 表面を連続波またはパルス光で照射するための方法および装置
专利摘要:
表面を、光学素子の出射面から出射された少なくとも１つの光ビームで照射する方法および装置。この少なくとも１つの光ビームの、断面は約２ｃｍ２より大きく、この断面における時間平均放射照度は約１０ｍＷ／ｃｍ２から約１０Ｗ／ｃｍ２の範囲にある。この少なくとも１つの光ビームは、一時パルス幅が約０．１ミリ秒と約１５０秒の間の範囲にあり、時間平均放射照度が約１ｍＷ／ｃｍ２と約１００Ｗ／ｃｍ２の間の範囲にある、複数のパルスを含み得る。 公开号:JP2011515152A 申请号:JP2011500878 申请日:2009-03-13 公开日:2011-05-19 发明作者:ストリーター，ジャクソン；デ・タボアダ，ルイス；ディラップ，スコット；ブラッドリー，スコット；マクネイル，テリー 申请人:フォトテラ・インコーポレーテッド； IPC主号:A61N5-06
专利说明:
[0001] 優先権主張 本願は、その全体を本明細書に引用により援用する２００９年２月２０日に出願された米国特許出願第１２／３８９，２９４号の、一部継続出願である。本願はまた、その全体を本明細書に引用により援用する２００８年３月１８日に提出された米国仮出願第６１／０３７，６６８号の優先権を主張する。] [0002] 発明の背景 発明の分野 本発明は、一般的には光線療法に関し、より特定的には脳組織の光線療法のための新たな装置および方法に関する。] 背景技術 [0003] 関連技術の説明 神経変性病（たとえばアルツハイマー病、パーキンソン病）、ハンチントン舞踏病、脱髄症（たとえば多発性硬化症）、脳神経麻痺、外傷性脳損傷、脳卒中、および脊髄損傷といった、多数の神経学的疾患があり、これらはおそらく光線療法適用の恩恵を受けることができるであろう。これらの疾患のほとんどは、深刻な病的状態および死亡率の原因となり、かつ、社会、家族および介護者の多大な負担を強いる。多くの神経学的疾患には、現在適用できる有効な治療法がない、または、適用可能な治療法は、機能回復、生活の質の維持、もしくは疾患の進行の停止には十分ではない。] [0004] 今もなお満たされていない主な医学的必要性である神経学的疾患の一例は、脳血管発作（ＣＶＡ）とも呼ばれる脳卒中である。脳卒中は、脳のある領域に血液を供給する動脈内に血栓が留まることによって生じる、脳の離散的領域への血流の突然の乱れを原因とする（虚血性脳卒中と呼ばれる）か、または、破裂した動脈瘤もしくは動脈破裂による脳出血を原因とする（出血性脳卒中と呼ばれる）。米国では、脳卒中の犠牲者は年間７５０，０００人を超え、すべての脳卒中のうち、およそ８５％が虚血性であり、１５％が出血性である。脳卒中の結果、影響を受けた脳部位における機能損失、およびこれに付随する、影響を受けた脳部位によって制御される身体の領域における身体機能の損失が生じる。脳内の主な損傷の程度および場所によって、機能損失は、軽度のものから重度のものまで大きく異なり、一時的な場合もあれば永久的な場合もある。喫煙、ダイエット、身体活動のレベル、および高コレステロールといった生活要因が脳卒中の危険を高めるため、脳卒中は、先進国における人間の苦痛の主な原因である。脳卒中は、米国を含むほとんどの先進国において第３位の死因である。] [0005] 脳卒中治療は、脳卒中発症時の基本的救命措置およびその後のリハビリテーションに限定されることが多い。現在、虚血性脳卒中に対する唯一のＦＤＡ認可治療は、組織プラスミノーゲン活性化因子（ｔＰＡ）を使用する血栓溶解療法を含む。しかしながら、ｔＰＡは、脳卒中発症から３時間以内にしか使用できず、いくつかの禁忌があるため、脳卒中患者のうちこの薬を受ける患者の割合はほんのわずかである。] [0006] 外傷性脳損傷（ＴＢＩ）は、突然の身体的外傷（たとえば、脳、脊髄、神経もしくは網膜の圧挫または圧迫損傷を含む、中枢神経系内の圧挫もしくは圧迫損傷、または、細胞死をもたらす何らかの急性損傷もしくは発作）が、頭部に障害を引起すときに生じる。たとえば、頭部が突然のおよび／または激しい強打を受けると、または、物体が頭蓋骨を貫通して脳組織の中に入ると、ＴＢＩが生じる可能性がある。脳の障害の程度は重度である可能性があるが、軽度でそれほど重大ではないＴＢＩでさえ、長く続く可能性がある神経学的後遺症に関係している。神経変性疾患の進行は、ＴＢＩと関連付けられてきた。ＴＢＩは結果として、脳の離散的領域への血流の突然の乱れを招く可能性がある。脳卒中またはＴＢＩの結果、影響を受けた脳部位における機能損失、およびこれに付随する、影響を受けた脳部位によって制御される身体の領域における身体機能の損失が生じ得る。脳内の主な損傷の程度および場所によって、機能損失は、軽度のものから重度のものまで大きく異なり、一時的な場合もあれば永久的な場合もある。] [0007] 毎年何百万人もの生命に打撃を与え続けており有効な治療法がほとんどない脳卒中およびその他の神経学的疾患の治療のための新たな改善された治療介入の発見には、今も大きな関心および臨床的必要性がある。] 課題を解決するための手段 [0008] 発明の要約 ある実施例では、患者の頭皮または頭蓋骨の一部を光で照射するための装置が提供される。この装置は、光源と、光源と光学的に連通する出力光学素子とを含む。出力光学素子は、０．１ミリ秒と１５０秒の間の範囲にある一時パルス幅を有する複数のパルスを含むパルス光ビームを出射するように構成された出射面を含む。パルス光ビームの、出力光学素子の出射面での断面は約２ｃｍ２より大きく、この断面における時間平均放射照度は約１０ｍＷ／ｃｍ２から約１０Ｗ／ｃｍ２の範囲にある。] [0009] ある実施例では、表面を光で照射する方法が提供される。この方法は、表面を、光学素子の出射面から出射された少なくとも１つのパルス光ビームで照射することを含む。この少なくとも１つのパルス光ビームは、約０．１ミリ秒と約１５０秒の間の範囲にある一時パルス幅を有する複数のパルスを含む。この少なくとも１つのパルス光ビームの、出射面でのビーム断面は約２ｃｍ２より大きく、時間平均放射照度は約１ｍＷ／ｃｍ２と約１００Ｗ／ｃｍ２の間の範囲にある。] [0010] ある実施例では、患者の脳を治療する方法が提供される。この方法は、患者の頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部を、患者の頭蓋骨を通して送られる複数のパルスを含む少なくとも１つのパルス光ビームで照射して、脳の少なくとも一部を照射することを含む。この少なくとも１つのパルス光ビームの一時プロファイルの、頭皮における１秒間の平均である時間平均放射照度は、約１００ｍＷ／ｃｍ２と約１０Ｗ／ｃｍ２の間の範囲にあり、頭皮におけるピーク放射照度は、約１２．５ｍＷ／ｃｍ２と約１０００Ｗ／ｃｍ２の間の範囲にある。] [0011] ある実施例では、外傷性脳損傷を受けた患者を治療する方法が提供される。この方法は、患者の頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部を、患者の頭蓋骨を透過するパルス光で非侵襲的に照射して、患者の脳細胞を照射および刺激することを含む。このパルス光の一時プロファイルは、１パルス当たりの平均放射照度、一時パルス幅、およびパルスデューティサイクルを含む。この一時プロファイルを選択することにより、外傷性脳損傷の後、照射された脳細胞の、細胞生存、細胞機能、または双方の向上、回復、または促進のために、膜電位を調節する。] [0012] ある実施例では、神経変性病または鬱病の患者を治療する方法が提供される。この方法は、患者の頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部を、患者の頭蓋骨を透過するパルス光で非侵襲的に照射して、患者の脳細胞を照射および刺激することを含む。このパルス光の一時プロファイルは、１パルス当たりの平均放射照度、一時パルス幅、およびパルスデューティサイクルを含む。この一時プロファイルを選択することにより、照射された脳細胞の、細胞生存、細胞機能、または双方の向上、回復、または促進のために、膜電位を調節する。] [0013] ある実施例では、患者の頭皮の一部を光で照射するための装置が提供される。この装置は、約６３０ナノメートルから約１０６４ナノメートルの範囲にある１つ以上の波長を含む光源を含む。この装置はさらに、光源と光学的に連通する出力光学素子を含む。出力光学素子は、出力光学素子の出射面での断面が約２ｃｍ２より大きくかつこの断面における時間平均放射照度が約１０ｍＷ／ｃｍ２から約１０Ｗ／ｃｍ２の範囲にある光ビームを出射するように構成された出射面を含む。この装置はさらに、患者の頭皮の照射部分と熱的に連通する状態で配置されるように、かつ、熱を患者の頭皮の照射部分から約０．１ワットから約５ワットの範囲にあるレートで除去するように構成された、熱伝導性部分を含む。] [0014] ある実施例では、表面を光で照射する方法が提供される。この方法は、光学素子の出射面から光ビームを出射することを含む。出射面における光ビームは、約６３０ナノメートルから約１０６４ナノメートルの範囲にある１つ以上の波長と、約２ｃｍ２より大きい断面と、この断面における約１０ｍＷ／ｃｍ２から約１０Ｗ／ｃｍ２の範囲にある時間平均放射照度とを有する。この方法はさらに、熱を出射面から約０．１ワットから約５ワットの範囲にあるレートで除去することを含む。] [0015] ある実施例では、患者の頭皮を光で照射するための装置が提供される。この装置は、第１の部分と、第１の部分に機械的に結合されかつ第１の部分と光学的に連通する第２の部分とを含む。第２の部分は、装置の動作中に第１の部分からの光が第２の部分を通して伝播するよう、患者の頭皮と熱的に連通する状態で配置される。第１の部分および第２の部分は、第２の部分が患者の頭皮と熱的に連通する状態で配置されたことに応じて相対的に移動するように構成される。] [0016] ある実施例では、表面を光で照射する方法が提供される。この方法は、第１の部分と、第１の部分に機械的に結合されかつ第１の部分と光学的に連通する第２の部分とを含む装置を提供することを含む。第１の部分および第２の部分は、相対的に移動するように構成される。この方法はさらに、第２の部分を表面と熱的に連通する状態で配置することを含む。この方法はさらに、第１の部分からの光が第２の部分を通して伝播するように表面を照射することを含む。この方法はさらに、第２の部分が表面と熱的に連通する状態で配置されたことに応じて、第１の部分および第２の部分を相対的に移動させることを含む。] [0017] ある実施例では、患者の頭皮を光で照射するための装置が提供される。この装置は、出射面を含む出力光学アセンブリを含み、この装置の動作中、光は、出力光学アセンブリを通過し第１の光学経路に沿って出射面まで伝播する。この装置はさらに、出力光学アセンブリから間隔を置いて設けられたセンサを含む。センサは、出力光学アセンブリを通過し第２の光学経路に沿って伝播する出力光学アセンブリからの放射を受けるように位置付けられ、第１の光学経路と第２の光学経路間との間は非ゼロ角度である。] [0018] ある実施例では、表面を光で照射する方法が提供される。この方法は、実質的に光透過性でありかつ実質的に熱伝導性である材料を含む光学素子を与えることを含み、光学素子は第１の表面および第２の表面を有する。この方法はさらに、第１の表面を照射面と熱的に連通する状態で配置することを含む。この方法はさらに、光を、第１の光学経路に沿って、第２の表面を通してかつ第１の表面を通して照射面まで伝播させることを含む。この方法はさらに、第２の表面の少なくとも一部から第２の光学経路に沿って伝播する照射を検出することを含み、第１の光学経路と第２の光学経路の間は非ゼロ角度である。] [0019] ある実施例では、表面を光で照射する方法が提供される。この方法は、実質的に光透過性でありかつ実質的に熱伝導性である材料を含む光学素子を与えることを含み、光学素子は第１の表面および第２の表面を有する。この方法はさらに、第１の表面を照射面と熱的に連通する状態で配置することを含む。この方法はさらに、光を第１の光学経路に沿って第２の表面を通してかつ第１の表面を通して照射面まで伝播させることを含む。この方法はさらに、第２の表面の少なくとも一部から第２の光学経路に沿って伝播する放射を検出することを含み、第１の光学経路と第２の光学経路の間は非ゼロ角度である。] [0020] ある実施例では、患者の頭皮を光で照射するための装置が提供される。この装置は熱電アセンブリを含み、熱電アセンブリは、電流が熱電アセンブリに印加されたことに応じて、熱電アセンブリの少なくとも第１の表面を冷却し、かつ、熱電アセンブリの少なくとも第２の表面を加熱する。熱電アセンブリは、出力光学アセンブリと解放可能な状態で機械的に結合されて第１の表面を出力光学アセンブリと熱的に連通させるように構成される。熱電アセンブリは第１の領域を全体的に取囲み、装置の動作中、患者の頭皮の一部を照射した光は第１の領域を通して伝播する。この装置はさらに、熱電アセンブリの第２の表面と熱的に連通するヒートシンクを含む。] [0021] ある実施例では、患者が装着可能な装置が提供される。この装置は、患者の頭皮の少なくとも一部の上に装着されるようにされた本体を含む。この装置はさらに、光が当てられて患者の脳の少なくとも一部を照射する場所である患者の頭皮の複数の治療部位位置に対応する複数のインジケータを含む。] [0022] ある実施例では、患者が装着可能な装置が提供される。この装置は、光が当てられて患者の脳の少なくとも一部を照射する場所である患者の頭皮の複数の治療部位位置を識別するための手段を含む。この装置はさらに、オペレータに対し、治療部位位置を照射する順序を示すための手段を含む。] [0023] ある実施例では、脳の光線療法の手順を示す方法が提供される。この方法は、患者の頭皮の複数の治療部位位置を識別することを含み、この治療部位位置のうち少なくとも１つの面積は１ｃｍ２以上である。この方法はさらに、治療部位位置の照射の順序を示すことを含む。] [0024] ある実施例では、患者の脳を治療する方法が提供される。この方法は、患者の頭皮の１ｃｍ２以上の第１の領域を、第１の期間の間、レーザ光で非侵襲的に照射することを含む。この方法はさらに、患者の頭皮の１ｃｍ２以上の第２の領域を、第２の期間の間、レーザ光で非侵襲的に照射することを含み、第１の領域および第２の領域は重ならず、第１の期間および第２の期間は重ならない。] [0025] 本発明の概要を示すために、本発明のいくつかの局面、利点、および新たな特徴についてここまで述べてきた。しかしながら、必ずしもこのような利点すべてが本発明の特定の実施例に従って得られるとは限らないことが理解されるはずである。よって、本発明は、本明細書で教示される１つの利点または一群の利点を、本明細書で教示または示唆されるであろう他の利点が達成されるか否かに関わらず、達成または最適化するようなやり方で、実施または実行されるであろう。] 図面の簡単な説明 [0026] 図１は、本明細書に記載のある実施例に従うビーム送達装置の一例を概略的に示す。 図２Ａは、本明細書に記載のある実施例に従う出力光学アセンブリの一例の断面図を概略的に示す。 図２Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従う出力光学アセンブリの別の例を概略的に示す。 図３Ａは、出力光学アセンブリによる光に対する拡散効果を概略的に示す。 図３Ｂは、出力光学アセンブリによる光に対する拡散効果を概略的に示す。 図４Ａは、本明細書に記載のある実施例に従うビーム送達装置の２つの例のうち１つの断面図を概略的に示す。 図４Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従うビーム送達装置の２つの例のうち１つの断面図を概略的に示す。 図５は、本明細書に記載のある実施例に従うファイバ整列機構の一例を概略的に示す。 図６は、本明細書に記載のある実施例に対応するミラーの一例を概略的に示す。 図７は、本明細書に記載のある実施例に従う光ファイバから出射された光の第１の光学経路の一例を概略的に示す。 図８は、センサが受けた放射の第２の光学経路の一例を概略的に示す。 図９Ａは、本明細書に記載のある実施例に従う熱電素子の一例を概略的に示す。 図９Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従う熱導管の一例の２つの図を概略的に示す。 図１０Ａは、本明細書に記載のある実施例に従う熱電素子の別の例を概略的に示す。 図１０Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従う熱導管の別の例の２つの図を概略的に示す。 図１１Ａは、本明細書に記載のある実施例に従うヒートシンクの一例の断面図を概略的に示す。 図１１Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従うヒートシンクの別の例を概略的に示す。 図１２Ａは、熱電アセンブリとともにウインドウの２つの構成例のうち１つを概略的に示す。 図１２Ｂは、熱電アセンブリとともにウインドウの２つの構成例のうち１つを概略的に示す。 図１３Ａは、本明細書に記載のある実施例に従うハウジング内のビーム送達装置のさまざまな構成要素を支持するための支持部の一例を概略的に示す。 図１３Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従う支持部の別の例を概略的に示す。 図１４Ａは、本明細書に記載のある実施例に従う支持部およびハウジングの構成の一例の断面図を概略的に示す。 図１４Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従う支持部およびハウジングの構成の別の例を概略的に示す。 図１４Ｃは、本明細書に記載のある実施例に従う支持部およびハウジングの構成の別の例を概略的に示す。 図１５Ａは、本明細書に記載のある実施例に従うセンサの一例の２つの状態のうち１つを概略的に示す。 図１５Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従うセンサの一例の２つの状態のうち１つを概略的に示す。 図１５Ｃは、本明細書に記載のある実施例に従うセンサの別の例の２つの状態のうち１つを概略的に示す。 図１５Ｄは、本明細書に記載のある実施例に従うセンサの別の例の２つの状態のうち１つを概略的に示す。 図１６Ａは、本明細書に記載のある実施例に従うトリガ力ばねおよびトリガ力調整機構の構成の２つの例のうち１つを概略的に示す。 図１６Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従うトリガ力ばねおよびトリガ力調整機構の構成の２つの例のうち１つを概略的に示す。 図１７は、本明細書に記載のある実施例に従うレンズアセンブリセンサの一例を概略的に示す。 図１８は、本明細書に記載のある実施例に従う光源を制御するためのプログラマブルコントローラを含む制御回路のブロック図である。 図１９Ａは、血液を通過する光の透過率（任意単位）を波長の関数として示すグラフである。 図１９Ｂは、脳組織による光の吸収のグラフである。 図１９Ｃは、エネルギ送達の効率を波長の関数として示す。 図２０は、さまざまなラット組織を通過した８０８ナノメートルの光について測定された吸収を示す。 図２１Ａは、本明細書に記載のある実施例に従うパルスの例を概略的に示す。 図２１Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従うパルスの例を概略的に示す。 図２１Ｃは、本明細書に記載のある実施例に従うパルスの例を概略的に示す。 図２１Ｄは、本明細書に記載のある実施例に従うパルスの例を概略的に示す。 図２２Ａは、装置が、患者の頭皮の部分に対応する複数の治療部位に対して連続的に熱的に連通する状態で配置される実施例を、概略的に示す。 図２２Ｂは、装置が、患者の頭皮の部分に対応する複数の治療部位に対して連続的に熱的に連通する状態で配置される実施例を、概略的に示す。 図２２Ｃは、装置が、患者の頭皮の部分に対応する複数の治療部位に対して連続的に熱的に連通する状態で配置される実施例を、概略的に示す。 図２３は、患者の脳の治療のために患者が装着可能な装置の一例を概略的に示す。 図２４Ａは、治療部位に対応するインジケータがラベルで実質的に覆われた装置の一例の左側および右側の一方を概略的に示す。 図２４Ｂは、治療部位に対応するインジケータがラベルで実質的に覆われた装置の一例の左側および右側の一方を概略的に示す。 図２４Ｃは、図２４Ａおよび図２４Ｂの装置を平らにしたときの図を上から見たラベル付け構成の一例を概略的に示す。 図２５は、表面を光で照射するための方法の一例のフロー図である。 図２６は、表面を光で照射するための方法の一例のフロー図である。 図２７は、表面を光で照射するための方法の一例のフロー図である。 図２８は、表面を光で照射するための方法の一例のフロー図である。 図２９は、患者の頭皮の少なくとも１つの予め定められた領域を制御可能な態様でレーザ光に対して露出させて患者の脳を照射するための方法の一例のフロー図である。 図３０は、患者の脳を治療するための方法の別の例のフロー図である。 