すると、フレーム３５０は、３つのデータム（ｄａｔｕｍ）３５２を有する。データム３５２は、エネルギーベースの装置（例えば、３００）上のマウントに対応し、これは、照射を発生させることができ、それによって、窓組立体３１６をエネルギーベースの装置に脱着可能に取り付けて交換できるようにする。いくつかの実施形態によれば、データム３５２は、１つ以上の幾何学的形態、例えば、平面、線、及び点を近似することができる。いくつかの変形例によれば、データム３５２は、キネマティックマウント（ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｍｏｕｎｔ）（例えば、マクスウェル又はケルビンマウント）の一部を含む。窓組立体３１６の３つのデータム３５２は、平面に配置することができる。例示的な窓組立体３１６は、第１シール（ｆｉｒｓｔ ｓｅａｌ）３５４によってフレーム３５０に封止された第１の窓３４０、及び第２シール３５６によってフレーム３５０に封止された第２の窓３４２を含む。いくつかの実施形態によれば、第１シール３５４及び第２シール３５６は、接着剤を含む。接着剤の例は、光硬化性接着剤、シリコーン、及びエポキシを含むことができる。他の実施形態によれば、第１シール３５４及び／又は第２シール３５６は、溶接（ｗｅｌｄ）、ろう接（ｂｒａｚｅ）、又は、はんだ（ｓｏｌｄｅｒ）を含み、対応する第１の窓３４０及び／又は第２の窓３４２のエッジは、この種類のシールを可能にする材料（例えば、金属）で金属化、スパッタリング、コーティングすることができる。さらに、第２の窓３４２は、１つ以上の締結具（ｆａｓｔｅｎｅｒ）３５８でフレーム３５０に取り付けられている。図３Ｇ及び図３Ｈに見られるように、窓組立体３１６の締結具３５８は、３つの機械ねじによって所定の位置に固定されたクランププレート（ｃｌａｍｐ ｐｌａｔｅ）を含む。締結具の追加の例には、ねじ、クランプ、スナップ止めリング、タブ、又はそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。第２の窓３４２をフレームに取り付けることにより、第２シール３５６に追加の応力を導入することなく、第２の窓３４２の遠位表面３６０を組織としっかり接触して配置することができ、これは、第２の窓３４２の遠位表面３６０の屈曲又は移動をもたらし得る。

遠位表面３６０とＥＭＲビームを集束させる光学系との間の距離の変化は、ビームの作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）及び組織内の結果として生じる焦点の位置に影響を与える。いくつかの実施形態によれば、第２の窓３４２の遠位表面３６０は、データム３５２に対する所定の形状（例えば、配向、位置など）に配置することができる。例えば、いくつかの変形例では、第２の窓３４２は、所望の公差（例えば、０．５ｍｒａｄ）内の１つ以上のデータム３５２によって近似された平面に平行に位置する。さらに、第２の窓３４２は、所望の公差（例えば、０．０５ｍｍ）内で、光軸（例えば、ｚ軸）に沿って正確な距離に配置され得る。さらに、いくつかの実施形態によれば、第１の窓３４０及び第２の窓３４２の両方は平行に位置し、それらの間の所定の距離は、所望の公差（例えば、０．５ｍｒａｄ及び０．０５ｍｍ）内であり得る。様々な理由により、いくつかの実施形態における第２の窓の遠位表面３６０は、非平面形状（例えば、凸状又は凹状）を含む。例えば、凸状の遠位表面３６０は、組織と接触して配置されたときに組織を圧迫するのに有利であり得る。

図３Ｈは、システム４００内のチャンバ（ｃｈａｍｂｅｒ）３４４を示す。チャンバ３４４は、フレーム３５０、第１の窓３４０及び第２の窓３４２によって境界が定められている。チャンバ３４４は、第１シール３５４及び第２シール３５６によって封止され得る。チャンバ３４４は、冷却剤を収容するように構成される。いくつかの実施形態によれば、冷却剤の流動がチャンバ３４４と流体的に連通する１つ以上のポート（ｐｏｒｔ）３６２を介してチャンバ３４４に供給される。いくつかの実施形態によれば、ポート３６２は、ポート３６２と流体的に連通する冷却剤流動源からの冷却剤の流動を提供することができる。いくつかの実装形態では、冷却剤の流動源は、１つ以上の継手（ｆｉｔｔｉｎｇ）３６４を介してポート３６２と流体的に連通し得る。図３Ｅ及び図３Ｆは、チャンバ３４４に冷却剤を供給し、チャンバ３４４から冷却剤を戻すための冷却剤供給継手３６４ａ及び冷却剤戻り継手３６４ｂの両方を示す。

いくつかの実施形態によれば、第２の窓は、高い熱浸透率（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｆｆｕｓｉｖｉｔｙ）を有する材料（例えば、石英、サファイア、ダイヤモンドなど）を含む。熱浸透率が高いほど、組織表面から冷却剤の流れにより多くの熱を伝達することを可能にする。同様に、いくつかの実施形態によれば、第１の窓３４０は、より低い熱浸透率を有する材料（例えば、ガラス又はポリマー）を含む。より低い熱浸透率材料を備えた第１の窓３４０を有する実装は、第１の窓を介して冷却剤の流れにより少ない熱を伝達することができる。その結果、凝縮は、第１の窓３４０が高い熱浸透率材料を含む変形例よりもゆっくりと発生する可能性がある。さらに、いくつかの実施形態では、第１の窓は、第２の窓の厚さ（例えば、約０．５ｍｍ）よりも大きい厚さ（例えば、約１ｍｍ）を有し、熱エネルギー伝達が第２の窓を横切ってより自由に起こることを可能にする。いくつかの変形例によれば、きれいで乾燥した空気、窒素、二酸化炭素、又はアルゴンなどの非凝縮ガスを第１の窓に吹き付けて、凝縮をさらに防ぐことができる。

図４Ａは、いくつかの実施形態によるシミュレートされた光学レイアウト４００を示す。コリメートされたガウスビーム４１０は、ベッセルビーム４１４を形成する第１アキシコン４１２に入射して中心上に伝播する。ベッセルビーム４１４は、コリメートされた横方向リング（即ち、ドーナツ）エネルギープロファイルビーム（ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｏｆｉｌｅ ｂｅａｍ）４１８を形成する第２アキシコン４１６に入射して中心上に伝播する。コリメートされた横方向リングエネルギープロファイルビーム４１８は、焦点領域４２４に集束させる横方向エネルギープロファイル４２２を形成する非球面焦点光学系４２０に入射して中心上に伝播する。

図４Ｂは、コリメートされたガウスビーム４１０の第１シミュレートされたガウスビームプロファイル４３０を示す。図４Ｃは、焦点領域４２４の０．５ｍｍ前に集束する横方向リングエネルギープロファイル４２２の第１シミュレートされた横方向リング（即ち、ドーナツ）ビームプロファイル４３２を示す。図４Ｄは、焦点領域４２４の０．２ｍｍ前に集束する横方向リングエネルギープロファイル（４２２）の第２シミュレートされた横方向リングビームプロファイル４３４を示す。そして、図４Ｅは、焦点領域４２４の０．１ｍｍ前に集束する横方向リングエネルギープロファイル４２２の第３シミュレートされた横方向リングビームプロファイル４３６を示す。集束する横方向リングエネルギープロファイルビーム４２２は、同じ条件下でガウスモードビームが有するよりもビームプロファイルにわたって放射照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）を有する。図４Ｆを参照すると、焦点から０．５ｍｍのガウスビームに対するガウスエネルギープロファイル４４０が示されている。焦点から０．５ｍｍの横方向リングエネルギープロファイルビームに対する横方向リング（即ち、ドーナツ）エネルギープロファイル４４２が図４Ｇに示されている。図４Ｆと図４Ｇに特性化された２つのビームは、どちらも同一の出力（例えば、１Ｗ）を有する。しかし、ガウスビームの局所的な最大放射照度は、横方向リングエネルギープロファイルビーム（例えば、０．７５Ｗ／ｃｍ^２）よりはるかに大きい（例えば、１．２９Ｗ／ｃｍ^２）。これにより、横方向リングビームは、皮膚の外層（例えば、表皮）により少ないピークエネルギー密度を伝達すると共に、皮膚の深層（例えば、真皮）に同じ量のエネルギーを伝達できるようにする。横方向リングビームのピーク局部エネルギー密度の減少の制御は、横方向リングエネルギープロファイルの内径の幅を変化させることによって達成される。内径が大きいほど、ビームの外側部分により多くのエネルギーが押し出され、ビーム内のピークエネルギー密度（又は出力密度）が低下する。さらに、焦点光学系４２０の開口数を増加させることによって、ガウス及び横方向リングエネルギープロファイルの両方でピーク局部エネルギー密度が減少し得る。
［例示的な生体外研究（Exemplary Ex Vivo Studies）］

