JP2018517439A - 超音波トランスデューサのアクティブ熱管理に対するシステム、方法及び装置 - Google Patents

Abstract

アクティブ熱管理システムを含む超音波プローブが開示される。前記アクティブ熱管理システムは、前記超音波プローブのトランスデューサアセンブリに結合された流体チャンバを含みうる。前記流体チャンバは、前記トランスデューサアセンブリから熱を放散しうる冷却材を含みうる。前記アクティブ熱管理システムは、前記流体チャンバ及び熱管理システムに結合されたヒートシンクを含みうる。前記ヒートシンクは、前記冷却材内に延在するフィンを含みうる。前記冷却材は、液体又は気体でありうる。前記冷却材は、循環装置により前記流体チャンバ内で循環されうる。前記循環装置は、ポンプ、ファン又は羽根車でありうる。超音波プローブは、前記トランスデューサアセンブリのレンズ上に筐体を形成する窓を含みうる。前記筐体は、前記流体チャンバに流体的に結合され、前記レンズから熱を放散するように冷却材で満たされうる。

Description

本発明は、超音波トランスデューサのアクティブ熱管理に対するシステム、方法及び装置に関する。

超音波トランスデューサアレイは、撮像、洗浄及び組織の治療のような様々な応用に対して超音波を生成する。多くの超音波トランスデューサは、電気エネルギを超音波に変換し、熱が、変換の副産物として生成されうる。熱は、トランスデューサ及び／又は超音波トランスデューサが接触している表面を損傷することを防ぐために放散を必要とする。例えば、医療用超音波トランスデューサは、トランスデューサにより生成された熱が十分に放散されない場合に患者の皮膚を火傷させる可能性がある。

超音波トランスデューサは、アクティブ及び／又はパッシブ熱管理システムを持ちうる。パッシブシステムは、トランスデューサから熱を引き離す材料を含んでもよい。例えば、超音波プローブは、トランスデューサの下に、トランスデューサ表面から熱を放散させうるバッキング材を含んでもよい。しかしながら、現在のパッシブ熱管理システムは、せん断波撮像のような新しい高出力超音波応用に対して十分ではないかもしれない。

アクティブ熱管理システムは、例えば、トランスデューサアレイに隣接した導管を介してポンプで注入される循環液体冷却材を含んでもよい。冷却材は、超音波プローブ内の又は超音波プローブの外部のリザーバを介して導管に提供されうる。アクティブ熱管理システムは、熱を素早く放散することができ、アクティブシステムは、超音波プローブ信頼性を減少させうる。例えば、液体冷却材に基づく熱管理システムは、循環管及び循環ポンプを必要としうる。

しかしながら、一部の液体冷却材ベースのシステムに対して、管及びポンプは、要素が超音波プローブの使用中に曲げられるので、時間とともに漏れを生じやすくなりうる。液体冷却材の漏れは、超音波プローブの内部コンポーネントを損傷しえ、及び／又はアクティブ熱管理システムの有効性を減少させうる。

本開示の一実施例による一例の超音波プローブは、トランスデューサを含むトランスデューサアセンブリと、前記トランスデューサアセンブリに結合された流体チャンバとを含んでもよく、前記トランスデューサアセンブリから熱を放散するように構成されてもよく、前記流体チャンバは、上面及び下面を持つ外側シェルを含んでもよく、前記上面は、前記トランスデューサアセンブリに対して近位であってもよく、前記下面は、前記トランスデューサアセンブリに対して遠位であってもよく、中空の内部が、流体冷却材を含むように構成されてもよい。

本開示の一実施例による超音波プローブに対する一例のアクティブ熱管理システムは、前記超音波プローブのトランスデューサアセンブリに結合するように構成されうる流体チャンバを含んでもよく、前記トランスデューサアセンブリから熱を放散するように更に構成されてもよく、前記流体チャンバは、上面及び下面を持つ外側シェルを含んでもよく、前記上面は、前記トランスデューサアセンブリに対して近位であってもよく、前記下面は、前記トランスデューサアセンブリに対して遠位であってもよく、中空の内部が、流体冷却材を含むように構成されてもよく、循環装置は、前記流体冷却材を循環させるように構成されてもよく、前記外側シェルを通る密閉ポート（sealed port）は、前記循環装置に対する電源の電気的結合を可能にするように構成されてもよい。

本開示の一実施例による第２の例の超音波プローブは、上面及び底面を持つレンズ並びに前記レンズの底面に結合されたトランスデューサスタックを含みうるトランスデューサアセンブリを含みうる。前記超音波プローブは、前記トランスデューサアセンブリを少なくとも部分的に囲みうる流体チャンバをも含んでもよく、前記流体チャンバは、上部縁及び下面を持つ外側シェルを含んでもよく、前記上部縁は、前記トランスデューサアセンブリに対して近位であってもよく、前記下面は、前記トランスデューサアセンブリに対して遠位であってもよく、中空の内部が、流体冷却材を含むように構成されてもよく、前記流体冷却材は、前記トランスデューサアセンブリから熱を放散するように構成されてもよく、循環装置は、前記流体冷却材を循環させるように構成されてもよく、前記外側シェルを通る密閉ポートは、前記循環装置に対する電源の電気的結合を可能にするように構成されてもよい。前記超音波プローブは、更に、前記流体チャンバの上部縁に結合された窓を含んでもよく、前記窓は、前記流体チャンバと流体連通する前記レンズの上面と前記窓との間の筐体を形成するように前記レンズの上であり、かつ前記レンズからオフセットされるように構成されてもよく、前記流体冷却材は、前記筐体を満たしてもよい。

