JP2014217529A - 超音波プローブの熱ドレイン - Google Patents

Abstract

【課題】超音波プローブの放熱を向上し、温度規定を満たしながら検査に十分な出力を出せる超音波プローブを提供する。
【解決手段】超音波プローブは熱ドレインを含み、熱が超音波振動子から熱ドレインを横切って超音波プローブの外部高分子ケーシング壁へと熱伝導される。熱ドレインは少なくとも１５０ワット毎メートル・ケルビン（Ｗ／（ｍ・Ｋ））の熱伝導率を有する。外部高分子ケーシング壁４２は、熱ドレインの周りおよびその外表面上に１つまたは複数の高分子材料をオーバーモールドすることによって形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波プローブの熱ドレインに関する。

超音波または超音波検査は、高周波（超音波）およびその反射を利用する医用画像診断技法である。かかる超音波は、手持ちプローブを使用してヒトの解剖学的構造内へと導かれる。現在の超音波プローブは、通常、ヒトの解剖学的構造内へと導かれる超音波を、超音波プローブに対する表面温度規定（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ）を満たすように制限する。

米国特許出願公開第２０１１／０１１４３０３号公報

ヒトの解剖学的構造内へと導かれる超音波を制限することによって、超音波画像診断の質が低下することもある。

熱ドレインを含む超音波プローブを提供する。熱は、超音波振動子から熱ドレインを横切って超音波プローブの外部高分子ケーシング壁へと熱伝導される。

熱ドレインを備えた超音波プローブの一例を示す概略断面図である。 図１の超音波プローブによって実施可能な方法の一例のフローチャートである。 図１の超音波プローブを構築する方法の一例のフローチャートである。 図１の超音波プローブの実装形態の一例の斜視図である。 図４の超音波プローブの分解組立斜視図である。 図４の超音波プローブの底面図である。 図４の超音波プローブの断面図である。 図７の線８−８に沿った図４の超音波プローブの断面図である。 図４の超音波プローブの熱ドレインの一例の上面斜視図である。 図９の熱ドレインの上面図である。 線１１−１１に沿った図９の熱ドレインの断面図である。 線１２−１２に沿った図９の熱ドレインの断面図である。 図９の熱ドレインの底面図である。 オーバーモールドされた外部ケーシング壁の一例を備えた図４の熱ドレインの上面斜視図である。 図１４の熱ドレインおよびケーシング壁の上面図である。 線１６−１６に沿った図１５の熱ドレインおよびケーシング壁の部分断面図である。 線１７−１７に沿った図１５の熱ドレインおよびケーシング壁の断面図である。 図１４の熱ドレインおよびケーシング壁の底面図である。 図１４の熱ドレインおよびケーシング壁の側面図である。 図１の超音波プローブの別の実装形態の例の斜視図である。 図２０の超音波プローブの断面図である。 図２１の線２２−２２に沿った図２０の超音波プローブの断面図である。 図１の超音波プローブの別の実装形態の例の斜視図である。 図２３の超音波プローブの断面図である。 図２４の線２５−２５に沿った図２０の超音波プローブの断面図である。

図１は、超音波プローブ２０の一例を示す断面図である。以下に記載するように、超音波プローブ２０は、超音波プローブに対する温度規定を依然として満たしながら、付加的な超音波エネルギーを使用して超音波画像診断の質を向上させることができるように、超音波振動子によって生じる熱をより良好に放散するように構成される。超音波プローブ２０は、鼻状部２２と、主本体２４と、スリーブ２６と、レンズ２８と、超音波振動子３０と、コントローラ３２と、電力通信ケーブル３４と、熱ドレイン４０とを備える。

鼻状部２２は、レンズ２８および振動子３０を少なくとも部分的に封入し支持するように、プローブ２０の前端に延在する。鼻状部２２は、レンズ２８の周りに延在するとともに熱ドレイン４０と熱接触している、外部高分子ケーシング壁４２を備える。ケーシング壁４２は、ケーシング壁４２が、３ｍｍ以下、公称１ｍｍ未満、および公称０．６ｍｍ未満の薄い厚さを有するように、構造的支持を熱ドレイン４０に依存している。その結果、ケーシング壁４２は熱抵抗がより低いので、振動子３０によって生じる熱をより均一に、連続的に、かつ有効に放散させることができる。一実装形態では、ケーシング壁４２は、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓから市販されているＶａｌｏｘ ３５７ ＰＢＴなどの難燃性ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から形成される。他の実装形態では、他の高分子がケーシング壁４２に利用されてもよい。

本体２４は、鼻状部２２から後方に延在する管状構造を備える。本体２４は、鼻状部２２を支持する一方でコントローラ３２およびケーブル３４を封入する。本体２４は、ヒトが手でプローブ２０を把持し操作することができる構造を提供する。他の実装形態では、超音波プローブ２０を解剖学的構造のどの部分に使用するかに応じて、本体２４は他のサイズ、形状、および構成を有してもよい。