いくつかの実施形態に従って、多くの研究が実施された。この研究は、最大平均出力が２０Ｗで波長が１５５０ｎｍの連続波（ＣＷ）Ｅｒ－Ｙｂファイバレーザ（ＩＰＧレーザモデル：ＥＬＲ－２０－１５５０ＬＰ）を使用して実行された。切除されたヒト組織は、高い開口数（例えば、０．４以上のＮＡ）焦点システムを使用して照射された。分割照射は、Ｘ－Ｙ転換ステージ（Ｘ－Ｙ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ）で焦点システムを基準としてヒト組織を走査するときにＣＷファイバレーザをパルス化することによって達成された。次に、ヒト組織を切片化して染色し、検査した。ニトロブルーテトラゾリウムクロリド（ｎｉｔｒｏ ｂｌｕｅ ｔｅｔｒａｚｏｌｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）（ＮＢＴＣ）染色を使用して生存率をテストした。具体的には、ＮＢＴＣ染色は、組織内のタンパク質に作用する。これらのタンパク質が損傷すると（例えば、熱変性）、それ以上ＮＢＴＣによる染色はなくなり、染色されていないように見える。
［研究番号１］

最初の研究は、ガウスビームを使用して組織の非切除熱破壊に必要なパルスエネルギーを決定するために実施された。研究番号１で使用されたパラメータは、以下の通りである。

研究番号１のいくつかの代表的な結果は、図５Ａ～Ｄの組織学的スライドに示されている。図５Ａは、約１０ｍＪのエネルギーを有するパルスを照射した後に得られた水平断面を示す。図５Ｂは、約１０ｍＪのエネルギーを有するパルスを照射した後に得られた垂直断面を示す。タンパク質のごくわずかな熱変性は、ＮＢＴＣ染色によって証明される。対照的に、１０ｍＪを超過するパルスエネルギー、例えば、約４０ｍＪでの照射は、顕著な熱破壊をもたらすことが明らかになった。図５Ｃは、パルス照射当たり４０ｍＪの組織ポスト表面の下約３００マイクロメータで取った水平断面を示す。そして、図５Ｄは、パルス照射当たり４０ｍＪ後の組織の垂直断面を示す。研究番号１から、このパラメータのセットが与えられた場合、パルス当たり１０ｍＪが閾値パルスエネルギーであり、それ以下では熱崩壊がほぼ又は全く発生しないと結論付けた。
［研究番号２］

研究番号２は、分割非切除生体外照射に対する光学組織クリアリング媒体の影響を決定するために実行された。切除されたヒト組織のサンプルを照射前に４時間光学組織クリアリング媒体に入れた。サンプルは、媒体表皮を入れたペトリ皿に浸された。リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）とグリセロールの２つの光学組織クリアリング媒体がテストされた。研究番号２に使用されたパラメータは、次の通りである。

熱破壊は、光学組織クリアリング媒体に浸した組織サンプルでは、パルス当たり２０ｍＪでのみ見られた。より低いテストパルスエネルギー（５ｍＪ、７ｍＪ及び１０ｍＪ）におけるＮＢＴＣ生存率染色では、熱破壊が明らかでなかった。研究番号２のいくつかの代表的な結果は、図６Ａ～Ｂの組織学的スライドに示されている。図６Ａは、パルス当たり２０ｍＪで照射されたグリセロールに浸された組織で取られた垂直断面を示す。図６Ｂは、パルス当たり２０ｍＪで照射されたＰＢＳに浸された組織で取られた垂直断面を示す。
［研究番号３］

研究番号２は、分割非切除生体外照射に対する横方向リング（即ち、ドーナツ）エネルギープロファイルの影響を決定するために実施された。切除されたヒト組織のサンプルを照射前に４時間光学組織クリアリング媒体に入れた。サンプルは、媒体表皮（ｍｅｄｉｕｍ ｅｐｉｄｅｒｍｉｓ）を入れたペトリ皿に浸された。リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）とグリセロールの２つの光学組織クリアリング媒体がテストされた。レーザビームは、上記のように横方向リングエネルギープロファイルに成形され、組織に集束された。研究番号２に使用されたパラメータは、次の通りである。

研究番号３の組織学的結果は、図７Ａ～Ｅを参照して説明される。図７Ａは、上にグリセロールに浸した組織、下にＰＢＳに浸した組織、左側にパルスエネルギー当たり１０ｍＪ、右側にパルスエネルギー当たり２０ｍＪを有するデカルトレイアウトの４つの組織学的画像を示す。一般に、１０ｍＪのパルスエネルギーよりも２０ｍＪのパルスエネルギーの方がより広く深い熱破壊が見られる。図７Ｂは、グリセロールに浸され、１０ｍＪのパルスエネルギーで照射された組織を撮影した水平組織学的画像を示す。図７Ｃは、グリセロールに浸され、２０ｍＪのパルスエネルギーで照射された組織を撮影した水平組織学的画像を示す。図７Ｄは、ＰＢＳに浸され、１０ｍＪのパルスエネルギーで照射された組織を撮影した水平組織学的画像を示す。図７Ｅは、ＰＢＳに浸され、２０ｍＪのパルスエネルギーで照射された組織を撮影した水平組織学的画像を示す。横方向リングエネルギープロファイルで照射された組織の水平組織学では、リング状の損傷を見ることができる（例えば、図７Ｃ）。水平組織学でリングとして現れる損傷は、組織内の深いポイント（例えば、３００～１０００マイクロメータ）に到達する、薄壁中空の円錐形の３次元である。損傷の円錐内には、水平断面（例えば、図７Ｃ）の損傷リングと垂直断面の「Ｙ」字型の損傷（例えば、図７Ａ）によって証明される健康な影響を受けていない組織が存在する。この照射パターンの利点は、現在の分割照射技術よりも表皮の損傷が少ないことであり、損傷した表皮は、健康な（即ち、影響を受けない）組織に囲まれた小さく狭い幅（例えば、１～１００マイクロメータ）で損傷する。
［パラメータの選択］

本開示の実施形態の実行に関連するパラメータは、下の表に概説されている。

いくつかの実施形態では、リング状エネルギープロファイルの態様は、制御可能である。図８Ａは、リング状エネルギープロファイルを生成するように構成された一対のアキシコン８００を示す。２つのアキシコン８００の分離（Ｓ）８１０と得られたリング状ビームの大径（ｍａｊｏｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ）８１２との間の関係は、次のように表すことができる。

ここで、ｎは第１及び第２アキシコンの屈折率であり、αは第１及び第２アキシコン８００のくさび角度である。

上述したように、コリメートされたビーム直径８１４は、それがアキシコンペア（ａｘｉｃｏｎ ｐａｉｒ）８００に進入するにつれ、リング状のエネルギープロファイル幅８１６を決定する。従って、いくつかの実施形態では、リング状エネルギープロファイル８１６の幅は、コリメートされたビーム直径８１４を変化させることによって制御される。例えば、場合によっては、ビームエキスパンダ（ｂｅａｍ ｅｘｐａｎｄｅｒ）（例えば、ガリアンビームエキスパンダ又はケプラー式ビームエキスパンダ）がアキシコンペア８００に到達する前に、コリメートされたビーム直径８１４を拡張（又は減少）するために使用される。小径（即ち、内径）８１８は、リングエネルギープロファイルの大径（即ち、外径）８１２で表すことができる。具体的には、小径（ｍｉｎｏｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ）８１８は、大径８１２からコリメートされたビーム８１４の直径を差し引いたものに等しい、又は、
φ_{ｍｉｎｏｒ}＝φ_{Ｍａｊｏｒ}－φ_ｂｅａｍ
である。ここで、φ_{ｍｉｎｏｒ}は小径８１８、φ_{Ｍａｊｏｒ}は大径８１２、φ_ｂｅａｍはビーム直径８１４である。いくつかの実施形態によれば、リング状エネルギープロファイルに関連する１つ以上のパラメータは、上記のパラメータを操作するコントローラによって制御される（例えば、アキシコンペア８００の分離距離８１０及び／又はビームエキスパンダレート）。例えば、場合によっては、アキシコンペア８００間の分離距離８１０は、電動ステージ（例えば、ソーラボ社のＰＮ：ＰＴ１－Ｚ８）を使用して電子的に操作されてもよい。同様に、場合によっては（例えば、ガリアンビームエキスパンダ）、２つの光学系間の光路距離がビームエキスパンダのビーム拡大（又はビーム縮小）率を制御する。この場合、電動ステージは、アキシコンペア８００に進入するときのビーム８１４の幅を制御するためにも使用され得る。