本開示の一実施例による流体チャンバの概略図である。 本開示の一実施例によるトランスデューサアセンブリ及びヒートシンクの概略図である。 本開示の一実施例による流体チャンバ、ヒートシンク及びトランスデューサアセンブリの断面図の概略図である。 本開示の一実施例による流体チャンバ、ヒートシンク、トランスデューサアセンブリ、ケーブルアセンブリ及びプローブハウジングの一部の側面図の概略図である。 本開示の一実施例による超音波プローブの概略図である。 本開示の一実施例による代替的な流体チャンバ、ヒートシンク及びトランスデューサアセンブリの断面図の概略図である。 本開示の一実施例による代替的な流体チャンバ、ヒートシンク及びトランスデューサアセンブリの断面図の概略図である。

特定の典型的な実施例の以下の記載は、実際は、単に典型的であり、本発明又はその応用若しくは使用を限定することを全く意図しない。本システム及び方法の実施例の以下の詳細な記載において、その一部を形成し、記載されたシステム及び方法が実施されうる特定の実施例を例として示す添付の図面が参照される。これらの実施例は、当業者がここに開示されたシステム及び方法を実施することを可能にするのに十分に詳細に記載され、他の実施例が使用されてもよく、構造的及び論理的変更が、本システムの精神及び範囲から逸脱することなしになされうると理解されるべきである。

以下の詳細な記載は、したがって、限定的な意味でとらえるべきではなく、本システムの範囲は、添付の請求項によってのみ規定される。図面の参照番号の主要な桁は、ここで、典型的には、図の番号に対応し、例外として、複数の図に表れる同一のコンポーネントは、同じ参照番号により識別される。更に、明確性の目的で、特定のフィーチャの詳細な記載は、当業者に明らかである場合に、本システムの記載をあいまいにしないように論じられない。

超音波プローブは、撮像、治療又は他の応用に対して使用されうる。前記超音波プローブは、超音波信号（例えば、波、パルス、シーケンス）を生成及び受信する超音波トランスデューサを含む。前記トランスデューサは、トランスデューサアセンブリに含まれてもよい。前記トランスデューサは、超音波信号を生成及び／又は受信する際に熱を生成しうる。前記トランスデューサの温度が、閾値温度より上に増加する場合、前記トランスデューサが損傷されうる及び／又は患者が負傷しうる。例えば、前記トランスデューサアセンブリのサポート電子コンポーネントは、融解し、動作不可能になりうる、又は撮像される患者が皮膚の火傷を被りうる。

前記トランスデューサの温度の増加を管理するために、前記プローブは、前記トランスデューサにより生成された熱を放散するようにアクティブ熱管理システムを含んでもよい。前記アクティブ熱管理システムは、流体冷却材で満たされた流体チャンバを含んでもよい。循環装置は、前記流体チャンバを通して前記冷却材を循環及び／又は撹拌するように前記流体チャンバ内に含まれてもよい。前記流体チャンバは、前記トランスデューサアセンブリ及び／又は前記トランスデューサアセンブリに結合されたヒートシンクに結合されてもよい。前記トランスデューサアセンブリ及び／又はヒートシンクに前記流体チャンバを結合することは、管及び／又は他の導管の使用無しで熱放散を可能にしうる。これは、前記プローブ内の冷却材の潜在的な漏れを減少又は消去しうる。

管及び／又は他の導管の使用なしで前記トランスデューサアセンブリ及び／又はヒートシンクに前記流体チャンバを結合することは、超音波プローブの組み立てを容易化しうる。例えば、前記流体チャンバは、組み立て中に超音波プローブ内にインストールされうる別個のモジュール式ユニットであってもよい。一部の実施例において、前記モジュール式ユニットは、前記流体チャンバ及びヒートシンクを含んでもよい。一部の実施例において、前記モジュール式ユニットは、他の超音波プローブコンポーネント、例えば、プローブフレーム、トランスデューサアセンブリ及び／又はプローブハウジング内に圧入されるように構成されてもよい。一部の実施例において、前記モジュール式ユニットは、弾性超音波プローブコンポーネント内にスナップフィットされるように構成されてもよい。これは、前記モジュール式ユニットをインストールするのに使用される締め具を減少又は除去しうる。一部の実施例において、前記モジュール式ユニットは、既存の超音波プローブを改造してアクティブ熱管理システムを設けることを容易化しうる。

前記流体チャンバは、超音波プローブフレームに埋め込まれる及び／又は部分的に囲まれてもよい。前記プローブフレームは、トランスデューサアセンブリ、プリント回路基板及び／又は他のプローブコンポーネントに対する支持を提供するのに使用されうる。一部の実施例において、前記流体チャンバは、前記プローブフレームを置き換えてもよい。