スリーブ２６は、ケーブル３４を案内し受け入れるように本体２４から後方に延在する。スリーブ２６は、超音波プローブ２０を操作した結果としてケーブル３４が屈曲している、または曲がっている間の歪みを緩和する、歪み緩和部（ｓｔｒａｉｎ ｒｅｌｉｅｆ）として役立つ。他の実装形態では、スリーブ２６は省略されてもよい。例えば、他の実装形態では、超音波プローブ２０は、本体２４内に収容された無線アンテナを使用して、無線方式で外部表示装置および外部分析装置と通信してもよい。かかる実装形態では、充電式電池を使用してプローブ２０にも電力が供給されてもよい。かかる実装形態では、スリーブ２６は省略されてもよい。

レンズ２８は、放射された音波を集束させるように鼻状部２２の端部に位置する音響レンズを含む。全体的に線形の円筒状であるものとして図示されているが、他の実装形態では、レンズ２８は他の構成を有することもできる。例えば、別法として、プローブ２０が腹部プローブを含むか、またはプローブ２０が体腔内プローブ（ｅｎｄｏｃａｖｉｔｙ ｐｒｏｂｅ）を含む実装形態などでは、レンズ２８は湾曲した円筒状であってもよい。

振動子３０は、音波（超音波）を放射し受信するように構成された、プローブ２０の前端または鼻状部２２に位置する超音波デバイスを備える。プローブ２０による画像診断中、プローブ２０の鼻状部２２は、解剖学的構造のどの部分を画像診断するかに応じて、解剖学的構造の外部の上に、またはそれに接して置かれてもよく、あるいは解剖学的構造に部分的に挿入されてもよい。一実装形態では、振動子３０は、振動または音波を生じるように電気パルスを印加したことに応答して形状が変化する、圧電性結晶およびセラミックを含む。同様に、かかる結晶に対する音波または圧力波の衝撃によって電流が生じる。その結果、かかる結晶は音波を送受信するのに使用される。それに加えて、振動子３０は、プローブ自体からの後方反射を排除する吸音物質と、放射された音波を集束させる音響レンズとを含んでもよい。

コントローラ３２は、超音波プローブ２０の動作を制御するように構成された電子デバイスを備える。例えば、コントローラ３２は、振動子３０による超音波の放射を制御し導く制御信号を生成することが可能である。それに加えて、コントローラ３２は、振動子３０に対する電力供給、ならびに超音波プローブから分析および表示用の外部計算装置への信号の伝送を容易にすることもできる。一実装形態では、コントローラ３２は、電気同調用部品、通信部品、およびかかる機能を実施するための他の部品など、１つまたは複数の電子部品を支持するプリント回路基板を備えてもよい。他の実装形態では、コントローラ３２は、プリント回路基板上で支持される特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えてもよい。別の実装形態では、コントローラ３２は、１つまたは複数の処理装置およびそれに関連するメモリを備えてもよく、その場合、１つまたは複数の処理装置は、メモリの関連する持続性コンピュータ可読媒体に収容された命令に従って、振動子３０に対する電力供給、振動子３０による超音波放射の制御、および感知した解剖学的構造からの超音波反射を表す信号の伝送などの機能を実行または実施する。

ケーブル３４は、超音波プローブ２０に電力を供給し、振動子３０を制御するための制御信号を外部供給源からコントローラ３２に伝送し、超音波プローブ２０から外部の表示または分析システムにデータ信号を伝送するため、コントローラ３２に接続された細長いケーブルを備える。上述したように、他の実装形態では、かかる外部通信が無線方式で実行される場合、かつ充電式電池などの電池によって電力が供給される場合、ケーブル３４は省略されてもよい。かかる実装形態では、本体２４は、電池の挿入または交換を容易にするようにわずかに再構成されてもよい。

熱ドレイン４０は、振動子３０をケーシング壁４２に熱的に結合するように、振動子３０とケーシング壁４２との間に物理的に位置し、かつそれらと熱接触している１つまたは複数の構造を備え、その場合、熱ドレイン４０の１つまたは複数の構造は、ケーシング壁４２を形成する高分子材料の熱抵抗よりも低い熱抵抗を有する１つまたは複数の材料から形成される。本開示の目的のため、１つまたは複数の中間の熱伝導構造がブリッジまたは一組の構造を形成しているとき、２つの部材は「熱的に結合され」ており、その場合、そのブリッジまたは組は２つの部材と接触しており、２つの部材の間に連続的に延在して２つの部材間で熱を伝導する。一実装形態では、熱ドレイン４０は、少なくとも１５０ワット毎メートル・ケルビン（Ｗ／（ｍ・Ｋ））の熱伝導率を有する。一実装形態では、熱ドレイン４０はアルミニウムなどの金属を含む。他の実装形態では、熱ドレイン４０は、外部ケーシング壁４２の高分子材料よりも低い熱抵抗を有する他の金属または他の材料を含んでもよい。ケーシング壁４２を薄い厚さで形成できるように、かかるケーシング壁４２を構造的に補強し強化することに加えて、熱ドレイン４０は、振動子３０からの熱をケーシング壁４２に向かって熱伝導して、プローブ２０からの熱放散を向上させる。熱は、熱ドレイン４０を横切って、かつより薄いケーシング壁４２を通って、連続的かつ均一に振動子３０から放散されるので、超音波プローブに対する表面温度規定をより簡単に満たすことができる。その結果、表面温度規定を依然として満たしながら画像の質を向上させるように、付加エネルギーをプローブ２０によって患者の解剖学的構造内へと導くことができる。

