JP2021078640A

JP2021078640A - パルス照射方法およびパルス照射装置

Info

Publication number: JP2021078640A
Application number: JP2019207610A
Authority: JP
Inventors: 恵美悠小川; Emiyu Ogawa; 荒井　恒憲; Tsunenori Arai; 恒憲荒井; 松下　俊一; Shunichi Matsushita; 俊一松下; 奈良　一孝; Kazutaka Nara; 一孝奈良; 喬介山内; Kyosuke Yamauchi
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-05-27
Also published as: EP4062850A1; US20220249865A1; CN114641249A; KR20220103094A; EP4062850A4; WO2021100778A1

Abstract

【課題】例えば、生体組織に存在する細胞の加熱を抑制しながら生体組織内のコラーゲン繊維を選択的に加熱することが可能なパルス照射方法およびパルス照射装置を得る。【解決手段】本発明のパルス照射方法は、例えば、生体組織に光のパルスを照射して加熱するパルス照射方法であって、光の波長が、生体組織に光を照射した場合の生体組織内のコラーゲン繊維の昇温幅が生体組織内に含まれコラーゲン繊維の周囲に存在する細胞を含む水の昇温幅よりも大きくなる範囲に設定される。【選択図】図４

Description

本発明は、パルス照射方法およびパルス照射装置に関する。

従来、皮膚治療として、例えば、皮膚へのレーザ光の照射によってコラーゲン繊維を加熱して凝固する凝固治療が行われている。

Current Laser Resurfacing Technologies: A Review that Delves Beneath the Surface, Jason Preissig, Kristy Hamilton, Ramsey Markus, Seminars in Plastic Surgery, Vol. 26, No.3, 2012, PP. 109-116

しかしながら、レーザ光の照射によって生体組織、特に皮膚を加熱すると、コラーゲン繊維だけでなく同様の加熱が生体組織内の細胞にも生じるため、副作用を抑制し難くなる虞があった。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、生体組織に存在する細胞の加熱を抑制しながら生体組織内のコラーゲン繊維を選択的に加熱することが可能なパルス照射方法およびパルス照射装置を得ることである。

本発明のパルス照射方法は、生体組織に光のパルスを照射して加熱するパルス照射方法であって、前記光の波長が、前記生体組織に前記光を照射した場合の前記生体組織内のコラーゲン繊維の昇温幅が前記生体組織内に含まれ前記コラーゲン繊維の周囲に存在する細胞を含む水の昇温幅よりも大きくなる範囲に設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記細胞は繊維芽細胞である。

前記パルス照射方法は、例えば、前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返す。

前記パルス照射方法では、例えば、前記非照射期間が、前記非照射期間終了時における前記水の温度が第一温度以下になるよう設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記非照射期間が、当該非照射期間終了時における前記水の温度が当該非照射期間の直前の前記照射期間開始時の前記水の温度と略同じになるよう、設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記非照射期間が、当該非照射期間終了時における前記コラーゲン繊維の温度が当該非照射期間の直前の前記照射期間開始時の前記コラーゲン繊維の温度より高くなるよう、設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記非照射期間が、当該非照射期間の直前の前記照射期間の終了時から、前記コラーゲン繊維の温度が、前記照射期間開始時の温度に当該照射期間における前記コラーゲン繊維の昇温幅を自然対数の底で除算した温度幅を加えた温度に降下するまでの熱緩和時間に基づいて設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記非照射期間が、前記熱緩和時間以上となるよう設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記非照射期間が、８０［ｍｓ］以上２１０［ｍｓ］以下である。

前記パルス照射方法では、例えば、前記波長および前記パルスの照射期間が、当該照射期間終了時における前記水の温度が第二温度以下になるよう設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記第二温度は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性する熱変性閾値温度である。

前記パルス照射方法では、例えば、前記第二温度は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が可逆熱変性する可逆熱変性閾値温度である。

前記パルス照射方法では、例えば、前記波長および前記パルスの照射期間は、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、前記細胞が熱損傷しないよう、設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記波長および前記パルスの照射期間は、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、前記細胞が可逆熱損傷するよう、設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記波長および前記パルスの照射期間は、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、前記細胞が熱損傷しないよう、設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記波長および前記パルスの照射期間は、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、前記細胞が可逆熱損傷するよう、設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記波長および前記パルスの照射期間は、前記生体組織の表面において熱蒸散が生じるよう設定される。

前記パルス照射方法は、例えば、前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数は、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、前記細胞が熱損傷しないよう、設定される。

前記パルス照射方法は、例えば、前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数は、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、前記細胞が可逆熱損傷するよう、設定される。

前記パルス照射方法は、例えば、前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数は、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、前記細胞が熱損傷しないよう、設定される。

前記パルス照射方法は、例えば、前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数は、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、前記細胞が可逆熱損傷するよう、設定される。

前記パルス照射方法は、例えば、前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数は、前記生体組織の表面において熱蒸散が生じるよう設定される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記生体組織に前記光を照射した場合の前記水の昇温幅に対する前記コラーゲン繊維の昇温幅の比は、１．１以上である。

前記パルス照射方法では、例えば、前記コラーゲン繊維の変性状態を検出し、前記コラーゲン繊維の所定の変性状態が検出された時点で、前記パルスの照射を終了する。

前記パルス照射方法では、例えば、前記パルスの照射期間において、複数の光のパルスが間欠的に照射される。

前記パルス照射方法では、例えば、前記光の波長は、前記コラーゲン繊維の吸収係数が前記水の吸収係数よりも大きい波長に設定される。

前記パルス照射方法では、前記光の波長は、１４８０［ｎｍ］より長い値に設定される。

前記パルス照射方法では、前記光の波長は、１６００［ｎｍ］以下の値に設定される。

本発明のパルス照射装置は、生体組織に光のパルスを照射して加熱するパルス照射装置であって、前記光の波長が、前記生体組織に前記光を照射した場合の前記生体組織内のコラーゲン繊維の昇温幅が前記生体組織内に含まれ前記コラーゲン繊維の周囲に存在する繊維芽細胞を含む水の昇温幅よりも大きくなる範囲に設定される。