図３１は、入力電力密度がｌ０ｍＷ／ｃｍ２の場合の、電力密度対硬膜からの深さのグラフであり、以下で説明するように、白のバーは電力密度の予測値に対応し、黒のバーは７．５μＷ／ｃｍ２である推定最小作用ＰＤに対応する。 図３２は、ＮＥＳＴ−１研究における患者の構成を示す。 図３３は、ＮＥＳＴ−１研究の各治療グループについて平均ＮＩＨＳＳを時間の経過とともに示す。 図３４は、ＮＥＳＴ−１研究の各治療グループについて平均ｍＲＳを時間の経過とともに示す。 図３５は、ＮＥＳＴ−２研究における患者の構成を示す。 図３６は、ＮＥＳＴ−２研究におけるｍＲＳのスコアの分布を示す。 図３７は、ＮＥＳＴ−２研究における、選択されたベースライン特性のカテゴリによって定められるデータの部分集合について、主要エンドポイントに対するＴＬＴの効果を示す。 図３８は、本明細書に記載のある実施例に従う脳組織の治療方法の一例のフロー図である。 図３９は、脳外傷の発生後の異なる時間間隔における、制御／非レーザ治療（薄い色のバー）およびレーザ照射（暗い色のバー）を受けたマウスの神経学的スコア（ＮＳＳ）のグラフである。 図４０は、制御非レーザ治療マウスの脳およびレーザ治療マウスの脳の断面の代表的な顕微鏡写真を示す。 図４１は、頭部外傷発生から２８日経過時の、制御（薄い色のバー）およびレーザ治療（暗い色のバー）を受けた、外傷を受けた脳の病変体積のグラフである。 図４２Ａは、塞栓後６時間治療を用いたウサギモデルの脳卒中の研究結果を示す。 図４２Ｂは、塞栓後６時間治療を用いたウサギモデルの脳卒中の研究結果を示す。 図４２Ｃは、塞栓後６時間治療を用いたウサギモデルの脳卒中の研究結果を示す。 図４３Ａは、塞栓後１２時間治療を用いたウサギモデルの脳卒中の研究結果を示す。 図４３Ｂは、塞栓後１２時間治療を用いたウサギモデルの脳卒中の研究結果を示す。 図４４は、各グループについて、平均±ＳＥＭの、マウスにおけるＡβアミロイド沈着に対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され２６週間続けられた（３Ｘ／週治療）。動物は２６週目に処分および処理されてアミノロイド蓄積が求められた。 図４５Ａは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、隠されたプラットホーム（モリス水迷路）を発見するための潜時に対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され１８０日まで続けられ（３Ｘ／週治療）、水迷路が適用されてプラットホームに到達するのに要した時間が記録された。動物は１８０日分析され処理されて潜時が求められた。 図４５Ｂは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、隠されたプラットホーム（モリス水迷路）を発見するための距離に対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され２６週間続けられ（３Ｘ／週治療）、水迷路が適用されてプラットホームに到達するのに要した距離が記録された。動物は分析され処理されてこの距離が求められた。 図４６Ａは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、ＡＰＰトランスジェニックマウスの脳内の炎症性メディエータに対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され２６週間続けられた（３Ｘ／週治療）。動物は２６週目に処分され処理されて、炎症性マーカ、インターロイキン−１（ＩＬ−１）、腫瘍壊死因子−α（ＴＮＦ）および形質転換成長因子−β（ＴＧＦ−β）が求められた。動物は分析および処理されて、免疫組織化学的および画像分析によって炎症性マーカが求められた。 図４６Ｂは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、ＡＰＰトランスジェニックマウスの脳内の炎症性メディエータに対するＬＬＴの効果を示す。 図４６Ｃは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、ＡＰＰトランスジェニックマウスの脳内の炎症性メディエータに対するＬＬＴの効果を示す。 図４７Ａは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、ＡＰＰトランスジェニックマウスの脳内のＡβペプチドレベルに対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され２６週間続けられた（３Ｘ／週治療）。動物は２６週目に処分され、脳がＡβペプチド分析にかけられレーザなしの制御と比較された。動物は分析および処理されて脳Ａβペプチドレベルが求められた。 図４７Ｂは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、ＡＰＰトランスジェニックマウスの脳内のＡβペプチドレベルに対するＬＬＴの効果を示す。 図４８Ａは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、１３週におけるＡＰＰトランスジェニックマウスの血漿中のＡβペプチドレベルに対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され２６週間続けられ（３Ｘ／週治療）、血漿がＡβペプチド分析にかけられレーザなしの制御と比較された。血液は第１３週目にＡＰＰトランスジェニック動物から採取され処理されて、血漿Ａβペプチドレベルが求められた。 図４８Ａは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、２６週におけるＡＰＰトランスジェニックマウスの血漿中のＡβペプチドレベルに対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され２６週間続けられ（３Ｘ／週治療）、血漿がＡβペプチド分析にかけられレーザなしの制御と比較された。血液は第２６週目にＡＰＰトランスジェニック動物から採取され処理されて、血漿Ａβペプチドレベルが求められた。 図４９Ａは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、ＡＰＰトランスジェニックマウスの脳内のｓＡＡＰαレベルに対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され２６週間続けられた（３Ｘ／週治療）。動物は２６週目に処分され、脳はウェスタンブロット法によるｓＡＡＰαタンパク質分析にかけられレーザなしの制御と比較された。動物は分析および処理されて、脳のタンパク質レベルが求められた。 図４９Ｂは、各グループについて、平均±ＳＥＭの、ＡＰＰトランスジェニックマウスの脳内のＣＴＦβレベルに対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され２６週間続けられた（３Ｘ／週治療）。動物は２６週目に処分され、脳はウェスタンブロット法によるＣＴＦβタンパク質分析にかけられレーザなしの制御と比較された。動物は分析および処理されて、脳のタンパク質レベルが求められた。 図５０は、各グループについて、平均±ＳＥＭの、ＡＰＰトランスジェニックマウス内のＣＳＦＡβペプチドレベルに対するＬＬＴの効果を示す。ＡＰＰトランスジェニック動物がＴＬＴでおよびレーザなしで治療され、治療は０日（年齢３ヶ月）に開始され２６週間続けられた（３Ｘ／週治療）。動物は２６週目に処分され、ＣＳＦはＥＬＩＳＡによる総Ａβペプチド分析にかけられレーザなしの制御と比較された。動物は分析され処理されて、ＣＳＦＡβペプチドレベルが求められた。] 図１ 図１０Ａ 図１０Ｂ 図１１Ａ 図１１Ｂ 図１２Ａ 図１２Ｂ 図１３Ａ 図１３Ｂ 図１４Ａ 実施例 [0027] 好ましい実施例の詳細な説明 低レベル光療法（「ＬＬＬＴ」）または光線療法は、生物組織の切断、焼灼または除去に使用される放射照度よりも低い放射照度で、治療を目的として患者に光エネルギを照射することを含み、結果として、組織に損傷を与えることなく所望の生物刺激効果が得られる。非侵襲的光線療法では、身体の外側に位置する光源を用いて、有効量の光エネルギを、治療対象の内部組織に照射することが望ましい（たとえば、ともにその全体が本明細書に引用により援用される米国特許第６，５３７，３０４号および第６，９１８，９２２号参照）。] [0028] レーザ療法は、リンパ浮腫および筋肉外傷ならびに手根管症候群の治療を含むさまざまな状況において有効であることが示されている。最近の研究は、レーザで生成された赤外線が、脳を含むさまざまな組織を透過することができ、かつ機能を修正することができることを示している。加えて、レーザで生成された赤外線は、血管形成を含むがこれに限定されない効果を生むことができ、成長因子（形質転換成長因子−β）シグナリング経路を修正することができ、かつタンパク質合成を促進することができる。] [0029] しかしながら、介在する組織が光エネルギを吸収するため、この介在する組織が加熱される一方で、目的組織部位に送達される光エネルギの量が制限される可能性がある。加えて、介在する組織が光エネルギを散乱させるので、目的組織部位に送達される放射照度（もしくは電力密度）またはエネルギ密度が制限される可能性がある。身体の外側の表面に加えられる電力および／または放射照度を増すことによって強引にこれらの効果を回避しようとすると、結果として介在する組織に損傷を与える（たとえば焼く）可能性がある。たとえば、ＴＢＩを受けた患者については、頭蓋骨の中で多量の出血が生じることがあり（たとえば「フィールド内の血液（blood in the field）」）、この血液が照射された光を吸収することによって、血液で満たされた領域の下にある脳組織への光エネルギの伝播が妨げられ温度の上昇を引起す可能性がある。] [0030] 非侵襲的光線療法は、選択された治療パラメーターを特定の範囲内に設定することによって好ましくは介在する組織への損傷を回避することによって、制限される。この分野における既存の科学文献を見直すと、神経学的疾患の治療について、損傷を与えないが有効である一組のパラメータが発見できるのか否か疑問が生じるであろう。しかしながら、いくつかの実施例は、本明細書に記載のように、この目標を達成可能な装置および方法を提供する。] [0031] そのような実施例は、介在する組織による吸収が損傷レベル未満となる光の波長の選択を含み得る。そのような実施例はまた、光源の出力を、目的組織部位における低いが有効な放射照度に設定すること（たとえば約１００μＷ／ｃｍ２から約１０Ｗ／ｃｍ２の間）、頭部に照射される光の一時プロファイルを設定すること（たとえば、一時パルス幅、一時パルス形状、デューティサイクル、パルス周波数）、および、光エネルギ照射期間を数百マイクロ秒から数分に設定することによって、治療されている目的組織部位における有効なエネルギ密度を得ることも、含み得る。光線療法の使用において、他のパラメータも変えることが可能である。こうした他のパラメータは、治療される組織に実際に送達される光エネルギに寄与し、光線療法の有効性に対して重要な役割を果たし得る。ある実施例では、脳において照射される部分は、脳全体を含む可能性がある。] [0032] ある実施例では、患者の脳の目標領域は、たとえば「危険ゾーン」内のニューロンの、損傷領域を含む。他の実施例では、目標領域は、危険ゾーン外の脳の部分を含む。光線療法に含まれる生物医学的メカニズムまたは反応に関する情報は、ティーナＩ．カル（Tiina I. Karu）による「細胞レベルでの低出力レーザ光作用のメカニズム（Mechanisms of Low-Power Laser Light Action on Cellular Level)」、ＳＰＩＥ議事録第４１５９巻（２０００）、生体系に対する低出力光の効果Ｖ、レイチェルルーバート（Rachel Lubart）編集、１−１７頁、および、マイケルＲ．ハンブリン（Michael R. Hamblin）、「低レベル光治療のメカニズム（Mechanisms of Low Level Light Therapy）」、ＳＰＩＥ議事録第６１４０巻、６１４００１（２００６）によって提供され、これらは各々その全体が本明細書に引用により援用される。] [0033] ある実施例では、本明細書に記載の光線療法の装置および方法は、身体的外傷（たとえばＴＢＩもしくは虚血性脳卒中）または神経変性のその他の根源の治療のために使用される。本明細書で使用される、「神経変性」という用語は、脳卒中またはＣＶＡといった一次的な破壊的事象の結果として生じる細胞破壊のプロセス、および、一次的な破壊的事象が発生したために細胞によって誘発される、二次的な遅発性および進行性の破壊メカニズムを指す。一次的な破壊的事象は、脳卒中を含む疾病過程または身体的損傷もしくは障害を含み、それだけでなく、他の疾病および状態を含み、その例として、多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症、熱中症、癲癇、アルツハイマー病、エイズや局所的脳虚血を含む脳虚血といった他の原因で生じる認知症が挙げられ、さらに、脳、脊髄、神経または網膜の圧挫もしくは圧迫損傷を含むＣＮＳ内の圧挫もしくは圧迫損傷といった身体的外傷、または、神経変性を生じさせる急性損傷もしくは障害を含む。二次的な破壊メカニズムは、神経毒性分子の生成および放出につながるメカニズムを含み、これは、アポトーシス、ミトコンドリア膜透過性の変化を原因とする細胞エネルギの枯渇、過剰グルタミン酸塩の放出または再摂取の失敗、再かん流障害、ならびにサイトカインおよび炎症の活性を含む。一次的および二次的メカニズムはいずれも、ニューロンに関する「危険ゾーン」の形成に寄与し、このゾーン内のニューロンは、少なくとも一時的には一次的破壊事象に耐えるが、遅発性効果のある過程が原因で、死の危険に瀕している。] [0034] ある実施例では、本明細書に記載の装置および方法を用いて神経防護作用を提供する。本明細書で使用される「神経防護作用」という用語は、神経変性損失が一次的破壊的事象または二次的破壊的メカニズムに関連する疾病メカニズムが原因か否かに関わらず、一次的破壊的事象後の神経変性が原因で、さもなければ修復不能なニューロンの損失を遅らせるまたは防止するための治療方針を指す。] [0035] ある実施例では、本明細書に記載の装置および方法を用いて、神経学的機能を改善し、神経学的向上をもたらし、または、以前に失われた神経学的機能を回復させる。本明細書で使用される「神経学的機能」という用語は、認知機能および運動機能双方を含む。本明細書で使用される「神経学的向上」という用語は、認知機能の向上および運動機能の向上双方を含む。本明細書で使用される「認知機能の向上」および「運動機能の向上」という用語はそれぞれ、認知機能および運動機能を改善することまたは高めることを意味する。] [0036] 本明細書で使用される「認知機能」という用語は、知ること、思考、学習、認知、記憶（即時記憶、近時記憶または遠隔記憶を含む）、および判断に関連するものを含めた、認知および認知または心的過程または機能を意味する。認知機能の損失の兆候は、患者の人格、感情、および行動における変化を含むこともある。本明細書で使用される「運動機能」という用語は、主として意識的な筋肉運動である筋肉運動に関連する身体機能を意味し、運動協調性、単純および複雑な運動性行為の実行などを含む。] [0037] 神経学的機能に影響する疾病または疾患は、アルツハイマー病、認知症、エイズまたはＨＩＶ感染、クロイツェルヤコブ病、頭部外傷（単事象外傷および複数回の脳震盪といった長期的外傷またはスポーツ外傷に起因することがある他の外傷を含む）、レビー小体病、ピック病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病、薬物またはアルコール依存症、脳腫瘍、水頭症、腎臓または肝臓病、脳卒中、鬱病、および、認知機能の障害および神経変性の原因となるその他の精神疾患を含むが、これらに限定されない。] [0038] ビーム送達装置 本明細書に記載の神経学的疾患（たとえば虚血性脳卒中、アルツハイマー病、パーキンソン病、鬱病またはＴＢＩ）の治療のための光線療法の方法は、さまざまな光送達システムを使用して実施および説明することができる。このような光送達システムは、各々がその全体を本明細書に引用により援用される、米国特許第６，２１４，０３５号、第６，２６７，７８０号、第６，２７３，９０５号、第６，２９０，７１４号および第７，３０３，５７８号、米国特許出願第１２／３８９，２９４号、ならびに米国特許出願公開第２００５／０１０７８５１号Ａｌおよび第２００７／０１７９５７１号Ａｌに示され記載されるもののような、低レベルレーザ療法の装置を含み得る。たとえば、ある実施例では、光送達装置は、患者の頭皮または頭蓋骨の一部を照射するとともに、その間、頭皮または頭蓋骨の照射部分を冷却することができる。他のある実施例では、患者の頭皮または頭蓋骨の一部を照射する間、その頭皮または頭蓋骨の照射部分を冷却しない。] [0039] これらの以前に開示された光送達装置は、主として脳卒中の光線療法の治療との関連で説明された。しかしながら、ある実施例では、そのような光送達装置を、他の神経学的疾患（たとえばアルツハイマー病、パーキンソン病、鬱病、ＴＢＩ）の光線療法の治療にも使用することができる。ＴＢＩを受けた患者は、その患者の頭皮の一部に傷を受けたために頭蓋または頭蓋骨の一部が露出していることがある。そのようなある実施例では、光送達装置は、光が頭皮組織を通して伝播することなく、頭蓋または頭蓋骨の露出した部分を照射することができる。本明細書に記載のある実施例は、頭皮の少なくとも一部に当てられる光で、または、頭皮を通して伝播せずに頭蓋または頭蓋骨の少なくとも一部に当てられる光で、脳を照射することに対応している。] [0040] 図１は、本明細書に記載のある実施例に従うビーム送達装置１０の一例を概略的に示す。この装置１０は、ハウジング１２と、動作可能な状態でハウジング１２に結合された可撓性の導管１４と、少なくとも１つの状態インジケータ１６とを含む。ある実施例では、この装置１０は、光ビーム３０が出射される出射面２２を含む出力光学アセンブリ２０を備える。出力光学アセンブリ２０は、装置１０の他の構成要素に解放可能な状態で機械的に結合されるように構成される。] 図１ [0041] ある実施例では、ハウジング１２は片手で容易に保持される大きさである（たとえば長さ約５．５インチ）。ある実施例のハウジング１２はさらに、１つ以上の部分１２ａ、１２ｂを含み、これらの部分は生体適合性材料を含む。なぜなら、これらはオペレータ、患者または双方と接触する可能性があるからである。たとえば、ある実施例では、１つ以上の低デュロメータのエラストマ材料（たとえばゴム、ポリマ、熱可塑性樹脂）を用いることが可能である。部分１２ａは、装置１０の作動中ユーザの手で把持されるように構成される。ある実施例のハウジング１２は、出射面２２を手で適所で保持しかつ連続的に移動させて患者の皮膚の選択された部分を照射できるように構成される。ある実施例では、ハウジング１２は、ハウジング１２をユーザが把持しやすくなるよう１つ以上の窪みまたは突起を含む。ある実施例では、ハウジング１２は、装置１０の動作パラメータを測定またはモニタするために試験システムの上に配置されるように構成される。このようなある実施例のハウジング１２は、試験システム上の対応する位置合わせ窪みと係合して出射面２２を試験システムと適切に整列し易くする位置合わせ突起を与えるように構成される。ある実施例のハウジング１２は、組合されて、他の動作構成要素がその中で保持される外殻部を形成する、２つ以上の部分（たとえば６０Ａのオーバーモールディングが施された２ピース注型ウレタンまたは熱可塑性エラストマオーバーモールディングが施された３ピースラストラン（Lustran）（登録商標））を含む。ある実施例では、装置１０が使用する光は、個人が見るとその目に障害を与える可能性がある。このような実施例では、装置１０を、個人が光を見ないように目の保護を設けるように構成することができる。たとえば、不透明材料をハウジング１２に対して使用し適所に配置することにより、光が直接見えないようにすることができる。加えて、インターロックを設けて装置１０が適所に配置されなければ光源が作動しないようにすることができる、または、その他の適切な安全策を取る。] [0042] ある実施例では、ハウジング１２はさらに、出力光学アセンブリ２０に解放可能な状態で設けられた装置１０の一部を全体的の囲む可撓性の固定具１７を含む。ある実施例の固定具１７は、バリアを設けて、汚染物質がハウジング１２内に入ることを、制御、抑制、防止、最小化または低減する。このように、バリアを設ける固定具１７があるので、固定具１７がバリアを設けない場合と比較して、ハウジング１７に入る汚染物質は少ない。可撓性固定具１７の材料の例は、ゴムまたはその他のエラストマを含むがこれに限定されない。] [0043] ある実施例では、導管１４は、ハウジング１２から距離をおいて設けられたさまざまな制御、電力および冷却システムに、動作可能な状態で装置１０を結合するように構成される。