一実装形態では、熱ドレイン４０は、鼻状部２２のケーシング壁４２内に位置付けられ保持されるインサートを備える。別の実装形態では、熱ドレイン４０は、ケーシング壁４２がそれに接し、かつその周りにオーバーモールドされる構造を備える。かかるオーバーモールドによって、ドレイン４０と壁４２との間の界面に沿ってより広い表面積の接触が容易になり、ドレイン４０から壁４２への熱伝導が向上する。一実装形態では、熱ドレイン４０は、振動子３０から壁４２まで外向きに延在する一連の半径方向のフィンまたはバッフルを備える。別の実装形態では、熱ドレイン４０は、振動子３０と壁４２との間の容積または空間をすべて満たすほぼ中実の構造を備える。一実装形態では、壁４２は、ドレイン４０と壁４２との間の熱界面を向上させるため、熱ドレイン４０の外表面構造４８に完全に一致する、またはほぼ完全に一致する形状およびサイズを有する内表面構造４６を有する。熱ドレイン４０は、破線によって示されるように鼻状部２２内に収容されるものとして図示されているが、他の実装形態では、別法として、プローブ２０は、鼻状部２２から本体２４内へと（即ち、プローブ２０のハンドルまたは把持部分内へと）上向きにさらに延在する点を除いて熱ドレイン４０と同じである、熱ドレイン４０’を含んでもよい。かかる実装形態によって、熱ドレイン４０’は、熱ドレイン４０’の総質量および総表面積がより大きいため、熱抵抗がより低くなり、かつ熱を放散させる表面積がより大きくなることによって、熱放散を向上させることができる。

図２は、超音波振動子３０の操作方法の一例１００を示すフローチャートである。ステップ１０２によって示されるように、コントローラ３２は制御信号を生成して、振動子３０によって超音波振動を発生させる。かかる振動は、レンズ２８によって音響的に集束され、かつ熱も発生させる。ステップ１０４によって示されるように、振動子３０によって発生した熱は、熱ドレイン４０を横切って高分子ケーシング壁４２に熱伝導される。熱ドレイン４０は、壁４２に比べて熱伝導率が高いだけでなく、壁４２を薄い厚さで形成することも容易にするので、熱放散が向上する。その結果、より高い超音波エネルギーをヒトの解剖学的構造内へと導くことができ、画像診断性能が向上する。

図３は、超音波プローブ２０を形成する方法の一例１５０を示すフローチャートである。ステップ１５２によって示されるように、熱ドレイン４０が最初に金属材料から形成される。一実装形態では、熱ドレイン４０は、鋳造または射出成形プロセスを用いて形成されてもよい。他の実装形態では、熱ドレイン４０は他の方式で形成されてもよい。

ステップ１５４によって示されるように、外部高分子ケーシング壁４２は、熱ドレイン４０の周りおよびその外表面上に１つまたは複数の高分子材料をオーバーモールドすることによって形成される。その結果、ケーシング壁４２の内表面は熱ドレイン４０の外表面構造に完全に一致して、ドレイン４０と壁４２との間の当接が密接になる。熱ドレイン４０と壁４２との間の界面に沿った表面積接触が向上することにより、熱伝導および熱放散が向上する。

ステップ１５６によって示されるように、振動子３０は熱ドレイン４０内に位置付けられる。一実装形態では、壁４２が熱ドレイン４０に接して、かつその周りにオーバーモールドされた後、振動子３０が熱ドレイン４０内に位置付けられる。その後、レンズ２８、および図１に示される超音波プローブ２０の残りの構成要素を追加することによって、超音波プローブ２０を完成させることができる。

図４〜図８は、超音波プローブ２０の一実装形態である超音波プローブ２２０を示す。図５によって示されるように、超音波プローブ２２０は、鼻状部２２２と、主本体２２４と、スリーブ２２６と、レンズ２２８と、超音波振動子２３０（図７および８に示される）を含む振動子アセンブリ３００と、コントローラ２３２、電力通信ケーブル３４（図１に示される）、および熱ドレイン２４０を含むコントローラアセンブリ３０２とを備える。

