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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-19
(54)【発明の名称】電動シャッタを用いるレーザパルスの選択
(51)【国際特許分類】
A61F 9/008 20060101AFI20240412BHJP
【ＦＩ】
A61F9/008 120C
A61F9/008 120A
A61F9/008 120D
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023568352
(86)(22)【出願日】2022-05-05
(85)【翻訳文提出日】2023-11-06
(86)【国際出願番号】 IB2022054182
(87)【国際公開番号】W WO2022238828
(87)【国際公開日】2022-11-17
(31)【優先権主張番号】63/186,387
(32)【優先日】2021-05-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】319008904
【氏名又は名称】アルコン インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100160705
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド ユング
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル カストロ
(72)【発明者】
【氏名】ゾルト ボル
(72)【発明者】
【氏名】コーリー スチュアート
(72)【発明者】
【氏名】ビリー リー
(57)【要約】
レーザパルスの出力を選択的に可能にするか又は阻止するためのシステム及び方法が開示される。幾つかの実施形態において、レーザシステムは、シャッタと、シャッタモータとを備える。シャッタモータは、レーザ電磁放射の出力が許可される第１の位置と、レーザ電磁放射の出力が阻止される第２の位置との間で交互にシャッタを移動させるよう構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザシステムであって、電磁放射を放出するよう構成されるレーザと、
シャッタ及びシャッタモータを備えるレーザシャッタアセンブリと、を備え、
前記シャッタモータは、前記レーザによって放出される電磁放射が前記レーザシステムから出力されることを可能にする第１の位置と、前記レーザによって放出される電磁放射が前記レーザシステムから出力されることを阻止する第２の位置との間で交互に前記シャッタを移動させるよう構成される、レーザシステム。
【請求項2】
前記第１の位置において、前記シャッタは、前記レーザによって放出される電磁放射の経路外に位置決めされ、前記第２の位置において、前記シャッタは、前記レーザによって放出される前記電磁放射の前記経路内に位置決めされる、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項3】
前記第１の位置において、前記シャッタは、前記レーザによって放出される前記電磁放射の経路内に位置決めされ、前記第２の位置において、前記シャッタは、前記レーザによって放出される電磁放射の前記経路外に位置決めされる、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項4】
前記第１の位置において、前記シャッタは、前記レーザによって放出される前記電磁放射の経路内に第１の配向で位置決めされ、前記第２の位置において、前記シャッタは、前記レーザによって放出される電磁放射の前記経路内に第２の配向で位置決めされ、前記第２の配向は、前記第１の配向とは異なる、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項5】
前記レーザは、パルスで電磁放射を放出するよう構成される、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項6】
前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記シャッタを移動させることを制御するよう、シャッタモータドライバに信号を送信する適合されるコントローラを更に備える、請求項５に記載のレーザシステム。
【請求項7】
前記シャッタは、ミラーを備える、請求項５に記載のレーザシステム。
【請求項8】
前記シャッタモータは、ガルバノメータモータを備える、請求項７に記載のレーザシステム。
【請求項9】
前記ガルバノメータモータは、選択された角度だけミラー軸を中心として前記ミラーを回転させることによって、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記ミラーを移動させるよう構成される、請求項８に記載のレーザシステム。
【請求項10】
前記ミラー軸と、前記ミラーに隣接する前記電磁放射の前記経路とは、互いに対してスキューライン関係にある、請求項９に記載のレーザシステム。
【請求項11】
前記レーザシステムを出る各レーザパルスの電磁エネルギーの量を調整するよう構成されるレーザエネルギー制御システムを更に備える、請求項５に記載のレーザシステム。
【請求項12】
前記レーザエネルギー制御システムは、波長板と、
波長板モータと、
偏光板と、を備え、
前記波長板モータは、前記レーザエネルギー制御システムを通過するよう許可されるレーザ電磁エネルギーの異なる割合に対応する異なる位置に前記波長板を移動させるよう構成される、請求項１１に記載のレーザシステム。
【請求項13】
レーザシステムを制御する方法であって、経路内のレーザから電磁放射を放出することと、
前記レーザによって放出される電磁放射が前記レーザシステムから出力される第１の位置と、前記レーザによって放出される電磁放射が前記レーザシステムから出力されない第２の位置との間で交互にシャッタを移動させることと、を含む、レーザシステムを制御する方法。
【請求項14】
経路内の前記レーザから電磁放射を放出する前記ステップは、パルスで前記レーザから電磁放射を放出することを含む、請求項１３に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項15】
