JP2014208309A - 治療ヘッドに連結された液体分注デバイスを有する医療用超音波デバイス - Google Patents

治療ヘッドに連結された液体分注デバイスを有する医療用超音波デバイス Download PDF

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Abstract

【課題】治療ヘッドに連結された液体分注デバイスを有する医療用超音波デバイスの提供。
【解決手段】医療用超音波システム。システム電子機器と、ユーザインターフェースと、超音波制御電子機器とを有する基部ユニットが含まれる。超音波治療ヘッドが、基部ユニットと電気的に連絡している。治療ヘッドは、その中に結合液を有する交換可能な密閉された変換器カートリッジを含む。冷却システムが、結合液を冷却するために提供される。複数のガイドインジケータが、使用前に治療ヘッドを適正に整列させるために、患者の上の交差線と整列するように治療ヘッドの周囲に位置付けられる。治療ヘッドは、治療ヘッドが患者と接触している間、可変治療を領域に提供することができる。
【選択図】図４３

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、米国仮特許出願第６１／２４６，９３７号（２００９年９月２９日出願、代理人整理番号０２１３５６−００６５００ＵＳ）の米国特許法第１１９条第（ｅ）項の優先権の利益を主張し、これらの出願の開示は、その全体が参照することによって本明細書に援用される。
高強度集束超音波（ＨＩＦＵ）は、医学界において治療デバイスとして増大した人気および支持を獲得してきた。超音波エネルギーが、診断目的で組織撮像等の非治療手技で広く使用されている。ＨＩＦＵは、所望の治療効果を達成する目的において組織内で種々の物理的効果を達成するように、（超音波診断法を上回る）より高いレベルの電力を伴う。ＨＩＦＵ治療デバイスの頻発する設計問題は、手技が必要とする場合がある治療要求と医療デバイス製造業者によって生産されるデバイスの受容性との均衡を保つことである。これは特に、治療的に有用なデバイスが、審美的医療の施術者およびその顧客の厳密な有用性、画像、および使用可能性要求を満たさなければならない審美的医療において当てはまる。
本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
医療用高強度集束超音波システムであって、該システムは、
基部ユニットであって、
（ａ）一次インターフェースを有する一次デジタルコントローラと、
（ｂ）冷却液再循環回路と、
（ｃ）電気および情報伝送部材と、冷却液導管とを携持するケーブルと
を含む基部ユニットと、
治療ヘッドであって、
（ａ）該ケーブルに連結される本体と、
（ｂ）二次デジタルインターフェースを有する、該本体上の二次コントローラであって、該電気および情報伝送部材によって該一次コントローラに連結される二次コントローラと、
（ｃ）該本体に取外し可能に取り付けられるカートリッジであって、該カートリッジは、音響結合液によって充填されており、高強度集束超音波変換器を自身の中に有する密閉されたエンクロージャを含み、該カートリッジは、該冷却液導管を介して該冷却液再循環回路に連結され、該変換器は、該カートリッジが該本体に取り付けられると、該電気伝送部材に連結される、カートリッジと
を含む、治療ヘッドと
を備える、システム。
（項目２）
前記ケーブルは、前記治療ヘッドの実質的に自由な手動操作を可能にするように可撓性である、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記基部ユニットと前記治療ヘッドとの間に支持アームがなく、該基部ユニットと治療ヘッドとの間の全ての機械的、電気的、および流体的接続は、前記ケーブルによって提供される、項目２に記載のシステム。
（項目４）
液体を前記患者に塗布するために、前記治療ヘッド上に液体分注デバイスをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目５）
前記液体分注デバイスは、前記密閉されたエンクロージャから、ある量の前記音響結合液を送達する、項目４に記載のシステム。
（項目６）
前記液体分注デバイスは、ある量の前記冷却液を送達する、項目４に記載のシステム。
（項目７）
前記液体循環システムと流体的に連絡している複数の液体分注デバイスをさらに備え、流量制御サブシステムが、該液体循環システムから該複数の液体分注デバイスまでの、および該複数の液体分注デバイスから外への液体の流量を制御する、項目４に記載のシステム。
（項目８）
前記液体循環回路は、冷却装置をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目９）
前記ケーブルは、約１２乃至約２４本の同軸ケーブルを含有する、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
前記カートリッジは、ショートスタック変換器アセンブリを備える、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
前記一次および二次インターフェースは、直列化および非直列化デバイス（ＳＥＲＤＥＳデバイス）をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
前記カートリッジは、前記冷却液再循環回路から冷却液を受容するコイル熱交換器を備える、項目１に記載のシステム。
（項目１３）
超音波治療ヘッドによって患者の組織を改質する方法であって、該方法は、
治療ヘッドに連結される液体分注デバイスを使用して、患者の皮膚の領域上に冷却液を塗布することと、
該超音波治療ヘッドを押し付けて該領域と接触させることと、
該皮膚の表面下の組織を改質するために、該超音波治療ヘッドに取り付けられたカートリッジ内の変換器を起動することと
を含む、方法。
（項目１４）
短縮された物理ワイヤケーブルを使用して、基部ユニットの中のコンピュータコントローラと治療ヘッドとの間に電気的な連絡を提供する方法であって、該方法は、
単一のワイヤを介して連続的に提示されるパケットの中にデバイス制御コマンド、クエリ、およびデータを直列化することと、
受信非直列化インターフェースの中で該デバイス制御コマンド、クエリ、およびデータを非直列化することであって、該直列化および非直列化インターフェースは、該ワイヤを上下して移動させられる電子情報を解凍するために同じプロトコルを使用する、ことと
を含む、方法。
（項目１５）
医療利用のための超音波治療ヘッドであって、
該治療ヘッドの中に載置される高強度集束変換器と、
該治療ヘッドを冷却するために使用される液体媒体を患者の身体上まで分注するための、該治療ヘッドに連結される手段と
を備える、治療ヘッド。
本発明は、基部ユニットと、治療ヘッドとを備える医療用高強度集束超音波システムを提供する。基部ユニットは、一次インターフェースを有する一次デジタルコントローラと、冷却液再循環回路と、電気および情報伝送部材を携持するケーブルと、冷却液導管とを含む。治療ヘッドは、ケーブルに連結される本体と、二次デジタルインターフェースを有する、本体上の二次コントローラとを含み、二次コントローラは、電気および情報伝送部材によって一次コントローラに連結される。治療ヘッドはさらに、音響結合液で充填される密閉されたエンクロージャと、その中の高強度集束超音波変換器とを含む、本体に取外し可能に取り付けられるカートリッジを含む。カートリッジは、カートリッジが本体に取り付けられるときに、ケーブルの中の冷却液導管を介して冷却再循環回路に連結される。
ケーブルは、可撓性であってもよく、システムは、（別個の支持アームの使用を除外しないものの）多くの従来技術のシステムのように別個の支持アームの使用を必要としない。ユーザは、システムの中心の側面を制御するために二次デジタルインターフェースに依存することができ、電気接続を提供する同じケーブルを介して、冷却を提供することができる。カートリッジは、取外し可能および使い捨て可能であり、全ての電気および冷却接続を治療ヘッドの本体とともに容易に再確立することができる、密閉されたエンクロージャを有する新しいカートリッジを取り付けることによって、変換器の容易な交換を可能にする。
これらのシステムはさらに、治療ヘッドと患者の後部皮膚との間で十分な音響結合を確保するために、ユーザが結合液を患者に塗布することを可能にする、治療ヘッド上の液体分注デバイスをさらに備えてもよい。具体的実施形態では、液体分注デバイスは、密閉されたエンクロージャから、ある量の音響結合液を送達してもよい。他の実施形態では、液体分注デバイスは、治療ヘッドから、ある量の冷却液を送達してもよい。随意で、システムは、液体再循環システムと接続される複数の液体分注デバイスを備えてもよく、その場合、流量制御サブシステムは、典型的には、分注デバイスを通した循環システムからの液体流量を制御する。
具体的側面では、液体循環回路は、治療ヘッドとの熱交換を提供するように冷却装置を備えてもよい。他の具体的側面では、ケーブルは、二次デジタルインターフェースおよび超音波変換器への接続用の１２乃至２４本の同軸ケーブルを携持してもよい。超音波変換器は、ショートスタック変換器アセンブリを備えてもよく、一次および二次デジタルインターフェースは、直列化および非直列化デバイス（ＳＥＲＤＥＳデバイス）を備えてもよい。
本発明の他の実施形態では、超音波治療ヘッドを用いて患者上の組織を改質するための方法が提供され、結合液は、治療ヘッド上に載置された液体分注デバイスを使用して、患者の皮膚の領域に塗布される。治療ヘッドは、治療される皮膚領域と接触するように押し付けられ、治療ヘッドに取り付けられたカートリッジ内の変換器が組織を改質する。
本発明のさらにさらに別の側面では、短縮された物理ワイヤケーブルを使用して、コンピュータコントローラと基部ユニットと治療ヘッドとの間に電気的な連絡が提供される。直列化デバイスは、単一のワイヤを介して、連続的に提示されたパケットの中の制御コマンド、クエリ、およびデータを送信する。非直列化デバイスは、受信インターフェースの中で制御コマンド、クエリ、およびデータを非直列化し、直列化および非直列化インターフェースは、ワイヤ上を送信される電子情報を圧縮および解凍するために同じプロトコルを使用する。
図１は、従来技術の医療用超音波システムを示す。 図２は、実施形態による医療用超音波システムの斜視図を示す。 図３は、実施形態による医療用超音波システムの斜視図を示す。 図４は、図２からの基部ユニットの前面図である。 図５は、図２からの基部ユニットの側面図である。 図６は、実施形態による主要区画の内部斜視図である。 図７は、実施形態による主要区画の内部側面図である。 図８は、実施形態による、カバーを伴う主要区画の内部斜視図である。 図９は、実施形態による、ガス含有液体からガスを分離するためのシステムの断面図である。 図１０Ａは、図９の脱気システムの動作を図示する。 図１０Ｂは、脱気システムの代替実施形態を図示する。 図１１は、別の実施形態による、ガス含有液体からガスを分離するためのシステムを図示する、概略図である。 図１２は、実施形態による、脱気ユニットを有する医療用超音波システムのブロック図である。 図１３は、実施形態による、ケーブルの断面図である。 図１４は、実施形態による、治療ヘッドの斜視図である。 図１５は、実施形態による、治療ヘッドの斜視図である。 図１６は、実施形態による、治療ヘッドの内部構成要素を伴う透視側面図である。 図１７は、図１６の透視斜視図である。 図１８は、図１５の治療ヘッドの底部等角図である。 図１９は、実施形態による、医療用超音波システムのいくつかの構成要素を表す概略図である。 図２０は、実施形態による、医療用超音波システムのいくつかの構成要素を表す概略図である。 図２１は、実施形態による、図１６の治療ヘッド用の下部区画またはカートリッジの斜視図である。 図２２は、図２１の下部区画の分解斜視図である。 図２３は、図２２の治療ヘッド用の熱電デバイススタックおよび関連構成要素の分解斜視図である。 図２４は、上部および下部区画熱電デバイススタックの斜視図である。 図２５は、複合熱電デバイススタックの斜視図である。 図２６は、図２１の分解構成要素の斜視図である。 図２７Ａは、別の実施形態による、医療用超音波システムの構成要素を表す概略図である。 図２７Ｂは、実施形態による、上部の底部の等角図である。 図２８は、実施形態による、治療ヘッド用の変換器カートリッジの等角図である。 図２９Ａは、図２８の変換器カートリッジの分解等角図である。 図２９Ｂは、実施形態による、代替流体導管を表示する変換器カートリッジの底部分の等角図である。 図３０は、実施形態による、熱調節デバイスを有する変換器カートリッジの分解等角図である。 図３１は、実施形態による、変換器カートリッジの分解等角図である。 図３２Ａ〜Ｂは、カートリッジの実施形態による、圧力緩和機構を提供する。 図３３Ａ〜Ｂは、カートリッジの実施形態による、圧力緩和機構を提供する。 図３４は、図９の真空アセンブリを図示する。 図３５は、インターフェースケーブルの代替実施形態を示す。 図３６Ａは、トールスタック変換器アセンブリを示す。 図３６Ｂ〜Ｄは、実施形態による、ショートスタック変換器アセンブリの図を提供する。 図３６Ｂ〜Ｄは、実施形態による、ショートスタック変換器アセンブリの図を提供する。 図３６Ｂ〜Ｄは、実施形態による、ショートスタック変換器アセンブリの図を提供する。 図３７は、実施形態による、ユニグリップハンドルを示す。 図３８は、実施形態による、結合液システムのブロック図である。 図３９は、実施形態による、結合液貯留部と、結合液ラインとを有する、医療用超音波システムを示す。 図４０は、実施形態による、流体流動システムのブロック図である。 図４１は、実施形態による、噴霧ノズルを有する治療ヘッドの透視側面図である。 図４２は、実施形態による、ハンドルと、ハンドルと連結される噴霧ノズルとを有する、超音波ヘッドの斜視図である。 図４３は、実施形態による、オフセット噴霧ノズルを有する超音波ヘッドの斜視図である。 図４４Ａは、実施形態による、統合噴霧ノズルを有する超音波ヘッドの斜視図である。 図４４Ｂは、実施形態による、液体分注デバイス用のガイド構成要素を有する超音波治療ヘッドの図を提供する。 図４５は、実施形態による、患者身体上で可変サイズおよび整列パターンを作成する際に使用するためのテンプレートの説明図である。 図４６は、実施形態における可変治療サイズパターンの使用の説明図である。 図４７は、実施形態による、可変治療整列パターンの使用の説明図である。 図４８は、実施形態による、コンピュータシステムの簡略化ブロック図を図示する。 図４９は、実施形態による、一連のモジュールを概略的に図示する。 図５０は、タッチスクリーンの実施例である。 図５１は、実施形態による、治療情報を制御モジュールに提供するためのステップを示す。 図５２は、実施形態による、可変治療を異なる領域に提供するためのモジュールを図示する。 図５３は、治療および非治療域に分けられる、散布域の配設を示す。 図５４は、実施形態による、部分治療領域を確立するためのステップを示す。 図５５は、実施形態による、部分部位治療のための方法を示す。 図５６は、実施形態による、部位において選択的治療を提供するための方法を示す。 図５７は、実施形態による、治療ヘッド部位における選択的治療の別の方法を示す。
以下の説明では、本発明の種々の実施形態が説明される。説明の目的で、実施形態の徹底的な理解を提供するために、具体的構成および詳細が記載される。しかしながら、具体的詳細を伴わずに本発明が実践されてもよいことも、当業者に明白となるであろう。さらに、説明されている実施形態をあいまいにしないために、周知の特徴が省略または簡略化され得る。
本明細書では、体形矯正用の医療用超音波システム、医療用超音波システムの構成要素、ならびに医療用超音波システムを補修、更新、および使用するための方法が説明される。
本発明の医療用超音波システムは、典型的には、種々の従属構成要素を伴う２つの主要構成要素を含む。第１の主要構成要素は、基部ユニットである。基部ユニット構成要素は、通常、床上に静置し、システムの多数の従属構成要素を収納する封入形状因子を提供するように設計されている可動機器である。従属構成要素の詳細は、説明の全体を通して提供される。主に、大きいか、または重いか、あるいは便宜的に患者から離れて位置する従属構成要素が、システム基部の中に格納される。基部ユニットは、２つの主要構成要素のうちの大きいほうを指す。それは、キャスタまたは車輪を有し、本明細書ではカートと呼ばれてもよい。基部ユニットの可動性は、概して、使いやすさのために提供されるが、決して本明細書を限定するものとして読まれるべきではない。
第２の主要構成要素は、治療ヘッドの中にある。本発明の医療用超音波システムの治療ヘッド構成要素はまた、種々の実施形態において本明細書で説明される。典型的側面では、治療ヘッドは、相互から着脱可能である２つの区分を有する。２つの区分がそのような側面で適正に組み立てられると、治療ヘッドは、基部ユニットと併せて動作し、医療目的で超音波エネルギーを生成する。各区分はしばしば、明細書では治療ヘッド本体およびカートリッジと呼ばれる。代替として、治療ヘッド本体が上部区画であってもよい一方で、カートリッジは下部区画である。治療ヘッド（または治療ヘッド本体）は、長期摩耗および長期間使用のために設計される従属構成要素を含有する。カートリッジは、概して、交換される前の限定的使用のために設計される従属構成要素を含有する。治療ヘッドおよび治療ヘッドという用語は、交換可能に使用されることもあり、上部区画を伴うカートリッジを含んでもよい。カートリッジは、エネルギーエミッタを含有し、大抵の実施形態では、このエネルギーエミッタは、少なくとも１つの高強度集束超音波（ＨＩＦＵ）変換器であってもよい。カートリッジは、概して、取外し可能であり、限定された寿命を有する。
システムの主要な目的は、体形矯正の目的で超音波治療を提供することである。このシステムの使用目的は、非侵襲的治療のためである。つまり、本システムおよびその多くの従属構成要素は、患者身体の外側での使用のために設計され、典型的には、システムが単独で行うことが可能であるもの以外の低侵襲的技法、手術、または組織撮像を伴わない。システムは、同様に患者で使用される場合がある、診断、撮像、または麻酔機器と独立して動作することができる。本発明のシステムはまた、あるいは代替として、非滅菌野で使用することができる。多くの部品およびシステム表面の滅菌が、典型的には、使用と使用との間において必要とされるが、個別ユーザが、種々の理由でそうすることを選択しなくてもよい。本明細書で説明される本発明の多くの実施形態は、従来技術の実施形態と比べて、体形矯正用のより使用可能なデバイスを提供する。
インターフェースケーブルが、典型的には、基部を治療ヘッドに接続するために使用される。そのようなケーブルのいくつかの実施例が、本明細書で説明される。
構成要素のうちのそれぞれの多くの実施形態の説明は、別の構成要素の別の実施形態のみに関係している、１つの構成要素の一実施形態の厳密な要件を暗示するように意図されていない。むしろ、基部ユニット、治療ヘッド、およびインターフェースケーブルそれぞれの種々の実施形態の説明は、交換可能と見なされるべきである。基部ユニットの実施形態は、治療ヘッドの１つより多くの実施形態とともに使用されてもよく、その逆も同様である。基部または治療ヘッドのいくつかの実施形態は、他方の構成要素の実施形態を論理的に除外する。当業者であれば、基部ユニットおよび治療ヘッドのある対合が調和しないが、一般に、１つの構成要素の種々の実施形態は、他方の構成要素の種々の実施形態と等しくうまく連動するように設計されていることを認識するであろう。種々の実施形態は、本明細書では、テキストおよび注釈付き図面説明の両方で説明される。
実施形態では、基部ユニットは、低い重心を有する基部であり、キャスタを有するフレーム上に静置する。基部からは、例えば、複合的な人間工学的前面パネルおよび主要システム区画が延在している。主要システム区画は、キャスタを有するフレーム上に載置することができ、人間工学的前面パネルは、区画の一側面としての機能を果たす。前面パネルは、典型的には、基部および主要区画から上向きに延在する。ハンドルに容易に手を伸ばすことができるように、１つまたは２つのハンドルが、通常は前面に組み込まれ、表示画面が、容易な視認のために一般に人間工学的に位置付けられる。前面パネルは、典型的には、治療ヘッドを取外し可能に受容するための少なくとも１つのドッキングポートをさらに保有する。付加的なドッキングポートも、前面パネルに組み込まれてもよい。
前面パネルの上端からは、典型的には、表示画面が延在している。表示部はまた、タッチスクリーンインターフェースであってもよい。表示パネルまたは基部ユニットは、ユーザに可聴信号を生成するためのスピーカを有してもよい。キーボード、マウス、またはポインタでバイス等の他のユーザインターフェースデバイス用の入力も提供されてもよい。
基部ユニットの主要区画は、システム電子機器の大部分を含有する。これらの電子機器は、典型的には、治療ヘッドコネクタ（電気および流体）および治療ヘッドインターフェースボードと、デジタルデータインターフェースと、治療プロセッサおよび高電圧伝送器を含むシステム電子機器と、冷蔵装置／ファン、流体タンク、ポンプ、およびセンサを有する流体システム(液体循環システム)用の電子制御と、システム電流供給との一群を含む。流体システムはまた、液体から溶解ガスを除去するための脱気デバイスを組み込んでもよい。システム内の既存のボードのうちのいずれか１つの上に位置する１つ以上のドーターボードアダプタを介して、付加的な電子機器が追加されてもよい。
本発明のシステムは、典型的には、従来技術と比べて異なる方式で、流体システムにおいて液体を利用するべきである。変換器を交換するときに治療ヘッドを充填および排出する代わりに、多くの実施形態は、密閉されたカートリッジの中の変換器を使用する。カートリッジは、約１００乃至２００ミリリットル（ｍｌ）の静的液体結合液を含有してもよい一方で、従来技術は、基部ユニットおよび治療ヘッドの全体を通して送られる約４００乃至５００ｍｌの液体を使用してもよい。カートリッジは、約１２０乃至１６０ｍｌを使用するために設計されてもよく、別の側面では、カートリッジは、１３０乃至１５０ｍｌを含有してもよい。加えて、本明細書の実施形態は、内蔵型であるカートリッジを利用する。したがって、結合液は、カートリッジの中で静止したままであり、そのカートリッジが治療ヘッドから除去されるときに交換される必要がない。多くの実施形態では、結合液から冷却液が区別される。冷却液は、カートリッジに熱的に接続される熱交換器を通して循環される。熱交換器は、カートリッジの中にあってもよく（カートリッジ内に統合される）、または治療ヘッドの一部であり、カートリッジから熱を引き離すように造形されてもよい。（結合液とは）別個の冷却液を使用することにより、冷却液循環がより効率的に循環システムの全長を移動することを可能にする。実施形態の大部分はまた、一定の充填および排出をもはや必要とせず、したがって、流体システムからの流出および流体損失を低減する、治療ヘッドを提供する。本発明のシステムのいくつかの実施形態の利点はまた、あるいは代替として、変換器アセンブリのより迅速および／または清浄な交換を含む。
本明細書の圧力の説明は、両方ともＰＳＩで測定される、「絶対」圧力または「ゲージ」圧力を参照する。絶対圧力は、大気圧から独立して測定される圧力である。これはゼロＰＳＩ（毎平方インチポンド）に対する「絶対」圧力である。ゲージ圧力は、局所大気圧を上回る圧力である。ゲージは、説明されるシステムまたは構成要素で読み取られる圧力を加えた、局所大気圧である。種々の圧力測定値が、通常呼び出されるが、特定されない限り、治療ヘッドに関する圧力は、概して、ゲージ圧力であり、基部の中の流体循環構成要素内の圧力は、概して、絶対圧力である。
（カートリッジの中の結合液から分離される）別個の冷却液および循環システムの使用は、循環システムが、より少量の冷却液を送出してカートリッジを冷却することを可能にしてもよい。典型的には、冷却システムは、基部ユニットの中において約４０ＰＳＩ（ゲージ）で冷却液を送出して、約２０ＰＳＩ（ゲージ）の治療ヘッド／カートリッジシステム圧力を達成する。冷却システム圧力は、概して、システムの全体を通して大気圧を上回るが、治療ヘッドから流体貯留部（本明細書で説明される）に戻るときに大気圧に近づいてもよい。これらの実施形態では、治療ヘッドの中で必要とされる、より少ない流体量が、より少ない量の流体が送出されることを可能にし、次に、より少ない電力を使用するポンプを可能にしてもよい。また、従来技術のシステムと同じレベルの冷却を提供するために、より低い流体流速（量／秒）が必要とされることも当てはまってもよい。この特徴は、体積および重量節約の別の領域を提供し、本システムが、従来技術と比較してサイズおよび重量が大幅に小さくなることを可能にする。さらに、いくつかの実施形態での流体システムは、変換器の周囲で結合液を循環させる従来技術のデバイスで使用されるような、結合液から溶解ガスを除去するための脱気ユニットをもはや必要としない。これは、治療ヘッドから患者へのカートリッジの中の超音波エネルギーの伝送において干渉を引き起こすことなく、システム液体が溶解ガスを含有することを可能にするという利点を提供する。
本明細書で説明されるシステムは、典型的には、種々の機能の間の電力および電気信号相互接続を低減し、図１に示された従来技術のシステムと比較して、低減した数のシステム内部の回路カードおよびケーブル配線を可能にする、提供された機能における高レベルの統合を利用する。
システムは、システムをサービスコンピュータまたはインターネットに結び付け、ソフトウェア更新、システム診断能力、アカウント利用更新、および／または治療ヘッド用の未使用の有料ユニットの投資回収バンキング（「ユーザサイト」としても知られており、２００９年３月１９日出願の「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ」と題された同時係属の米国特許出願１２／４０７，２１２で説明されている）を提供するために使用されてもよい、１０／１００／１０００ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ラインを受容するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）アダプタを有してもよい。