鼻状部２２２は、レンズ２２８および振動子２３０を少なくとも部分的に封入し支持するように、プローブ２２０の前端に延在する。鼻状部２２２は、レンズ２２８の周りに延在するとともに熱ドレイン２４０と熱接触している、外部高分子ケーシング壁２４２を備える。ケーシング壁２４２は、ケーシング壁２４２が、３ｍｍ以下、公称１ｍｍ未満、好ましくは０．６ｍｍ未満の薄い厚さを有するように、構造的支持を熱ドレイン２４０に依存している。その結果、ケーシング壁２４２は熱抵抗がより低いので、振動子２３０によって生じる熱をより均一に、連続的に、かつ有効に放散させることができる。一実装形態では、ケーシング壁４２は、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓから市販されているＶａｌｏｘ ３５７ ＰＢＴなどの難燃性ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から形成される。他の実装形態では、他の高分子がケーシング壁２４２に利用されてもよい。

本体２２４は、鼻状部２２２から後方に延在する管状構造を備える。本体２２４は、鼻状部２２２を支持する一方で振動子アセンブリ３００およびコントローラアセンブリ３０２を封入する。本体２２４は、ヒトが手でプローブ２０を把持し操作することができる構造を提供する。図示される例では、本体２２４は、振動子アセンブリ３００およびコントローラアセンブリ３０２の周りで互いに接合される２つの半身３１０、３１２から形成される。他の実装形態では、超音波プローブ２２０を解剖学的構造のどの部分に使用するかに応じて、本体２２４は、単一の一体化された単位体として形成されてもよく、または他のサイズ、形状、および構成を有してもよい。

スリーブ２２６は、ケーブル２３４を案内し受け入れるように本体２２４から後方に延在する。スリーブ２２６は、超音波プローブ２２０を操作した結果としてケーブル３４が屈曲している、または曲がっている間の歪みを緩和する、歪み緩和部として役立つ。他の実装形態では、スリーブ２２６は省略されてもよい。例えば、他の実装形態では、超音波プローブ２２０は、本体２２４内に収容された無線アンテナを使用して、無線方式で外部表示装置または外部分析装置と通信してもよい。かかる実装形態では、充電式電池を使用してプローブ２２０にも電力が供給されてもよい。かかる実装形態では、スリーブ２２６は省略されてもよい。

レンズ２２８は、放射された音波を集束させるように鼻状部２２２の端部に位置する音響レンズを含む。全体的に線形の円筒状であるものとして図示されているが、他の実装形態では、レンズ２２８は他の構成を有してもよい。例えば、別の方法として、プローブ２２０が腹部プローブを含むか、またはプローブ２２０が体腔内プローブを含む実装形態などでは、レンズ２２８は湾曲した円筒状であってもよい。

振動子アセンブリ３００は、振動子２３０を提供し、振動子２３０とコントローラ２３２との間の通信を容易にする。振動子２３０に加えて、振動子アセンブリ３００は、振動子支持体３１４と、フレキシブル回路３１６と、コネクタ３１８とを備える。

振動子２３０は、高周波音波（超音波）を放射し受信するように構成された、プローブ２２０の前端または鼻状部２２２に位置する超音波デバイスを備える。一実装形態では、振動子２３０は振動子スタックを含む。プローブ２２０による画像診断中、プローブ２２０の鼻状部２２２は、解剖学的構造のどの部分を画像診断するかに応じて、解剖学的構造の外部の上に、またはそこに接して置かれてもよく、あるいは解剖学的構造に部分的に挿入されてもよい。一実装形態では、振動子２３０は、振動または音波を生じるように電気パルスを印加したことに応答して形状が変化する、圧電性結晶またはセラミックを含む。同様に、かかる結晶に対する音波または圧力波の衝撃によって電流が生じる。その結果、かかる結晶は音波を送受信するのに使用される。それに加えて、振動子２３０は、プローブ自体からの後方反射を排除する吸音物質と、放射された音波を集束させる音響レンズとを含んでもよい。

振動子支持体３１４は、振動子２３０を鼻状部２２２に対して適所で保定および支持する１つまたは複数の構造を備える。図示される例では、振動子支持体３１４は、振動子２３０の周りに巻き付けられ、振動子アセンブリ３００をコントローラアセンブリ３０２に固定するのを容易にするアパーチャ３２４を有する向かい合った耳状部３２２で終端する、薄い金属箔を含む。フレキシブル回路３１６は、振動子２３０に接続された電気トレースを含むフレキシブル回路を含み、その場合、フレキシブル回路３１６は振動子２３０からコネクタ３１８まで上向きに延在し、それによってコントローラ２３２と振動子２３０との間のデータ通信および電力伝達が容易になる。他の実装形態では、プリント回路基板、ケーブル布線、配線などを選択して、フレキシブル回路３１６が省略されてもよい。

コントローラアセンブリ３０２は、コントローラ２３２を支持し、コントローラ２３２を振動子アセンブリ３００に取り付ける。コントローラ２３２に加えて、コントローラアセンブリ３０２はさらに、コントローラマウント３３０と、締結具３３２と、コネクタ３３４とを備える。