前記流体チャンバ内の冷却材は、前記トランスデューサアセンブリ及び／又はヒートシンクから熱を放散し、前記冷却材及び流体チャンバを通して前記熱を分散しうる。前記熱は、前記流体チャンバからプローブハウジングに及び／又は前記プローブの周りの空気に放散されうる。前記冷却材及び流体チャンバは、広い面積にわたり前記熱を放散しうる。これは、「ホットスポット」、すなわち、周りのプローブより高い温度を持つ前記超音波プローブの局在化されたセクションの発生を防ぎうる。ホットスポットは、前記超音波プローブの他の部分を損傷するかもしれず、及び／又は前記超音波プローブを不快にする若しくはユーザにより操作することを危険にするかもしれない。

図１は、本開示の一実施例による流体チャンバ１００の概略図である。流体チャンバ１００は、超音波プローブ内のアクティブ熱管理システムにおいて使用されうる。流体チャンバ１００は、中空の内部（図示されない）を持つ外側シェル１０５を含みうる。前記中空の内部は、冷却材１５０で満たされうる。外側シェル１０５は、成形プラスチック、金属及び／又は冷却材１５０に対して不透過性の他の材料を有しうる。外側シェル１０５は、単一の統合ユニットとして、又は外側シェル１０５を形成するように一緒に結合された複数のコンポーネントとして形成されうる。例えば、外側シェル１０５は、エポキシ又は前記冷却材に対して不透過性の他の結合方法により一緒に結合された２つの射出成型された半分を含んでもよい。外側シェル１０５は、手持ち式超音波プローブの内側にフィットするように形成されてもよい。例えば、図１に示されるように、外側シェル１０５は、三次元のＴ字型形状であってもよく、Ｔの広い部分は、トランスデューサアセンブリ及び／又はヒートシンクに近位でありうる。他の例において、外側シェル１０５は、円筒形、長方形角柱、又は卵型であってもよい。外側シェル１０５の他の形状も使用されうる。

外側シェル１０５は、前記超音波プローブの電気コンポーネントを収容する溝１１５を含んでもよい。例えば、溝１１５は、前記超音波プローブのプリント回路基板（ＰＣＢ）及び／又はフレキシブル回路（いずれも図示されない）を収容しうる。外側シェル１０５は、プローブハウジング（図示されない）の内面との密接な接続を促進しうる追加の溝１３５を含んでもよい。例えば、前記プローブハウジングは、音波検査者に対する滑らないグリップを促進する溝を含んでもよい。追加の溝１３５は、前記プローブハウジングの内面の溝を受けるように構成されうる。他の例において、前記プローブハウジングは、プローブ組み立て中に外側シェル１０５及び前記プローブハウジングのアライメントを容易化するように追加の溝１３５と対になる前記内面における溝を含んでもよい。一部の実施例において、追加の溝１３５は、省かれてもよい。

外側シェル１０５は、底面１３０を含んでもよい。底面１３０は、図１に示されるように平らでありうる。一部の実施例において、底面１３０は、前記超音波プローブの内側の形状に適合するように形成されてもよい。前記底面は、中子（tang）１２５を含んでもよい。中子１２５は、底面１３０から垂直に延在しうる。中子１２５は、図１に示されるように底面１３０の中心に配置されうる。一部の実施例において、中子１２５は、底面１３０の縁、例えば縁１３１から延在してもよい。一部の実施例において、複数の中子が存在してもよい。中子１２５は、台形、正方形、半円又は他の形状でありうる。中子１２５の形状は、少なくとも部分的には、前記超音波プローブの内側の形状に基づいて選択されうる。中子１２５は、流体チャンバ１００と前記超音波プローブの屈曲除去フェルール（bend relief ferrule、図示されない）との間の機械的結合を容易化しうる。中子１２５は、前記プローブのケーブルアセンブリ（図示されない）と流体チャンバ１００との間の熱結合を更に容易化しうる。

底面１３０は、密閉ポート１２０を含んでもよい。密閉ポート１２０は、流体に対して不透過性でありうる及び／又は単一方向の流体の流れのみを可能にしうる。密閉ポート１２０は、電源と流体チャンバ１００の内側に配置された循環装置（いずれも図示されない）との間の電気的結合を容易化しうる。密閉ポート１２０は、冷却材による流体チャンバ１００の充填を容易化しうる。一部の実施例において、前記密閉ポートは、例えば温度変化による流体体積の変化を保証するように流体膨張チャンバ及び／又はブラダ（bladder）を組み込むのに使用されうる。一部の実施例において、底面１３０は、複数の密閉ポートを含んでもよい。別個の密閉ポートは、電気的結合及び流体チャンバ１００の充填に対して使用されうる。一部の実施例において、密閉ポート１２０は、外側シェル１０５の他の面上に配置されてもよい。例えば、密閉ポート１２０は、溝１１５内に配置されてもよい。密閉ポート１２０は、ゴム、シリコーン及び／又は他の適切な流体不透過性材料で実現されうる。