前記パルス照射装置は、例えば、前記コラーゲン繊維の変性状態を検出する検出部を備え、前記検出部により前記コラーゲン繊維の所定の変性状態が検出された時点で、前記パルスの照射を終了する。

前記パルス照射装置では、例えば、前記光の波長は、１４８０［ｎｍ］より長い値に設定される。

前記パルス照射装置では、例えば、前記光の波長は、１６００［ｎｍ］以下の値に設定される。

本発明のパルス照射方法およびパルス照射装置によれば、生体組織に存在する細胞の加熱を抑制しながら生体組織内のコラーゲン繊維を選択的に加熱することができる。

図１は、実施形態のパルス照射装置の例示的かつ模式的な構成図である。図２は、生体組織の内部構造を示す模式図である。図３は、水およびコラーゲン分子の吸収係数ならびに水に対するコラーゲン分子の吸収係数の比と、の波長スペクトルを示す例示的かつ模式的なグラフである。図４は、実施形態のパルス照射方法による水およびコラーゲン繊維の経時的な温度変化を示す例示的かつ模式的なタイミングチャートである。図５は、実施形態のパルス照射方法におけるパルス照射期間と当該パルス照射期間での１パルスの照射における水に対するコラーゲン繊維の温度上昇比との相関関係を示す例示的なグラフである。図６は、実施形態のパルス照射方法におけるパルス照射期間のそれぞれに対して、パルス非照射期間の終了時における水の温度がパルス照射期間の開始時の温度と同じになるパルス非照射期間を示す例示的なグラフである。

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、下記の構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

［実施形態］
［パルス照射装置の構成］
図１は、パルス照射装置１の構成図である。図１に示されるように、パルス照射装置１は、パルスレーザ装置１０と、光学ヘッド２０と、光ファイバ３０と、制御装置４０と、センサ５０と、を備えている。

パルスレーザ装置１０は、近赤外のレーザ光のパルスを出射することができる。パルスレーザ装置１０により出射されたレーザ光のパルスは、光ファイバ３０を介して光学ヘッド２０へ伝送され、光学ヘッド２０から皮膚Ｓに照射される。光学ヘッド２０は、レーザ光のパルスを拡散、コリメート、または集光して皮膚Ｓに照射する。照射されたレーザ光のパルスにより、皮膚Ｓは加熱される。光学ヘッド２０は手動又はロボットアーム等によって移動し、レーザ光のパルスを皮膚Ｓの所望の箇所に照射できる。制御装置４０は、パルスレーザ装置１０が出射するレーザ光のパルスの強度、パルス照射期間（パルスＯＮ期間、パルス幅）、パルス非照射期間（パルスＯＦＦ期間）のようなスペックを設定し、かつ変更することができる。パルスレーザ装置１０はファイバレーザ装置や半導体レーザ装置を有することができる。皮膚Ｓは、生体組織の一例である。

センサ５０は、皮膚Ｓに含まれるコラーゲン繊維の熱変性状態を検出する。ここで、コラーゲン繊維の熱変性状態について、角膜を例に説明する。角膜は、主成分がコラーゲンであり、角膜内でコラーゲン繊維の配列が揃っているため、熱変成していない状態では透明度が高い。熱変性により角膜内のコラーゲンに構造変化が生じると、構造変化した部位が散乱中心となり、角膜は可視光領域で白濁する。これと同様の原理によって、光学的なセンサ５０による散乱状態の計測、例えば、照射光の後方散乱減衰の計測により、皮膚Ｓの熱変性状態を検出することができる。この場合、センサ５０は、非接触センサである。また、皮膚Ｓが熱変成すると、皮膚Ｓの硬度が大きくなる。よって、硬度センサのような機械的なセンサ５０による硬度の計測により、皮膚の熱変成状態を検出することができる。この場合、センサ５０は、接触センサである。角膜に限らず、他の生体組織でも、コラーゲン分子の熱変成状態の検出は可能である。制御装置４０は、センサ５０によりコラーゲン繊維の所定の変性状態が検出された時点で、パルスの照射を終了することができる。センサ５０は、検出部の一例である。

［皮膚（生体）の組織］
図２は、皮膚Ｓのような生体組織の内部構造を示す模式図である。図２に示されるように、皮膚Ｓは、生体水Ｓ１と、コラーゲン繊維の束であるコラーゲン繊維束Ｓ２と、繊維芽細胞Ｓ３と、を含んでいる。繊維芽細胞Ｓ３は、コラーゲン繊維を生成する。繊維芽細胞Ｓ３の光吸収特性および熱伝導特性は、水とほぼ同じである。よって、温度変化の分析において、繊維芽細胞Ｓ３は、水と見なせる。繊維芽細胞Ｓ３は、細胞の一例である。

［レーザ光の波長の設定］
図３は、水およびコラーゲン分子の吸収係数ならびに水に対するコラーゲン分子の吸収係数の比と、の波長スペクトルを示すグラフである。図３に示されるように、近赤外光の範囲において、水の吸収係数およびコラーゲン分子の吸収係数は、波長により異なることが判明している（小野真理ら，日レ医誌，３６，３２４，２０１５、およびKou, et al, Appl Opt，３２，３５３１−３５４０，１９９３）。水の吸収係数は、照射光の波長の１４００［ｎｍ］から１６００［ｎｍ］までの範囲において、波長が約１４５０［ｎｍ］である場合にピークとなり、波長が約１４５０［ｎｍ］よりも短くなるほど低下するとともに、波長が約１４５０［ｎｍ］よりも長くなるほど低下している。他方、コラーゲン分子の吸収係数は、照射光の波長の１４００［ｎｍ］から１６００［ｎｍ］までの範囲において、波長が約１５００［ｎｍ］である場合にピークとなり、波長が約１５００［ｎｍ］よりも短くなるほど低下するとともに、波長が約１５００［ｎｍ］よりも長くなるほど低下している。これにより、図３に示されるように、照射光の波長の１４００［ｎｍ］から１６００［ｎｍ］までの範囲において、水の吸収係数に対するコラーゲン分子の吸収係数の比（以下、吸収係数比と称する）は、波長が長くなるほど大きくなっている。また、コラーゲン分子の吸収係数は、波長が１６００［ｎｍ］より長くなると、さらに小さくなることが推定される。

