JP2019521803A - 熱及び落下衝撃管理を伴う超音波プローブ - Google Patents
熱及び落下衝撃管理を伴う超音波プローブ Download PDFInfo
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Abstract
超音波トランスデューサから熱を伝導し、かつ、落下衝撃力を低減するためのシステム、方法、及び装置が開示される。超音波プローブ内に熱伝導性コンプライアント構成要素を含む熱管理システムが開示される。熱管理システムは、トランスデューサアセンブリに結合された熱伝導性コンプライアント構成要素を含み得る。コンプライアント構成要素にはプリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）が結合され得る。熱的コンプライアント構成要素は、トランスデューサアセンブリからＰＣＡに熱を伝導し得る。ＰＣＡはさらに、ＰＣＡから熱を伝導して超音波プローブから放散し得るケーブルと結合され得る。
Description
[001] 超音波トランスデューサアレイは、組織のイメージング、クリーニング、及び治療処置などの様々な用途のために超音波を生成する。多くの超音波トランスデューサは電気エネルギーを超音波に変換し、変換の副産物として熱が発生する可能性がある。超音波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回避するために、熱を放散することが必要となり得る。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って生成された熱が十分に放散されない場合、患者の皮膚にやけどを負わせるのに十分な程度にレンズを加熱し得る。
[002] 超音波プローブは、能動的及び／又は受動的な熱管理システムを有し得る。受動的システムは、トランスデューサから熱を伝導させて逃す材料を含み得る。例えば、超音波プローブは、トランスデューサの表面から熱を放散することができるバッキング材料をトランスデューサの下に含むことができる。バッキング材料は、超音波プローブのハウジングの内側の金属フレームに接続され得る。トランデューサ、バッキング材料、及びフレームは、典型的には堅く（剛性的に）結合される。レンズもフレームに堅く結合され得る。剛性接続は、熱伝導率、及び超音波プローブのハウジング内でのトランスデューサとレンズのアラインメントを補助し得る。しかしながら、超音波プローブが露出したレンズの上に落下した場合、剛性接続のために、トランスデューサの脆弱な音響素子が大きいピーク衝撃力を受ける可能性がある。衝撃力が大きい場合、トランスデューサが損傷する可能性が高くなり得る。
[003] 本開示の例示的実施形態によれば、超音波プローブは、レンズと、前記レンズに結合されたトランスデューサスタックと、前記レンズとは反対側で前記トランスデューサスタックに結合されたバッキングサブアセンブリとを備えるトランスデューサアセンブリを含み得る。超音波プローブはさらに、前記トランスデューサアセンブリに離間して結合されたプリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）と、前記ＰＣＡと前記トランスデューサアセンブリの少なくとも一部とを囲うハウジングと、前記トランスデューサアセンブリと前記ＰＣＡとの間に配置され、前記トランスデューサアセンブリを前記ＰＣＡに結合するコンプライアント構成要素とを含み得る。前記コンプライアント構成要素は、前記ＰＣＡから離れて前記ハウジングの一部に向かう方向に前記トランスデューサアセンブリを付勢し得る。一部の実施形態では、前記コンプライアント構成要素は、前記ＰＣＡの遠位部分に接続された第１の端部と前記バッキングサブアセンブリの近位部分に接続された第２の端部とを有するバネを備え得る。
[004] 本開示の例示的な実施形態によれば、熱管理システムは、トランスデューサアセンブリのバッキングサブアセンブリと、プリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）の外面上のクラッドであって、バッキングサブアセンブリに離間して結合され得るクラッドと、バッキングサブアセンブリとクラッドとの間に配置され、バッキングサブアセンブリをクラッドに結合するコンプライアント構成要素とを含み得る。コンプライアント構成要素は、クラッドとバッキングサブアセンブリとの間の距離が変化できるように構成され得る。
[016] 特定の例示的な実施形態に関する以下の説明は、単なる例示に過ぎず、本発明又は本発明の適用若しくは用途を限定するものではない。本発明に係るシステム及び方法の実施形態に関する以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付図面が参照され、添付図面には、説明されるシステム及び方法が実施され得る具体的実施形態が例示されている。これらの実施形態は、当業者が本開示の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ており、他の実施形態も利用可能であること、及び本発明に係るシステムの趣旨及び範囲を逸脱することなく構造的及び論理的変更がなされ得ることを理解されたい。
[017] したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明に係るシステムの範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。図中の参照番号の先頭の桁は、通常、図番に対応するが、複数の図中に現れる同一の構成要素が同じ参照番号によって識別される場合は除く。さらに、明瞭さを目的として、当業者には明らかであると考えられる場合、本発明に係るシステムの説明を不明瞭にしないために、特定の特徴の詳細な説明は省かれる。
[018] 超音波プローブは、イメージング、医療、又は他の用途に使用され得る。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ための超音波トランスデューサを含む。トランスデューサは、超音波信号を生成及び／又は受信するときに熱を発生し得る。トランスデューサの温度が閾値温度を超えて上昇すると、トランスデューサ及び／又はトランスデューサと接触している物体が損傷を受ける可能性がある。
[019] トランスデューサの温度上昇を管理するために、プローブは、トランスデューサによって生成された熱を能動的及び／又は受動的に放散させるための構成要素を含み得る。構成要素は、トランスデューサと熱接触する熱伝導性材料を含み、１つ又は複数の熱経路を介してトランスデューサから熱を伝導及び／又は放散し得る。構成要素は、プローブ内で互いに結合され、及び／又は互いに熱接触し得る。構成要素は、広範囲にわたって熱を放散させ得る。トランスデューサから熱を伝導するための構成要素は、一般に熱管理システムと呼ばれ得る。