小径の分割治療は、より小さな傷と早い治癒をもたらす。例えば、特定の幅（例えば、約０．１５ｍｍ、０．２５ｍｍ、又は０．５ｍｍ）を超える部分的な損傷は、一部の個人への傷跡の原因になり得ることが明らかになった。現在の商業的に達成可能なものよりも小さい部分損傷の幅は、閾値最小部分の損傷幅のサイズまでダウンタイムをより最小限に抑える。具体的には、単一セルよりも小さいビームサイズ（例えば、約２０マイクロメータ）は、実質的に可能な限り最小の分割損傷をもたらす。上述したように、場合によっては、上述した例示的な光学システムは、このような規模の組織への熱損傷を達成する。追加の例示的な実施形態では、この組織への小さく分割された損傷は、他の例示的な光学システムによって達成される。

当業者は、上記の実施形態に基づくさらなる特徴及び利点を理解するであろう。従って、開示された実施形態は、添付の特許請求の範囲によって示さる場合を除いては、特に図示され記載されたものに限定されない。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、その全体が参考として本明細書に明示的に組み込まれている。
［追加の実施形態］

数十マイクロメータスケールで分割された損傷に影響を与えるための更なる実施形態を、図９Ａ～Ｂを参照して説明する。図９Ａを参照すると、ベッセルビーム焦点領域９１０を生成する光学方式９００が示されている。ベッセルビーム焦点領域は、通常の回折限界焦点領域とは異なり、焦点幅と焦点領域長さを有し、互いに分離し得る。一般に、焦点領域長さ（即ち、被写界深度）は、焦点領域半径（例えば、レイリー範囲）の二乗に比例する。焦点領域長さを焦点領域幅から分離することにより、非常に狭く（例えば、約０．１ｍｍ未満）、非常に長い焦点領域（例えば、０．５ｍｍ以上）を形成することができる。

図９Ａは、細長いビームを生成するために使用することができる光路を概略的に示している。この構成では、３つのアキシコンが使用される。第１アキシコン９１２及び第２アキシコン９１４は、ビームをコリメートされた環状ビーム９１６に成形するのに使用され、第３アキシコン９１８は、ビームをベッセルビーム焦点領域９１０に集束するために使用される。

いくつかの例示的な実施形態によれば、部分治療のための損傷の幅は、ベッセルビーム焦点領域９１０の第１ローブ（ｌｏｂｅ）の幅に関連する。ベッセルビーム焦点領域９１０の第１ローブの半値幅ω_ｏは、波長λ、アキシコンのくさび角度α、及びアキシコンの屈折率ｎの関数である。

従って、いくつかの実施形態によれば、このような光学パラメータの選択は、第３アキシコン９１８のアキシコンくさび角度の選択によって達成される。下の表は、アキシコンくさび角度に基づく１５５０ｎｍビームのいくつかの例示的な第１ローブ直径を示す。

分割治療による損傷の長さは、ベッセルビーム焦点領域９１０の長さに関連する。アキシコンによって形成されたベッセルビームの長さ（例えば、被写界深度［ＤＯＦ］）９２０は、アキシコンでのビームの幅の関数である。環状ビームが使用される場合、焦点領域長さは環状部９２２の幅の関数である。次に、環の幅は、順にコリメートされたビーム９２４の幅の関数（例えば、半分）であり、これは、環状ビームを形成するように形成される。ベッセルビームの長さは、次の式を使用して近似化できる。

例えば、出力ビームが４ｍｍ、波長が１５５０ｎｍ、及びくさび角度が２０°の場合、ベッセルビーム焦点領域の長さは１５ｍｍに近似する。

第３焦点アキシコン９１８の先端とベッセルビーム焦点領域９１０との間の作動距離（ＷＤ）９２６は、環状リング（ａｎｎｕｌａｒ ｒｉｎｇ）９１６の内径９２８の関数である。アキシコン９１８の先端から測定された作動距離９２６は、図９Ａ～Ｂを参照して、次の式を使用して近似化することができる。

上記の式は、Ｘ１とＸ０に対する次の２つの式から導き出される。図９Ｂは、これらの式の関係を示す。

上記に見られるように、リングエネルギープロファイル９１６の小径（即ち、内径）９２８は、作動距離９２６に影響を与える。例えば、アキシコンが作用する非環状ビームは、アキシコンの先端から始まるベッセルビーム焦点領域を生成する。いくつかの実施形態では、焦点領域９１０は、焦点アキシコン（ｆｏｃｕｓｉｎｇ ａｘｉｃｏｎ）９１８に入射する環状ビームの小径９２８を制御することによって組織内の深さ（例えば、組織の表面の下）に制御され、焦点領域９１０の作動距離９２６に影響を与える。いくつかの変形例では、環状ビーム９１６の小径９２８は、第１アキシコン９１２と第２アキシコンとの間の分離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）関数である。小径は、リングエネルギープロファイル９１６の大径（即ち、外径）９３０で表すことができる。具体的には、小径９２８は、大径９３０からコリメートされたビーム９２４の直径を差し引いたものに等しい、又は、φ_{ｍｉｎｏｒ}＝φ_{Ｍａｊｏｒ}－φ_ｂｅａｍである。

図１０は、治療システム１０１０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１０１０は、プラットフォーム１０１２、エミッタ１０１４、及びコントローラ１０１６を含む。プラットフォーム１０１２は、１つ以上のマニピュレータ又はアーム１０２０を含んでもよい。アーム１０２０は、被験者（ｓｕｂｊｅｃｔ）１０２４の標的組織１０２２に様々な治療を行うためにエミッタ１０１４に結合することができる。プラットフォーム１０１２及びエミッタ１０１４の動作は、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、ユーザインターフェースを介して）指示されてもよい。特定の実施形態で（図示せず）、エミッタは、ハンドヘルド形状因子を有することができ、プラットフォーム１０１２は省略されてもよい。他の実施形態では、プラットフォームは、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接続されてもよい。

エミッタ１０１４とコントローラ１０１６（及び任意にプラットフォーム１０１２）は、通信リンク１０２６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１０１６の実施形態は、エミッタ１０１４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１０１６は、ＥＭＲ１０３０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１０１４は、ＥＭＲ１０３０の放出のための源１０３２、及びＥＭＲ１０３０の操作のための走査システム１０３４を含むことができる。一例として、走査システム１０３４は、ＥＭＲ１０３０を焦点領域に集束させ、この焦点領域を空間内で平行移動及び／又は回転させるように構成してもよい。コントローラ１０１６は、通信リンク１０２６を介して源１０３２に、波長、出力、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ＥＭＲ１０３０を放出するように命令するために、信号を源１０３２に送信することができる。他の態様では、コントローラ１０１６は、通信リンク１０２６を介して走査システム１０３４が１つ以上の平行移動及び／又は回転動作で標的組織１０２２に対してＥＭＲ１０３０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１０３４に信号を送信することができる。

治療システム１０１０及び方法の実施形態は、皮膚層などの皮膚組織内の治療の環境におい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被験者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、及び胃腸管組織の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。
［例示的な手動走査システム（Exemplary Manual Scanned System）］

