JP2013509935A - タイル状セグメントにより形成される曲面超音波ｈｉｆｕトランスデューサ - Google Patents

Abstract

曲面高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）トランスデューサは、対向する凹面部と凸面部を有する複数の曲面複合セラミック圧電タイルを有し、各タイルは、前記面上に電極を有し、前記電極は、複合セラミック圧電材料と電気的に接続され、そして、複数の音響伝達領域が、各タイル上に位置し、凸面上の電極を通じてアクチュエートされ、前記伝達領域と電極とは、前記複合セラミック圧電材料への切込みにより、周辺の領域から分離され、前記複数のタイルは、組み合わされ、実質的に連続な曲面の圧電表面を形成し、ＨＩＦＵ音響エネルギーを伝達する。

Description

本発明は、医療診断超音波システムに関し、詳しくは、超音波トランスデューサに関し、該超音波トランスデューサは、ＨＩＦＵとして知られる高密度焦点式超音波による体内組織の制御加熱に使用される。

超音波的に供給される高温治療は、各種の治療目的に使用される。ＨＩＦＵ治療においては、超音波エネルギーは、体内の小さいスポットに焦点が合わされ、所望の治療効果を得るのに充分な温度まで、組織を加熱する。その技術は砕石術に類似し、その砕石術では、焦点エネルギーは、腎臓結石を砕くのに充分なほど高いが、突発パルスよりもむしろ拡張された時間にわたって供給されるエネルギーで、そのエネルギーは相当に少ない。ＨＩＦＵ技術は、体内の不要な組織を選択的に破壊するために使用され得る。例えば、腫瘍や他の病理組織は、焦点超音波エネルギーを加えることにより破壊することができ、隣接の通常組織を破壊せずに、その組織を殺すほどに充分な温度まで（一般的には、約６０℃から約８０℃まで）細胞を加熱する。他の高温治療は、選択的に薬を活性化したり、被験者の身体の選択部位における他の生理的変化を促進するように、選択的に組織を加熱することを含む。

ＨＩＦＵトランスデューサは、しばしば、そのトランスデューサに幾何学的焦点を与える曲率半径を有する球面又は放物線状の皿として、形成される。例えば、国際特許出願公開番号ＷＯ98/52465(Acker他)において説明されるＨＩＦＵトランスデューサを参照のこと。この公報で説明されるＨＩＦＵトランスデューサは、多数のトランスデューサ区分（セグメント）により形成され、そのトランスデューサ区分は、所望の湾曲を有するフレームに安定化される。個々の区分又はその区分の中のトランスデューサ要素は、異なる位相や振幅の駆動信号により個別に電圧が加えられると、全体のトランスデューサは、位相配列アレイの方式で、操作され、集束されることが可能で、名目の幾何学的焦点の周辺でエネルギーの焦点を導く。

相当数のトランスデューサ区分が、前記トランスデューサによって加えられる高エネルギーを供給するために必要である。前記Acker他の公報のトランスデューサは、約１５ｃｍの直径であり、皿形状フレームの周りに配置される多数のトランスデューサ区分を有する。前記トランスデューサ区分の各々は、信号リード線に接続されなければならず、各区分は、加熱のための所望焦点を実現するよう適切に動作しなければならない。これは、重要な製造及び構造上の努力をもたらし、骨の折れる品質管理と、各区分が充分に動作することを検証する検査とを必要とする。従って、より少ないアセンブリのトランスデューサコンポーネントから形成されるトランスデューサ構造を提供することが、望ましいだろう。各コンポーネントは、簡易な製造、検査、及びアセンブリが可能でなければならない。好ましくは、前記トランスデューサ要素は、電気的駆動エネルギーを集束音響エネルギーへ高効率に変換するべきである。例えば、前記Acker他のトランスデューサ構造は、圧電フィルム、ポリフッ素ビニリデン（ＰＶＤＦ）から作成される。ＰＶＤＦフィルムが柔軟で、曲面ＨＩＦＵトランスデューサの形状に有利に形成され得る一方で、その材料は、一般的には、良くないカップリング係数と低い誘電率を示す。その結果、超音波の送信のための、その材料の変換効率は、わずか２０％以下であり得る。音響エネルギーに変換されない駆動エネルギーは、熱として生成され、圧電フィルムと該圧電フィルムが付着されるバッキングの両方を加熱することになるだろう。ＨＩＦＵトランスデューサの中のそうした加熱を低減することは、更に望ましい。