ある実施例では、導管１４は、出射面２２から出射される、光源からの光を、装置１０に伝えるように構成される。ある実施例では、導管１４はさらに、１つ以上の導電性ワイヤ（たとえば１つの２０導体ケーブル、４つの６導体ケーブル、接地編組）を含み、このワイヤは、信号を、装置１０（たとえば装置１０内のトリガスイッチまたは温度センサ）と、装置１０から間隔をおいて設けられた制御システムとの間で送信し、および／または、電力システムから電力を装置１０に（たとえば熱電クーラーのために）提供するように構成される。さらに他の実施例では、装置１０は電源を含む（たとえばバッテリ）。ある実施例では、導管１４は、冷却剤（たとえば液体または気体）が冷却システムから装置１０に流れるように構成された、１つ以上の冷却剤管（たとえば内径０．１２５インチ）を含む。ある実施例では、導管１４は、ハウジング１２内の１つ以上の対応するコネクタに機械的に結合された１つ以上のコネクタを含む。たとえば、導管１４は、ハウジング１２内の対応するＳＭＡマウントに機械的に結合された光ファイバの一端でＳＭＡコネクタを含むことができる。] [0044] ある実施例では、導管１４は、導管１４の１つ以上のファイバ、ワイヤ、および管の周りに保護シースを含む。ある実施例の保護シースは、少なくとも１本の光ファイバの故障の際に導管１４から光が出ることを制御、抑制、防止、最小化、または低減する。このように、シースがあるので、ファイバの故障の際に導管１４から出る光は、シースがない場合のものよりも少ない。ある実施例では、保護シースは、複数の剛体セグメント（たとえばステンレス鋼）を有する張り緩和装置を含み、各セグメントは全体的に円筒形の管状であり長手方向の軸を有する。各セグメントは、隣接するセグメントの長手方向の軸の間の角度が予め定められた角度未満に制限されるように、近隣のセグメントと関節状に結合される。ある実施例では、保護シースは、導管１４を移動および屈曲させるが、好都合には、その屈曲の曲率半径を、その中にある１つ以上のファイバ、ワイヤ、または管の破損を回避するのに十分大きくなるように、制限する。ある実施例では、シースは可撓性圧縮ばね（たとえば長さ４インチ）を含むことにより、屈曲緩和および／または張力ラインを与えて張りを緩和する。] [0045] ある実施例では、上記少なくとも１つの状態インジケータ１６は、点灯されると装置１０の状態に関する情報をユーザに対して視覚的に提供する、１つ、２つまたはそれ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。たとえば、この少なくとも１つの状態インジケータ１６を、ある実施例で使用して、レーザ光源が、未だ生じていないトリガの係合にレーザ光を当てる準備がいつ整ったのかを表示する。ある実施例では、ＬＥＤを点灯させて、装置１０に提供されている光パワー、電力または冷却剤の流れが装置１０の動作にとって十分であるか否かにに応じて、異なる色を示すことができる。ある実施例では、この少なくとも１つの状態インジケータ１６は、出力光学アセンブリ２０が装置１０に適切に装着されているか否かに関する情報を提供する。これ以外の種類の状態インジケータ（たとえばフラグ、音声警告）も、本明細書に記載のある実施例に対応可能である。] [0046] 図２Ａは、本明細書に記載のある実施例に従う出力光学アセンブリ２０の一例の断面図を概略的に示す。図２Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従う出力光学アセンブリの別の例２０を概略的に示す。出力光学アセンブリ２０は、出射面２２と、全体的に出射面２２と離れた方を向く面２４とを含む光学素子２３を含む。本明細書で使用される「素子」という用語は、最も広い意味で使用され、複合装置の１つの構成要素または異なる部分を指しているがこれに限定されない。出力光学アセンブリ２０はさらに、光学素子２３と（たとえば面２４の一部と）熱的に連通する熱導管２５を含む。熱導管２５は、装置１０の少なくとも１つの放熱面（たとえば冷却機構の表面）と熱的に連通するように構成された少なくとも１つの面２６を含む。出力光学アセンブリ２０はさらに、ハウジング１２に対して解放可能な状態で装着され取外されるように構成された結合部分２７（たとえばばね負荷３ピン差込装置または４ピン差込装置）を含む。ある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、１つ以上のばねを含み、このばねは、上記少なくとも１つの面２６上に、装置１０の少なくとも１つの放熱面に向かって十分な力を加えて、これら２つの間に所望の熱伝達が生じるようにする。本明細書に記載のある実施例に対応する出力光学アセンブリ２０のさまざまな例については、本明細書にその全体を引用により援用する米国特許出願第１２／２３３，４９８号においてより詳細に記載されている。] 図２Ａ 図２Ｂ [0047] ある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、患者の頭皮または頭蓋骨と熱的に連通するように配置される（たとえば、光学素子２３は、患者の頭皮または頭蓋骨と接触するように構成される、または、患者の頭皮または頭蓋骨から間隔をおいて設けられるが患者の頭皮または頭蓋骨と接触する熱伝導性材料と接触するように構成される）。出力光学アセンブリ２０が冷却されるある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、患者の頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部（たとえば照射されている頭皮または頭蓋骨の部分）を冷却する。このように、ある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、光によって生じる頭皮または頭蓋骨における温度の上昇を、制御、抑制、防止、最小化または低減するようにされている。このように、出力光学アセンブリ２０が照射されている患者の頭皮または頭蓋骨部分を冷却するので、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分の温度は、出力光学アセンブリ２０が頭皮または頭蓋骨の照射部分を冷却しなかった場合よりも、低い。たとえば、光出力アセンブリ２０を用いて患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分を冷却することにより、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分の温度を、照射されなかった場合より高いが、照射されたが冷却されなかった場合よりも低くすることができる。ある実施例では、患者の頭皮は、患者の頭蓋骨を覆う毛髪と皮膚とを含む。他の実施例では、毛髪の少なくとも一部を光線療法の治療の前に除去して、出力光学アセンブリ２０が実質的に頭皮の皮膚と接触するようにする。] [0048] ある実施例の光学素子２３は、熱伝導性であり、皮膚によって伝えられる波長では光学的に透過性である。たとえば、ある実施例では、光学素子２３の熱伝導性は、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分から熱を除去するのに十分であり、光学素子２３の光透過性は、脳の目標領域で所望の放射照度を与えるように選択された波長では、光の所望の放射照度が光学素子２３を通して伝搬し患者の頭皮または頭蓋骨を照射するのに十分である。ある実施例では、光学素子２３は剛性の材料を含むが、他のある実施例では、光学素子２３は低デュロメータで熱伝導性かつ光透過性の材料（たとえば水などの熱伝導性かつ光透過性の液体で満たされた可撓性の袋または容器）を含む。光学素子２３の剛性の材料の例は、サファイア、ダイヤモンド、フッ化カルシウム、およびセレン化亜鉛を含むがこれらに限定されない。ある実施例では、光学素子２３は、照射される表面（たとえば患者の頭皮または頭蓋骨）に全体的に向くように構成された出射面２２を有する。ある実施例では、出射面２２は、照射面と、または、照射面と接触する実質的に光透過性であり実質的に熱伝導性である材料と、接触するように配置される。ある実施例の出射面２２は、出射面２２から出射される光で照射される表面と熱的に連通するように構成される。このようなある実施例では、光学素子２３の熱伝導性は、出射面２２からの熱が熱導管２５に向かって十分な速度で流れることによって、照射が原因で皮膚が過剰に加熱されることによって患者に対して与えられる皮膚の損傷または不快感を、制御、抑制、防止、最小化または低減するのに十分高い。このように、光学素子２３が熱伝導性であるため、患者の皮膚の損傷または不快感を、光学素子２３が十分に高い熱伝導性を有していない場合と比較して、低くすることができる。たとえば、患者の皮膚の損傷または不快感は、患者の頭皮の一部が照射されなかった場合と比較して高くなる可能性があるが、患者の皮膚の損傷または不快感は、光学素子２３が十分に高い熱伝導性を有していない場合と比較して低いであろう。] [0049] ある実施例では、光学素子２３は、少なくとも約１０ワット／メートル−Ｋの熱伝導性を有する。他のある実施例では、光学素子２３の熱伝導性は、少なくとも約１５ワット／メートル−Ｋである。本明細書に記載のある実施例に従う光学素子２３の材料の例は、熱伝導性が約２３．１ワット／メートル−Ｋであるサファイア、および熱伝導性が約８９５ワット／メートル−Ｋと約２３００ワット／メートル−Ｋの間にあるダイヤモンドを含むがこれらに限定されない。] [0050] ある実施例では、出射面２２は、頭皮または頭蓋骨の曲率と一致するようにされる。ある実施例の出射面２２は凹面である（たとえば全体的に球形であり曲率半径が約１００ミリメートル）。頭皮または頭蓋骨の曲率に合わせることにより、出射面２２は好都合に、出射面２２と頭皮または頭蓋骨との間に空気で満たされた隙間がある場合よりも、頭皮または頭蓋骨における温度上昇を制御、抑制、防止、最小化または低減する。このように、出射面２２を照射されている患者の頭皮または頭蓋骨の部分の曲率に合わせているため、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分の温度は、出射面２２が頭皮または頭蓋骨の照射部分の曲率と合っていない場合よりも、低い。たとえば、出射面２２を患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分の曲率に合わせることによって、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分の温度を、患者の頭皮または頭蓋骨が照射されていないより高い可能性があるが、患者の頭皮または頭蓋骨が照射されたが出射面２２が患者の頭皮または頭蓋骨の部分と合っていない場合よりも低くすることができる。出射面２２と頭皮または頭蓋骨との間に空隙があると、出射面２２と頭皮または頭蓋骨との間の熱伝導性を減少させて頭皮または頭蓋骨を照射によって加熱する可能性を増大させる可能性がある。] [0051] 加えて、このような空隙と出射面２２および／または頭皮または頭蓋骨との間の屈折率の不整合は、頭皮または頭蓋骨に向かって伝搬する光の一部を、頭皮または頭蓋骨から反射させる可能性がある。ある実施例では、出射面２２を頭皮または頭蓋骨と接触させて、光の光学経路における、出射面２２と頭皮または頭蓋骨との間の空隙を好都合に実質的に減じる。介在する材料（たとえば実質的に光透過性で実質的に熱伝導性のジェル）が頭皮または頭蓋骨および出射面２２と接触している他の実施例では、出射面２２をこの介在する材料と接触させて、出射面２２と介在する材料との間の空隙または介在する材料と頭皮または頭蓋骨との間の空隙が好都合に生まれないようにする。ある実施例では、頭皮に当たる光の波長での介在する材料の屈折率は、頭皮の屈折率（たとえば約１．３）と実質的に一致するので、出射面２２と頭皮との間の屈折率の不整合により生まれる後方反射を減じることができる。このような本明細書に記載のある実施例に対応する材料の例は、グリセロール、水、およびシリカゲルを含むがこれらに限定されない。屈折率が一致するゲルの例は、マサチューセッツ州フェアヘブン（Fairhaven）のナイルブリカト社（Nye Lubricants, Inc.）から入手可能であるがこれに限定されない。] [0052] ある実施例では、出射面２２は、伝達される光の光学経路において、後方反射を減じるようにされた、１つ以上の光学コーティング、フィルム、層、膜などを含む。後方反射を減じることにより、出射面２２は、脳に伝達される光の量を増し、さもなければ頭皮または頭蓋骨における温度上昇を生じさせるであろうより高い放射照度を使用する必要が減少する。] [0053] ある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、光を、頭皮または頭蓋骨に到達する前に拡散させて、出射面２２に到達する前に光ビームを好都合に均一化する。一般的に、頭皮または頭蓋骨の介在する組織は散乱性が高く、これは、患者の大脳皮質の照射上の不均一なビーム強度分布の影響を減じることができる。しかしながら、実質的に不均質である不均一なビーム強度分布の結果、加熱されている患者の頭皮または頭蓋骨のいくつかの部分が他の部分よりも加熱される可能性がある（たとえば光ビームの「ホットスポット」が患者の頭皮または頭蓋骨に当たる局所的な加熱）。ある実施例では、出力光学アセンブリ２０は好都合に、光ビームを均質化して不均一性を約３ミリメートル未満にする。図３Ａおよび図３Ｂは、出力光学アセンブリ２０による光に対する拡散効果を示す。図３Ａに示されるように、出力光学アセンブリ２０を通して伝達される前の光のエネルギ密度プロファイルの例は、特定の発光角度でピークに達する。図３Ｂに示されるように、出力光学アセンブリ２０によって拡散された後、光のエネルギ密度プロファイルは、特定の発光角度において実質的なピークを有さないが、ある発光角度の範囲において実質的に均質的に分布する。光を拡散させることによって、出力光学アセンブリ２０は、光エネルギを照射される領域において実質的に均等に分布させることにより、さもなければ頭皮または頭蓋骨の温度上昇を引起すであろう「ホットスポット」を、制御、抑制、防止、最小化または低減することができる。このように、出力光学アセンブリ２０が光を拡散するので、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分の温度は、出力光学アセンブリ２０が光を拡散しない場合と比べて低い。たとえば、出力光学アセンブリ２０を用いて光を拡散することにより、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分の温度は、照射されなかった場合の患者の頭皮または頭蓋骨の部分の温度よりも高くなる可能性があるが、出力光学アセンブリ２０によって光が照射されたが拡散されなかった場合の患者の頭皮または頭蓋骨の部分の温度よりも低くすることができる。加えて、光を頭皮または頭蓋骨に達する前に拡散することによって、出力光学アセンブリ２０は、頭皮または頭蓋骨に当たる光のスポットサイズを効果的に増すことができ、これによって好都合に頭皮または頭蓋骨の放射照度を低減する。これは、本明細書にその全体を引用により援用する米国特許第７，３０３，５７８号に記載されている。] 図３Ａ 図３Ｂ [0054] ある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、光を十分に拡散させるので、光の放射照度は、頭皮、頭蓋骨または脳の最大許容レベルよりも小さい。たとえば、ある実施例の最大許容可能レベルは、患者が不快または痛みを感じるレベルであり、他のある実施例では、最大レベルは患者の頭皮または頭蓋骨が損傷を受ける（たとえば焼ける）レベルである。他のある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、十分に光を拡散するので、光の放射照度は、皮下の目的組織の治療の値に等しい。出力光学アセンブリ２０は、カリフォルニア州トーランス（Torrance）のフィジカルオプティクス社（Physical Optics Corp.）から入手可能なものおよびコネチカット州エーボン（Avon）のリフレキサイト社（Reflexite Corp.）のディスプレイ光学装置Ｐ／ＮＳＮ１３３３のようなホログラフィック拡散器を含むがこれに限定されない拡散器の例を含むことができる。] [0055] ある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、装置１０と患者の頭皮または頭蓋骨との間に再利用可能な界面を与える。このような実施例では、出力光学アセンブリ２０を装置１０の使用の間に、特に異なる患者による使用の間に、洗浄または消毒することができる。他の実施例では、出力光学アセンブリ２０は、装置１０と患者の頭皮または頭蓋骨との間に、使い捨ての交換可能な界面を与える。予め消毒され予め梱包された交換可能な界面を用いることにより、いくつかの実施例は、好都合に、使用の直前に洗浄または消毒処理がなされなくとも、消毒された界面を与えることができる。] [0056] ある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、頭皮の少なくとも放射される部分に圧力を加えるようにされる。たとえば、出力光学アセンブリ２０は、装置１０に（たとえば装置１０のオペレータが手で装置１０を患者の頭皮に押付けることによりまたは重量、ばね、張力ストラップなどのように力を発生する機械的手段により）加えられている力があると、頭皮の照射された部分に少なくとも圧力を加えることができる。十分な圧力を加えることにより、出力光学アセンブリ２０は、少なくともある量の血液を光エネルギの光学経路の外に出すことによって頭皮のその部分を白くすることができる（皮膚を白くすることに関する一般的な議論については、たとえばＡ．Ｃ．バートン（A.C. Burton）他、「人間の前腕における血圧と血流の関係（Relation Between Blood Pressure and Flow in the Human Forearm）」、J. Appl. Physiology、第４巻第５号、３２９−３３９頁（１９５１）、Ａ．マタス（A. Matas）他、「白色化反応の評価における皮膚色の問題の排除（Eliminating the Issue of Skin Color in Assessment of the Blanch Response）」、Adv. in Skin & Wound Care、第１４巻（４、２のパート１）、１８０−１８８頁（２００１年７／８月）、Ｊ．ニイツマ（J. Niitsuma）他、「ウサギの耳垂における褥瘡性潰瘍形成の実験研究（Experimental study of decubitus ulcer formation in the rabbit ear lobe）」、J. Of Rehab. Res. And Dev.、第４０巻第１号、６７−７２頁（２００３年１／２月）参照）。出力光学アセンブリ２０が頭皮に圧力を加えた結果血液が除去されると、これに対応する、頭皮内の血液による光エネルギの吸収が減少する。結果として、頭皮において血液が光エネルギを吸収することによる温度の上昇は減じられる。さらに、結果として、脳の皮下目標組織に伝達される光エネルギの一部が増す。ある実施例では、１平方インチ当たり少なくとも０．１ポンドの圧力を用いて、頭皮の照射部分を白くする。他のある実施例では、１平方インチ当たり少なくとも１ポンドの圧力を用いて、頭皮の照射部分を白くする。ある実施例では、１平方インチ当たり少なくとも２ポンドの圧力を用いて、頭皮の照射部分を白くする。頭皮の照射部分を白くするための圧力のその他値または範囲も、本明細書に記載のある実施例に対応する。頭皮の照射部分を白くするのに使用される最大圧力は、ある実施例では、患者の快適レベルおよび組織損傷レベルによって制限される。] [0057] 図４Ａおよび図４Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従うビーム送達装置１０の２つの例の断面図を概略的に示す。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、装置１０は、出射面２２を有し装置１０のその他の構成要素に解放可能な状態でかつ動作可能な状態で結合された、出力光学アセンブリ２０を含む。装置１０は、光ファイバ４０、光ファイバ４０に動作可能な状態で結合されたファイバ整列機構５０、光ファイバ４０と光学的に連通するミラー６０、およびミラー６０と光学的に連通するウインドウ７０とを含む。装置１０の動作中、光ファイバ４０からの光３０はミラー６０まで伝搬しミラー６０によって反射されてウインドウ７０を通して伝搬する。ウインドウ７０を通して伝達された光３０は出力光学アセンブリ２０を通して第１の光学経路に沿って伝搬し、出射面２２から出射される。ある実施例では、装置１０は、光ファイバ４０を介して受けた光の少なくとも一部を出射面２２に伝達するさらなる光学素子（たとえばレンズ、デフューザおよび／または導波管）を含む。