外側シェル１０５は、上面１１０を含んでもよい。上面１１０は、ヒートシンク及び／又はトランスデューサアセンブリの一部（いずれも図示されない）の寸法にマッチするサイズにされうる。一部の実施例において、上面１１０は、外側シェル１０５の閉じられた面である。一部の実施例において、上面１１０は、流体チャンバ１００の開口の外縁を規定する上側リムを含んでもよい。上面１１０が、開いている場合、流体チャンバ１００の冷却材は、前記ヒートシンクの一部及び／又は前記トランスデューサアセンブリの一部と直接的に接触しうる。

図２は、本開示の一実施例によるトランスデューサアセンブリ２００及びヒートシンク２５０の概略図である。トランスデューサアセンブリ２００及び／又はヒートシンク２５０は、図１に示される流体チャンバ１００のような流体チャンバと組み合わせて使用されうる。トランスデューサアセンブリ２００は、レンズ２０５、トランスデューサスタック２１０、及び１以上のフレキシブル回路２１５を含みうる。レンズ２０５は、トランスデューサスタック２１０の上面に結合されうる。レンズ２０５は、撮像対象に対してトランスデューサスタック２１０を音響的に結合しうる。トランスデューサスタック２１０は、１以上の超音波トランスデューサ素子を含みうる。トランスデューサスタック２１０は、前記トランスデューサ素子に対するサポート電子コンポーネントを含みうる。例えば、電源、制御信号、データ信号及び／又は他の回路に対する電気的結合である。フレキシブル回路２１５は、トランスデューサスタック２１０の下面及び／又は縁に結合されうる。フレキシブル回路２１５は、トランスデューサ素子及び／又はトランスデューサスタック２１０の他の電子コンポーネントを超音波プローブ内の追加の電子コンポーネント又は超音波撮像システム（図示されない）のコンポーネントに電気的に結合しうる。フレキシブル回路２１５は、トランスデューサスタック２１０と他のコンポーネントとの間で電力及び／又は通信を提供してもよい。

ヒートシンク２５０は、上面２７０及び上面２７０に平行な下面２６５を持つ長方形の板でありうる。ヒートシンク２５０の上面２７０は、トランスデューサアセンブリ２００の下面２２０に対して配置されうる。一部の実施例において、下面２２０は、トランスデューサアセンブリ２００に含まれる音響的バッキングの下面であってもよい。ヒートシンク２５０は、締め具（例えばねじ）、接着剤（例えばエポキシ）及び／又は圧縮によりトランスデューサアセンブリ２００に結合されうる。一部の実施例において、熱伝導性ラミネートが、トランスデューサアセンブリ２００からヒートシンク２５０への熱伝達を増加するように前記ヒートシンクの上面２７０及び／又はトランスデューサアセンブリ２００の下面２２０に加えられてもよい。ヒートシンク２５０の上面２７０は、トランスデューサアセンブリ２００の下面２２０に対して面一であるように成形されうる。ヒートシンク２５０の上面２７０は、前記トランスデューサアセンブリの下面２２０を覆うサイズにされうる。一部の実施例において、ヒートシンク２５０の上面２７０は、前記トランスデューサアセンブリの下面２２０の一部を覆うサイズにされてもよい。ヒートシンク２５０は、アルミニウム、他の金属及び／又は他の熱伝導性材料で実現されうる。

一部の実施例において、ヒートシンク２５０は、ヒートシンク２５０の周辺に延在するグランドパッキン（gland）２６０を含む。グランドパッキン２６０は、Ｏリング（図示されない）を受け入れるように構成されうる。前記Ｏリングは、図１に示される流体チャンバ１００のような流体チャンバ（図示されない）とヒートシンク２５０との間の流体不透過性結合の形成を容易化しうる。前記Ｏリングは、前記流体チャンバの外側シェルの内面及び／又は前記外側シェルの上側リムを係合しうる。一部の実施例において、前記Ｏリング及びグランドパッキン２６０は、省かれてもよい。例えば、前記外側シェルの上面が閉じている場合、ヒートシンク２５０は、圧縮、熱ラミネート及び／又は他の結合方法により前記外側シェルに結合されうる。一部の実施例において、前記外側シェルの上面が閉じている場合、ヒートシンク２５０は、省かれてもよく、トランスデューサアセンブリ２００が、前記流体チャンバの上面に結合されてもよい。

一部の実施例において、ヒートシンク２５０の下面２６５は、下面２６５から延在する１以上のフィン２５５を含んでもよい。フィン２５５は、前記下面から垂直に又は他の角度で延在しうる。フィン２５５は、互いに平行であってもよく又は交差してもよい。フィン２５５は、直線又は他のパターン（例えば波、同心円、ジグザグ）を形成してもよい。一部の実施例において、フィン２５５により形成されるパターンは、フィン２５５に接触する流体の所望の循環パターンを誘発するように選択されてもよい。フィン２５５は、流体チャンバ内の冷却材と接触してもよい。一部の実施例において、フィン２５５は、省かれてもよく、ヒートシンク２５０の下面２６５は、平らである又は前記流体チャンバの上面に対して面一であるように成形される。