更に、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記シャッタを移動させることを制御するよう、コントローラからシャッタモータドライバに信号を送信することを含む、請求項１４に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項16】
前記シャッタは、ミラーを備える、請求項１４に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項17】
前記シャッタモータは、ガルバノメータモータを備える、請求項１６に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項18】
前記シャッタを前記第１の位置と前記第２の位置との間で交互に移動させる前記ステップは、前記ガルバノメータモータが前記ミラーをミラー軸を中心として前記第１の位置と前記第２の位置との間で往復回転させることを含む、請求項１７に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項19】
前記レーザシステムを出る各レーザパルスの電磁エネルギーの量を調整するよう、前記レーザによって放出される前記電磁放射の前記経路内の波長板を異なる位置に移動させることを更に含む、請求項１４に記載のレーザシステムを制御する方法。
【請求項20】
前記波長板の前記異なる位置は、レーザシステムから出力されることが許可されるレーザ電磁エネルギーの異なる割合に対応する、請求項１９に記載のレーザシステムを制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、レーザパルスの出力を選択的に可能にするか又は阻止するためのシステム及び方法に向けられている。
【背景技術】
【0002】
レーザは、多くの異なる眼科処置を含む多くの異なる医療処置に用いられている。例えば、レーザは、白内障水晶体を破砕するため等の白内障手術において用いられてもよい。幾つかの処置において、レーザは、水晶体の初期破砕のために用いられ、その後、切除のための水晶体の破壊を完了するよう、超音波ハンドピースによる水晶体の超音波水晶体乳化吸引術が続く。他の処置において、レーザは、超音波エネルギーの別途印加を必要とせずに、切除のための水晶体の完全破砕又は超音波水晶体乳化吸引術のために用いられてもよい。レーザはまた、角膜切開を作成するため、及び／又は嚢を開放するため等、白内障手術における他のステップのために用いられてもよい。
【0003】
レーザはまた、網膜硝子体手術において用いられてもよい。幾つかの処置において、レーザは、切除のために硝子体線維を切断又は破壊するよう、硝子体切除のために用いられてもよい。レーザは、硝子体切除プローブに組み込まれてもよく、レーザからのエネルギーは、切除のために硝子体繊維を切断又は破壊するよう硝子体繊維に印加されてもよい。
【0004】
他の網膜硝子体用途において、レーザは、網膜組織の光凝固のために用いられてもよい。レーザ光凝固術は、網膜裂孔及び／又は糖尿病性網膜症の影響等の問題を処置するために用いられてもよい。
【0005】
米国特許出願公開第２０１８／０３６０６５７号明細書は、眼科用レーザシステムの例を開示している。その出願は、外科的切開を形成するため、又は眼組織を光破壊するため、並びにレーザ支援白内障手術（ＬＡＣＳ）等の白内障手術のため等のレーザ使用を説明している。米国特許出願公開第２０１９／０２０１２３８号明細書は、眼科用レーザシステムの他の例を開示している。その出願は、硝子体繊維を切断又は破壊するための硝子体切除プローブ等におけるレーザ使用を説明している。米国特許出願公開第２０１８／０３６０６５７号明細書及び米国特許出願公開第２０１９／０２０１２３８号明細書は、その全体が参照により本明細書中に明示的に組み込まれる。
【0006】
幾つかのレーザシステムはパルスを放出し、パルスは所望の持続時間及び繰り返し率を有する。レーザをパルスで動作させることにより、特定の用途に望ましい出力及びエネルギー特性を達成することができる。加えて、レーザによって放出されるビームのエネルギーは、レーザ自体を制御することによって制御することができる一方で、幾つかのシステムにおいて、レーザから下流のレーザビームのエネルギー量を制御することが望ましい。レーザパルス選択のための既存のシステムは、通常、電力損失、複雑性、コスト等の１つ以上の欠点を有する。レーザパルス選択のための改良されたシステム及び方法に対するニーズが存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本開示は、レーザ電磁エネルギーの出力を選択的に可能にするか又は阻止するための改良されたシステム及び方法に向けられる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
幾つかの実施形態において、レーザシステムは、電磁放射を放出するよう構成されるレーザと、シャッタ及びシャッタモータを備えるレーザシャッタアセンブリと、を備える。シャッタモータは、レーザによって放出される電磁放射がレーザシステムから出力されることを可能にする第１の位置と、レーザによって放出される電磁放射がレーザシステムから出力されることを阻止する第２の位置との間で交互にシャッタを移動させるよう構成される。レーザは、電磁放射をパルスで放出するよう構成されてもよい。
【0009】
幾つかの実施形態において、第１の位置において、シャッタは、レーザによって放出される電磁放射の経路外に位置決めされ、第２の位置において、シャッタは、レーザによって放出される電磁放射の経路内に位置決めされる。
【0010】
幾つかの実施形態において、第１の位置において、シャッタは、レーザによって放出される電磁放射の経路内に位置決めされ、第２の位置において、シャッタは、レーザによって放出される電磁放射の経路外に位置決めされる。
【0011】
幾つかの実施形態において、第１の位置において、シャッタは、レーザによって放出される電磁放射の経路内に第１の配向で位置決めされ、第２の位置において、シャッタは、レーザによって放出される電磁放射の経路内に第２の配向で位置決めされ、第２の配向は、第１の配向とは異なる。