そのようなある実施例では、装置１０のさらなる光学素子は、出射面２２から出射された光ビームが所望のビーム強度プロファイルを有するよう、光を成形、フォーマット、または修正する。] 図４Ａ 図４Ｂ [0058] ある実施例では、光ファイバ４０は、ステップ型または段階型光ファイバを含む。ある実施例の光ファイバ４０は単一モードであり、他のある実施例では光ファイバはマルチモードである。本明細書に記載のある実施例に対応する光ファイバ４０の例は、直径１０００ミクロンであり開口は約０．２２である。] [0059] 図５は、本明細書に記載のある実施例に従うファイバ整列機構５０の一例を概略的に示す。ある実施例では、ファイバ整列機構５０は、光ファイバ４０の一部に機械的に結合され、光が出射される光ファイバ４０の端部の位置、傾斜または双方を調整するように構成される。ある実施例では、ファイバ整列機構５０は、少なくとも±５度の調整範囲を提供する。図５のファイバ整列機構５０は、光ファイバ４０に機械的に結合されたコネクタ５２（たとえばＳＭＡコネクタ）と、コネクタ５２に機械的に結合されたプレート５４（たとえば運動学的傾斜段）と、プレート５４に調整可能な状態で結合された調整ねじ５６（たとえば１インチ当たりの巻数８０または１インチ当たりの巻数１００）とを含む。調整ねじ５６を巻くことにより、プレート５４の一部と基準構造５８の対応する部分との間の距離を調整することができる。ある実施例では、ファイバ整列機構５０は、プレート５４を、基準構造５８に対し、ある位置、方位または双方で固定するように締付けられるように構成された１つ以上のロックねじを含む。ファイバ整列機構５０のその他の構成も本明細書に記載のある実施例に対応する。] 図５ [0060] 図６は、本明細書に記載のある実施例に対応するミラー６０の一例を概略的に示す。ある実施例では、ミラー６０は、光ファイバ４０から出射された光を実質的に反射してこの光を非ゼロ角（たとえば９０度）で反射する。ある実施例のミラー６０は、金属（たとえば金またはアルミニウム）によって少なくとも片側がコーティングされたガラス基板を含む。本明細書に記載のある実施例に対応するミラー６０の例は、平坦で全体的に平らなガラスミラー（たとえばニュージャージー州バーリントン（Barrignton）のエドモンドオプティクス社（Edmund Optics Inc.）から入手可能なＮＴ４３−８８６）を含むがこれに限定されない。ある実施例のミラー６０は、ある屈折力を有するように構成することができ（たとえばミラー６０は凹面でもよい）、かつ光を成形、整形さもなければ修正して所望のビーム強度プロファイルを生むようにすることができる。ある実施例では、ミラー６０の周囲を接着剤（たとえばコネチカット州トーリントン（Torrington）のダイマックス社（Dymax Corp.）から入手可能なＯＰ−２９）で支持構造６２に接着する。] 図６ [0061] ある実施例では、ミラー６０は、光ファイバ４０から出射された光を一部透過する。そのようなある実施例では、支持構造６２は、開口を含み、装置１０は、ミラー６０および支持構造６２の開口を通して伝達された光を受けるように位置付けられた少なくとも１つの光センサ６４を含む。この少なくとも１つの光センサ６４は、受けた光の強度を示すことによりミラー６０に到達する光の強度の測定値を提供する信号を生成するように構成される。本明細書に記載のある実施例に対応する光センサ６４の例は、テキサス州ダラス（Dallas）のテキサスインスツルメント（Texas Instruments）から入手可能なＯＰＴ１０１フォトダイオードを含むがこれに限定されない。ある実施例では、複数の光センサ６４を使用して動作の冗長性を与え、装置１０の動作にとって十分な強度の光が光ファイバ４０によって提供されていることを確認する。ある実施例では、拡散器６６を配置し、ミラー６０を通して伝達される光を、この光が光センサ６４に当たる前に拡散する。ある実施例では、光センサ６４を、光センサ６４を全体的に囲む不透明の側壁６８によって迷光から保護する。] [0062] ある実施例では、ウインドウ７０は、赤外線を実質的に透過する。本明細書に記載のある実施例に対応するウインドウ７０の一例は、平坦で全体的に平らなＣａＦ2ウインドウ（たとえばニュージャージー州バーリントンのエドモンドオプティクスから入手可能なTechSpec（登録商標）フッ化カルシウムウインドウ）を含むがこれに限定されない。] [0063] ある実施例では、ウインドウ７０は少なくとも部分的に、ミラー６０を含む装置１０内の領域を囲む。そのようなある実施例のウインドウ７０は、この領域を実質的に封止して、汚染物質（たとえば埃、塵）が領域の外からこの領域に入らないようにしている。たとえば、出力光学アセンブリ２０を装置１０から外したとき、ウインドウ７０は、この領域に入る汚染物質を制御、抑制、防止、最小化または低減する。このように、ウインドウ７０が実質的にこの領域を封止しているので、この領域の汚染は、ウインドウ７０がこの領域を実質的に封止していない場合と比べて少ない。] [0064] 図７は、本明細書に記載のある実施例に従う光ファイバ４０から出射される光３０の第１の光学経路３２の一例を概略的に示す。光ファイバ４０から出て分岐する光３０は、第１の光学経路３２に沿いミラー６０に向かって伝搬する。この光３０は、ミラー６０によって反射され、第１の光学経路３２に沿いウインドウ７０を通して伝搬し、光学素子２３の表面２４に当たるかまたはここで受けられて、出射面２２から、照射する表面に向けて出射される。ある実施例では、ミラー６０は、約９０度の角度で光３０を反射する。ある実施例では、ミラー６０は、光ファイバ４０の面から約２．３インチであり、第１の光学経路３２はファイバの出力面から光学素子２３の出射面２２までの長さが約４．５５インチである。] 図７ [0065] ある実施例では、装置１０はさらに、出力光学アセンブリ２０から間隔をおいて設けられたセンサ８０を含む。図８は、センサ８０が受ける放射８４の第２の光学経路８２の一例を概略的に示す。センサ８０は、第２の光学経路８２に沿って出力光学アセンブリ２０を通して伝搬する出力光学アセンブリ２０からの放射８４を受けるように配置される。第１の光学経路３２と第２の光学経路８２との間は非ゼロ角度である。ある実施例では、第２の光学経路８２は第１の光学経路３２と同一平面にあり、他のある実施例では、第１の光学経路３２と第２の光学経路８２とは同一平面にない。ある実施例のセンサ８０は、装置１０の動作中、光学素子２３の面２４の少なくとも一部から第２の光学経路８２に沿って伝搬する放射８４を受ける。] 図８ [0066] ある実施例のセンサ８０は、ある領域からの赤外線を受けその領域の温度を示す信号を生成するように構成された温度センサ（たとえば熱電対列）を含む。本明細書に記載のある実施例に対応する温度センサの例は、ミシガン州デクスター（Dexter）のデクスターリサーチセンタ社（Dexter Research Center, Inc.）から入手可能なＤＸ−０４９６熱電対列を含むがこれに限定されない。ある実施例では、センサ８０の視野は、熱導管２５から（たとえば０．０５インチと０．３インチの間の距離だけ）間隔をおいて設けられた面２４の約０．２６平方インチの領域を含む。他のある実施例では、センサ８０の視野は、面２４の約０．５７平方インチの領域を含む。] [0067] ある実施例では、センサ８０は、放射８４を受けたことに応じて、出力光学アセンブリ２０の一部（たとえば光学素子２３）のまたは皮膚の温度を示す信号を発生する。そのようなある実施例では、装置１０はさらに、センサ８０からの信号を受け、温度が予め定められたしきい値（たとえば４２度）の温度を上回ることを示す信号に対して、警告を発生させる、第１の光学経路３２に沿って伝搬する光の光源をオフにする、または双方を行なうように構成された、コントローラを含む。] [0068] ある実施例のセンサ８０は、出力光学アセンブリ２０と熱的に連通しない。図８に示されるように、赤外線透過ウインドウ７０は、センサ８０と出力光学アセンブリ２０との間にある。第１の光学経路３２に沿って伝搬する光３０および第２の光学経路８２に沿って伝搬する赤外線８４は双方ともにウインドウ７０を通して伝搬する。ある実施例では、センサ８０はその全体がまたは少なくとも一部が、ウインドウ７０によって少なくとも一部が囲まれ実質的に封止されたハウジング１２の領域の中にあり、汚染物質がこの領域の外側からこの領域に入らないようにする。] 図８ [0069] ある実施例では、装置１０は、頭皮または頭蓋骨から熱を除去することによってこの頭皮または頭蓋骨の照射部分を冷却して、頭皮または頭蓋骨における温度上昇を制御、抑制、防止、最小化または低減する。このように、装置１０が患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分を冷却するので、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分の温度は、装置１０が頭皮または頭蓋骨の照射部分を冷却しない場合と比較して低い。たとえば、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分を装置１０を用いて冷却することにより、患者の頭皮または頭蓋骨の照射部分の温度は、患者の頭皮または頭蓋骨の一部が照射されていない場合の温度よりも高い可能性があるが、患者の頭皮または頭蓋骨が照射されたが冷却されなかった場合よりも低い。図４Ａおよび図４Ｂを参照して、ある実施例では、装置１０は、熱電アセンブリ９０と、熱電アセンブリ９０と熱的に連通するヒートシンク１００とを含む。ある実施例では、熱電アセンブリ９０は、患者の頭皮または頭蓋骨を出力光学アセンブリ２０を介して積極的に冷却することにより、好都合に、さもなければ患者に不快を与える頭皮または頭蓋骨での大きな温度勾配を回避する。ある実施例では、装置１０はさらに、熱電アセンブリ９０の温度を示す電気信号を生成する１つ以上の温度センサ（たとえば熱電対、サーミスタ）を含む。] 図４Ａ 図４Ｂ [0070] ある実施例では、熱電アセンブリ９０は、少なくとも１つの熱電素子９１と熱導管９２とを含む。熱電アセンブリ９０のこの少なくとも１つの熱電素子９１は、熱電アセンブリ９０から電流が印加されたことに応じて、熱電アセンブリ９０の少なくとも第１の表面９３を冷却し熱電アセンブリ９０の少なくとも第２の表面９４を加熱する。熱電アセンブリ９０は、第１の表面９３が出力光学アセンブリ２０と熱的に連通するように、出力光学アセンブリ２０に解放可能な状態でかつ機械的に結合されるように構成される。ある実施例では、第１の表面９３は熱導管９２の表面を含み、第２の表面９４は熱電素子９１の表面を含む。] [0071] 本明細書に記載のある実施例に従い、図９Ａは、熱電素子９１の一例を概略的に示し、図９Ｂは、熱導管９２の一例の２つの図を概略的に示す。本明細書に記載のある実施例に従い、図１０Ａは、熱電素子９１の別の例を概略的に示し、図１０Ｂは、熱導管９２の別の例の２つの図を概略的に示す。熱電素子９１は、（たとえば熱伝導性接着剤によって）熱導管９２の対応する表面９６と熱的に連通するように構成された面９５を有する。熱電素子９１に電流を印加すると、第２の表面９４が加熱され面９５が冷却されることによって、第１の表面９３が冷却される。このようなある実施例では、第１の表面９３は、出力光学アセンブリ２０の熱導管２５の少なくとも１つの面２６と熱的に連通するように構成された装置１０の少なくとも１つの放熱面として機能する（たとえば接触または係合によって熱電アセンブリ２６と出力光学アセンブリ２０との間に熱伝導性接続を設ける）。熱伝導性出力光学アセンブリ２０が熱電アセンブリ９０と熱的に連通するので、ある実施例は好都合に、熱を治療部位（たとえば皮膚）から遠ざけるように伝達するための導管を設ける。ある実施例では、出力光学アセンブリ２０は、患者の皮膚に押付けられ熱を治療部位から遠ざけるように伝える。] 図１０Ａ 図１０Ｂ 図９Ａ 図９Ｂ [0072] 本明細書に記載のある実施例に対応する熱電素子９１の例は、テキサス州ダラスのマーロー社（Marlow Industries）から入手可能なＤＴ１２−６、Ｑmax＝６０Ｗ、正方形の熱電素子、および、ニューハンプシャー州ベッドフォード（Bedford）のフェロテック社（Ferrotec Corp.）から入手可能なトロイダルまたはドーナツ形状の熱電素子、Ｑmax＝４５Ｗを含むが、これらに限定されない。ある実施例では、熱電素子９１は、出力光学アセンブリ２０から、熱を、約０．１ワットから約５ワットの範囲または約１ワットから約３ワットの範囲にあるレートで除去する。本明細書に記載のある実施例に従う熱電アセンブリ９０を作動させるための温度コントローラの例は、モンタナ州ボーズマン（Bozeman）のウェーブレングスエレクトロニクス社（Wavelength Electronics, Inc.）から入手可能なＭＰＴ−５０００を含むがこれに限定されない。本明細書に記載のある実施例に対応する熱導管９２の材料の例は、アルミニウムおよび銅を含むがこれらに限定されない。ある実施例の熱導管９２の、熱質量は約３０グラムから約７０グラムの範囲にあり、表面９３と表面９６との間の熱長さは約０．５インチから約３．５インチの範囲にある。] [0073] ある実施例では、熱電アセンブリ９０は全体的に第１の領域９７を囲み、装置１０の動作中、患者の皮膚の一部を照射する光は第１の領域９７を通して伝搬する。図９Ｂおよび図１０Ｂに示されるように、ある実施例では、第１の領域９７は、熱導管９２を通る開口を含む。図１０Ｂに示されるように、ある実施例の第１の領域９７はさらに、熱電素子９１を通る開口を含む。ある実施例では、熱電アセンブリ９０は、互いに間隔をおいて設けられ第１の領域９７を全体的に囲むように配置された複数の熱電素子９１を含む。本明細書で使用される「全体的に囲む」という用語は、妥当な最も広い解釈を受けるものであり、その領域の少なくとも１つの縁を取囲むまたはその周りに延在し、または少なくとも１つの縁に沿って１つ以上の隙間を残してその領域の少なくとも１つの縁を囲むように配置される。] 図１０Ｂ 図９Ｂ [0074] 本明細書に記載のある実施例に従い、図１１Ａは、ヒートシンク１００の一例の断面図を概略的に示し、図１１Ｂは、ヒートシンク１００の別の例を概略的に示す。ヒートシンク１００は、入口１０１と、出口１０２と、入口１０１および出口１０２と流体連通状態にある流体導管１０３とを含む。ある実施例の入口１０１および出口１０２は、流体導管１０３を通して流れ流体導管１０３から熱を除去する冷却剤（たとえば水、空気、グリセロール）を与える管（たとえばナイロンまたはステンレス鋼のホースバルブ（barb）ロック、クランプ、またはクリンプを用いたもの）に接続されるように構成されたステンレス鋼バルブ（barb）を含む。ある実施例では、冷却剤は、冷却剤がヒートシンク１００に与えられる前に冷却剤を冷却する冷却器またはその他の熱伝達装置によって提供される。] 図１１Ａ 図１１Ｂ [0075] 図１１Ａのヒートシンク１００の例は、アルミニウムブロックから機械加工されたものであり、熱電アセンブリ９０が配置されてヒートシンク１００と熱電アセンブリ９０の第２の表面９４との間に熱的な連通を提供するように配置された窪み１０４を有する。図１１Ｂのヒートシンク１００の一例は、第１の部分１０５と第２の部分１０６とを含み、これらは組合されて冷却剤の導管１０３を形成する。ある実施例では、熱伝導性接着剤（たとえばウィスコンシン州ジャーマンタウン（Germantown）のレジンラブ社（Resinlab,LLC）から入手可能なＥＰ１２００熱接着剤、０．００５インチのステンレス鋼のワイヤを用いて接着線を設定）を用いて熱電アセンブリ９０とヒートシンク１００とを接着し互いに熱的に連通させる。] 図１１Ａ 図１１Ｂ [0076] 出力光学アセンブリ２０は、熱電アセンブリ９０の第１の表面と熱的に連通するように構成された少なくとも１つの表面２６を有する熱伝導性熱導管２５を含む。図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、熱導管２５は第２の領域２８を全体的に囲んでいる。装置１０の動作中、光は、第１の領域９７、第２の領域２８および光学素子２３を通して伝搬する。ある実施例では、ヒートシンク１００は、図１１Ｂに概略的に示されるように第３の領域１０７を全体的に囲んでいる。このようなある実施例における装置１０の動作中、光は、第３の領域１０７、第１の領域９７、第２の領域２８、および光学素子２３を通して伝搬する。] 図１１Ｂ 図２Ａ 図２Ｂ [0077] 図１２Ａおよび図１２Ｂは、熱電アセンブリ９０とともにウインドウ７０の構成の２つの例を概略的に示す。ある実施例では、ウインドウ７０は、熱電アセンブリ９０の少なくとも一部と熱的に連通する（たとえば図１２Ａに示されるように、コネチカット州トーリントンのダイママックス社から入手可能なＯＰ−２９接着剤を用いて、熱導管９２の窪みに接着される）。ある実施例では、ウインドウ７０は、図１２Ｂに示されるように、ヒートシンク１００の少なくとも一部と熱的に連通する（たとえばヒートシンク１００内のＯリングによって保持される）。ある実施例では、ウインドウ７０は、熱電アセンブリ９０ともヒートシンク１００とも熱的に連通しない。] 図１２Ａ 図１２Ｂ [0078] 図１３Ａは、本明細書に記載のある実施例に従うハウジング１２内のビーム送達装置１０のさまざまな構成要素を支持するための支持部１１０の一例を概略的に示す。図１３Ａの支持部１１０は、ビーム送達装置１０のさまざまな構成要素を装着するために使用されるさまざまな表面および穴を提供するように機械加工された単一のまたは一体化された部分を含む。図１３Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従う支持部１１０の別の例を概略的に示す。図１３Ｂの支持部１１０は、ともにボルト締めまたはピン留めされる複数の部分を含む。] 図１３Ａ 図１３Ｂ [0079] 図１４Ａは、本明細書に記載のある実施例に従う支持部１１０およびハウジング１２の構成の一例の断面図を概略的に示す。ある実施例の支持部１１０は接地接続され、他のある実施例では、支持部１１０は接地から絶縁される（たとえば浮動）。ある実施例では、支持部１１０はハウジング１２に対して移動するように構成される。たとえば、支持部１１０およびハウジング１２は、図１４Ａによって概略的に示されるように、ピボット１１２によって機械的に結合される。光ファイバ４０、ファイバ調整装置５０、ミラー６０、ウインドウ７０、センサ８０、およびヒートシンク１００は各々、支持部１１０に機械的に結合される。出力光学アセンブリ２０も、熱電アセンブリ９０およびヒートシンク１００を介して支持部１１０に機械的に結合される。] 図１４Ａ [0080] 図１４Ａの構成について、出力光学アセンブリ２０の出射面２２は、ハウジング１２を頭皮または頭蓋骨に押付けるユーザによって患者の頭皮または頭蓋骨と熱的に連通する（たとえば接触する）ように配置される。ピボット１１２は、支持部１１０を、ハウジング１２に対してピボット１１２を中心として回転させる（たとえば１および２度の間の角度または約１．７５度だけ）ので、出射面２２はハウジング１２に向かって移動する（たとえば０．０５−０．３インチまたは約０．１インチの距離だけ）。このようなある実施例では、支持部１１０のこの移動ならびにファイバ調整装置５０および光ファイバ４０の移動によって、光ファイバ４０の一部が屈曲する（たとえばハウジング１２と導管１４との結合部の近傍で）。] 図１４Ａ [0081] この光ファイバ４０の屈曲は、ある状況では望ましくない場合がある。たとえば、光ファイバ４０またはそのファイバ調整装置５０との接続が脆く屈曲が繰返されると破損または故障しやすい場合である。図１４Ｂおよび図１４Ｃは、本明細書に記載のある実施例に従う支持部１１０およびハウジング１２の構成の別の例を概略的に示す。支持部１１０は、第１の支持部素子１２０および第１の支持部素子１２０に機械的に結合された第２の支持部素子１２２を含み、このため、第１の支持部素子１２０および第２の支持部素子１２２は相対的に移動可能である。たとえば、ある実施例では、装置１０はさらに、ヒンジ１２４（たとえばピボットまたは可撓性の部分）を含み、それを中心として第１の支持部素子１２０および第２の支持部素子１２２は相対的に偏向するように構成される。] 図１４Ｂ 図１４Ｃ [0082] ある実施例では、第１の支持部素子１２０はハウジング１２に機械的に結合され、光ファイバ４０、ファイバ調整装置５０、ミラー６０、およびセンサ８０（各々図１４Ｃでは点線で示される）は、第１の支持部素子１２０に機械的に結合される。第２の支持部素子１２２は、ウインドウ７０、熱電アセンブリ９０、およびヒートシンク１００（各々図１４Ｃでは点線で示される）に機械的に結合される。出力光学アセンブリ２０も、熱電アセンブリ９０およびヒートシンク１００を介して第２の支持部素子１２２に機械的に結合される。このように、このようなある実施例では、装置１０の第１の部分は、ハウジング１２と、第１の支持部素子１２０と、光ファイバ４０と、ファイバ調整装置５０と、ミラー６０と、センサ８０とを含み、装置１０の第２の部分は、第２の支持部素子１２２と、ウインドウ７０と、熱電アセンブリ９０と、ヒートシンク１００と、出力光学アセンブリ２０とを含む。