このような性質から、本実施形態では、皮膚Ｓに照射するレーザ光の波長、すなわちパルスレーザ装置１０が出射するレーザ光の波長を、コラーゲン分子の吸収係数が水の吸収係数よりも大きくなる範囲、すなわち、波長を１４８０［ｎｍ］よりも長く設定する。波長が１４８０［ｎｍ］よりも長い範囲は、水よりもコラーゲン繊維（コラーゲン繊維束）が加熱されやすい範囲であると言うことができる。

また、上述したように、波長が約１６００［ｎｍ］よりも長い範囲では、コラーゲン分子の吸収係数は波長が長くなるほど低下しており、これは、波長が１６００［ｎｍ］よりも長いレーザ光の照射によっては、コラーゲン分子の光エネルギ吸収効率が低下することを意味する。そこで、本実施形態では、皮膚Ｓに照射するレーザ光の波長、すなわちパルスレーザ装置１０が出射するレーザ光の波長を、１６００［ｎｍ］以下に設定する。

このような考察から、本実施形態では、皮膚Ｓに照射するレーザ光の波長、すなわちパルスレーザ装置１０が出射するレーザ光の波長を、１４８０［ｎｍ］より長くかつ１６００［ｎｍ］以下に設定する。

［パルス照射期間およびパルス非照射期間の設定］
図４は、レーザ光のパルスの照射に伴う水およびコラーゲン繊維の温度の経時変化を示す模式的なタイミングチャートである。

図４に示されるように、パルス照射期間Ｔｏｎにおいて、レーザ光のエネルギを吸収することにより水およびコラーゲン繊維の温度は上昇する。ここで、上述したように、パルス照射期間Ｔｏｎにあっては、レーザ光の波長は、コラーゲン繊維の吸収係数が水の吸収係数よりも大きくなる波長に設定されているため、コラーゲン繊維の温度上昇（昇温幅）は、水の温度上昇（昇温幅）よりも大きくなる。言い換えると、レーザ光の波長は、パルス照射期間Ｔｏｎにおけるコラーゲン繊維の温度上昇がパルス照射期間Ｔｏｎにおける水の温度上昇よりも大きくなるよう、設定されている。

発明者らは、パルス照射期間Ｔｏｎにおいてコラーゲン繊維の温度が上昇する点に着目し、吸収係数比をより高くすることが可能なパルス照射期間Ｔｏｎを求めた。

図５は、パルス照射期間Ｔｏｎと当該パルス照射期間Ｔｏｎでの１パルスの照射における水に対するコラーゲン繊維の温度上昇比（以下、単に温度上昇比と記す）との相関関係を示すグラフである。図５は、皮下組織をモデル化した計算モデルに対する数値シミュレーションによる計算値である。数値シミュレーションでは、レーザ光の照射による熱変性深さの計算値が皮下組織のサンプルに対するレーザ光の照射による熱変性深さの実験値に近付くよう、境界条件や係数のようなパラメータが調整されている。また、この数値シミュレーションにおいて、１パルスあたりの照射エネルギは、パルス照射期間Ｔｏｎによらず、一定としている。すなわち、パルス照射期間Ｔｏｎが小さいほど単位時間あたりの照射エネルギは大きくなり、パルス照射期間Ｔｏｎが長いほど単位時間あたりの照射エネルギは小さくなる。このシミュレーションにより、種々の照射部位や、照射環境、照射条件等に対して、レーザ光の照射時における各部位の温度および温度の経時変化を推定することができる。水および繊維芽細胞の測温点は、互いに隙間をあけて隣接するコラーゲン繊維の間の位置（中間位置）であって、コラーゲン繊維による熱吸収の影響を受け難い位置に、設定される。

図５に示されるように、吸収係数比が１より大きいレーザ光の波長の範囲、具体的には１４８０［ｎｍ］より長い範囲にあっては、パルス照射期間Ｔｏｎが０．０１［μｓ］以上１０００［μｓ］以下の範囲において、温度上昇比を１より大きく維持できることが判明した。

他方、パルス非照射期間Ｔｏｆｆにあっては、図４に示されるように、周辺（空気）よりも温度が高くなったコラーゲン繊維および水から、その周辺に熱が伝達されることにより、水およびコラーゲン繊維の温度が下降する。ここで、水の温度降下およびコラーゲン繊維の温度降下は、水およびコラーゲン繊維の比熱に依存する。

発明者らは、パルス非照射期間Ｔｏｆｆにおいて水の温度が降下する点に着目し、水の温度上昇を抑制しながら、コラーゲン繊維の選択的な加熱を可能とするパルス非照射期間Ｔｏｆｆを求めた。

図６は、図５の結果が得られたのと同じ数値シミュレーションにおいて、パルス照射期間Ｔｏｎのそれぞれに対して、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時における水の温度が当該パルス非照射期間Ｔｏｆｆの直前のパルス照射期間Ｔｏｎの開始時の温度と同じになる（まで低下する）パルス非照射期間Ｔｏｆｆを示すグラフである。図６の例では、パルス照射期間Ｔｏｎの開始時における水の温度が、第一温度の一例である。

図６に示されるように、レーザ光の波長およびパルス照射期間Ｔｏｎに応じて、パルス非照射期間Ｔｏｆｆを設定することにより、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時の水の温度を、パルス照射期間Ｔｏｎの開始時における温度と略同じ温度（第一温度）まで降下できることが判明した。また、図６からわかるように、パルス非照射期間Ｔｏｆｆは、８０［ｍｓ］以上２１０［ｍｓ］以下とするのが好適である。

また、図４に示されるように、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時におけるコラーゲン繊維の温度が水の温度より高い場合にあっては、パルス照射を繰り返すことにより、言い換えるとパルス照射期間Ｔｏｎおよびパルス非照射期間Ｔｏｆｆを繰り返すことにより、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時における水とコラーゲン繊維の温度差が徐々に大きくなり、ひいては、コラーゲン繊維をより選択的に加熱できることが理解できよう。