いくつかの実施形態では、治療領域上において、手動で走査される（即ち、臨床医によって手動で移動される）ハンドヘルドシステム１１００が使用される。図１１Ａ～図１１Ｃは、手動で走査することができる例示的な実施形態を示す。図１１Ａは、システム１１００の正面図を示し、図１１Ｂは、システム１１００の側面図を示し、図１１Ｃは、システム１１００の断面図を示す。図１１Ａ～図１１Ｃを参照すると、ファイバレーザは、コリメータ１１１０を介してレーザビームを出力する。レーザビームは、任意の波長にすることができる。波長選択の詳細は、上記で詳細に説明されている。コリメートされたレーザビームは、ビーム整形器１１１２によって作用される。上述したように、ビーム整形器１１１２は、コリメートされたレーザビームをコリメータ１１１０から取り出し、それを横方向リングエネルギープロファイルに成形する。断面図（図１１Ｃ）に示すように、ビーム整形器は、第１アキシコン１１１２Ａ、位置合わせミラー（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｍｉｒｒｏｒ）１１１２Ｂ、及び第２アキシコン１１１２Ｃを有する。２つのアキシコン（１１１２Ａ及び１１１２Ｃ）は、ビームを成形するのに使用される。位置合わせミラー１１１２Ｂは、第２アキシコン１１１２Ｃ上にレーザビームを整列するために使用される。通常、アキシコンは、誤整列、特に中心のずれに非常に敏感である。ビーム整形器１１１２の後、レーザビームは、第１ガルバノミラー（ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒ ｍｉｒｒｏｒ）１１１４によって反射され、ビームエキスパンダ１１１６内に向けられ、ビームエキスパンダ１１１６を通過するように向けられる。ビームエキスパンダは、ケプラー式ビームエキスパンダ（Ｋｅｐｌｅｒｉａｎ ｂｅａｍ ｅｘｐａｎｄｅｒ）であり、ビームを中間焦点に集束させる第１の正の光学要素１１１６Ａ及びレーザビームをコリメートする第２の正の光学要素１１１６Ｂを含む。場合によっては、ビームエキスパンダ光学系のうちの１つ以上が動的であり、光軸に沿って移動することができる。線形ステージ１１１６Ｃは、第２の正の光学要素１１１６Ｂを光軸に沿って移動させる。例示的な線形ステージは、ニューヨーク州ビクターのＮｅｗｓｃａｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社のＮｅｗｓｃａｌｅ Ｍ３－ＬＳ－３．４－１５である。ビームエキスパンダ１１１６は、コリメートされたリングビームを、例えば、２～２０Ｘの間の係数だけ拡張させる。ビームエキスパンダ１１１６を抜け出るとき、レーザビームは、対物レンズ（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｓ）１１１９（例：非球面焦点光学系、例えば、ドイツのイエナ（Ｊｅｎａ）にあるＡｓｐｈｅｒｉｃｏｎ社のＡｓｐｈｅｒｉｃｏｎ ＰＮ：ＡＦＬ２５－４０）によって集束される静的フォールドミラー１１１８によって反射され、第２ガルバノミラー１１２０によって反射され、接触窓１１２２から出るように向けられる。いくつかの変形例では、ビームエキスパンダは、第１ガルバノミラー１１４と対物レンズ１１１９との間の共役距離に配置される無限焦点リレーシステム（ａｆｏｃａｌ ｒｅｌａｙ ｓｙｓｔｅｍ）である。上記で詳細に説明した多くのように、接触窓１１２２は、第１の窓１１２２Ａ、第１の窓から分離した第２の窓１１２２Ｂ、及び第１の窓１１２２Ａと第２の窓１１２２Ｂとの間に位置する冷却剤チャンバ１１２２Ｃを含む。第２の窓１１２２Ｂは、凸状の組織接触面（即ち、外面）を有する。この形状は、治療中の組織と確実な接触を確保し、組織からより容易にスライドするのに役立つため、一部の状況において有利である。

図１１Ａ～図１１Ｃに記載されているハンドヘルドシステム１１００は、領域を手動で処理するために使用される。臨床医がハンドヘルドシステム１１００を治療組織上で移動させると、第２ガルバノミラー１１２０は、皮膚の表面上の点のラインを走査する。次に図１２を参照すると、走査ポイント１２００の例示的なラインが表示される。例示的なライン１２００は、レーザエネルギーが伝達される８つの個別ポイント１２１０を含む。８つのポイント１２１０は、図１２に表示すように上から下ヘ（即ち、Ａ～Ｈ）順番に走査される。最後のポイントでエネルギーが伝達された後（即ち、ポイントＨ）、ライン走査が繰り返して再開される。ラインは、ポイント１２１０の数にピッチ（ｐｉｔｃｈ）１２１４（即ち、隣接するポイント間の距離）をかけた値とほぼ等しい幅１２１２を有する。図１１Ａ～Ｃを再度簡単に参照すると、ラインは、ハンドヘルドシステム１１００の第２ガルバノミラー１１２０によって、ライン走査１２００の方向に概ね垂直な手動走査方向１２１６に沿って走査される。
［代表的なビーム走査システム（Exemplary Beam Scanning Systems）］

いくつかの実施形態では、ビーム走査システム及び方法が提供される。このような実施形態及びビーム走査システム及び方法に関する開示を以下に説明する。一般に、ビーム走査システム及び方法は、プリオブジェクティブ走査（ｐｒｅ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ）、オブジェクティブ走査（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ）、及びポストオブジェクティブ走査（ｐｏｓｔ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ）のタイプのうちの１つ以上に分類することができる。プリオブジェクティブ走査は、対物レンズ（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）に入射するように向けられる前に（即ち、上方ビームから）ビームを走査（例えば、偏向、傾き、及び／又は傾斜）する実施形態を含む。オブジェクティブ走査は、例えば、対物レンズを移動させることによって、ビームを走査（例えば、偏向、傾き、及び／又は傾斜）する実施形態を含む。ポストオブジェクティブ走査は、対物レンズの後に（即ち、ビーム下流から）走査（例えば、偏向、傾き、及び／又は傾斜）を実行する実施形態を含む。
［プリオブジェクティブ走査（Pre-Objective Scanning）］

図１３は、対物レンズ２１１０及び走査ユニット２１１２を含むプリオブジェクティブ走査システム２１００の概略図である。走査ユニット２１１２は、レーザ源２１０２からレーザビーム２１０４を受光して、レーザビーム２１０４を対物レンズ２１１０に向けることができる。対物レンズ２１１０は、レーザビーム２１０４を受光して組織２１１６（例えば、皮膚）の治療領域に集束レーザビーム２１０６を焦点体積２１０８に向けることができる。走査システム２１１２は、対物レンズ２１１０を向けられたレーザビーム２１０４の方向を変えることができる。例えば、走査システム２１１２は、１つ以上の走査方向に沿って出射レーザビームの方向を変えることができる。対物レンズ２１１０に衝突するレーザビーム２１０４の方向の変化は、焦点体積２１０８に組織２１１６の治療経路２１１４を追跡させることができる。焦点体積２１０８は、走査速度で治療経路２１１４を横断する。走査ユニット２１１２は、レーザビーム２１０４（又はレーザビーム２１０４の一部）を対物レンズ２１１０に向けることができる１つ以上の光学要素を含む。プリオブジェクティブ走査システム２１００は、対物レンズ２１１０と組織２１１６との間に配置できる（例えば、図２４に示すような）接触面含むことができる。接触面は、組織２１１６の表面に圧力を加えることができ、組織２１１６の表面からの熱の消散を可能にする。

図１４は、例示的なプリオブジェクティブ走査システム２２００を示す図である。走査システム２２００は、入射レーザビーム２１０４を受光（例えば、レーザ源２１０２から）し、入射レーザビーム２１０４を対物レンズ２１１０（例えば、fθレンズ）に向けることができるポリゴンスキャナ２２０２を含む。レーザビーム２１０４の出射方向（例えば、レーザビーム２１０４が対物レンズ２１１０に衝突する入射角）は、組織２１１６（例えば、ｘ－ｙ平面）における焦点体積２１０８の位置を決定することができる。いくつかの実施形態によれば、レーザ源２１０２は、複数の対応する焦点体積をもたらす複数のレーザパルスを提供する。逐次的レーザパルスから生じる２つの焦点体積の間の距離は、焦点体積ピッチである。

ポリゴンスキャナ２２０２は、複数の反射面（例えば、２２０２ａ～２２０２ｃ）を含むことができる。ポリゴンスキャナ２２０２は、回転方向２２０６に沿って軸２２０４を中心に回転することができる。反射面２２０２ａ～２２０２ｃが軸２２０４を中心に回転する（例えば、軸２２０４に対する反射面２２０２ａ～２２０２ｃの角度位置が変化する）につれて、ｙ－ｚ平面における入射レーザビーム２１０４の入射角が変化する。これは、第１の走査方向に沿って（例えば、ｙ軸に沿って）出射レーザビーム２１０４の方向を変化させる。例えば、反射面（例えば、２２０２ｂ）が回転方向２２０６に沿って軸２２０４を中心に回転している場合、出射レーザビームの方向は、より高いｙ値からより低いｙ値にスイープ（ｓｗｅｅｐ）する。

軸２２０４は、ｚ軸及び／又はｘ軸を中心に傾斜／回転することができる。これにより、ｘ－ｚ平面における入射レーザビーム２１０４の入射角が変化し、それにより、第２の走査方向に沿って（例えば、ｘ軸に沿って）出射レーザビーム２１０４の方向を変化させる。ポリゴンスキャナ２２０２の回転及び軸２２０４の回転／傾斜は、ｘ－ｙ平面における出射レーザビーム２１０４の走査をもたらし得る出射レーザビーム２１０４の方向の変化を可能にすることができる。