第２の部分は第１の部分に機械的に結合されるとともに第１の部分と光学的に連通する。第２の部分は、患者の皮膚と熱的に連通するように配置されて、第１の部分からの光が装置１０の動作中第２の部分を通して伝搬するようにする。第１の部分および第２の部分は、互いに、第２の部分が患者の皮膚と熱的に連通するように配置されたことに応じて、相対的に移動するように構成される。] 図１４Ｃ [0083] ある実施例では、第２の部分は出力光学アセンブリ２０を含み、第１の部分および第２の部分は非ゼロの角度で相対的に偏向するように構成される。ある実施例では，この偏向は、出力光学アセンブリ２０が、患者の頭皮の一部に、患者の頭皮のその部分を少なくとも一部白くするのに十分な圧力を、加えたときに生じる。ある実施例では、この偏向は、出力光学アセンブリ２０が、患者の頭皮または頭蓋骨と熱的に連通するように配置されているときに生じる。ある実施例では、装置１０はさらに、第１の部分および第２の部分に機械的に結合されたばねを含む。このばねは、第１の部分と第２の部分が相対的に移動したことに応じて復元力を与える。] [0084] 図１４Ｂおよび図１４Ｃの構成について、出力光学アセンブリ２０の出射面２２は、ハウジング１２を頭皮または頭蓋骨に向けて押すユーザによって、患者の頭皮または頭蓋骨と熱的に連通する（たとえば接触する）ように配置される。ヒンジ１２４によって、第２の部分（たとえば第２の支持部素子１２２を含む）は、第１の部分（たとえば第１の支持部素子１２０を含む）に対してヒンジ１２４を中心として回転する。この回転は、１度と３度の間の角度（または約２．３度）であることによって、出射面２２をハウジング１２に向かって移動させることができる（たとえば０．０５−０．３インチまたは約０．０８インチの距離だけ）。第１の部分が光ファイバ４０を含むそのようなある実施例では、第１の部分および第２の部分の相対的な偏向は、光ファイバの屈曲または移動を、制御、抑制、防止、最小化または低減する（たとえば光ファイバ４０の損傷を制御、抑制、防止、最小化または低減する）。このように、第１および第２の部分が相対的に移動することによって、光ファイバ４０の屈曲、移動または損傷は、第１および第２の部分が相対的に移動しない場合と比べて小さくなる。] 図１４Ｂ 図１４Ｃ [0085] ある実施例では、出力光学アセンブリ２０およびミラー６０が相対的に移動することによって、光ビーム３０は出力光学アセンブリ２０の熱導管２５によって少なくとも一部がブロックされるまたは「切取られる」。たとえば、光ビームの直径が３０ミリメートルの場合、光ビーム３０は熱導管２５によって切取られない。光ビームの直径がより大きな場合、光ビーム３０は熱導管２５によってその一部がブロックされる。光ビームの直径が３１ミリメートルの場合、この光ビームの面積の約０．０２％がブロックされ、３２ミリメートルの場合は光ビームの面積の約１．５６％がブロックされて、約０．０８％未満の推定パワー損失となる。] [0086] ある実施例では、装置１０はさらに、第１の部分および第２の部分の相対的な移動（たとえば第１の支持部素子１２０および第２の支持部素子１２２の相対的な移動）を検出するように構成されたセンサ１３０を含む。センサ１３０は、信号を受けるようにかつ信号に応答して光源を制御するように構成されたコントローラに、信号を送信するように構成され、光源は、患者の頭皮または頭蓋骨を照射する装置１０によって使用される光を生成するように構成される。ある実施例では、センサ１３０は、信号を、第１の部分および第２の部分間の移動が予め決定されたしきい値よりも大きいことが検出されたときに、送信する。このようにして、センサ１３０は、装置１０をトリガするために使用されるトリガスイッチの役割を果たす（たとえば、センサ１３０が、装置１０が使用される状態にあることを示す、第１の部分および第２の部分間の予め定められた量の移動を検出すると、装置１０に光を供給する）。ある実施例のトリガスイッチは、出力光学アセンブリ２０を表面に対して押付けることによって起動される。装置１０に光を供給する光源は、このトリガスイッチに応じて、トリガスイッチが起動されたときにのみ、光を出射する。したがって、このようなある実施例では、装置１０を使用するために、出力光学アセンブリ２０は上記のように、患者の皮膚に対して押付けられる。] [0087] 図１５Ａおよび図１５Ｂは、本明細書に記載のある実施例に従うセンサ１３０の一例の２つの状態を概略的に示す。センサ１３０は、第１の部分（たとえばハウジング１２）に機械的に結合された少なくとも１つのトリガフラグ１３２と、第２の部分（たとえば第２の支持部素子１２２）に機械的に結合された少なくとも１つの光スイッチ１３４とを含む。たとえば、ある実施例のこの少なくとも１つの光スイッチ１３４は、イリノイ州シャンバーグ（Schaumburg）のオムロンエレクトロニクスコンポーネント社（Omron Electronics ComponentsLLC）から入手可能な、１つ、２つまたはそれ以上のＥＥ−ＳＸ−１０３５光スイッチを含む。第１の状態において、トリガフラグ１３２は、光スイッチ１３４によって検出されたセンサ光ビームから遠ざけるようにずらされる。出力光学アセンブリ２０を、患者の頭皮または頭蓋骨と熱的に連通する状態で押すと、光スイッチ１３４はトリガフラグ１３２に対して移動（たとえば約０．０７インチの距離だけ）し、トリガフラグ１３２は、センサ光ビームを、これが光スイッチ１３４によって検出されないよう、遮断する。この第２の状態に応じ、センサ１３０は対応する信号を生成する。他のある実施例において、トリガフラグ１３２を、第１の状態においてセンサ光ビームを遮断し第２の状態においてセンサ光ビームを遮断しないように、配置することができる。] 図１５Ａ 図１５Ｂ [0088] 図１５Ｃおよび図１５Ｄは、本明細書に記載のある実施例に従うセンサ１３０の別の例の２つの状態を概略的に示す。センサ１３０は、第１の部分（たとえば第１の支持部素子１２０）に機械的に結合された反射素子１３５と、第２の部分（たとえば第２の支持部素子１２２）に機械的に結合された少なくとも１つの光源／検出器対１３６とを含む。たとえば、ある実施例のこの少なくとも１つの光源／検出器対１３６ａ、１３６ｂは、カリフォルニア州サンホセ（San Jose）のフェアーチャイルドセミコンダクター社（Fairchild Semiconductor Corp.）から入手可能な、１つ、２つ、またはそれ以上のＱＲＥ１１１３ＧＲ反射センサを含む。第１の状態では、反射面１３５は、光源／検出器対１３６ａ、１３６ｂから第１の距離だけ離れているため、光源１３６ａからのセンサ光ビームは、表面１３５で反射されるが検出器１３６ｂによって検出されることはない。出力光学アセンブリ２０を患者の頭皮または頭蓋骨と熱的に連通する状態で押すと、反射面１３５が（たとえば約０．０４インチの距離だけ）、光源／検出器対１３６ａ、１３６ｂから第２の距離の場所まで移動し、光源１３６ａからのセンサ光ビームは、表面１３５で反射され検出器１３６ｂによって検出される。この第２の状態に応じて、センサ１３０は対応する信号を生成する。ある実施例において、センサ１３０はさらに、検出器１３６ｂを迷光から保護するように構成された側壁１３７を含む。他のある実施例では、反射面１３５を、第１の状態において検出器１３６ｂへセンサ光ビームを反射し第２の状態において検出器１３６ｂへセンサ光ビームを反射しないように位置付けることができる。] 図１５Ｃ 図１５Ｄ [0089] ある実施例では、装置１０はさらに、予め定められたしきい値の設定、予め定められたしきい値の変更、または双方を行なうように構成された調整メカニズムを含む。このようなある実施例において、調整メカニズムは、相対的に移動するセンサ１３０の２つの部分の相対的な位置を変える止めねじを含む。ある実施例はさらに、第１の部分および第２の部分の相対的な移動の範囲を制限するように構成された止め具を含む。] [0090] ある実施例では、装置１０は、トリガ力ばね１４０およびトリガ力調整メカニズム１４２を含む。図１６Ａおよび図１６Ｂは、本発明のある実施例に従うトリガ力ばね１４０およびトリガ力調整メカニズム１４２の構成の２つの例を概略的に示す。トリガ力ばね１４０は、第１の部分（たとえば第１の支持部素子１２０）および第２の部分（たとえば第２の支持部素子１２２）に機械的に結合され、第１の部分および第２の部分が相対的に移動したときに復元力を与える。図１６Ａのトリガ力調整メカニズム１４２は、ばね１４０と第１の部分および第２の部分のうち少なくとも一方との間に設けられた１つ以上のシム（たとえば各シムは約１００グラムの調整を与える）。図１６Ｂのトリガ力調整メカニズム１４２は、１つ、２つまたはそれ以上の止めねじを含む。いずれの構成でも、トリガ力調整メカニズム１４２は、ばね１４０を圧縮して、第１および第２の部分を、装置１０をトリガするのに十分な量だけ相対的に移動させる力の量を調整する。ある実施例では、トリガ力調整メカニズム１４２は、装置１０が、１平方インチ当たり少なくとも０．１ポンド、１平方インチ当たり少なくとも１ポンド、１平方インチ当たり少なくとも約２ポンドの、出射面２２に対しハウジング１２に向かって加えられる圧力によって、トリガされるように、設定される。] 図１６Ａ 図１６Ｂ [0091] ある実施例では、装置１０はさらに、装置１０の上に設けられた出力光学アセンブリ２０の存在を検出するように構成されたレンズアセンブリセンサ１５０を含む。図１７は、本明細書に記載のある実施例に従うレンズアセンブリセンサ１５０の一例を概略的に示す。たとえば、ある実施例のレンズアセンブリセンサ１５０は、少なくとも１つの反射面１５２と少なくとも１つの光源／検出器対１５４ａ、１５４ｂとを含む（たとえばカリフォルニア州サンホセのフェアチャイルドセミコンダクター社から入手可能な１つ、２つまたはそれ以上のＱＲＥ１１１３ＧＲ反射センサ）。反射面１５２は、出力光学アセンブリ２０が熱導管９２と熱的に連通する状態で配置されると、光源／検出器対１５４ａ、１５４ｂに対して移動する。たとえば、出力光学アセンブリ２０が装着されると、差込ピンが下向きに引張られる。この移動に応じて、センサ１５０は対応する信号を生成する。ある実施例では、センサ１５０はさらに、検出器１５４ｂを迷光から保護するように構成された側壁１５６を含む。] 図１７ [0092] 制御回路 図１８は、本明細書に記載の実施例に従う光源２０７を制御するためのプログラム可能なコントローラ２０５を含む制御回路２００のブロック図である。制御回路２００は、脳の目標領域に対して、予め定められた表面下放射照度といった予め定められたエネルギ伝達プロファイルに対応する予め定められた表面放射照度を、頭皮または頭蓋骨で、出射面２２から出射された光が生成するように、光源２０７によって生成された光エネルギの出力を調整するように構成される。] 図１８ [0093] ある実施例では、プログラム可能なコントローラ２０５は、論理回路２１０と、論理回路２１０に結合されたクロック２１２と、論理回路２１０に結合されたインターフェイス２１４とを含む。ある実施例のクロック２１２は、論理回路２１０にタイミング信号を与えて、論理回路２１０が与えられた光の時間間隔をモニタし制御できるようにする。タイミング間隔の例は、総治療時間、照射される光のパルスについてのパルス幅時間、および照射される光のパルス間の時間間隔を含むがこれらに限定されない。ある実施例では、光源２０７を選択的にオンオフして、頭皮または頭蓋骨に対する熱負荷を減じるとともに脳の特定の領域に対して選択された放射照度が送達されるようにする。] [0094] ある実施例のインターフェイス２１４は、信号を論理回路２１０に与え、論理回路２１０はこれを用いて照射される光を制御する。インターフェイス２１４は、ユーザインターフェイスまたはインターフェイスを含んで治療の少なくとも１つのパラメータをモニタすることができる。そのようなある実施例では、プログラム可能なコントローラ１２６は、センサからの信号に応答して、好ましくは治療パラメータを調整して測定された反応を最適化する。このようにしてプログラム可能なコントローラ１２６は、閉ループモニタおよびさまざまな治療パラメータの調整を行なって光線療法を最適化する。ユーザからインターフェイス２１４によって与えられる信号は、患者の特徴（たとえば皮膚のタイプ、脂肪率）、選択された放射照度、目標時間間隔、および照射される光についての放射照度／タイミングプロファイルを含むがこれらに限定されないパラメータを示す。] [0095] ある実施例では、論理回路２１０は光源ドライバ２２０に結合される。光源ドライバ２２０は、ある実施例ではバッテリを含み他の実施例では交流源を含む電源２３０に結合される。光源ドライバ２２０は光源２０７にも結合される。論理回路２１０は、クロック２１２からの信号およびユーザインターフェイス２１４からのユーザ入力に応答して、制御信号を光源ドライバ２２０に送信する。この論理回路２１０からの制御信号に応答して、光源ドライバ２２０は、光源に与えられるパワーを調整および制御する。図１８の制御回路２００の以外の他の制御回路は、本明細書に記載の実施例に対応する。] 図１８ [0096] ある実施例では、論理回路１１０は、治療の少なくとも１つのパラメータをモニタするセンサからの信号に応答し、照射される光を制御する。たとえば、ある実施例は、頭皮または頭蓋骨と熱的に連通して頭皮または頭蓋骨の温度に関する情報を論理回路２１０に与える温度センサを含む。このような実施例では、論理回路２１０は、温度センサからの情報に応答して、制御信号を光源ドライバ２２０に送信することによって、照射される光のパラメータを調整し頭皮または頭蓋骨の温度を予め定められたレベルを下回るように維持する。他の実施例は、血流センサ、血液ガス（たとえば酸素化）センサ、ＡＴＰ生産センサ、または細胞活動センサを含むがこれに限定されない生物医学センサの例を含む。このような生体医学センサは、論理回路２１０に対して、情報をリアルタイムでフィードバックすることができる。そのようなある実施例では、論理回路１１０は、センサからの信号に応答して、好ましくは照射される光のパラメータを調整して測定される反応を最適化する。このようにして、論理回路１１０は、閉ループモニタおよび照射される光のさまざまなパラメータの調整を提供して光線療法を最適化する。] [0097] 光のパラメータ 出射面２２から出射される光ビームのさまざまなパラメータは、好都合に選択されて、治療を行なう一方で、光により頭皮または頭蓋骨が加熱されて患者に生じる損傷または不快感を、制御、抑制、防止、最小化、または低減する。別々に説明するが、以下のこれらさまざまなパラメータは、本明細書に記載の実施例に従い開示された値の範囲内で互いに組合せることができる。] [0098] 波長 ある実施例では、可視から近赤外波長範囲にある光を用いて患者の頭皮または頭蓋骨を照射する。ある実施例では、光は実質的に単色である（すなわち１つの波長を有する光または波長範囲の狭い光）。このため、脳に伝達される光の量は最大化され、光の波長はある実施例では介在する組織に対して伝達ピークまたはそれに近く（または吸収最低値またはその近く）となるように選択される。このようなある実施例では、波長は、約８２０ナノメートルの、組織の伝達スペクトルにおけるピークに対応する。他のある実施例では、光は、約６３０ナノメートルと約１０６４ナノメートルとの間、約６００ナノメートルと約９８０ナノメートルとの間、約７８０ナノメートルと約８４０ナノメートルとの間、約８０５ナノメートルと約８２０ナノメートルとの間の、１つ以上の波長を含み、または、約７８５、７９０、７９５、８００、８０５、８１０、８１５、８２０、８２５、または８３０ナノメートルの波長を含む。およそ７３０ナノメートルとおよそ７５０ナノメートルとの間の範囲にある中間波長（たとえば約７３９ナノメートル）が、頭蓋骨を透過するのに適切であると思われるが、他の波長も適切であり使用し得るものである。他の実施例では、複数の波長を使用する（たとえば同時にまたは連続的に照射）。ある実施例では、光の波長分布のピークはピーク波長にあり、線幅はピーク波長から±１０ナノメートル未満である。このようなある実施例では、光の線幅は４ナノメートル未満でありエネルギの９０％の全幅である。ある実施例では、中心波長は、（８０８±１０）ナノメートルであり、スペクトル線幅は４ナノメートル未満でありエネルギの９０％の全幅である。] [0099] ある実施例では、光は、各々コヒーレント光を与える１つ以上のレーザダイオードを含む光源によって生成される。光源からの光がコヒーレントである実施例において、出射された光は、光のコヒーレント干渉のために「スペックル」を生じさせる可能性がある。このスペックルは、波面干渉効果によって生まれ治療されている目標組織の近くで生じ得る強度スパイクを含む。たとえば、平均放射照度または電力密度は約１０ｍＷ／ｃｍ2となる可能性があり、治療する脳組織近くのこのような強度スパイクの電力密度はおよそ３００ｍＷ／ｃｍ2となる可能性がある。ある実施例では、スペックルが原因でこのように電力密度が増大すると、より深い組織の照射のためにインコヒーレント光を用いる治療と比較してコヒーレント光を用いる治療の効果が改善される。加えて、スペックルは、照射されている組織を過剰に加熱することなく電力密度を増大することができる。スペックルのフィールドまたは孤立領域内の光であってこれらの強度スパイクを含むものは分極され、ある実施例では、この分極された光が、同一の強度または放射照度の分極されていない光を超える向上した効率をもたらす。] [0100] ある実施例では、光源は、波長が約８３０ナノメートルである連続発光ＧａＡｌＡｓレーザダイオードを少なくとも１つ含む。別の実施例では、光源は、波長が約８０８ナノメートルであるレーザ光源を含む。さらに他の実施例では、光源は、少なくとも１つの垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオードを含む。本明細書に記載の実施例に従う他の光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびフィルタ付きランプを含むがこれらに限定されない。] [0101] ある実施例では、上記１つ以上の波長は、目標組織内で１つ以上の発色団とともに作用するように選択される。理論によってまたは特定のメカニズムによって制限されなければ、発色団の照射により目標組織内のＡＴＰの発生を増加させ、および／または損傷を受けた組織のアポトーシスを制御、抑制、防止、最小化または低減することにより、以下でさらに説明する有効な効果が生まれると、考えられている。] [0102] 水またはヘモグロビンといったいくつかの発色団は、いたるところに存在し、光を、組織内への光エネルギの伝播がほとんどないまたは全くなくなる程度まで、光を吸収する。たとえば、水はおよそ１３００ナノメートルを超える光を吸収する。このように、この範囲のエネルギは、水分含有量のために、組織を貫通することがほぼ不可能である。しかしながら、水は、３００と１３００ナノメートルの間の波長では透過性またはほぼ透過性である。別の例はヘモグロビンであり、ヘモグロビンは３００と６７０ナノメートルの間の領域で吸収度が高いが、６７０ナノメートルを超えると適度に透過性である。] [0103] これらの広範な想定に基づいて、「ＩＲウインドウ」を身体の中に定めることができる。このウインドウ内では、どちらかといえば貫通しやすいいくつかの波長がある。この考察は、介在する組織の波長依存散乱効果は含まない。] [0104] さまざまな組織の吸収／透過率を直接測定してさまざまな波長の有用性を求めてきた。図１９Ａは、血液に対する光の透過率（任意単位）を波長の関数として表わしたグラフである。血液は、７００ナノメートルを超える領域内で吸収は小さいが、７８０ナノメートルを超える波長では特に透過性がある。７００ナノメートルを下回る波長の吸収は大きいので、治療には有効ではないと思われる（局所的な表示を除く）。] 図１９Ａ [0105] 図１９Ｂは、脳組織による光の吸収のグラフである。脳内の吸収は、６８２および９８０ナノメートルの間の波長については大きい。この範囲はミトコンドリア吸収における銅中心でもある。脳は、代謝的に非常に活発な組織（脳は血流および酸素消費の約２０％に相当する）であるため、特にミトコンドリアが多い。したがって、光刺激効果が生じるとすれば６２０から９８０ナノメートルの範囲の吸収が期待される。] 図１９Ｂ [0106] 図１９Ａおよび図１９Ｂを組合せると、図１９Ｃに示されるように、エネルギ送達の効率を波長の関数として計算することができる。脳を目標とする際、７８０と８８０ナノメートルの間の波長が好ましい（０．６以上の効率）。ピーク効率は約８００から８３０ナノメートルである（効率が１．０以上）。これらの波長は、水またはヘモグロビンによって吸収されず、脳に浸透しやすい。これらの波長は、脳に達すると、脳によって吸収され有用なエネルギに変換される。] 図１９Ａ 図１９Ｂ 図１９Ｃ [0107] これらの効果は直接的にラット組織の中で示すことができる。８０８ナノメートルの光の吸収は、図２０に示されるように、さまざまなラット組織を通して測定された。皮膚および脂肪といった柔らかい組織は光をほとんど吸収しない。ミトコンドリアが多い筋肉はより多くの光を吸収する。骨でさえかなり透過性である。