典型的には、システムとともに含まれる表示画面は、システム情報および動作情報をユーザに提供する。一側面では、表示部は、ユーザがシステムを操作するための制御インターフェースとして画面を使用することを可能にし、システム状態をチェックし、診断プログラムを実行し、エラーメッセージおよびシステムアラートを表示し、および／またはユーザサイト銀行口座等をチェックすること等のシステム利用に関係する非アクティブ機能をチェックするインターフェースをユーザに提供する、タッチスクリーン能力を有する。表示画面は、パーソナルデータアシスタントおよび携帯電話で使用される画面と同様である、ボタンタッチスクリーン機能および運動感受性の両方を組み込んでもよい。それはまた、あるいは代替として、オン／オフスイッチを提供し、および／またはスピーカを収納してもよい。別の側面では、画面は、従来のＬＣＤデバイスである。
また、あるいは代替として、単一または多機能フットスイッチを接続するための１つ以上のフットスイッチジャックが提供される。フットスイッチは随意で、システムの治療起動を制御するために使用されてもよい。一部のユーザが、手動起動型治療法を好む一方で、他のユーザは、フットスイッチを使用することを好む。典型的には、本発明のシステムは、いずれか一方の方法が使用されるための選択肢を提供することができる。
システム電力供給は通常、カートの中に提供される。一側面では、電力供給は、通常アンペア数および電圧で作動することができる。例えば、米国では、システムは、接地プラグを使用して、標準１１５ボルト／１５アンペア６０Ｈｚライン上で動作する。ヨーロッパでは、システムは、欧州標準２４０ボルト／５０Ｈｚライン上で動作する。同様に、システムは、地域標準の電力を、適正な動作のためにシステムが必要とする所要電力に変換する、電力供給を使用する。安全センサまたは監視回路は、供給のＡＣ電力入力ならびにＤＣ出力を監視し、電力入力または出力がシステムの安全仕様外である場合に切断を提供する。実施形態では、システムは、同じ電圧を必要とする、可能な限り多くの構成要素とともに動作する。別の実施形態では、システムは、全ての構成要素に１つの電圧を利用する。さらに別の実施形態では、システムは、全ての構成要素に２つの電圧を利用する。
システムは、基部ユニットに接続される１つ以上の治療ヘッドを有してもよい。治療ヘッドは通常、ケーブルによって基部ユニットに接続される。一側面では、システムは、基部ユニットと治療ヘッドとの間の電気および流体チャネルを組み合わせる、インターフェースケーブルが使用されることを可能にするように区切られている。治療ヘッドはまた、代替として、変換器をオンまたはオフにすることを可能にするユーザ制御機器、状態情報を提供する表示部、スピーカあるいは発音構成要素またはデバイス、および／または所望されてもよいような任意の他の制御機器および表示灯のうちのいずれかを保有してもよい。治療ヘッド、表示部、および／またはフットスイッチ上の制御機器に加えて、基部ユニットは、キーボード、マウス（コンピュータポインタデバイス）、または他の制御ユニットのような他のユーザ入力デバイス用の入力を有することができる。無線制御デバイスも使用されてもよい。
一側面では、治療ヘッドは、システム動作に必要とされる最小数の接続のみを使用して、基部ユニットに接続される。システムの適正な機能分割は、基部の中のシステム電子機器と治療ヘッドとの間を接続するために使用されるワイヤの削減を可能にすることができる。従来技術での技術的課題は、複数の信号ワイヤが治療ヘッドとシステムとの間のインターフェースに使用されるための要件であった。適正な分割および回路設計によって、制御、監視、および状態用のインターフェースは、純デジタルインターフェースになることができる。次いで、デジタルインターフェースは、いくつかのデジタルラインへのインターフェースを低減するために、直列化技法を使用して実装することができる。データを直列化することによって、信号伝達回路の数を削減することを可能にする。従来技術の別の技術的課題は、軽量で容易に管理可能な冷却デバイスを手持ち式構成要素に提供することである。カートリッジの冷却要件を削減することはまた、治療ヘッドを往復する流体ラインの削減も可能にして、小径インターフェースケーブルを可能にすることができる。
従来技術で使用されるような機械的アームの除去を容易にするために、一実施形態は、治療ヘッドと基部ユニットとの間の回路を区切ることにより、インターフェースケーブルが使用されることを可能にしてもよい。ここで、インターフェースケーブルの実施形態を説明する。インターフェースケーブルは、高速シリアルデジタルインターフェースを保有する。デジタルインターフェースは、例えば、治療ヘッドの中のモータ制御または冷却デバイス用の電力増幅器を区切ることによって有効化され、治療ヘッドの中のデジタル化アナログ信号、例えば、温度センサは、治療ヘッドの中の種々の機能へのデジタルインターフェースを提供し、デジタルインターフェースへのシリアルインターフェースを提供する。この種類のシステムは、既存の低電圧差信号伝達（ＬＶＤＳ）技術の活用が、基部と治療ヘッドとの間の高速シリアルデジタルインターフェースを実装することを可能にする。シリアルデジタルインターフェースは、従来技術では複数のケーブル上で携持された、アナログモータ駆動および並列デジタル信号の大部分を除去する。高速シリアルデジタルインターフェースを使用し、治療ヘッドとカートとの間の回路を適正に区切ることによって、制御および情報を、小数のツイストペアワイヤ群に通過させる。
基部ユニットと治療ヘッドとの間の信号の直列化は、一対のチップによって処理され、１つは基部ユニットの中にあり、もう１つは治療ヘッドの上部区画の中にある。チップは、（基部および治療ヘッドの両方の中の）システム電子機器によって生成される信号トラフィックを調節し、２対のツイストペアワイヤを通して、それらを連続的に供給する責任がある。一対が、基部から治療ヘッドへの途切れない信号を可能にする一方で、もう一対は、治療ヘッドからカートへの信号を可能にする。ツイストペアワイヤは、符号化、復号、および直列化が発生する一対のチップを接続する（それらの間の電気的な連絡を可能にする）。チップは、汎用プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、あるいはこれらのデバイスおよび／またはそれらの同等物の任意の組み合わせであってもよい。これらのチップはまた、ライン平衡および帯域幅削減のための付加的な符号化も行うことができる。チップはまた、データのエラーチェックを提供してもよい。
実施形態では、一方は基部ユニットの中にあり、他方は治療ヘッドの中にある一対のチップの間で実行される直列化・非直列化ルーチンを使用することによって、信号数を削減することができる。実施形態では、システムおよびヘッドの中の一対のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）チップが、８Ｂ／１０Ｂ符号化と同様である、ライン平衡および伝送ライン帯域幅削減のための付加的な符号化を行う。ＦＰＧＡはまた、データをエラーチェックする。一対のチップは、シリアライザ・デシリアライザ（ＳＥＲＤＥＳ）構成要素として動作する。基部ユニットの中の第１のチップは、基部ユニット内の電子構成要素から電気信号を受信する。任意の構成要素を制御し、治療ヘッドの中の任意の機能を処理または監視するために使用される基部ユニット内の全ての電気構成要素は、基部ユニットの中の第１のチップを通して送られる。データは、時分割多重化を使用して、基部と治療ヘッドチップとの間で伝送される。したがって、直列化されていない信号制御が通常、適切な電気制御要素への全制御回路が制御されるために少なくとも１本のワイヤを必要とする場合、本発明のシステムの種々の実施形態は、種々の構成要素に送信される信号が、同じワイヤ上で制御されることを可能にする。実施形態では、直列化動作は、１５の信号を取り込み、伝送線帯域幅削減ならびにエラーチェックのために、それらを１８の信号に符号化する。次いで、シリアライザは、第１対のワイヤを通してそれらを送信し、第１の信号が短期間にわたって送信され、第２の信号が短期間にわたって送信される、等である。各組の１８ビットを包囲するスタートビットおよびストップビットのオーバーヘッドにより、全てに２０の期間がある。この全ては、ＳＥＲＤＥＳ動作で使用されるＦＰＧＡチップ（および／または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）あるいは同等機能ＳＥＲＤＥＳデバイス）によって制御される。期間の数は固定されず、所望に応じて、より高くまたは低く調整されてもよい。伝送およびＳＥＲＤＥＳ動作が、治療ヘッドの機械的動作に対して非常に迅速に発生するため、治療中の基部ユニットと治療ユニットとの間の通信において時間差または信号バックログの問題がない。一例として、上記の動作の実施形態は、直列で、または少なくとも、上記で論議される１５ビットとは異なるレベルで、治療ヘッドに送信される同時（並列）システム入力を利用する。帯域幅が十分に低いデータが、送信前に直列化される。これの実施例は、モータコマンドとなり得る。実施形態では、２つのモータは、１２ビットの駆動コマンドを必要とする。これは、２４ビットのモータ駆動コマンドのみに、１５の信号伝達されたビットの全てよりも多くが使い果たされることを意味する。この理由により、システムは、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）バスとなるラインのうちの４つを割り当てる。システムは、１５ビット全てを毎秒３０，０００，０００回送信し、それらのいくつかが本質的に直列であり、要件と比較して非常に高い帯域幅を依然として有することを容易に可能にする。上記の実施例でのＳＰＩバス上の２４ビットデータは、２つの駆動コマンドを毎秒約６２５，０００回送信する。これは、主要ユニット内のモータサーボコントローラによって生成される２０ｋＨモータ電流コマンドサンプルレートをはるかに上回る。ＳＰＩ動作用のデータクロックとともに、直列で２４ビットを伝送するために少なくとも４８の「フレーム」を要し、フレームは、一群の並列の１５ビットである。
基部ユニットから治療ヘッドまで電気信号を伝送するために第１の対のワイヤを使用し、治療ヘッドから（治療ヘッドから基部ユニットに伝送される）電気信号を受信するために第２の対のワイヤを使用することによって、２つの電気信号経路が同時に動作してもよく、各経路はＳＥＲＤＥＳ経路を通して動作する。ＳＥＲＤＥＳ経路を通した種々の電子構成要素の制御に加えて、上記で説明されるように、（基部ユニットの中の）変換器ビーム形成装置と、治療ヘッドの中のアレイ変換器の個別要素との間の直接ワイヤ接続を使用して、アレイ変換器の動作をリアルタイムで対処することができる。そのように直列化された制御信号が、多くの細い同軸ケーブルがアレイ変換器を駆動するための十分な余地をケーブルの中に残すので、これは、同じインターフェースケーブルを使用して達成可能である。単一要素変換器が使用される場合は、１本だけの同軸ケーブルが必要とされるが、高電力駆動要件を共有するため、またはインピーダンス整合を最適化するために、数本を使用することができる。適切に、治療ヘッドの適正な接続、コマンド、および制御を提供するために必要とされる、同軸、ツイストペア、電力／接地、および流体ラインの数について、ケーブルを配置することができる。
電力は、各構成要素を駆動するために必要とされる電圧に基づいて、個別電力ワイヤを通して基部ユニットから治療ヘッドに供給される。同じ電圧の電力によって、治療ヘッドの中の複数の構成要素を駆動することができる程度まで、適切な電圧を持つ単一の電力ワイヤを有する回路の中に、これらの構成要素を配置することができる。基部ユニットと治療ヘッドとの間の電力ワイヤは、ＳＥＲＤＥＳ経路の中に電気信号を有するクロストーク（信号干渉）を生成しないよう、絶縁および／または遮蔽されてもよい。一側面では、電力線は遮蔽されなくてもよいが、代わりに、直流（ＤＣ）のみを受容するよう、各端部でフィルタにかけられてもよい。代替として、データペアは、電力供給ワイヤから保護するように、ねじられ、遮蔽される。
統合流体ラインもまた、インターフェースケーブルに組み込まれる。本明細書で説明される、いくつかの冷却および流体循環システムのうちのいずれかを使用して、大量の流体流動の必要性は、より少量の流体が以前に必要とされた結果を達成することができるレベルまで低減される。これは、従来技術と比べて、設計の縮小に貢献する縮小直径管の使用を可能にする。
加えて、インターフェースケーブルは、１本以上の変換器駆動運搬ケーブルを含んでもよい。これらの駆動ケーブルは、同軸ケーブル、ツイストペア、またはシールドワイヤであってもよい。遮蔽は、概して、電磁干渉（ＥＭＩ）の理由で遮蔽を提供するために、変換器駆動ケーブル上で使用される。実施形態では、環状アレイ変換器が使用されてもよく、複数の駆動ケーブル（同軸等）が、信号をアレイ変換器に送達するためにインターフェースケーブルの中において使用されてもよい。同軸ケーブルの数は、変換器要素の数に直接対応してもよく、または修正変換器励起プログラム（信号負荷をさらに低減するために単一時間遅延によって制御される、励起グループに要素をグループ化すること等）に適合するように削減されてもよい。本発明のシステムの別の側面では、１２乃至２４個の要素を有するアレイ変換器が使用されてもよく、インターフェースケーブルは、対応する数のそれに組み込まれた同軸ケーブルを有する。代替として、同軸ケーブルは、シールドツイストペア（または帯域幅が十分低い場合は非シールドワイヤ）と置換されてもよい。
実施形態では、インターフェースケーブルは、２４ｖおよび５ｖ電力ワイヤの両方と、共通接地ワイヤとを有する。モータ、センサ、変換器、および他の構成要素等の治療ヘッドの中の種々の電子要素は全て、一方がツイストペアである（他方はカートの中の構成要素にデータを返送する）、２つの電力線から直接駆動する（または治療ヘッドの中の所望の電圧に変換する）ことができるが、リアルタイムで変換器を駆動するために多くの同軸ケーブルが必要とされる。代替として、治療ヘッドの中の構成要素は全て、１つの電圧で動作し（または１つの電圧に変換される）、したがって、インターフェースケーブルの中で１本だけの電力線を必要としてもよい。
一般的にインターフェースケーブルに組み込まれるものとして本明細書で説明される構成要素に加えて、ケーブル自体が接続化されてもよい。つまり、ケーブルは、システムへの治療ヘッドのモジュール性を可能にするように、システム（および／または治療ヘッド）に取外し可能に係合されてもよい。場合によっては、モジュール性は、治療ヘッドと基部ヘッドとの間に完全に異なるケーブルを取り付けるための手段を提供する。他の実施形態では、新しい治療ヘッドの接続を可能にするために、治療ヘッドのみがインターフェースケーブルから除去される必要があるように、インターフェースケーブルは、異なる治療ヘッドの適切な電気通信および流体要件を持っていてもよい。この実施形態は、基部ユニットからインターフェースケーブルを除去する代わりに、ユーザがインターフェースケーブルから治療ヘッドを着脱することを可能にすることができるが、ユーザはまた、インターフェースケーブルを治療ヘッドと入れ替えることを選択してもよい。インターフェースケーブルの取外し可能な係合は、典型的には、使用することができる異なる種類のケーブルの間で共通アダプタを維持しながら、電気および流体システムの両方に適合する。一側面では、システム電子機器は、どのような種類のケーブルが基部ユニットに取り付けられているかを識別し、ワイヤおよびワイヤの流体チャネルを適切に使用することができる。これは、インターフェースケーブルに組み込まれた可読識別チップ、またはその取外し可能な係合を使用することによって達成されてもよい。
治療ヘッドの中の部品の自動識別は、基部ユニットと治療ヘッドとの間でクエリを使用することによって発生してもよく、クエリは、基部ユニットに記憶された参照テーブルに対応する応答コードを生成する。参照コードは、治療ヘッド構成要素の動作のための電圧および信号要件を提供する。インターフェースケーブルがまた、治療ヘッドと置換される場合は、ケーブルのパラメータを識別するために、同様のクエリおよび応答システムを使用することができる。クエリへの識別子応答を有するケーブルまたは治療ヘッドに加えて、治療ヘッド内の各個別電子構成要素は、帰還ツイストペアを通してクエリに応答してもよい。クエリと応答システムとの組み合わせは、治療ヘッドの電力、信号、および制御の適正な較正を確保するために使用されてもよい。実施形態では、治療ヘッドは、システムが、システムとともに公認製造部品のみを使用することを確実にするように、暗号化コードを有する。下部区画は、公認製造部品の適正な使用を追跡するとともに、サイトバンキング目的で（較正データにも使用される）変換器の使用を追跡するように、暗号化承認コードを有する（またはそれと関連付ける）ことができる。本明細書で説明されるチャレンジ・レスポンスシステムに加えて、治療ヘッドおよび下部区画はまた、治療ヘッドおよび治療ヘッドの下部区画が正式に認可されたカートに接続されていることを確実にするために、チャレンジ・レスポンスプロトコルを使用してもよい。チャレンジ・使用プロトコルおよびサイトバンキングプロトコルは、上述の同時係属米国特許出願１２／４０７２１２でさらに説明されている。
ユーザが、動作中、典型的には、ＨＩＦＵ手技中に治療ヘッドを保持し、インターフェースケーブルは、従来技術と比べて、事実上任意の角度または位置で治療ヘッドを使用するための操作者にとってさらに優れた可動性および自由を可能にする。インターフェースケーブルは、治療中の患者の身体を横断して掛けられてもよく、または患者の横腹にわたって垂れることを可能にされてもよい。
ケーブルガイドの使用がユーザによって所望される場合、オプションのブームまたはケーブル後退システムが使用されてもよい。ブームは、機械的アームの軽量代替物を提供し、インターフェースケーブルを吊るすことに十分な構造を提供するため、インターフェースケーブルは、患者の身体を横断して掛けられる代わりに、患者の上側から患者に接近する。インターフェースケーブルが操作者または患者と絡み合わないようにケーブル管理を提供するバネ引張リールのような後退デバイスが随意で含まれてもよい。後退システムはまた、基部ユニット内で使用されてもよいため、治療ヘッドがそのドックに戻されると、ケーブルが自動的に巻き取られる。代替として、ガイドは、ブームの形態を成し、インターフェースケーブルが患者にわたって水平に突出されることを可能にしてもよい。ブームは、カートの中へ後退可能、または完全に取外し可能であり得る。ブームは、代替として、軽量負荷均衡アームの形態を成すことができる。
治療ヘッドは、典型的には、治療中に単一のユニットとして動作するが、２つの別々の従属構成要素に分離することができる。上部区画または治療ヘッド本体（本体）は通常、カートリッジの中に位置する変換器アセンブリを移動させるための電気モータ、制御電子機器、歯車、および連結器、ならびにモータドライバ、ＤＡＣ（デジタル・アナログ変換器）、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）、および／または他の論理デバイスのような電子機器を含有する。上部区画は、典型的には、長期的使用に対して設計されており、摩耗においてより長期的であるか、または交換するのが比較的高価である構成要素を有する。
カートリッジは、下部区画と呼ばれてもよい。冷却デバイスは、典型的には、カートリッジから熱を除去するために使用される。冷却デバイスは、いくつかの異なる様式でカートリッジから熱を除去してもよい。一側面では、基部ユニットの中の流体循環システムは、治療ヘッドの中へ流体を循環させてカートリッジを冷却する。カートリッジの内側の変換器アセンブリが、カートリッジの中の変換器の信頼性に悪影響を及ぼし得る、および／または患者の皮膚の隣で不快に熱くなり得る、有意量の熱を生成する場合があるため、カートリッジの熱調節が重要となり得る。治療ヘッド本体がカートリッジに接続されると、治療ヘッドは完全である。カートリッジは、複数の実施形態で供給され、上部区画は、カートリッジに適合するように種々の実施形態で供給される。代替として、カートリッジは、治療ヘッド本体の種々の形状および設計実施形態に適合するように複数の構成で供給される。一側面では、カートリッジは、使い捨てである。
カートリッジの種々の説明は、概して、交換可能である。典型的には、これらは、上部または治療ヘッド本体に取外し可能に係合されるように設計される等、いくつかの共通特徴を含む。カートリッジは、超音波変換器を含有する超音波チャンバを画定する。チャンバは、典型的には、略液密である、密閉されたエンクロージャである。チャンバはしばしば、本明細書では結合液で流体充填または液体充填されているものとして説明されるが、密閉された流体エンクロージャが特定の流体を含有する必要はないが、代わりに、流体は、密閉された流体エンクロージャ（超音波チャンバ）の中へ入れられる時に漏出しない。いくつかの実施形態では、いくつかの流体のうちの１つが、結合液として使用されるものとして選択され、これらは、本発明の側面である（「乾燥」しているか、または液体充填されていない、代替として、選択された液体のうちの１つ以上が超音波チャンバの中で使用される時に「湿潤」している）。
「超音波チャンバ」という用語の使用は、本開示の範囲を、チャンバに厳密に閉じ込められている超音波エネルギーに限定するものとして解釈されるべきではない。チャンバは、超音波変換器が存在する場所であり、ほとんどの実施形態では、デバイスが動作中であるときに超音波エネルギーがチャンバから外へ放射するという具体的意図を有する。カートリッジ内部は、略流体密封である、密閉されたエンクロージャでもある超音波チャンバを画定する。
実施形態では、変換器アセンブリは、典型的には、脱気水等の適切な超音波結合媒体で充填された、密閉されたエンクロージャの中に含有される。エンクロージャは、水密性であってもよい。エンクロージャは、プラスチックまたは他の好適な材料でできていてもよく、ガスが密閉されたエンクロージャの中へ染み出し、脱気水に進入することを防止するように、区画の内部上に裏地を有してもよい。裏地は、例えば、チタン等のスパッタ金属層となり得る。エンクロージャは、封入された変換器からカートリッジの外側への超音波エネルギーの伝送のための音響ビーム経路を可能にする、音響窓を全ての実施形態で有する。金属化層またはスパッタ金属裏地を使用してもよい実施形態では、音響窓もまた、そのような金属化またはスパッタ金属裏地で処理されてもよい。金属化層またはスパッタ金属材料は、カートリッジからの超音波エネルギーの伝送を可能にするよう、十分に薄い層を形成する。変換器アセンブリは、上部区画の中の対応物に係合することができる、機械的アームまたは連結器に取り付けられる。上部区画は、変換器アセンブリに取り付けられた制御アームに直接的（または間接的）に係合することによって、密閉されたエンクロージャの中の変換器アセンブリを移動させる、アクチュエータアセンブリを有する。カートリッジは通常、上部区画から下方に延在する制御アームに係合する、カートリッジのその部分に内蔵される流体密封インターフェースを有する。上部および下部区画が適正に接続されると、上部区画からの制御アームは、流体密封インターフェースの中の容器に係合する。インターフェースは、圧力を受けたＯリングシール、ブート、または他の同等構造を有する、球体であってもよい。上部区画の制御アームがアクチュエータアセンブリによって移動させられると、下部区画の中の変換器アセンブリが予測可能に移動する。システムは、制御アームの運動を制御することによって、変換器アセンブリの移動を制御する。
電気接続は通常、（そこを通って伸びる電気信号経路を有する中空アームの場合のように）制御アームを通して、または上部および下部区画の間のインターフェースの中の別個の電気プラグ／ソケットを通して提供される。上部と下部区画との間の電気インターフェースは、２つの区画が一緒に接合される物理的容積の境界内にあってもよく、または機械的接続の境界の外側の電気プラグ／ソケットインターフェースであってもよい。電気インターフェースは、音響出力を制御し、ならびに、手技中に流体温度、圧力、溶解ガス、および／または変換器アセンブリの移動を測定するために使用されてもよい、下部区画の中の種々のセンサ要素のうちの１つ以上に電力供給するように、電力およびタイミング制御を変換器アセンブリに提供することができる。
実施形態では、カートリッジ内の液体から脱気するために、カートリッジを密閉することができる。金属化層は、カートリッジの中へのガス漏出を防止することに役立つことができる。カートリッジを密閉することができるため、カートリッジの中に蓄積された熱が、治療ヘッドの動作にとって問題をもたらし、および／または、ユーザおよび／または患者のいずれか一方にとって不快となる場合がある。蓄熱が発生した場合、カートリッジを冷却することが必要であってもよい。
実施形態では、本明細書で説明されるような変換器カートリッジは、下部区画に組み込まれる熱伝導性板または熱伝達板を含む。下部区画（カートリッジ）は、カートリッジ内に密閉される流体と直接接触している板を有してもよい。一側面では、熱伝達板は、上部区画と少なくとも部分的に係合するために使用される表面と一致する。これは、熱伝達板によって吸収された熱が、上部区画の中へ熱を少なくとも部分的に放射することを可能にする。