【0012】
幾つかの実施形態において、レーザシステムは、第１の位置と第２の位置との間でシャッタを移動させることを制御するよう、シャッタモータドライバに信号を送信する適合されるコントローラを更に備える。
【0013】
幾つかの実施形態において、シャッタは、ミラーを備えてもよく、シャッタモータは、ガルバノメータモータを備えてもよい。ガルバノメータモータは、選択された角度だけミラー軸を中心としてミラーを回転させることによって、第１の位置と第２の位置との間でミラーを移動させるよう構成されてもよい。ミラー軸と、ミラーに隣接する電磁放射の経路とは、互いに対してスキューライン関係にあってもよい。
【0014】
幾つかの実施形態において、レーザシステムは、レーザシステムを出る各レーザパルスの電磁エネルギーの量を調整するよう構成されるレーザエネルギー制御システムを更に備えてもよい。レーザエネルギー制御システムは、波長板と、波長板モータと、偏光板とを備えてもよく、波長板モータは、レーザエネルギー制御システムを通過するよう許可されるレーザ電磁エネルギーの異なる割合に対応する異なる位置に波長板を移動させるよう構成される。
【0015】
幾つかの実施形態において、レーザシステムを制御する方法は、経路内のレーザから電磁放射を放出することと、レーザによって放出される電磁放射がレーザシステムから出力される第１の位置と、レーザによって放出される電磁放射がレーザシステムから出力されない第２の位置との間で交互にシャッタを移動させることと、を含む。電磁放射は、パルスでレーザから放出されてもよい。
【0016】
幾つかの実施形態において、本方法は、第１の位置と第２の位置との間でシャッタを移動させることを制御するよう、コントローラからシャッタモータドライバに信号を送信することを更に含んでもよい。
【0017】
幾つかの実施形態において、シャッタを第１の位置と第２の位置との間で交互に移動させることは、ガルバノメータモータがミラーをミラー軸を中心として第１の位置と第２の位置との間で往復回転させることを含んでもよい。
【0018】
幾つかの実施形態において、本方法は、レーザシステムを出る各レーザパルスの電磁エネルギーの量を調整するよう、レーザによって放出される電磁放射の経路内の波長板を異なる位置に移動させることを更に含んでもよい。波長板の異なる位置は、レーザシステムから出力されることが許可されるレーザ電磁エネルギーの異なる割合に対応してもよい。
【0019】
本発明の実施形態の更なる実施例及び特徴は、図面及び詳細な説明から明らかになるであろう。
【0020】
添付図面は、本明細書中に開示する装置及び方法の実装形態を例示し、明細書と共に、本開示の原理を説明する目的を果たす。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本開示によるレーザシステムの一実施例の略図を示し、レーザシステムのシャッタは、レーザによって放出される電磁放射がレーザシステムから出力されることを可能にする第１の位置にある。
【図3】シャッタが第１の配向にあるシャッタ及びシャッタモータの一実施例を示す。
【図5】本開示によるレーザシステムの別の実施例の略図を示し、レーザシステムのシャッタは、レーザによって放出される電磁放射がレーザシステムから出力されることを可能にする第１の位置にある。
【図7】本開示によるレーザシステムの別の実施例の略図を示し、レーザシステムのシャッタは、レーザによって放出される電磁放射がレーザシステムから出力されることを可能にする第１の位置にある。
【図9】本開示によるレーザシステムの別の実施例の略図を示し、レーザシステムのシャッタは、レーザによって放出される電磁放射がレーザシステムから出力されることを可能にする第１の位置にある。
【図11】例示的なシャッタ制御プロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下の詳細な説明を参照することにより、添付図面に対する理解が深まる可能性がある。
【0023】
本開示の原理の理解を促すことを目的として、図面に示す実装をここで参照し、特定の文言を用いてこれらの実装及び他の実装を説明する。それにも関わらず、図面に示すか又は本明細書中に説明する実施例によって、特許請求項の適用範囲の何の限定も意図しないことは理解されるであろう。図示又は説明するシステム、装置、機器、又は方法に対する任意の変更及び更なる修正、並びに本開示の原理の任意の更なる適用は、本開示が関連する当業者にとって通常想起されるものと十分に考えられる。特に、本開示の１つの実装に関して説明される特徴、コンポーネント、及び／又はステップは、本開示の他の実装に関して説明される特徴、コンポーネント、及び／又はステップと組み合わされてもよい。簡略化のために、場合により、図面全体を通して同じ参照番号を用いて同じ又は類似の部分を参照する。
【0024】
本明細書中で用いる呼称「第１」及び「第２」とは、任意の特定位置又は他の特性を示すか又は暗示するよう意味しない。むしろ、「第１」及び「第２」という呼称が本明細書中で用いられる場合、一方のコンポーネントを別のものと区別するためだけに用いられる。用語「取り付け」、「接続」、「結合」等は、直接又は間接的な取り付け、接続、結合等が指定されていない限り、１つ以上の他の部品を介して直接又は間接的に１つの部品を別のものに取り付け、接続、結合すること等を意味する。
【0025】
図１及び２は、本開示による例示的なレーザシステム１０の略図を示している。図１は、レーザ１４によって放出される電磁放射がレーザシステム１０から出力されることを可能にする第１の位置におけるレーザシステム１０のシャッタ２２を有するレーザシステム１０を示している。この実施形態において、第１の位置において、シャッタ２２は、レーザ１４によって放出される電磁放射の経路１５の外に位置決めされる。図２は、レーザ１４によって放出される電磁放射がレーザシステム１０から出力されることを阻止する第２の位置におけるレーザシステム１０のシャッタ２２を有するレーザシステム１０を示している。この実施形態において、第２の位置において、シャッタ２２は、レーザ１４によって放出される電磁放射の経路１５内に位置決めされる。
【0026】