しかしながら、上記のように、脳組織および脊髄組織は、８０８ナノメートルの光を十分に吸収する。] 図２０ [0108] 放射照度または電力密度 ある実施例において、光ビームの、出力光学アセンブリ２０の出射面２２での時間平均放射照度または電力密度は、光ビームの断面において、約１０ｍＷ／ｃｍ2から約１０Ｗ／ｃｍ2の間、約１００ｍＷ／ｃｍ2から約１０００ｍＷ／ｃｍ2の間、約５００ｍＷ／ｃｍ2から約１Ｗ／ｃｍ2の間、または約６５０ｍＷ／ｃｍ2から約７５０ｍＷ／ｃｍ2の間である。パルス光ビームについて、時間平均放射照度は、パルスの一時パルス幅と比較して長い期間について平均したものである（たとえば一時パルス幅よりも長いわずかな時間、１秒、または数秒について平均）。放射照度が時間で変動する連続波（ＣＷ）光ビームについて、時間平均放射照度は、光ビーム変動の特徴的な期間よりも長い期間について平均した瞬間放射照度の平均とすることができる。ある実施例では、１％と８０％の間の範囲、１０％と３０％の間の範囲、または約２０％のデューティサイクルを、光ビームの断面における、約１２．５ｍＷ／ｃｍ2から約１０００Ｗ／ｃｍ2の間、約５０ｍＷ／ｃｍ2から約５０Ｗ／ｃｍ2の間、約５００ｍＷ／ｃｍ2から約５０００ｍＷ／ｃｍ2の間、約２５００ｍＷ／ｃｍ2から約５Ｗ／ｃｍ2の間、または約３．２５Ｗ／ｃｍ2から約３．７５Ｗ／ｃｍ2の間の、出力光学アセンブリ２０の出射面２２でのピーク放射照度とともに、使用することができる。ある実施例では、出力光学アセンブリ２０の出射面２２における、パルス光ビームのエネルギまたはフルーエンス（たとえば一時パルス幅で乗算したピーク放射照度）は、約１２．５μＪ／ｃｍ2から約１Ｊ／ｃｍ2の間、約５０μＪ／ｃｍ2から約５０ｍＪ／ｃｍ2の間、約５００μＪ／ｃｍ2から約５ｍＪ／ｃｍ2の間、約２．５ｍＪ／ｃｍ2から約５ｍＪ／ｃｍ2の間、または約３．２５ｍＪ／ｃｍ2から約３．７５ｍＪ／ｃｍ2の間である。] [0109] ある実施例（たとえばマルチモードビーム）の光ビームの断面積を、ビーム強度分布の近似を用いて近似することができる。たとえば、以下でより詳しく説明するように、ビーム強度分布の測定値を、ガウス（１／ｅ2測定値）によってまたは「シルクハット」分布によって近似することができ、ビーム強度分布の選択された周囲を用いて光ビームの領域の境界を定めることができる。ある実施例では、出射面２２での放射照度を選択して皮下目的組織での所望の放射照度を提供する。光ビームの放射照度は好ましくは制御可能に可変であり、発光エネルギを調整して治療されている皮下組織で選択された放射照度を与えることができる。ある実施例では、出射面２２から出射された光ビームは連続しており、全放射電力は約４ワットから約６ワットの範囲にある。ある実施例では、光ビームの放射電力は５ワット±２０％（ＣＷ）である。ある実施例では、パルス光のピークパワーは、約１０ワットから約３０ワット（たとえば２０ワット）の範囲にある。ある実施例では、パルス光のデューティサイクルで乗算したパルス光のピークパワーは、約４ワットから約６ワットの範囲（たとえば５ワット）の平均放射電力を生み出す。] [0110] ある実施例では、皮下目的組織（たとえば硬膜の下およそ２センチメートルの深さ）での時間平均放射照度は、組織のレベルで、少なくとも約０．０１ｍＷ／ｃｍ2および約１Ｗ／ｃｍ2までである。さまざまな実施例において、目的組織における時間平均皮下放射照度は、所望の臨床成績に応じて、少なくとも約０．０１、０．０５、０．１、０．５、１、５、１０、１５、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または９０ｍＷ／ｃｍ2である。ある実施例では、目的組織における時間平均皮下放射照度は、約０．０１ｍＷ／ｃｍ2から約１００ｍＷ／ｃｍ2、約０．０１ｍＷ／ｃｍ2から約５０ｍＷ／ｃｍ2、約２ｍＷ／ｃｍ2から約２０ｍＷ／ｃｍ2、または約５ｍＷ／ｃｍ2から約２５ｍＷ／ｃｍ2である。ある実施例では、１％と８０％の間の範囲、１０％と３０％の間の範囲、または約２０％のデューティサイクルを、０．０５ｍＷ／ｃｍ2から約５００ｍＷ／ｃｍ2、約０．０５ｍＷ／ｃｍ2から約２５０ｍＷ／ｃｍ2、約１０ｍＷ／ｃｍ2から約１００ｍＷ／ｃｍ2、または約２５ｍＷ／ｃｍ2から約１２５ｍＷ／ｃｍ2の、目標組織におけるピーク放射照度とともに用いることができる。] [0111] ある実施例では、光ビームの放射照度を選択して皮下目的組織（たとえば硬膜からおよそ２センチメートルの深さ）における予め定められた放射照度を与える。所望の皮下放射照度を得るために使用する、出射面から出射される光ビームの適切な放射照度の選択は、好ましくは介在する組織による散乱を考慮することを含む。組織による光の散乱に関するさらなる情報は、本明細書にその全体を引用により援用する米国特許第７，３０３，５７８号、およびその全体を本明細書に引用により援用するＶ．トゥーチン（V. Tuchin）、「組織光学：医療診断のための光散乱方法および機器（Tissue Optics: Light Scattering Methodsand Instruments for Medical Diagnosis）」、SPIEPress（２０００）、ワシントン州ベーリンガム（Bellingham）、３−１１頁において、提供される。] [0112] 神経学的疾患（たとえば虚血性脳卒中、アルツハイマー病、パーキンソン病、鬱病またはＴＢＩ）の治療のための光線療法は、組織に与えられる放射照度または電力密度（すなわち単位面積当たりのパワーまたは単位時間当たりの単位面積当たりの光子の数）およびエネルギ密度（すなわち単位面積当たりのエネルギまたは単位面積当たりの光子の数）が、低レベル光線療法の相対的な有効性を判断する上で重要な要素であると思われるという発見に、一部基づいている。この発見は特に、治療および救済生存に関して適用可能であるが、一次的損傷の周りの危険ゾーンのニューロンを危険にさらす。本明細書に記載のいくつかの実施例は、光エネルギの選択された波長があるとすると、光線療法の相対的な有効性を判断する上で重要な要素であると思われるものは、（組織に送達される総パワーまたは総エネルギとは対照的に）組織に送達される光の放射照度および／またはエネルギ密度であるという所見に、少なくとも一部基づいている。] [0113] 理論または特定のメカニズムによる制約を受けなければ、ある範囲内の放射照度およびエネルギ密度の光エネルギの送達は、細胞内環境に対して所望の生体刺激効果を与え、危険に晒されたニューロンにおいて以前機能していなかったまたは機能不良であったミトコンドリアに適切な機能が戻されると考えられる。生体刺激効果は、目的組織内の発色団との相互作用を含み得るものであり、これによって、ＡＴＰの生成が容易になりおよび／または（たとえば脳卒中またはＴＢＩが原因で）血流が減少した損傷を受けた細胞のアポトーシスを制御、抑制、防止、最小化、または低減する。脳卒中およびＴＢＩは脳の部分の血流の妨害に相当するため、光線療法によって血流を増すという効果は、脳卒中またはＴＢＩの患者に対する光線療法の有効性についてはさほど重要でないと考えられる。放射照度および露出時間の役割に関するさらなる情報は、本明細書にその全体を引用により援用する、ハンスＨ．Ｆ．Ｉファンブリューゲル（Hans H.F.I. van Breugel）およびＰ．Ｒ．ドップバール（P.R. Dop Bar）、「インビトロにおけるヒトの線維芽細胞の光生体調整においてＨｅ−Ｎｅレーザ照射の電力密度および露出時間は総エネルギ量よりも重要である（Power Density and Exposure Time of He-Ne Laser Irradiation Are More Important Than Total Energy Dose in Photo-Biomodulation of Human Fibroblasts In Vitro）」、Lasers in Surgery and Medicine、第１２巻第５２８〜５３７頁（１９９２）に記載されている。加えて、脳組織の光線療法において使用される装置および方法に関する光線療法で使用される放射照度の重要性については、各々本明細書にその全体を引用により援用する、米国特許第７，３０３，５７８号、米国特許出願公開第２００５／０１０７８５１号Ａ１、２００７／０１７９５７０号Ａ１、および２００７／０１７９５７１号Ａ１において、より詳細に記載されている。こうした以前の放射照度に関する議論は、主として脳卒中の光線療法と関連していたが、ＴＢＩの光線療法にも適用される。たとえば、ある実施例では、ＴＢＩを治療するために脳の所望の平均電力密度を得るために、頭皮または頭蓋骨におけるより大きな総パワーを、頭皮または頭蓋骨におけるより大きなスポットサイズと関連付けて用いることができる。このように、頭皮または頭蓋骨でのスポットサイズを大きくすることによって、脳において所望の平均電力密度を得ることができ、頭皮または頭蓋骨での電力密度はより低いため、頭皮、頭蓋骨または脳が過熱される可能性を低減する。] [0114] ある実施例では、神経保護作用量の光を送達することは、脳の目標領域での予め定められた放射照度に対応する、頭皮または頭蓋骨での光エネルギの表面放射照度を選択することを含む。上記のように、組織を通して伝搬する光は、組織によって散乱し吸収される。脳の選択された目標領域に予め定められた放射照度を送達するために頭皮または頭蓋骨に与えられる放射照度の計算は、好ましくは、皮膚および骨や脳組織といった他の組織を通して光が伝播する際の光エネルギの減衰を考慮する。頭皮または頭蓋骨から脳に伝搬する光の減衰に影響するとわかっている要素は、皮膚色素沈着、治療される領域における毛髪の存在、種類および色、脂肪組織の量、障害組織の存在、頭蓋骨の厚み、患者の年齢および性別、ならびに脳の目標領域の場所、特に頭皮または頭蓋骨の表面に関する領域の深さを含むが、これらに限定されない。（身体内のメラニンによる光の吸収に関する一般的な議論については、例として、「メラニンの光吸収スペクトル−理論的結果および実験結果の比較（Optical Absorption Spectra of Melanins-a Comparison of Theoretical and Experimental Results）」、accelrys.com/references/case- studies/melanins_partll.pdf.参照。）皮膚色素沈着レベルが高いほど、より高い放射照度が頭皮に与えられ光エネルギの予め定められた放射照度が脳の皮下部位に伝達される。患者の脳の目標領域は、標準的な医療画像形成技術を用いるなどして予め識別することができる。] [0115] 患者の脳の目標領域に与えられるように選択される放射照度は、数多くの要素に依存し、この要素は、照射される光の波長、ＣＶＡの種類（虚血性または出血性）、および影響を受けた脳領域の範囲を含む患者の臨床状態を含むが、これらに限定されない。患者の脳の目標領域に送達される光エネルギの放射照度または電力密度も、他の１つまたは複数の治療薬、特に神経保護薬と組合わされるように調整して、所望の生物学的効果を得てもよい。このような実施例では、選択された放射照度は、追加される選択された１つまたは複数の治療薬にも依存し得る。] [0116] 一時パルス幅、一時パルス形状、デューティサイクル、繰返し率および１パルス当たり放射照度 図２１Ａは、本明細書に記載のある実施例に従うパルス光ビームの一般化された一時プロファイルを概略的に示す。この一時プロファイルは、複数のパルス（Ｐ1、Ｐ2、…、Ｐi）を含み、各パルスは一時パルス幅を有し、このパルス幅の間、パルスの瞬間的な強度または放射照度Ｉ（ｔ）は実質的に非ゼロである。たとえば、図２１Ａのパルス光ビームについて、パルスＰ1は、時間ｔ＝０から時間ｔ＝Ｔ1までの一時パルス幅を有し、パルスＰ2は、時間ｔ＝Ｔ2から時間ｔ＝Ｔ3までの一時パルス幅を有し、パルスＰiは、時間ｔ＝Ｔiから時間ｔ＝Ｔi+1までの一時パルス幅を有する。一時パルス幅は、「パルスオン時間」と言うこともできる。パルスの間には時間的にある期間の間隔があり、その期間の間、ビームの強度または放射照度は実質的にゼロである。たとえば、パルスＰ1は時間的にパルスＰ2からｔ＝Ｔ2−Ｔ1分だけ離れている。パルス間の時間を「パルスオフ時間」と言うこともできる。ある実施例では、パルスのパルスオン時間は実質的に等しく、他のある実施例では、パルスオン時間は互いに異なる。ある実施例では、パルス間のパルスオフ時間は実質的に等しく、他のある実施例では、パルス間のパルスオフ時間は互いに異なる。本明細書で使用される「デューティサイクル」という用語は、最も広い妥当な解釈がなされ、パルスオン時間をパルスオン時間とパルスオフ時間との和によって除算したものを含むがこれに限定されない。あるパルス光ビームについて、デューティサイクルは１未満である。デューティサイクルおよび一時的パルス幅の値は、パルス光ビームの繰返し率を十分に規定する。] 図２１Ａ [0117] パルスは各々、パルスの瞬間的な強度または放射照度Ｉ（ｔ）を時間の関数として説明する一時パルス形状を有することができる。たとえば、図２１Ａに示されるように、パルス光ビームの一時パルス形状は不規則であり、さまざまなパルスの間で同一ではない。ある実施例では、パルス光ビームの一時パルス形状は、さまざまなパルスの間で実質的に同一である。たとえば、図２１Ｂにおいて概略的に示されるように、パルスは正方形の一時パルス形状を有することができ、各パルスはパルスオン時間にわたって実質的に一定の瞬間放射照度を有する。ある実施例では、パルスのピーク放射照度は互いに異なり（たとえば図２１Ａおよび図２１Ｂ参照）、他のある実施例では、パルスのピーク放射照度は実質的に互いに等しい（たとえば図２１Ｃおよび図２１Ｄ参照）。その他のさまざまな一時パルス形状（たとえば三角形、台形）も本明細書に記載のある実施例に対応する。図２１Ｃは、複数の台形パルスを概略的に示し、各パルスは、立上がり時間（たとえばゼロの瞬間放射照度とパルスのピーク放射照度との間の時間に相当する）および立下がり時間（たとえばパルスのピーク放射照度とゼロの瞬間放射照度との間の時間に相当する）を有する。ある実施例では、立上がり時間および立下がり時間を、パルスのピーク放射照度の特定の割合を基準として表わすことができる（たとえばパルスのピーク放射照度の５０％まで立上がる／立下がる時間）。] 図２１Ａ 図２１Ｂ 図２１Ｃ 図２１Ｄ [0118] 本明細書で使用されるパルスＰｉの「ピーク放射照度」という用語は、妥当な最も広い解釈がなされ、パルスの一時パルス幅の間の瞬間的な放射照度Ｉ（ｔ）の最大値を含むがこれに限定されない。ある実施例では、瞬間放射照度は、パルスの一時パルス幅の間に変化し（図２１Ａおよび図２１Ｃ参照）、他のある実施例では、瞬間放射照度は、パルスの一時パルス幅の間実質的に一定である（図２１Ｂおよび図２１Ｄ参照）。] 図２１Ａ 図２１Ｂ 図２１Ｃ 図２１Ｄ [0119] 本明細書で使用されるパルスＰiの「パルス放射照度」ＩPiという用語は、妥当な最も広い解釈がなされ、以下の式で示されるパルスの一時パルス幅におけるパルスＰｉの瞬間放射照度Ｉ（ｔ）の積分を含むがこれに限定されない。] [0120] ] [0121] 本明細書で使用される「総放射照度」ＩTOTALは、妥当な最も広い解釈がなされ、以下の式で示されるパルスのパルス放射照度の総和を含むがこれに限定されない。] [0122] ] [0123] 本明細書で使用される「時間平均放射照度」ＩAVEという用語は、妥当な最も広い解釈がなされ、以下の式で示される、パルスの一時パルス幅と比較される期間Ｔにおける瞬間放射照度Ｉ（ｔ）の積分を含むがこれに限定されない。] [0124] ] [0125] たとえば、異なるパルス放射照度ＩPiおよび異なる一時パルス幅ΔＴiを有する複数の矩形パルスについて、期間Ｔにおける時間平均放射照度は、以下の式で示されるものに等しい。] [0126] ] [0127] 別の例として、等しいパルス放射照度Ｉp、等しい一時パルス幅、および等しいパルスオフ時間（デューティサイクルがＤ）を有する複数の矩形パルスの場合、時間平均放射照度は、ＩAVE＝ＩP・Ｄに等しい。たとえば、図２１Ｄに示されるように、時間平均放射照度（点線で示される）は、パルスのパルス放射照度未満である。] 図２１Ｄ [0128] パルス放射照度およびデューティサイクルを選択して予め定められた時間平均放射照度を与えることができる。時間平均放射照度が連続波（ＣＷ）光ビームの放射照度に等しいある実施例では、パルス光ビームおよびＣＷ光ビームは、互いに同一の光子数または光束を有する。たとえば、パルス放射照度が５ｍＷ／ｃｍ2であり、デューティサイクルが２０％であるパルス光ビームは、放射照度が１ｍＷ／ｃｍ2のＣＷ光ビームと同一数の光子を与える。しかしながら、ＣＷ光ビームと異なり、パルス光ビームのパラメータを選択して、ＣＷ光ビームを用いた場合は得ることができない結果を得るようなやり方で光子を送達することができる。] [0129] たとえば、除毛、刺青除去または皺伸しのために、以前はパルス光ビームを用いて選択的光熱分解を行なっており、この場合、皮膚の選択された部分を十分に高い温度に晒すことによって、それぞれ、毛包に損傷を与え（たとえば摂氏６０度より高い温度）、刺青のインクを除去し（摂氏６０度よりもはるかに高い温度）、またはコラーゲン分子を収縮させ（たとえば摂氏６０度から７０度の間の温度）、その一方で、皮膚の他の部分は十分に低い温度に保つことによって望ましくない損傷または不快感を回避する。これらのパルス光ビームのパラメータを選択して、選択された発色団による光の吸収によって皮膚の選択された部分を所望の高温にする一方で、パルスオフ時間の間は熱を放散させて（熱緩和時間として特徴付けられる）皮膚の他の領域をより低い温度に保つ。Ｊ．レプセルター（J. Lepselter）他、「レーザ除毛における生物学的および臨床的側面（Biological and clinical aspects in laser hair removal）」、J. Dermatological Treatment、第１５巻第７２〜８３頁（２００４）に記載されているように、除毛のためのパルスオン時間は、表皮のための熱緩和時間（約３−１０ミリ秒）と毛包のための熱緩和時間（約４０−１００ミリ秒）との間となるように選択される。このようにして、毛包を十分に高い温度まで加熱して、周囲の皮膚に過剰な損傷を与えることなく、毛包に損傷を与えることができる。] [0130] 皮膚の少なくとも一部に熱的な損傷を与えることに基づくこうした治療とは異なり、本明細書に記載のある実施例は、皮膚の少なくとも一部に熱的な損傷を生じさせないパルスパラメータを利用する。ある実施例では、パルス光ビームの、一時パルス幅、一時パルス形状、デューティサイクル、繰返し率、およびパルス放射照度のうちの１つ以上を選択し、皮膚のどの部分も、摂氏６０度を超える温度、摂氏５５度を超える温度、摂氏５０度を超える温度、または摂氏４５度を超える温度まで加熱されないようにする。ある実施例では、パルス光ビームの、一時パルス幅、一時パルス形状、デューティサイクル、繰返し率、およびパルス放射照度のうちの１つ以上を選択して、皮膚のどの部分も、ベースライン温度上摂氏３０度を超える温度、ベースライン上摂氏２０度を超える温度、またはベースライン温度上摂氏１０度を超える温度まで加熱されないようにする。ある実施例では、パルス光ビームの、一時パルス幅、一時パルス形状、デューティサイクル、繰返し率、およびパルス放射照度のうちの１つ以上を選択して、脳のどの部分も、ベースライン温度上摂氏５度を超える温度、ベースライン温度上摂氏３度を超える温度、またはベースライン温度上摂氏１度を超える温度まで加熱されないようにする。本明細書で使用される「ベースライン温度」という用語は、妥当な最も広い解釈がなされ、組織が光で照射されなかった場合にその組織が有するであろう温度を含むがこれに限定されない。先の低光レベル療法と異なり、パルス光ビームは、平均放射電力が、約１ワットから約６ワットの範囲または約４ワットから約６ワットの範囲にある。] [0131] ある実施例では、パルスパラメータを選択して、ＣＷ光ビームを用いた場合に得ることができる効果を超える他の効果を得る。たとえば、インビボの脳細胞のＣＷ照射は有効な脳卒中治療をもたらすが、ＴＢＩの治療にＣＷ照射を用いるのはより困難であり、その理由の一部として、照射される頭皮、頭蓋骨、または頭蓋の領域内に過剰な血液があることが挙げられる（たとえば頭蓋内出血）。この過剰な血液は、光源と照射する目標脳組織との間であるかもしれず、その結果、頭皮または頭蓋骨に照射された光が、目標組織まで伝播出来るよりも前に、多量に吸収される。この吸収によって、目標組織に到達する光の量が減少する可能性があり、かつ介在する組織を望ましくないレベルまで過度に加熱する可能性がある。] [0132] 本明細書に記載のある実施例において、パルス照射はより有効な治療を提供し得る。パルス照射は、より短時間でより高いピーク放射照度を与えることができ、これによって、さらに多くのパワーを目標組織に伝搬させる一方で、パルスの間で、介在する組織および血液を熱的に緩和することによって介在する組織の過度の加熱を回避する。この熱緩和の時間スケールは典型的には数ミリ秒の範囲にある。