本発明の原理に従って、球状ＨＩＦＵトランスデューサが説明され、その球状ＨＩＦＵトランスデューサは、わずかな複合セラミック圧電タイルから形成される。前記タイルは、２次元で湾曲し、互いに組み合わされて、所望の幾何学的焦点を有する所望の球面状伝達表面領域を形成する。各タイルは、個別に製造され、アセンブリの前に検査され、完成したトランスデューサが、アセンブリの後、規定されるように充分に機能するかを確認する。そうした複合セラミック圧電タイルは、送信の間、８０−８５％のエネルギー変換効率を示すことが可能である。

図１は、本発明のＨＩＦＵトランスデューサの、別に形成された球状トランスデューサマッチングレイヤーの斜視図を示す。 図２ａは、本発明のＨＩＦＵトランスデューサの複合トランスデューサアレイを形成するためにダイスカットされたセラミック圧電材料の端面図を示す。 図２ｂは、本発明の原理に従って構成された、非磁性ビアを有する複合トランスデューサアレイを示す。 図３は、本発明の原理に従って構成された、放射素子と非磁性ビアとを有する複合トランスデューサを示す。 図４は、本発明のＨＩＦＵトランスデューサの球状成型前の、複合圧電タイルを示す。 図５は、本発明のＨＩＦＵトランスデューサのマッチングレイヤー上にある複合圧電タイルの配置の断面図を示す。 図６は、本発明の９タイルのＨＩＦＵトランスデューサの背面の斜視図を示す。 図７ａは、本発明のＨＩＦＵトランスデューサの拡張コンプライアント接点を備えた曲面プリント回路基板の正面部示す。 図７ｂは、本発明のＨＩＦＵトランスデューサの拡張コンプライアント接点を備えた曲面プリント回路基板の背面部示す。 図８は、本発明のＨＩＦＵトランスデューサ背面部の斜視図であって、図７ａ及び図７ｂのプリント回路基板用の支持フレームが取り付けられている。 図９は、プリント回路基板の拡張コンプライアント接点を、本発明のＨＩＦＵトランスデューサのトランスデューサ領域へ結合した、詳細図を示す。 図１０は、周辺フレームと背面ダクトカバーとを備えた、本発明のＨＩＦＵトランスデューサの部分的な断面斜視図を示す。 図１１は、図１０の背面ダクトカバーの平面図を示す。 図１２は、図１０のＨＩＦＵトランスデューサの断面図を示す。 図１２ａは、図１２のＨＩＦＵトランスデューサの周辺部の拡大図示す。 図１３は、本発明のＨＩＦＵトランスデューサが患者支持台に取り付けられたときの斜視図を示す。

本発明のＨＩＦＵトランスデューサの構成は、球状又は皿形状のマッチングレイヤー（matching layer）の製造から始めてもよい。トランスデューサのマッチングレイヤーは、圧電トランスデューサの音響特性の少なくとも部分的なマッチングを、患者の身体、又はトランスデューサと患者との間にある媒体の音響特性に供給する。そのマッチする特性は、音響インピーダンス、音速、及び、物質密度を含む。超音波トランスデューサの従来の構成では、マッチングレイヤーは、一般的には、トランスデューサ積層上に形成され、圧電材料の放射面上の基準電極全体に形成される。