図１及び２に示すように、例示のレーザシステム１０は、レーザ１４と、レーザシャッタアセンブリ２０と、任意のレーザエネルギー制御システム４０とを備えている。所望であれば、用途に応じて、レーザシステム１０はまた、１つ以上の他の光学コンポーネント又は他のコンポーネントも備えてもよい。レーザ１４は、電磁放射をパルスで放出するよう構成される。動作中、レーザ１４は、レーザ経路１５に沿ってパルスでレーザ電磁放射を放出する。下で説明するようにシャッタ２２によって許可されると、レーザ電磁エネルギーはシステム１０の出力を出て、ターゲット８０に向けられる。ターゲット８０は、光ファイバ、レンズ、又は他のコンポーネント等の別の光学コンポーネントであってもよいか、又はターゲット８０は、レーザエネルギーの最終ターゲットであってもよい。例えば、ターゲット８０は、白内障水晶体、硝子体繊維、網膜組織、又は他の組織等の眼組織であってもよい。
【0027】
図示の実施例において、レーザシャッタアセンブリ２０は、シャッタ２２と、シャッタモータ２４と、シャッタモータドライバ２６とを備える。シャッタモータ２２は、シャッタ２２がレーザ１４によって放出される電磁放射の経路１５の外に位置決めされる図１に示す位置と、シャッタ２２がレーザ１４によって放出される電磁放射の経路１５内に位置決めされる図２に示す位置との間で交互にシャッタ２２を移動させるよう構成される。
【0028】
例示的なシャッタモータ２４及びシャッタ２２のアセンブリを図３及び４に示す。シャッタモータ２４は、シャッタ２２を所望の方法で移動させることができる任意の適切なモータであってもよく、シャッタ２２は、シャッタ２２がレーザ１４によって放出される電磁放射の経路１５内に位置決めされる場合に、レーザ１４からの電磁放射を遮断又は方向転換するよう適合される任意の適切なシャッタであってもよい。
【0029】
一実施例において、シャッタモータ２４及びシャッタ２２は、シャッタモータ２４としてのガルバノメータモータと、シャッタ２２としてのミラーとを備えるガルボミラーであってもよい。レーザシステム１０等のレーザシステムにおいて用いられてもよい例示的なガルボミラーは、Ｃｏｍｐａｃｔ－５０６ Ｇａｌｖｏ等の、Ｐａｎｇｏｌｉｎ Ｌａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．の一部門であるＳｃａｎｎｅｒＭＡＸによって供給されるガルボミラー、並びに他のものを含む。
【0030】
シャッタモータ２４（例えば、ガルバノメータモータ）は、シャッタ２２（例えば、ミラー）を第１の位置と第２の位置との間で前後に迅速に移動させることができる。図３及び４の実施例において、シャッタ２２は、シャッタ軸２１を中心にシャッタモータ２４によって選択された回転角にわたって回動する。この実施例におけるシャッタ軸２１は、レーザ経路１５からオフセットされている。図３及び４において、レーザ経路１５は、図面の平面に対して垂直であり、図面のページに向かっている。図３及び４の実施例において、シャッタ（ミラー）軸２１及びミラーに隣接する電磁放射の経路１５は、互いに対してスキューライン関係にある（即ち、それらは異なる平面における線である）。シャッタモータ２４（例えば、ガルバノメータモータ）は、図１～２の実施形態においてシャッタ２２がレーザエネルギーの経路１５から外れている図３に示す第１の位置と、図１～２の実施形態においてシャッタ２２がレーザエネルギーの経路１５内にある図４に示す第２の位置との間でミラーを移動させるよう、シャッタ２２（例えば、ミラー）を選択された回転角だけ移動させることが可能である。
【0031】
図１において見ることができるように、レーザシステム１０において、シャッタ２２が第１の位置にある場合、シャッタ２２は、レーザ電磁放射の経路１５の外にあり、それによって、それを妨害又は方向転換しない。シャッタ２２が第１の位置にある場合、レーザ電磁放射は、レーザシステム１０から出力されて、矢印Ａによって示す方向にターゲット８０に向かって継続することが可能になる。矢印Ａによって示される方向は、レーザ１４からターゲット８０への方向を示し、直線であってもよいが、そうである必要はない。例えば、幾つかの実施形態において、１つ以上の光学コンポーネントは、矢印Ａによって示す方向が直線ではないように、レーザ１４とターゲット８０との間でレーザエネルギーを方向転換してもよい。
【0032】
図２において見ることができるように、レーザシステム１０において、シャッタ２２が第２の位置にある場合、シャッタ２２は、レーザ電磁放射の経路１５内にあり、それによって、それを妨害又は方向転換している。シャッタ２２は、レーザ電磁放射を吸収及び／又は反射してもよい。この実施形態において、シャッタ２２が第２の位置にある場合、シャッタ２２は、レーザ電磁放射を吸収及び／又は拡散するよう設計されるビームダンプ２８に対して矢印Ｂの方向にそれを反射する。矢印Ｂによって示す方向は、レーザ１４からビームダンプ２８への方向を示し、矢印Ａによって示す方向と同様に、１つ以上の光学コンポーネントがレーザ１４とビームダンプ２８との間でレーザエネルギーを方向転換する可能性があるため、直線であってもなくてもよい。例えば、この実施形態において、シャッタ２２は、第２の位置にある場合、レーザエネルギーをビームダンプ２８に方向転換する。レーザ電磁エネルギーを吸収及び／又は拡散するための特徴、例えば、艶消し黒色、リッジ、金属、又は他の特性を有する様々なビームダンプが公知であり、利用可能である。幾つかの実施形態において、シャッタ２２は、ビームダンプ２８の有無に関わらず、レーザ電磁エネルギーを吸収及び／又は拡散するよう設計されてもよい。図２において見ることができるように、シャッタ２２が第２の位置にある場合、レーザ電磁放射は、レーザシステム１０から出力されることを妨げられる。
【0033】
図１及び２に示すように、例示的なレーザシステム１０は、レーザエネルギー制御システム４０を備えてもよい。レーザエネルギー制御システム４０は、波長板４２と、波長板４２を移動させるための機構とを備える。波長板を移動させる機構は、中空モータシャフト５６を含む波長板モータ５４を備えてもよい。波長板４２は、中空モータシャフト５６の一端に取り付けられ、波長板アダプタ４４を用いて波長板４２を中空モータシャフト５６に取り付けてもよい。レーザエネルギー制御システム４０のコンポーネントは、レーザ１４からのレーザ電磁放射が、一端において中空モータシャフト５６に入り、中空モータシャフト５６を通過し、次いで、中空モータシャフト５６の他端において波長板４２を通って出るように配置される。レーザエネルギー制御システム４０は、更に、波長板モータ５４のための波長板モータドライバ５２を備える。動作において、波長板モータ５４は、所望の角移動量で中空モータシャフト５６を回転させ、それによって、所望の角移動量で波長板４２を回転させる。