図３は、本開示の一実施例による流体チャンバ１００、ヒートシンク２５０及びトランスデューサアセンブリ２００の断面図の概略図である。トランスデューサアセンブリ２００は、ヒートシンク２５０と接触しうる。トランスデューサアセンブリ２００は、一部の実施例において、流体チャンバ１００とも接触しうる。ヒートシンク２５０は、流体チャンバ１００と接触しうる。トランスデューサアセンブリ２００のフレキシブル回路２１５は、ヒートシンク２５０のいずれかの側において延在し、流体チャンバ１００のいずれかの側において延在しうる。フレキシブル回路２１５は、流体チャンバ１００の外側シェル１０５の溝（図示されない）を通って延在しうる。例えば、フレキシブル回路２１５は、図１に示される溝１１５を通って延在してもよい。一部の実施例において、フレキシブル回路２１５は、図３に示されるように流体チャンバ１００を越えて延在する。フレキシブル回路２１５は、１以上のＰＣＢ（図示されない）、ケーブルアセンブリ３５０及び／又は他の超音波プローブコンポーネントに結合しうる。

図３に示されるように、一部の実施例において、ヒートシンク２５０は、少なくとも部分的に流体チャンバ１００により囲まれてもよい。ヒートシンク２５０は、流体チャンバ１００内に圧入されうる。ヒートシンク２５０の外縁の周りのＯリング２７５は、流体不透過性シールを形成するように流体チャンバ１００の内面１４０に係合しうる。Ｏリング２７５は、図２に示されるグランドパッキン２６０のようなグランドパッキン（図示されない）内に配置されうる。Ｏリング２７５は、ゴム、シリコーン及び／又は他の流体不透過性弾性材料で実現されうる。

一部の実施例において、ヒートシンク２５０は、上面２７０の近位のヒートシンク２５０の周りに及び外縁を越えて延在するフランジ２８０を含んでもよい。フランジ２８０は、Ｏリング２７５と上面２７０との間でありうる。フランジ２８０は、流体チャンバ１００の上面及び／又はリム１１０に接触しうる。フランジ２８０は、ヒートシンク２５０が流体チャンバ１００により完全に囲まれることを防ぐように止め具（stop）として機能しうる。フランジ２８０及び流体チャンバ１００の上面及び／又はリム１１０の係合は、Ｏリング２７５及び内面１４０により形成された流体不透過性シールを強化しうる。一部の実施例において、フランジ２８０は、外側シェル１０５の外面と面一であるようにヒートシンク２５０から延在してもよい。一部の実施例において、フランジ２８０は、省かれてもよい。例えば、Ｏリング２７５は、ヒートシンク２５０が流体チャンバ１００により完全に囲まれることを防ぐように止め具として機能しうる。他の例において、ヒートシンク２５０の両側は、下面２６５が上面２７０より小さい面積を持つようにテーパ処理されうる。上面２７０の面積は、流体チャンバ１００の開口の面積より大きくてもよい。

ヒートシンク２５０の下面２６５は、流体チャンバ１００内の冷却材１５０と接触しうる。冷却材１５０は、下面２６５から熱を放散しうる。図２を参照して以前に記載されたように、下面２６５は、冷却材１５０内に延在するフィン２５５を含みうる。フィン２５５は、冷却材１５０と接触するヒートシンク２５０の表面積を増加しうる。これは、ヒートシンク２５０と前記冷却材との間の熱伝達を増加しうる。一部の実施例において、フィン２５５は、省かれてもよく、下面２６５は、前記冷却材と接触してもよく及び／又は沈められてもよい。

冷却材１５０は、非導電性冷却材、例えば、鉱油又はシリコーン油でありうる。一部の実施例において、冷却材１５０は、導電性冷却材、例えば、水又はプロピレングリコールである。一部の実施例において、冷却材１５０は、空気、窒素又はヘリウムのような気体である。他の冷却材が使用されてもよい。冷却材の混合物が使用されてもよい。

冷却材１５０は、流体チャンバ１００を完全に満たしてもよい。これは、流体チャンバ１００を通した熱放散を容易化しうる。一部の実施例において、冷却材１５０は、流体チャンバ１００を完全には満たさなくてもよい。冷却材１５０は、流体チャンバ１００を完全に満たさない場合でさえ、流体チャンバ１００を通して熱を放散しうる。冷却材１５０は、前記超音波プローブの温度範囲にわたり膨張及び／又は収縮してもしなくてもよい。冷却材１５０が、前記温度範囲にわたって膨張及び／又は収縮する場合、柔軟補償ブラダ（図示されない）が、流体チャンバ１００に含まれてもよい。一部の実施例において、前記補償ブラダは、前記補償ブラダの収縮及び膨張を可能にしうる、密閉ポート１２０と同様でありうる、密閉ポートに結合されてもよい。前記補償ブラダは、ゴム、高分子及び／又は他の冷却材不透過性弾性材料を使用して実現されうる。