本明細書で説明するＨＩＦＵトランスデューサには、球状のマッチングレイヤーがそれ自体で形成され、残りのトランスデューサからは分離している。球状のマッチングレイヤーを形成するには幾つかの方法が存在し、例えば、鋳造（キャスティング）、モールディング、熱成型や機械加工が含まれる。本明細書で説明するＨＩＦＵトランスデューサの球状マッチングレイヤーは、当該分野で知られているように、そのマッチングレイヤーに所望の音響特性を供給する粒子が充填された充填エポキシで作製される。好ましくは、その粒子は、非磁性である。球状マッチングレイヤーのキャスティングやモールディングでは、充填エポキシは、所望の球面形状に係る凹状の固定具に流し込まれる。凸状の固定具は、凹状の固定具にわたって閉じており、液状エポキシをその２つの固定具の間の球状空間に充填するよう押し込む。エポキシは、硬化し、固定具から除去され、その後、周辺的に機械加工され最終的な形状になる。熱成型処理においては、所望の厚さの平面シートが充填エポキシで形成され、部分的に硬化する。その後、そのシートは、所望の湾曲の加熱された凹又は凸状固定具にわたって置かれ、そのシートを、曲げ易くなって固定具の湾曲に合致するよう暖める。シートが所望の球面形状に達すると、シートは硬化し、終了する。機械加工処理においては、充填エポキシのディスクは、鋳造されるか又はモールドされ、そして硬化する。その後、そのディスクは、一方の側で機械加工され、凸面を形成する。ディスクは、それから、凹状固定具に置かれ、ディスクの他方の側が、球状マッチングレイヤーの凹状面を形成するよう機械加工される。本発明により構成される一実施形態においては、これらの処理の何れかから完成した球状マッチングレイヤーは、０．５ｍｍの厚さであり、１４０ｍｍの直径と、１４０ｍｍの球面半径と、完成したＨＩＦＵトランスデューサのサイズと形状を有する。図１は、そうした球状マッチングレイヤー１０を示す。凹面１２は、患者に向き合う、完成したトランスデューサの放射面であり、凸面１４は、余剰信号帰電極を作り出すようスパッタリングされ、その後、複合圧電タイルで覆われる。故に、硬いマッチングレイヤーは、圧電タイルレイヤーのアセンブリに所望の湾曲形状を供給する。タイルの正面のマッチングレイヤー１０は、連続的に面を形成しているので、そのマッチングレイヤーは、ＨＩＦＵトランスデューサの正面の患者と外部環境から、そのＨＩＦＵトランスデューサの残りを、所望の電気的にかつ環境的に分離する。

図２ａおよび図２ｂで示すように、複合圧電トランスデューサアレイの構造は、セラミック圧電材料のシート３０から始まる。本発明により構成されるトランスデューサでは、シート３０は、１．２ｍｍの厚さ（Ｔ）である。始めに、多数のホールがシート３０を通して開けられており、トランスデューサの背面部から正面部（放出側）への電気的接続を有することが望ましい。ホールは、それから、銀充填エポキシで満たされ、シートを通してビア３２を形成する。銀充填は導電性を供給し、ＭＲＩシステムの磁場での操作のため、非磁性的である。他の非磁性材料が導電充填に使用されてもよい。その銀エポキシは硬化する。その後、そのシートは、図２ａのシート３０の側面図で示されるように、平行なカット１６で、厚さを途中まで通って、一方向にダイスされる。その後、そのシートは、平行なカットで、途中まで通って、直交方向にダイスされ、上へ向かって照射する複数の圧電ポスト１８とビア３２を残す。そして、そのダイスカットは、非導電性エポキシで満たされ、硬化する。その後、シートの上面と底面とは、図２ａにおける破線３４で指し示される深さまで、平坦に機械加工される。その結果、図２ｂに示されるように、エポキシ３６の中に圧電ポスト１８と導電ビア３２とのマトリクスの完成シートが得られるだろう。その完成シートは、圧電ポストの１：３のマトリクスを含み、各圧電ポストは、シートの厚さを通る縦方向に、主要な振動モードを有し、超音波を主としてトランスデューサの正面の（患者に面する）側に向けた方向に送信する。複合材料のこの主要な振動モードは、アレイを渡ってアレイの他のアクティブ領域へ向かう不要な横方向の送信を低減させる。

平坦な複合圧電シート３０は、図４の複合圧電タイル４０の周囲の形状によって示されるように、台形形状に機械加工される。本発明により構成されるＨＩＦＵトランスデューサにおいては、そのタイルは、下で説明するように、円形の球面中心タイルを許容するため、図４の台形形状を有する。代替的に、各タイルは、パイのスライス形状に機械加工されてもよく、そうすると、タイルは、中心タイルは必要なく、マッチングレイヤーを覆うだろう。タイルは、球面を覆うように構成された他の幾何学的形状を取ることもでき、サッカーボールの区画に表されるような六角形と混合した五角形を含むが、それに限定されない。図４の平坦な台形タイルは、故に、その所望の球面湾曲が与えられる。複合圧電トランスデューサは、エポキシの中のマトリクスで形成されるので、タイルは、前記エポキシを柔らかくするように加熱され、その結果、そのタイルは、所望の湾曲に合致することが可能になる。これは、タイル４０を加熱された凹又は凸状の固定具の上に置き、その後、前記タイルを、その凹又は凸状形状に合致するようプレスすることによりなされる。前記タイルが所望の湾曲に維持される間、固定具は冷却され、エポキシは充分に硬化することが可能になる。その結果が、球状ＨＩＦＵトランスデューサ用の球状の複合圧電タイルである。