このパルス非照射期間Ｔｏｆｆは、コラーゲン繊維の熱緩和時間に応じて設定されるのが好ましい。ここに、コラーゲン繊維の熱緩和時間は、例えば、当該パルス非照射期間Ｔｏｆｆの直前のパルス照射期間Ｔｏｎの終了時から、コラーゲン繊維の温度が、パルス照射期間Ｔｏｎ開始時の温度に当該パルス照射期間Ｔｏｎにおけるコラーゲン繊維の昇温幅を自然対数の底で除算した温度幅（Δｔｃ／ｅ）を加えた温度に降下するまでの時間と規定してもよい。ここで、Δｔｃはコラーゲン繊維の昇温幅である。

パルス非照射期間Ｔｏｆｆは、コラーゲン繊維の熱緩和時間より長く設定することができる。一例として、パルス非照射期間Ｔｏｆｆは、熱緩和時間に１より大きい係数（例えば、１．１など）を乗算した値に設定してもよい。この場合、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時における水の温度は、当該パルス非照射期間Ｔｏｆｆの直前のパルス照射期間Ｔｏｎの開始時における水の温度と同じかあるいはより低くなりやすい。これにより、水の温度上昇をより確実に抑制することができる。

パルス非照射期間Ｔｏｆｆは、コラーゲン繊維の熱緩和時間と同じ時間に設定することができる。この場合、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時における水の温度は、当該パルス非照射期間Ｔｏｆｆの直前のパルス照射期間Ｔｏｎの開始時における水の温度と同じになる。この場合も、水の温度上昇を抑制することができる。

パルス非照射期間Ｔｏｆｆは、コラーゲン繊維の熱緩和時間より短く設定することができる。一例として、パルス非照射期間Ｔｏｆｆは、熱緩和時間に０より大きくかつ１より小さい係数（例えば、０．９など）を乗算した値に設定してもよい。この場合、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時における水の温度は、当該パルス非照射期間Ｔｏｆｆの直前のパルス照射期間Ｔｏｎの開始時における水の温度より高くなる。言い換えると、図４に示されるパルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時における水の温度よりも高くなる。これにより、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時におけるコラーゲン繊維の温度をより高くできるため、コラーゲン繊維の温度をより迅速に高めることができる。ただし、この場合、パルス照射に応じて水の温度が徐々に高くなるため、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時における水の温度は、例えば、最初のパルス照射期間Ｔｏｎの開始時における水の温度に対する温度上昇が所定値以下となるよう設定したり、皮膚Ｓに損傷を与えない温度以下となるよう設定したりする。この場合の、最初のパルス照射期間Ｔｏｎの開始時における水の温度に所定値を加算した温度、または皮膚Ｓに損傷を与えない温度は、第一温度の一例である。第一温度は、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時の水の温度に対応して設定した閾値温度である。

さらに、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの長さによらず、パルス照射期間Ｔｏｎにおける水の最高温度は、例えば、皮膚Ｓに損傷を与えない温度以下となるよう設定される。この場合の皮膚Ｓに損傷を与えない温度は、第二温度の一例である。第二温度は、パルス照射期間Ｔｏｎの終了時の水の温度に対応して設定した閾値温度である。

通常、タンパク質は、温度が高いほど短い時間で熱変成し、温度が低いほど長い時間で熱変成する。生体を構成するタンパク質は、約６０℃で不可逆的な熱変成を生じる。また、部位や臓器等により異なるとともに、加熱時間によっても異なるが、生体組織は、加熱時間が比較的長い場合には、約４５℃でも熱損傷が生じる場合がある。照射部位や、照射環境、照射条件等に対応した閾値温度は、予め実験的に取得しておくことができる（文献２：レーザ応用工学、小原實、荒井恒憲、緑川克美、コロナ社、1998年、参照）。

熱緩和時間は、皮膚Ｓの含水率や、皮膚Ｓにおけるコラーゲン繊維（コラーゲン繊維の繊維束）の配置、レーザ光の強度、パルス照射期間Ｔｏｎ等により変化する。よって、熱緩和時間およびパルス非照射期間Ｔｏｆｆは、皮膚Ｓの含水率や、皮膚Ｓにおけるコラーゲン繊維の配置、レーザ光の強度、パルス照射期間Ｔｏｎ等に応じて可変設定してもよい。

また、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、およびパルス照射期間Ｔｏｎにおいて照射するエネルギ（強度）は、複数のパルスにおいて同じであってもよいし、パルス毎に異なってもよい。例えば、制御装置４０は、コラーゲン繊維の加熱による変性に応じて、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、およびエネルギのうち少なくとも一つを変化させてもよい。

また、パルス照射期間Ｔｏｎにおいて、レーザ光のパルスは、バースト波のように、間欠的に照射されてもよい。この場合の間欠の時間は、例えば、熱緩和時間に比して十分短い。

１パルスによる効果を得る場合、レーザ光の波長およびパルス照射期間Ｔｏｎが、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するように設定される。また、複数パルスによる効果を得る場合、レーザ光の波長、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、およびパルス照射期間Ｔｏｎの繰り返し回数が、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するように設定される。

レーザの繰り返しパルス照射による生体組織の局所選択加熱は、選択加熱をしたい組織の吸収係数が周囲組織の吸収係数よりも大きい場合に、パルス幅（パルス照射期間Ｔｏｎ）とパルス間隔（パルス非照射期間Ｔｏｆｆ）とを調整することにより、吸収係数が大きい組織を選択加熱する方法である。この方法をSelective photothermolysisと呼ぶ（文献３：Selective photothermolysis: precise microsurgery by selective absorption of pulsed radiation, RR Anderson, JA Parrish, Science, Vol. 220, Issue 4596, PP. 524-527, 1983、参照）。

具体的には、パルス幅とパルス間隔との調整は、パルス間隔の間の周囲への熱伝導を考慮して行う。周囲の熱伝導の状態は、熱伝導率と発熱部分の形状によって決まる。非定常熱伝導問題を簡略に議論するために、特性熱伝導時間（熱緩和定数）を定義して用いる。Selective photothermolysisのため、パルス幅は、特性熱伝導時間よりも十分短く、またパルス間隔は、特性熱伝導時間よりも十分長く設定する（文献２）。

Selective photothermolysisは、光吸収が大きい生体組織部位と、その周囲の光吸収が小さい生体組織との吸収比（すなわち、レーザ照射による発熱比）以上に発熱コントラストを与えるものでは無く、吸収比が発熱比の上限を与える。これに対し、連続レーザを長時間照射した場合には、熱伝導により均一的な加熱になるため、局所選択的な加熱は実現できない。