[020] 熱管理システムの１つ又は複数の構成要素は、熱伝導性であるだけでなくコンプライアント（柔軟、ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）であり得る。すなわち、力が加えられると、構成要素は変形し、圧縮し、及び／又は動き得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素は、熱管理システムの２つ以上の構成要素の間に結合され得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素は、熱管理構成要素と、（熱管理システムの一部であってもなくてもよい）超音波プローブ構成要素との間に結合され得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素は、熱管理システムの一部であってもなくてもよい２つの超音波プローブ構成要素間に結合されてもよい。コンプライアント構成要素は、２つ以上の構成要素が１つ以上の次元において相対的に動くことを可能にし得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素は、コンプライアント構成要素及び／又は他の構成要素の１つ又は両方に力が加えられない限り、２つ以上の構成要素間のスペース又は距離を維持し得る。
[021] 熱管理システムのコンプライアント構成要素は、超音波プローブが衝撃力による損傷を防ぐことを可能にし得る。例えば、超音波プローブが落下した場合、コンプライアント構成要素は、変形、圧縮、及び／又は移動することによって少なくともいくらかの衝撃力を吸収し得る。コンプライアント構成要素は、弾性的に変形及び／又は圧縮し得る。言い換えれば、コンプライアント構成要素は、力が取り除かれた後に元の位置及び／又は状態に戻り得る。これは、超音波プローブの１つ又は複数の構成要素への損傷を低減及び／又は防止し得る。例えば、コンプライアント構成要素は、超音波プローブハウジング内のトランスデューサアセンブリのバッキングサブアセンブリとプリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）との間に結合され得る。コンプライアント構成要素は、トランスデューサアセンブリに力が加えられたとき、トランスデューサアセンブリとＰＣＡとの間のスペースが変化する（例えば、減少する）ことを可能にし得る。超音波プローブが落下したとき、トランスデューサアセンブリの遠位端のレンズが着地する可能性がある。レンズにかかる力の少なくとも一部がコンプライアント構成要素に伝達されて、コンプライアント構成要素が変形し得る。ＰＣＡとトランスデューサアセンブリとの間のスペースは、レンズに力が加えられると、少なくとも一時的に減少し得る。コンプライアント構成要素は、トランスデューサアセンブリのレンズに対する衝撃力を低減し得る。これは、レンズ、トランスデューサアセンブリの他の構成要素、及び／又は超音波プローブの他の構成要素への損傷を低減し得る。
[022] 図１は、本開示の一実施形態に係る超音波プローブ１０の展開図を概略的に示す。本明細書で使用するとき、遠位とは、使用中に撮像対象に最も近い及び／又は撮像対象と接触する超音波プローブの端部を指す。近位とは、典型的には、使用中に撮像対象からより遠い、及び／又は超音波イメージングシステム（図示せず）により近い超音波プローブの端部を指す。超音波プローブ１０は、使用中に超音波技師によって保持されるプローブのハンドル部分を形成し得るハウジング２２を含み得る。ハウジング２２は、ハウジング２２を形成するために嵌合するように構成され得る２つの部分２２ａ〜ｂを有するように示されている。しかし、ハウジング２２は単一のボディであってもよく、及び／又は一部の実施形態では、嵌合するように構成された３つ以上の部分から構成されてもよい。ハウジング２２の２つの部分２２ａ〜ｂが合体されると、ハウジング２２は、トランスデューサアセンブリ３０のレンズ３６の少なくとも一部を露出させ得る開口部（参照番号なし）をプローブ１０の遠位端に定め得る。トランスデューサアセンブリ３０は、遠位端におけるレンズ３６、レンズ３６の近位側のトランスデューサスタック１２、及びトランスデューサスタック１２の近位側のバッキングサブアセンブリ１４を含み得る。トランスデューサスタック１２は、レンズ３６とバッキングサブアセンブリ１４との間に位置し得る。トランスデューサスタック１２は、マトリックスアレイトランスデューサ又は他のトランスデューサタイプを含み得る。トランスデューサアセンブリ３０は、フレキシブル回路及び／又は他の電気部品（図示せず）を含み得る。一部の実施形態では、フレキシブル回路はトランスデューサスタック１２に含まれてもよい。フレキシブル回路及び／又は電気部品は、トランスデューサ又はトランスデューサスタック１２の他の構成要素を超音波プローブ１０の他の電気部品に結合し得る。バッキングサブアセンブリ１４は、熱管理システムの構成要素を含み得る。バッキングサブアセンブリ１４は、トランスデューサスタック１２の背面からの音響反響を減衰させ、及び／又は、トランスデューサスタック１２で発生した熱をプローブ１０の遠位端から遠ざけるように伝導し得る。バッキングサブアセンブリ１４は、一部の実施形態ではグラファイトブロックを含み得る。一部の実施形態では、バッキングサブアセンブリ１４は、熱伝導性ブロック及び／又はバッキングを含み得る。このブロック及び／又はバッキングは、グラファイトブロックに代えて又は加えて設けられ得る。一部の実施形態では、ブロック及び／又はバッキングはアルミニウムを含み得る。トランスデューサアセンブリ３０は実質的に直方体の形状を有するように示されているが、トランスデューサアセンブリ３０は他の形状を有してもよい。適切な形状の例は、ドーム、円弧、及び半円筒形を含むが、これらに限定されない。トランスデューサアセンブリ３０の形状は、少なくとも部分的に、超音波イメージングの用途（例えば、胸部、心臓、食道）によって決定され得る。
[023] プローブ１０は、ＰＣＡ１８、電気回路、及び／又は超音波プローブ１０の動作のための他の電気部品を含み得る。一部の実施形態において、ＰＣＡ１８は、１つ以上の熱管理システム構成要素を含み得る。一部の実施形態では、ＰＣＡ１８は、コンプライアント構成要素１６からプローブ１０の近位端に熱を伝導可能なクラッド（図１には示されていない）を含むことができる。一部の実施形態では、ＰＣＡ１８は、トランスデューサアセンブリ３０から熱を伝導するためにトランスデューサアセンブリ３０に熱伝導的に結合される熱伝導性材料を含み得る。
[024] 一部の例では、ＰＣＡ１８は部分的に、ＰＣＡ１８とトランスデューサアセンブリ３０との間に配置されたコンプライアント構成要素１６によって、トランスデューサアセンブリに熱伝導的かつ機械的に結合されてもよい。コンプライアント構成要素１６は、トランスデューサアセンブリ３０の近位端（例えば、バッキングサブアセンブリ１４の近位部）、及びプリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）１８の遠位端に結合され得る。コンプライアント構成要素１６は熱伝導性であり、プローブ１０の遠位端から熱を伝導し得る。コンプライアント構成要素１６は、熱管理システムの構成要素であってもよい。コンプライアント構成要素１６は弾性変形可能であり、コンプライアント構成要素１６のある寸法（例えば長さ）に沿って力が加えられたとき、該寸法（例えば長さ）が減少し、力が加わっていないときには該寸法（例えば長さ）が通常値に戻り得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素１６はバネ、例えば圧縮バネを含む。コンプライアント構成要素１６は、銅（Ｃｕ）、銅ベリリウム合金（ＣｕＢｅ）、及び／又は熱伝導性材料の組み合わせを使用して実現され得る。一部の実施形態において、コンプライアント構成要素１６は、１／２硬質又は１／４硬質銅材料を含み得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素１６は熱導電性材料と非熱伝導性材料との組み合わせを含む。