タイルが湾曲された後、図３のシート３０で示されるように、上面及び底面３８は、シートの表面上に導電性材料をスパッタリングすることにより金属被覆される。好ましくは、前記導電性材料は、ゴールド又はチタン／ゴールドのような非磁性である。その金属被覆された面は、導電性ビア３２によって電気的に接続され、複合シートの背面から正面への電気接続を供給する。前記複合圧電シートのアクティブな（送信及び受信）領域は、その後、所望のアクティブ領域周辺で、ダイアモンド芯のドリル、レーザードリル、又は超音波機械加工により、タイルの背面（凸状）から隔離される。そのように特徴づけられる幾つかのアクティブ領域４４が、図３と図４に示される。そのアクティブ領域を特徴付ける切込み（カット）４２は、シートの表面の金属被覆を通過し、該領域を電気的に隔離し、好ましくは、そのアクティブ領域を、シートの周辺領域と他のアクティブ領域から音響的に隔離するように、その切込みは複合シートの半分を越えて通じる。代替的には、アクティブ領域は、タイルがマッチングレイヤーに接合された後、電気的且つ音響的に隔離され得る。

本発明により構成されるタイルでは、アクティブ領域４４は、横又は縦の列に、円形に、或いは、他の規則的パターンで対称的に配置されるものではなく、図４に示されるように不規則に又はランダムに配置される。その不規則なパターンは、ＨＩＦＵトランスデューサによって供給される効果的エネルギーを低下させることのある、アクティブ領域の音響的副ローブの如何なる有意な付加的組み合わせをも防止する。

その後、球状台形タイル４０の８つが、マッチングレイヤー１０の凸面１４の周囲に、互いに隣接して薄く接合され、それにより、タイルのアセンブリのための形状を供給する。もし、球状タイル４０が上記同様にパイ状であるなら、そのタイルは、マッチングレイヤー１０の凸側を完全に覆うだろう。球状タイルが図４に示されるように台形であるときは、その球状タイルは、マッチングレイヤーの中心部を除き、マッチングレイヤーの凸側を覆うだろう。この円形球状スペースは、オープンにされてもよい。代替的に、前記円形球状スペースは、冷却用に、アルミニウムのような、円形球状の熱伝導体で覆われることが可能である。戻りの音響エネルギーは、球状の幾何学的形状の為、ＨＩＦＵトランスデューサの中心に集束する傾向があるだろう。熱伝導体をここに位置付けることは、ＨＩＦＵトランスデューサを冷却するのに助けになるだろう。

代替的に、円形球状の複合圧電タイル４８は、このスペースを充填することができる。例えば、図３の円形シートは、その自身のアクティブ領域とともに、球状に形成され、ここに置くことができる。もし、図５のマッチングレイヤー１０上の台形及び円形タイルの断面図で示されるように、マッチングレイヤー１０を複合圧電で全面的に覆う場合には。この全面的な被覆設計のトランスデューサの構成においては、９つのタイルは、ＨＩＦＵトランスデューサに２６５個のアクティブ領域を提供し、２５６個は送信用で９個は受信用である。

図３では、ビア３２が、背面のアクティブ領域周辺の金属被覆領域をタイルの正面（患者に面する）側の金属被覆面に接続するよう配置されることが分かる。本発明に従って構成されるＨＩＦＵトランスデューサにおいては、アクティブ領域４４周辺の金属被覆領域は、基準電位に電気的に接続される。ビア３２は、この基準電位をタイルの他方の側の金属被覆面に接続する。その他方の側は図３では見えない。故に、ビアは、基準電位を、複合圧電タイルの患者に面する側に加えるために使用され、そして、アクティブ領域４４の患者に面する側の金属被覆に加えるためにも使用される。タイル４０の患者に面する側はマッチングレイヤー１０に付着され、故に、電気的接続にはアクセスできないので、ビアは、圧電シートを通る必要な電気的接続をタイルの正面側に供給する。