コラーゲン分子の熱変性には、不可逆熱変性と可逆的熱変性とがある。不可逆熱変性は、コラーゲン分子の凝固を生じさせ、癌の治療や、網膜の凝固、止血等に利用される。また、コラーゲン分子の可逆熱変性は、血管や、小腸、皮膚などの溶着に利用される。

コラーゲン分子は三次元的な螺旋構造鎖を形成しているが、それを繋いでいる水素結合が温度上昇とともに切れ、過加熱すれば分散して収縮する。この状態が不可逆熱変性である。結合の切断割合が少ない変性の場合は、元の構造に戻ることがあり、この一過性の熱変性を可逆熱変性と言う。コラーゲン分子は、含まれるアミノ酸の種類と形状で数十の種類に分類され、生体組織における存在場所が異なる。本実施形態で主に指すのは、皮膚、皮膚欠損修復、骨などの主成分であるI型およびIII型のコラーゲンである。コラーゲン分子は動物種によっても物性が異なり、熱特性に関しては生物の生活する環境によって異なる（文献４：On a Relationship Between the Arrhenius Parameters from Thermal Damage Studies, Neil T. Wright, Journal of Biomechanical Engineering, Vol. 125, No. 2, PP. 300-304, 2003、参照）。本実施形態で主に指すのは、地上で生活する人類を含む哺乳類のコラーゲン分子の熱特性である。

コラーゲン分子の熱変性は、一種の化学反応過程であって、化学反応を記述する以下のアレニウス理論（式（１）、アレニウスの式）によって説明される（文献５：Finite element analysis of temperature controlled coagulation in laser irradiated tissue, T. N. Glenn, S. Rastegar, S. L. Jacques, IEEE Transactions on Biomedical Engineering , Vol. 43, No. 1 ,PP 79-87, Jan. 1996、参照、Eq(3)）。

ここに、Ω：蓄積熱変成量、Ａ：頻度因子［1/s］、Δｔ：加熱時間[s]、Ｅ_ａ：活性化エネルギ［J/mol］、Ｒ：気体定数［J/mol・K］（≒８．３１４）、Ｔ：温度［K］である。蓄積熱変性量は、変性の目安であって、通常１程度で熱変性と判断する。

式（１）より、加熱温度が一定であれば蓄積熱変性量は時間に比例する。また、指数関数のべきは負の数であり、頻度因子および蓄積熱変性量は物質により定まる定数であるから、温度が高いほど指数関数の値は大きくなる。したがって、熱変性は、加熱温度およびその保持時間に依存する。

アレニウス理論に基づく蓄積熱変性量を一般に使用しない理由として、蓄積熱変性量は変性量の目安であり、厳密な閾値を提供しないことが挙げられる。さらに、上記理論中の頻度因子、活性化エネルギは物質（タンパク質）によって異なる。このように、アレニウス理論は、生体蛋白凝固の理論的な裏付けを与えることができる反面、厳密なアレニウス理論への立脚は実用上幅広い議論において意味が薄い。よって、一般には目安である熱変性温度で判断することになる（文献６；Photophysical processes in recent medical laser developments: A review, Jean-Luc Boulnois, Lasers in Medical Science, January 1986, Volume 1, Issue 1, PP. 47-66、参照）。

実際の生体治療における一箇所の熱印加時間は、特に手術用治療機器においては局所の作用なので短時間であり、例えば１秒を超えることは無い。生体熱損傷の典型例である火傷においても、生体反射反応によって加熱が持続することは無く、典型的には５０ｍｓ程度である。このように、治療では加熱時間が限定される結果、十分な蓄積熱変性量を与える温度が概略決まることになる。

以上のように、生体組織の不可逆熱変性を得るのに必要な温度や、加熱時間は、厳密に得るのが難しく、実用的には不可逆熱変性する温度の目安値が使用されている（文献６参照）。本実施形態でも、一般的に使用されている不可逆熱変性する温度の目安値を、閾値温度として用いる。熱変成閾値温度を超えると、タンパク質は熱変成し、可逆熱変成閾値温度を超えると、タンパク質は可逆熱変成する。

繊維芽細胞は、コラーゲン分子を生成する細胞であるため、繊維芽細胞の温度すなわち水の温度は、繊維芽細胞が障害を受けない温度、すなわち熱変性しない温度であることが望ましい。また、繊維芽細胞については、障害を受けない程度に加熱して可逆熱変性させることにより、活動が活発化することが判明している。

また、繊維芽細胞は、細胞内のタンパク質が不可逆変性を起こすと、生命活動が停止し壊死する（熱損傷または不可逆熱損傷）。これに対し、タンパク質の可逆熱変成、あるいは非常に僅かで局所的なタンパク質の不可逆熱変性が生じた場合には、恒常性維持により繊維芽細胞の修復転帰（賦活）が生じることもある（可逆熱損傷）。また、繊維芽細胞は、周囲のリン脂質二重層の熱損傷により開いたポア（穴）を介して細胞質が細胞外に出たり、細胞膜を介して周囲体液が細胞内に流入して膨化し細胞が破裂したりすることにより、壊死に到ることもある。熱凝固治療においては、細胞膜のポア形成や、タンパク質の熱変性が生じるが、その閾値については議論がある。一般のモデリングにはタンパク質の熱変性を用いる場合が多い。

また、選択的加熱は、生体組織の表面において熱蒸散が生じる条件で実行することができる。生体組織の熱蒸散は、生体組織の水分の温度が局所的に１００℃に達し沸騰した瞬間に生じる。液相の水が水蒸気になると、体積が１０００倍程度に膨張し、細胞膜はちぎれて組織が消滅する。これが連続的に生じるよう、沸騰によって奪われる潜熱を連続的に供給する条件を設定することができる（文献２参照）。

また、１パルスによる効果を得る場合、レーザ光の波長およびパルス照射期間Ｔｏｎが、繊維芽細胞が熱損傷しないかあるいは可逆熱損傷するように設定される。また、複数パルスによる効果を得る場合、レーザ光の波長、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、およびパルス照射期間Ｔｏｎの繰り返し回数が、繊維芽細胞が熱損傷しないかあるいは可逆熱損傷するように設定される。