実施形態では、上部区画は、下部区画の中の熱伝達板と連動するように適合される熱吸収構成要素の形態の熱交換器を有する。上部区画の熱吸収構成要素および下部区画の熱伝達板は、必要に応じてカートリッジから外へ熱を伝達するように動作する限り、同じ物理的サイズまたは設置面積である必要はない。熱吸収構成要素は、熱伝達板を通してカートリッジから熱を取り去る。いったん熱が熱伝達板から熱吸収デバイスに伝達されると、カートリッジの中の温度が低減される。この熱伝達は、カートリッジ内の流体の温度を設定するように継続的に、または必要性に応じて周期的に行うことができる。例えば、熱伝達機能は、流体温度が摂氏約１乃至３７度の事前設定閾値範囲を超えることをカートリッジの中の温度センサが検出した場合に、自動的に動作するように設定されてもよい。実施形態では、閾値範囲は、摂氏約５乃至１８度に狭められてもよい。別の実施形態では、流体温度は、皮膚を冷却することによって患者の皮膚を麻痺させることを支援するように調整されてもよい。流体温度は、摂氏約１乃至７度に低下させられてもよい。
実施形態では、熱吸収構成要素は、熱電チップ（ＴＥＣ）の層のような熱電デバイスである。熱電チップの層は、単一の大型チップ、またはチップの格子を形成するように相互の隣に配置された一群のチップであってもよい。ＴＥＣは、電流がＴＥＣに導入されたときにチップの２つの面の間で温度勾配を生成する。チップの低温面が、カートリッジの熱伝達板に対面する一方で、チップの高温面は、下部区画から背く。
熱は、熱電デバイス層に取り付けられたヒートシンクを使用することによって、熱電デバイス層から引き離される。ヒートシンクは、（例えば、本明細書の一側面で説明される流体循環システムから）それを通して循環させられる冷蔵流体を有する、流体充填槽であってもよい。ヒートシンクはまた、空冷デバイスに形成された高度に伝導性の熱的材料（銅またはアルミニウム）であってもよい。空冷される場合、ヒートシンクを横断して空気を継続的に移動させるために、小さいファンが上部区画に含まれてもよい。上部区画はさらに、冷気を引き入れ、暖気を放出するための空気入口および排気口の両方を有する。
実施形態では、熱吸収構成要素は、それ自体が上述のヒートシンク（液体充填槽または空冷ヒートシンク）のうちの１つである。この実施形態では、熱伝達板が依然としてカートリッジに形成されるが、代わりに、カートリッジから熱を除去するために熱電デバイス層を使用する代わりに、ヒートシンクが使用される。流体熱吸収層が使用され、カートからの冷蔵流体を供給されてもよい。熱吸収構成要素の起動は、カートリッジの流体温度がある値を超えるとき、またはカートリッジの中である温度を維持するため等の、種々の状況のために事前にプログラムされてもよい。
実施形態では、カートリッジの熱伝達板は、カートリッジの密閉された流体エンクロージャ内の熱交換器と置換されてもよい。カートリッジの内側では、変換器アセンブリが自由に移動するために必要とされるカートリッジ内で、その空間容積を回避しながら、熱交換器の表面積を最大限化するよう（したがって熱伝達面積を最大限化するよう）、熱伝導パイプがカートリッジ内に位置付けられる。熱交換パイプは、カードリッジ環境から熱交換パイプ内の流体の中への熱伝達を可能にするように十分薄壁（熱伝導性）である限り、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、または他の材料でできていてもよい。熱交換器はまた、伝送窓を通した変換器からの超音波エネルギーの散布に干渉することも回避するべきである。熱交換器は、（コイルの連続巻線の場合のように）直列構成、（並列整列で配設され、単一の入力から供給され、単一の出力から排出される２つ以上のパイプの場合のように）並列構成、または巻線構成（蛇行および／または直線経路の混合）で配設されるコイルであってもよく、これらの構成の任意の組み合わせは、コイル熱交換器として等しく使用可能である。別の実施形態では、熱交換器は、コイルまたはパイプ配設と同様に機能するよう、密閉された板に組み込まれた直列または並列経路を有する密閉された板であってもよい。
一側面では、熱交換器は、液体充填されるが、必ずしもカートリッジの流体密封エンクロージャの中で使用される同じ液体とは限らない。これは、カートリッジ内に密閉された脱気液体体積の構造および隔離完全性を損なうことなく、熱交換器の中の液体が流体循環システムからの液体とともに循環されることを可能にする。サイド、熱交換器の中の流体は、流体循環システムからの冷蔵液体とともに循環され、事前にプログラムされたパラメータまたはユーザコマンドに基づく要求に応じて起動される。本明細書で説明される実施形態のうちのいずれかでの流体循環システムは、液体循環が常に発生しているように、「常時オン」に設定されてもよいことに留意されたい。回路内で循環する液体の冷蔵は、同様に「常時オン」に設定されてもよい。液体循環流体がカートリッジ内に密閉された液体から分離されるため、カート／流体循環システムの流体の脱気は必要とされない。実施形態では、カートリッジは、実際の使用前にガス等の非液体流体で充填され、使用の直前に静的結合液で充填されてもよい。
種々の結合および冷却液が、本明細書で説明される種々の実施形態および側面で、またはそれらとともに使用される。使用される結合および冷却液は、組成および処理が同様であってもよく、または高度に可変であってもよい。一側面では、カートリッジで使用される結合液は、脱気水であってもよい。１２ｐｐｍ未満の溶解酸素に脱気された水は、カートリッジの内側で結合液として使用されてもよい。別の側面では、脱気水中の酸素のレベルは、約８ｐｐｍであり、別の側面では、脱気酸素のレベルは、約５ｐｐｍ以下であってもよい。別の側面では、カートリッジの内側の結合液は、カートリッジの寿命を延長させる添加剤（保管寿命を増加させる殺生物剤等）、あるいはデバイス性能を向上させるか、または保管寿命を向上させてもよい他の添加剤を含有してもよい。本発明の側面では、金属化層またはスパッタ金属材料の使用は、脱気水がカートリッジ内で低レベルの溶解ガスを維持してもよい持続時間を延長させることに関する、カートリッジの保管寿命を推進する。必要とされる金属化のレベルまたは量は、金属化層の厚さがＸ未満である式を使用して導出されてもよく、式中、Ｘ＝［（（α−０．０９）＊１０００）／０．０３］＋５００であり、Ｘはオングストローム単位の金属化層の厚さであり、ａは、伝送窓の中のｄＢ単位の最大許容音響減衰である。
別の側面では、カートリッジの内側の結合液は、種々の濃度の塩を含有してもよい。治療ヘッドの内側の食塩水は、システムが所望量のエネルギーを散布することを可能にするように十分な超音波透明性を有するべきである。食塩水は、溶液へのガス吸収も防止することに役立ち、カートリッジ内でキャビテーションまたはマイクロストリーミング事象を生成する可能性を低減してもよい。塩濃度は、使用される塩の種類、および塩濃度が提供できる所望の流体特性に依存する。カートリッジの中で脱気結合溶液を維持する目的で、食塩水および／または金属化層を使用することができる。
１つの非限定的実施例では、カートリッジの内側で結合溶液として使用するために、塩化カルシウム（ＣａＣｌ）塩が水に添加された。ＣａＣｌ濃度範囲を約１０重量パーセント乃至約２１重量パーセントに増加させることは、（水の凝固点を低下させることによって）凍結の発生を低減することに役立ち、食塩水を通る超音波エネルギーの所望の透明性を維持しながら、（超音波変換器の動作中に気泡形成を防止することによって）キャビテーションの可能性を低減する。ＣａＣｌの濃度は、所望に応じて増加または減少させられてもよく、同様の効果を生成するために、おそらく他の塩が使用されてもよい。
超音波システムの内側で使用される冷却液は、実施形態では水であってもよい。冷却液は、概して、水、または他の化学物質との水の混合物等の、高い熱吸収能力を有する。使用されてもよい化学物質は、殺生物剤（流体循環システム内の細菌増殖を防止する）、化学添加剤（システム検出目的のため）、または流体システム性能あるいは寿命を増加させてもよい他の原料を含む。
治療ヘッドおよびカートリッジの外側では、医療システムと患者との間で超音波エネルギーを結合するために、別の結合溶液を使用することができる。実施形態では、この結合溶液は、１パーセント（１％）未満の不純物（溶解または懸濁ガスを除外する）を有する、９９パーセント（９９％）純水である水溶液であってもよい。別の実施形態では、患者側結合溶液は、水の同様の粘度特性を有する、軽鉱油または他の壟帯であってもよい。本発明のシステムの側面は、流体循環システムの冷却液と同じ貯留部から引き出される、体外の結合溶液を使用することである。この側面では、液体は、基部ユニットから治療ヘッド本外に循環され、次いで、治療ヘッド本体から患者の皮膚上へ分注される。
本発明のシステムの側面では、流体循環システムからの流体は、カートリッジの密閉された流体エンクロージャの中へ直接流入する。この実施形態では、カートリッジは、脱気流体を伴って密閉されない。かわりに、いったんカートリッジが上部区画に接続されると、流体循環システムからの流体を使用してカートリッジが溢れる。この実施形態では、治療前に流体の中の溶解ガスレベルを低減するために、脱気ユニットが使用されてもよい。一側面では、流体は、約５乃至１０ｐｐｍ以下の溶解酸素に脱気されてもよい（酸素は、ガス溶解の割合に基づいて全ての他の溶解ガスの共通計測として使用される）。この実施形態で水を冷却するために、冷却装置も使用されてもよい。カートリッジ交換中の液体漏出を低減するために、カートリッジと治療ヘッドおよび／または循環システムとの間で、無滴下流体コネクタが使用されてもよい。
実施形態では、治療ヘッドは、上記で説明されるシステムのより小さいサイズおよび構成要素を使用して設計されてもよいが、変換器アセンブリを上部区画に取外し可能に接続されたままにする、取外し可能変換器カートリッジを保持してもよい。この実施形態では、システムは、治療ヘッドの流体チャンバを空にすることによって、治療ヘッドから流体を排出する過程を複製する。次いで、ユーザは、変換器カートリッジを除去し、変換器を交換する。次いで、システムは、治療ヘッドの内側の流体チャンバを再充填する。この実施形態での流体も、脱気を必要とする。これらの実施形態とともに使用するための脱気ガスが本明細書で提供される。脱気ガスは、基部ユニットの中の流体システムに接続され、システムを通して流体を移動させるとともに、溶解ガスを除去するためのチャンバを通して流体を押し進めるために単一のポンプを利用する。カートリッジ交換中の液体漏出を低減するために、カートリッジか交換されるときに入口および出口液体ライン上の液体供給を遮断する、「無滴下」流体コネクタが使用されてもよい。
この実施形態による脱気ユニットは、ガス含有液体からガスを分離するためのシステムである。脱気システムは、ガス含有液体の供給と流体的に連絡している流量制限構成要素と、流量制限構成要素と流体的に連絡しているポンプと、ポンプを通して流量制限構成要素と流体的に連絡している分離チャンバと、分離チャンバと流体的に連絡している１つ以上のガス出口と、分離チャンバと流体的に連絡している脱気流体出口とを含む。ポンプは、流体制限を通してガス含有液体の流動を引き出して、気泡を有する液体の溶液を生成するように構成される。分離チャンバは、気泡と液体との間の重力誘導分離のために構成される。この実施形態では、小開口部を通して液体を引き出すことによって、液体から引き出される。液体が開口部から脱出するにつれて、気泡を形成させる陰圧の領域を体験する。気泡および液体は、ポンプを通して分離チャンバの中へ流入する。分離チャンバは、ガス出口を通る気泡および溶液の脱出を減速するように陽圧を受けている。分離チャンバは、同様に陽圧を受けている換気チャンバ内に配置される。ガスおよび溶液が分離チャンバから退出し、換気チャンバに進入するにつれて、気泡が浮かび、脱気液体が液体排出管を通して押し下げられる。
別の実施形態では、ガス含有液体からガスを分離するためのシステムが提供される。脱気システムは、直列に配設される一対の脱気フィルタを含んでもよい。液体は、気泡を生成するように流量制限構成要素を通して引き出されてもよい。次いで、液体は、気泡が放出される第１の脱気フィルタを通して押し出される。液体は、ポンプの摂取部の直前で液体ラインに接続する通気ラインを有する、第２のガスフィルタに続く。通気ラインは、溶解ガスが溶液から引き出され、液体から放出されてもよいように、第２のガスフィルタ上で真空を提供する。次いで、液体は、脱気または削減溶解ガス液体を必要とする、流体回路で使用することができる。液体は、ポンプ摂取付近で脱気システムの中へ戻って循環する。脱気システムは、貯留部を含んでもよく、その場合、液体回路帰還は、貯留部に流入してもよい。
別の実施形態では、医療用超音波システムが提供される。医療用超音波システムは、超音波治療ヘッドと、脱気システムとを含む。超音波治療ヘッドは、結合液によって少なくとも部分的に包囲される超音波変換器を含む。脱気システムは、典型的には、基部ユニットの中に位置し、液体循環システムに組み込まれる。液体回路は、脱気結合液を治療ヘッドに供給するよう、貯留部から脱気デバイスを通して治療ヘッドへと液体を送出する。一側面では、脱気システムは、結合液の供給と流体的に連絡している流量制限と、流量制限と流体的に連絡しているポンプと、ポンプを通して流体制限と流体的に連絡している分離チャンバと、分離チャンバと流体的に連絡しているガス出口と、分離チャンバと流体的に連絡している脱気流体出口とを含む。ポンプは、制限を通して結合液の流動を引き出して、気泡を有する結合液の溶液を生成するように構成することができる。分離チャンバはまた、あるいは代替として、気泡と結合液との間の重力誘導分離のために構成することができる。
実施形態では、超音波治療ヘッドとともに使用するために適合される流体結合デバイスが提供される。本明細書で説明されるいずれかのような、またはそのような構成要素／デバイスと実質的に同等である治療ヘッドは、結合液ディスペンサを装備していてもよい。ディスペンサは、超音波システムの流体システムから流体を引き出す。治療ヘッドの中の冷却剤として、および超音波変換器用のヒートシンクとして使用される液体はまた、それを患者上に分注することによって、治療ヘッドを患者に連結するために使用されてもよい。これは、治療ヘッドの外側の空間体積まで、治療ヘッドとは別個の流体導管を有することによって達成される。導管は、流体システムの正常圧力から付加的な圧力を受けてもよく、あるいは流体システムと同じ圧力、またはそれより小さい圧力であってもよい。流体システムから引き出された流体は、皮膚表面上に治療ヘッドを配置する前に患者身体上に分注される。流体は、治療前に患者の皮膚表面にわたって、噴霧され、撒布され、滴下され、または任意の様式で分散されてもよい。流体分散は、エアロゾライザ、霧吹き、または他の分注機構を通してもよい。一側面では、流体の分注は、ユーザによって制御されるため、流体は、皮膚表面上で正確に送達され、均等に分配されてもよく、そのような送達および分配は、要求に応じて、ボタン、トリガ、または他の機械／電気機械方法等の作動デバイスを通す。システムはまた、患者への治療ヘッドの適正な連結のために流体の塗布を最適化するように、および／またはタンクの不慮の排出を回避するように、噴霧の持続時間を制御してもよい。
ここで、身体造形のために患者上でシステムを使用することのいくつかの実施形態を説明する。一実施形態では、患者身体上で治療線を作成するためのテンプレートが提供される。テンプレートは、臨床使用に安全である、例えば、使い捨ての軽量材料で作製することができる。種々のプラスチック材料、生体高分子、あるいは臨床使用に承認された、および／または安全である他の好適な材料のうちのいずれかが使用されてもよい。テンプレートは、その上に引かれた少なくとも１本の直線を有し、典型的には、引かれた直線に対して垂直に伸びる、複数のスロット状開口をテンプレートに有してもよい。使用中、テンプレートは、腹部または脇腹領域等の患者身体上に配置され、ユーザは、マーキングペンまたは同様のデバイスを手に取り、スロット状開口を通して患者身体上で線を作成する。次いで、ユーザがテンプレートを９０度（またはそれの近似値）回転させるため、テンプレート直線は、患者の皮膚上の以前に引かれた線のうちの１つの上に置かれる。次いで、ユーザは、テンプレートのスロット状開口とほぼ同じサイズの正方格子を作成するよう、スロット状開口を通る付加的な線を引く。ユーザは、治療されることが所望される表面積全体が格子線で覆われるまで、この過程を繰り返す。
治療ヘッドは、治療ヘッドの側面上に整列特徴を有する。一側面では、整列特徴は、治療ヘッドの４つ全ての側面上にある。別の側面では、整列特徴は、隣接側面または反対側面上にある。整列特徴は、引かれた線の上に整列特徴を配置することによって、引かれた格子線の上に変換器の位置を「注視」するために使用される。２つだけの整列特徴が使用される場合、特徴は、治療ヘッドの対向または隣接側壁上にあり、治療ヘッドは、１本の直線、または２本の交差線によって作成される「直角」を使用することによって、整列させることができる。これは、治療のための参照マーカとして正中線を使用した、引かれた格子線の交差点上の治療ヘッドの配置を可能にする。
完全な格子が患者上で引かれた場合、次いで、格子の線の間隔は、（部位間の空間が所望されない場合に、それらが治療ヘッドの治療可能領域よりも小さい限り）治療ヘッド面のサイズと一致する必要がない。事実上、治療ヘッドの整列は、線によって包含される領域上で中心に置かれるよりもむしろ、水平および垂直線の中心線上に配置される。これは、物理的治療ヘッドを有する所与の治療ヘッドが、ユーザが望む場合がある治療領域に合致する必要がないことを可能にする。言い換えれば、所望の治療領域の面積および形状に基づいて、複数の格子サイズテンプレートとともに、所与の治療ヘッド面積（サイズ）を使用することができる。
可変の部位範囲を可能にし、種々のテンプレートを供給して線に印を付ける場合、患者に１つのサイズの格子に印を付け、次いで、異なるサイズの部位を治療するようにシステムを設定することによって、ユーザが間違える場合がある可能性を最小化するために、検証特徴が必要とされる。この可能性を最小化するために、システムが読み取ることができる特徴をテンプレートに組み込むことができる。そのような実施形態では、ユーザが患者に印を付けた後、ユーザは、テンプレートをシステムに提示して、印を付けられた部位範囲を読み取らせ、患者マーキングに合致するように機械を設定する。この特徴は、例えば、マーキングテンプレート上の組み込みバーコードを用いて、またはテンプレートに組み込まれた無線周波数識別（ＲＦＩＤ）型タグを用いて実装することができる。いずれの場合も、ユーザは、システムの中へテンプレートを「走査」して、治療画面になることを可能にし、正しい部位範囲に対してシステムを設定する。テンプレートの走査は、バーコード、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、電子コード、またはテンプレート上の他の情報含有デバイス等の情報をテンプレートから読み取ることを指す。
実施形態では、システムは、患者身体上の格子線の位置を記録することが可能な「走査」能力を有する。格子線を読み取ること、または患者身体を参照して走査するシステム能力は、治療領域の写真を撮影し、患者身体上の線を見つけるために画像認識を使用していてもよい。代替として、または加えて、システムは、安全な治療領域および非治療領域の境界画定を提供する、患者身体に作成される境界線の位置を記録してもよい。境界線の作成は、典型的には、患者身体上に治療ヘッドを配置する前に行われる。いったんユーザが特定の治療部位（例えば、治療表面の縁付近）を選択すると、ユーザは、治療ヘッドの下の治療部位の治療表面の面積を、１つ以上の治療領域および１つ以上の非治療領域に細分してもよい。次いで、システムは、非治療領域に指定された領域を回避しながら、ユーザ定義された領域を治療するように、治療領域制御コマンドを生成するか、または制御ハードウェアに送信するためにオフラインで生成された所定の表を使用する。この実施形態では、表示部は、ユーザが、患者表面上の実際の格子線または格子線の表現のいずれか一方を表示することを可能にする、ドローイングタブレットとしての役割を果たす（その場合、患者身体上の格子線のシステム走査能力は必要とされない）。ユーザは、患者の皮膚上で、または治療のために安全として、あるいは逆に非治療領域として１つ以上の区分を指定した視覚表示部上で、分割境界を作成することができる。表示される画像は、引かれた線によって境界画定される区分のうちのどれが治療に使用され、どれが治療に使用されないかを明確に示すことができる。境界指示は、形状、サイズ、または数が限定されない。表示部上または患者上の治療安全または非治療領域の指示は、表示部上で治療または非治療として領域を指定する、異なる色またはパターンマーカを使用することによって行われてもよい。この用途は、臍孔（臍）、および治療の面積が完全格子正方形の面積よりも小さい場合がある領域（頬、腕、比較的低い皮下脂肪組織蓄積の他の場所の下等）の周囲を治療することに有用である。システムは、変換器が非治療領域上で移動しないように変換器の移動を制御する、または非治療領域上を一掃する際に変換器が超音波エネルギーを散布するのを止めることを可能にする変換器制御特徴を制御するための動作命令に、ユーザ定義された安全および非治療域を変換する強化ソフトウェア能力を有する。部位範囲の表示および細分はまた、部位範囲全体まで、一度に１つより多くの部位に適用することもできる。
概して、所望の体形矯正結果を生じるための身体の治療は、治療効果を生じるように十分なエネルギーを利用する。治療表面における３５乃至４６０ジュール毎平方センチメートル（Ｊ／ｃｍ2）のエネルギー束値が、概して必要とされる。エネルギー束（ＥＦ）値
は、以下の式を使用して導出されてもよく、
［（ｐ）ｘ（ｌ／ｖ）ｘ（ｄｃ）ｘ（ｎｌ）］／（ｓａ）
式中、
ｐ＝電力、
ｌ＝線の長さ、
ｖ＝速度、
ｄｃ＝負荷サイクル、
ｎｌ＝線の数、
および
ｓａ＝走査した面積である。
提供される式は、超音波エネルギーを印加している間に変換器が継続的に移動しているときの計算を提供する。
代替として、変換器が治療適用間に移動していない治療プログラムについて、ＥＦは、以下の修正ＥＦ式を使用して計算することができる。
ＥＦ＝［（ｐ）ｘ（ｔ）ｘ（ｄｃ）ｘ（ｎｓ）］／（ｓａ）
式中、
ｐ＝電力、
ｔ＝病変あたりのオン時間、
ｄｃ＝負荷サイクル、
ｎｓ＝病変の数、
および
ｓａ＝走査した面積である。
さらなる詳細は、参照することにより本明細書に組み込まれるＡｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｄｉｐｏｓｅ
Ｔｉｓｓｕｅと題された同時係属の米国特許出願第１１／４１４，０８０号において提供されている。
以下の図面の説明では、本発明の複数の例示的実施形態が説明される。説明の目的で、実施形態の徹底的な理解を提供するために、具体的構成および詳細が記載される。しかしながら、具体的詳細を伴わずに本発明が実践されてもよいことも、当業者に明白となるであろう。さらに、説明されている実施形態をあいまいにしないために、周知の特徴が省略または簡略化されてもよい。読みやすさを保つために、部品は、実施形態ごとに同じ機能を果たす同じ番号で標識される。例えば、５つもの異なるバージョンのカートリッジ（部品番号６００）が本明細書で説明される。各変換器カートリッジは、さらに多くの同等物が説明されずに、たとえ多数の実施形態が説明されても部品６００として識別されるが、当業者に示唆されるか、または明白となるであろう。本明細書で詳述される多くの部品に対する共通の数字の使用は、部品が実施形態ごとに正確に同じ物理的部品であることを示すように解釈されるものではないが、説明された実施形態ごとに同じ機能を有する。種々の実施形態が相互から物理的に相違している場合があるため、同じ部品番号が付けられた品目は、必ずしも構造的同等物ではない。
本明細書で説明されるシステムおよび装置の性質は、電子デバイスの性質である。種々の部品またはサブシステムから他の部品およびサブシステムに送信されている電気信号、ならびにこれらの同じ部品（構成要素）およびサブシステムに送信される電力がある。任意の構成要素と任意の他の構成要素との間の電子の伝達は、本明細書では電気通信と呼ばれる。電気通信は、構成要素を方向付ける、感知する、制御する、または単純にオン／オフにするために使用される、信号または電力であってもよい。電圧、アンペア数、またはワット数にかかわらず、電子用の意図された導管を通る電子の通過も電気通信である。電気通信は、本明細書の本開示の任意の部品に組み込まれる場合、無線システムまたは方法によって送受信される信号を含む。
さらに、多くの実施形態で説明されるような本発明のシステムの性質は、種々の液体の使用を有する。これらは、冷却液、結合液、貯蔵液、または任意の他の目的で使用される液体であってもよい。種々の構成要素のうちの１つから、これらの液体のうちのいずれかを受容する、使用する、または移送する、または接触するように設計または意図されている別の構成要素へのこれらの液体のうちのいずれかの供給または輸送は、本明細書では流体的に連絡と呼ばれる。
従来技術のシステムが図１に示されている。システムＰ１０は、取外し可能キャップＰ２２を有する治療ヘッドＰ２０を支持する、機械的アームＰ１４を有するカート基部Ｐ１２を有する。システムはまた、表示画面Ｐ１６も有する。システムＰ１０全体は、３００ポンド（１３６＋ｋｇ）を超える重さがあり、高さ約１．３メートル、奥行き約１．１メートル、幅約６２ｃｍである。個別に、治療ヘッドＰ２０は、約３．５−４．０ｋｇの重さがあり、アームＰ１４は、約３２ｋｇの重さがある。全ての重量は、システムが動作するために通常必要とされる流体または液体を除外する。システムのサイズおよび重量により、輸送しにくくなり、煩わしく扱いにくくなり得る。