次に、プラスティック製の支持フレーム５０が、接着、スナップフィット（snap fit）、又は、図６で示されるようなファスナーで、アセンブリのタイルの背部に取り付けられる。本発明に従って構成されるトランスデューサでは、９つのタイル４０，４８のそれぞれは、支持フレームのリブの間でアクセス可能である。支持フレームは、８つの台形と１つの円形のプリント回路基板５２を、複合圧電タイル４０の背面の上に、間隔をあけて取り付けるために使用される。図７ａと図７ｂは、台形プリント基板５２の正面と背面（５４）を示す。前記背面５４には、コネクタ５７からのプリント回路接続５６が配置され、そのコネクタは、その基板を通りＨＩＦＵトランスデューサのアクティブ領域を通るめっき貫通穴５９によって接続される。前記プリント回路基板の正面にはコンプライアント金属接点６０があり、該コンプライアント金属接点は、プリント回路基板とそのタイルの間のスペースにかかり、プリント回路接続を、対向する複合圧電タイル４０のアクティブ領域４４とビア３２とに電気的に接続する。ＨＩＦＵトランスデューサの周辺であるプリント回路基板５２の一端には、冷却ノッチ５８が配置される。

プリント回路基板５２は、図６に示されるタイル４０のような各タイルの上側に、支持フレーム５０に接合される。プリント回路基板がこうしてアセンブルされると、図８のプリント回路基板５２で示されるような外観を呈する。このアセンブリの前に、コンプライアント金属接点６０の拡張端部は、導電性エポキシで被覆される。プリント回路基板がフレーム上にアセンブルされると、接点６０の端部は、対向するタイルの金属被覆領域に接触し、導電性エポキシが硬化するとその金属被覆領域に電気的に接続して接合される。故に、前記接点６０は、プリント回路基板と圧電タイルのアクティブな基準電位領域との間で電気的な通信を供給する。

プリント回路基板は通常の平面プリント回路基板として製造され得るが、図７ａと図７ｂのプリント回路基板５２は、好ましくは、球状湾曲を有し、対向する複合圧電タイル４０の湾曲を、それらのタイルが接点６０によって結合される湾曲に合致させる。プリント回路基板は、図７ａに示されるように、タイルに面する側だけで湾曲するか、又は両側で湾曲することができる。プリント回路基板は、幾つかの方法で湾曲（曲面）基板として形成することができる。一つは、ガラスエポキシ基板材料の厚い平面シートから始め、所望の湾曲に基板の表面を機械加工するか、又は研磨することである。他の技術は熱成型を使用し、基板材料を加熱しエポキシを柔らかくし、その後、所望の湾曲の固定具に対してシートを押し付けることにより湾曲を形成する。回路基板は、基板の中のめっき貫通穴によって相互接続された上面及び底面で、写真画像と化学的エッチングの導電線で二重に被覆されることもできる。回路基板は、マルチレイヤー基板でもよく、そのマルチレイヤー基板は、表面上に形成される３つ以上の導電線のレイヤーを有し、基板のレイヤーの内部で、より複雑で、より高密度な回路設計がなされる。また、硬い基板５２は、コネクタ５７のような他の電気的コンポーネントを安全に取り付けることができる。