コントローラ２３２は、超音波プローブ２２０の動作を制御するように構成された電子デバイスを備える。例えば、コントローラ２３２は、振動子２３０による超音波の放射を制御し導く制御信号を生成してもよい。それに加えて、コントローラ２３２は、振動子２３０に対する電力供給、ならびに超音波プローブから分析および表示用の外部計算装置への信号の伝送を容易にしてもよい。一実装形態では、コントローラ２３２は、電気同調用部品、通信用部品、およびかかる機能を実施するための他の部品など、１つまたは複数の電子部品を支持するプリント回路基板を備えてもよい。他の実装形態では、コントローラ２３２は、プリント回路基板上で支持される特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えてもよい。別の実装形態では、コントローラ２３２は、１つまたは複数の処理装置およびそれに関連するメモリを備えてもよく、その場合、１つまたは複数の処理装置は、メモリの関連する持続性コンピュータ可読媒体に収容された命令に従って、振動子２３０に対する電力供給、振動子２３０による超音波放射の制御、および感知した解剖学的構造からの超音波反射を表す信号の伝送などの機能を実行または実施する。

コントローラマウント３３０は、プリント回路基板またはコントローラ２３２を支持する１つまたは複数の構造を備える。コントローラマウント３３０はさらに、振動子アセンブリ３００に接続され取り付けられて、コントローラアセンブリ３０２を振動子アセンブリ３００に対して保定するように構成される。図示される例では、コントローラマウント３３０は、振動子支持体３１４のアパーチャ３２４と位置合わせされたアパーチャ３３８を有する一対の耳状部３３６を備える。締結具３３２は、アパーチャ３３８および耳状部３３６を通って、かつ耳状部３２２およびアパーチャ３２４を通って延在し、熱ドレイン２４０と接続または固定される。

コネクタ３３４は、振動子アセンブリ３００のコネクタ３１８に接続するため、プリント回路基板コントローラ３０２に取り付けられるプラグまたはピンコネクタを備える。図示される例では、コントローラアセンブリ３０２は、振動子２３０から延在する２つのフレキシブル回路３１６それぞれから延在する、対応するコネクタ３１８に接続するため、プリント回路基板コントローラ２３２の各面上にコネクタ３３４を含む。他の実装形態では、他の接続構造および構成が利用されてもよい。

熱ドレイン２４０は、振動子２３０とケーシング壁２４２との間に物理的に位置し、かつそれらと熱接触している１つまたは複数の構造を備え、その場合、熱ドレイン２４０の１つまたは複数の構造は、ケーシング壁２４２を形成する高分子材料の熱抵抗よりも低い熱抵抗を有する１つまたは複数の材料から形成される。一実装形態では、熱ドレイン２４０は、少なくとも１５０ワット毎メートル・ケルビン（Ｗ／（ｍ・Ｋ））の熱伝導率を有する。一実装形態では、熱ドレイン２４０はアルミニウムなどの金属を含む。他の実装形態では、熱ドレイン２４０は、外部ケーシング壁２４２の高分子材料よりも低い熱抵抗を有する他の金属または他の材料を含んでもよい。ケーシング壁２４２を薄い厚さで形成できるように、ケーシング壁２４２を構造的に補強し強化することに加えて、熱ドレイン２４０は、振動子２３０からの熱をケーシング壁２４２に向かって振動子２３０から外向きに熱伝導して、プローブ２２０からの熱放散を向上させる。熱は、熱ドレイン２４０を横切って、かつより薄いケーシング壁２４２を通って、連続的かつ均一に振動子２３０から放散されるので、超音波プローブに対する表面温度規定をより簡単に満たすことができる。その結果、表面温度規定を依然として満たしながら画像の質を向上させるため、付加エネルギーをプローブ２２０によって患者の解剖学的構造内へと導くことができる。

図９〜１３は、熱ドレイン２４０をより詳細に示す。図１４〜１９は、外部ケーシング壁２４２がオーバーモールドされた熱ドレイン２４０を示す。図９〜１３によって示されるように、熱ドレイン２４０は、アルミニウムなどの金属から形成された単一の一体化された単位体を備える。熱ドレイン２４０は、外壁３５０および内部の棚３５２を備える。外壁３５０は、卵形の切頭円錐形状の壁を備える。内部の棚３５２は、熱ドレイン２４０の向かい合った側面上で外壁３５０から内向きに延在する。内部の棚３５２は、外壁３５０と協働して、レンズ２２８および振動子２３０を受け入れるように形作られ構成された開口部３５４を形成し、それによって振動子２３０の側面（または振動子ホルダ３２２の部分）が熱ドレイン２４０と等角で密着する。図７および８によって示されるように、開口部３５４に沿った側壁３５０の内表面３５６は、振動子２３０の下側から振動子２３０の上端部まで延在する高さを有して、振動子２３０の側面全体に事実上重なり合う。同様に、棚３５２の内表面３５８は、振動子２３０の下面から振動子２３０の上面を超えて延在して、振動子２３０の他の側面全体に事実上重なり合う。その結果、振動子２３０の外側面のほぼ全体が熱ドレイン２４０の対向面に接触し当接して、熱伝導および熱放散が向上する。他の実装形態では、開口部３５４の形状または構成、ならびに内表面３５６、３５８の高さは、振動子２３０の側面のほぼ全体が熱ドレイン２４０と接触するように、振動子２３０の形状または構成に応じて変動してもよい。