ここで、本発明の実施形態が図２−４に示されている。医療用超音波システム１００は、表示部１０２、その中に１つ以上の開口１１８がある前面１０８を有する基部／基部ユニットまたは本体１３０を有して示されている。開口１１８は、治療ヘッド５００を受容するための容器である。前面１０８は、対応する数の治療ヘッド５００に対する１つ以上の開口１１８を有してもよい。本体１３０は、前面１０８と、背面１３２を含む（図５参照）。本体１３０は、キャスタ１０４を受容するように嵌合される基部１０６に取り付けられる。基部は、本体に組み込まれるか、または示されるように分離されてもよい。システム１００は、面板１０８の後ろに主要区画１１２を有して示されている。システム１００の設計は、前面１０８が審美的概観のために障害物がない状態に保たれるようなものとなり得る。システム電子機器を含有する主要区画１１２の場所は、本体１３０の配置にとって重要ではない。システム１００は、ユーザがシステムを把持し、そのキャスタ１０４上でそれを操作するために、ハンドルまたは一対のハンドル１１０を含んでもよい。システム１００は、フットペダルスイッチ（図示せず）用の１つ以上の入力ジャック１２０を含むことができる。ケーブル１１６は、システム１００を治療ヘッド５００と接続する。治療ヘッド５００は、ケーブル１１６が差し込まれる治療ヘッド開口１１８の中に静置してもよいが、治療ヘッドが、それを本体１３０に接続するケーブルと同じ容器に挿入されなければならないことは本発明の限定ではない。実際に、治療ヘッド５００は、ケーブルに差し込まれるか否かにかかわらず、任意の利用可能な容器１１８の中に位置付けられてもよい。
代替として、医療用超音波システム１００の治療ヘッド５００は、使用されていないときにシステム１００の容器１１８の中に格納されている必要はない。治療ヘッド５００は、所望であれば断絶され、ユーザの判断で任意の場所に格納されてもよい。単一治療ヘッドのバージョンが図３に示されている。複数の治療ヘッド５００Ａ、５００Ｂが示される場合、対応する数の受容開口１１８Ａ、１１８Ｂおよびケーブルプラグ１２２Ａ、１２２Ｂがあり得る（図４参照）。治療ヘッドの側面において、治療ヘッドは、一辺が約８０ｍｍであり、概して丸みを帯びた長方形または円形の設置領域を有してもよい。治療ヘッドは、高さ約１５０乃至１８０ｍｍであり、約２００乃至５００グラムの重さがあってもよい。別の側面において、治療ヘッドは、３００乃至４００グラムの間の重さがあってもよく、別の側面では、治療ヘッドは、約３３０乃至３６０グラムの重さがあってもよい。
本体１３０の側面図が図５に示されている。表示部１０２は、折り畳むことができる頸部１２６によって支持される。表示部１０２はまた、可動継手を介して頸部に取り付けられ、継手は、画面が傾転するか、回転するか、または旋回することを可能にしてもよい。治療ヘッド用の開口１１８は、治療ヘッドが開口を完全に通って摺動することを防止するように、キャッチまたは後面１２４を有する。一側面では、容器が治療ヘッド用のとまり嵌めを提供するように形成されるため、治療ヘッドは、そこに格納されると、本体上に固定して位置付けられる。システムは、裏板１３２を有し、主要区画１１２は、取外し可能であるカバー１３４を有する。基部ユニットは、約２５乃至４０キログラム（ｋｇ）の重さがあってもよく、種々の実施形態では２８乃至３５ｋｇの重さがあってもよい（液体を伴わない）。基部ユニットは、高さ約１．４メートル（ｍ）であり、幅および奥行きが約５０乃至７５センチメートル（ｃｍ）であってもよい。これらの寸法は、基部ユニットに接続されてもよい、任意のケーブル配線または周辺機器を数に入れない。
図６は、システムの実施形態の主要区画１１２の主要なシステム構成要素の透視図を提供する。システム電子機器２００の大部分は、主要区画１１２内に載置される。内部電子機器は、区画を通る空気流の配向を提供しながら、電子機器を適所に固着する一式の構造支持材２１４、２１６によって支持される。空気循環システム２０２は、１つ以上の冷却ファンを使用して提供される。空気は、ファンによって引き込まれ、流体冷却装置ユニットを越えて流れる。空気は、ユニットの基部付近の空洞に流入し、次いで、２つの経路のうちの１つの中へ導かれる。一方の経路は、空気流路２５４に沿って、主要回路基板ケージ２１２を通過する。他方の経路は、電力供給２０４を冷却することに役立つように、流路２５４に沿って電力供給２０４を通って流れる。電力供給は、基部１０６より下側に位置付けられてもよく、電力供給を通る流路２５４は、基部１０６の開口（図示せず）を通って流れるように調整される。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ポート２０６は、システム１００がＬＡＮまたはインターネットポータルに接続することを可能にするように提供される。カードケージ２１２は、カードケージに構造を提供し、およびシステム構成要素にバスまたはプラグを提供する後面２１０を有してもよい。一側面では、後面は、相互と直接界面接触するように適合される一対のプリント回路基板を使用することによって排除（除外）される。流体循環システム２０８は、支持支柱２１６上に積み重ねられる。流体循環システムは、システムを通して流体を移動させ、流体の質を保つように流体をフィルタにかけるための少なくとも１つのポンプおよびフィルタセット２２０を有する。システム用の流体（図示せず）は、低い粘度および高い熱容量を有する液体となり得る。循環システム用の流体として、液体水を使用することができる。より具体的には、流体は、脱気液体水、冷蔵液体水であってもよい。他の好適な流体を使用することができる。代替として、水貯蔵タンクまたは水冷却システムを冷却するために、吸気の一部または全てが使用されてもよい。
システムの実施形態の主要区画システム電子機器の側面図が、図７に示されている。２つの空気流管の空気流路が、点線の矢印によって示されている。第１の空気流路２５２は、カードケージを冷却する。第１の管は、システムカバーを通して空気を引き出し、カードケージ２１２より下側の中空空間の中へ空気を駆動する。中空空間は、支持支柱２１４および支柱２１６の上に積み重ねられた構成要素によって画定される。カードケージ２１２は、カードの間に空気流空間との略垂直な整列を伴ってカードを配向するように設計されている。空気は、中空空間の中へ押し込まれ、熱対流によってカードケージの中へ引き上げられる。カードケージからの熱気が上昇し、区画カバーの通気口を通って流出する。第２の空気流路２５４は、電力供給２０４を冷却することに役立つ。空気は、循環システム２０２の中の入力経路２５０を通してシステムの中へ引き込まれる。いったん空気循環システムが動作中になると、主要区画の内部空間がわずかに加圧される。電力供給２０４が、システムから空気を引き込むためのファンを有する一方で、カードケージは、暖気が最上流路２５２の外へ上昇している間に、底部から冷気を引き込むように強制対流に依存する。代替として、カードケージは、カードケージの中へ冷気を引き込むため、または排気口を通して暖気を外に放出するためのファンを有してもよい。基部が水冷却装置を有する場合には、空気流は、上記で説明される他の構成要素に加えて、水冷却装置用の熱交換器を通過することができる。空気は、任意の好適な順番で種々の構成要素を越えて流れることができる。
システムの実施形態のカバーを有する主要区画１１２の斜視図が図８に提供されている。カードケージ２１２の後面は、区画の最上部から延在して示されている。前面１０８および背面１３２は、この図では示されていない。
流体循環システム２０８の１つの構成要素は、流体循環システムの中の流体から溶解ガスを抽出するために使用される脱気デバイスを含んでもよい。脱気デバイスの包含および使用は、概して、回避されてもよい。
図９は、実施形態による脱気システム３４０を示す。脱気システム３４０は、保持壁３４２より下側にある基部３４４と接続される保持壁３４２を含む。側壁３４２と基部アセンブリ３４４との組み合わせは、液密である液体貯留部３４６を形成する。分離デバイス３４８が、貯留部３４６内に配置され、基部３４４と接続される。貯留部３４６は、脱気される、本明細書で説明される液体等のガス含有液体３５０を保持する。基部３４４は、貯留部３４６にガス含有液体３５０を添加するか、または貯留部３４６からガス含有液体３５０を除去するために使用することができる供給管または導管３５２を含む。基部３４４はまた、別個の排出ラインを含んでもよい。基部は、換気チャンバ３６６から脱気流体を引き出すための脱気流体運搬管または導管３５４を含む。基部３４４は、液体流量制限構成要素またはデバイス３５６と、第１の流体チャネル３５８と、ポンプ３６０と、第２の流体チャネル３６２とを含む。流量制限構成要素３５６は、流体貯留部３４６の底部に位置し、貯留部３４６と流体的に連絡している。第１の流体チャネル３５８は、流量制限デバイス３５６とポンプ３６０との間に位置付けられ、流量制限デバイス３５６をポンプ３６０と流体的に連絡させる。流量制限デバイスは、ポンプ３６０によって生成される陰圧によって、液体流量が流量制限デバイスを通して吸い込まれるために十分なように流速を制限するノズル、弁、または他のデバイスであってもよい。流量制限デバイス３５６を通して水を引き込むために、第１の流体チャネル３５８の内側に陰圧（約１乃至２．５ＰＳＩ絶対）を生成することによって、溶解ガスが溶液から引き出される。次いで、気泡を有する流体は、ポンプ３６０、第２の流体チャネル３６２を通過して分離チャンバ３８２の中へ入る。気泡が流体チャンバ３８２からチャンバ３６６の中へ入り、上向きに浮く一方で、脱気流体は、導管３５４を通して引き出されるために利用可能である。一側面では、分離チャンバは、出口ポート３７２を通して気泡を押し出す陽圧（約＋１０乃至２０ＰＳＩゲージ圧力）を受けている。第１の流体チャネル３５８内の圧力を監視するために、圧力変換器（図示せず）が位置することができる。第２の流体チャネル３６２は、ポンプ３６０と分離デバイス３４８との間に位置付けられ、ポンプ３６０を分離デバイス３４８と流体的に連絡させる。
分離デバイス３４８は、分離または脱気チャンバ３６６を画定する外側筐体３６４を含む。外側筐体３６４は、基部アセンブリ３４４と接続される少なくとも１つの側壁３６８と、側壁３６８と接続される少なくとも１つの傾斜上壁３７０とを含む。傾斜上壁３７０は、分離チャンバ３６６と流体的に連絡している出口ポート３７２と接続される。出口ポート３７２は、気泡排気管３７４と接続され、かつ流体的に連絡している。気泡排気管３７４は、出口ポート３７８より上側に配置される上部分３７６を有する。出口ポート３７８は、出口ポート３７２を流体貯留部３４６と流体的に連絡させる。
分離チャンバ３６６内には、基部アセンブリ３４４と接続される分配マニホールド３８０が配置されている。分配マニホールド３８０は、脱気チャンバ３６６内の内部チャンバを画定する。分配マニホールド３８０と基部アセンブリ３４４との組み合わせは、上側に配置され、第２の流体チャネル３６２と流体的に連絡している内部チャンバ３８２を画定する。分配マニホールド３８０は、内部チャンバ３８２を分離チャンバ３６６と流体的に連絡させる、１つ以上の開口部３８４を含む。開口部３８４は、分配マニホールド３８０の上部分に位置する。
図１０Ａは、図９の脱気システム３４０の動作を図示する。ガス含有液体３５０は、液体内に溶解されたガスが溶液から出て気泡を形成するように、ポンプ３６０の動作によって、流体貯留部３４６から流量制限デバイス３５６を通して第１の流体チャネル３５８の中へ引き込まれる。ポンプを通る流体の流動は、流体貯留部３４６に対して第１の流体チャネル３５８内の圧力レベルを低減する強力な陰圧を生成する。流量制限構成要素は、約０．０３９インチ直径の開口部（ドリル穴、ノズル、または同様の構成要素等）となり得る。圧力降下は、溶液から溶解ガスを引き出すことに役立ち、それにより、流体内で気泡を形成する（図３４の３６１）。いくつかの実施形態では、流量制限が選択され、流速は、第１の流体チャネル３５８内の圧力を約１．０乃至約２．５ＰＳＩ絶対に低減するように選択および／または制御される。ガス含有液体が水であるとき、第１の流体チャネル３５８内の圧力のさらなる低減（例えば、０．９乃至０．９５ＰＳＩ絶対を下回る）は、ポンプ３６０等のシステム構成要素を損傷し得る、キャビテーションを引き起こす場合がある。約１．０ＰＳＩ絶対以上の圧力レベルが、概してキャビテーションを回避するように圧力限界を維持しながら最大脱気を達成する間に良好であることが分かっている。第１の流体チャネル３５８内の陰圧の均衡およびポンプ完全性が、システムおよび／またはポンプへの損傷を低減または防止することができる。ポンプ流速は固定されないが、流量制限デバイス３５６のサイズおよび所望のレベルの陰圧の関係に依存する。より弱いポンプが、より少ない流量制限とともに使用されてもよい一方で、より強力なポンプが、典型的には、より大きい流量制限直径のデバイスで望ましい。ポンプ能力および制限サイズの均衡を保つことはまた、キャビテーション損傷に耐えるようにポンプの物理的完全性と合致させることもできる。流量制限は、典型的には、気泡の形成をさらに促してもよい、乱流を生成する。圧力変換器は、第１の流体チャネル３５８内で所望の圧力レベルを維持するよう、第１の流体チャネル３５８およびポンプ３６０の速度を調節するために使用される変換器からの出力に組み込むことができる。
次いで、液体および気泡は、分離デバイス３４８に移送される。ポンプ３６０は、第１の流体チャネル３５８から分配マニホールド３８０の内側チャンバ３８２へ液体および気泡を移送する。内側チャンバ３８２から、液体および気泡は、開口部３８４を通して分離チャンバ３６６の中間部分３８６に移送される。
分離チャンバ３６６は、気泡と液体との間の重力誘導分離のために構成される。分配マニホールド３８０は、分離チャンバ３６６内の以前に分離された気泡および液体の循環および／または混合の量を最小化するような方法で、液体および気泡を導入する。開口部３８４は、小さく、それにより、分離チャンバ３６６内で発生する循環および関連混合の量を低減する低速流動を誘導する。開口部３８４は、気泡が分離チャンバ３６６の下部分３８８に進入することを防ぐ、分離チャンバ３６６の中間部分３８６に位置する。循環および／または混合の量を低減することによって、気泡は、周辺流体と比較して低減した密度により、下降流によって下方に運ばれることなく、分離チャンバの最上部に向かって上昇することができる。分配マニホールド３８０は、分離チャンバ３６６の中間部分３８６の中で液体および気泡を導入し、それにより、下部分３８８内で循環を引き起こさないことによって、分離チャンバ３６６の下部分３８８の中に配置された脱気液体を隔離する。この隔離は、脱気流体出口３９０によって分離チャンバから抽出された脱気液体が、実質的に気泡を含まなくなり得るように、気泡が下部分３８８の中へ運ばれることを防ぐことに役立つ。脱気流体出口３９０は、システムから脱気流体を移送するために使用される、脱気流体導管３５４と流体的に連絡している。
上昇する気泡は、分離チャンバ３６６の上部分３９２の最上部に位置する出口ポート３７２を通して、分離チャンバ３６６から除去される。分離チャンバ３６６は、示されるような上部分３９２の中の円錐状の上傾斜壁３７０を使用すること等によって、気泡を出口ポート３７２に方向付けるように構成することができる。気泡は、システムが動作している間に、周辺ガス含有液体３５０が出口ポート３７２を通って分離チャンバ３６６に進入することを防止する働きをする、気泡排気管３７４へと押し進められる。気泡排気管３７４は、上部分３７６と、アイソレータ出口ポート３７８とを含む。ガス含有液体から分離されたガスは、気泡排気管３７４に移送され、そこから排気出口ポート３７８において退出する。気泡排気管３７４は、任意の数の隔離デバイスとなり得る。気泡排気管３７８は、ポンプが逆に操作されるときに、貯留部の排出を支援するように、貯留部の底部の中へ下向きに方向付けられてもよい。
脱気システム３４０の構成は、簡略化された流速制御を提供する。動作中、ポンプ３６０は、一定の速度で作動させることができ、またはポンプ３６０の速度は、第１の流体チャネル３５８内で所望の圧力を維持するよう閉制御ループによって制御することができる。設定サイズの流量制限構成要素３５６を用いると、結果として生じるポンプ動作速度は、典型的には、大幅に変化せず、分離デバイスへの液体および気泡の実質的に一定の流量を生成する。分離デバイスへの液体および気泡の実質的に一定の流量は、脱気液体の供給を提供して、分離チャンバから抽出された脱気液体を置換する。脱気液体が生成される速度以下で抽出される限り、過剰な脱気液体は、除去されたガスとともに出口ポート３７２およびアイソレータ３７４を介して分離チャンバから流出する。例えば、脱気液体を３００ｍｌ／分の速度で分離チャンバから抽出することができる一方で、５００ｍｌ／分の流量の液体および気泡を分離デバイス３４８に供給することができる。抽出された脱気液体（例えば、水）は、図２に示されるような治療ヘッド３１８の下部区画３２０で使用するため等に、超音波治療ヘッドの中の結合剤として使用するために循環させることができる。
流体貯留部３４６の圧力を維持および／または調節するために、膨張式ブラダまたは他の圧力調節デバイス（図示せず）を使用することができる。
実施形態では、脱気システムは、直列である２つの脱気フィルタを使用してもよい（図１０Ｂ）。脱気システムは、流体システム全体を通して流体を移動させ、システム内の液体から脱気するために必要な圧力環境を生成するために、単一のポンプ１００２を利用する。液体は、貯留部１００４に含有されてもよく、ポンプ１００２を通して引き出すことができる。次いで、液体は、第１の脱気フィルタ１０１０に押し込まれ、そこで気泡が大気に放出される（代替として、気泡は、図示されていない貯留部の中へ放出されてもよい）。次いで、液体は、ポンプの中へ引き込まれる入力ラインに入る通気ラインを有する、第２の脱気フィルタに流入する。ポンプは、脱気フィルタ１０１２の中で陰圧（真空）を生成し、液体から溶解ガスを除去することに役立つ。次いで、液体は、超音波変換器用の治療ヘッドまたは同等物等へと、流体回路１００６を通過する。液体は、流体回路１００６から戻り、貯留部１００４へと進むか、またはポンプ１００２へ向かって戻る。流体回路が動作するにつれて、帰還ライン、貯留部、または通気ライン１０１４からの気泡は、ポンプを通って移動し、第１の脱気フィルタ１０１０へと進み、そこで気泡が浸透し、脱気液体ラインから放出する。液体の脱気は、第２の通気ライン１０１６を通して真空下にある第２のフィルタ１０１２の中で発生する。
図１１は、別の実施形態による脱気システム３１００を図示する、概略図である。上記で論議される脱気システム３４０と同様に、脱気システム３１００は、流量制限３１０２を含む。脱気システム３１００はさらに、第１の流体チャネル３１０４と、ポンプ３１０６と、第１の脱気フィルタ３１０８と、オプションの第２の脱気フィルタ３１１０とを含む。流量制限３１０２は、ガス含有液体源３１１２と流体的に連絡している。第１の流体チャネル３１０４は、流量制限をポンプ３１０６と流体的に連絡させる。ポンプ３１０６の出力は、第１の脱気フィルタ３１０８と流体的に連絡している。第１の脱気フィルタ３１０８は、液体の通過を実質的に防止しながらガスの通過を許可する、ガス透過性膜３１１４を含む。真空がガス透過性膜３１１４のガス側で必要とされ、それにより、ガス透過性膜３１１４にわたって圧力差を生成する。ガス側は、圧力弁を含んでもよい通気口３１１６を介して大気に放出してもよい。オプションの第２の脱気フィルタ３１１０は、液体の通過を実質的に防止しながらガスの通過を許可する、ガス透過性膜３１２０を含む。ガス透過性膜３１２０のガス側は、導管３１２２を介して第１の流体チャネル３１０４に放出される。
動作中、ガス含有液体は、脱気システム３４０を参照して上記で論議されるように、液体内で溶解されたガスを溶液から出させるポンプ３１０６の作用によって、流量制限３１０２を通して第１の流体チャネル３１０４の中へ引き込まれる。脱気システム３１００の中の気泡の生成は、上記で論議される脱気システム３４０と実質的に同じとなり得る。
次いで、液体および気泡は、第１の脱気フィルタ３１０８に移送される。第１の脱気フィルタ３１０８内の液体および気泡の組み合わせの圧力は、ポンプ３１０６の作用により、大気圧よりも大きい。ガス透過性膜３１１４のガス側が、液体およびガス側の組み合わせに対して陰圧を受けているため、ガス側へとガスをフィルタに通過させる。このようにして流体から除去されたガスは、一方向弁を通してシステムから放出されてもよい。圧力差は、透過性膜の液体および気泡側から透過性膜のガス側へガスを押し進める働きをし、そこでガスを大気へ放出するか、または収集することができる。脱気液体３１１８は、第１の脱気フィルタ３１０８から退出する。
第１の脱気フィルタ３１０８から退出する脱気液体３１１８は、液体内に含有されたガスの量をさらに低減するよう、オプションの第２の脱気フィルタ３１１０を介してさらに処理することができる。第１の流体チャネル３１０４内の減圧レベルは、第２の脱気フィルタ３１１０内の脱気液体３１１８の圧力とともに、ガス透過性膜３１２０にわたって圧力差を生成する。圧力差は、透過性膜３１２０の液体および気泡側から透過性膜３１２０のガス側へガスを押し進める働きをし、そこでガスが導管３１２２を介して第１の流体チャネル３１０４に移送される。加えて、脱気液体３１２４は、第２の脱気フィルタ３１１０から退出する。
図１２は、実施形態による、医療用超音波システムの流体サブシステムのブロック図である。流体システムは、ポンプ制御機器３１３６と、オプションの冷却制御機器３１４２と、フィルタ３１４０と、液面システム３１３４とを有する。液面システム３１３４は、流体システムの流体のレベルを監視し、十分な流体が全ての流体システム動作のために存在していることを確実にする。フィルタは、システムを詰まらせるか、または悪影響を及ぼす場合がある、粒子状物質を除去する働きをする。ポンプは、流体システムの全体を通して流体を循環させる。ポンプ制御機器３１３６は、オプションの脱気アセンブリ３１３８で使用される同じポンプであってもよい。流体は、基部ユニットから超音波ヘッド３１４４へ移動させられ、概して、完全流体回路の中の基部ユニットへ戻る。
開示されたシステムは、いくつかの利点を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、開示されたシステムは、真空ポンプを伴わずに機能することができ、これは真空ポンプと関連付けられる初期および継続経費を回避する（すなわち、真空ポンプシステム構成要素の初期費用および関連継続維持／修理費用）。これはさらに、流体循環システムの脱気流体環境を維持するために必要とされる関連構成要素を伴わずに、これらのシステムが動作することを可能にし、流体システムの費用および複雑性をさらに低減する。
実施形態によるインターフェースケーブル４００の断面が図１３に示され、代替実施形態が図３５に示され、代替実施形態は同様の構成要素を有する。ケーブル４００は、外側シース４０２を有する。この外側シースはまた、ケーブルからのＥＭ放射を防止し、ケーブルを物理的に保護するように、遮蔽をケーブルに提供してもよい。外側シース４０２は、円形配向で配設され、絶縁層４１０で包囲された、第１の環状の同軸ケーブル４０４を包囲する。インターフェースケーブルの内部の充填材層４１２は、送水管４１４、４１６の漏出の場合に、電気遮蔽および水の閉じ込めの両方に役立つ。同軸ケーブル４０４は、リアルタイムで治療ヘッドの中のアレイ変換器の各要素へ／から、駆動信号を提供し、信号を受信するために使用される。治療ヘッドがアレイ変換器を利用しない場合、同軸ケーブル４０４は、単一要素変換器を駆動するための所定の優先順位が割り当てられる。内部には、主要システム１３０から治療ヘッド５００へ電圧を運ぶ電力線４０６、４０７がある。電力線４０６、４０７が、異なる電圧を運ぶことができる一方で、治療ヘッド５００内の電気構成要素は、２つの電圧のうちの１つに基づいて電力を引き出す。接地ワイヤ４１８が提供され、構成要素が必要とする電圧にかかわらず、治療ヘッドの中の全ての電気構成要素に対する電気接地帰路としての機能を果たす。２本以上のツイストペアワイヤ４０８、４２０を使用して、システム基部と治療ヘッドとの間で情報を中継することができる。多重通信によって、単一のツイストペアを使用することができる（図示せず）。一側面では、インターフェースケーブルおよびツイストペアワイヤは、ＥＭ放射を排除するように、ＥＭ遮蔽される。
代替として、インターフェースケーブルは、一方は電力用、他方は接地用である、２本の電力線を使用してもよい。この実施形態では、治療ヘッド内の全ての構成要素は、単一の電圧を使用するか、または共通電圧の使用を可能にするようにアダプタを有する。２本のツイストペアワイヤの使用は、基部から治療ヘッド、および治療ヘッドから基部へのデータの直列化のために保持される（図３４）。代替として、電源スイッチをいったんオンにし、オフすることによって、治療ヘッドをリセット／再起動するために、第３の２本のツイストペアが使用されてもよい（図示せず）。
ここで、治療ヘッド５００の実施形態が図１４に示されており、治療ヘッドの形状因子および配置は、多くの形態を成してもよいことに留意されたい。治療ヘッド５００は、上部５１０と、取外し可能下部６００とを有する。上部５１０は、同等の容易性で左利きまたは右利きの個人によって握られるために設計されてもよい、目標グリップ領域５０２を有する。上部５１０の最上部は、ハンドルガード５０４を有する。下部６００の底部は、超音波伝送窓６０２を有する。概して、上部は、モータ駆動ユニット等のドライバと、治療ヘッドの動作のために必要な種々の電子機器とを含有する。下部は、超音波変換器を含有する。下部は、変換器と伝送窓との間に超音波結合媒体を提供するように、変換器を包囲する流体を有する、「湿潤」環境と見なされる。下部の中の流体は、低超音波インピーダンス、高熱質量の性質を有する、任意の低分子量溶液または液体であってもよい。流体は、例えば、水となり得る。一側面では、液体は、（本明細書で説明されるように）実質的に脱気され、冷蔵され、不純物を含まない水である。下部用の水溶液の実施例は、脱気した脱イオン水、脱気した蒸留水、または脱気した濾水を含むが、それらに限定されない。一側面では、下部６００は、カートリッジの形態で着脱可能である。
図１５は、下部が着脱された、例示的な治療ヘッド５００の上部５１０の斜視図を提供する。この図では、上部の係合カラー５０６がより明白である。
一実施形態の実施例が図１６に示されている。超音波ヘッド５００は、そこから延在して本体１３０へと進む、１本以上のケーブル１１６を有する。上部５１０は、典型的には乾燥している区画５２２を有し、下部区画６００の中に載置される、ワイヤ、ケーブル、モータアセンブリ、および／または変換器用の他の特徴を収納する。下部区画６００は、好ましくは、変換器から下部区画の底部付近に位置する窓６０２へ、およびそれを通した超音波エネルギーの伝送を可能にする、脱気水等の結合液を含有する。上部区画５１０内には、作動アセンブリ５２８が配置されている。作動アセンブリ５２８は、下部区画６００内に位置する変換器９００の位置／配向の制御を提供する。