冷却材１５０は、ヒートシンク２５０から冷却材１５０への熱放散を増加するように循環されうる。冷却材１５０は、流体チャンバ１００の手動撹拌により循環されてもよい。例えば、音波検査者は、検査中に流体チャンバ１００を含む超音波プローブを動かすことにより十分な冷却材循環を提供するように流体チャンバ１００を撹拌しうる。一部の実施例において、流体チャンバ１００は、循環装置３００を含んでもよい。図３に示されるように、循環装置３００は、一部の実施例において、流体チャンバ１００の底面１３０に結合されてもよい。しかしながら、循環装置３００は、流体チャンバ１００の内面１４０の他の部分に結合されてもよい。電気的結合は、密閉ポート１２０により前記循環装置に提供されてもよい。一部の実施例において、循環装置３００は、前記流体チャンバ内で前記冷却材を循環する圧電ポンプであってもよい。一部の実施例において、前記圧電ポンプは、パリレンコーティングされてもよい。他のポンプタイプも、使用されうる。一部の実施例において、循環装置３００は、羽根車であってもよい。一部の実施例において、循環装置３００は、ファンであってもよい。循環装置３００は、前記超音波プローブの動作中に流体チャンバ１００内で冷却材１５０を循環しうる。一部の実施例において、循環装置３００は、前記超音波トランスデューサがヒートシンク２５０及び／又はトランスデューサアセンブリ２００から残りの熱を放散するのに使用された後の時間期間に対して冷却材１５０を循環し続けてもよい。

一部の実施例において、循環装置３００の動作は、少なくとも部分的に、１以上のセンサ（図示されない）から受信された信号に基づきうる。例えば、温度センサは、流体チャンバ１００、トランスデューサアセンブリ２００及び／又はヒートシンク２５０とともに含まれてもよい。循環装置３００及び／又は循環装置コントローラ（図示されない）は、前記温度センサが、閾値温度より上の温度を検出する場合に、冷却材１５０の循環を増加するようにプログラムされてもよい。他の例において、加速度計が、前記超音波プローブに含まれてもよい。循環装置３００及び／又は循環装置コントローラは、冷却材１５０を十分に撹拌するように音波検査者により前記超音波プローブが移動されていないことを前記加速度計が検出する場合に、冷却材１５０を循環するようにプログラムされてもよい。

依然として図３を参照して、タブ３５５は、ケーブルアセンブリ３５０の屈曲除去フェルール３６０に流体チャンバ１００を結合するように中子１２５に結合されうる。タブ３５５は、締め具（例えばねじ）、はんだ付け、及び／又は他の結合方法を使用して中子１２５に結合されうる。タブ３５５及び除去フェルール３６０は、金属及び／又はプラスチックを使用して実現されうる。一部の実施例において、タブ３５５及び除去フェルール３６０は、中子１２５からケーブルアセンブリ３５０に熱を放散しうる。ケーブルアセンブリ３５０は、流体チャンバ１００、フレキシブル回路２１５、及び／又は他の超音波プローブコンポーネントに電力を提供しうる。ケーブルアセンブリ３５０は、流体チャンバ１００、フレキシブル回路２１５及び／又は他の超音波プローブコンポーネントにデータ及び／又は制御信号を送受信してもよい。ケーブルアセンブリ３５０は、超音波撮像システム（図示されない）に前記超音波プローブコンポーネントを結合しうる。

代替的な実施例において、ヒートシンク２５０の下面２６５は、流体チャンバ１００の上面１１０と接触してもよい（図３には示されない）。Ｏリング２７５、グランドパッキン２６５及びヒートシンク２５０のフランジ２８０は、省かれてもよい。下面２６５は、上面１１０と面一でありうる。一部の実施例において、熱ラミネートは、耐熱性を減少するように下面２６５及び／又は上面１１０に加えられてもよい。熱は、トランスデューサアセンブリ２００からヒートシンク２５０を通って上面１１０に放散されうる。冷却材１５０は、流体チャンバ１００を通して上面１１０から熱を放散しうる。閉じられた流体チャンバ１００は、前記超音波プローブ内の冷却材１５０の漏れに対する抵抗を提供しうる。

図４は、本開示の一実施例による流体チャンバ１００、ヒートシンク２５０、トランスデューサアセンブリ２００、ケーブルアセンブリ３５０、及びプローブハウジング４００の一部の側面図の概略図である。プローブハウジング４００は、流体チャンバ１００、ヒートシンク２５０、トランスデューサアセンブリ２００の少なくとも一部、及びケーブルアセンブリ３５０の少なくとも一部を囲みうる。プローブハウジング４００は、流体チャンバ１００の外面に適合しうる。一部の実施例において、プローブハウジング４００は、流体チャンバ１００の外面から超音波プローブを囲む空気に熱を放散しうる。一部の実施例において、プローブハウジング４００は、流体チャンバ１００の外面と接触する前記プローブハウジングの内面において熱拡散器（図示されない）を含んでもよい。前記熱拡散器は、プローブハウジング４００と流体チャンバ１００との間の熱抵抗を減少しうる。一部の実施例において、前記熱拡散器は、前記熱拡散器と流体チャンバ１００との間に熱伝導材料を含んでもよい。