図示される限定例では、棚３５２はさらに、アパーチャまたはボア３６２を含む。ボア３６２は締結具３３２を受け入れるように構成される。図７によって示されるように、熱ドレイン２４０の棚３５２は、コントローラアセンブリ３０２および振動子アセンブリ３００の両方を熱ドレイン２４０および鼻状部２２２に固定することができる、取付けブラケットまたはプラットフォームを提供する。その結果、より短時間かつより少ない部品で、プローブ２２０をより簡単に組み立てることができる。他の実装形態では、熱ドレイン２４０はアパーチャ３６２を省略してもよく、他の方式で振動子アセンブリ３００に固定されてもよく、他の構成を有してもよい。

図１４〜図１８は、熱ドレイン２４０と、熱ドレイン２４０に接して、またはその周りにオーバーモールドされたケーシング壁２４２とを示す。かかるオーバーモールドによって、ドレイン２４０と壁２４２との間の界面に沿ってより広い表面積の接触が容易になり、ドレイン２４０から壁２４２への熱伝導が向上する。図１４および１５によって示されるように、壁２４２は高分子材料の単一の単位体として一体的に成型されるので、熱ドレイン２４０の上向きに面するリム３６８の上に突出する支柱または突起３６６が形成される。突起３６６は、熱ドレイン２４０に対して壁２４２を保定または係止する。他の実装形態では、オーバーモールドされたケーシング壁２４２に対して熱ドレイン２４０を係止または保定するのに他のメカニズムが使用されてもよい。例えば、他の限定例では、ドレイン２４０および壁２４２の一方が陥凹部または移動止めを含み、ドレイン２４０および壁２４２の他方が、陥凹部または移動止めの中へと延在する突起を含んでもよい。

図１６および図１７によって示されるように、壁２４２は、ドレイン２４０と壁２４２との間の熱界面を向上させるため、熱ドレイン２４０の外表面構造２４８に完全に一致する、またはほぼ完全に一致する形状およびサイズを有する内表面構造２４６を有する。上述したように、図示される実装形態では、ケーシング壁２４２は、３ｍｍ以下、公称１ｍｍ未満、好ましくは０．６ｍｍ未満の厚さＴを有し、熱ドレイン２４０によって提供される構造的剛性を利用するとともに、強度、耐久性、および電気的分離に対する超音波プローブの規定上の要件を満たす通常の外観をプローブ２２０に提供する。

図２０〜図２１は、プローブ２０の別の実装形態である超音波プローブ４２０を示す。プローブ４２０は、図４に示されるフェーズドアレイプローブと比べて、プローブ４２０が腹部プローブとして構成されている点を除いて、プローブ２２０に類似している。図２０〜図２１によって示されるように、プローブ２２０とは対照的に、プローブ４２０は、レンズ２２８および振動子２３０の代わりに、実質的に湾曲したレンズ４２８および湾曲した振動子４３０を含む。プローブ２２０の構成要素に対応するプローブ４２０の残りの構成要素は同様に番号付けされている。

図２０および図２１によって示されるように、プローブ４２０は熱ドレイン４４０を含む。熱ドレイン２４０と同様に、熱ドレイン４４０は、振動子４３０とケーシング壁４４２との間に物理的に位置し、かつそれらと熱接触している１つまたは複数の構造を備え、その場合、熱ドレイン４４０の１つまたは複数の構造は、ケーシング壁４４２を形成する高分子材料の熱抵抗よりも低い熱抵抗を有する１つまたは複数の材料から形成される。一実装形態では、熱ドレイン４４０は、少なくとも１５０ワット毎メートル・ケルビン（Ｗ／（ｍ・Ｋ））の熱伝導率を有する。一実装形態では、熱ドレイン４４０はアルミニウムなどの金属を含む。他の実装形態では、熱ドレイン４４０は、外部ケーシング壁４４２の高分子材料よりも低い熱抵抗を有する他の金属または他の材料を含んでもよい。ケーシング壁４４２を薄い厚さ（３ｍｍ以下、公称１ｍｍ未満、好ましくは０．６ｍｍ未満）で形成できるように、ケーシング壁４４２を構造的に補強し強化することに加えて、熱ドレイン４４０は、振動子４３０からの熱をケーシング壁４４２に向かって振動子４３０から外向きに熱伝導して、プローブ４２０からの熱放散を向上させる。熱が、熱ドレイン４４０を横切って、かつより薄いケーシング壁４４２を通って、連続的かつ均一に振動子４３０から放散されるので、超音波プローブに対する表面温度規定をより簡単に満たすことができる。その結果、表面温度規定を依然として満たしながら画像の質を向上させるように、付加エネルギーをプローブ４２０によって患者の解剖学的構造内へと導くことができる。