ケーブル１１６は、上部５１０の最上部分５０４に接続することができる。治療ヘッド制御盤が上部５１０内に位置付けられ、インターフェースケーブル１１６から入力を受信する。治療ヘッド制御盤はまた、ＳＥＲＤＥＳチップと、治療ヘッドの適正な動作のために必要とされる任意の他の電子構成要素とを有する。治療ヘッド５００が動作中であることを示すように、オプションのＬＥＤまたは他の信号デバイス５１２が提供される。ユーザがオプションの結合液塗布デバイスを作動させてもよいように、オプションのトリガ５１４が提供される。グリップ部５０２を有する最上部（治療ヘッド）は、ユーザの左手または右手で保持されるように適合することができる。
動作中、技術者は、患者に隣接して医療用超音波システム１００を転がす。技術者は、超音波治療ヘッド５００を把持し、所望の位置へ移動させる。超音波治療ヘッド５００は、窓６０２が患者と接触するように整列させられる。ユーザインターフェースデバイス１０２は、適切な治療または診断検査を生成するように操作されてもよい。使用中、下部区画６００の中に載置された変換器は、参照することにより本明細書に組み込まれる、米国公開出願第２００６／０１２２５０９号で説明されているように、例えば、脂肪組織の破壊のために使用されてもよい、超音波エネルギーを生成する。作動アセンブリ５２８は、簡略化された治療手技を提供するために使用することができる。例えば、所望の被覆範囲、持続時間、間隔等を提供する走査パターンを使用して、患者の局所領域に治療を適用するよう、作動アセンブリ５２８が超音波変換器の位置／配向を変化させている間に、患者と静的接触して超音波ヘッド５００を保持することができる。
図１６に示されるように、治療ヘッド５００は、下部区画６００またはカートリッジと、治療ヘッド本体または上部区画５１０とを含む。上部区画５１０は、中空本体を示唆する「区画」として説明されているが、区画は、多くの構造を含有してもよい。実施形態では、上部区画５１０は、治療ヘッド５００の動作構成要素を収納する。上部区画５１０の内側は通常、乾燥しており、ワイヤ、ケーブル、モータアセンブリ、電子機器、および／または下部区画６００の中に載置される変換器９００（図１７）用の他の特徴を収納する。変換器９００に加えて、下部区画６００は、好ましくは、変換器９００から下部区画の底部付近に位置する可撓性窓６０２へ、およびそれを通して超音波エネルギーを結合するために使用される、脱気水６０４等の流体を含有する。
下部区画６００の中に載置される変換器９００は、種々の異なる形態を成してもよく、実施形態では、窓６０２の種々の異なる場所へ向かって集束してもよいように移動可能である。変換器および移動システムの実施例は、２００９年２月２日出願の「Ｔｈｅｒａｐｙ Ｈｅａｄ Ｆｏｒ Ｕｓｅ Ｗｉｔｈ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ」と題された共同所有米国特許出願第１２／３６４，３２７号で説明されている。他の変換器および／または移動システムが使用されてもよい。変換器はまた、下部区画６００の中に固定されてもよい。
図１７は、図１６に示されたものと同様である治療ヘッド５００の内部アセンブリを図示する。上部区画５１０内には、作動アセンブリ５２８が載置されている。作動アセンブリ５２８は、制御アーム５３２を介して超音波変換器アセンブリ９００と連結される。制御アーム５３２は、下部区画６００から上部区画５１０を分離する仕切りと連結される、容器５３４と界面接触し、その内側で枢動するように構成されてもよい。一側面では、下部区画６００を上部区画５１０から係脱することができる。下部区画６００は、典型的には、変換器アセンブリ９００によって伝送される超音波エネルギーを伝達するために使用される、脱気水等の結合液を含有する、密閉されたアセンブリである。容器５３４は、２つの区画が一緒に接合されたときに、流体が下部区画６００から上部区画５１０に進入することを防止するように、少なくとも１つの流体シールを含む。シールは、制御アーム５３２の球面継手の周囲の１つ以上のＯリングであってもよい。制御アーム５３２は、上部区画５１０内に配置される制御アーム上端５３６を含む。示される位置／配向では、超音波変換器アセンブリ９００は、超音波エネルギープロファイル６１０によって図示されるように、窓６０２を通して集束超音波エネルギーを伝送するものとして示されている。
作動アセンブリ５２８は、容器５３４内で制御アーム５３２を枢動するよう、制御アーム上端５３６を移動させるように動作可能である。作動アセンブリおよび制御アーム５３２の可動域は、その内側で集束超音波エネルギーを制御された様式で（例えば、走査パターン、走査速度、エネルギー伝送レベル等を使用することによって）方向付けることができる、被覆領域６１０を生成する。下部区画６００が上部区画５１０に係合されると、変換器アセンブリ９００は、制御アーム容器５４８を通して制御アーム５３２に機能的に係合される。したがって、制御アーム５３２が作動アセンブリ５２８によって移動させられるにつれて、変換器は、制御アーム５３２に直接関係して移動させられる。
実施形態では、容器５４８が制御アーム５３２の移動に対して相互に移動することも可能である。制御アーム５３２に対する容器５４８の移動は、意図された可動域に基づく所望に従い、変換器アセンブリ９００の位置について収集された位置追跡および／または位置センサ情報を適合させて調整されてもよい、設計選択特徴にすぎない。
実施形態による作動アセンブリ５２８は、ネジレール上でキャリッジナット５４６を駆動するように稼働する一対のモータ５５６、５５８を有する修正主ネジ５４８（Ｈａｙｄｏｎ Ｋｅｒｋ Ｍｏｔｉｏｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．（Ｋｅｒｋ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，１ Ｋｅｒｋ Ｄｒｉｖｅ，Ｈｏｌｌｉｓ，ＮＨ ０３０４９）から入手可能）を有する。モータ５２０、５３０は、ネジレールを駆動するように、一式の歯車５６０を通して動作してもよい。キャリッジナット連結器５４４は、上部アーム５３６の運動を駆動するように作動アセンブリ５２８によって移動させられる。運動は、直接、相互、または変換器アセンブリ５４０の移動のために好適な任意の関係であってもよい。融合継手５３５は、制御アーム５３６をキャリッジナット連結器５４４に接続する。
下部区画６００はまた、下部区画６００の中の流体圧力を、使用または出荷中の大気圧の変動に適合させるように、圧力補償器６９０を特色としてもよい。
上部区画および下部区画用のコネクタに焦点を合わせた上部区画５１０または治療ヘッドの斜視図が、図１８に示されている。上部区画５１０は、カートリッジに機械的に係合するための陥凹５５４を有する。ライザ７７２または熱伝達板７４８を有する下部区画の対応する区分に隣接する、ＴＥＣ層７４４が示されている。変換器アセンブリを移動させるための対応するカートリッジ構成要素を係合および制御するための制御アーム５７８も示されている。変換器アセンブリを適正に制御し、カートリッジの中で所望されるセンサを監視するために必要とされる、種々の電気インターフェースを取り扱うために、電気インターフェース６３８も提供される。
実施形態では、冷却デバイス７５０は、治療ヘッドの下部区画６００に直接付加される（図１９参照）。冷却デバイス７５０は、下部区画６００から熱を除去し、上部区画５１０の中へ、または外部環境（システムの外側）へ熱を放散するように位置付けられる。冷却デバイス７５０は、典型的には、熱伝達のための高い能力を有し、また、典型的には、熱を迅速に吸収および放散することも可能である。冷却デバイス７５０は、治療ヘッドの中の独立型デバイスであってもよく、または流体循環システム２０８等の基部ユニットの中のシステムと共に稼働してもよい。流体循環システム２０８は、冷却デバイス７５０を有する回路を形成することにより冷却回路７００を形成し、流体を治療ヘッドに送るための導管７０４、７０６と、治療ヘッドから流体を受容するための導管７０３、７０５とを有してもよい。一側面では、冷却回路７００はまた、流体が治療ヘッドからシステム基部の中へ循環するときに流体から熱を除去するための冷却装置も含む。流体循環システム７００はまた、前述のような流体脱気ユニット３００を有してもよい。
実施形態によれば、治療ヘッドのカートリッジを通して水を循環させる代わりに、下部区画６００は、その中に載置された変換器９００を含む密閉された構造である。脱気水等の区画流体６０４は、変換器アセンブリ９００を包囲し、変換器アセンブリ９００を有する下部区画６００の中に密閉される。密閉された下部区画６００は、結合液６０４および変換器９００を有する単一のユニットとして、取外し可能および交換可能である。したがって、技術者は、シールを破るか、または流体６０４から変換器９００を除去する必要がない。代わりに、ユーザは、変換器アセンブリ９００の耐用年数の終了時等の任意のときにカートリッジ６００を除去してもよく、次いで、流体６０４の内側に密閉された新しい変換器９００を有する新しい下部区画６００が、以前の下部区画カートリッジ６００に取って代わる。
一側面では、密閉されたカートリッジの中の流体は、１０ＰＰＭの溶解酸素以下のレベルまで脱気されてもよい。脱気動作が均等な割合で全ての溶解ガスを除去する傾向があるため、溶解酸素が溶解ガスの濃度を測定するために使用されてもよい。他のガスに対する酸素の比がかなり一定であるため、流体の酸素含有量を低減することにより、同じ比率または割合で全ての他のガスのガス含有量も低減する。音響経路が悪影響を受ける前にカートリッジの中の流体が耐えることができる、溶解ガス含有量の実際のレベルは、超音波エネルギーの強度、（機械的または電子的に集束される）変換器の焦点距離、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）、ならびに変換器の動作を決定する他の構成要素に依存する。概して、これらの電子および電力考慮事項の組み合わせは、より高いレベルの溶解ガスを可能にするように均衡を保つことができる。（例えば、キャビテーションまたはマイクロストリーミング効果を生成することによって）溶解ガスが密閉環境内で問題を引き起こす可能性が高い力率および作業率で、変換器が動作している場合には、これらの悪影響を低減または排除するように、溶解ガスレベルが低下させられてもよい。概して、密閉された変換器カートリッジの中で達成するべき溶解酸素の所望のレベルは、１０ＰＰＭ未満である。多くの側面では、レベルは、約５ＰＰＭで維持されてもよい。
下部区画６００は、２つの構成要素が取外し可能に相互に取り付けられてもよいように、上部区画５１０の外形に嵌合する外形を含む。所望であれば、２つの取り付けられた構成要素を解放可能に係止するように、ラッチまたは他のロックが提供されてもよい。カートリッジ６００および治療ヘッド５００の上部５１０の除去を支援するため、または２つの構成要素を作業治療ヘッド５００に組み入れるために、ツールが使用されてもよい。
変換器アセンブリ９００は、使用中に発熱し、流体６０４を加熱してもよい（図２０）。実施形態によれば、下部区画６００の中に密閉された流体６０４の冷却を提供するために、冷却デバイス７５０が提供される。実施形態では、冷却デバイス７５０は、熱電デバイス７４４を含むが、他のデバイスが使用されてもよい。公知であるように、熱電デバイス７４４等の熱電デバイスは、電圧が熱電デバイスにわたる温度差に変換されるように設計されている。温度差は、熱電デバイス７４４の低温側および高温側をもたらす。図２０に示された図では、熱電デバイス７４４の底部側が低温側であり、最上部側が高温側である。熱電デバイス７４４は、電圧を熱電デバイス７４４に提供するために、バッテリ、ＡＣ／ＤＣ変換器、または別の好適な電源等の電源２０４に接続される。電源２０４は、治療ヘッド内に載置されてもよく、または基部ユニット１３０等の別の場所からワイヤを介して接続されてもよい。電圧は、電源２０４によって提供され、温度差は、熱電デバイス７４４にわたって生成され、低温および高温側を生成する。
図２０に示された実施形態では、熱伝達板７４８が熱電デバイス７４４の低温側と流体６０４との間に位置付けられる。熱伝達板７４８は、流体６０４から熱を除去し、熱を熱電デバイス７４４の低温側に伝達するために利用される。
熱電デバイス７４４から熱を除去するための構造が、熱電デバイス７４４の高温側に取り付けられてもよい。図面に示された実施形態では、この構造は熱交換器７５２である。熱交換器７５２は、少なくとも１つの流体流入導管７０６と、少なくとも１つの流体流出導管７０５とを含む。熱交換器７５２は、例えば、それを通る蛇行性または平行流体経路を有するマニホールドであってもよいが、熱除去のための他の構造または方法が使用されてもよい。
実施形態では、熱電チップ層７４４は、１つ以上の熱電チップ（ＴＥＣ）を含む。複数のチップは、下部区画６００から熱を伝達するようにアレイに配置されてもよい（例えば、ＴＥＣチップは、ＭＥＬＣＯＲＥ ＣＰ１．０−６３−０５Ｌ １６．６ワットＴＥＣ（Ｍｅｌｃｏｒｅ，１０４０ Ｓｐｒｕｃｅ Ｓｔ．，Ｔｒｅｎｔｏｎ， ＮＪ ０８６４８）を含んでもよい）。以下で説明されるように、これらのＴＥＣは、下部区画６００から熱を除去する構成要素に永久的または解放可能に取り付けられてもよい。下部熱伝達板７４８は、下部区画６００に接着することができ、ヒートシンクまたは熱伝達板７４８のように下部区画６００からの熱対流によって、または下部区画６００内の溶液６０４と直接物理的接触することによって、下部区画６００から熱を吸収する。後者の場合、熱伝達板７４８は、下部区画６００の区画壁の中へ嵌合される。下部区画６００が上部区画５１０に取り付けられると、下部熱伝達板７４８はＴＥＣ層７４４に解放可能に接続される。ＴＥＣ層７４４は、電力供給２０４からの電力を有する。ＴＥＣの適正な使用は、温度勾配がＴＥＣにおいて確立されることを可能にするため、ＴＥＣの低温面は下部熱伝達板７４８に対面する。下部区画流体６０４から吸収された熱は、下部熱伝達板７４８とＴＥＣ層７４４との間の結合剤を通してＴＥＣに伝達される。ＴＥＣと下部区画熱伝達板との間の熱結合材料は、２つの層の間の良好な熱的接触を可能にするが、永久的接着を形成せず、したがって、要求に応じて下部区画からのＴＥＣの解放可能な係合を可能にする、グリースまたはゲル等の材料である。
ＴＥＣ層７４４は、熱伝導性エポキシまたは樹脂を介して、より永久的に上部熱伝達層７５２に接着することができる。上部熱伝達層７５２は、基部ユニットからの水循環用の水ボウルを有する。流体循環システム２０８は、基部ユニット１３０から来て上部熱伝達層７５２の中へ入る、少なくとも１つのラインを有する流体導管７０４、７０６を通して水を送出する一方、他の導管は、暖かい流体を流体循環システム２０８まで戻す。前述のように、流体循環システムが冷却装置を含むことができるため、基部ユニットに戻る暖かい流体は、熱伝達層７５２へ送り返される前に冷蔵される。熱交換器７５２は、水等の冷却流体が通って流れることを可能にするように配設される、マニホールドであってもよい。流体は、入口導管７０６に進入し、出口導管７０５を介して退出する。熱交換器を通る流体の流動は、熱交換器７５２から熱を除去し、熱交換器は熱電デバイス７４４の高温側から熱を除去する。
上記で論議されるように、下部区画６００は、ユニットとして交換可能であってもよく、下部区画の流体６０４は、カートリッジ／下部区画６００の交換中でさえもユーザによって決して開かれない閉鎖システムの中にある。取外し可能下部区画６００の実施例は、図２１に示されている。この実施形態では、フランジ６４６は、下部区画６００から上方に延在し、上部区画の下面に取外し可能に取付け可能である。上部区画に係合するために使用される下部区画６００の部分は、陥凹６６２を有して示され、下部区画熱伝達板７４８が、陥凹６６２の中に嵌合するように、形状嵌合ライザ７７２を装着している。形状嵌合ライザ７７２は、組み立てられると陥凹６６２の中に、同一平面上または陥凹嵌合を形成してもよい。下部区画６００が上部区画に取り付けられると、ＴＥＣ層は、形状嵌合ライザ７７２を介して熱伝達層７４８と一致し、かつそれに連結される。図２１〜２５に示された実施形態では、熱電デバイスは、熱伝達グリース、パッド、またはゲル等の解放可能な熱伝達材料を使用して、熱交換器に直接接続される。下部区画および上部区画が係合されたときに、下部区画がＴＥＣ層の代わりに下部熱伝達板に嵌合するように適合される場合、下部区画熱伝達板は、エポキシを使用してＴＥＣ層に永久的に接着されてもよいことに留意されたい。
例示的なシステムの主要構成要素スタックの拡大図が図２２に示されている。ここで、ＴＥＣ層７４４は、上部区画の底部に組み込まれる。熱伝達板７４８は、流体６０４の頂面に沿って延在して、熱伝達板と流体６０４との間に広い接触面積を提供してもよい。熱伝達板７４８は、中央開口部７７０を含む。開口部７７０は、上記で引用される出願第１２／３６４，３２７号で説明されているように、変換器アセンブリ９００の移動のためのコントローラ機構を受容するように設計されている。熱伝達板ライザ７７２は、熱伝達板７４８の片側に含まれ、開口６６２の中へ上方に延在する。
熱電デバイス７４４は、熱伝達材料（図２３の参照数字７８０によって示される）、または熱伝導性である他の好適な接着剤あるいは構造によって、例えば、上記で説明されるようにライザ７７２の最上部に取りつけられる。熱電デバイス７４４と熱伝達板ライザ７７２の最上部との間の熱伝達材料７８０は、ライザ７７２と熱電デバイス７４４との間に熱伝導性接着を維持するが、一実施形態では解放可能である。実施例として、熱伝達材料７８０は、下部区画が上部区画に接続されたときに毛細管引力を通して適所に保持されてもよい。何らかの付着力が、構成要素の間で頑丈な接着を作るように提供されてもよいが、接着は、好ましくは解放可能である。永久的接着が所望される場合、熱伝達材料は、エポキシであってもよい。解放可能な選択肢が所望される場合、熱伝達材料は、パッドまたはグリースとなり得る。
同様に、熱交換器７５２は、第２の熱伝達材料７８２または他の好適な熱伝導性接続構造によって、熱電デバイス７４４の高温側に取りつけられる。ここでの接着も、熱伝導性である。上部５１０における熱伝達材料７８２は、エポキシまたは他の永久接着材料となり得る。
流体循環システム２０８（図２０）は、例えば、基部１３０の中に位置付けられる。流体循環システム２０８は、ポンプと熱交換器７５２との間の回路の中で、温度制御された水等の流体を送出する。ポンプからの流体は、入口７０６に流入し、出口７０５から流出する。実施形態では、流体循環システム２０８と熱交換器７５２との間の導管７０３、７０５は、水が、熱交換器からポンプを通って熱交換器へと戻る往復で通行するにつれて、熱交換器７５２からの水によって除去された熱が放散するように、熱伝導性である。そのようなものとして、冷却装置は、水から熱を除去するために必要とされなくてもよい。そのかわり、システムの熱損失が、熱交換器７５２に戻る前に水を冷却させる。流体が冷蔵される場合、出口ルート７０５およびポンプ入力ライン７０３が熱伝導性であってもよい一方で、流出ポンプライン７０４および治療ヘッド入口７０６は熱的に絶縁されている。一対の導管が入口ペアとして指定され、他方が出口ペアとして指定されている間に、流体が基部の中の水循環システムと治療ヘッドとの間の回路に流入する限り、導管は、流動方向を逆転させることができるという意味で一般的であることに留意されたい。
冷却装置または熱伝導性ラインの使用は、カートリッジ６００から除去される必要がある熱の量に大きく依存する。変換器アセンブリが、事実上熱が生成されないモード（例えば、低パルス繰り返し周波数診断モード）で動作する場合には、熱伝導性導管が、所望の一定レベルでカートリッジの温度状態を保つことに十分となる。しかしながら、変換器が非常に高い電力の治療モード操作された場合、カートリッジ６００の中の熱蓄積量、したがって、カートリッジ内部脱気水６０４は、冷却デバイス７５０を通して熱を取り除くことに役立つように冷蔵流体の使用を必要とするほど十分高くなる。一側面では、システムは、必要とされる場合に熱伝導性流体導管と、流体循環システム２０８の一部としての冷却装置との両方を装備している。そのようにして、システムは、下部区画６００の中で検出される熱温度に基づいて、冷却装置の使用を自動的に調節してもよい。検出は、結合液６０４の中に浸された、または熱伝達板７４８の温度を感知することが可能な下部区画６００の中の熱センサの使用を通して達成することができる。随意で、流体循環システムの中の冷却装置は、手動で制御されてもよい。
下部区画／カートリッジ６００の温度はまた、患者の皮膚感覚を低減するために使用されてもよい。疼痛を低減するための冷湿布の使用と同様に、カートリッジは、十分に低い温度を達成して、治療超音波処置への皮膚の感受性を低減するように調節されてもよい。
上記で説明されるように、下部区画６００は、変換器アセンブリ９００、変換器流体６０４、および熱伝達板７４８を含有する、密閉システムである。この密閉システムは、治療ヘッド５００から下部区画６００を除去することによって除去されてもよい。除去中に、一時的または解放可能な接着剤（例えば、熱伝達材料７８０）が、熱電デバイス７４４からの熱伝達板７４８の解放を可能にする。このように、熱伝達板７４８は、下部区画６００が上部区画５１０から除去されたときに熱電デバイス７４４から解放し、下部区画６００が除去および交換されたときに熱電デバイス７４４および熱交換器７５２が上部区画５１０の中にとどまることを可能にする。代替として、これらの部品は、下部区画６００に取りつけられたままであってもよく、同様に交換されてもよいが、上部区画５１０内に熱電デバイス７４４および熱交換器７５２を残すことによって、熱電デバイス７４４用の配線の着脱または他の再構成、あるいは熱交換器７５２用の流体入力または出力が必要とされない。加えて、これらの構成要素が上部区画の中にとどまるため、それらを交換する経費が回避される。
治療過程中に、変換器アセンブリ９００が発熱する。変換器アセンブリ９００が過熱された場合、変換器への損傷が発生する場合がある。図面に示された治療ヘッド５００の実施形態では、変換器アセンブリ９００の熱は、流体６０４の中で放散される。この熱は次に、冷却が継続してもよいように、および／または変換器を損傷するほど、あるいは患者に対して配置できないほど、治療ヘッド５００が熱くなりすぎないように、除去される。実施形態によれば、熱電デバイス７４４は、過熱が問題ではないように、流体６０４から熱を除去するために使用される。
治療ヘッドの動作中、電力供給２０４は、電圧を熱電デバイス７４４に供給し、熱電デバイスの高温側（図２０の上側）とその低温側（下側）との間で熱差を生成する。熱電デバイスは、システムから除去されることが所望される冷却ワット数の量、下部区画６００から冷却される冷却ワット数を表す熱電デバイスからの対応する冷却ワット数を流体冷却システムが除去するための能力、および下部区画からの所望の冷却を達成するように熱電デバイスに入れられる電気ワット数の量に基づいて、選択することができる。熱電デバイス冷却が１００％効率的ではないため、治療ヘッド５００の上部区画５１０の中の熱電冷却デバイスに接続される流体冷却熱交換器は、典型的には、下部区画６００からの冷却ワット数の熱ワット数、および所望の冷却ワット数を達成するように熱電デバイスに入れられる電気ワット数の組み合わせを除去することが可能である。例えば、用途において、熱電デバイスが６冷却ワットを達成するために１０電気ワットを必要とする場合には、熱交換器冷却システムは、所望の６ワットの冷却を達成するように、熱電デバイスの高温側を通して１６熱ワットを除去することが可能となるべきである。このシステムは、下部区画の直接冷却ほど効率的ではないが、下部区画が完全に密閉されたままになることを可能にし、付加的な便益性および使いやすさを提供する。
ＴＥＣデバイスを使用する実施形態では、単一の大型ＴＥＣよりもむしろ、複数のＴＥＣがより多くの熱を除去するために望ましくなり得る。より大型のデバイスは、効率性に収穫逓減を有する場合があり、より高い熱伝達効率が、より小型のワット数引き出しＴＥＣを使用することによって維持されてもよい。したがって、ＴＥＣ層は、平坦なパターンで配設される多数のＴＥＣデバイスを有してもよい。熱伝達板７４８は、ＴＥＣ層に配設される全てのＴＥＣデバイスに隣接することができる。同様に、上部区画の熱伝達デバイス７５２は、ＴＥＣ層の全ての上面に同時に隣接する。ＴＥＣ層７４４のサイズ、パターン、およびエネルギー引き出しは、大幅に変化してもよい。長方形の陥凹６６２がＴＥＣ層を受容するために示されているが、陥凹は、ＴＥＣ層を収容するように任意のサイズまたは計上であってもよい。層（および陥凹）の配向は水平である必要はなく、上部区画５１０とカートリッジ６００との間の界面の周囲に分布する複数のＴＥＣ層と噛合するために、複数の陥凹／開口ポートの組み合わせが使用されてもよい。陥凹６６２と界面接触する上部区画５１０の物理的限界は、ＴＥＣ層７４４となり得る。
熱電デバイス７４４の高温側から熱を除去するために、流体循環システム２０８は、熱交換器７５２を通して水等の流体を送出するポンプを有する。水は、熱交換器７５２を通る蛇行性経路または平行経路を取り、熱交換器を通って流れるにつれて熱を除去する。そのようなものとして、熱電デバイス７４４の低温側は、下部区画６００の中の密閉された脱気水６０４から熱を常に除去する。このようにして、下部区画６００は、所望の温度で維持されてもよい。熱交換器水の中の熱は、システムにおける熱損失を通して除去され、または下流冷却装置等の別の方式で除去されてもよい。しかしながら、導管における熱損失を使用することによって、受動冷却が発生し、付加的な熱除去デバイスは必要とされない。そのようなものとして、循環システム２０８を往復する導管による受動冷却は、経費を削減し、冷却装置または他の能動冷却システムに関する維持の問題を排除する。