たとえば、人間の皮膚の熱緩和時定数（たとえば組織が上昇させた温度からその温度の２分の１まで冷却されるのに要する時間）は、約３−１０ミリ秒であり、人間の毛包の熱緩和時定数は、約４０−１００ミリ秒である。このように、以前の、除毛のための身体へのパルス光の照射は、４０ミリ秒より大きい最適化された一時パルス幅を有し、この場合のパルスとパルスの間の時間は数百ミリ秒である。] [0133] しかしながら、この時間スケールのパルス光は、好都合に介在する組織および血液の加熱を減じるが、他の時間スケールと比較すると最適量の有効性は提供しない。本明細書に記載のある実施例において、熱的効果を減じるように最適化されておらず、その代わりに、脳細胞の能力または生存能力の存続、再生または回復に関わる１つ以上の細胞間または細胞内生物学的プロセスを刺激、励起、誘起、または支援するように最適化されたパラメータを有するパルス光で、患者の頭皮または頭蓋骨を照射する。このように、こうしたある実施例では、選択された一時プロファイルは、結果として、他の一時プロファイルの結果得られる温度よりも高い、照射組織の温度をもたらす可能性があるが、これは、この他の一時プロファイルよりも有効である。ある実施例では、パルスパラメータを選択して、組織の熱的緩和を最適化するのではなく生物学的プロセスの動力学を利用する。ある実施例では、外傷的脳損傷の後に照射された脳細胞の細胞生存、細胞機能または双方の向上、回復または促進のために膜電位を調整するように選択された、一時プロファイル（たとえば１パルス当たりのピーク放射照度、一時パルス幅、およびパルスデューティサイクル）を有する。たとえば、ある実施例では、パルス光は、脳細胞の生存または再生に関わる細胞間または細胞内生物学的プロセスのうち１つ以上を支援する一時プロファイルを有するが、これは照射される組織の熱的緩和を最適化しない。ある実施例では、脳細胞は、照射を行なわなかった場合の脳細胞の生存と比較して、照射後より長く生存する。たとえば、ある実施例の光は、脳細胞に対する保護効果がある、または、脳細胞内の再生プロセスを引起すことができる。] [0134] ある実施例では、一時プロファイル（たとえばピーク放射照度、一時パルス幅およびデューティサイクル）を選択して、生物学的プロセスの動力学を利用する一方で、頭皮または頭蓋骨の照射部分を予め定められた温度以下に保つ。この予め定められた温度は、照射による周囲組織の温度上昇を最小にするよう最適化された他の一時プロファイル（たとえばピーク放射照度、一時パルス幅およびデューティサイクルの他の値）について達成可能な最適化温度よりも高い。たとえば、ピーク放射照度が１０Ｗ／ｃｍ2でありデューティサイクルが２０％である一時プロファイルは、時間平均放射照度が２Ｗ／ｃｍ2である。このようなパルス光ビームは、放射照度が２Ｗ／ｃｍ2である連続波（ＣＷ）光ビームと同一数の光子を照射面に与える。しかしながら、パルス間の「暗時間（dark time）」のため、パルス光ビームは結果として、ＣＷ光ビームと比較してより小さい温度上昇にすることができる。頭皮または頭蓋骨の照射部分の温度上昇を最小にするために、一時パルス幅およびデューティサイクルを選択して、１パルス当たり発生する熱の大部分を、次のパルスが照射部分に到達する前に、放散することができる。本明細書に記載のある実施例では、ビームの一時パラメータを最適化して温度上昇を最小にするのではなく、一時パラメータを選択して、効果的に、光子の吸収に関わる生体分子プロセスのタイミングに対応するまたは十分に近いものにすることによって、有効性を高める。一時パルス幅をおよそ数百マイクロ秒にするのではなく、本明細書に記載のある実施例は、照射される組織の熱緩和を最適化しない一時パルス幅を利用する（たとえばミリ秒、数十ミリ秒、数百ミリ秒）。これらのパルス幅は熱緩和時間スケールよりもはるかに長いため、結果としての温度上昇は、パルス幅がより小さいものよりも大きいが、それでもパルス間の時間の熱放散のためＣＷ光ビームの場合よりも小さい。] [0135] 数多くの研究が、細胞のさまざまな側面に対する、パルス光を用いた細胞のインビトロ照射の効果について調べてきた。インビトロ細胞接着に対する、波長８２０ナノメートルのインコヒーレントなパルス放射（パルス繰返し周波数１０Ｈｚ、ハルス幅２０ミリ秒、パルス間の暗期間８０ミリ秒、およびデューティファクタ（パルス期間に対するパルス持続時間の割合）２０％）の作用メカニズムの研究は、８２０ナノメートルのパルス赤外線は、細胞と基質の接着を増すことを見出した。（本明細書にその全体を引用により援用する、Ｔ．Ｉ．カル（T.I. Karu）他、「細胞外基質への細胞接着は、８２０ｎｍのパルス放射および細胞膜における酵素の活性を修正する化学物質によって調整される（Cell Attachment to Extracellular Matrices is Modulated by Pulsed Radiation at 820 nm and Chemicals that Modify the Activity of Enzymes in the Plasma Membrane）、Lasers in Surgery and Medicine、第２９巻第２７４−２８１頁（２００１）。）この研究は、アラキドン酸の放出ではなく細胞膜における一価イオン束の調整が、８２０ナノメートルの照射によって活性化される細胞シグナリング経路に関与すると仮定している。腹側光受容体細胞の膜コンダクタンスの光誘起変化の研究は、パルスパラメータに依存し、２つの光誘起プロセスを示す、挙動を発見した。（本明細書にその全体を引用により援用する、Ｊ．Ｅ．リスマン（J.E. Lisman）他、「カブトガニの腹側の目の光受容体細胞における２つの光誘起プロセス（Two Light-Induced Processes in the Photoreceptor Cells of Limulus Ventral Eye）」、J. Gen. Physiology、第５８巻第５４４−５６１頁（１９７１）。）酸化されたシトクロムｃオキシダーゼへのレーザ活性化電子注入の研究は、プロトンポンプメカニズムの反応シーケンスを確立する動力学を観察した。また、その熱力学的特性のうちいくつかは、およそ数ミリ秒の時定数を有する。（本明細書にいずれもその全体を引用により援用する、Ｉ．ベルビッチ（I. Belevich）他、「実時間でのシトクロムｃオキシダーゼのプロトンポンプメカニズムの調査（Exploring the proton pump mechanism of cytochrome c oxidase in real time）」、Proc. Nat'l Acad. Sci.、第１０４巻第２６８５−２６９０頁（２００７）およびＩ．ベルビッチ他、「プロトン結合電子移動がシトクロムｃオキシダーゼのプロトンポンプを駆動する（Proton-coupled electron transfer drives the proton pump of cytochrome c oxidase）」、Nature、第４４０巻第８２９−８３２頁（２００６）。）パルス赤外光に基づく神経活性化のインビボ研究は、活動電位の伝搬を生じさせる直接的または間接的な膜貫通イオンチャネルの活性化を引起す過渡的組織温度変化から光熱効果を提案した。（本明細書にその全体を引用により援用する、Ｊ．ウェルズ（J. Wells）他、「神経組織のパルス低レベルレーザ励起に関与する生物物理学的メカニズム（Biophysical mechanisms responsible for pulsed low-level laser excitation of neural tissue）」、Proc. SPIE、第６０８４巻第６０８４０Ｘ頁（２００６）。） ある実施例では、パルス光ビームの一時プロファイルは、ピーク放射照度、一時パルス幅、一時パルス形状、デューティサイクル、およびパルス繰返し率または周波数を含む。少なくとも１つの身体的外傷を原因とする（たとえば頭蓋内出血を原因とする）過剰な量の出血を含む頭皮または頭蓋骨の領域をパルス光ビームが透過する実施例では、ピーク放射照度、一時パルス幅、一時パルス形状、デューティサイクル、およびパルス繰返し率または周波数のうち少なくとも１つを選択して、光ビームの断面における、約１０ｍＷ／ｃｍ2から約１０Ｗ／ｃｍ2の間、約１００ｍＷ／ｃｍ2から約１０００ｍＷ／ｃｍ2の間、約５００ｍＷ／ｃｍ2から約１Ｗ／ｃｍ2の間、または約６５０ｍＷ／ｃｍ2から約７５０ｍＷ／ｃｍ2の間の、出力光学アセンブリ２０の出射面２２における、時間平均放射照度（複数のパルスを含む期間にわたって平均したもの）を提供する。このようなある実施例では、治療されている脳細胞における時間平均放射照度（たとえば硬膜下およそ２センチメートルの深さ）は、０．０１ｍＷ／ｃｍ2より大きい。] [0136] ある実施例では、出力光学アセンブリ２０の出射面２２における光ビームの断面の１パルス当たりのピーク放射照度は、約１０ｍＷ／ｃｍ2から約１０Ｗ／ｃｍ2の間、約１００ｍＷ／ｃｍ2から約１０００ｍＷ／ｃｍ2の間、約５００ｍＷ／ｃｍ2から約１Ｗ／ｃｍ2の間、約６５０ｍＷ／ｃｍ2から約７５０ｍＷ／ｃｍ2の間、約２０ｍＷ／ｃｍ2から約２０Ｗ／ｃｍ2の間、約２００ｍＷ／ｃｍ2から約２０００ｍＷ／ｃｍ2の間、約１Ｗ／ｃｍ2から約２Ｗ／ｃｍ2の間、約１３００ｍＷ／ｃｍ2から約１５００ｍＷ／ｃｍ2の間、約１Ｗ／ｃｍ2から約１０００Ｗ／ｃｍ2の間、約１０Ｗ／ｃｍ2から約１００Ｗ／ｃｍ2の間、約５０Ｗ／ｃｍ2から約１００Ｗ／ｃｍ2の間、または約６５Ｗ／ｃｍ2から約７５Ｗ／ｃｍ2の間の範囲にある。ある実施例では、一時パルス形状は全体的に矩形、全体的に三角形、または他の形状である。ある実施例では、パルスは、立上がり時間（たとえばピーク放射照度の１０％からピーク放射照度の９０％まで）がパルスオン時間の１％未満、または、立下がり時間（たとえばピーク放射照度の９０％からピーク放射照度の１０％まで）がパルスオン時間の１％未満である。] [0137] ある実施例では、パルスの一時パルス幅（たとえばパルスオン時間）は、約０．００１ミリ秒と約１５０秒の間、約０．０１ミリ秒と約１０秒の間、約０．１ミリ秒と約１秒の間、約０．５ミリ秒と約１００ミリ秒の間、約２ミリ秒と約２０ミリ秒の間、または約１ミリ秒と約１０ミリ秒の間の範囲にある。ある実施例では、パルス幅は、約０．５、１、２、４、６、８、１０、１５、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０、２６０、２８０または３００ミリ秒である。ある実施例では、一時パルス幅は、約０．１ミリ秒と１５０秒の間の範囲にある。] [0138] ある実施例では、パルスとパルスの間の時間（たとえばパルスオフ時間）は、約０．０１ミリ秒と約１５０秒の間、約０．１ミリ秒と約１００ミリ秒の間、約４ミリ秒と約１秒の間、約８ミリ秒と約５００ミリ秒の間、約８ミリ秒と約８０ミリ秒の間、または約１０ミリ秒と約２００ミリ秒の間の範囲にある。ある実施例では、パルスとパルスの間の時間は、約４、８、１０、２０、５０、１００、２００、５００、７００、または１０００ミリ秒である。] [0139] ある実施例では、パルスデューティサイクルは、約１％と約８０％の間の範囲または約１０％と約３０％の間の範囲にある。ある実施例では、パルスデューティサイクルは、約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％または９０％である。] [0140] ビームサイズおよびビームプロファイル ある実施例では、出力光学アセンブリ２０から出射される光ビームの公称直径は、約１０ミリメートルから約４０ミリメートルの範囲にある、約２０ミリメートルから約３５ミリメートルの範囲にある、または約３０ミリメートルに等しい。ある実施例では、断面領域は全体的に円形であり、半径は約１センチメートルから約２センチメートルの範囲にある。ある実施例では、出射面２２から出射される光ビームの断面積は、光学素子２３の出射面２２において、約２ｃｍ2より大きいかまたは約２ｃｍ2から約２０ｃｍ2の範囲にある。ある実施例では、出力光学素子２３の開口の直径は３３ミリメートル未満である。] [0141] 本明細書で使用されるビーム直径は、光ビームの最大強度の少なくとも１／ｅ2の強度で光ビームによって照射される頭皮または頭蓋骨の領域の周囲の最大弦として定義される。ビームの直径を求めるために使用される光ビームの周囲は、ある実施例では、光ビームの強度が光ビームの最大強度の１／ｅ2であるポイントとして定義される。ある実施例の最大有用直径は、患者の頭部の大きさによっておよび患者の頭部の照射による加熱によって制限される。ある実施例の最小有用直径は、加熱によっておよび実際に可能な治療部位の総数によって制限される。たとえば、ビーム直径の小さなビームで患者の頭蓋骨を覆うことは、これに対応して多数の治療部位を使用する。ある実施例では、１つの治療部位当たりの照射時間を調整しこれに応じて所望の照射線量にすることができる。] [0142] 円形開口内の全光束を、出射孔に中心がある特定の半径で特定することは（「囲まれたエネルギ」）、出射面２２から出射される光ビームにおけるパワー（放射照度）の分布を特定する方法である。「囲まれたエネルギ」を用いて、確実に、光ビームが集中しすぎない、大きすぎない、または小さすぎないようにすることができる。ある実施例では、出射面から出射される光ビームは総放射電力を有し、光ビームは、総放射電力の７５％以下である、出射面２２での光ビームに中心がある直径２０ミリメートルの断面の円の内側の全光束を有する。このようなある実施例では、総放射電力の５０％以上である、出射面２２での光ビームに中心がある直径２６ミリメートルの断面の円の内側の全光束を有する。] [0143] ある実施例では、ビーム強度プロファイルはセミガウスプロファイルを有し、他のある実施例では、ビーム強度プロファイルは「シルクハット」プロファイルを有する。ある実施例では、光ビームには実質的に、３ミリメートル×３ミリメートルの領域で平均した局所光束が平均光束よりも１０％大きい、ビーム強度プロファイルにおける高光束領域または「ホットスポット」がない。装置１０のある実施例は好都合に、実質的にホットスポットのない光ビームを生成することによって、さもなければ患者に不快感を与える患者の皮膚における大きな温度勾配を回避する。] [0144] 広がり ある実施例では、出射面２２から出射されるビームの広がりは、典型的には数度である照射されている身体組織の内側の光の散乱角よりも大幅に小さい。ある実施例では、光ビームの広がりの角度はゼロより大きく３５度未満である。] [0145] 光源と観察者との間の距離が大きいほど、光源の直径とビームの広がりの考慮との関係は小さくなる。たとえば、光を与える光ファイバ４０の端部の直径は約１ミリメートルである。より近い距離では、特定の場所から観察すると、光ファイバのエッジからの光線は大きく異なる角度で観察点に到達する可能性がある。しかしながら、観察ポイントが光源から離れると、角度の相違は小さくなり光源はむしろ点光源のように見える。] [0146] ある実施例では、出力光学アセンブリ２０を装置１０上に載置した状態で、出射面２２と光ファイバ４０の端部との間の光学距離は約８２．７ミリメートルである。光ファイバ４０の開口数および光学素子２３の出射孔によって定められるビームの広がりは約２３度である。ある実施例では、出力光学アセンブリ２０を装置１０の上に載置していない状態で、ウインドウ７０と光ファイバの端部との間の光学距離は約５７．５ミリメートルであり、光ファイバ４０の開口数およびウインドウ７０の出射孔によって定められるビームの広がりは約１６度である。光源の直径が約１ミリメートルのとき、ビームの広がりの角度的な不明確さは約±０．３５度である。このように、角度的な不明確さは、出力光学アセンブリ２０が装置１０の上に載置されているか否かにかかわらず、ビームの広がりの角度よりもはるかに小さいため、光ファイバ４０は点光源として扱うことができる。このようなある実施例では、ビームの広がりまたは放射強度（たとえばワット／ステラジアンで測定）は、ビームプロファイルからまたは放射照度から直接計算することができる。]
权利要求: 請求項1 患者の頭皮または頭蓋骨の一部を光で照射するための装置であって、光源と、前記光源と光学的に連通する出力光学素子とを含み、前記出力光学素子は、一時パルス幅が０．１ミリ秒と１５０秒の間の範囲にある複数のパルスを含むパルス光ビームを出射するように構成された出射面を含み、前記パルス光ビームの断面は前記出力光学素子の出射面で約２ｃｍ2よりも大きく、前記パルス光ビームの時間平均放射照度は前記断面において約１０ｍＷ／ｃｍ2から約１０Ｗ／ｃｍ2である、装置。 請求項2 前記パルス光ビームは、脳細胞の生存、再生、働きの復元または生存能力に関与する１つ以上の細胞間または細胞内生物学的プロセスを、刺激、活性化、誘導または支援する、請求項１に記載の装置。 請求項3 パルス光ビームはデューティサイクルを有し、前記一時パルス幅および前記デューティサイクルは、パルス光ビームが頭蓋骨を透過して膜電位を調整することにより照射された脳細胞の細胞生存、細胞機能または双方を向上させるのに十分である、請求項１に記載の装置。 請求項4 前記出射面でのパルス光ビームの、ビーム直径は、１０ミリメートルと４０ミリメートルの間の範囲にあり、１パルス当たりの平均放射照度は１０ｍＷ／ｃｍ2と１０Ｗ／ｃｍ2の間の範囲にあり、１つ以上の波長は６００ナノメートルと９８０ナノメートルの間の範囲にあり、デューティサイクルは１０％と３０％の間の範囲にある、請求項１に記載の装置。 請求項5 表面を光で照射する方法であって、光学素子の出射面から出射された少なくとも１つのパルス光ビームで表面を照射するステップを含み、前記少なくとも１つのパルス光ビームは、一時パルス幅が約０．１ミリ秒と約１５０秒の間の範囲にある複数のパルスを含み、前記少なくとも１つのパルス光ビームの、出射面におけるビーム断面は約２ｃｍ2よりも大きく、時間平均放射照度は約１ｍＷ／ｃｍ2と約１００Ｗ／ｃｍ2の間の範囲にある、方法。 請求項6 前記出射面でのビーム断面は、約１ｃｍ2と約２０ｃｍ2の間の範囲にある、請求項５に記載の方法。 請求項7 前記出射面での１パルス当たりの平均放射照度は、約１０ｍＷ／ｃｍ2と約１０Ｗ／ｃｍ2の間の範囲にある、請求項５に記載の方法。 請求項8 前記出射面での１パルス当たりの平均放射照度は、約１００ｍＷ／ｃｍ2と約１Ｗ／ｃｍ2の間の範囲にある、請求項５に記載の方法。 請求項9 前記一時パルス幅は、約０．１ミリ秒と約１００ミリ秒の間の範囲にある、請求項５に記載の方法。 請求項10 前記少なくとも１つのパルス光ビームは、１つ以上の波長を有し、前記１つ以上の波長は、約６００ナノメートルと約９８０ナノメートルの間の範囲にある、請求項５に記載の方法。 請求項11 前記少なくとも１つのパルス光ビームのデューティサイクルは約１％と約８０％の間の範囲にある、請求項５に記載の方法。 請求項12 前記少なくとも１つのパルス光ビームの前記出射面でのビーム発散角は、ゼロよりも大きく３５度よりも小さい、請求項５に記載の方法。 請求項13 前記照射される表面は、脳に少なくとも１つの身体的外傷がある患者の頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部を含み、前記少なくとも１つのパルス光ビームの少なくとも一部は頭蓋骨を透過して患者の脳の少なくとも一部を照射する、請求項５に記載の方法。 請求項14 前記照射される表面は、頭皮の照射される部分を含み、前記頭皮の照射される部分は、前記頭皮の部分が照射されている間白くされない、請求項１３に記載の方法。 請求項15 前記照射される表面は、頭皮の照射される部分を含み、前記頭皮の照射される部分は、前記頭皮の部分が照射されている間白くされる、請求項１３に記載の方法。 請求項16 前記照射される表面は、前記照射される表面の照射の間に冷却される、請求項１３に記載の方法。 請求項17 前記照射される表面は、前記照射される表面の照射の間冷却されない、請求項１３に記載の方法。 請求項18 前記照射される表面は、頭皮の照射される部分を含み、前記方法はさらに、前記頭皮の照射される部分の照射の前に前記頭皮の照射される部分から毛の少なくとも一部を除去することを含む、請求項１３に記載の方法。 請求項19 前記表面を照射するステップは、頭皮の複数の治療部位をパルス光ビームで連続的に照射することを含む、請求項１３に記載の方法。 請求項20 前記複数の治療部位は少なくとも１０の治療部位を含む、請求項１９に記載の方法。 請求項21 前記複数の治療部位は１５と２５の間の治療部位を含む、請求項１９に記載の方法。 請求項22 頭皮または頭蓋骨での平均放射照度を選択して、硬膜の下約２センチメートルの深さで０．０１ｍＷ／ｃｍ2よりも大きい平均放射照度を与える、請求項１３に記載の方法。 請求項23 前記少なくとも１つの身体的外傷が原因で過剰な量の出血を含む患者の頭蓋骨の領域を通して光が伝達される、請求項１３に記載の方法。 請求項24 照射される表面は、パルス光ビームの１つ以上のパラメータを測定するように構成された光検出システムの一部を含む、請求項５に記載の方法。 請求項25 照射される表面に当たるパルス光ビームの１つ以上のパラメータを測定するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。 