コンプライアント金属接点６０は、例えば、板バネ、渦巻きバネ、又はらせんバネのようなバネとして形成されてもよい。前記バネは、多くの利点をもたらす。第１に、バネは、前記プリント回路基板から電気接続を供給し、駆動信号と基準電位とをＨＩＦＵトランスデューサの圧電物質領域に供給する。平坦で、平面状のプリント回路基板が、球面形状の複合圧電タイルの反対側に使用されるとき、接点６０のコンプライアンス（弾性）は、その接点が、基板５２と圧電タイルとの間の平坦でない距離６２に架かることを可能とし、架かる距離がより大きいときは比較的圧縮されておらず、前記距離がより小さいときは比較的圧縮されている。第２に、バネは、スペース６２が圧電タイルの間にあることを許容し、そのスペースは、圧電タイルを冷却するために用いられる。第３に、バネは、コンプライアント電気接続を供給し、そのコンプライアント電気接続は、プリント回路基板とタイルとの間のスペースが、ＨＩＦＵトランスデューサの加熱と冷却で変化することを可能にする。第４に、金属接点は、熱伝導性で、圧電材料とプリント回路基板との間の気流通路にかかるので、バネは、前記圧電材料から熱を導き、空気が通路内の接点を通過して流れると、その熱は分散するだろう。これらの利点は、図９のこれらの接続の拡大図から理解することができる。この図では、接点６０は、バネクリップとして形成され、プリント回路基板５２とタイル４０との間の冷却スペース６２にかかる。中心接点６０は、電気接続をタイル４０のアクティブ領域４４に供給していることが分かる。このアクティブトランスデューサ領域４４は、表面金属被覆を通って複合圧電タイル４０の中への切込み４２によって、タイルの周辺領域から隔離される。その中心接点６０のどちらの側にも、ビア３２の上に金属被覆と接続するバネクリップ接点６０ａがある。これらの電気接続は、それにより、タイルの前面の金属被覆面を（それは、前記マッチングレイヤー１０に接合され、故に、直接の電気接続はアクセスできない）、基準電位のような所望の電位に接続する。

図１０は、本発明のＨＩＦＵトランスデューサの更なるアセンブリを示し、アセンブリされるマッチングレイヤー１０、複合圧電タイル４０、支持フレーム５０及びプリント回路基板５２が、円形周辺フレーム８０の中に取り付けられる。その円形周辺フレームは、バックプレート７０で上を覆われている。バックプレート７０は、それによって、プリント回路基板５２の背面と前記プレートとの間の空気通路７６を取り囲む。バックプレートは、２つの空気孔７２と７４とを含み、１つは、中心プリント回路基板５２´と中心圧電タイルとの間の冷却スペース６２´に、基板５２´の穴を通ってアクセスし、もう一方は、基板５２とプレート７０との間の空気通路７６にアクセスする。バックプレート７０は、図１１の平面図で示される。図１０の例では、そのプレート７０は、支持フレーム５０の円形の中心リブに接触し、冷却スペース６２´を周辺空気通路７６から隔離する。冷却用の空気は、前記複合圧電タイル４０を冷却するため、これらの空気孔のうちの一方に入れられ、他方から出される。従来のトランスデューサ積層と異なり、前記複合圧電タイルは、その背面（非放出面）に付着される基材（バッキング材料）を有しない。代わりに、複合圧電タイルは、冷却スペース６２で支持される。これは、使用中に複合圧電によって加熱される付着基材がないことを意味する。代わりに、複合圧電の背面が、複合圧電とプリント回路基板５２との間の冷却スペース６２の中の空気流によって冷却される。例えば、空気が孔７４に入れられると、前記空気は、前記中心冷却スペース６２´を通り、支持フレーム５０の中のアパーチャ６４（図８参照）を通り、台形タイル４０と台形プリント回路基板５２との間の冷却スペース６２を通り、プリント回路基板の周辺ノッチ５８を通って空気通路７６へ流れ、そして、空気孔７２を通って出る。従って、複合圧電タイルの背面は、ＨＩＦＵトランスデューサの使用中、連続して直接的に空気冷却され得る。

図１２は、図１０のＨＩＦＵトランスデューサアセンブリの中心を通る断面図であり、アセンブリの空気冷却システムの要素群を更に表している。図１２ａは、前記アセンブリの周辺拡大図であり、周辺フレーム８０に隣接して前記バックプレート７０で覆われる、圧電タイル４０、支持フレーム５０、及びプリント回路基板５２を示す。