[025] ＰＣＡ１８は、トランスデューサアセンブリ３０のフレキシブル回路（図示せず）又は他の電気部品に結合され得る。ＰＣＡ１８は、ハウジング２２に結合され得る。一部の実施形態では、ＰＣＡ１８はハウジング２２内に圧入されてもよい。一部の実施形態では、ＰＣＡ１８はハウジング２２に熱カシメされてもよい。一部の実施形態では、ＰＣＡ１８は、ハウジング２２の内面２１から突き出る柱（図１には図示せず）に結合されてもよい。
[026] プローブ１０の近位端には、近位端から延びるケーブル２８が設けられ得る。一部の実施形態では、ケーブル２８は同軸ケーブルであってもよい。一部の実施形態において、ケーブル２８は、クランプ２６ａ〜ｂによってＰＣＡ１８の近位端にクランプされてもよい。他の取り付け方法も使用され得る。ケーブル２８は、プローブ１０を超音波イメージングシステム（図示せず）に結合し得る。一部の実施形態において、ケーブル２８は、ＰＣＡ１８及び／又はバッキングサブアセンブリ１４と熱的に接触し得る金属ブレード（ｂｒａｉｄ）（図示せず）を含み得る。金属ブレードは、ケーブル２８に沿ってＰＣＡ１８及び／又はバッキングサブアセンブリ１４から熱を伝導することができる。
[027] ＰＣＡ１８、コンプライアント構成要素１６、及び／又はプローブ１０の他の内部構成要素は、ハウジング２２内に収容され得る。ハウジング２２は、超音波部品を電磁場干渉、液体、及び／又は破片から保護するために不浸透性ハウジングを形成するように互いに嵌合するように構成され得る２つの別れた部分２２ａ〜ｂを含み得る。ハウジング２２は、プラスチック、金属、ゴム、及び／又は複数の材料の組み合わせを含み得る。一部の実施形態では、ハウジング２２は、レンズ３６の少なくとも一部を露出させたまま、トランスデューサアセンブリ３０のトランスデューサスタック１２及びバッキングサブアセンブリ１４を囲むように構成され得る。
[028] 一部の実施形態では、ハウジング２２は、ハウジング２２ａ〜ｂの各部分の内面２１ａ〜ｂ上にハンドルヒートスプレッダ２０を含み得る（図１では１つのハンドルヒートスプレッダ２０しか見えない）。一部の実施形態では、ハンドルヒートスプレッダ２０は、内面２１ａ〜ｂのうちの１つのみに含まれてもよい。ハンドルヒートスプレッダ２０は、プローブ熱管理システムの構成要素であり得る。ハンドルヒートスプレッダ２０は、銅層を含み得る。他の金属及び／又は熱伝導性材料が使用されてもよい。ハンドルヒートスプレッダ２０は、接着剤によってハウジング２２に結合されてもよく、又は他の取り付け方法が使用されてもよい。ハンドルヒートスプレッダ２０は、ハウジング２２ａ〜ｂの内面２１ａ〜ｂに適合する形状を有し得る。ハンドルヒートスプレッダ２０は、熱管理システムの１つ又は複数の他の構成要素に結合され得る。例えば、ハンドルヒートスプレッダ２０は、バッキングサブアセンブリ１４の１つ又は複数の側面、ケーブル２８、及び／又はＰＣＡ１８に熱的に結合されてもよい。
[029] 図２は、本開示の一実施形態に係る超音波プローブ２００の側方断面図を概略的に示す。図１に示される超音波プローブ１０の構成要素に対応する同様の又は類似の構成要素は、可能な場合には、対応する下の桁を有する参照番号を有する。一部の実施形態では、プローブ１０の同一又は類似の構成要素に対応するプローブ２００の構成要素は、プローブ１０の対応する構成要素と同一又は類似の特性を有し得る。図２に示すように、トランスデューサアセンブリ２３０のレンズ２３６は、超音波プローブ２００の遠位端において、超音波プローブハウジング２２２内の開口部２２５を介して超音波プローブハウジング２２２の外部に少なくとも部分的に露出している。レンズ２３６は、超音波プローブ２００によって撮像される患者又は物体と接触し得る。一部の実施形態では、弾性材料を含み得るシール材２３１が、トランスデューサアセンブリ２３０の遠位端と開口部２２５との間の境界に設けられ得る。例えば、弾性シール材をレンズ２３６の周囲に沿って、例えば、開口部２２５を定めるハウジングの部分と当接するレンズ２３６の部分に沿って配置することができる。図示の実施形態では、シール材２３１のサイズ及び／又は形状は、説明のために誇張されている可能性がある。一部の実施形態において、シール材２３１は、ハウジング２２２及びレンズ２３６の外面と実質的に同一平面上にあり得る。シール材２３１は、例えば矢印Ａで示される次元において、ハウジング２２２とレンズ２３６との間の少なくともある程度の相対的移動を可能にし得る。シール材２３１は、液体及び／又は破片が超音波プローブ２００の内部に入るのを防ぐように構成され得る。一部の実施形態では、弾性材料２３０は低モジュラス接着剤であってもよい。
[030] トランスデューサアセンブリ２３０は、トランスデューサアセンブリ２３０のバッキングサブアセンブリ２１４の近位端において、熱伝導性コンプライアント構成要素２１６に結合され得る。コンプライアント構成要素２１６は、成形された金属ストリップによって定められ、弾性変形することにより、金属ストリップの端部間の距離を変えるように構成され得る。例えば、コンプライアント構成要素２１６は、間隔を空けて配置された、２つ以上の実質的に平行な金属ストリップ部分を含み、１つ以上の実質的に垂直な金属ストリップ部分によって結合され得る。一部の例では、コンプライアント構成要素は、Ｃ字形、Ｓ字形、Ｚ字形、らせん形、又はコンプライアント構成要素の圧縮方向に沿った変形を可能にする異なる形状を有し得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素は、複数のバネを含み得るか、又は熱伝導性材料の弾性変形可能なブロックであり得る。
[031] 図２に示す実施形態では、コンプライアント構成要素２１６は金属Ｓ字形バネである。一部の実施形態では、Ｓ字形バネは金属ストリップから形成される。前述のように、コンプライアント構成要素２１６は、銅、銅合金、及び／又は他の熱伝導性材料であり得る。コンプライアント構成要素２１６は、バッキングサブアセンブリ２１４にクランプ、溶接、ねじ止め、又はリベット止めされ得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素２１６は、複数の方法の組み合わせによってバッキングサブアセンブリ２１４に結合されてもよい。図２に示される実施形態では、コンプライアント構成要素２１６は、ねじ２１０によってバッキングサブアセンブリ２１４に結合される。複数のねじが使用されてもよい。ねじ２１０は、バッキングサブアセンブリ２１４内の穴（図示せず）を通過してもよい。一部の実施形態では、ねじ２１０はコーティングされ得る。例えば、ねじ２１０はナイロンベースのコーティングを有することができる。コーティングは、熱伝導率を改善し、振動を低減し、かつ／又はねじ２１０の緩みを低減することができる。一部の実施形態では、バッキングサブアセンブリ２１４とコンプライアント構成要素２１６との間に熱ラミネートを貼り付けることができる。熱ラミネートは、バッキングサブアセンブリ２１４とコンプライアント構成要素２１６との間の熱伝導率を改善することができる。