【0034】
波長板４２は、偏光板７０と協働して、波長板４２の回転によって制御される量のレーザエネルギーを通過又は遮断する。偏光されるレーザエネルギーは波長板４２を通過し、ひいては、波長板４２の回転位置に基づいて、偏光されたレーザビームを０～９０度のいずれかの角度に回転させる。波長板４２を通過した後、レーザエネルギーは偏光板７０に到達し、偏光板７０は、１つの偏光面において偏光されるレーザエネルギーを通過させ、他の偏光を有する任意のレーザエネルギーを反射する。偏光板７０によって反射されるレーザエネルギーは、方向Ｃにおいてビームダンプ７２に向けられてもよい。矢印Ｃによって示す方向は、偏光板７０からビームダンプ７２への方向を示し、矢印Ａ及びＢによって示す方向と同様に、１つ以上の光学コンポーネントが偏光板７０とビームダンプ７２との間でレーザエネルギーを方向転換する可能性があるため、直線であってもなくてもよい。
【0035】
波長板４２の動作位置は、９０度の円弧に沿った増分位置であってもよい。円弧の片側に至るまで、波長板４２は、偏光板７０によって許容される偏光に対して９０度回転されるよう極性を変化させてもよい（又は、レーザ電磁放射が偏光板７０によって許容される偏光に対して既に９０度回転された波長板４２に入射する実施形態において、波長板４２は極性を変化させないままであってもよい）。偏光板７０によって許容される偏光に対して９０度に配向される極性を有するレーザエネルギーが偏光板７０に当たると、偏光板７０はそのレーザエネルギーを反射する。円弧の他方の側に至るまで、波長板４２は、偏光板７０によって許容される偏光と同じ平面内にあるよう極性を変化させてもよい（又は、レーザ電磁放射が偏光板７０によって許容される偏光と同じ平面内で既に波長板４２に入射する実施形態において、波長板４２は極性を変化させないままであってもよい）。偏光板７０によって許容される偏光と同じ平面内に配向される極性を有するレーザエネルギーが偏光板７０に当たると、偏光板７０はそのレーザエネルギーを通過させる。９０度の円弧に沿った中間の角度位置において、波長板４２は、偏光板７０によって許容される偏光と同じ平面内に配向されることと、その平面に対して９０度回転されることとの間で、レーザ電磁放射の極性を徐々に変化させる。従って、偏光板７０と組み合わされる波長板４２は、波長板４２の角度位置に応じて、レーザエネルギーの０％～１００％までのいずれかをターゲット８０へのレーザシステム１０の出力へと通過させる。
【0036】
図１及び２に示す例示的なレーザシステム１０はまた、シャッタ２２と、実装される場合には波長板４２との動作を制御するためのコントローラ６０を備える。図示の実施形態において、コントローラ６０は、トリガ入力６２と、制御データプロセッサ６４と、シャッタモータ制御６６と、波長板制御６８とを備える。
【0037】
トリガ入力６２は、レーザパルスのタイミングに関する信号を受信する。制御データプロセッサ６４は、シャッタ２２と、実装される場合には波長板４２とを制御するために用いられる、レーザシステム１０のための所望の出力に関するシステム制御１８からの入力を受信する。制御データプロセッサ６４はまた、レーザパルスのタイミングを示す信号をトリガ入力６２から受信する。
【0038】
システム制御１８は、ユーザ制御又は自動制御によって選択されてもよい所望の動作モードに基づいて、制御データプロセッサ６４に入力を供給する。例えば、動作モードは、レーザパルスの全てをシステム出力に通過させるか、レーザパルスのいずれもシステム出力に通過させないか、又はレーザパルスのある一定の割合をシステム出力に通過させることによって制御することができる、ある一定レベルのレーザエネルギー出力に対するものであってもよい。例えば、所望レベルのレーザエネルギー出力は、１０パルス中１つのパルスを通過させること、１０パルス中２つのパルスを通過させること、１０パルス中３つのパルスを通過させること等に対応してもよい。別の言い方をすれば、所望レベルのレーザエネルギー出力は、レーザパルスの１０％、２０％、３０％等を通過させることに対応してもよい。所望レベルのレーザエネルギー出力はまた、異なるシーケンスのレーザパルスを通過させることに対応してもよい。例えば、所望レベルのレーザエネルギー出力は、１つのレーザパルスを許可し、次いで１つのレーザパルスを不許可にし、次いで２つのレーザパルスを許可し、次いで１つのレーザパルスを不許可にし、次いでこのシーケンスを繰り返すシーケンスに対応してもよい。他の多くの例及び変形例が可能である。
【0039】
レーザシステム１０の所望の出力に関するシステム制御１８からの入力と、トリガ入力６２からの信号とに基づいて、制御データプロセッサ６４は、シャッタモータ制御６６に信号を送信し、次に、シャッタモータドライバ２６に信号を送信して、シャッタモータ２４及びシャッタ２２の移動を制御する。シャッタ２２を制御することによって、コントローラ６０は、レーザによって放出されるレーザパルスがレーザシステムの出力に進むか否かを制御する。この制御は、パルス毎に、又はパルスのグループに対して一度に行ってもよい。図示の実施例において、制御データプロセッサ６４はまた、波長板制御６８に信号を送信し、次に、波長板モータドライバ５２に信号を送信して、波長板モータ５４及び波長板４２の移動を制御する。波長板４２を制御することによって、コントローラ６０は、レーザシステムの出力に進む各レーザパルスのエネルギー量を制御する。
【0040】
コントローラ６０に加えて、本明細書中に開示するようなレーザシステムは、システムを制御するための当該技術分野で公知の他のコンピュータ及び電気コンポーネントを含んでもよい。コンピュータコンポーネントは、１つ以上のプロセッサ、メモリコンポーネント、並びにハードウェア及び／又はソフトウェアコンポーネントを含んでもよい。
【0041】