ユーザが下部区画６００を交換することを所望するとき、熱伝達板７４８は、下部区画６００とともに除去され、熱電デバイス７４４およびその上側の全ては、上部区画５１０に取りつけられたままとなる。次いで、別の下部区画６００が上部区画５１０に取り付けられてもよく、次いで、治療ヘッド５００は、再び使用する準備ができている。
熱伝達板７４８、ライザ７７２、および熱伝導性材料７８０を有する、完全に組み立てられた下部区画熱伝達スタックを示す説明図が、図２４の下に示されている。図２４の最上部は、完全に組み立てられた上部区画熱吸収および液体ヒートシンクスタックを示す。図２５は、ＴＥＣ層を使用した熱伝達スタック全体の説明図を提供する。
実施形態（図２６）では、熱伝達板７４８は、下部区画６００の最上部を横断し、部分的に側面の下方に延在し、逆ボウル構造を形成する。この実施形態では、熱伝達板７４８は、下部区画６００の最上部を横断し、部分的に側面を下る、（下部区画６００内に配置される）脱気水等の下部区画流体と接触しており、それにより、それを通して下部区画流体から熱伝達板７４８の中へ熱を伝達することができる表面積を増加させる。逆ボウル状の熱伝達板７４８は、取外し可能／交換可能下部区画６００の構成要素であってもよい。示された実施形態では、熱伝達板７４８は、下部区画流体と接触している頂面６９５と、下部区画流体と接触し、下部区画６００の外部の一部を形成する周辺外部板６９８とを有する。頂面６９５および外部板６９８は、熱を周囲空気に伝達してもよいように熱伝導性となり得るか、または高温外面を提示することを回避するように外部から遮熱することができる。実施形態では、熱伝達板７４８は、頂面と、下部区画流体内に配置される部分側板（図示せず）とを含む。部分側板が下部区画流体内に配置されると、下部区画流体は、部分側板の両面と接触させられ、熱伝達板７４８と下部区画流体との間に増大した接触表面積をもたらす。この増加した接触表面積は、熱伝達板７４８と下部区画流体との間の熱伝達率を増加させることに役立ってもよい。下部区画流体内に配置される部分側板は、これらの浸漬した部分側板上の下部区画流体の流動を促進するように、流体開口部および／またはチャネルを含むことができる。熱電デバイス７４４の低温側は、熱伝達材料７８０によって熱伝達板７４８の最上部に取り付けることができ、熱交換器７５２は、熱伝達材料７８２によって熱電デバイス７４４の高温側に取り付けることができる。
下部区画流体は、変換器（下部区画６００内に配置される）が動作中であるときに音圧によって「撹拌」される。この「撹拌」は、カートリッジ内で常に循環し、それにより、熱交換構成要素と接触することに十分であってもよい。冷却された下部区画流体は、下部区画６００の下部分の中へ沈む傾向がある。変換器によって加熱される上昇流体および熱伝達板によって冷却される沈降流体の組み合わせは、変換器と下部区画流体との間、および下部区画流体と熱伝達板７４８との間の熱伝達率を増進することに役立つ、対流をもたらしてもよい。この対流はさらに、中心に位置する変換器によって加熱される下部区画流体の中心上昇を補完してもよい、冷却された下部区画流体の結果として生じる周辺沈降による熱伝達板７４８の部分側壁との接触により発生する、下部区画流体の冷却によって増進されてもよい。加えて、熱伝達板７４８と下部区画流体との間の増大した接触面積もまた、より低い平衡温度で下部区画流体を維持することに役立ってもよい。
実施形態では、熱交換過程は、カートリッジに密閉された流体の完全性を損なうことなく、流体循環システム２０８からカートリッジ６００の中へ流体を循環させることによって行われる（図２７Ａ）。熱交換器７５０は、下部区画流体６０４から熱を吸収するよう下部区画６００内に配置することができる。第１の熱交換器７５０は、流体回路７０６、７０５に物理的に接続されるため、流体制御回路２０８からの温度制御された流体は、下部区画流体６０４の熱を冷ますことができる。
第１の熱交換器７５０は、流体冷却装置（図示せず）を含有する流体循環回路２０８と流体的に連絡している、流体循環熱交換器である。実施形態では、第１の熱交換器７５０は、下部区画６００とともに除去される。第１の熱交換器７５０と流体循環システム２０８の中の冷却装置との間で流体（例えば、水）を樹幹させるために、ポンプ（図示せず）を使用することができる。
種々の構成を第１の熱交換器７５０に使用することができる。第１の熱交換器７５０は、熱伝導性金属（例えば、真鍮、銅、アルミニウム等）から作ることができる。第１の熱交換器７５０はまた、より効率的な熱伝達のために、その表面積を最大限化するように成形することもできる。そのような形状は、冷却のために当技術分野で周知であり、バッフル、コイル、または他の反復パターンのような一般的形状を含む。
第１の熱交換器７５０の使用は、いくつかの利点を提供することができる。例えば、上記で説明されるように、第１の熱交換器７５０は、下部区画流体の循環を促進し、それにより、熱伝達を増加させることに役立つよう位置することができる。加えて、第１の熱交換器７５０は、下部区画流体と接触している表面積の量を増加および／または最大限化し、それにより、熱伝達を増加させることに役立つように構成することができる。
冷却装置は、基部ユニット内の種々の場所に位置することができる。一側面では、冷却装置は、流体循環システム２０８の他の部分とともに位置する。冷却装置が流体循環システムに物理的に近接して位置付けられていない場合、依然としてシステム２０８の一部と見なされる。代替として、熱交換器７５０は、治療ヘッド５００の内側のみに構成要素を有する回路の中で冷却を可能にする方式で、上部区画５１０内に位置付けられてもよい。そのような実施形態は、空気流が継続的にヒートシンク上を移動することを確実にするように、空冷ヒートシンクおよびファンを含んでもよい。
図２８は、代替実施形態による、治療ヘッド５００（図１４）用の下部区画６００を示す。前または下レンズは、窓６０２（図２９Ａで最も良く示されている）と、側面６１４とを含む。
図３０は、下部区画からの流体が、複数の熱放射要素を有するヒートシンク（コンピュータ中央処理装置（ＣＰＵ）チップに使用されるヒートシンクと同様である）を含んでもよい熱放散ユニット７５０へと、上部区画の中へ循環させられる、別の実施形態を示す。ヒートシンクは、ヒートシンク上に空気を方向付けるためのファンを有してもよく、または流体槽の中に入れられ、流体循環システム２０８からの流体を使用して冷却されてもよい。一側面では、冷却目的で使用される流体は、水である。
下部区画６００は、その中に載置され、玉継手６０８を有する、変換器アセンブリ９００を含む。玉継手６０８は、上記で引用される米国特許出願第１２／３６４，３２７号で説明されているもの等の枢動機構６１０の一部である。開口部６１２は、変換器アセンブリ９００用のシャフト６１３の端に位置する。
下部区画６００は、下部区画６００の側壁６０３の内側に沿って延在する、熱交換器６１４を含む。熱交換器６１４は、好ましくは、銅等の高度に熱伝導性の材料で形成される。図面に示された実施形態では、熱交換器６１４は、側壁６０３の内側で下部区画６００の周囲の蛇行性経路の中で延在する、２組の管を含む。実施形態では、熱交換器６１４は、下部区画６００の外側部分上の空間を最大限化するように配設されるが、変換器アセンブリ６００の可動域外にある。一側面では、冷却システム７００は、所望の動作温度を維持するように、カートリッジ６００から必要なだけ多くの冷却ワットを除去することが可能である。変換器アセンブリが高電力で動作しており、変換器流体６０４が熱くなる場合、除去するべき冷却ワットは、６０冷却ワットほども高くてもよい。カートリッジの中の所望の温度、ならびにＴＥＣデバイスの配設および種類は、冷却範囲が得られることを確実にするように均衡を保たれる。いくつかの場合は、高い冷却ワットを必要としてもよいが、システムは、１５乃至２０冷却ワットを除去することによって動作することができる。この場合、冷蔵水および適切な流速の両方が、カートリッジ温度を１乃至３７℃の間に維持するために使用されてもよい。カートリッジの中の温度は、ユーザによって調整されてもよい。所望であれば、ＴＥＣ構成を、流体バッフル構成（図示せず）と組み合わせて使用することができる。
熱交換器６１４は、入口導管６１６と、出口導管６１８とを含む。入口および出口導管６１６、６１８は、ボールシール６２０、６２２に取り付けられ、弁取付具６２４、６２６を含む。シール６２０、６２２は、下部区画６００の頂板６３０の中に載置される。頂板６３０は、それを通ってシャフト６１３が延在する、中央開口部６３２を含む。Ｏリング６３４が、開口部の中に載置され、玉継手６０８に対して着座する。シャフト６１３および玉継手は、中央開口部６３２の中に嵌合する支持部材を形成する。Ｏリング６３４は、米国特許出願第１２／３６４，３２７号で説明されているように、変換器アセンブリ９００が枢動することを可能にし、開口部６３２における下部区画６００からの流体の漏出を防止する。枢動最上部６３６が、Ｏリング６３４を覆って嵌合する。玉継手６０８は、枢動最上部６３６と開口部６３２の内側周縁との間で捕捉される。
電気コネクタ６３８が、頂板６３０の片側に位置付けられる。ワイヤが、電気コネクタ６３８から変換器アセンブリ９００まで伸びてもよい。加えて、電気コネクタ６３８は、上部区画から通じる配線ハーネスまたは他の電気接続を受容するように構成されてもよい。代替実施形態では、変換器アセンブリ９００用のワイヤは、シャフト６１３に沿って、またはそれを下って延在してもよく、または別の方式で送られてもよい。電気コネクタ６３８は、好ましくは、迅速着脱式コネクタであり、治療ヘッドに取りつけられる配線ハーネスまたは他のコネクタ（図示せず）に接続する。配線ハーネスがコネクタ６３８に取り付けられると、ＨＩＦＵ変換器駆動用、または変換器アセンブリの中の他の電子機器用等の電力、あるいは通信信号が、配線回路を介して変換器アセンブリ９００に供給されてもよい。
随意で、整列柱６４０が、頂板６３０の１つの場所に位置付けられる。整列柱６４０は、インストーラが、設置中に下部区画６００を治療ヘッドの上部区画と適正に整列させることを可能にする。気泡トラップ６４２が、下部区画６００の内側に形成された気泡の捕捉のために提供されてもよい。実施形態では、変換器の音響経路から離して気泡を隔離するように、マイクロ弁６４４が気泡トラップ６４２に取り付けられる。マイクロ弁は、整列柱６４０の中に載置されてもよい。
下部区画６００を密閉することができ、音響窓６０２、側面６０３、および頂板６３０がエンクロージャを形成する。水等の結合液がエンクロージャの中で捕捉され、エンクロージャは永久的に密閉される。ガス浸出を防止するために、エンクロージャを形成する部分を、下部区画の中へのガス漏出を防止する材料で処理することができる。エンクロージャ内部は、シーラント、またはスパッタチタン等の金属化層で処理されてもよい。熱交換器６１４は、このエンクロージャの周囲に延在し、その蛇行性または平行経路構成、周囲に熱交換器６１４を延在させることによって、および二重導管配設を利用することによって提供される大量の表面積により、最適な熱対流を提供する。
以前の実施形態と同様に、水は、入口導管６１６および出口導管６１８を介して、熱交換器６１４を通して循環される。この水は、以前の実施形態で説明されるように、例えば、冷却のために基部ユニットへ循環されてもよく、または冷却のために熱電冷却器に取り付けられてもよく、または熱損失をもたらす不十分な保温を有する導管を通して送られてもよい。
図２９Ｂは、実施形態による、代替流体導管６１４Ａを表示する変換器カートリッジの最上部分の底部等角図である。導管６１４に使用される蛇行形状の代わりに、導管は、頂板６３０の内側部分を包み込む。そうでなければ、カートリッジは、構成が同じである。多くの他の形状を導管に使用することができる。
治療ヘッド５００は、ユーザの手に嵌合するためのくぼみ５０２を含む、上部区画５１０等の本体を含む（図３７）。上部区画５１０は、アームに取り付けられてもよく、および／または基部ユニットにつながるワイヤまたは導管を含んでもよい。
図２７Ｂは、下部区画６００が取り除かれている、例示的な上部区画５１０の底部斜視図である。上部区画５１０は、下部区画６００を受容するための陥凹５５４を含む。電気コネクタ５３８は、陥凹５５４の中に位置付けられる。
開口部５５８が、陥凹５５４の中に位置する。２つの流体コネクタ５６０、５６２は、陥凹５５４の対向角上に位置付けられる。これらの流体コネクタ５６０、５６２は、例えば、例えば、熱電冷却器、基部ユニットの中の冷却装置、熱的に非効率的であることによって冷却効果を提供する導管、または何らかの他の冷却構造あるいは個性につながる。
米国特許出願第１２／３６４，３２７号で説明されているもの等の駆動機構用の制御アーム５７８が、陥凹５５４の中心に位置付けられる。制御アーム５７８の角度は、駆動機構の位置によって決定されてもよい。
下部区画６００を治療ヘッドの上部区画５１０に取り付けるために、上部区画に接続される配線ハーネスまたは陥凹５５４が、電気コネクタ５３８に接続される。配線ハーネスが使用される場合、それは最初に接続される。陥凹５５４等の静止コネクタが使用される場合には、下部区画６００が上部区画５１０に取り付けられる際に、コネクタは電気コネクタ５３８に接続される。
いずれにしても、下部区画６００を上部区画５１０に取り付けるために、下部区画６００の頂板６３０は、上部区画の陥凹５５４の中に嵌合される。この嵌合を可能にするために、２つの流体ポート６２０、６２２が、上部区画５１０の中の対応する流体ポート５６０、５６２に整列させられる。オプションのガイド柱６４０が、上部区画の中の対応するメス構造、例えば、開口部５５８と整列させられる。流体ポート６２０、６２２は、上部区画５１０上の流体コネクタ５６０、５６２と整列し、かつそれに接続するために、シールを使用してもよい。整列中に、シャフト６１３上の開口部６１２は、上部区画５１０の底部上の制御アーム５７８と整列させられる。制御アーム５７８は、適正な整列のために中心に置かれる必要があってもよい。この目的を達成するために、制御アーム５７８を中心に置くための「ホーム」動作が提供されてもよい。この制御アーム５７８は、いったん設置されると、制御アームの移動が変換器アセンブリ９００の所望の移動を引き起こすように、（上部および下部区画が適正に組み立てられたときに）上部区画の中のアクチュエータアセンブリおよび下部区画の中の変換器アセンブリ９００に接続される。
整列後、下部区画６００は、上部区画５１０に押し込まれる。下部区画頂板６３０および上部区画陥凹５５４の２つの外形は、ともに嵌合する。電気コネクタ５３８は、対応する下部区画電気コネクタ６３８の上に着座する。機械的連結器５７８が、変換器アームアセンブリ６１２に係合する。流体コネクタが使用される場合、流体ライン５６０、５６２は、シール６２０、６２２に接続する。流体コネクタを開放または閉鎖するように、適切な弁が提供される。結節５７８は、シャフト６１３の開口部６１２の中へ嵌合する。ここで治療ヘッド５００は、動作の準備ができている。
いったん接続されると、冷却水は、流体コネクタ５６０、５６２を介して、熱交換器６１４に流入し、かつそこから流出してもよい。変換器アセンブリ９００の方向は、結節５７８および開口部６１２の取付を介して、駆動機構を使用することによって変更されてもよい。変換器アセンブリ９００は、コネクタ５３８、６３８を介して電力が提供されてもよい。
下部区画６００を断絶することは、逆の順序で行われる。つまり、下部区画６００は、上部区画から断絶される。所望であれば、上部区画５１０への下部区画６００の接続を維持するために、ラッチまたは他の係止機構が提供されてもよい。代替案として、流体コネクタ５６０、５６２へのシール６２０、６２２等の上部区画の適切な構成要素への下部区画６００の種々の構成要素の接続が、下部区画６００を適所に保つように十分な保持力を提供してもよい。上部区画から下部区画を接続および断絶することは、ツールの使用によって促進されてもよい。
実施形態によれば、図３２Ａ−Ｂ、３３Ａ−Ｂに示されるように、機械的補償器が下部区画６００に提供されてもよい。この機械的補償器は、治療ヘッドが操作される環境内の圧力変化、例えば、高度による圧力の変化を相殺するように、かつカートリッジを出荷する際の圧力変化に適応し、および／または経時的な水分損失に適応するように構成することができる。
機械的補償器は、種々の形態を成してもよい。圧力の変化に合わせて調整し、内部流体の所望の脱気状態を維持する、任意のデバイスが使用されてもよい。実施形態では、受動補償器は、閉鎖ピストン面６８６およびバネ６８４（図３２Ａ）を含有する本体６８０を有する。閉鎖ピストン面６８６は、下部区画／変換器カートリッジ６００の流体充填内部に暴露される、開口部６８８を有する。カートリッジは、全水分量とともに出荷され、（内部温度上昇または外部圧力減少により）内部水分量が膨張するにつれて、ピストン面６８６は、バネ６８４に対して後方に偏向し、内部容積が膨張することを可能にする（図３２Ｂ）。いったん温度または圧力が正常に戻ると、バネ力がピストンを前方に押し、容積を初期平衡に戻す。ピストンの後部は、大気に放出される。受動補償器の他の実施例は、金属ベローズ、空気充填ブラダ（流体から密閉された空気を有する）、発泡体または軟質デュロメータゴム構成要素のような圧縮性材料、あるいは拡張型外側筐体を含む。
実施形態では、能動補償器６９０が使用されてもよい。能動補償器は、補償器を操作するように、熱交換器の中の冷却水を取り出すことができる。補償器は、筐体６９２、ピストン６９４、および一方向弁６９６から成ることができる。カートリッジは、後退位置に内部ピストンを有する補償器の容積によって不足充填されて出荷される（図３３Ａ）。いったんカートリッジが設置され、システムがオンになると、冷却水の圧力は、ピストンを外向きに駆動して容積増加を強制する。ピストンは、圧力が均等化したときにピストン延長が停止するように、圧力を低減するようサイズ決定することができる（例：２０ＰＳＩにおける冷却水および２ＰＳＩとなることが所望される内圧、次いで、ピストン面積を１０：１に縮小することができる）（図３３Ｂ）。一方向弁は、ピストンが膨張することを可能にするが、収縮することを可能にせず、それにより、カートリッジの中の圧力を維持する。能動補償器の他の実施形態は、可撓性ブラダ、機械的ピストン、またはユーザ適用されたシリンジを含む。付加的な実施形態が容易に利用可能であり、当業者によって十分理解される。
実施形態では、カートリッジ６０４（図３１）の内面は、ガス透過性を防止するように薄い内側被覆６０１を含んでもよい。例えば、側面６０４、窓６０２、および頂板６３０がプラスチックでできている場合、大気ガスがチャンバに進入し、内側の流体に溶解することを防止するように、チタン基部層が提供されてもよい。この層は、好適な方式で取り付けられてもよいが、実施形態では、カートリッジの内面上に約５００乃至１５００オングストロームの間の厚さでスパッタされるチタンである。代替として、金属化層は、銅およびニッケル、またはプラスチックチャンバの細孔を充填し、ガスがチャンバに流入することを防止することに好適な任意の他の材料であってもよい。液体中の溶媒であるという要件を満たす任意の材料が、この目的で使用されてもよく（材料は相当量で溶液の中へ進入しない）、材料は、チャンバ材料を通るガス透過性を許容レベルまで低減する。一側面では、溶解酸素（ＤＯ）含有量は、約１０ｐｐｍを下回って保たれる。別の側面では、ＤＯ含有量は約８ｐｐｍを下回る。
実施形態では、被覆は、プラスチックのガス透過性を低減して、内部流体体積がガスを吸収することを防止する。これは、密閉水分量の中の溶解酸素レベルをあるレベルを下回って維持するように行われる。５００から１５００オングストロームの間に及ぶ金属化スパッタ被覆が、この目的で良く機能する。望ましくは、プラスチック筐体の内側は、８０マイクロインチの銅で被覆され、その後に１０マイクロインチのニッケルが続く。試験は、めっきがプラスチックのガス透過性を絶対的に低減することを示している。被覆金属の原子半径がプラスチックの細孔よりも小さいと仮定すると、厚さはそれほど重要ではない。金属の原子が細孔を覆い、充填すると考えられる。
温度センサが、下部区画６００の中の水の温度を感知するように提供されてもよい。所望であれば、動作は、動作を停止させること、動作を減速すること、または冷却を増加させること等によって、感知された温度に従って変わってもよい。
実施形態では、カートリッジは、主要システムの流体工学によって直接冷却されてもよい（図３１）。バッフルが除去され、流体システムからの流体が、入口ポートボールシール６２０を通ってカートリッジに直接流入し、出口ポートシール６２２を通って流出する。流体循環システムからの流体は、上部区画５１０に接続された後にカートリッジを氾濫させ、流体の中に変換器アセンブリ９００を浸す。流体の流速は、カートリッジを所望の内部温度にするための所望の冷却時間を提供するように調整される。これはまた、付加的な冷却を提供して、治療を受けている患者の皮膚感受性を低減する（皮膚上に冷湿布を配置するような）ために使用されてもよい。この実施形態では、流体循環システムは、カートリッジが最初に流体で溢れた時に流体によって変位させられるガスを除去するように、脱気ユニットを含む。実施形態では、流体は、濾過および脱気される水である。圧力調整デバイスまたは圧力制御システムは、窓が可撓性である場合に圧力下でカートリッジを保つために使用されてもよく、または内圧を生じさせてもよいカートリッジの何らかの他の構成要素が変化してもよい。
本明細書で説明される治療ヘッドは、いくつかの便益性を提供する。第１に、下部区画は、水コネクタまたは水導管を伴わない内蔵式ユニットとなり得る。そのような下部区画または変換器カートリッジは、下部区画が交換されるときに排出される必要がない。したがって、従来技術のシステムと違って、水は、基部ユニットから下部区画に循環されず、下部区画の中への水の特定の圧力は、維持される必要がない。
加えて、いくつかの実施形態では、下部区画および変換器は、ワイヤまたは水あるいは他の流体導管の除去を必要としない、容易に交換可能なユニットに組み込まれる。単に下部区画を上部区画に取り付けることによって、熱伝達板または熱交換器が熱電デバイスに取り付けられ、下部区画は使用に準備される。
ここで、下部区画またはカートリッジ６００で使用される変換器アセンブリ９００を説明する。実施形態では、変換器アセンブリは、円筒形シェルの一端に載置される変換器を有する円筒形シェルと、円筒形シェルの反対端に載置される機械的アームおよび電気コネクタとを有する。シェルは、変換器を作動し、変換器からシステム１００の任意の他の部分への任意のデータフィードバックフローを取り扱うことに専念したＰＣＢを含有する。変換器は、同一出願人による、「Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」と題された同時係属米国特許出願第１２／０５１，０７３号で以前に説明されているような、単一要素の機械的集束超音波変換器であってもよい。代替として、変換器は、超音波治療を送達する能力を有する、環状アレイ、線形アレイ、または位相アレイ変換器であってもよい。
別の側面では、インターフェースケーブル１１６は、電力を提供し、アレイ変換器の個別要素からの信号を制御し、受信するための同軸ケーブルを有する。変換器アレイが単一の制御ラインに結び付けられた１つよりも多くの要素を有する場合は、ケーブル１１６の中のより少ないチャネルが使用されてもよく、全ての結び付けられた要素が、同じコマンド信号から同時に励起されることを可能にする。
本明細書で説明されるシステムにおいて使用するための変換器アセンブリは、なんらかの変化例を可能にしてもよい。トールスタックまたはショートスタック変換器アセンブリが提供される。トールスタック変換器は、治療ヘッドの中の変換器を交換するための特徴を保有する。ショートスタック変換器は、変換器カートリッジを利用してもよい実施形態に提供される。変換器カートリッジの中でトールスタック変換器を使用することが可能であるが、カートリッジが細長くなり、変化期が３次元枢動弧を描いて移動させられる際に、枢動アームの端部上の変換器の質量が問題となる場合がある。第１に、トールスタック変換器アセンブリが説明される。実施形態では、治療ヘッドとともに使用するための変換器が説明される（図３６Ａ）。変換器は、「Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」と題された同時係属米国特許出願第１２／０５１，０７３号で以前に説明されているものと同様となり得る。実施形態では、実質的に円筒形の形状を有する筐体３６１６がある。筐体３６１６は、絶縁層３６３４の付近に位置する頸部下方領域と、機械的集束変換器３６２２の付近のより大きい直径とを有する。変換器側３６２０は開いているか、または窓を有するため、超音波エネルギーが妨げられていない筐体３６１６から外へ散布されてもよい。変換器３６２２は、開放端３６２０の付近に固定され、一式の接続ピン３６２４を介してインターフェース３６２８に接続する。接続ピン３６２４は、筐体３６１６の内側に同心性裏地３６２６を伴って適所に保持される。インターフェース３６２８は、前述のように一式の接続ワイヤであってもよく、または回路、ＰＣＢ、ＰＣ（Ｂ）Ａ、または他のハードウェア構成要素を含んでもよい。インターフェースはまた、変換器３６２２を調節するための変圧器３６４２、医療システムへ交換可能な変換器３６１０を識別することに役立つデータチップまたは集積回路（ＩＣ）３６３０等の付加的な電子機器を有してもよい。付加的な構成要素が以下で説明される。