[032] コンプライアント構成要素２１６は、プリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）２１８の遠位端に結合され得る。ＰＣＡ２１８は、ＰＣＡ２１８の１つ以上の外面にクラッド２３５を含み得る。クラッド２３５は熱伝導性であり得る。クラッド２３５は、銅、銅合金、及び／又は熱伝導性材料を使用して実現され得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素２１６はクラッド２３５に熱的に結合される。コンプライアント構成要素２１６は、クラッド２３５に溶接、はんだ付け、クランプ固定、及び／又はねじ止めされ得る。他の結合方法が使用されてもよい。図２に示す実施形態では、コンプライアント構成要素２１６は、クラッド２３５に結合された一対のフランジ２１７ａ〜ｂを含む。各フランジは、ＰＣＡ２１８の反対側に設けられ、従来の技術（例えば、接着、溶接、機械的固定など）を使用してＰＣＡ２１８に取り付けられ得る。一部の実施形態では、代替的に又は追加で、ＰＣＡ２１８が摩擦によりフランジ２１７ａ〜ｂの間に保持されてもよい。図示の実施形態では、バネの近位部分は、フランジ２１７ａ〜ｂとして機能する、対をなす略平行な下方に延びる２つの部分を定めるように成形される。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素２１６とクラッド２３５との間に熱ラミネートが配置され得る。
[033] この実施形態のＰＣＡ２１８は、ＰＣＡ２１８の近位端でハウジング２２２に結合されているが、他の実施形態では、ＰＣＡ２１８は、ＰＣＡ２１８の長さに沿った任意の位置でハウジング２２２に結合され得る。複数の結合方法又は方法の組み合わせが使用されてもよい。図２に示す実施形態では、ＰＣＡ２１８は、ハウジング２２２ｂの内面２２１ｂから突き出す柱２１５によってハウジング２２２に結合される。ＰＣＡ２１８は、ＰＣＡ２１８を貫通して柱２１５と係合するねじ２２０によって柱２１５に結合される。一部の実施形態では、ＰＣＡ２１８は、代替的な方法又は追加の方法によってハウジング２２２内のある位置に保持され得る。例えば、ＰＣＡ２１８は、柱によって定められる横方向の座部に摩擦によって保持されてもよい。他の例では、ＰＣＡ２１８は、ハウジング２２２の互いに対向する内面２２１ａ及び２２１ｂから延びる対向する２つの柱の間に保持されてもよい。図２に示す実施形態では、ＰＣＡ２１８はさらに任意選択的に、ＰＣＡ２１８の遠位端において、ハウジング２２２ａ〜ｂの内面２２１ａ〜ｂから突き出す柱２０５ａ〜ｂの間に拘束されている。図示の実施形態では、柱２０５ａ〜ｂは、ハウジング２２２に対するＰＣＡ２１８の遠位端の動きを低減又は排除するように構成されている。一部の実施形態において、柱２０５ａ及び柱２０５ｂは、ＰＣＡ２１８内の穴（図示せず）を通して互いに係合するように構成される。例えば、柱２０５ａ〜ｂは、交互のボス及びクラッシュリブであり得る。別の例では、柱２０５ａは、柱２０５ｂ内の穴の中に圧入されるようなサイズを有してもよい。一部の実施形態では、柱２０５ａ〜ｂは、ＰＣＡ２１８の外面を押すことでＰＣＡ２１８を拘束するように構成される。他の係合方法が使用されてもよい。ＰＣＡ２１８又は少なくともその一部をハウジング２２２に堅固に結合するために、任意の適切な取り付け機構を使用することができる。ＰＣＡ２１８は、図１を参照して説明したのと同様の方法で、近位端においてケーブル（図２には示されていない）に結合され得る。
[034] 図３は、図２に示す超音波プローブの一部、具体的には超音波プローブ２００の遠位端の拡大側面断面図である。コンプライアント構成要素２１６は、例えば矢印Ａで示される次元に沿った、ＰＣＡ２１８に対するトランスデューサアセンブリ２３０の移動を可能にし得る。例えば、コンプライアント構成要素２１６は、トランスデューサアセンブリ２３０とＰＣＡ２１８との間の距離を増加及び／又は減少させることを可能にし得る。トランスデューサプローブに組み込まれた状態では、トランスデューサアセンブリ２３０の移動範囲は、プローブ２００の遠位端における又はその付近におけるトランスデューサアセンブリ２３０とハウジング２２２との間の係合によって制限され得る。言い換えれば、組み立てられた状態では、トランスデューサアセンブリ２３０は、コンプライアント構成要素２１６によってＰＣＡ２１８から離れる方向に付勢される。コンプライアント構成要素２１６は、トランスデューサアセンブリ２３０をハウジング２２２の遠位端に向かって付勢することで、レンズアセンブリ２３６をハウジング２２２と接触させる。トランスデューサアセンブリ２３０の遠位端は、ハウジング２２２によって摩擦的に保持され得る（例えば、トランスデューサアセンブリ２３０をハウジング２２２に接着又は固定することなく）。他の実施形態では、トランスデューサアセンブリ２３０は、開口部２２５に沿ってハウジング２２２に（例えば、接着性コンプライアントシール材２３１を介して）弾性的に接着されてもよい。
[035] 図５及び図６を参照してより詳細に説明されるように、ハウジング２２２及びトランスデューサアセンブリ２３０は、互いに係合するように形成され、かつ／又は、係合するように構成された機構を含み得る。（例えば、矢印Ａによって示されるように）長手方向に沿ったトランスデューサアセンブリ２３０の移動は、柱２０５ａ〜ｂとコンプライアント構成要素２１６との間の係合により、任意選択的に追加で制約されてもよい。例えば、コンプライアント構成要素２１６は、トランスデューサアセンブリ２３０の下方向の移動を制限するように柱２０５ａ〜ｂの一方又は両方と動作的に係合するように構成された停止機構２１９を含み得る。停止機構２１９は金属ストリップの形状によって提供されてもよい。例えば、成形された金属ストリップの表面が、トランスデューサアセンブリ２３０の下方向の移動を制限するために柱２０５ａ〜ｂの一方又は両方に押しつけられるように構成されてもよい。一部の実施形態において、ＰＣＡ２１８とトランスデューサアセンブリ２３０との間に配置されているコンプライアント構成要素２１６は、超音波プローブ２００が組み立てられた状態で少なくとも部分的に圧縮され得る。ＰＣＡ２１８をハウジング２２２に堅く結合し、トランスデューサアセンブリ２３０をハウジング２２２に対して押しつけることによって、ハウジング２２２によってコンプライアント構成要素２１６に圧縮が加えられ得る。コンプライアント構成要素２１６の圧縮により、コンプライアント構成要素２１６は、プローブ２００の遠位端において、トランスデューサアセンブリ２３０をハウジング２２２に対して付勢し得る。コンプライアント構成要素２１６によってトランスデューサアセンブリ２３０に加えられる付勢力は、ハウジング２２２とトランスデューサアセンブリ２３０との間のアラインメントを維持し得る。