一実装形態では、熱ドレイン４４０は、鼻状部２２２のケーシング壁４４２内に位置付けられ保持されるインサートを備える。別の実装形態では、熱ドレイン４４０は、ケーシング壁４４２がそれに接し、かつその周りにオーバーモールドされる構造を備える。かかるオーバーモールドによって、ドレイン４４０と壁４４２との間の界面に沿ってより広い表面積の接触が容易になり、ドレイン４４０から壁４４２への熱伝導が向上する。一実装形態では、熱ドレイン４４０は、振動子４３０から壁４４２まで外向きに延在する一連の半径方向のフィンまたはバッフルを備える。別の実装形態では、熱ドレイン４４０は、振動子４３０と壁４４２との間の容積または空間をすべて満たすほぼ中実の構造を備える。一実装形態では、壁４４２は、ドレイン４４０と壁４４２との間の熱界面を向上させるため、熱ドレイン４４０の外表面構造４４８に完全に一致する、またはほぼ完全に一致する形状およびサイズを有する内表面構造４４６を有する。

図２３〜図２５は、プローブ２０の別の実装形態である超音波プローブ５２０を示す。プローブ５２０は、図４に示されるフェーズドアレイプローブと比べて、プローブ５２０が体腔内プローブとして構成されている点を除いて、プローブ２２０に類似している。図２３〜図２５によって示されるように、プローブ２２０とは対照的に、プローブ５２０は、レンズ２２８および振動子２３０の代わりに、実質的に湾曲した（または丸み付けられた）レンズ５２８および湾曲した振動子５３０を含む。プローブ２２０の構成要素に対応するプローブ５２０の残りの構成要素は同様に番号付けされている。

図２４および図２５によって示されるように、プローブ５２０は熱ドレイン５４０を含む。熱ドレイン２４０と同様に、熱ドレイン５４０は、振動子５３０とケーシング壁５４２との間に物理的に位置し、かつそれらと熱接触している１つまたは複数の構造を備え、その場合、熱ドレイン５４０の１つまたは複数の構造は、ケーシング壁５４２を形成する高分子材料の熱抵抗よりも低い熱抵抗を有する１つまたは複数の材料から形成される。一実装形態では、熱ドレイン５４０は、少なくとも１５０ワット毎メートル・ケルビン（Ｗ／（ｍ・Ｋ））の熱伝導率を有する。一実装形態では、熱ドレイン５４０はアルミニウムなどの金属を含む。他の実装形態では、熱ドレイン５４０は、外部ケーシング壁５４２の高分子材料よりも低い熱抵抗を有する他の金属または他の材料を含んでもよい。ケーシング壁５４２を薄い厚さ（３ｍｍ以下、公称１ｍｍ未満、好ましくは０．６ｍｍ未満）で形成できるように、ケーシング壁５４２を構造的に補強し強化することに加えて、熱ドレイン５４０は、振動子５３０からの熱をケーシング壁５４２に向かって振動子５３０から外向きに熱伝導して、プローブ５２０からの熱放散を向上させる。熱が、振動子５３０から、熱ドレイン５４０を横切って、かつより薄いケーシング壁５４２を通って、連続的かつ均一に放散されるので、超音波プローブに対する表面温度規定をより簡単に満たすことができる。その結果、表面温度規定を依然として満たしながら画像の質を向上させるように、付加エネルギーをプローブ５２０によって患者の解剖学的構造内へと導くことができる。

一実装形態では、熱ドレイン５４０は、鼻状部５２２のケーシング壁５４２内に位置付けられ保持されるインサートを備える。別の実装形態では、熱ドレイン５４０は、ケーシング壁５４２がそれに接し、かつその周りにオーバーモールドされる構造を備える。かかるオーバーモールドによって、ドレイン５４０と壁５４２との間の界面に沿ってより広い表面積の接触が容易になり、ドレイン５４０から壁５４２への熱伝導が向上する。一実装形態では、熱ドレイン５４０は、振動子５３０から壁５４２まで外向きに延在する一連の半径方向のフィンまたはバッフルを備える。別の実装形態では、熱ドレイン５４０は、振動子５３０と壁５４２との間の容積または空間をすべて満たすほぼ中実の構造を備える。一実装形態では、壁５４２は、ドレイン５４０と壁５４２との間の熱界面を向上させるため、熱ドレイン５４０の外表面構造５４８に完全に一致する、またはほぼ完全に一致する形状およびサイズを有する内表面構造５４６を有する。

例示の実施形態を参照して本開示について記載してきたが、当業者であれば、特許請求される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細を変更してもよいことを認識するであろう。例えば、異なる例示の実施形態について、１つもしくは複数の利益を提供する１つまたは複数の特徴を含むものとして記載してきた場合があるが、記載した例示の実施形態または他の代替実施形態において、記載した特徴は互いに入れ替えられてもよく、あるいは互いに組み合わされてもよいことが想到される。本開示の技術は比較的複雑なものであるため、技術におけるすべての変更が予測可能であるとは限らない。例示の実施形態を参照して記載し、添付の特許請求の範囲に記述する本開示は、可能な限り広範であることを明白に意図する。例えば、特段の指定がない限り、単一の特定要素を挙げている請求項は、複数のかかる特定要素も包含する。