変換器３６２２の後ろには、水または大気が変換器アセンブリ３６１０の内部区画に進入することを防止するためのシール３６１４がある。シール３６１４と併せて、ピンの腐食および／または外部電気コネクタ３６４０間のクロストークを低減するために、絶縁層３６３４が稼働している。変換器側３６２０も外部環境に対して密閉されていることに留意されたい。変換器側３６２０が、変換器３６２２自体および漏出を防止するために使用することができる種々の化合物を用いて密閉されてもよい一方で、シール３６１４は、外部電気コネクタ３６４０の突起部用の１つ以上の開口３６５０を有する。開口３６５０は、典型的には、電気コネクタ３６４０の通過を可能にするほど十分に大きい。開口は、開口とピンとの間の流体の浸出、封止剤の使用、または両方を防止するように締り嵌めに依存してもよい。開口３６５０は、はんだ、エポキシ、樹脂、接着剤、または他の好適な封止剤を使用して、いったん外部電気コネクタ３６４０が配置されると、密閉されてもよい。機械的コネクタ３６３２は、筐体の上に位置し、医療システムソケット３６３８上の対応する接続の係合のために設計されている。機械的受容要素３６３６および機械的コネクタ３６３２は、変換器・システム接続を形成する。この接続は、典型的には、高い耐久性を有するものである。反復信頼性が望ましいが、いずれか１つの特定の変換器が多数の回数で除去および挿入されることが想定されないため、変換器コネクタ３６３２には必要とされない。
変換器コネクタ３６３２の設計およびシステム側接続（受容器）３６３６は、個別変換器が要求に応じて医療システムと交換されることを可能にする。これは、単一の医療システムが、その動作範囲において多大な多様性を有することを可能にする。それぞれの新しい変換器は、追加能力、ならびに摩耗した、または古くなった部品の交換品を提供することができる。一側面では、低挿入力コネクタ３６３２および受容器３６３６の組み合わせを用いて、システムへの変換器３６１０の噛合を達成することができる。たとえ挿入力が低くても、接続が頑丈であるため、変換器３６１０は、ソケット３６３８の中に載置されている間に安定する。システムと変換器との間の電気通信は、どのようにソケットが移動させられる場合があるかにかかわらず維持される。ソケットは、連結器に取り付けられ、変換器がモータアセンブリによる必要に応じて移動することを可能にする。
別の実施形態では、短縮された高さを有する変換器アセンブリが、変換器カートリッジの中で使用されてもよい（ショートスタック変換器アセンブリ）。実施形態の一側面では、変換器は、円筒形筐体を排除する。代わりに、変換器は、変換器自体のサイズに大体寸法決定された短い筐体の中へ配置されてもよい（図３６Ｂ）。変換器６４０２は、合致層６４０４を有し、変換器は、下部筐体６４０６の内側で設定される。下部筐体６４０６は、変換器６４０２の円周に合致するように寸法決定された、内側リング状切り欠きを有する。変換器は、接着剤を使用して下部筐体の中へ固定されてもよく、または定位置に溶接されてもよい。代替として、変換器は、電気接点を支持するためのドーナツ形支持材６４１４によって、下部筐体の中へ圧入されてもよい。フレックス回路６４０８が支持材６４１４の上に置かれ、上部ケーシング６４１０がアセンブリを一緒に密閉するために使用される。上部ケーシング６４１０は、玉継手からガイドアームを受容するために使用される陥凹６４１２のためのスペースをあけるように、隆起ルーフラインを有する。アームは、アーム構成要素と上部ケーシングとの間の接着を固定するように、締り嵌め、糊、または他の接着剤を使用して、陥凹の中へ嵌合されてもよい。係止部品６４２０が、上部ケーシング６４１０、フレックス回路６４０８、および下部筐体６４０６を一緒に固定することに役立つために使用される。
実施形態では、フレックス回路６５０８は、一式のバネ荷重電気ピン６５０１ａ−ｎを使用して、変換器６５０２に接続する（図３６Ｃ）。バネ荷重電気ピン（ポゴピン）は、ドーナツ形支持材６５１４の中に着座され、ピンのバネ張力は、変換器６５０２上に圧力を提供して、下部６５０６に対して適正に着座された変換器を保つ。筐体はまた、移動柱に係合するための陥凹６５１２を有する上部筐体６５１０も有する。電気ピン６５０１a-nは、変換器上の電気ランドまたは接点に接続する。合致層６５０４も、変換器上に提供
される。
ショート変換器スタックの組立説明図が、図３６Ｄに示されている。下部６６０６が内周上に穴縁を有するため、変換器６６０２に接着された合致層６６０４は、穴縁上に位置することができる。ドーナツ形支持材６６１４は、変換器６６０２および合致層６６０４アセンブリ上に位置し、バネ荷重ピンであってもよい、一式の電気接点ピン６６０１ａ−ｎの物理的支持を提供する。電気接点ピンは、フレックス回路６６０８および変換器６６０２と電気通信している。上部筐体６６１０は、フレックス回路、ドーナツ形支持材、および下部筐体６６０６の上に位置する。上部６６１０は、下部に接着されてもよい。シールおよび係止部品６６２０は、アセンブリの中へフレックス回路６６０８を固定するために使用されてもよい。フレックス回路は、ショート変換器スタックと治療ヘッドとの間に電気接続および通信を提供する、電気コネクタ６６３０を有する。電気コネクタ６６３０は、電気ポート６３８内に嵌合するように成形されてもよい（図２９−３１Ａ）。フレックス回路の円形開口６６４０は、玉継手６１０上に嵌合し、包み込んで変換器に接続するように位置付けられてもよい。ショートスタック変換器が、変換器アセンブリ９００の代わりに使用されてもよい。
別の実施形態では、ハイブリッドスタック変換器が使用されてもよい。ハイブリッドスタック変換器は、ショートスタック変換器アセンブリの空間節約特徴、およびトールスタック変換器アセンブリで使用されるシステム(治療ヘッド)と変換器アセンブリとの間のソケット型交換とを組み合わせる。このハイブリッドスタックは、取外し可能キャップおよび治療ヘッドの下端によって画定される変換器チャンバのサイズが縮小されるため、治療ヘッドが少量の結合液を使用することを可能にする。
本明細書で説明される種々の変換器アセンブリで使用される変換器は、典型的には、高強度集束超音波変換器である。集束は、機械的集束（曲線）変換器、または環状アレイ、線形アレイ、および２Ｄアレイ等の電子的操作／集束変換器を使用することによって、達成されてもよい。
変換器筐体は、ガスが変換器アセンブリの内側からカートリッジで使用される脱気流体の中へ浸透することを防止するように、円筒形筐体の内側に金属化層を有してもよい。さらに、変換器筐体は、カートリッジ内でさらなる可動性を可能にするように、縮小した軸長を有する。従来技術と比べた構成要素のスタックの短縮は、筐体を縮小し、構成要素間の空間を緊密にすることによって達成され、同調変成器または電気コネクタ等の構成要素の軸方向高さを低減することを含んでもよい。筐体は、冷却システムまたは側壁内で絡まることなく、変換器が所望に応じてカートリッジ内で移動および枢動することを可能にするように寸法決定される。代替として、アレイ変換器が変換器アセンブリで使用されてもよい。
随意で、種々の実施形態において本明細書で説明されるような治療ヘッド５００はまた、治療ヘッドによる治療前に、システム内から患者の身体上に結合液を分配するための流体噴霧システムを含んでもよい。ここで、噴霧デバイスを保有するシステムが図３７−４４に示されている。一側面では、流体循環システム２０８で使用される流体も、患者身体上で結合液として使用される。医療用超音波システム１００は、流体が治療ヘッド５００の中へ送出される、少なくとも１つのポンプおよびフィルタセット２２０を含む、流体システム２０８を有する。流体は、噴霧器用の結合溶液として使用されることに加えて、本明細書で説明される機能および目的のうちのいずれかで使用されてもよい。噴霧器５８８（図３７）は、治療ヘッド５００の上部区画５１０内に位置付けられ、手動トリガ５１４に結び付けられる。ユーザは、患者の所望の部分に噴霧器５８８を向け、トリガ５１４を押下することによって患者上に結合液を噴霧してもよい。流体システムの中の流体が圧力を受けているため、流体は、ユーザが狙う所望の領域に噴出し、覆うことができる。
一実施形態では、流体は、本質的に水から成る。流体システムの中の水は、望ましくは、約９９．０％以上純粋であり、典型的には、大型粒子状物質を含まない。ポンプおよびフィルタセット２２０の中のフィルタは、水中の粒子質量および不純物を、約０．２μｍ（ミクロン）等の所定の直径まで除去するべきである。より小さい、または大きい網目サイズのフィルタが、水中の粒子状物質の種類に応じて使用されてもよく、例えば、細菌増殖を防止して、より多孔質のフィルタを可能にするために、殺生物剤が使用されてもよい一方で、殺生物剤の不足は、最近を捕捉するために、小細孔フィルタを必要とする。流体は、典型的には、界面活性剤を含有しない。Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ
ｆｏｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａ ＨＩＦＵ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｔｏ ａ Ｓｋｉｎ Ｓｕｒｆａｃｅと題された、同時係属米国特許出願第１１／３７３４１９号で説明されているような、結合溶液としての水の一般的使用は、界面活性剤が概して必要とされないことを示す。一側面では、水は、脱気され、濾過され、ゲルを含まず、実質的に純粋である。
超音波ヘッド５００の外部は、操作者によって容易に取り扱われる人間工学的形状因子となり得る。一実施形態の例が図３７に示されているが、治療ヘッドは、多くの他の形態を成してもよい。治療ヘッド５００は、そこから延在して基部ユニット１３０へと進む、ケーブルを有してもよい。
使用中に、超音波ヘッド５００は、手動で患者の皮膚と接触させられる。超音波治療が超音波ヘッド５００を通して投与される。
図３７に示されるように、超音波ヘッド５００は、下部区画６００またはカートリッジと、上部区画５１０とを含むことができる。上部区画５１０は、望ましくは乾燥しており、ワイヤ、ケーブル、モータアセンブリ、および／または下部区画６００の中に載置される変換器用の他の特徴を収納する。下部区画６００は、好ましくは、変換器から下部区画の底部付近に位置する可撓性窓６０２へ、およびそれを通して超音波エネルギーを結合するために使用される、脱気水等の流体を含有する。
動作中、技術者は、患者に隣接して医療用超音波システム１００を転がすことができる。技術者は、超音波治療ヘッド５００を把持し、基部１３０に接続するケーブル１１６を除いて自由に振りかざして治療ヘッド５００を所望の位置へ移動させることができる。超音波ヘッド５００は、窓６０２が患者と接触するように整列させられる。表示部／ＵＩ１０２は、適切な治療または診断検査を生成するように操作されてもよい。使用中、下部区画６００の中に載置された変換器は、米国公開出願第２００６／０１２２５０９号で説明されているように、例えば、脂肪組織の破壊のために使用されてもよい、超音波エネルギーを生成する。
下部区画６００の中に載置される変換器アセンブリ９００は、種々の異なる形態を成してもよく、実施形態では、前述のように窓６０２の種々の異なる場所へ向かって集束してもよいように移動可能である。
本書の背景技術の項、ならびに「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ
Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａ ＨＩＦＵ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｔｏ ａ Ｓｋｉｎ Ｓｕｒｆａｃｅ」と題された、上記の組み込まれた米国特許出願第１１／３７３４１９号で説明されているように、超音波ヘッドの変換器によって放出される超音波エネルギーの減衰または反射を低減または防止するために、結合剤または流体（例えば、水）を超音波ヘッドと皮膚との間で使用することができる。この目的を達成するために、カートリッジ６００とユーザの身体との間の伝達性を増進するためには、実質的に均等に皮膚を湿らすように結合液を皮膚表面に塗布することができる。次いで、伝送窓６０２は、皮膚表面との可撓性窓の面にわたる接触を提供するように、皮膚上に配置し、皮膚表面にわずかに押し込むことができる。
図３８は、実施形態による、結合液の統合制御分散を伴う医療用超音波システムの（一部の）ブロック図である。医療用超音波システム１００は、超音波ヘッド５００を含む。超音波ヘッド５００とは、それを通して結合液が分散される、噴霧ノズル等の１つ以上の結合液分散デバイス５８２が連結される。結合液源５８６から１つ以上の結合液分散デバイス５８２への結合液の移送を制御するために、流量制御サブシステム５８４が使用される。
実施形態では、システム１００は、治療ヘッド５００を握っている間に上部区画５１０の上および至近距離に位置付けられるトリガ５１４（図３９）を使用することによって、超音波ヘッドを手に握っている間に医師、技術者、または他のユーザが、冷却流体の分散を制御することができるように構成される。基部ユニットの流体システムによって分配される冷却流体を分散させることによって、治療ヘッドから手を放すことなく、または別個の結合液を分散させるための付属デバイスに手を伸ばしている間に気を取られることなく、操作者は、生存結合液を生成することができる。したがって、実施形態では、システムの内側で使用される冷却流体はまた、システムの外側で使用される結合液であってもよい。分散流体は、システムの外側にある（分散される）とき結合液と呼ばれる。
結合液は、結合液を皮膚上に噴霧することによって、結合液分散デバイス５８２によって塗布されてもよい。例えば、１つ以上の結合液分散デバイス５８２は、上記で論議されるように、ある水分量を患者の皮膚上に分散させるように構成される１つ以上の噴霧ノズルを含むことができる。１つ以上の噴霧ノズルは、超音波ヘッドが患者からわずかに離間されたときに、変換器カートリッジの周囲で噴霧して、可撓性窓の下に位置する患者の皮膚の上に結合液を分散させることができるように、超音波ヘッドに対して位置付け、配向されることができる。単一の噴霧ノズルを使用することができるが、実施形態では、可撓性窓の下に位置する患者の皮膚の一部分を覆うために、噴霧ノズルのそれぞれが位置付けられ、配向される必要があるだけであるように、複数の噴霧ノズルが使用される。
１つ以上の流体分散デバイス５８２はまた、結合液が毛細管作用によって拡散し得るように、可撓性窓６０２と皮膚表面との間の空間に結合液を導入するように構成されることもできる。そのような配設では、ノズルが、ある量の結合液を患者の皮膚上に分散させるために使用されるので、皮膚表面は、少なくとも軽く湿潤される。結合液が皮膚表面上に噴霧されるにつれて、液滴が皮膚上に堆積される。一側面では、液滴は、小さく、相互から分離したままであるので、液滴は、一緒に溜まって皮膚表面から転がり落ちない。カートリッジ６００が湿った皮膚表面上に配置されると、液滴が圧縮される。液滴は、崩壊して一緒に流れ、結合液の薄膜を形成する。結合液の薄膜は、毛細管引力によって変換器と皮膚との間の適所に保持される。
上記で論議されるように配向される１つ以上の噴霧ノズルに加えて、またはその代わりに、流体分散デバイス５８２は、種々の他の流体導入アプローチを使用してもよい。例えば、放出された結合液が、可撓性窓と皮膚表面との間の空間に導入されるように、１つ以上の流体ラインが位置付けられ、配向されてもよい。さらなる実施形態として、結合液は、可撓性窓の周囲に分布する複数の放出ポートを有する周辺マニホールドに供給されてもよい。１つ以上の周辺密閉部材も、可撓性窓と患者の皮膚との間に結合液を保持することに役立つように使用されることができる。
別の実施形態では、超音波ヘッド５００が皮膚表面に近接して保持される場合、結合液は、可撓性窓６０２と皮膚表面との間の空間に導入されてもよく、結合液は、毛管作用によって均等に拡散してもよい。例えば、噴霧ノズルは、可撓性窓６０２と皮膚表面との間の周辺間隙に向かって水を噴霧するよう配向されることができる。均等な分布は、大きなエアポケットを押し出すことに役立つように、皮膚表面上で超音波ヘッドを穏やかに揺らすことによって推進されてもよい。
流量制御サブシステム５８４は、種々の構成要素を含むことができる。例えば、流量制御サブシステム５８４は、超音波ヘッドと連結されるハンドポンプまたは手作動型スイッチ５１４を含むことができ、あるいは、外科医または技術者が超音波ヘッドを握っている間に使用するために位置付けられるフットポンプまたは足作動型スイッチを含むことができる。流量制御サブシステムは、手または足操作型ポンプ等によって、手動で作動させることができる。流量制御サブシステム５８４は、１つ以上の電気ポンプ、制御弁、および／または制御スイッチの組み合わせを含むことができる。
種々の結合液源５８６も使用することができる。例えば、患者の皮膚上への後続の分散のためにある量の結合／冷却流体を保持するために、複合結合／冷却流体貯留部を使用することができる。結合液源はまた、水が結合液として使用される給水ライン等の流体供給ラインとなり得る。以下でより詳細に論議されるように、結合液源は、超音波ヘッドを冷却するために水を使用するように構成される流体システム等の流体システムを含むことができる。
図３９は、結合液源として結合液貯留部２０８ａを含む、医療用超音波システム１００を図示する。超音波システム１００は、基部ユニット１３０と、ユニグリップハンドル２０２を有する超音波ヘッド５００とを含む。結合液貯留部２０８ａは、基部ユニット１３０内に位置し、１つ以上の結合液ライン１１６ｆを介して１つ以上の結合液分散デバイスと結合することができる（図４１）。貯留部と１つ以上の流体分散デバイスとの間の流体的に連絡を制御するために、ソレノイド弁および／または流体ポンプ等の１つ以上の流量制御デバイスを含む、流量制御サブシステムを使用することができる。例えば、貯留部２０８ａの中の結合液が（例えば、１０乃至２０ｐｓｉｇで）加圧される場合、制御流体の分散を調節するために、弁（例えば、ソレノイド弁）を使用することができる。基部ユニットからのケーブル１１６は、流体コントローラ７０７の中へ降下するインターフェースケーブルからの流体ライン１１６ｆを伴って示されている。流体コントローラ７０７から、１つの流体ライン７０９が噴霧器５８２へ進む。複数のラインが、複数の噴霧器に供給するために使用されてもよい。流体コントローラから退出する他の流体ラインは、冷却デバイス７５０への流体経路７０４用の流体入力ラインである。温水がカートリッジから流体循環回路７００に戻る、帰還ライン７０５も示されている。図４１はまた、モータアセンブリを通過し、制御アーム５７８の中心を通ってカートリッジに進入することによって、電力および同軸ライン１１６ｔの１つの可能なルートも示す。代替として、変換器アセンブリ用の電力および制御ラインは、別個の電気コネクタを通過してもよい。
ソレノイド弁を起動するために、瞬時スイッチ（すなわち、閉鎖位置で保持されている間のみ接点が係合する、常時開スイッチ）等の制御スイッチを使用することができる。貯留部から１つ以上の流体分散デバイス（例えば、噴霧ノズル）に結合液を移送するポンプを起動するためにも、制御スイッチを使用することができる。ポンプおよびソレノイド弁の組み合わせも使用することができる。手または足作動型ポンプ等の手動作動型ポンプも使用することができる。流量制御デバイスが、貯留部２０８ａの内側に、または結合液ライン１１６ｆに沿って位置することができる。
制御スイッチは、操作者が超音波ヘッドのハンドルから手を放す必要がないように、医療用超音波システムの操作者による便利な使用のために位置することができる。例えば、瞬時スイッチ等の制御スイッチは、操作者の親指によって操作可能となるように、ハンドルのうちの１つと連結することができる。さらなる実施例として、足作動型制御スイッチも使用することができる。そのような足作動型制御スイッチは、便利な場所で直接的に基部ユニットに連結することができ、または便利な場所で操作者によって位置付けることができる別個のユニットとなり得る。
別の実施形態では、デバイス１００に対する別の機能を有する流体システムから抽出される結合液を結合液として使用するために、皮膚上に噴霧することができる。例えば、水を冷却システムから抽出し、結合液として使用するために患者の皮膚に噴霧することができる。例えば、そのような冷却システムは、超音波ヘッド内に位置する熱交換器と外部熱交換器との間で冷却水を循環させるように構成することができる。冷却水は、超音波ヘッドから熱を吸収し、外部熱交換器において熱を解放することができる。超音波ヘッドから熱を吸収した後、冷却水は、不快感を引き起こすことなく（すなわち、冷たすぎず、熱すぎない状態で）患者の皮膚に噴霧することができる温度であってもよい。冷却システムは、分散された冷却水を冷却システムに補充するように、供給貯留部または供給ラインと連結することができる。他の流体システムが使用されてもよい。
図４０は、結合液を取得することができる流体システム２０８を有する、実施形態による医療用超音波システム１００の（一部の）ブロック図である。上記で論議される医療用超音波システム１００と同様に、医療用超音波システム１００は、超音波ヘッド５００と、超音波ヘッドと連結される１つ以上の結合液分散デバイス５８２と、流体システム２０８から１つ以上の流体分散デバイス５８２までの結合液の移送を制御するために使用される流量制御サブシステム５８４とを含む（図４１）。流体システム２０８は、超音波変換器によって生成される熱を放散するために、超音波ヘッドを冷却するための水を使用するように構成される冷却システム等の、結合液（例えば、水）を含有する任意の流体システムであり得る。１つ以上の結合液分散デバイス５８２および流量制御サブシステム５８４は、医療用超音波システム１００（図３９に示される）を参照して上記で論議されるもの等の種々の構成要素および構成を含むことができる。
図４４Ａは、実施形態による、統合噴霧ノズル５８２を有する超音波治療ヘッド５００の斜視図である。統合噴霧ノズル５８２は、超音波治療ヘッド５００の周囲に分布し、上記で論議されるように結合液を分散させるように配向することができる。２つの噴霧ノズル５８２が示されているが、１つ以上の噴霧ノズル５８２を使用することができる。例えば、その上に１つの噴霧ノズル５８２を有する超音波ヘッド５８２の両側とともに、４つの噴霧ノズルを使用することができる。噴霧ノズル５８２は、噴霧パターン７０を介して結合液を分散させるよう位置付け、配向することができる。上記で論議されるように、１つ以上の噴霧パターン７０は、可撓性窓６０２が患者の皮膚に隣接して保持されるときに、可撓性窓６０２の下に位置する患者の皮膚上に結合液を分散および／または導入するために使用することができる。実施形態では、１つ以上の噴霧パターン７０は、可撓性窓が患者の皮膚から所定の距離に離間されているとき、可撓性窓６０２の下に位置する患者の皮膚の領域を完全に覆うように構成される。
図４４Ｂは、以下で説明されるように、治療ヘッド５００を患者の身体上に引かれた格子線に整列させることの実施形態を提供する。治療ヘッドは、レーザ、ＬＥＤライト、または他の光投影要素を使用して、交差線４４０６、４４０８の形態で患者の皮膚上の誘導光４４０２、４４０４を介して整列マーカを投影してもよい。そのような要素は、容易に利用可能であり、ユーザに対するガイド指標を生成するように治療ヘッドの外部上に組み込まれてもよい。光源は、患者皮膚上に直接、または反射デバイス（視覚走査線を生成するレーザとともに使用されることがある、発振反射体等）を介して提示されてもよい。
図４２は、実施形態による、ハンドル５８４内に配置された１つ以上の噴霧ノズル５８２を有する超音波治療ヘッド５００の斜視図である。超音波ヘッドが患者の皮膚に隣接して保持されるときに、噴霧パターン８６を可撓性窓６０２の下に位置する患者の皮膚に向かって方向付けることができるように、噴霧ノズル５８２は、超音波治療ヘッド５００からオフセットされたハンドル５８４の領域の中に配置することができる。そのような配向は、結合液塗布中の位置から、超音波治療または診断検査中の位置への超音波ヘッドの移動量を低減することに役立つことができる。超音波ヘッドは、結合液が塗布された後に皮膚と接触するように移動させることができる。１つ以上の噴霧ノズル５８２は、超音波ヘッドをハンドル５８４で握っている間に、結果として生じる噴霧パターン８６が外科医または技術者の手に影響を及ぼさないように、位置し、配向することができる。
図４３は、実施形態による、１つ以上のオフセット噴霧ノズル５９２を有する超音波治療ヘッド５００の斜視図である。１つ以上の噴霧ノズル５９２は、１つ以上の導管５９４等を介して、超音波治療ヘッド５００からオフセットされることができる。上述のように、そのようなオフセットによって１つ以上の噴霧ノズル５９２は、結合液塗布中の位置から、超音波治療または診断検査中の位置への超音波ヘッドの移動量を低減する、１つ以上の噴霧パターン９６をもたらすように配向されることができる。噴霧導管は、固定されるか、または格納式であってもよい。
治療ヘッド５００を患者身体上で整列させるために、医師は最初に、患者の皮膚上にガイドラインのパターンを作ることができる。ガイドラインのパターンは、１つ以上の部位範囲を形成する。ガイドラインは、医師またはユーザが患者上に治療ヘッドを配置し、順序正しく継続してガイドラインの下の所望量の組織を治療することを可能にする。本明細書で説明されるガイドラインは、いくつかのガイドラインテンプレート８００（図４５）のうちの１つを使用して作成される。治療ヘッド５００が、カートリッジ６００の上、および／または上部区画５１０の上のいずれか一方に整列マーカを含むことができるため、ユーザは、治療ヘッド５００を患者上のガイドラインと整列させることができる。整列マーカは、角ではなく治療ヘッドの側面上に位置することができる。
組み立てられた治療ヘッドの一側面では、治療ヘッドの整列特徴として治療ヘッド６００の側面上の特徴を使用することによって、ユーザが、患者の皮膚上の治療ヘッドの設置面積よりも小さい可変サイズの領域を治療することを可能にする。完全な格子が患者の上に引かれた場合には、格子線の間隔は、治療ヘッド面のサイズと一致する必要はない（部位間の間隔が所望されない場合、それらが治療ヘッドの治療可能な領域よりも小さい限り）。事実上、整列は、線によって包含される面積よりもむしろ、格子の水平線と垂直線との交差に関する。これは、物理的治療ヘッド面積を有する所与の治療ヘッドが、ユーザが望むような治療領域に合致する必要がないことを可能にする。別の言い方をすると、所望の治療領域の面積および形状に基づいて、複数の格子サイズテンプレートとともに、所与の治療ヘッド面積（サイズ）を使用することができる。２つの実施例が図４６および４７に示され、図４７が治療ヘッドと同じサイズの格子を有する一方で、図４６は治療ヘッドの面積の約３／４である部位の面積を有する。他の変化例が当然ながら可能であるが、出願が冗長になることを防止するように図表で示されていない。