[036] 本明細書に記載される、ハウジング２２２に対するトランスデューサアセンブリ２３０のコンプライアント結合は、トランスデューサアセンブリ２３０へのダメージを低減し得る。例えば、プローブ２００の落下により生じる加速度などに起因して力がトランスデューサアセンブリ２３０に加わる場合、コンプライアント構成要素２１６は、ハウジング２２２とトランスデューサアセンブリ２３０とが剛性接続されている場合に起こり得るようにハウジング２２２に加えられた任意の負荷がトランスデューサアセンブリ２３０に伝わることがないよう、トランスデューサアセンブリ２３０がハウジングに対してわずかに移動することを許容し得る。一部の実施形態では、柱２０５ａ〜ｂは、柱２０５ａ〜ｂを越えるトランスデューサアセンブリ２３０が動きを防ぐことができる。これは、ハウジング及び内部構成要素（例えば、ＰＣＡ２１８）に対するトランスデューサアセンブリ２３０の過剰な移動を防ぎ、これにより、トランスデューサアセンブリ２３０及び内部構成要素（例えば、ＰＣＡ２１８又はプローブ２００の他の内部構成要素）が損傷するリスクを低減する。一部の実施形態では、レンズ２３６に力が加えられると、シール材２３１は変形し得る。トランスデューサアセンブリ２３０は、レンズ２３６に力が加えられると、ハウジング２２２の内部において、超音波プローブ２００の近位端に向かって移動し得る。一部の実施形態において、シール材２３１は、レンズ２３６に力が加えられたときでも、開口部２２５の周囲に沿うハウジング２２２とレンズ２３６との間のシールを維持することができる。
[037] 図４は、図２〜図３に示す超音波プローブ２００のトランスデューサアセンブリ２３０、コンプライアント構成要素２１６、及びＰＣＡ２１８の正面図である。一部の実施形態では、図４に示すように、コンプライアント構成要素２１６は、コンプライアント構成要素２１６をトランスデューサアセンブリ２３０に結合するための機械的固定具（例えば、ねじ２１０（図４には示されていない））用の穴３０５を含み得る。同様に、一部の実施形態では、図４に示すように、穴３１５はＰＣＡ２１８を貫通し得る（ＰＣＡ２１８のクラッド２３５を含む）。穴３１５は、ＰＣＡ２１８をプローブ２００のハウジング２２２（図示せず）に結合するためのねじ２２０（図４には図示せず）と係合し得る。トランスデューサアセンブリ２３０をコンプライアント構成要素２１６に結合するために、及びＰＣＡ２１８をハウジングに結合するために、任意の数の穴及び対応する固定具を使用することができる。クラッド２３５は、窓３１０を定めるようにパターニングされてもよい。窓３１０は、ＰＣＡ２１８の電気接続へのアクセスを提供することができる。窓３１０は、トランスデューサアセンブリ２３０のフレキシブル回路（図示せず）をＰＣＡ２１８上の回路に結合することを可能にし得る。２つの窓３１０が示されているが、一部の実施形態では、より多い又はより少ない窓を使用することができる。
[038] 一部の実施形態では、トランスデューサアセンブリ２３０からの熱が、コンプライアント構成要素２１６を通ってＰＣＡ２１８の遠位端に伝導され得る。熱は、ＰＣＡ２１８の遠位端から近位端へと伝導され得る。一部の実施形態において、ＰＣＡ２１８のクラッド２３５によって熱が伝導され得る。一部の実施形態では、トランスデューサアセンブリ２３０の少なくとも一部（例えば、バッキングサブアセンブリ２１４）、コンプライアント構成要素２１６、ＰＣＡ２１８の少なくとも一部（例えば、クラッド２３５）、及び／又はケーブルの少なくとも一部（例えば、金属ブレード）は、超音波プローブ２００の熱管理システムの構成要素であり得る。
[039] 図５は、図４に示す超音波プローブ２００のトランスデューサアセンブリ２３０、コンプライアント構成要素２１６、及びＰＣＡ２１８の等角投影図である。一部の実施形態において、トランスデューサアセンブリ２３０は、超音波プローブ２００のハウジング２２２と嵌合するように成形され得る。例えば、バッキングサブアセンブリ２１４が、ハウジング２２２の内面２２１と係合するように成形され得る。一部の実施形態では、トランスデューサアセンブリ２３０は、ハウジング２２２の機構と係合するように構成された機構を含み得る。例えば、図５に示す実施形態では、バッキングサブアセンブリ２１４はタブ５０５を含む。タブ５０５は、ハウジング２２２の内面２２１上のリブ（図示せず）と係合するように構成され得る。コンプライアント構成要素２１６が少なくとも部分的に圧縮されている状態では、コンプライアント構成要素２１６は、トランスデューサアセンブリ２３０に付勢力（例えば、ＰＣＡから離れ、ハウジングに向かう力）を加え、それにより、バッキングサブアセンブリ２１４のタブ５０５が、ハウジング２２２のリブに対して付勢され得る。タブ５０５及びリブなどの機構は、トランスデューサアセンブリ２３０とハウジング２２２とのアラインメントを維持することができる。一部の実施形態では、トランスデューサアセンブリ２３０は、追加で又は代替的に、バッキングサブアセンブリ２１４の周縁又はレンズの周縁から延びるリブ又はリムを含み得る。リブ又はリムは、ハウジング２２２のリブ又は他の機構と係合するように構成され得る。一部の実施形態では、タブ５０５及び／又はバッキングサブアセンブリ２１４の他の機構（例えば、リブ、リム）は、バッキングサブアセンブリ２１４に加えて又は代わりに、レンズ２３６に含まれてもよい。
[040] 図６は、図２〜図３に示すプローブ２００のハウジング２２２ｂの正面図である。ハウジング２２２ｂは、超音波プローブ２００の遠位端の内面２２１ｂ上にリブ６０５を含み得る。一部の実施形態では、リブ６０５は開口部２２５の付近にあり得る。リブ６０５は、図５に示すバッキングサブアセンブリ２１４のタブ５０５と係合するように構成され得る。一部の実施形態では、リブ６０５は、バッキングサブアセンブリ２１４のリブ又はリムと係合するように構成されてもよい。一部の実施形態では、ハウジング２２２ｂはハウジング２２２ａの鏡像であり得る。一部の実施形態において、ハウジング２２２ａ又は２２２ｂは、互いに比較して追加の又はより少ない機構を含み得る。例えば、一部の実施形態では、ハウジング２２２ａ（図６には示されていない）は柱２１５を含まなくてもよい。
[041] 図７は、本開示の一実施形態に係る超音波プローブ７００の側方断面図を概略的に示す。図１に示される超音波プローブ１０の構成要素に対応する同様の又は類似の構成要素は、可能な場合には、対応する下の桁を有する参照番号を有する。一部の実施形態では、プローブ１０の同一又は類似の構成要素に対応するプローブ７００の構成要素は、プローブ１０の対応する構成要素と同一又は類似の特性を有し得る。図７に示すように、トランスデューサアセンブリ７３０のレンズ７３６は、超音波プローブ７００の遠位端において、超音波プローブハウジング７２２内の開口部７２５を介して少なくとも部分的に露出している。レンズ７３６は、超音波プローブ７００によって撮像される患者又は物体と接触し得る。一部の実施形態では、弾性材料を含み得るシール材７３１が、レンズ７３６をハウジング７２２に結合し得る。例えば、弾性シール材をレンズ７３６の周囲に沿って、例えば、開口部７２５を定めるハウジングの部分と当接するレンズ７３６の部分に沿って配置することができる。図示の実施形態では、シール材７３１のサイズ及び／又は形状は、説明のために誇張されている可能性がある。一部の実施形態において、シール材７３１は、ハウジング７２２及びレンズ７３６の外面と実質的に同一平面上にあり得る。シール材７３１は、例えば矢印Ｂで示される次元において、ハウジング７２２とレンズ７３６との間の少なくともある程度の相対的移動を可能にし得る。シール材７３１は、液体及び／又は破片が超音波プローブ７００の内部に入るのを防ぎ得る。一部の実施形態では、シール材７３１は低モジュラス接着剤であってもよい。