２０ 超音波プローブ
２２ 鼻状部
２４ 本体
２６ スリーブ
２８ レンズ
３０ 振動子
３２ コントローラ
３４ ケーブル
４０、４０’ 熱ドレイン
４２ ケーシング壁
４６ 内表面構造
４８ 外表面構造
２２０ 超音波プローブ
２２２ 鼻状部
２２４ 本体
２２６ スリーブ
２２８ レンズ
２３０ 振動子
２３２ コントローラ
２３４ ケーブル
２４０ 熱ドレイン
２４２ ケーシング壁
２４６ 内表面構造
２４８ 外表面構造
３００ 振動子アセンブリ
３０２ コントローラアセンブリ
３１０、３１２ 半身
３１４ 振動子支持体
３１６ フレキシブル回路
３１８ コネクタ
３２２ 耳状部
３２４ アパーチャ
３３０ コントローラマウント
３３２ 締結具
３３４ コネクタ
３３６ 耳状部
３３８ アパーチャ
３５０ 外壁
３５２ 内部の棚
３５４ 開口部
３５６、３５８ 内表面
３６２ アパーチャ
３６６ 突起
３６８ リム
４２０ 超音波プローブ
４２８ レンズ
４３０ 振動子
４４０ 熱ドレイン
４４２ ケーシング壁
４４６ 内表面構造
４４８ 外表面構造
５２０ 超音波プローブ
５２８ レンズ
５３０ 振動子
５４０ 熱ドレイン
５４２ ケーシング壁
５４６ 内表面構造
５４８ 外表面構造

Claims (20)

1. 外部高分子ケーシング壁を有する鼻状部と、
   前記鼻状部の端部にあるレンズと、
   前記レンズの後方で前記鼻状部内にある超音波振動子と、
   前記振動子を前記ケーシング壁に熱的に結合する熱ドレインであって、前記ケーシング壁を形成する材料の熱抵抗よりも低い熱抵抗を有する材料から形成された熱ドレインと
   を備える、超音波プローブ。
2. 前記ケーシング壁が３ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１記載の超音波プローブ。
3. 前記ケーシング壁が１ｍｍ未満の厚さを有する、請求項２記載の超音波プローブ。
4. 前記ケーシング壁が０．６１ｍｍ未満の厚さを有する、請求項３記載の超音波プローブ。
5. 前記熱ドレインの前記材料が、少なくとも１５０ワット毎メートル・ケルビン（Ｗ／（ｍ・Ｋ））の熱伝導率を有する、請求項１記載の超音波プローブ。
6. 前記熱ドレインが金属から形成される、請求項１記載の超音波プローブ。
7. 前記高分子ケーシング壁が、前記熱ドレインの周りにオーバーモールドされる、請求項１記載の超音波プローブ。
8. 前記熱ドレインが、前記超音波振動子に接続された締結具を受け入れる締結具開口部を備える、請求項１記載の超音波プローブ。
9. 前記熱ドレインが、前記超音波振動子の側面を完全に取り囲む、請求項１記載の超音波プローブ。
10. 前記外部高分子ケーシング壁が内表面構造を有し、前記熱ドレインが前記内表面構造に一致する外表面構造を有する、請求項１記載の超音波プローブ。
11. 前記鼻状部の前記端部が線形である、請求項１記載の超音波プローブ。
12. 前記鼻状部の前記端部が湾曲している、請求項１記載の超音波プローブ。
13. 前記外部高分子ケーシング壁が切頭円錐形状を有する外表面を有する、請求項１記載の超音波プローブ。
14. 超音波振動子を使用して超音波プローブに超音波振動を発生させるステップと、
    前記超音波振動子からの熱を、熱ドレインを横切って前記超音波プローブの外部高分子ケーシングへと熱伝導するステップと
    を含む、方法。
15. 前記ケーシング壁が３ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１４記載の方法。
16. 前記ケーシング壁が１ｍｍ未満の厚さを有する、請求項１５記載の方法。
17. 前記熱ドレインが、少なくとも１５０ワット毎メートル・ケルビン（Ｗ／（ｍ・Ｋ））の伝導率を有する材料から形成される、請求項１４記載の方法。
18. 前記熱ドレインが金属から形成される、請求項１４記載の方法。
19. 前記熱ドレインを形成するステップと、
    前記熱ドレインの周りに前記外部高分子ケーシングをオーバーモールドするステップと
    をさらに含む、請求項１４記載の方法。
20. 金属製の熱ドレインを形成するステップと、
    前記金属製の熱ドレインの周りに外部高分子ケーシングをオーバーモールドするステップと、
    前記熱ドレイン内に超音波プローブ振動子を位置付けるステップと
    を含む、方法。