本実施形態では、パルス照射期間Ｔｏｎが長くなるほどコラーゲン繊維および水（繊維芽細胞）の温度は高くなり、パルス非照射期間Ｔｏｆｆが長くなるほどコラーゲン繊維および水（繊維芽細胞）の温度は低くなる。また、パルス照射期間Ｔｏｎ開始時のコラーゲン繊維の温度に対するパルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了後のコラーゲン繊維の温度の差、およびパルス照射期間Ｔｏｎ開始時の水（繊維芽細胞）の温度に対するパルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了後の水（繊維芽細胞）の温度の差は、波長や、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆにより、調整することが可能である。また、パルス照射期間Ｔｏｎの繰り返し回数（以下、単に繰り返し回数とも称する）は、それら温度差に基づいて設定することができる。例えば、パルス照射期間Ｔｏｎおよびパルス非照射期間Ｔｏｆｆの１セットの度に各温度が上昇する状況においては、温度差が大きいほど各温度が所定温度に到達するまでの繰り返し回数は少なくなり、温度差が小さいほど各温度が所定温度に到達するまでの繰り返し回数は多くなる。また、レーザ光の波長、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、および繰り返し回数は、雰囲気温度や体温のような環境条件も加味して設定することができる。なお、パルス照射期間Ｔｏｎおよびパルス非照射期間Ｔｏｆｆの長さは、複数のパルス照射について同じ（一定値）に設定する必要は無く、所定温度に近付いた際に切り替えたり、１パルス毎に変更したりしてもよい。

なお、図１に示すパルス照射装置１において、光ファイバ３０及び光学ヘッド２０を空間光学系に置き換えてもよい。その場合、空間光学系はレンズやミラー等を有しうる。また、空間光学系はガルバノスキャナを含んでいてもよい。レーザ光はガルバノスキャナによって皮膚Ｓの所望の箇所に照射されうる。さらには、パルス照射装置１の光学ヘッド２０の光出力側にガルバノスキャナを含む空間光学系を設けてもよい。

また、例えば、空間光学系におけるガルバノスキャナでレーザ光を高速にスキャンさせると、皮膚Ｓのある一点に対しては、レーザ光はスキャン速度に応じた期間だけ照射されることとなる。この場合は、パルスレーザ装置１０が出射するレーザ光が連続波であっても、皮膚Ｓに対してパルス的にレーザ光を照射することができる。例えば、スキャンによるレーザ光の軌跡をリング状にしてもよい。これにより、皮膚Ｓの連続した点に対して繰り返しパルス的にレーザ光を照射することとなり、レーザ光が連続波であっても皮膚Ｓに対する時間的な入熱制御を行うことができる。

また、パルス照射装置１に、さらにレーザ光のビームプロファイルを制御するための制御機構を追加してもよい。このような制御機構としては、特殊な光ファイバを有して、単峰型プロファイルのビームとリング型プロファイルのビームとが組み合わされたビームを生成する機構が公知である。また、他の制御機構としては、ＳＬＭ（spatial light modulator）を有した機構が公知である。ＳＬＭは、例えば、１次元もしく２次元的に配列された複数の微小光操作素子である位相変調素子の画素から構成され、その各画素の位相を電気的に制御することで、入力されたレーザ光のビームプロファイルを制御する空間位相変調素子である。

また、さらに他の制御機構としては、ＤＯＥ（diffractive optical element）を有した機構が公知である。ＤＯＥは、周期の異なる複数の回折格子を一体に構成した回折光学素子である。ＤＯＥは、入力されたレーザ光を、各回折格子の影響を受けた方向に曲げたり、重ね合わせたりして、ビーム形状を成形することができる。例えば、ＤＯＥは、入力された単峰型のビームをライン状のビームやリング状のビームに成形することができる。

また、パルス照射装置１は、１つのパルスレーザ装置１０を備えているが、複数のパルスレーザ装置１０を備えていてもよい。複数のパルスレーザ装置１０を備える場合は、出射するレーザ光の波長は全て同一でもよいし、少なくとも一部が互いに異なっていてもよい。

また、パルス照射装置１は、近赤外のレーザ光を出射するパルスレーザ装置１０の他に、可視光領域のレーザ光を出射する参照用レーザ装置を備えていてもよい。参照用レーザ装置は、可視光領域の参照用レーザ光（連続波又はパルス）を出射し、パルスレーザ装置１０からのレーザ光が照射される皮膚Ｓ上の位置と同一の位置に照射されるように構成される。参照用レーザ光は視認できるので、パルスレーザ装置１０からのレーザ光が照射される皮膚Ｓ上の位置の確認が容易になる。

また、センサ５０は、赤外線温度計や、サーモグラフィ、カラーセンサ、イメージセンサ、音響センサ、パワーメータ等であってもよい。また、パルス照射装置１は、センサ５０と、スペクトルアナライザのような測定器と、を含むセンサシステムを備えてもよい。また、例えば、制御装置４０は、予め機械学習等によって生成された学習済みモデルを用いて演算処理を行うことができるコンピュータプログラムを実行可能に構成されていてもよい。この場合、制御装置４０はセンサ５０が取得したデータを、学習済みモデルを用いて演算処理し、皮膚Ｓに含まれるコラーゲン繊維の熱変性状態を判定してもよい。

以上、説明したように、本実施形態では、レーザ光（光）の波長が、皮膚Ｓ（生体組織）にレーザ光を照射した場合の皮膚Ｓ内のコラーゲン繊維の昇温幅が皮膚内に含まれコラーゲン繊維の周囲に存在する繊維芽細胞（細胞）を含む水の昇温幅よりも大きくなる範囲に設定される。

本実施形態によれば、パルス照射期間Ｔｏｎにおいて、コラーゲン繊維の温度上昇を水の温度上昇よりも大きくして、コラーゲン繊維をより効率良く加熱することができる。よって、このような方法によれば、例えば、コラーゲン繊維の凝固によるより効率の高い治療効果を得ることができる。