[042] トランスデューサアセンブリ７３０は、バッキングサブアセンブリ７１４の近位端において、熱伝導性コンプライアント構成要素７１６に結合され得る。図７に示す実施形態では、コンプライアント構成要素７１６は２つの金属Ｃ字形バネを含む。図７に示すように、Ｃ字形バネは金属ストリップを含み得る。コンプライアント構成要素７１６（例えば、この実施形態ではＣ字形バネ）は、トランスデューサアセンブリ７３０をＰＣＡ７１８に結合し、また、トランスデューサアセンブリ７３０をＰＣＡ７１８から離れてハウジング７２２に向かう方向に付勢し得る。例えば、各Ｃ字形バネは、一端でトランスデューサアセンブリ２３０の近位部分に、そして反対側の端部でＰＣＡ７１８の遠位端に接続され得る。図示の実施形態では、各バネはＰＣＡ７１８の両側に接続されて、ＰＣＡ７１８上の熱管理システムの構成要素に２つの熱伝導経路を提供する。前述のように、コンプライアント構成要素７１６は、銅、銅合金、及び／又は他の熱伝導性材料であり得る。コンプライアント構成要素７１６は、バッキングサブアセンブリ７１４にクランプ、溶接、ねじ止め、又はリベット止めされ得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素７１６は、複数の方法の組み合わせによってバッキングサブアセンブリ７１４に結合されてもよい。一部の実施形態では、バッキングサブアセンブリ７１４とコンプライアント構成要素７１６との間に熱ラミネートを貼り付けることができる。熱ラミネートは、バッキングサブアセンブリ７１４とコンプライアント構成要素７１６との間の熱伝導率を改善することができる。
[043] 上記したように、コンプライアント構成要素７１６は、プリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）７１８の遠位端に結合され得る。ＰＣＡ７１８は、１つ以上の外面にクラッド７３５を含み得る。クラッド７３５は熱伝導性であり得る。クラッド７３５は、銅、銅合金、及び／又は熱伝導性材料を使用して実現され得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素７１６はクラッド７３５に熱的に結合される。コンプライアント構成要素７１６は、クラッド７３５に溶接、クランプ固定、及び／又はねじ止めされ得る。一部の実施形態では、コンプライアント構成要素１６とクラッド７３５との間に熱ラミネートを貼り付けることができる。
[044] 図７の実施形態に示されるように、ＰＣＡ７１８は、ＰＣＡ７１８の近位端でハウジング７２２に結合されてもよいが、他の実施形態では、ＰＣＡ７１８は、ＰＣＡ７１８の長さに沿った任意の位置でハウジング７２２に結合され得る。複数の結合方法又は方法の組み合わせが使用されてもよい。図７に示す実施形態では、ＰＣＡ７１８は、ハウジング７２２ａ〜ｂの内面７２１ａ〜ｂから突出する柱７１５ａ〜ｂによってハウジング７２２に結合されている。柱７１５ａ及び／又は７１５ｂは、ＰＣＡ７１８内の穴（図示せず）を通過し、穴を通過して対応する柱と係合するように構成され得る。一部の実施形態では、ＰＣＡ７１８は、例えば図１及び図２を参照して説明されたような代替的な方法又は追加の方法によってハウジング７２２内のある位置に保持され得る。図７に示す実施形態では、ＰＣＡ７１８は、ＰＣＡ７１８の遠位端において、ハウジング７２２ａ〜ｂの内面７２１ａ〜ｂ上の柱７０５ａ〜ｂの間に拘束されている。一部の実施形態において、柱７０５ａ及び柱７０５ｂは、ＰＣＡ７１８内の穴７１０を通して互いに係合するように構成される。例えば、柱７０５ａ〜ｂは、交互のボス及びクラッシュリブであり得る。別の例では、柱７０５ａは、柱７０５ｂ内の穴の中に圧入されるようなサイズを有してもよい。他の係合方法が使用されてもよい。一部の実施形態において、柱７０５ａ〜ｂ及び柱７１５ａ〜ｂは、同じ又は類似の構造を有し得る。ＰＣＡ７１８はさらに、図１を参照して説明したのと同様の方法で、近位端において同軸ケーブル（図７には示されていない）に結合され得る。
[045] コンプライアント構成要素７１６は、例えば矢印Ｂで示される次元に沿った、ＰＣＡ７１８に対するトランスデューサアセンブリ７３０の移動を可能にし得る。すなわち、コンプライアント構成要素７１６は、トランスデューサアセンブリ７３０とＰＣＡ７１８との間の距離又は間隔が変化することを可能にし得る。トランスデューサアセンブリ７３０の移動範囲は、プローブ７００の遠位端における又はその付近におけるトランスデューサアセンブリ７３０とハウジング７２２との間の係合によって、及び／又はコンプライアント構成要素７１６の停止機構によって制限され得る。図８及び図１０を参照してより詳細に説明されるように、ハウジング７２２及びレンズ７３６及び／又はバッキングサブアセンブリ７１４は、互いに係合するように形成され、かつ／又は、係合するように構成された機構を含み得る。一部の実施形態では、ボス７４０がハウジング７２２の内面７２１から突き出しており、バッキングサブアセンブリ７１４の近位端及び／又はコンプライアント構成要素７１６の遠位端の間の係合によって動作範囲が制限され得る。一部の実施形態では、移動範囲は、柱７０５ａ〜ｂとコンプライアント構成要素７１６との間の係合によって制限され得る。
[046] 一部の実施形態では、プローブ７００が組み立てられた状態で、コンプライアント構成要素７１６は少なくとも部分的に圧縮され得る。圧縮は、ハウジング７２２によってコンプライアント構成要素７１６に加えられ得る。コンプライアント構成要素７１６の圧縮により、コンプライアント構成要素７１６は、プローブ７００の遠位端において、トランスデューサアセンブリ７３０をハウジング７２２に対して付勢し得る。コンプライアント構成要素７１６によってトランスデューサアセンブリ７３０に加えられる力は、ハウジング７２２とトランスデューサアセンブリ７３０との間のアラインメントを維持し得る。
[047] 本明細書に記載される、ハウジング７２２に対するトランスデューサアセンブリ７３０のコンプライアント結合は、トランスデューサアセンブリ７３０へのダメージを低減し得る。例えば、力がレンズ７３６に加えられると、コンプライアント構成要素７１６は、トランスデューサアセンブリ７３０がプローブ７００の遠位端から近位端に向かって移動することを可能にし得る。一部の実施形態では、ボス７４０は、ボス７４０を越えるトランスデューサアセンブリ７３０の動きを防ぐことができる。これは、トランスデューサアセンブリ７３０の過剰な移動を防ぎ、また、トランスデューサアセンブリ７３０がＰＣＡ７１８及び／又はプローブ７００の他の構成要素を損傷することを防ぎ得る。一部の実施形態において、ボス７４０は、エラストマーキャップ７４１又はコーティングを有し得る。エラストマーキャップ７４１は、トランスデューサアセンブリ７３０がボス７４０と接触するときに少なくともいくらかの衝撃力を吸収し得る。一部の実施形態では、レンズ７３６に力が加えられると、シール材７３１は変形し得る。一部の実施形態において、シール材７３１は、レンズ７３６に力が加えられたときでも、開口部７２５の周囲に沿うハウジング７２２とレンズ７３６との間のシールを維持することができる。