図５及び６は、本開示による別の例示的なレーザシステム１１の略図を示している。図１及び２と同じ図５及び６のコンポーネントは、同じ参照番号で示している。図５は、レーザ１４によって放出される電磁放射がレーザシステム１１から出力されることを許可する第１の位置におけるレーザシステム１１のシャッタ２２を有するレーザシステム１１を示している。図６は、レーザ１４によって放出される電磁放射がレーザシステム１１から出力されることを阻止する第２の位置におけるレーザシステム１１のシャッタ２２を有するレーザシステム１１を示している。
【0042】
図５及び６のレーザシステム１１は、図１及び２のレーザシステム１０と同様であるが、レーザシステム１１において、レーザエネルギー制御システム４０の一部は、レーザ１４の後且つレーザシャッタアセンブリ２０の前に位置決めされている点が異なる。この実施例において、波長板４２、中空モータシャフト５６を有する波長板モータ５４、及び波長板アダプタ４４は、レーザ１４の後且つレーザシャッタアセンブリ２０の前に位置決めされる。図示の実施例において、偏光板７０はレーザシャッタアセンブリ２０の後に位置しているが、偏光板７０は、或いは、レーザシャッタアセンブリ２０の前に位置してもよい。レーザシステム１１のコンポーネントは、レーザシステム１０に関して上で説明したものと同様に動作する。
【0043】
図７及び８は、本開示による別の例示的なレーザシステム１２の略図を示している。図１及び２と同じ図７及び８のコンポーネントは、同じ参照番号で示している。図７は、レーザ１４によって放出される電磁放射がレーザシステム１２から出力されることを許可する第１の位置におけるレーザシステム１２のシャッタ２２を有するレーザシステム１２を示している。図８は、レーザ１４によって放出される電磁放射がレーザシステム１２から出力されることを阻止する第２の位置におけるレーザシステム１２のシャッタ２２を有するレーザシステム１２を示している。
【0044】
図７及び８のレーザシステム１２は、図１及び２のレーザシステム１０と同様であるが、レーザシステム１２内のシャッタは、シャッタが図７に示す第１の位置にある場合、シャッタ２２がレーザ１４によって放出される電磁放射の経路１５内に位置決めされ、シャッタがレーザエネルギーをレーザシステム１２の出力及びターゲット８０に向かって矢印Ａで示す方向に反射するように、且つ、シャッタ２２が図８に示す第２の位置にある場合、シャッタ２２がレーザ１４によって放出される電磁放射の経路１５から外れて位置決めされ、レーザエネルギーがビームダンプ２８に矢印Ｂで示す方向に進むように配置されている点が異なる。
【0045】
他の点において、レーザシステム１２はレーザシステム１０と同様である。レーザシステム１２は、レーザ１４と、レーザシャッタアセンブリ２０と、任意のレーザエネルギー制御システム４１とを備える。レーザシステム１２はまた、１つ以上の他の光学コンポーネント又は他のコンポーネントを備えてもよい。動作において、レーザ１４は、レーザ経路１５に沿ってパルスでレーザ電磁放射を放出し、それによって、シャッタ２２が第１の位置にある場合、レーザエネルギーは、レーザシステム１２の出力を出て、ターゲット８０に向けられ、シャッタ２２が第２の位置にある場合、レーザエネルギーは、レーザシステム１２から出力されない。
【0046】
レーザシステム１０と同様に、レーザシステム１２内のレーザシャッタアセンブリ２０は、シャッタ２２と、シャッタモータ２４と、シャッタモータドライバ２６とを備える。シャッタモータ２２は、図７に示す第１の位置と図８に示す第２の位置との間で交互にシャッタ２２を移動させるよう構成されている。レーザシステム１２は、図３及び４に示すシャッタモータ２４及びシャッタ２２のアセンブリを含む、レーザシステム１０に関して上で説明したものと同様のシャッタモータ２４及びシャッタ２２を用いてもよい。
【0047】
レーザシステム１２は、レーザシステム１０に関して上で説明したレーザエネルギー制御システム４０と同様のレーザエネルギー制御システムを有してもよい。本明細書中に説明する他のレーザシステムの実施形態において用いられてもよい代替のレーザエネルギー制御システム４１を図７及び８に示す。
【0048】
レーザエネルギー制御システム４１は、波長板４２と、波長板４２を移動させるための機構とを備える。波長板４２を移動させるための機構は、波長板モータ５４と、歯車又はプーリ４８と、ベルト４６とを備えてもよい。レーザエネルギー制御システム４１は、更に、波長板モータ５４のための波長板モータドライバ５２を備える。ベルト４６は、波長板モータ５４による歯車又はプーリ４８の回転が波長板４２の回転を駆動するように、歯車又はプーリ４８及び波長板４２（又は波長板４２を担持するキャリッジ）の周囲に延在している。波長板モータ５４は、ステッピングモータであってもよいが、ボイスコイル及び他のモータ等の他の好適なモータが用いられてもよい。動作において、波長板モータ５４は歯車又はプーリ４８を駆動し、次に、それらがベルト４６を駆動し、それによって波長板４２を所望の角移動量で回転させる。
【0049】
波長板４２は、レーザエネルギー制御システム４０に関して上で説明したものと同様の方法で、偏光板７０と協働して、波長板４２の回転によって制御される量のレーザエネルギーを通過又は遮断する。偏光板７０と組み合わされる波長板４２は、波長板４２の角度位置に応じて、レーザエネルギーの０％～１００％までのいずれかをターゲット８０へのレーザシステム１２の出力へと通過させる。偏光板７０によって反射されるレーザエネルギーは、図７に示すように、方向Ｃにおいてビームダンプ７２に向けられてもよい。
【0050】
レーザシステム１２は、レーザシステム１０に関して上で説明したコントローラと同様のコントローラ６０を有してもよい。コントローラ６０は、トリガ入力６２と、制御データプロセッサ６４と、シャッタモータ制御６６と、波長板制御６８とを備え、全て上で説明したものと同様に動作する。レーザシステム１０と比較した場合のレーザシステム１２における１つの相違点は、レーザパルスがレーザシステム１２の出力に進むことを阻止すべき場合、コントローラ６０は、シャッタモータ制御６６を介して、図８に示すように、シャッタをレーザ経路から外すよう信号を送信し、レーザパルスがレーザシステム１２の出力に進むことを許可すべき場合、コントローラ６０は、シャッタモータ制御６６を介して、図７に示すように、シャッタをレーザ経路に入れるよう信号を送信することである。
【0051】