また、本実施形態では、例えば、細胞は繊維芽細胞である。

本実施形態の方法は、細胞が繊維芽細胞である場合において、効果的である。

また、本実施形態では、例えば、皮膚Ｓに光のパルスを照射するパルス照射期間Ｔｏｎと、皮膚Ｓに光のパルスを照射しないパルス非照射期間Ｔｏｆｆと、を交互に繰り返す。

これにより、パルス非照射期間Ｔｏｆｆにおいて、水に含まれる繊維芽細胞の温度上昇を抑制し、ひいては当該繊維芽細胞の損傷を抑制することができる。

また、本実施形態では、例えば、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ（非照射期間）が、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時における水の温度が第一温度（所定温度）以下になるよう設定される。

これにより、繊維芽細胞の温度上昇、ひいては繊維芽細胞の損傷をより確実に抑制することができる。

また、本実施形態のパルス照射方法では、例えば、パルス非照射期間Ｔｏｆｆが、パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時における水の温度がパルス照射期間Ｔｏｎ開始時の前記水の温度と略同じになるよう、設定される。

また、本実施形態では、パルス非照射期間Ｔｏｆｆが、当該パルス非照射期間Ｔｏｆｆの終了時におけるコラーゲン繊維の温度が当該パルス非照射期間Ｔｏｆｆの直前のパルス照射期間Ｔｏｎ開始時におけるコラーゲン繊維の温度よりも高くなるよう、設定される。

これにより、パルスの照射を繰り返すことによりコラーゲン繊維の温度をより迅速に高めることができる。

また、本実施形態では、パルス非照射期間Ｔｏｆｆが、当該パルス非照射期間Ｔｏｆｆの直前のパルス照射期間Ｔｏｎの終了時から、コラーゲン繊維の温度が、パルス照射期間Ｔｏｎ開始時の温度に当該パルス照射期間Ｔｏｎ期間におけるコラーゲン繊維の昇温幅を自然対数の底で除算した温度幅を加えた温度に降下するまでの熱緩和時間に基づいて、設定される。

これにより、パルス非照射期間Ｔｏｆｆを、コラーゲン繊維の熱緩和時間に応じてより適切に設定することができる。

また、本実施形態では、パルス非照射期間Ｔｏｆｆが、コラーゲン繊維の熱緩和時間以上となるよう設定される。

また、本実施形態では、パルス非照射期間Ｔｏｆｆは、８０［ｍｓ］以上２１０［ｍｓ］以下である。

図５，６から明らかとなるように、このような構成によれば、良好な温度上昇比が得られる光の波長およびパルス照射期間Ｔｏｎに対応して、水の温度を低下させることが可能なパルス非照射期間Ｔｏｆｆを設定することができる。

また、本実施形態では、パルス照射期間Ｔｏｎが、当該パルス照射期間Ｔｏｎの終了時における水の温度が第二温度（所定温度）以下になるよう設定される。

また、本実施形態では、第二温度は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性する熱変性閾値温度である。

これにより、コラーゲン分子を熱変成させることができる。

また、本実施形態では、第二温度は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が可逆熱変性する可逆熱変性閾値温度である。

これにより、コラーゲン分子を可逆熱変成させることができる。

また、本実施形態では、波長およびパルス照射期間Ｔｏｎは、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、繊維芽細胞が熱損傷しないよう、設定される。

これにより、コラーゲン分子を熱変成させながら、繊維芽細胞の熱損傷を抑制することができる。

また、本実施形態では、波長およびパルス照射期間Ｔｏｎは、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、繊維芽細胞が可逆熱損傷するよう、設定される。

また、本実施形態では、波長およびパルス照射期間Ｔｏｎは、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、繊維芽細胞が熱損傷しないよう、設定される。

これにより、コラーゲン分子を不可逆熱変成させながら、繊維芽細胞の熱損傷を抑制することができる。

また、本実施形態では、波長およびパルス照射期間Ｔｏｎは、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、繊維芽細胞が可逆熱変性するよう、設定される。

また、本実施形態では、波長およびパルス照射期間Ｔｏｎは、皮膚Ｓの表面において熱蒸散が生じるよう設定される。

これにより、組織浅部を除去することができるので、組織深部での凝固治療を行うことができる。

また、本実施形態では、波長、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、およびパルス照射期間Ｔｏｎの繰り返し回数は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、繊維芽細胞が熱損傷しないよう、設定される。

また、本実施形態では、波長、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、およびパルス照射期間Ｔｏｎの繰り返し回数は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、繊維芽細胞が可逆熱損傷するよう、設定される。

また、本実施形態では、波長、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、およびパルス照射期間Ｔｏｎの繰り返し回数は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が可逆熱変性するとともに、繊維芽細胞が熱損傷しないよう、設定される。

また、本実施形態では、波長、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、およびパルス照射期間Ｔｏｎの繰り返し回数は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が可逆熱変性するとともに、繊維芽細胞が可逆熱損傷するよう、設定される。

また、本実施形態では、波長、パルス照射期間Ｔｏｎ、パルス非照射期間Ｔｏｆｆ、およびパルス照射期間Ｔｏｎの繰り返し回数は、皮膚Ｓの表面において熱蒸散が生じるよう設定される。

また、本実施形態では、皮膚Ｓに光を照射した場合の水の昇温幅に対する前記コラーゲン繊維の昇温幅の比が、１．１以上である。

図５から明らかとなるように、このような構成によれば、より高い温度上昇比が得られる。すなわち、より効率良くコラーゲン繊維を選択的に加熱することができる。

また、本実施形態では、センサ５０（検出部）によりコラーゲン繊維の所定の変性状態が検出された時点で、パルスの照射を終了する。

これにより、光の過度な照射を抑制できたり、光の無駄な照射を省くことができたり、といった利点が得られる。

また、本実施形態では、パルス照射期間Ｔｏｎにおいて、複数の光のパルスが間欠的に照射される。

これにより、パルス照射期間Ｔｏｎにおいて連続的にレーザ光が照射される場合と同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、レーザ光の波長が、コラーゲン繊維の吸収係数が水の吸収係数よりも大きい波長に設定される。