[048] ハウジング７２２は、内面７２１上にハンドルヒートスプレッダ７２０を含み得る。ハンドルヒートスプレッダ７２０は、トランスデューサアセンブリ７３０、ＰＣＡ７１８、及び／又は他のプローブ構成要素からの熱を伝導し、ハウジング７２２を通して熱を放散することができる。一部の実施形態では、ハンドルヒートスプレッダ７２０は、ハウジング７２２の内面７２１に塗布された熱伝導性コーティングであり得る。一部の実施形態において、ハンドルヒートスプレッダ７２０は、ハウジング７２２の内面７２１に適合するように成形された熱伝導性材料のシートであり得る。一部の実施形態では、導電性材料は銅を含み得る。
[049] 図８は、図７に示す超音波プローブの一部、具体的には超音波プローブ７００の遠位端の拡大側面断面図である。ハンドルヒートスプレッダ７２０の少なくとも一部は、トランスデューサアセンブリ７３０のバッキングサブアセンブリ７１４の１つ以上の面と熱接触し得る。一部の実施形態では、ハンドルヒートスプレッダ７２０とハウジング７２２の内面７２１との間に圧縮性ブロック８０５が結合されてもよい。圧縮性ブロック８０５は、バッキングサブアセンブリ７１４とは反対側のハンドルヒートスプレッダ７２０の外向きの面上に設けられ得る。圧縮性ブロック８０５は、プローブ７００が組み立てられている状態で、ハンドルヒートスプレッダ７２０をバッキングサブアセンブリ７１４と接触するように付勢し得る。圧縮性ブロック８０５は、バッキングサブアセンブリ７１４とヒートスプレッダ７２０との間の熱接触を増大させ得る。一部の実施形態では、圧縮製ブロック８０５は、ポリマーフォームとして実現されてもよい。
[050] 一部の実施形態では、バッキングサブアセンブリ７１４に対して付勢されるハンドルヒートスプレッダ７２０の一部は、熱抵抗を低減することができるラミネート（図示せず）でコーティングすることができる。あるいは、バッキングサブアセンブリ７１４のハンドルヒートスプレッダ７２０に隣接する面がラミネートで覆われてもよい。ラミネートは、バッキングサブアセンブリ７１４からハンドルヒートスプレッダ７２０への熱伝達を改善することができる。ラミネートの例は、Ｐａｒｋｅｒ Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓから入手可能なＴｈｅｒｍ−ａ−Ｇａｐ（商標）Ｇ９７４である。熱抵抗を減少させる他のラミネートもまた使用可能である。
[051] 一部の実施形態において、トランスデューサアセンブリ７３０は、超音波プローブ７００のハウジング７２２と係合するように成形され得る。例えば、バッキングサブアセンブリ７１４が、ハウジング７２２の内面７２１と係合するように成形され得る。一部の実施形態では、トランスデューサアセンブリ７３０は、ハウジング７２２の機構と係合するように構成された機構を含み得る。例えば、図８に示す実施形態では、レンズ７３６はリム８１０を含む。リム８１０は、ハウジング７２２の内面７２１上のレッジ８１５と係合するように構成され得る。コンプライアント構成要素７１６が少なくとも部分的に圧縮されている状態では、コンプライアント構成要素７１６は、トランスデューサアセンブリ７３０に力を加え、それにより、レンズ７３６のリム８１０が、ハウジング７２２のレッジ８１５に対して付勢され得る。リム８１０及びレッジ８１５などの機構は、トランスデューサアセンブリ７３０とハウジング７２２とのアラインメントを維持することができる。一部の実施形態において、リム８１０は、レンズ７３６の代わりにバッキングサブアセンブリ７１４上に含まれてもよい。一部の実施形態では、リム８１０は、レンズ７３６又はバッキングサブアセンブリ７１４の周囲から延びるリブ又はタブと置き換えられてもよい。リブ又はリムは、ハウジング７２２のリブ又は他の機構と係合するように構成され得る。一部の実施形態において、レッジ８１５は、内面７２１に沿った連続的なレッジであり得る。一部の実施形態では、レッジ８１５は、内面７２１に沿って離間された複数のレッジのうちの１つである。
[052] 図９は、図７〜図８に示す超音波プローブ７００のトランスデューサアセンブリ７３０、コンプライアント構成要素７１６、及びＰＣＡ７１８の正面図である。一部の実施形態では、図９に示すように、コンプライアント構成要素７１６及び／又はトランスデューサアセンブリ７３０内に穴９０５が含められ得る。穴９０５は機械的固定具（例えば、ねじ）と係合することで、コンプライアント構成要素７１６をトランスデューサアセンブリ７３０に結合し得る。同様に、一部の実施形態では、図９に示すように、穴９１５がＰＣＡ７１８に含まれてもよい。一部の実施形態では、柱７１５ａ及び／又は７１５ｂが穴９１５を通過してもよい。一部の実施形態では、穴９１５は、ＰＣＡ７１８をプローブ７００のハウジング７２２（図示せず）に結合するために機械的固定具と係合してもよい。穴９２０がＰＣＡ７１８に含まれてもよい。一部の実施形態では、柱７０５ａ及び／又は７０５ｂが穴９２０を通過してもよい。２つの穴９０５、１つの穴９２０、及び２つの穴９１５が示されているが、一部の実施形態ではより多くの又はより少ない穴が使用されてもよい。クラッド７３５は、窓９１０を含むようにパターニングされてもよい。窓９１０は、ＰＣＡ７１８の電気接続へのアクセスを提供することができる。窓９１０は、トランスデューサアセンブリ７３０のフレキシブル回路（図示せず）をＰＣＡ７１８上の回路に結合することを可能にし得る。３つの窓９１０が示されているが、一部の実施形態では、より多い又はより少ない窓を使用することができる。
[053] 一部の実施形態では、トランスデューサアセンブリ７３０からの熱が、コンプライアント構成要素７１６を通ってＰＣＡ７１８の遠位端に伝導され得る。熱は、ＰＣＡ７１８の遠位端から近位端へと伝導され得る。一部の実施形態において、ＰＣＡ７１８のクラッド９３５によって熱が伝導され得る。一部の実施形態では、トランスデューサアセンブリ７３０の少なくとも一部（例えば、バッキングサブアセンブリ）、コンプライアント構成要素７１６、ＰＣＡ７１８の少なくとも一部（例えば、クラッド）、ハンドルヒートスプレッダ７２０、及び／又はケーブルの少なくとも一部（例えば、金属ブレード）は、超音波プローブ７００の熱管理システムの構成要素であり得る。
[054] 図１０は、図７に示す超音波プローブ７００の等角投影図である。本開示の一実施形態に係るハウジング７２２内の構成要素のうちの少なくとも一部の配置を示すために、ハウジング７２２を半透明にした。一部の実施形態において、ハンドルヒートスプレッダ７２０は、ハウジング７２２の内面（図１０には見えない）の形状に適合する。ハンドルヒートスプレッダ７２０は、一部の実施形態では接着剤によってハウジング７２２に結合され得る。接着剤は熱伝導性であり得る。一部の実施形態では、ハンドルヒートスプレッダ７２０はハウジング７２２に圧入されてもよい。一部の実施形態では、ハンドルヒートスプレッダ７２０は、ハウジング７２２に塗布及び／又は堆積されたコーティング又はフィルムであり得る。