出射レーザビーム２１０４の方向の変化に基づいて、対物レンズ２１１０は、組織２１１６内の１つ以上の治療経路に沿って焦点体積２１０８を追跡することができる。例えば、ポリゴンスキャナ２２０２の回転による出射レーザビーム２１０４の方向の変化は、焦点体積２１０８をｙ軸に沿って移動させることができる。軸２２０４の傾斜による出射ビームの方向の変化は、焦点体積２１０８をｘ軸に沿って移動させることができる。一実施形態では、プリオブジェクティブ走査システム２２００は、組織２１１６に対してｘ軸に沿って移動してもよい。これは、ｘ軸に沿った焦点体積２１０８の位置の追跡をもたらし得る。

焦点体積２１０８は、第３治療経路、即ちｚ軸に沿って移動することもできる。これは、ｚ軸に沿って（例えば、組織２１１６から離れて又は組織２１１６に向けて）対物レンズ２１１０を変化させることで実行されてもよい。代替的又は追加的に、レンズ２２４０は、入射又は出射レーザビーム２１０４のビーム経路に配置することができる。ビーム伝播方向２２４２（光軸とも呼ばれる）に沿ってレンズ２２４０の位置を変化させることにより、位置焦点体積２１０８は、ｚ軸（例えば、組織２１１６の深さ）に沿って追跡することができる。

図１５は、プリオブジェクティブ走査システム２２００のためのビーム折曲平面２３００を示す。走査システム２２００は、ビーム折曲平面２３００の周辺に走査システム２２００を折り曲げることにより（例えば、ｚ軸に沿って走査システム２２００の範囲を縮小することにより）小型化することができる。これは、例えば、ビーム折曲平面にミラー（例えば、平面ミラー）を配置してミラーをｘ－ｙ平面に平行に向けることによって達成してもよい。

図１６は、プリオブジェクティブ走査システム２２００で対物レンズとして使用され得る例示的なfθレンズ２４００を示す。入射レーザビーム２１０４は、出射レーザビーム２１０４をfθレンズ２４００に向けることができる反射面２４０２（例えば、ポリゴンスキャナ２２０２の反射面２２０２ｂ）に衝突することができる。反射面２４０２の向きは、出射レーザビーム２１０４がfθレンズに衝突する入射角（例えば、ｙ－ｚ平面における入射角）を決定することができる。入射角は、焦点体積２１０８の位置（例えば、ｙ軸に沿って）を決定することができる。

図１７は、例示的なプリオブジェクティブ走査システム２５００を示す図である。走査システム２５００は、（例えば、光ファイバ２５２０を介して）レーザビーム２１０４を受光し、レーザビーム２１０４を対物レンズ２１１０（例えば、fθレンズ）に向けることができるミラーシステムを含む。出射レーザビーム２１０４ｃの方向は、組織２１１６内の（例えば、ｘ－ｙ平面内）の焦点体積２１０８の位置を決定することができる。

ミラーシステムは、２つの走査ミラーを含むことができる。第１走査ミラー２５０６は、第１軸２５２２を中心に回転（例えば、時計回り、反時計回りなど）することができ、第２走査ミラー２５０８は、第２軸２５２４を中心に回転（例えば、時計回り、反時計回りなど）することができる。第１走査ミラー２５０６が回転すると、ミラー２５０６への入射レーザビーム２１０４の入射角が変化する。これは、第１の走査方向に沿って（例えば、ｙ軸に沿って）出射レーザビーム２１０４ｂの方向を変化させる。第２走査ミラー２５０８が回転すると、走査ミラー２５０８へのレーザビーム２１０４ｂの入射角が変化する。これは、第２の走査方向に沿って（例えば、ｘ軸に沿って）出射レーザビーム２１０４ｃの方向を変化させる。第１走査ミラー２５０６及び第２走査ミラー２５０８の回転は、対物レンズの平面内で出射レーザビーム２１０４ｃの走査をもたらすことができる出射レーザビーム２１０４ｃの方向の変化を可能にすることができる。

出射レーザビーム２１０４ｃの方向の変化に基づいて、対物レンズ２１１０は、組織２１１６内の１つ以上の治療経路に沿って焦点体積２１０８（図示せず）を追跡することができる。例えば、第１走査ミラー２５０６の回転による出射レーザビーム２１０４ｃの方向の変化は、焦点体積２１０８が第１治療経路に沿って移動させることができる。第２走査ミラー２５０８の回転による出射レーザビーム２１０４ｃの方向の変化は、焦点体積２１０８が第２治療経路に沿って移動させることができる。

走査システム２５００は、レーザビーム２１０４ａ，２１０４ｂ，２１０４ｃのビーム経路に配置され得るレンズ２５４０を含むことができる。レンズ２５４０の位置をビーム伝播方向に沿って変化させることにより、位置焦点体積２１０８を組織２１１６の深さに沿って追跡することができる。

走査ミラーシステムのいくつかの実装形態では、第１走査ミラー２５０６によるレーザビーム２１０４ｂの方向の変化は大きくなり得る。これは、レーザビーム２１０４ｂが第２走査ミラー２５０８に衝突することを防ぐことができる。また、第２走査ミラー２５０８へのレーザビーム２１０４ｂの大きい入射角は、焦点領域の湾曲した治療経路をもたらし得る。これらの効果は、第１走査ミラー２５０６と第２走査ミラー２５０８との間に第３走査ミラーを含めることによって防止／低減することができる。図１８は、第１走査ミラー２５０６から下流にあり、第２走査ミラー２５０８の上流にある第３走査ミラー２５０７を含む例示的なプリオブジェクティブ走査システム２６００の図である。第３走査ミラー２５０７は、より小さい第２走査ミラー２５０８を可能とし、焦点領域治療経路の湾曲を防止／低減することができる。

図１９Ａ～図１９Ｃは、走査ユニット２１１２（例えば、ポリゴンスキャナ２２０２、ミラーシステム２５０２等）から出射ビーム（例えば、出射レーザビーム２１０４）の様々な走査パターンを示す。図１９Ａは、出射ビームが次の順序で走査する第１走査パターンを示す。（ａ）左から右への移動（例えば、ｘ軸に沿って）、（ｂ）上から下への移動（例えば、ｙ軸に沿って）、及び（ｃ）右から左に移動（例えば、負のｘ軸に沿って）。図１９Ｂは、出射ビームが次の順序で走査する第２走査パターンを示す。（ａ）左から右への移動（例えば、ｘ軸に沿って）、（ｂ）上から下への移動及び右から左への移動の重畳、及び（ｃ）左から右への移動。図１９Ｃは、出射ビームが次の順序で走査する第３走査パターンを示す。（ａ）左から右への移動及び上から下への移動の重畳、及び（ｂ）右から左への移動及び上から下への移動の重畳。走査ミラー２５０６，２５０７，２５０８の時計回り又は反時計回りの回転、又はポリゴンスキャナ２２０２の回転／軸の傾斜による光ビームの移動（例えば、左から右に、右から左に、上から下になど）を得ることができる。

図２０は、例示的なプリオブジェクティブ走査システム２８００を示す図である。走査システム２８００は、（例えば、光ファイバ２８２０を介して）入射レーザビーム２１０４を受光し、対物レンズ２１１０（例えば、fθレンズ）に向けて出射ビーム２１０５（図２１参照）を透過することができるプリズムシステム２８０２を含む。出射ビーム２１０５の方向は、組織２１１６内の焦点体積２１０８の位置を決定することができる。

図２１は、プリオブジェクティブ走査システム２８００と共に使用することができるプリズムシステム２８０２を示す。プリズムシステム２８０２は、共通軸２８２２を中心に回転できる第１プリズム２８０６及び第２プリズム２８０８を含む。各プリズムは、入射光ビームの方向を特性角度で変えることができる。第１プリズム２８０６と第２プリズム２８０８の両方が完全に位置合わせされている場合、入射レーザビームの方向は、特性角度の２倍だけ変化する。第１プリズム２８０６と第２プリズム２８０８が完全にずれている場合、入射レーザビームの方向は変化しないまま保持される。プリズム２８０６，２８０８の他の全ての配向に沿って、入射レーザビームの方向は、０度から特性角度の２倍の間の範囲にある角度に変更され得る。

プリズム２８０６，２８０８の両方が同じ角速度で回転する場合（例えば、それらの相対配向は、回転中に変化しない）、出射ビーム２１０５は、円形治療経路に沿って走査する。プリズム２８０６，２８０８が異なる角速度で回転している場合、それらの相対的な向きは回転中に変化する。例えば、プリズムのペアは、完全な整列状態（出射ビームの方向が特性角度の２倍外れた）と完全な非整列状態（出射ビームの方向が変わらない状態）との間でスイングする。

図２２は、第１プリズムと第２プリズムの角速度が異なるプリズムシステム２８０２から発生する出射ビーム２１０５の走査パターンを示す。出射ビームは、螺旋状のパターンを形成し、出射ビーム２１０５は、内側（例えば、中心に到達するまで）に螺旋状になり、その後、外向きの螺旋が続き得る。