図５は、本開示の一実施例による超音波プローブ５００の概略図である。プローブハウジング４００は、レンズ２０５及びケーブルアセンブリ３５０の一部を除いて前記プローブのコンポーネントの全てを囲みうる。一部の実施例において、プローブハウジング４００は、熱可塑性シェルである。一部の実施例において、プローブハウジング４００は、省かれ、ロバストな仕上げが、前記プローブのハンドルとして機能しうる流体チャンバ１００の外部に加えられる。

図６は、本開示の一実施例による代替的な流体チャンバ６００、ヒートシンク２５０、及びトランスデューサアセンブリ２００の断面図の概略図である。図６に示される実施例において、前記冷却材は気体、例えば、空気である。循環装置３００は、ファン、空気ポンプ及び／又は他の適切な気体サーキュレータでありうる。循環装置３００は、一部の実施例において、ゼロ挿入力（ＺＩＦ）筐体に含まれてもよい。他のコネクタタイプも使用されてもよい。電力は、ポート６２０を介してケーブルアセンブリ３５０を介して提供されうる。気体は、流体チャンバ６００までポート６２０を通過してもよい。前記気体は、ヒートシンク２５０から熱を放散するように循環装置３００により循環されうる。ヒートシンク２５０は、図２乃至４を参照して以前に記載されたヒートシンクと同様に構成されうる。一部の実施例において、流体チャンバ６００は、流体チャンバ６００を出入りする気体の通過を可能にする複数のポートを含んでもよい。一部の実施例において、前記ポートは、湿気及び／又はデブリが前記ポートを通過することを防ぐようにメッシュ、フィルタ及び／又はバリア材料を含んでもよい。一部の実施例において、流体チャンバ６００は、省かれてもよく、気体は、プローブハウジング内で循環しうる。

一部の実施例において、気体は、管６２５により循環装置３００に提供されてもよい。管６２５は、循環装置３００に結合され、ケーブルアセンブリ３５０までポート６２０を通過してもよい。管６２５の遠位端（図示されない）は、エアサプライに結合されうる。ガスサプライは、ほこり及び／又は他の汚染物質を前記超音波プローブ内に導入することを減少するようにフィルタリングされうる。前記ガスサプライは、冷やされてもよく、これは、ヒートシンク２５０からの熱放散を増加しうる。循環装置３００による循環の後に、前記気体は、ポート６２０及び／又は追加のポートを介して流体チャンバ６００内に排気されうる。前記気体は、前記ケーブルアセンブリの間質領域を介して前記超音波プローブを出てもよい。一部の実施例において、気体は、別個の排気管（図示されない）を介して排気されてもよい。前記別個の排気管は、ポート６２０又は別個のポートを通過しうる。前記排気管の遠位端は、前記ガスサプライに結合されうる。

一部の実施例において、加圧ガスが、管６２５により流体チャンバ６００に提供されてもよい。循環装置３００は、加圧ガスが使用される場合に省かれてもよい。前記気体の圧力は、流体チャンバ６００内の前記気体の循環に対して提供されうる。

図７は、本開示の一実施例による代替的な流体チャンバ７００、ヒートシンク２５０、及びトランスデューサアセンブリ２００の断面図の概略図である。流体チャンバ７００は、トランスデューサアセンブリ２００の一部を囲むように延在しうる。窓７０５は、筐体７１０を形成するように、流体チャンバ７００及び／又はプローブハウジング（図示されない）に結合されえ、レンズ２０５に対してオフセットされうる。窓７０５は、レンズ２０５の輪郭にマッチするように成形されうる。窓７０５は、所望の形状及び／又は体積の筐体７１０、例えばドームを提供するように成形されうる。窓７０５は、プラスチック及び／又は対象に対する音響的結合を提供する他の流体不透過性材料であってもよい。窓７０５は、音響的に透明でありうる。筐体７１０は、流体チャンバ７００に流体的に結合されうる。冷却材は、流体チャンバ７００及び筐体７１０を満たしうる。前記冷却材は、レンズ２０５から熱を放散しうる。前記冷却材は、窓７０５とレンズ２０５との間の音響的結合を提供しうる。一部の実施例において、ヒートシンク２５０は、省かれてもよく、前記冷却材は、トランスデューサアセンブリ２００の下面２２０から熱を放散しうる。

本システムは、超音波撮像システムを参照して記載されているが、本システムは、他の超音波トランスデューサに拡張されてもよい。加えて、本システムは、限定的にではないが、腎臓、精巣、前立腺、乳房、卵巣、子宮、甲状腺、肝臓、肺、筋骨格、脾臓、神経、心臓、動脈及び血管系に関する画像情報を取得及び／又は記録するために、並びに超音波ガイドインターベンション及びリアルタイム医療撮像によりガイドされうる他の介入に関する他の撮像応用に対して使用されうる。更に、本システムは、本システムのフィーチャ及び利点を提供しうるようにリアルタイム撮像コンポーネントを持つ又は持たない非超音波撮像システムとともに使用されうる１以上の要素を含んでもよい。

更に、本方法、システム及び装置は、例えば、超音波撮像システムのような既存の撮像システムに適用されうる。適切な超音波撮像システムは、例えば、小部分撮像に適しうる従来の広帯域線形アレイトランスデューサをサポートするフィリップス（登録商標）超音波システムを含みうる。