格子自体は、角に印を付けるとことと比較して、引くのが非常に迅速かつ容易である。線を用いて、最終的に引かれる線の数は、＝（行＋１）＋（列＋１）である。角を用いると、最終的に角の数は＝（行＋１）＊（列＋１）である。よって、例えば、４行×５列の治療格子面積を用いて、３０の角に対比して引くべき１１の線がある。テンプレート例８００が図４５に示されている。テンプレート８００は、ユーザが患者上に線８０６を引くことを可能にする、平行ガイドライン８０８を含む。実施例として、ユーザは、１組の平行線を引き、テンプレート８００を９０度回転させ、次いで、第１組の線に交差する第２組の線を引いてもよい。次いで、２組の線は、図４６または４７に示された格子パターンのうちの１つ等の格子を形成する。
可変の部位範囲および種々のテンプレートがガイドラインに印を付けるために利用可能である場合には、患者上に１つのサイズの格子に印を付け、次いで、異なるサイズの部位を治療するようにシステムを設定することによって、ユーザが間違える可能性を最小化することが望ましくなり得る。この可能性を最小化するために、システムが読み取ることができる特徴を、テンプレートに組み込むことができる。次いで、ユーザが患者に印付けた後、次いで、テンプレートをシステムに提示し、例えば、患者マーキングに合致するように機械を設定するために、印を付けられた部位範囲であり得る特徴を読み取らせる。この特徴は、マーキングテンプレート８００上の組み込みバーコード８０２を用いて、またはテンプレートに組み込まれた無周波数識別（ＲＦＩＤ）型タグを用いて実装することができる。いずれの場合も、ユーザは、システムの中へテンプレートを「走査」して、正しい部位範囲についてシステムを設定するように、治療画面になることを可能にする。
使用中に、ユーザは、患者上にテンプレート８００を配置し、ガイドライン８０８を使用して１つの方向に格子線８０６に印を付け、テンプレートを９０度回転させ、第２組のガイドライン８０６に印を付ける。このようにして、格子が形成される。次いで、ユーザは、治療ヘッド６００上の側面特徴を２本の交差線と整列させる。したがって、治療ヘッド６００の中心は、２本のガイドラインが交差する場所に整列させられる。
提供される場合、格子線８０６が適用された後に、バーコード８０２または他の特徴が、システムの中へ走査されるか、または別様に入力されてもよい。このようにして、治療ヘッド６００の設定が格子に合致されてもよい。
実施形態では、ユーザはさらに、ユーザ定義された治療ツールを使用することによって、治療領域を画定することが可能である。この実施形態は、基部ユニットを有する医療用超音波システムに、前述のシステム電子機器、ユーザインターフェース、および超音波制御電子機器を提供する。超音波治療ヘッドは、基部ユニットと電気的に連絡しており、治療ヘッドは、その内側に配置された高強度集束超音波（ＨＩＦＵ）変換器を有する。
ユーザインターフェースは、タッチスクリーンインターフェースを含むことができる。タッチスクリーンは、メニュー選択、およびスタイラスまたはユーザの付属器を使用して作製された自在画を検出することができる。ユーザが自在画を通して安全または「非安全」治療域を画定し、治療法中に超音波制御電子機器が安全対非安全治療域を区別することを可能にできるように、協調動作が自在画の設計を協調させ、データを超音波制御電子機器に提供する。
超音波制御電子機器は、変換器による超音波エネルギーの散布、または変換器を移動させるためのモータ制御のいずれか一方を制御することによって、変換器が「非安全」域の中へ超音波エネルギーを散布することを防止することができる。実施形態では、超音波制御電子機器は、モータ駆動ユニットを制御し、モータ駆動ユニットが「非安全」治療域にわたってＨＩＦＵ変換器を移動させることを防止する。別の実施形態では、超音波制御電子機器は、ＨＩＦＵ変換器の動作を制御し、ＨＩＦＵ変換器が「非安全」治療域にわたってＨＩＦＵエネルギーを散布することを防止する。第３の実施形態では、超音波制御電子機器は、非安全域にわたる移動を防止し、「非安全」域にわたる変換器の発火を防止し、システム動作に最も効率的なオプションを選択するよう、「非安全」域のサイズおよび形状に応じて一方または他方を選択する。これらの実施形態の変形および／または組み合わせが使用されることができる。
別の実施形態では、システムは、患者の身体から線を記録するためのスキャナを有し、線は、治療領域および非治療領域を画定する。システムは、スキャナにおける事前プログラムされた検出方法を通して検出することができ、それらは安全および非安全値領域である。これは、安全対非安全治療領域上で異なる色（例えば、緑および赤）を使用すること、またはスキャナが事前プログラムされた検出方法を用いて検出および相関することができる他の指標を使用することによって、達成されてもよい。
図４８は、実施形態による、例示的なコンピュータシステム４０００の簡略化されたブロック図である。コンピュータシステムは、典型的には、バスサブシステム４０６２を介していくつかの周辺デバイスと通信する、少なくとも１つのプロセッサ４０６０を含む。これらの周辺デバイスは、メモリサブシステム４０６６およびファイル記憶サブシステム４０６８を備える記憶サブシステム４０６４と、ユーザインターフェース入力デバイス４０７０と、ユーザインターフェース出力デバイス４０７２と、ネットワークインターフェースサブシステム４０７４を含んでもよい。ネットワークインターフェースサブシステム４０７４は、他の撮像デバイス、データベース、または同等物と通信するための通信ネットワーク４０７５へのインターフェースを提供する。
プロセッサ４０６０は、操作者からのデータ入力と併せて、メモリサブシステム４０６６に記憶された実行命令を使用して、コンピュータシステム４０００の操作を行う。そのようなデータは、例えば、グラフィカルユーザインターフェース等のユーザインターフェース入力デバイス４０７０を通して入力することができる。したがって、プロセッサ４０６０は、その中へ実行命令がメモリからロードされる、実行領域を含むことができる。次いで、これらの実行命令は、プロセッサ４０６０にコマンドをコンピュータシステム４０００へ送信させ、コンピュータシステムは次に、超音波制御電子機器を制御する。本開示で、および請求項の全体をとおして「プロセッサ」として説明されているが、プロセッサの機能は、１つのコンピュータの中にあるか、またはいくつかのコンピュータにわたって分布する複数のプロセッサによって果たされてもよい。
ユーザインターフェース入力デバイス４０７０は、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、またはグラフィックタブレット等のポインティングデバイス、スキャナ、フットペダル、ジョイスティック、ディスプレイに組み込まれたタッチスクリーン、音声認識システム等のオーディオ入力デバイス、マイクロホン、および他の種類の入力デバイスを含んでもよい。一般に、「入力デバイス」という用語の使用は、種々の便利かつ専用のデバイスおよびコンピュータシステムに情報を入力する方法を含むことを目的としている。そのような入力デバイスはしばしば、本発明の方法のうちのいずれかのためにステップを具現化する、または命令をプログラムする、コンピュータネットワークまたは有形記憶媒体からコンピュータ可読コードをダウンロードするために使用される。
ユーザインターフェース出力デバイス４０７２は、表示サブシステム、プリンタ、ファクス機、またはオーディオ出力デバイス等の非視覚表示部を含んでもよい。表示サブシステムは、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラットパネルデバイス、投影デバイス、または同等物であってもよい。表示サブシステムはまた、オーディオ出力デバイス等を介して非視覚表示を提供してもよい。一般に、「出力デバイス」という用語の使用は、種々の便利かつ専用のデバイスおよびコンピュータシステムからユーザに情報を出力する方法を含むことを目的としている。
記憶サブシステム４０６４は、種々の実施形態の機能性を提供する、基本プログラミングおよびデータ構造を記憶する。例えば、本明細書で説明される実施形態の機能性を実装するデータベースおよびモジュールは、記憶サブシステム４０６４に記憶されてもよい。これらのソフトウェアモジュールは、概して、プロセッサ４０６０によって実行される。分散環境では、ソフトウェアモジュールは、複数のコンピュータシステムのメモリに記憶され、複数のコンピュータシステムのプロセッサによって実行されてもよい。記憶サブシステム４０６４は、典型的には、メモリサブシステム４０６６と、ファイル記憶サブシステム４０６８とを備える。
メモリサブシステム４０６６は、典型的には、プログラム実行中に命令およびデータを記憶するための主要ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４０７６と、固定命令が記憶される読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）４０７８とを含む、いくつかのメモリを含む。ファイル記憶サブシステム４０６８は、プログラムおよびデータファイル用の持続性（不揮発性）記憶を提供し、ハードディスクドライブ、書換え可能な不揮発性メモリチップ（フラッシュメモリ等）、関連取外し可能媒体を伴うフロッピー（登録商標）ディスクドライブ、コンパクトデジタル読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）ドライブ、光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、または取外し可能媒体カートリッジあるいはディスクを含んでもよい。ドライブのうちの１つ以上は、コンピュータシステムに連結された他の場所にある他の接続されたコンピュータ上の遠隔場所に位置してもよい。本発明の機能性を実装するデータベースおよびモジュールはまた、ファイル記憶サブシステム４０６８によって記憶されてもよい。ファイル記憶サブシステムは、ファイルにアクセスするためのディレクトリおよびファイル記述を有してもよく、または記述なしでデータを記憶し、データの場所を特定するようにシステムのデータベースおよびモジュールに依存してもよい。
バスサブシステム４０６２は、コンピュータシステムの種々の構成要素およびサブシステムに、目的通りに相互と通信させるための機構を提供する。コンピュータシステムの種々のサブシステムおよび構成要素は、同じ物理的な場所にある必要はないが、分散ネットワーク内の種々の場所に分布してもよい。バスサブシステム４０６２は、単一のバスとして概略的に示されているが、バスサブシステムの代替実施形態は、複数のバスを利用してもよい。
コンピュータシステム４０００自体は、パーソナルコンピュータ、携帯用コンピュータ、ワークステーション、コンピュータ端末、ネットワークコンピュータ、回路基板内のモジュール、メインフレーム、または任意の他のデータ処理システムを含む、様々な種類となり得る。コンピュータおよびネットワークの絶え間なく変わる性質により、図４８に描写されるコンピュータシステムの説明は、一実施形態を図示する目的で具体的実施例として意図されるにすぎない。図４８に描写されるコンピュータシステムよりも多い、または少ない構成要素を有する、コンピュータシステムの多くの他の構成が可能である。
図４９は、実施形態を実行してもよい、複数のモジュール４０８０を概略的に図示する。モジュール４０８０は、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュール、またはその組み合わせであってもよい。モジュールがソフトウェアモジュールである場合、モジュールは、コンピュータ可読媒体上で具現化され、本発明のコンピュータシステムのうちのいずれかの中のプロセッサ４０６０によって処理される。
第１のモジュールは、タッチスクリーンインターフェースモジュール４１００である。タッチスクリーンインターフェースモジュールは、タッチスクリーン、例えば、上記で説明されるようなユーザインターフェース入力デバイス４０７０からデータを受信する。加えて、タッチスクリーンインターフェースモジュールは、身体データ４１０２および／またはコンター／マッピング情報４１０４を受信するように構成されてもよい。
タッチスクリーンインターフェースモジュールからの情報は、治療モジュール４１０６に転送される。治療モジュール４１０６は、治療情報を生成し、その情報を超音波制御モジュール４１０８に転送し、超音波制御モジュールは順位、デバイス用の超音波電子機器を制御する。
モジュール４０８０は、操作者が情報をタッチスクリーンインターフェースに入力してもよく、それが次にタッチスクリーンインターフェースモジュール４１００によって受信されるように、設計されている。タッチスクリーンは、メニュー選択、およびスタイラスまたはユーザの指を使用して作製された自在画またはタッチスクリーンと行われた他の接触を検出することができる。
例えば、図５０では、タッチスクリーン用の表示部４１１０が示されている。表示部では、メニュー選択が、治療するボタン４１１２および治療しないボタン４１１４の形態で提供されている。これらのメニュー選択は、タッチスクリーン４１１０上で、または別の選択デバイスを介して提供されてもよい。加えて、選択アイテムは、「安全」および「非安全」域等の別の名前で呼ばれてもよく、または何らかの他の用語を使用してもよい。
タッチスクリーンインターフェースモジュールは、タッチスクリーン表示部４１１０上の参照番号４１１６によって示される、ユーザの身体の画像または表現を表示するために身体データ４１０２を利用する。図面に示された実施形態では、ユーザの腹部の一部分のみが示されているが、身体のより大きい一部が表されてもよい。
タッチスクリーンインターフェースモジュール４１００は、コンター／マッピング情報４１０４にアクセスし、身体画像４１１６の上にその情報を重ね合わせてもよい。例えば、格子４１１８が、ユーザ上に重ね合わせられてもよい。この格子は、患者上に引かれる、または患者上に投影される格子と対応してもよい。
いずれにしても、タッチスクリーン表示部４１１０は、患者の身体４１１６の何らかの種類の表現を示し、患者の身体と身体上の意図された治療領域との間の相関を可能にする、何らかのマッピングまたは格子情報を提供する。スキャナ、Ｘ線情報、写真、格子データ、または他の情報が、身体データ４１０２とコンター／マッピング情報４１０４との間を協調させるために使用されてもよい。
図５１は、実施形態による、治療情報を超音波制御モジュール４１０８に提供するためのステップを示す。ステップ４１３０を始めると、画像４１１６等の身体の画像がユーザに表示される。この表示はまた、格子４１１８を表示すること等によって、コンター／マッピング情報４１０４を含んでもよい。
ステップ４１３２では、システムは、所望の治療に関するユーザ入力を受信する。例えば、ユーザは、治療するボタン４１１２を押し、次いで、治療が所望される画面の一部分にわたって指を走らせる。ユーザはまた、あるいは代替として、治療しないボタン４１１４を押し、次いで、治療が所望されないいくつかの領域を選択してもよい。実施例として、ユーザは、治療を受けないための患者の肋骨領域、および治療のための高い割合の皮下脂肪を有する領域を選択してもよい。
ステップ４１３４において、治療計画が生成され、その治療計画は、４１３６において超音波制御モジュールに送信される。次いで、超音波制御モジュールは、ユーザによって選択される領域に従って変換器をオンおよびオフにすること、または変換器に非治療領域を回避させること等によって、治療ヘッドおよび／または超音波治療デバイスをそれに応じて操作するために、その情報を利用してもよい。特定の領域の選択的治療は、以下の段落でより詳細に説明される。
図５２は、実施形態による、可変治療をユーザの異なる領域に提供するためのモジュール４１５０を概略的に図示する。「可変」によって、治療が一部の領域に与えられ、他の領域には与えられなくてもよいか、および／または、一部の領域に他の領域よりも多くの治療または用量が与えられてもよいことを意味する。治療は、治療ヘッドの単一の位置付けのために可変であってもよい。したがって、たとえ治療ヘッドが静止したままであっても、治療ヘッドが様々な用量を受容してもよいか、または用量を全く受容してなくてもよい間に領域が治療される。
患者データモジュール４１５２は、身体データ４１０２および／またはコンター／マッピング情報４１０４等の患者データを部分部位治療モジュール４１５４に提供する。部分部位治療モジュールは、治療計画を生成し、その治療計画を超音波制御モジュール４１５６に提供し、超音波制御モジュールは次に、デバイスの超音波制御電子機器を制御する。
実施例として、治療ヘッドは、１インチ×１インチ等の範囲にわたって掃引するように設計されてもよく、部分部位治療モジュール４１５４は、治療を受けないものとして示される領域にわたって移動しないよう、および治療を受けるものとして示される領域にわたって移動し、そこに用量を提供するように変換器に命令してもよい。代替案として、変換器は、全ての領域を通り越してもよく、部分部位治療モジュール４１５４は、治療域にわたってエネルギーを散布し、治療を受けないものとして示される領域にわたるエネルギーの散布を防止するように変換器に命令してもよい。
実施例として、図５３に示されるように、治療部位４１６０は、２つの非治療域４１６２、４１６４と、治療域４１６６とを含む。上述のように、治療ヘッドが領域４１６０上に配置される際に、変換器は、非治療域４１６２、４１６４に移動しなくてもよいか、またはこれらの域の中で散布しなくてもよい。治療ヘッドは、治療域４１６６に移動し、それを治療する。
図５４は、実施形態による、領域の部分的治療を確立するためのステップを示す。過程は、患者が医療専門家によって評価される、４２０２から始まる。医療専門家は、ステップ４２０４において、各計画治療域の境界に印を付ける。これらの境界は、ユーザ上に印を付けられてもよく、または上記で説明されるようなタッチスクリーンインターフェースを介して提供されてもよい。
ステップ４２０６では、治療領域は、治療ヘッドが配置される場所を表す治療部位に分割される。これらの治療部位は、上記で定義されるような患者上の格子として表されてもよい、いくつかの正方形を表してもよい。
ステップ４２０８では、全ての部位が治療されたかどうかという決定が行われる。もしそうであれば、過程は終了する。もしそうでなければ、過程は、次の部位の全体が単一の線量レベルで治療されるかどうかという決定が行われる、ステップ４２１０に分岐する。もしそうであれば、過程は、次の部位が治療されるステップ４２１４に分岐する。次いで、過程は、ステップ４２０８に戻って分岐する。次の部位の全体が１つの線量で治療されない、つまり、その一部が治療されて、その一部が治療されない場合には、ステップ４２１０は、図５２および５３に関して上記で説明されるように、部分部位治療が行われる、ステップ４２１２に分岐する。次いで、過程は、ステップ４２０８に戻って分岐する。
上記で説明される過程はまた、部位の中の一部の場所を他の場所よりも治療するために使用されてもよいことが理解できる。例えば、図５３に示された部位４１６０では、領域４１６２、４１６４、および／または４１６６のうちの１つ以上は、エネルギーの単一の線量を有してもよい一方で、その他は、２つ以上の線量を有してもよく、または用量電力は、境界にわたって変化してもよい。いずれにしても、部分部位治療モジュール４１５４は、適切な命令を超音波制御モジュール４１５６に提供してもよい。
図５５は、実施形態による、部分部位治療のための方法を示す。ステップ４２３２から始まって、治療領域中の境界（すなわち、特定の治療ヘッド部位の場所だけではなく、患者治療全体に対して画定される境界）に基づいて、境界が治療ヘッド部位に対して決定される。これは、境界が部位内で相互作用的に画定され、次いで、境界が部位内で更新および表示されるステップ４２３４および４２３６を介して行われる。相互作用的過程は、例えば、タッチスクリーン４１１０を介して発生してもよい。これらの境界は、図５３に関して画定されるように、部位内で領域を形成する。ステップ４２３８および４２４０では、境界によって画定される領域内の用量が定義される。この過程は、境界を確立することと同時に行われてもよい。これらの用量は、ステップ４２３８において相互作用的に定義され、ステップ４２４０において更新および表示される。ステップ４２４２において、治療が起動される。選択された治療は、ステップ４２４４において発生する。
図５６は、実施形態による、部位において選択的治療を提供するための方法を示す。図５６に示された方法では、変換器は、治療ヘッドの下の全て場所にわたって移動するが、変換器をオフおよびオンにするか、または所望に応じて用量を変化させて、用量が場所によって変化させられる。ステップ４２６２から始まって、走査パターン境界内のどの点において横断されるかという決定が行われる。つまり、どの点において治療と非治療領域との間の境界が横断されるか（または上記で説明されるように、様々な用量レベルの境界が横断されるか）である。
ステップ４２６４において、変換器は、その通常の走査パターンで部位を通して（すなわち、部位全体が治療されるかのように）移動する。ステップ４２６６において、部位が完全であるかどうかという決定が行われる。そうであれば、過程は終了される。そうでなければ、次いで、境界を横断したかどうかという決定がステップ４２６８において行われる。そうでなければ、過程は、変換器が部位を通って移動し続けるステップ４２６４に戻って分岐する。境界を横断すると、ステップ４２６８は、変換器からの用量が調整される（例えば、上記で論議されるように、オフまたはオンにされるか、あるいは増加または減少させられる）ステップ４２７０に分岐し、次いで、過程は、変換器が部位を走査し続けるステップ４２６４に戻って分岐する。
図５７は、実施形態による、治療ヘッド部位での選択的治療のための別の方法を示す。図５７に示された方法では、走査パターンは、選択的治療を提供するよう変化させられる。したがって、ある領域が治療されない場合、変換器は、その領域を飛ばすことができる。ステップ４２９２から始まって、走査パターンが部位内の各用量領域に対して作成される。ステップ４２９４において、次の領域に対する用量およびパターンが設定される。変換器は、ステップ４２９６において、領域を通して、その領域に対する走査パターンで移動する。ステップ４２９８において、部位が完全であるかどうかという決定が行われる。そうであれば、次いで、過程が終了する。そうでなければ、次いで、領域が完全であるかどうかという決定がステップ４３００において行われる。そうでなければ、次いで、過程は、ステップ４２９６に戻って分岐し、そうであれば、次いで、過程は、ステップ４２９４に戻って分岐する。過程は、部位が完全になるまで継続する。
他の変化例が、本発明の精神の範囲内である。したがって、本発明は、種々の修正および代替構造の影響を受けるが、その特定の図示した実施形態が図面に示され、上記で詳細に説明されている。しかしながら、本発明を１つまたは複数の具体的形態に限定する意図はないが、逆に、添付の請求項で定義されるような本発明の精神および範囲内に入る、全ての修正、代替構造、および同等物を対象とする意図があることを理解されたい。
本明細書で引用される出版物、特許出願、および特許を含む、全ての参考文献は、各参考文献が参照することにより個別かつ特異的に組み込まれ、その全体で本明細書に記載されるかのように、同じ程度で参照することにより本明細書に組み込まれる。
「１つの」および「該」という用語の使用、ならびに本発明を説明する文脈での（特に以下の請求項の文脈での）同様の指示対象は、本明細書で特に指示されない限り、または文脈によって明確に反しない限り、単数形および複数形の両方を対象とするように解釈されるものである。「備える」、「有する」、「含む」、および「含有する」という用語は、特に注記がない限り、制約のない用語として解釈されるものである（すなわち、「を含むが、それらに限定されない」を意味する）。「接続される」という用語は、たとえ何かが介在していても、部分的または完全に内側に含有される、取り付けられる、または一緒に接合されるとして解釈されるものである。本明細書の値の範囲の記載は、本明細書で特に指示されない限り、範囲内に入る各別個の値を個別に参照する簡便な方法として機能することを目的としているにすぎず、各別個の値は、本明細書で個別に記載されるかのように本明細書に組み込まれる。本明細書で説明される全ての方法は、本明細書で特に指示されない限り、または文脈によって明確に反しない限り、任意の好適な順序で行うことができる。本明細書で提供される任意および全ての実施例、または例示的用語（例えば、「等」）の使用は、本発明の実施形態の理解をより容易にすることを目的にしているにすぎず、特に請求されない限り、本発明の範囲に制限を課さない。本明細書内の用語は、本発明の実践に不可欠なものとして請求されていない要素を示すものと解釈されるべきではない。
本発明を実行するために発明者らに公知である最良の態様を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書で説明されている。これらの好ましい実施形態の変化例は、先述の説明を読むと、当業者に明白となってもよい。発明者らは、当業者が適宜にそのような変化例を採用することを期待し、発明者らは、本発明が本明細書で具体的に説明される以外の方法で実践されることを意図する。したがって、本発明は、適用法によって許可されるように、本明細書に添付された請求項に記載される主題の全ての修正および同等物を含む。また、その全ての可能な変化例における上記の要素の任意の組み合わせが、本明細書で特に指示されない限り、または文脈によって明確に反しない限り、本発明によって包含される。

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  1. 明細書に記載された発明。
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