請求項26 患者の脳を治療する方法であって、前記方法は、患者の頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部を、患者の頭蓋骨を透過する複数のパルスを含む少なくとも１つのパルス光ビームで照射して脳の少なくとも一部を照射するステップを含み、前記少なくとも１つのパルス光ビームは、一時プロファイルを有し、前記一時プロファイルは、約１００ｍＷ／ｃｍ2と約１０Ｗ／ｃｍ2の間の範囲にある、１秒間で平均した頭皮の時間平均放射照度、および、約１２．５ｍＷ／ｃｍ2と約１０００Ｗ／ｃｍ2の間の範囲にある、頭皮でのピーク放射照度を含む、方法。 請求項27 前記一時プロファイルは、照射される組織の熱的緩和を最適化しない、請求項２６に記載の方法。 請求項28 前記少なくとも１つのパルス光ビームは、頭皮でのビーム断面が約２ｃｍ2よりも大きく、１つ以上の波長が約７８０ナノメートルと約８４０ナノメートルの間の範囲にある、請求項２６に記載の方法。 請求項29 前記一時プロファイルはさらに、約０．１ミリ秒と約３００ミリ秒の間の範囲にある一時パルス幅、および、約１０％と約３０％の間の範囲にあるデューティサイクルを含む、請求項２６に記載の方法。 請求項30 頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部を照射するステップは、複数の治療部位を複数のパルス光ビームで連続的に照射することを含む、請求項２６に記載の方法。 請求項31 頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部の照射は、６０秒から６００秒の期間実施される、請求項２６に記載の方法。 請求項32 外傷性脳損傷を受けた患者を治療する方法であって、前記方法は、前記患者の頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部を前記患者の頭蓋骨を貫通するパルス光で非侵襲的に照射して患者の脳細胞を照射および刺激するステップを含み、前記パルス光は、１パルス当たりの平均放射照度、一時パルス幅、およびパルスデューティサイクルを含む一時プロファイルを有し、前記一時プロファイルを選択して、前記外傷性脳損傷後、照射された脳細胞の細胞生存、細胞機能または双方を向上、復元または促進するために、膜電位を調整する、方法。 請求項33 前記１パルス当たりの平均放射照度は、約１０ｍＷ／ｃｍ2と約１０Ｗ／ｃｍ2の間の範囲にある、請求項３２に記載の方法。 請求項34 前記パルス光は、ビーム断面積が２ｃｍ2と２０ｃｍ2の間の範囲にある光ビームを含む、請求項３２に記載の方法。 請求項35 前記一時パルス幅は約０．１ミリ秒と約３００ミリ秒の間の範囲にある、請求項３２に記載の方法。 請求項36 前記パルスデューティサイクルは約１０％と約３０％の間の範囲にある、請求項３２に記載の方法。 請求項37 神経変性疾患または鬱病の患者を治療する方法であって、前記方法は、前記患者の頭皮または頭蓋骨の少なくとも一部を前記患者の頭蓋骨を透過するパルス光で照射して前記患者の脳細胞を照射および刺激するステップを含み、前記パルス光は、１パルス当たりの平均放射照度、一時パルス幅、およびパルスデューティサイクルを含む一時プロファイルを有し、前記一時プロファイルは、照射された脳細胞の細胞生存、細胞機能または双方を向上、復元または促進するために膜電位を調節するように選択される、方法。 請求項38 前記神経変性疾患は、アルツハイマー病またはパーキンソン病を含む、請求項３７に記載の方法。 請求項39 患者の頭皮の一部を光で照射するための装置であって、前記装置は、約６３０ナノメートルから約１０６４ナノメートルの範囲にある１つ以上の波長を含む光源と、前記光源と光学的に連通する出力光学素子とを含み、前記出力光学素子は出射面を含み、前記出射面は、前記出力光学素子の出射面での断面が約２ｃｍ2よりも大きくかつ前記断面における時間平均放射照度が約１０ｍＷ／ｃｍ2から約１０Ｗ／ｃｍ2の範囲にある光ビームを出射するように構成され、前記患者の頭皮の照射される部分と熱的に連通する状態で配置されるようにかつ前記患者の頭皮の照射される部分から約０．１ワットから約５ワットの範囲にあるレートで熱を除去するように構成された熱伝導性部分をさらに含む、装置。 請求項40 前記断面は約２ｃｍ2から約２０ｃｍ2の範囲にある、請求項３９に記載の装置。 請求項41 前記断面は全体的に円形であり、半径は約１センチメートルから約２センチメートルの範囲にある、請求項３９に記載の装置。 請求項42 前記時間平均放射照度は、約５００ｍＷ／ｃｍ2から約１Ｗ／ｃｍ2の範囲にある、請求項３９に記載の装置。 請求項43 前記光は、約８０５ナノメートルから約８２０ナノメートルの範囲にある１つ以上の波長を有する、請求項３９に記載の装置。 請求項44 前記光は、ピーク波長にピークがある波長分布を有し、前記ピーク波長から±１０ナノメートル未満の線幅を有する、請求項４３に記載の装置。 請求項45 前記光の線幅は４ナノメートル未満であり、全幅はエネルギの９０％である、請求項４３に記載の装置。 請求項46 前記光ビームは連続する、請求項３９に記載の装置。 請求項47 前記出射面から出射された光ビームの総放射パワーは約４ワットから約６ワットの範囲にある、請求項４６に記載の装置。 請求項48 前記光ビームは、総放射パワーの７５％以下である、出射面での光ビームを中心とする２０ミリメートルの直径の断面の円の内側に全光束を有する、請求項４７に記載の装置。 請求項49 前記光ビームは、総放射パワーの５０％以上である、出射面での光ビームを中心とする直径２６ミリメートルの断面の円の内側に全光束を有する、請求項４８に記載の装置。 請求項50 前記光ビームはパルス状である、請求項３９に記載の装置。 請求項51 前記熱伝導性部分は光学出力素子を含む、請求項３９に記載の装置。 請求項52 前記熱伝導性部分は前記光学出力素子に解放可能な状態で結合される、請求項５１に記載の装置。 請求項53 前記レートは、約１ワットから約３ワットの範囲にある、請求項３９に記載の装置。 請求項54 前記熱伝導性部分は、前記患者の頭皮の照射される部分の温度を摂氏４２度未満に保つように構成される、請求項３９に記載の装置。 請求項55 前記熱伝導性部分は出射面と熱的に連通し、前記出射面の温度を２ワットの熱負荷下で摂氏１８度から摂氏２５度の範囲に保つように構成される、請求項３９に記載の装置。 請求項56 前記光ビームの発散角はゼロよりも大きく３５度未満である、請求項３９に記載の装置。 請求項57 前記光ビームの発散角は約１６度である、請求項５６に記載の装置。 請求項58 前記光ビームの発散角は約２８度である、請求項５６に記載の装置。 請求項59 前記装置は、前記熱伝導性部分が前記装置の第２の部分に対して移動するように構成され、前記第２の部分に対する前記熱伝導性部分の移動は、予め定められたしきい値の圧力を上回る圧力が、前記熱伝導性部分が前記装置の第２の部分に対して移動する方向に、前記熱伝導性部分に対して加えられたときに生じる、請求項３９に記載の装置。 請求項60 前記熱伝導性部分の前記装置の第２の部分に対する移動に応答して前記移動を示す信号を生成するように構成されたセンサをさらに含み、前記予め定められたしきい値の圧力は、前記熱伝導性部分を前記患者の頭皮の一部と熱的に連通させるのに十分大きい、請求項５９に記載の装置。 請求項61 前記光源および前記センサに動作可能な状態で結合されたコントローラをさらに含み、前記コントローラは、前記信号を受取り前記信号に応答して前記光源をオンするように構成される、請求項６０に記載の装置。 請求項62 前記しきい値の圧力は１平方インチ当たり０．１ポンドである、請求項６０に記載の装置。 請求項63 前記しきい値の圧力は１平方インチ当たり約２ポンドである、請求項６０に記載の装置。 請求項64 前記出力光学素子は直径は３３ミリメートル未満の開口を有する、請求項３９に記載の装置。 請求項65 前記出射面は凹面である、請求項３９に記載の装置。 請求項66 前記出射面は全体的に球形であり、曲率半径が約１００ミリメートルである、請求項６５に記載の装置。 請求項67 表面を光で照射する方法であって、前記方法は、（ａ）光学素子の出射面から光ビームを出射するステップを含み、前記出射面での光ビームは、約６３０ナノメートルから約１０６４ナノメートルの範囲にある１つ以上の波長と、約２ｃｍ2よりも大きな断面と、前記断面における約１０ｍＷ／ｃｍ2から約１０ｍ／ｃｍ2の範囲にある時間平均放射照度とを有し、（ｂ）前記出射面から約０．１ワットから約５ワットの範囲のレートで熱を除去するステップと、（ｃ）前記照射される表面に光ビームを当てるステップとを含む、方法。 請求項68 前記照射される表面は、光ビームの１つ以上のパラメータを測定するよう構成された光検出システムの一部を含み、前記方法はさらに、前記照射される表面に当たる光ビームの１つ以上のパラメータを測定することを含む、請求項６７に記載の方法。 請求項69 前記照射される表面は患者の頭皮の一部を含む、請求項６７に記載の方法。 請求項70 前記出射面を前記照射される表面と熱的に連通する状態で配置するステップをさらに含む、請求項６９に記載の方法。 請求項71 前記方法は前記照射される表面に圧力を加えるステップをさらに含み、前記圧力は１平方インチ当たり０．１ポンドよりも大きい、請求項７０に記載の方法。 請求項72 前記照射される表面に圧力を加えるステップは、力を、前記出射面に対し、全体的に前記照射される表面に向かう方向に加えることを含む、請求項７１に記載の方法。 請求項73 前記圧力は１平方インチ当たり約２ポンドである、請求項７１に記載の方法。 請求項74 前記照射される表面に光ビームを当てるステップは、１０秒から２時間の期間実施される、請求項６９に記載の方法。 請求項75 前記照射される表面に光ビームを当てるステップは、６０秒から６００秒の期間実施される、請求項６９に記載の方法。 請求項76 前記照射される表面に光ビームを当てるステップは、約１２０秒の期間実施される、請求項６９に記載の方法。 請求項77 （ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は同時に実施される、請求項６９に記載の方法。 請求項78 （ｄ）前記出射面を、前記照射される表面の第１の部分に光ビームが当てられる第１の位置から第２の位置に移動させるステップと、（ｅ）（ａ）−（ｃ）を繰返して前記照射される表面の第２の部分に前記出射面から出射された光を当てるステップとをさらに含む、請求項６９に記載の方法。 請求項79 前記照射される表面の第１の部分および前記照射される表面の第２の部分は互いに重なり合わない、請求項７８に記載の方法。 請求項80 （ａ）−（ｅ）を繰返して前記照射される表面の２０の部分に前記出射面から出射された光を当てるステップをさらに含む、請求項７８に記載の方法。 請求項81 前記出射される表面の２０の部分は互いに重なり合わない、請求項８０に記載の方法。 請求項82 患者の頭皮を光で照射するための装置であって、前記装置は、第１の部分と、前記第１の部分に機械的に結合され前記第１の部分と光学的に連通する第２の部分とを含み、前記第２の部分は、前記第１の部分からの光が前記装置の動作中前記第２の部分を透過するように、前記患者の頭皮と熱的に連通する状態で配置され、前記第１の部分および前記第２の部分は、前記第２の部分が患者の頭皮と熱的に連通する状態で配置されたことに応じて相対的に移動するように構成される、装置。 請求項83 前記第２の部分は出力光学アセンブリを含む、請求項８２に記載の装置。 請求項84 前記第１の部分および前記第２の部分は、出力光学アセンブリが前記患者の頭皮の一部に対して前記患者の頭皮の一部を少なくとも部分的に白くするのに十分な圧力を加えると、非ゼロ角度で互いに対して偏向するように構成される、請求項８２に記載の装置。 請求項85 前記第１の部分および前記第２の部分は、出力光学アセンブリが前記患者の頭皮と熱的に連通するように配置されると非ゼロ角度で相対的に偏向するように構成される、請求項８２に記載の装置。 請求項86 前記第１の部分は光ファイバを含み、前記第１の部分および前記第２の部分の相対的な偏向は、前記光ファイバの屈曲または移動を制御、抑制、防止、最小化、または低減する、請求項８５に記載の装置。 請求項87 前記第１の部分は第１の支持要素を含み、前記第２の部分は第２の支持要素を含み、前記装置はさらに、前記第１の支持要素および前記第２の支持要素の相対的な偏向の中心となるヒンジを含む、請求項８２に記載の装置。 請求項88 前記ヒンジは旋回軸を含む、請求項８７に記載の装置。 請求項89 前記ヒンジは可撓性部分を含む、請求項８７に記載の装置。 請求項90 前記装置はさらに、前記第１の部分と前記第２の部分とに機械的に結合されたばねを含み、前記ばねは、前記第１の部分および前記第２の部分の相対的な移動に応じて復元力を与える、請求項８２に記載の装置。 請求項91 前記第１の部分および前記第２の部分の相対的な移動を検出するように構成されたセンサをさらに含む、請求項８２に記載の装置。 請求項92 前記センサは、信号をコントローラに送信するように構成され、前記コントローラは前記信号を受けるようにかつ前記信号に応答して光源を制御するように構成され、前記光源は前記装置が患者の頭皮を照射するのに使用する光を発生するように構成される、請求項９１に記載の装置。 請求項93 前記センサは、前記第１の部分および前記第２の部分間の移動が予め定められたしきい値よりも大きいことを検出すると、前記信号を前記コントローラに送信する、請求項９２に記載の装置。 請求項94 前記予め定められたしきい値を設定するように、前記予め定められたしきい値を変更するように、または双方を行なうように構成された調整メカニズムをさらに含む、請求項９３に記載の装置。 請求項95 前記第１の部分および前記第２の部分の相対的な移動の範囲を制限するように構成された止め具をさらに含む、請求項８２に記載の装置。 請求項96 表面を光で照射する方法であって、前記方法は、装置を準備するステップを含み、前記装置は、第１の部分と、前記第１の部分と機械的に結合され前記第１の部分と光学的に連通する第２の部分とを含み、前記第１の部分および前記第２の部分は相対的に移動するように構成され、前記第２の部分を前記表面と熱的に連通する状態で配置するステップと、前記表面を、前記第１の部分からの光が前記第２の部分を透過するように照射するステップと、前記第１の部分および前記第２の部分を、前記第２の部分が前記表面と熱的に連通する状態で配置されたことに応じて相対的に移動させるステップとを含む、方法。 請求項97 前記表面は、前記表面を照射する光の１つ以上のパラメータを測定するように構成された光検出システムの一部を含み、前記方法はさらに、前記表面に当たる前記装置からの光の１つ以上のパラメータを測定するステップを含む、請求項９６に記載の方法。 請求項98 前記第２の部分を前記表面と熱的に連通する状態で配置するステップは、前記第２の部分を前記表面に解放可能かつ動作可能な状態で結合することを含む、請求項９６に記載の方法。 請求項99 前記表面は患者の頭皮の一部を含む、請求項９６に記載の方法。 請求項100 患者の頭皮を光で照射するための装置であって、前記装置は、出射面を含む出力光学アセンブリを含み、前記装置の動作中、光は、前記出力光学アセンブリを通り第１の光学経路に沿って前記出射面まで伝搬し、前記出力光学アセンブリから間隔をおいて設けられたセンサをさらに含み、前記センサは、前記出力光学アセンブリを通り第２の光学経路に沿って伝搬する前記出力光学アセンブリからの放射を受けるように位置付けられ、前記第１の光学経路および前記第２の光学経路の間の角度は非ゼロ角度である、装置。 請求項101 前記出力光学アセンブリは、剛性で実質的に光透過性かつ実質的に熱伝導性の材料を含む第１の光学素子を含み、前記第１の光学素子は第１の表面および第２の表面を有し、前記第１の表面は前記装置の動作中患者の頭皮の前記一部と熱的に連通する状態で配置されるように構成され、前記第２の部分は前記装置の動作中前記第１の光学経路に沿って伝搬する光を受けるように構成され、前記センサは、前記装置の動作中前記第１の光学素子の前記第２の表面の少なくとも一部から前記第２の光学経路に沿って伝搬する放射を受けるように構成される、請求項１００に記載の装置。 請求項102 前記第１の光学素子はサファイアを含む、請求項１０１に記載の装置。 請求項103 前記第１の光学素子は、ダイヤモンド、フッ化カルシウムまたはセレン化亜鉛を含む、請求項１０１に記載の装置。 請求項104 前記センサは、受けた光に応答して前記頭皮のまたは前記出力光学アセンブリの一部の温度を示す信号を発生する、請求項１００に記載の装置。 請求項105 前記センサからの信号を受けるように、かつ、前記温度が予め定められたしきい値を上回ることを示す前記信号に応答して、警告を発生させる、前記第１の光学経路に沿って伝搬する光の光源をオフする、または双方を行なうように構成されたコントローラをさらに含む、請求項１０４に記載の装置。 請求項106 前記センサは熱電対列を含む、請求項１００に記載の装置。 請求項107 前記センサは前記出力光学アセンブリと熱的に連通しない、請求項１０６に記載の装置。 請求項108 赤外線透過材料を含む第２の光学素子をさらに含み、前記装置の動作中、前記放射は赤外線を含み前記第１の光学経路に沿って伝搬する光および前記第２の光学経路に沿って伝搬する赤外線はともに第２の光学素子を通して伝搬する、請求項１００に記載の装置。 請求項109 前記赤外線透過材料はフッ化カルシウムを含む、請求項１０８に記載の装置。 請求項110 前記第２の光学素子は前記装置内の領域を少なくとも部分的に囲み、前記領域は、前記領域の外側から汚染物質が前記領域に入らぬように実質的に封止された領域である、請求項１０８に記載の装置。 請求項111 前記センサは少なくとも部分的に前記領域の中にある、請求項１１０に記載の装置。 請求項112 前記出力光学アセンブリは前記装置の一部に解放可能な状態で結合され、前記第２の光学素子は、前記出力光学アセンブリが前記装置の一部から外される間前記領域に入る汚染物質を、制御、抑制、防止、最小化または低減する、請求項１１０に記載の装置。 請求項113 表面を光で照射するための方法であって、前記方法は、実質的に光透過性で実質的に熱伝導性の材料を含む光学素子を準備するステップを含み、前記光学素子は第１の表面および第２の表面を有し、前記第１の表面を照射される表面と熱的に連通する状態で配置するステップと、光を第１の光学経路に沿い前記第２の表面を通してかつ前記第１の表面を通して照射される表面まで伝搬するステップと、前記第２の表面の少なくとも一部から第２の光学経路に沿って伝搬する放射を検出するステップとを含み、前記第１の光学経路および前記第２の光学経路の間の角度は非ゼロ角度である、方法。 請求項114 前記第１の表面および前記第２の表面は全体的に逆方向において向き合い、前記第１の表面は前記第２の光学経路に沿っていない、請求項１１３に記載の方法。 請求項115 前記第１の表面を照射される表面と熱的に連通する状態で配置するステップは、前記第１の表面を前記照射される表面に解放可能かつ動作可能な状態で結合するステップを含む、請求項１１３に記載の方法。 請求項116 前記照射される表面は患者の頭皮の一部を含む、請求項１１３に記載の方法。 請求項117 患者の頭皮を光で照射するための装置であって、前記装置は、熱電アセンブリを含み、前記熱電アセンブリは、前記熱電アセンブリに対して印加される電流に応答して、前記熱電アセンブリの少なくとも第１の表面を冷却しかつ前記熱電アセンブリの少なくとも第２の表面を加熱し、前記熱電アセンブリは、出力光学アセンブリに解放可能な状態で機械的に結合されて前記第１の表面を前記出力光学アセンブリと熱的に連通させるように構成され、前記熱電アセンブリは第１の領域を全体的に囲み、前記装置の動作中、患者の頭皮の一部を照射する光は前記第１の領域を通して伝搬し、前記装置はさらに前記熱電アセンブリの第２の表面と熱的に連通するヒートシンクを含む、装置。 請求項118 前記出力光学アセンブリは、前記熱電アセンブリの第１の表面と熱的に連通するように構成された熱伝導性部分を含み、前記熱伝導性部分は第２の領域を全体的に囲み、剛性で実質的に光透過性かつ実質的に熱伝導性の材料を含む光学素子を含み、前記光学素子は、前記熱伝導性部分と熱的に連通し、かつ、前記装置の動作中前記患者の頭皮の一部と熱的に連通するように配置されるように構成され、前記装置の動作中光は第１の領域、第２の領域、および前記光学素子を通して伝搬する、請求項１１７に記載の装置。 請求項119 前記ヒートシンクは第３の領域を全体的に囲み、前記装置の動作中、光は前記第３の領域、前記第１の領域、前記第２の領域、および前記光学素子を通して伝搬する、請求項１１８に記載の装置。 請求項120 前記熱電アセンブリは複数の熱電素子を含む、請求項１１７に記載の装置。 請求項121 前記ヒートシンクは、流体管を含み、前記流体管は冷却剤が前記流体管を流れ前記流体管から熱を除去するように構成される、請求項１１７に記載の装置。 請求項122 前記冷却剤は水を含む、請求項１２１に記載の装置。 請求項123 |