図２３は、例示的なプリオブジェクティブ走査システム３１００の例である。走査システム３１００は、レーザビーム２１０４を案内することができる光ファイバ３１１０に接続された走査ユニット３１０２を含む。走査ユニット３１０２は、第１アクチュエータ３１０６及び第２アクチュエータ３１０８を含むことができる。第１アクチュエータは、光ファイバ３１１０の一部（例えば、対物レンズ３１１２に近接するファイバの先端）を、ｘ軸を中心に回転させることができる。これは、第１の走査方向に沿って（例えば、ｙ軸に沿って）出射レーザビーム２１０４の方向を変化させる。第２アクチュエータ３１０８は、ｙ軸を中心に光ファイバ３１１０の一部（例えば、対物レンズ３１１２に近接する光ファイバの先端）を回転させることができる。これは、第２の走査方向（例えば、ｘ軸に沿って）出射レーザビーム２１０４の方向を変化させる。第１及び第２アクチュエータによる作動は、対物レンズ３１１２の平面（例えば、ｘ－ｙ平面）における出射レーザビーム２１０４の走査をもたらし得る出射レーザビーム２１０４の方向の変化を可能にすることができる。出射レーザビーム２１０４の方向の変化に基づいて、対物レンズ３１１２（例えば、fθレンズ）は、組織２１１６内の１つ以上の治療経路に沿って焦点体積２１０８を追跡することができる。

図２４は、例示的なプリオブジェクティブ走査システム３２００の例示である。走査システム３２００は、レーザビーム２１０４を案内することができる光ファイバ３２１０に結合された（例えば、堅固に結合された）走査ユニット３２０２を含む。走査ユニット３２０２は、６軸アクチュエータ３２０６及び支持アーム３２０８を含むことができる。光ファイバ３２１０の一部は、６軸アクチュエータ３２０６上の取付位置３２３０に堅固に結合され得る。支持アーム３２０８は、組織２１１６に近接した光ファイバの部分を支持することができる。

６軸アクチュエータ３２０６は、ｘ、ｙ及びｚ軸に沿って光ファイバ３２１０を移動することができる。付加的に又は代替的に、６軸アクチュエータ３２０６は、ｘ、ｙ及びｚ軸を中心に光ファイバ３２１０を回転させることができる。光ファイバ３２１０の先端は、出射レーザビーム２１０４を組織２１１６内の焦点体積２１０８に集束させることができる対物レンズ３２１２に結合されてもよい。プリオブジェクティブ走査システム３２００は、対物レンズ３２１２と組織２１１６との間で出射レーザビーム２１０４の光路に置かれ得る接触面３２１６を含むこともできる。

焦点体積２１０８は、ｙ軸の周りに光ファイバを回転させることにより、第１治療経路に沿って（例えば、ｘ軸に沿って）移動することができる。焦点体積２１０８はまた、ｘ軸の周りに光ファイバを回転させることにより、第２治療経路に沿って（例えば、ｙ軸に沿って）移動することができる。いくつかの実装形態では、焦点体積２１０８が組織２１１６内の固定された深さに留まることを確実にするために、回転中に（例えば、ｘ軸、ｙ軸に沿って）光ファイバ３２１０の先端と組織２１１６との間の距離を変更する（例えば、光ファイバの先端をｚ軸に沿って移動させる）ことが望ましい場合がある。
［オブジェクティブ走査（Objective Scanning）］

図２５は、回転オブジェクティブ走査システム（ｒｏｔａｒｙ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）３３００の概略図である。回転オブジェクティブ走査システム３３００は、レーザ源３３０２からレーザビーム３３０４を受光することができる。走査システム３３００は、レーザビーム３３０４を集束させ、組織３３１１（例えば、皮膚）の治療領域３３１０内の焦点領域３３０８に集束レーザビーム３３０６を向ける対物レンズ（図示せず）を含む。対物レンズが移動すると（例えば、走査システム３３００に対して、及び／又は全体の走査システム３３００の移動により）、焦点領域は、治療領域３３１０を通る治療経路３３１２をたどることができる。治療経路３３１２は、経路形状（例えば、円形、楕円形など）を有することができる。走査システム３３００は、レーザビーム３３０４（又はレーザビーム３３０４の一部）を移動する対物レンズに向けることができる光学要素を含む。

走査システム３３００はまた、治療領域３３１０を安定化することができ、及び／又は照射プロファイルの制御及び均一性を容易にすることができるインターフェース（「ベース」、「窓」、又は「接触面」とも呼ばれる）を含むことができる。例えば、インターフェースは、圧力を加えることにより、及び／又はインターフェースと治療領域との間にゲルパッドを含むことにより、治療領域３３１０を固定することができる。治療領域３３１０上のインターフェースによって加えられた圧力は、圧力検出器によって検出されてもよい。インターフェースはまた、皮膚とインターフェースとの間の相対運動を検出する接触センサを含むことができる。インターフェースによって治療領域に提供される圧力は、照射される治療領域の体積を白くする（又はいくらかの血液を除去する）こともできる。これは、血管への望ましくない損傷のリスクを低減しながら、治療領域（例えば、治療領域における着色細胞）による集束レーザビーム３３０６の吸収の選択性をもたらすことができる。

インターフェースは、例えば、集束レーザビーム３３０６による治療領域３３１０の加熱によって発生し得る治療領域３３１０からの熱を冷却／放出することができる。インターフェースは、放熱に適した材料（例えば、サファイア、ダイヤモンド、ガラスなど）で製造されてもよい。いくつかの実装形態では、インターフェースは、治療領域の温度が閾値温度を超過するのを防止できる冷却システムを含むことができる。冷却システムは、治療領域の温度を検出できる温度センサを含むことができる。温度が閾値温度を超過する場合、ユーザに通知することができ、及び／又は冷却ユニット（例えば、ペルチェ素子、クライオスプレー（ｃｒｙｏｓｐｒａｙ）、導電性コールドコンジット（ｃｏｌｄ ｃｏｎｄｕｉｔ）など）を作動させて治療領域を冷却することができる。

回転オブジェクティブ走査システムは、様々な実施形態を有することができる。回転オブジェクティブ走査システムの２つの例示的な実施形態は、内面回転オブジェクティブ走査システム及び横方向回転オブジェクティブ走査システムを含み、これらの両方が以下に説明される。

図２６は、くつかの実施形態による、電磁放射線（ＥＭＲ）ビーム３４０２を走査するためのシステム３４００を概略的に示す。モータ３４０４は、回転運動３４０６を生成する。モータ３４０４は、回転運動３４０６が往復機構３４０８を駆動するように、往復機構３４０８に動作可能に結合されている。往復機構３４０８は、回転運動３４０６を、一般に第１走査軸３４１２（例えば、ｘ軸）に沿って一般に直線的に作用する往復運動３４１０に変換する。いくつかの実施形態によれば、往復機構は、カム及びフォロア、クランク及びスライダ、スコッチヨーク及びマルチバーリンケージのうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態によれば、往復運動３４１０は、複数のストローク（例えば、２つのストローク、前進ストローク、及び後退ストローク）で移動する。典型的に、往復機構３４０８は、往復運動３４１０に一定の速度を提供するように構成される。別の方法では、往復運動３４１０は、少なくとも１つのストロークのある部分にわたって実質的に平坦な速度プロファイルを有する。

一定速度の実施形態は、所定の又は所望の一定速度を採用することができる。例えば、所望の一定の速度は、約２ｍｍ／Ｓから約５ｍ／Ｓの範囲で選択してもよい。特定の実施形態では、一定速度は、所望の一定速度の選択されたパーセンテージであってもよい。例えば、選択されたパーセンテージは、所望の一定速度の約１０％から約９０％の範囲（例えば、約５０％）で選択してもよい。

一定の速度が提供される往復運動３４１０のストロークの部分は、変えることができる。例えば、一定の速度を有するストロークの部分は、約５％から約９５％の範囲（例えば、約１０％以上）で選択してもよい。

焦点光学系３４１４は、往復運動３４１０によって影響されて移動するように、往復機構３４０８に動作可能に結合されている。焦点光学系３４１４は、光軸３４１８に沿ってＥＭＲビーム３４０２を焦点３４１６に集束するように構成される。そのため、焦点光学系３４１４の往復運動３４１０は、焦点３４１６及び光軸３４１８を第１走査軸３４１２に沿って移動させる。