代替の実施形態において、図５及び６に関して上で説明したものと同様に、レーザシステム１２内のレーザエネルギー制御システム４１の全て又は一部は、レーザ１４の後且つレーザシャッタアセンブリ２０の前に位置決めされてもよい。例えば、波長板４２、波長板モータ５４、歯車又はプーリ４８、及びベルト４６は、レーザ１４の後且つレーザシャッタアセンブリ２０の前に位置決めされてもよい。加えて、偏光板７０は、レーザシャッタアセンブリ２０の前又は後に位置してもよい。
【0052】
図９及び１０は、本開示による別の例示的なレーザシステム１３の略図を示している。図１及び２と同じ図９及び１０のコンポーネントは、同じ参照番号で示している。図９は、レーザ１４によって放出される電磁放射がレーザシステム１３から出力され、シャッタ２２及び任意のミラー２７によって反射されることを許可する第１の位置におけるレーザシステム１３のシャッタ２２を有するレーザシステム１３を示している。図１０は、レーザ１４によって放出される電磁放射がレーザシステム１３から出力され、シャッタ２２によってビームダンプ２８に反射されることを阻止する第２の位置におけるレーザシステム１３のシャッタ２２を有するレーザシステム１３を示している。
【0053】
図９及び１０のレーザシステム１３は、図１及び２のレーザシステム１０と同様であるが、レーザシステム１３内のシャッタは、シャッタが図９に示す第１の位置にある場合、シャッタ２２がレーザ１４によって放出される電磁放射の経路１５内に位置決めされ、シャッタがレーザエネルギーをレーザシステム１１の出力及びターゲット８０に向かって矢印Ａで示す方向に反射するように、且つ、シャッタ２２が図１０に示す第２の位置にある場合、シャッタ２２がまた、レーザ１４によって放出される電磁放射の経路１５内ではあるが、シャッタ２２がレーザエネルギーをビームダンプ２８に対して矢印Ｂで示す方向に反射するように異なる配向に位置決めされるように、配置されている点が異なる。
【0054】
他の点において、レーザシステム１３はレーザシステム１０と同様である。レーザシステム１３は、レーザ１４と、レーザシャッタアセンブリ２０と、任意のレーザエネルギー制御システム４０とを備える。レーザシステム１３はまた、１つ以上の他の光学コンポーネント又は他のコンポーネントを備えてもよい。動作において、レーザ１４は、レーザ経路１５に沿ってパルスでレーザ電磁放射を放出し、それによって、シャッタ２２が第１の位置にある場合、レーザエネルギーは、レーザシステム１３の出力を出て、ターゲット８０に向けられ、シャッタ２２が第２の位置にある場合、レーザエネルギーは、レーザシステム１３から出力されない。
【0055】
レーザシステム１０と同様に、レーザシステム１３内のレーザシャッタアセンブリ２０は、シャッタ２２と、シャッタモータ２４と、シャッタモータドライバ２６とを備える。シャッタモータ２２は、図９に示す第１の位置と図１０に示す第２の位置との間で交互にシャッタ２２を移動させるよう構成されている。レーザシステム１３は、図３及び４に示すシャッタモータ２４及びシャッタ２２のアセンブリを含む、レーザシステム１０に関して上で説明したものと同様のシャッタモータ２４及びシャッタ２２を用いてもよい。
【0056】
レーザシステム１３は、レーザシステム１０に関して上で説明したレーザエネルギー制御システム４０と同様のレーザエネルギー制御システムを有してもよい。レーザシステム１０及び１１と同様に、レーザシステム１３は、図７及び８に示すレーザエネルギー制御システム４１のようなレーザエネルギー制御システムを用いてもよい。
【0057】
レーザシステム１３は、レーザシステム１０に関して上で説明したコントローラと同様のコントローラ６０を有してもよい。コントローラ６０は、トリガ入力６２と、制御データプロセッサ６４と、シャッタモータ制御６６と、波長板制御６８とを備え、全て上で説明したものと同様に動作する。レーザシステム１０と比較した場合のレーザシステム１３における１つの相違点は、レーザパルスがレーザシステム１３の出力に進むことを許可すべき場合、コントローラ６０は、シャッタモータ制御６６を介して、図９に示すように、レーザ経路内のシャッタ２２を第１の配向に置くよう信号を送信し、レーザパルスがレーザシステム１３の出力に進むことを阻止すべき場合、コントローラ６０は、シャッタモータ制御６６を介して、図１０に示すように、レーザ経路内のシャッタ２２を第２の配向に置くよう信号を送信し、ここで第２の配向は第１の配向とは異なることである。
【0058】
代替の実施形態において、図５及び６に関して上で説明したものと同様に、レーザシステム１３内のレーザエネルギー制御システム４０の全て又は一部は、レーザ１４の後且つレーザシャッタアセンブリ２０の前に位置決めされてもよい。例えば、波長板４２、中空モータシャフト５６を有する波長板モータ５４、及び波長板アダプタ４４は、レーザ１４の後且つレーザシャッタアセンブリ２０の前に位置決めされてもよい。加えて、偏光板７０は、レーザシャッタアセンブリ２０の前又は後に位置してもよい。
【0059】
図１１は、レーザシステム１０、レーザシステム１１、及びレーザシステム１３等の本明細書中に開示するようなレーザシステムと共に用いられてもよい例示的なシャッタ制御プロセスを示している。レーザ１４の動作に基づいて、図１１のＳ１に示すような信号が、レーザ１４によって放出される各レーザパルスに先立って、コントローラ６０のトリガ入力６２に送信される。例えば、レーザ１４が１ＫＨｚ（毎秒１０００レーザパルス）で動作している場合、レーザパルストリガ信号１０１は、１ＫＨｚの周波数で、各レーザパルスに先立ってコントローラ６０のトリガ入力６２に送信される。別の実施例として、レーザ１４が９００Ｈｚ（毎秒９００レーザパルス）で動作している場合、レーザパルストリガ信号１０１は、９００Ｈｚの周波数で、各レーザパルスに先立ってコントローラ６０のトリガ入力６２に送信される。他の多くの変形例が可能である。レーザは、特定の用途に適した任意の周波数でパルスを放出してもよく、動作中に周波数を切り替えてもよい。
【0060】