これにより、パルス照射期間Ｔｏｎにおいて、繊維芽細胞の温度上昇を抑制しながらコラーゲン繊維の温度をより効率良く高めることができる。

また、本実施形態では、光の波長が、１４８０［ｎｍ］より長い値に設定される。

また、本実施形態では、光の波長が、１６００［ｎｍ］以下に設定される。

以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

例えば、生体組織は、皮膚には限定されず、例えば消化管や、軟骨、骨のような、コラーゲン繊維を含む生体組織であってもよい。また、細胞は繊維芽細胞以外の細胞であってもよい。

また、パルス照射回数は、水またはコラーゲン繊維の温度に応じて設定されてもよい。

また、波長を１６００［ｎｍ］より長く設定した場合、吸収係数が比較的小さいために光深達長が比較的長くなるので、生体組織のより深い部位に対して同様の作用効果を得ることができる。

１…パルス照射装置
１０…パルスレーザ装置
２０…光学ヘッド
３０…光ファイバ
４０…制御装置
５０…センサ（検出部）

Claims

生体組織に光のパルスを照射して加熱するパルス照射方法であって、
前記光の波長が、前記生体組織に前記光を照射した場合の前記生体組織内のコラーゲン繊維の昇温幅が前記生体組織内に含まれ前記コラーゲン繊維の周囲に存在する細胞を含む水の昇温幅よりも大きくなる範囲に設定された、パルス照射方法。
前記細胞は繊維芽細胞である、請求項１に記載のパルス照射方法。
前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返す、請求項１に記載のパルス照射方法。
前記非照射期間が、前記非照射期間終了時における前記水の温度が第一温度以下になるよう設定された、請求項３に記載のパルス照射方法。
前記非照射期間が、当該非照射期間終了時における前記水の温度が当該非照射期間の直前の前記照射期間開始時の前記水の温度と略同じになるよう、設定された、請求項４に記載のパルス照射方法。
前記非照射期間が、当該非照射期間終了時における前記コラーゲン繊維の温度が当該非照射期間の直前の前記照射期間開始時の前記コラーゲン繊維の温度より高くなるよう、設定された、請求項３〜５のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記非照射期間が、当該非照射期間の直前の前記照射期間の終了時から、前記コラーゲン繊維の温度が、前記照射期間開始時の温度に当該照射期間における前記コラーゲン繊維の昇温幅を自然対数の底で除算した温度幅を加えた温度に降下するまでの熱緩和時間に基づいて設定された、請求項３〜６のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記非照射期間が、前記熱緩和時間以上となるよう設定された、請求項７に記載のパルス照射方法。
前記非照射期間が、８０［ｍｓ］以上２１０［ｍｓ］以下である、請求項３〜８のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記波長および前記パルスの照射期間が、当該照射期間終了時における前記水の温度が第二温度以下になるよう設定された、請求項１〜９のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記第二温度は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性する熱変性閾値温度である、請求項１０に記載のパルス照射方法。
前記第二温度は、コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が可逆熱変性する可逆熱変性閾値温度である、請求項１０に記載のパルス照射方法。
前記波長および前記パルスの照射期間が、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、前記細胞が熱損傷しないよう、設定された、請求項１に記載のパルス照射方法。
前記波長および前記パルスの照射期間が、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、前記細胞が可逆熱損傷するよう、設定された、請求項１に記載のパルス照射方法。
前記波長および前記パルスの照射期間が、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、前記細胞が熱損傷しないよう、設定された、請求項１に記載のパルス照射方法。
前記波長および前記パルスの照射期間が、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、前記細胞が可逆熱損傷するよう、設定された、請求項１に記載のパルス照射方法。
前記波長および前記パルスの照射期間が、前記生体組織の表面において熱蒸散が生じるよう設定された、請求項１、１３〜１６のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、
前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数が、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、前記細胞が熱損傷しないよう、設定された、請求項３に記載のパルス照射方法。
前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、
前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数が、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が熱変性するとともに、前記細胞が可逆熱損傷するよう、設定された、請求項３に記載のパルス照射方法。
前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、
前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数が、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、前記細胞が熱損傷しないよう、設定された、請求項３に記載のパルス照射方法。
前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、
前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数が、前記コラーゲン繊維内のコラーゲン分子が不可逆熱変性するとともに、前記細胞が可逆熱損傷するよう、設定された、請求項３に記載のパルス照射方法。
前記生体組織に光のパルスを照射する照射期間と、前記生体組織に光のパルスを照射しない非照射期間と、を交互に繰り返し、
前記波長、前記照射期間、前記非照射期間、および前記照射期間の繰り返し回数が、前記生体組織の表面において熱蒸散が生じるよう設定された、請求項３、１８〜２１のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記生体組織に前記光を照射した場合の前記水の昇温幅に対する前記コラーゲン繊維の昇温幅の比が、１．１以上である、請求項１〜２２のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記コラーゲン繊維の変性状態を検出し、
前記コラーゲン繊維の所定の変性状態が検出された時点で、前記パルスの照射を終了する、請求項１〜２３のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記パルスの照射期間において、複数の光のパルスが間欠的に照射される、請求項１〜２４のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記光の波長が、前記コラーゲン繊維の吸収係数が前記水の吸収係数よりも大きい波長に設定された、請求項１〜２５のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記光の波長が、１４８０［ｎｍ］より長い値に設定された、請求項１〜２６のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
前記光の波長が、１６００［ｎｍ］以下の値に設定された、請求項１〜２７のうちいずれか一つに記載のパルス照射方法。
生体組織に光のパルスを照射して加熱するパルス照射装置であって、
前記光の波長が、前記生体組織に前記光を照射した場合の前記生体組織内のコラーゲン繊維の昇温幅が前記生体組織内に含まれ前記コラーゲン繊維の周囲に存在する繊維芽細胞を含む水の昇温幅よりも大きくなる範囲に設定された、パルス照射装置。
前記コラーゲン繊維の変性状態を検出する検出部を備え、
前記検出部により前記コラーゲン繊維の所定の変性状態が検出された時点で、前記パルスの照射を終了する、請求項２９に記載のパルス照射装置。
前記光の波長が、１４８０［ｎｍ］より長い値に設定された、請求項２９または３０に記載のパルス照射装置。
前記光の波長が、１６００［ｎｍ］以下の値に設定された、請求項２９〜３１のうちいずれか一つに記載のパルス照射装置。