図１３は、本発明のＨＩＦＵトランスデューサを示し、そのＨＩＦＵトランスデューサは、超音波ＨＩＦＵシステム２０の患者支持台２８に使用される。図１３は、患者支持台の上面図を表す。患者支持台２８は、適切な伝達液体（例えば水）で満たされた第１容器２４を有する。明確化の理由から、第１容器２４の上面を密封する透明膜は図示しない。ＨＩＦＵトランスデューサ２２は、第１容器２４の中に配置され、高密度焦点式超音波エネルギーを、台２８に横たえられる患者に向けて上に放射するように構成される。容器２４の水は、ＨＩＦＵトランスデューサ２２と患者との間の音響結合媒体を供給し、また、ＨＩＦＵトランスデューサの冷却も供給する。第１容器から患者へ放射する超音波エネルギーの結合を完了するため、低反射媒体を有する第２容器２７が第１容器２４の上方に配置される。好ましくは、適切なジェルパッドがその第２容器に使用される。その第２容器２７は、治療されるべき患者が置かれる接触面２７ａを有する。装置２０は、アパーチャ２６を含み、そのアパーチャは、第２容器２７と患者との間の接触面２７ａの点検（例えば、目視検査）を可能とするように構成される。そのアパーチャ２６は、好ましくは、実質的に透明な窓として構成され、その窓を通して医療関係者は、直接、又は、鏡や適切に配置されたカメラを使用して、接触面２７ａと患者との間の気泡の存在により、点検できる。気泡が検出される場合では、患者は、気泡が無くなるまで再配置される。その後、患者は適切に固定され、治療が始まってもよい。図１３のＨＩＦＵシステム２０は、国際特許出願公開番号ＷＯ2008/102293(Bruggers)において更に説明される。

Claims (15)

1. 曲面高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）トランスデューサであって：
   向かい合う凹状表面と凸状表面とを有する、複数の曲面複合セラミック圧電タイルと、
   前記表面上に、前記複合セラミック圧電の材料に電気的に接続される電極を有する、各タイルと、
   各タイル上に配置され、前記凸状表面上の電極を通じてアクチュエートされる、複数の音響伝達領域と、を含み、
   前記伝達領域と電極とは、前記複合セラミック圧電材料への切込みにより、周辺領域から音響的に分離され、
   前記複数のタイルは、互いに組み合わされて、ＨＩＦＵ音響エネルギーを伝達する実質的に連続な曲面の複合圧電表面を形成する、
   曲面高密度焦点式超音波トランスデューサ。
2. 前記複合セラミック圧電タイルは、エポキシに埋め込まれたセラミック圧電ポストのレイヤーを含み、１：３の複合マトリックスを形成する、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
3. 各音響伝達領域は、複合マトリックスの複数のセラミック圧電ポストを更に含む、請求項２記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
4. 前記圧電タイルは、それぞれ、台形の周辺部により部分的に球面形状を呈する、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
5. 前記音響伝達領域は、前記圧電材料の少なくとも半分を通って伸びる周辺切込みにより、音響的に分離される、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
6. 各タイル上に配置され、前記凸状表面上の電極を通じてアクチュエートされる、少なくとも１つの音響受信領域を更に有する、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
7. タイル上の前記伝達領域は、基準電位に接続される電極領域によって囲まれる、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
8. 前記凹状表面上の電極は、基準電位に接続される金属被覆レイヤーを更に含む、請求項７記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
9. 前記凹状表面上の電極は、前記複合セラミック圧電タイルを通って伸びる導電性ビアによって、前記凸状表面上の基準電位電極領域に接続される、請求項８記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
10. 前記凹状表面は、患者に面する音響放出面を更に含む、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
11. 前記複数のタイルは、全体に互いに組み合わされ、前記複合圧電表面の凹状湾曲に合致する凸状湾曲を有する曲面マッチングレイヤーに接合される、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
12. 前記圧電タイルは、それぞれ、更に、パイ・スライス形状の周辺部により、部分的に球面形状を呈する、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
13. 前記圧電タイルは、それぞれ、更に、台形の周辺部により、部分的に球面形状を呈し、前記台形の周辺部は、前記タイルが組み合わされるとき、前記トランスデューサの中心部の中心スペースを特徴付け、
    ディスク形状の球面タイルが、前記中心スペースに配置される、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
14. 前記圧電タイルは、それぞれ、更に、台形の周辺部により、部分的に球面形状を呈し、前記台形の周辺部は、前記タイルが組み合わされるとき、前記トランスデューサの中心部の中心スペースを特徴付け、
    冷却要素が、前記中心スペースに配置される、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。
15. 前記複合セラミック圧電タイルは、エポキシに埋め込まれたセラミック圧電ポストのレイヤーを含み、１：３の複合マトリクスを形成し、
    前記１：３の複合圧電ポストと、前記音響伝達領域を取り囲む、前記複合セラミック圧電材料への切込みは、両方とも、前記圧電材料を通る横方向の音響伝達を低減するように作用する、請求項１記載の曲面ＨＩＦＵトランスデューサ。

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