制御データプロセッサ６４は、レーザパルストリガ信号１０１に基づいてレーザパルスのタイミングを示す信号をトリガ入力６２から受信する。トリガ入力６２からの信号及びレーザシステムに対する所望の出力に関するシステム制御１８からの入力に基づいて、制御データプロセッサ６４は、シャッタモータ制御６６に信号を送信し、次に、シャッタモータドライバ２６に信号を送信して、シャッタモータ２４及びシャッタ２２の移動を制御する。シャッタモータ制御６６からシャッタモータドライバ２６に送信される信号の一例を図１１のＳ２に示す。信号１２１は、シャッタモータ２４に、レーザエネルギーがターゲット８０に向かってレーザシステムの出力を継続することを可能にする位置、例えば、図１、５、７、又は９に示すようなシャッタ２２の第１の位置にシャッタ２２を移動させる。信号１２２は、シャッタモータ２４に、レーザエネルギーがターゲット８０に向かってレーザシステムの出力に継続することをシャッタ位置が阻止する位置、例えば、図２、６、８、又は１０に示すようなシャッタ２２の第２の位置にシャッタ２２を移動させる。
【0061】
レーザ１４によって放射されるレーザパルスのタイミングは、図１１のＬ１において示されている。Ｌ１に示すように、レーザパルス１１１は、各レーザパルストリガ信号１０１がコントローラ６０のトリガ入力６２に送信された直後にレーザ１４によって放出される。シャッタ２２の位置は、各レーザパルス１１１がレーザシステムの出力に到達するか否かを特定する。
【0062】
レーザシステムの出力に到達するレーザパルス１３１は、図１１のＬ２において示されている。シャッタ２２が、レーザエネルギーがレーザシステム出力に向けられることを許可するよう、即ち、信号１２１の後ではあるが、信号１２２の前に位置決めされた場合、レーザパルスは、レーザパルス１３１によって示すレーザシステムを出ることを許可される。シャッタ２２が、レーザエネルギーがレーザシステム出力に向けられることを許可しないよう、即ち、信号１２２の後であるが信号１２１の前に位置決めされた場合、レーザパルスは、Ｌ１に存在するレーザパルス１１１がＬ２に存在しない空間１３２によって示されるように、レーザシステムを出ることを許可されない。
【0063】
シャッタモータ２４は、シャッタ２２を第１の位置と第２の位置との間で迅速に移動させることができるため、レーザシステムは、レーザからのパルスがパルス毎にシステム出力に到達することを選択的に可能にしてもよい。レーザシステムはまた、一度にレーザパルスの群がシステム出力に到達することを可能にしてもよく、一度にレーザパルスの群がシステム出力に到達することを阻止してもよい。
【0064】
幾つかの実施形態において、本明細書中に説明するようなレーザシステムは、白内障手術のために用いられてもよい。幾つかの実施形態において、レーザシステムの出力エネルギーは、白内障水晶体の破砕又は超音波水晶体乳化吸引術のために用いられてもよい。幾つかの実施例において、レーザ出力は、白内障水晶体の初期破砕のために用いられ、その後、切除のための水晶体の破壊を完了するよう、超音波ハンドピースを用いて水晶体の超音波水晶体乳化吸引術が続く。他の実施例において、レーザ出力は、超音波エネルギーの別途印加を必要とせずに、水晶体の切除のために十分な程度まで、水晶体の破砕又は超音波水晶体乳化吸引術のために用いられてもよい。追加又は代替として、レーザ出力は、角膜切開を行うため、及び／又は水晶体嚢を開放するために適していてもよい。
【0065】
他の実施形態において、レーザシステムは、網膜硝子体手術に適していてもよい。幾つかの実施形態において、レーザシステムの出力エネルギーは、切除のために硝子体繊維を切断又は破壊するために適していてもよい。他の網膜硝子体用途において、レーザ出力は、網膜裂傷及び／又は糖尿病性網膜症の影響等の問題を治療するよう網膜組織の光凝固等の眼組織治療に適していてもよい。
【0066】
一実施例において、レーザは赤外領域で動作する。例えば、レーザは、中赤外領域、例えば約２．０ミクロン～約４．０ミクロンの波長範囲の電磁放射を出力してもよい。幾つかの例示的な波長は、約２．５ミクロン～３．５ミクロン、例えば、約２．７ミクロン、約２．７５ミクロン、約２．８ミクロン、又は約３．０ミクロンを含む。かかるレーザは、例えば、白内障手術における水晶体破砕、又は他の処置に適していてもよい。別の実施例において、レーザは、紫外線領域の電磁放射を放出する。別の実施例において、レーザは、可視領域の電磁放射を放出する。
【0067】
レーザパルスを選択的に出力する、及び／又はレーザ出力エネルギーを制御する能力は、レーザ制御が有利である処置に有用である。例えば、白内障手術において、最初に水晶体を破壊するために高出力でレーザシステムを動作させるが、より小さい破片を破壊するために低出力でレーザシステムを動作させることが望ましい場合がある。レーザパルスのパルス数制御及び／又はパルスエネルギーレベル制御は、そうでなければ、ハンドピースの灌流システムによって眼から吸引され得る前に押し流される可能性があるより小さい粒子に適用されるべき正しいレベルの力を可能にする。
【0068】
当業者ならば理解するように、本明細書中に開示するシステム及び方法は、従来のシステム及び方法よりも優れた利点を有する。例えば、幾つかの従来のシステム及び方法において、パルスを選択することは、大量の電力を必要とする可能性があり、レーザ電力の望ましくない損失をもたらす可能性がある。ポッケルスセルシステムは、結晶に高電圧を印加することによってレーザビームの極性を回転させる結晶を用いる。高電圧は、必要とされる極性回転量に基づいて０～６．５ＫＶまで変化することができる。対照的に、本明細書中に説明するようなシステム及び方法は、低電力使用による、レーザ電力の望ましくない損失が無いか、又は本質的に無いレーザパルスを選択することができる。更に、本明細書中に説明するようなシステムのコストは、ある特定の他のシステムよりも実質的に低い可能性がある。また、幾つかの実施形態において、高電圧は必要とされず、システムの電磁適合性を向上させる。
【0069】
当業者には、本開示が包含する実施形態が、上で説明した特定の例示的実施形態に限定されないことが正しく認識されるであろう。例示的な実施形態を図示及び説明してきたが、前述した開示においては、広範囲の修正、変更、及び置換が考えられる。かかる変形例が、本開示の適用範囲から逸脱することなく、前述したものに対して行われてもよいことを理解されたい。従って、添付の特許請求の範囲は、広範に且つ本開示と整合するように解釈されることが適切である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】