いくつかの実施形態によれば、ＥＭＲビーム３４０２は、電磁放射（ＥＭＲ）源３４２０によって生成される。ＥＭＲ源の例を以下に詳しく説明する。ＥＭＲビーム３４０２は、ＥＭＲ源３４２０から送達され、光学システム３４２２によって焦点光学系３４１４に入射するように向けられる。典型的には、光学システム３４２２は、１つ以上の反射及び／又は透過光学系を含む。いくつかの実施形態によれば、光学システム３４２２は、移動する１つ以上の動的光学要素３４２４を含む。例えば、光軸３４１８に沿って配置され、焦点光学系３４１４に機械的に取り付けられた反射器の形態の動的光学要素３４２４は、往復運動３４１０に従って影響され、移動する。以下でより詳細に説明するように、ＥＭＲ源３４２０は、所定の繰返し率に従ってパルスモードで動作するように構成してもよい。ＥＭＲ源の繰返し率と往復運動３４１０の一定速度との間の関係は、第１走査軸３４１２に沿った連続するパルス焦点間の公称ピッチを決定することができる。

いくつかの実施形態によれば、ハウジング３４２６は、光軸に沿って焦点光学系３４１４と焦点３４１６との間に設けられる。ハウジング３４２６は、接触面を介して、標的表面、例えば、標的組織３４２８の表面に接触するように構成される。図に示すように、焦点（ｆｏｃｕｓ）３４１６は、標的組織３４２８の表面のビーム下流に位置する。ハウジング３４２６については、以下でより詳細に説明する。一実施形態では、接触面は、標的組織３４２８を冷却するように構成してもよい。他の実施形態では、１つ以上のセンサ（例えば、圧力センサ、接触センサ、温度センサなど）をハウジング内に配置し、標的組織の１つ以上の変数を測定するように構成してもよい。１つ以上の変数は、少なくとも１つの圧力、接触面と標的組織との間の接触、及び温度を含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、コントローラ３４３０は、モータ３４０４、往復機構１０８、及びＥＭＲ源３４２０のうちの１つ以上を制御するために使用される。いくつかの変形例では、コントローラ３４３０は、回転運動３４０６及び往復運動３４１０のうちの少なくとも１つを測定する１つ以上のセンサ３４３２からの入力を受け取る。

図２７は、２つの軸で電磁放射線（ＥＭＲ）ビームを走査するシステム３５００を概略的に示す。モータ３５０２は、第１走査軸３５１０に沿って回転運動３５０４を往復運動３５０８に変換する往復運動３５０４を生成し、往復機構３５０６に伝達する。いくつかの実施形態によれば、往復運動３５０８は、線形ストロークを含み、線形ストロークの一部にわたって一定の速度を有する。焦点光学系３５１２は、往復運動３５０８に従って影響され移動するように、往復機構３５０６の出力に機械的に取り付ける。間欠機構（ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）３５１４は、往復機構３５０６と動作可能に結合される。間欠機構３５１４は、間欠運動（ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）３５１６を間欠的に出力する。いくつかの実施形態によれば、間欠機構は、ラチェット機構、ジュネーブホイール機構、カム機構、及び間欠歯車機構のうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態によれば、間欠運動３５１６は、線形であり、一般に第１走査軸３５１０に直交し、一般に第２走査軸３５１８に沿って作用する。

いくつかの実施形態によれば、間欠機構３５１４は、往復運動３５０８が特定位置に又はその近くにあるとき、例えば、ストロークの開始時、ストロークの途中で、又はストロークの終わりに間欠運動３５１６を導入する（例えば、タイミンを合わせる）ように構成される。

いくつかの実施形態によれば、コントローラ３５３０は、モータ３５０２、往復機構３５０６、及び間欠機構３５１４のうちの１つ以上を制御するために使用される。いくつかの変形例では、コントローラ３５３０は、回転運動３５０４、往復運動３５０８、及び間欠運動３５１６のうちの少なくとも１つを測定する１つ以上のセンサ３５３２から入力を受け取る。
［ポストオブジェクティブ走査（Post-Objective Scanning）］

図２８は、ポストオブジェクティブ走査システム３６００の概略図である。ポストオブジェクティブ走査システム３６００は、対物レンズ３６１０及び走査ユニット３６１２を含む。対物レンズ３６１０は、レーザ源３６０２からレーザビーム３６０４を受光し、集束レーザビーム３６０６を走査ユニット３６１２に向けることができる。走査ユニット３６１２は、集束レーザビーム３６０６を受光し、それを組織３６１６（例えば、皮膚）の治療領域内の焦点領域３６０８に向けることができる。走査ユニット３６１２は、焦点領域３６０８が治療経路３６１４を追跡することを可能にすることができる。走査ユニット３６１２は、集束レーザビーム３６０６（又は集束レーザビーム３６０６の一部）を皮膚に向けることができる１つ以上の光学要素を含む。

プリオブジェクティブ及びポストオブジェクティブビーム走査装置のいくつかの実施形態による例示的なパラメータを、以下の表に示す。

本明細書に記載の主題は、デジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアで実装することができ、ここでは、本明細書に開示された構造的手段とその構造的均等物、又はこれらの組み合わせが含まれる。本明細書に記載の主題は、データ処理装置によって実行されるか、又はデータ処理装置（例えば、プログラミング可能なプロセッサ、コンピュータ、又は複数のコンピュータ）の動作を制御するために情報キャリア（例えば、機械可読記憶装置）に有形的に具現化されるか、又は伝播された信号によって具現化された１つ以上のコンピュータプログラムなど、１つ以上のコンピュータプログラム製品として実装することができる。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとも呼ばれる）は、コンパイル済み又は解釈済みの言語を含む任意の形式のプログラミング言語で記述することができ、独立実行型プログラム又はコンピューティング環境における使用に適したモジュール、構成要素、サブルーチン、又はその他の装置を含んで任意の形式で配布してもよい。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに対応しているわけではない。プログラムは、他のプログラムやデータを保持するファイルの一部、該当するプログラム専用の単一ファイル、又は複数の調整ファイル（例えば、１つ以上のモジュール、サブプログラム、又はコードの一部を格納するファイル）に格納されてもよい。コンピュータプログラムは、１台のコンピュータ又は１つのサイトの複数のコンピュータで実行されるように配布されるか、又は複数のサイトに分散して通信ネットワークで相互接続されてもよい。

本明細書に記載の主題の方法ステップを含む本明細書に記載のプロセス及びロジックフローは、入力データ及び出力生成に対して作動で本明細書に記載の主題の機能を行うために、１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルプロセッサによって実行されてもよい。プロセス及びロジックフローは、次のように実行することもでき、本明細書に記載の主題の装置は、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの特殊目的の論理回路で実装することができる。

コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、例えば、汎用及び特殊目的のマイクロプロセッサの両方、及び任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、読み出し専用メモリ又はランダムアクセスメモリ、或いはその両方から命令語とデータを受信する。コンピュータの必須要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令及びデータを格納するための１つ以上のメモリ装置である。一般に、コンピュータはまた、データを格納するための１つ以上の大用量記憶装置、例えば、磁気、光磁気ディスク、若しくは光ディスクを含む、又はそれらからデータを受信するか、データを転送する、若しくはその両方のために動作可能に接続される。コンピュータプログラムの命令及びデータを具体化するのに適した情報媒体には、例えば、半導体記憶装置（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリ装置）、不揮発性メモリ磁気ディスク（例えば、内臓ハードディスク又はリムーバブルディスク）、光磁気ディスク、及び光ディスク（例えば、ＣＤ及びＤＶＤディスク）を含む全ての形態の不揮発メモリの形態が含まれる。プロセッサとメモリは、特殊目的の論理回路によって補完又は組み込まれ得る。

ユーザとの相互作用を提供するために、本明細書に記載の主題は、例えば、ユーザに情報を表示するためのＣＲＴ（陰極線管）又はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタなどのディスプレイ装置、及びユーザにコンピュータへの入力を提供できるキーボード及びポインティング装置（例えば、マウス又はトラックボール）を有するコンピュータ上に実装され得る。他の種類の装置を用いてユーザとの相互作用を提供することもできる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、又は触覚的フィードバック）であってもよく、ユーザからの入力は、音響、音声、又は触覚入力を含む任意の形式で受信され得る。