本発明の特定の追加の利点及びフィーチャは、本開示を検討すると当業者に明らかでありえ、又は本発明の新しいシステム及び方法を作用する人により体験されえ、そのうち最重要なのは、超音波トランスデューサにおける熱放散及び動作方法が提供されることである。本システム及び方法の他の利点は、従来の医療画像システムが、本システム、装置及び方法のフィーチャ及び利点を組み込むように容易にアップグレードされうることである。

もちろん、上記の実施例又はプロセスのいずれかが、１以上の他の実施例及び／又はプロセスと組み合わせられうる又は本システム、装置及び方法によって別個の装置若しくは装置部分に分離されえ及び／又は実行されうると理解されるべきである。

最終的に、上の議論は、単に本システムの実例であると意図され、添付の請求項を特定の実施例又は実施例のグループに限定すると解釈されるべきではない。したがって、本システムは、特に典型的な実施例を参照して詳細に記載されているが、多くの修正例及び代替的な実施例が、後に続く請求項に記載される本システムの広い及び意図された精神及び範囲から逸脱することなしに当業者により考えられうることも理解されるべきである。したがって、明細書及び図面は、例示的な様式と見なされるべきであり、添付の請求項の範囲を限定することを意図されない。

Claims (15)

1. トランスデューサを含むトランスデューサアセンブリと、
   前記トランスデューサアセンブリに結合され、前記トランスデューサアセンブリから熱を放散するように構成された流体チャンバであって、
   前記トランスデューサアセンブリに対して近位である上面及び前記トランスデューサアセンブリに対して遠位である下面を持つ外側シェル、及び
   流体冷却材を含むように構成された中空の内部、
   を有する、当該流体チャンバと、
   を有する超音波プローブ。
2. 前記超音波プローブが、前記トランスデューサアセンブリから前記流体チャンバに熱を放散するように構成されたヒートシンクを有し、前記ヒートシンクが、
   前記トランスデューサアセンブリの下面に結合された上面と、
   前記流体チャンバと接触する下面と、
   前記ヒートシンクの外縁の周りのグランドパッキンと、
   前記グランドパッキン内に配置されたＯリングと、
   を有する、請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記Ｏリングが、流体不透過性シールを形成するように前記中空の内部の表面に係合するように構成される、請求項２に記載の超音波プローブ。
4. 前記下面が、前記下面から前記流体チャンバ内に延在するフィンを含む、請求項２に記載の超音波プローブ。
5. 前記ヒートシンクが、前記上面の近位の前記外縁の周りにフランジを含み、前記フランジが、前記外側シェルの上面のリムに接触するように構成される、請求項２に記載の超音波プローブ。
6. 前記流体冷却材を循環するように構成された循環装置と、
   前記循環装置に対する電源の電気的結合を可能にするように構成された、前記外側シェルを通る密閉ポートと、
   を有する、請求項１に記載の超音波プローブ。
7. 前記流体チャンバが、底面から延在する中子を有し、前記中子が、前記流体チャンバをケーブルアセンブリに結合するように構成される、請求項１に記載の超音波プローブ。
8. 前記流体チャンバ及び前記トランスデューサアセンブリの少なくとも一部を囲むように構成されたプローブハウジングを有する、請求項１に記載の超音波プローブ。
9. 前記流体チャンバが、前記トランスデューサアセンブリに結合されたフレキシブル回路を受け入れるように構成された前記外側シェル内の溝を含む、請求項１に記載の超音波プローブ。
10. 請求項１に記載の超音波プローブに対するアクティブ熱管理システムにおいて、
    前記超音波プローブのトランスデューサアセンブリに結合されるように構成され、前記トランスデューサアセンブリから熱を放散するように構成された流体チャンバであって、
    前記トランスデューサアセンブリに対して近位である上面及び前記トランスデューサアセンブリに対して遠位である下面を持つ外側シェルと、
    流体冷却材を含むように構成された中空の内部と、
    前記流体冷却材を循環するように構成された循環装置と、
    前記循環装置に対する電源の電気的結合を可能にするように構成された、前記外側シェルを通る密閉ポートと、
    を有する、当該流体チャンバ、
    を有するアクティブ熱管理システム。
11. 前記循環装置が、ポンプ又は羽根車を有する、請求項１０に記載のアクティブ熱管理システム。
12. 前記流体チャンバに結合され、前記流体チャンバの温度を検出するように構成された温度センサを有する、請求項１０に記載のアクティブ熱管理システム。
13. 前記温度センサが閾値温度より上の温度を検出する場合に、前記循環装置による前記冷却材の循環を増加するように構成されたコントローラを有する、請求項１０に記載のアクティブ熱管理システム。
14. 前記流体冷却材が、液体、気体又はファンを有する、請求項１０に記載のアクティブ熱管理システム。
15. 前記循環装置に結合され、ケーブルアセンブリまで前記密閉ポートを通過し、前記循環装置に前記流体冷却材を提供するように構成された管を有する、請求項１０に記載のアクティブ熱管理システム。

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