本明細書に記載の技術は、１つ以上のモジュールを使用して実装することができる。本明細書で使用される場合、「モジュール」という用語は、コンピューティングソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、及び／又はそれらの様々な組み合わせを意味する。ただし、少なくとも、モジュールは、ハードウェア、ファームウェアに実装されていない、又は非一時的なプロセッサで読み出し可能な記録可能な記憶媒体に記録されていないソフトウェアとして解釈されるべきではない（即ち、モジュール自体はソフトウェアではない）。実際、「モジュール」は、プロセッサやコンピュータの一部など、少なくとも一部の物理的な非一時的なハードウェアを常に含むと解釈される。２つの異なるモジュールが同じ物理的ハードウェアを共有することができる（例えば、２つの異なるモジュールが同じプロセッサ及びネットワークインターフェースを使用することができる）。本明細書に記載のモジュールは、様々なアプリケーションをサポートするために、結合、統合、分離、及び／又は複製してもよい。また、特定モジュールで実行されることにより、本明細書に記載の機能は、１つ以上の他のモジュール及び／又は特定モジュールで実行される機能の代わりに、又はそれに加えて１つ以上の他の装置によって実行され得る。また、モジュールは、複数の装置、及び／又はローカル又はリモートの他の構成要素に実装できる。さらに、モジュールを１つの装置から他の装置に移動してもよく、及び／又は両方の装置に含めてもよい。

本明細書に記載の主題は、バックエンド構成要素（例えば、データサーバ）、ミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバ）、又はフロントエンド構成要素（例えば、ユーザが本明細書に記載の主題の実装と相互作用のできるグラフィクユーザインターフェース又はウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ）、又はこのようなバックエンド、ミドルウェア、及びフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含むコンピューティングシステムによって実装され得る。システムの構成要素は、通信ネットワークなどのデジタルデータ通信の任意の形式又は媒体によって相互接続され得る。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及び広域ネットワーク（ＷＡＮ）（例えば、インターネット）が含まれる。

本明細書及び特許請求の範囲の全体で使用される概略的な言語は、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する可能性のある任意の定量的表現を変更するために適用され得る。特に明示されていない、又は文脈から明らかでない限り、「概略」、「実質的に」、又は「約」は、１％の範囲内、又はいくつかの実施形態では５％の範囲内、又はいくつかの実施形態では１０％の範囲内にある数（数値よりも大きい又は小さい）を含むことができる（そのような数字が許容可能な値の１００％を超える場合を除く）。

従って、「約」、「概略」、又は「実質的に」などの用語又は用語によって修正された値は、指定された正確な値に限定されない。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対応し得る。明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、範囲制限は、組み合わせ及び／又は相互交換されてもよく、そのような範囲は、文脈又は言語が特に指示しない限り、そこに含まれる全てのサブ範囲を識別して含む。

明細書及び特許請求の範囲において、本明細書で使用される冠詞の１つ（「ａ」及び「ａｎ」）は、明確に反対が示されない限り、複数の指示対象を含むものと理解しなければならない。グループ構成のうちの１つ、２つ以上、又は全ての構成が使用されている場合、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、充足するものと見なされるか、又は特に明示されていない又は文脈で特に明示されない限り、与えられた生成物又はプロセスと関連がある。本開示はまた、グループの正確に１つの構成が与えられた生成物又は工程に存在するか、使用されるか、又は別に関連する実施形態を含む。本開示はまた、１つ以上の又は全てのグループ構成が与えられた生成物又はプロセスに存在するか、使用されるか、又は別に関連する実施形態を含む。さらに、特別の指示がない限り、又は矛盾又は不一致が生じることが当業者に明らかでない限り、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に導入される全ての変形、組み合わせ、及び順列を提供することを理解されたい。本明細書に記載の全ての実施形態は、適切な場合、開示された実施形態の全ての異なるの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、適切な場合には１つ以上の他のそのような実施形態又は態様と自由に組み合わせ得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、Ｍａｒｋｕｓｈグループ又は類似の形式）、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得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、このような要素、特徴などで構成されるか、又は本質的に構成される。簡略化のため、これらの実施形態は、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。また、明細書に特定の除外が言及されているか否かに関係なく、本開示の任意の実施形態又は態様を特許請求の範囲から明示的に除外し得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、被験者、又はそれらの組み合わせを除外し得る。

本明細書に範囲が示される場合、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除外される実施形態、及び一方のエンドポイントが含まれ、他のエンドポイントが除外される実施形態を含む。特別に明記されない限り、両方のエンドポイントが含まれていると想定しなければならない。さらに、別段の表示があるか、当業者の文脈及び理解から別段の指示がない限り、範囲として示される値は、文脈で特に明示がない限り、範囲の下限の単位の１０分の１まで本開示の他の実施形態における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されたい。また、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と同様に、関連する最も低い値を最小値と見なし、最も大きい値を最大値と見なすことができる実施形態を含む。本明細書で使用された数値は、パーセンテージで表わされる値が含まれる。

いくつかの変形が上記にて詳細に説明されたが、他の変更又は追加が可能である。

上記の説明及び請求の範囲における「少なくとも１つ」又は「１つ以上」などの語句は、要素又は特徴の結合リストが後に続く場合がある。「及び／又は」という用語は、２つ以上の要素又は特徴のリストに現れることもある。使用される文脈と異なって暗示的又は明示的に矛盾しない限り、そのような語句は、羅列する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結合して意味するものと意図される。例えば、「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」、「ＡとＢのうちの１つ以上」、及び「Ａ及び／又はＢ」という語句は、それぞれ「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のうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの１つ以上」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」という語句は、それぞれ「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してる。さらに、上記及び特許請求の範囲で「に基づく」という用語の使用は、「少なくとも部分的に基づく」ことを意味することを意図しており、その結果、記載されていない特徴又は要素も許容される。

本明細書に記載の主題は、所望の構成に応じて、システム、装置、方法、及び／又は物品に具体化することができる。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ものではない。代わりに、それらは、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記にて詳細に説明されたが、他の変更又は追加が可能である。特に、本明細書に記載されたものに加えて、さらなる特徴及び／又は変形を提供することできる。例えば、上記の実装は、開示された特徴の様々な組み合わせ及びサブの組み合わせ、及び／又は上記に開示されたいくつかのさらなる特徴の組み合わせ及びサブの組み合わせに関するものであり得る。さらに、添付の図に示されている、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順序を必ずしも必要としない。他の実装は、特許請求項の範囲内にあり得る。

Claims (9)

1. システムであって、
   １０００ｎｍから１２０００ｎｍの範囲の波長を有するＥＭＲビームを生成するように構成された電磁放射（ＥＭＲ）源と、
   前記ＥＭＲビームを横方向リングエネルギープロファイルに成形するよう構成された第１アキシコンおよび第２アキシコンを有するビーム整形器と、
   前記ＥＭＲビームを組織内に位置する焦点に集束するように構成された光学系と、
   前記組織内の前記焦点を走査するように構成されたビーム走査システムと、
   前記ＥＭＲビームを透過し、前記組織の外面と接触して配置されるときに前記組織を冷却するように構成された、前記光学系から下方ビームに位置する窓組立体と、
   複数のパルスで前記ＥＭＲビームを生成するよう前記ＥＭＲ源を制御するよう構成されたコントローラと、
   を含み、
   前記窓組立体は、
   第１の窓、
   前記第１の窓と分離した第２の窓、及び
   前記第１の窓と前記第２の窓との間に位置する冷却剤チャンバであって、前記ＥＭＲビームを非吸収性であるフロオロカーボン系流体を含む冷却剤を収容するように構成される冷却剤チャンバ、を含み、
   前記複数のパルスの少なくとも１つのパルスが、１００マイクロ秒以上のパルス幅を有する、
   システム。
2. 前記ＥＭＲビームは、１０００ｎｍから４０００ｎｍの間の範囲の波長を有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記光学系は、少なくとも０．２の開口数（ＮＡ）で前記ＥＭＲビームを集束するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記窓組立体と前記組織との間に位置する光学組織透明媒体をさらに含み、前記光学組織透明媒体は、グリセリン、ポリエチレングリコール、及びリン酸緩衝生理食塩水のうち
   の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記コントローラは、前記ＥＭＲビームを生成する前に、前記窓組立体が前記組織を所定の温度に冷却することを確実にするために、前記ＥＭＲ源を制御するように構成された、請求項１に記載のシステム。
6. 前記コントローラは、前記ＥＭＲビームを生成する前に、前記窓組立体が所定期間の間前記組織を冷却することを確実にするために、前記ＥＭＲ源を制御するように構成された、請求項１に記載のシステム。
7. 前記複数のパルスのうちの少なくとも１つのパルスは、１００ｍＪより大きくないパルスエネルギーを有する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記冷却剤を－２０℃から２０℃の範囲内の温度に冷却するように構成された冷却装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記ＥＭＲ源、前記光学系、及び前記ビーム走査システムのうちの少なくとも１つは、前記横方向リングエネルギープロファイルの内径、前記横方向リングエネルギープロファイルの外径、前記横方向リングエネルギープロファイルの厚さ、及び前記組織内の前記焦点の深さのうち１つ以上を含む、前記ＥＭＲビームの１つ以上のパラメータを制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。

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