[055] 図１０に示す実施形態では、レンズ７３６のリム８１０は連続的であり、ハウジング７２２のレッジ８１５は複数の離間したレッジとして実現されている。レッジ８１５はリム８１０と係合する。レッジ８１５は、トランスデューサアセンブリ７３０とハウジング７２２との間のアラインメントを少なくとも部分的に維持することができる。
[056] 図１０に示す実施形態では、ボス７４０は複数のボスとして実施されている。ボス７４０は、バッキングサブアセンブリ７１４の近位端とコンプライアント構成要素７１６の遠位端との間でハウジング７２２から突出している。一部の実施形態では、トランスデューサアセンブリ７３０の移動は、レッジ８１５とボス７４０との間に制限され得る。
[057] 超音波プローブ１０、２００、及び７００は本開示の別々の実施形態として説明されているが、超音波プローブ１０、２００、及び７００の組み合わせを含む実施形態も実施可能である。例えば、一部の実施形態では、超音波プローブ２００はハンドルヒートスプレッダを含み得る。他の例では、超音波プローブ７００は、ハウジングの片側にのみ柱を含み、一部の実施形態ではねじでＰＣＡを柱に結合し得る。他の組み合わせも可能であり得る。一部の実施形態において、超音波プローブ１０、２００、又は７００は無線プローブであり得る。すなわち、ケーブルがＰＣＡに結合されていなくてもよく、超音波プローブは超音波イメージングシステムと無線で通信し得る。無線プローブのトランスデューサスタックによって発生した熱は、熱管理システムによって（例えばハンドルヒートスプレッダによって）プローブハウジングに伝導され、超音波プローブの外部環境に放散され得る。
[058] 熱伝導性コンプライアント構成要素は、Ｓ字形バネ及びＣ字形バネとして説明されたが、コンプライアント構成要素を実施するために他の構成を使用することもできる。例えば、コンプライアント構成要素は、トランスデューサアセンブリとＰＣＡとの間に配置される、熱伝導性材料が埋め込まれた圧縮性フォームのブロックとして実施されてもよい。他の例では、コンプライアント構成要素は、熱伝導性材料を含む１つ又は複数のピストンとして実施され得る。さらに他の例では、熱伝導性材料を含む１つ又は複数のはさみ（ｓｃｉｓｓｏｒ）機構が使用され得る。これらの例は例示として提供されており、熱伝導性コンプライアント構成要素の実施形態を限定することを意図するものではない。
[059] 超音波プローブの熱管理システムは、一部の実施形態では受動的熱管理システムであり得る。これは、能動的熱管理システムと比較して、プローブのコスト、サイズ、及び重量要件を低減し得る。熱管理システムは、超音波プローブハウジング内に配置され互いに熱接触する、トランスデューサアレイのバッキングサブアセンブリ、熱伝導性コンプライアント構成要素、ＰＣＡのクラッド、及びハンドルヒートスプレッダを含み得る。熱管理システムは、プローブのトランスデューサスタックから熱を伝導することができる。トランスデューサスタックから熱を放散するためにバッキングサブアセンブリと内側プローブフレームが堅く結合されている場合と比較して、熱伝導性コンプライアント構成要素は、トランスデューサアセンブリ及び／又は他の超音波プローブ構成要素が受けるピーク衝撃力を低減し得る。これにより、超音波プローブを落としたときのレンズ、トランスデューサスタック、及び／又は他の超音波プローブ構成要素への損傷を防ぐ又は低減することができる。これにより、修理及び／又は交換の費用を削減することができる。
[060] 図１１を参照すると、本開示の原理に従って構成された超音波イメージングシステム１１１０がブロック図形式で示されている。超音波イメージングシステム１１１０は、超音波プローブ１１１２を含み、超音波プローブ１１１２は、一部の実施形態では超音波プローブ１０、２００、又は７００を使用して実装することができる。図１１の超音波診断イメージングシステムでは、超音波プローブ１１１２は、超音波を送信し、エコー情報を受信するトランスデューサアレイ１１１４を含む。様々なトランスデューサアレイ、例えばリニアアレイ、コンベックスアレイ、又はフェーズドアレイが当該技術分野において周知である。トランスデューサアレイ１１１４は、例えば、２Ｄ及び／又は３Ｄイメージングのために仰角次元及び方位角度次元の両方で走査可能な複数のトランスデューサ素子からなる２次元アレイを含むことができる（図示のように）。トランスデューサアレイ１１１４は、アレイ内のトランスデューサ素子による信号の送受信を制御するプローブ１１１２内のマイクロビームフォーマ１１１６に結合される。この例では、マイクロビームフォーマは、送受信の切り替えを行い、メインビームフォーマ１１２２を高エネルギー送信信号から保護する送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１１１８にプローブケーブルによって結合される。一部の実施形態では、システム内のＴ／Ｒスイッチ１１１８及び他の要素は、別個の超音波システムベース内ではなく、トランスデューサプローブ内に含まれ得る。マイクロビームフォーマ１１１６によって制御されるトランスデューサアレイ１１１４からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ１１１８及びビームフォーマ１１２２に結合される送信コントローラ１１２０によって管理され、送信コントローラ１１２０は、ユーザのユーザインターフェース又はコントロールパネル１１２４の操作から入力を受け取る。送信コントローラ１１２０によって制御される機能の１つは、ビームがステアリングされる方向である。ビームは、トランスデューサアレイから直進する（アレイに対して直交する）よう方向づけられてもよいし、又は、より大きな視野のために異なる角度に方向づけられてもよい。マイクロビームフォーマ１１１６によって生成された部分的にビーム成形された信号は、メインビームフォーマ１１２２に送られ、各トランスデューサ素子パッチからの部分的にビーム成形された信号が結合され、完全にビーム成形された信号が生成される。
[061] ビーム成形された信号は、信号プロセッサ１１２６に結合される。信号プロセッサ１１２６は、受信されたエコー信号を、バンドパスフィルタリング、デシメーション、Ｉ及びＱ成分分離、及び高調波信号分離などの様々な方法で処理することができる。信号プロセッサ１１２６はまた、スペックル低減、信号合成、及びノイズ除去などの追加の信号エンハンスメントを実行してもよい。処理された信号は、Ｂモードプロセッサ１１２８に結合され、体内の構造のイメージングのために振幅検出が使用され得る。Ｂモードプロセッサによって生成された信号は、スキャンコンバータ１１３０及び多断面（ｍｕｌｔｉｐｌａｎａｒ）リフォーマッタ１１３２に結合される。スキャンコンバータ１１３０は、所望の画像フォーマットで、エコー信号が受信された空間的関係にエコー信号を配置する。例えば、スキャンコンバータ１１３０は、エコー信号を２次元（２Ｄ）扇形フォーマット又はピラミッド３次元（３Ｄ）画像に配置し得る。多断面リフォーマッタ１１３２は、米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）に記載されているように、人体の立体領域内の共通平面内の複数の点から受信されたエコーを、その平面の超音波画像に変換し得る。ボリュームレンダラー１１３４は、例えば、米国特許第６，５３０，８８５号（Ｅｎｔｒｅｋｉｎら）に記載されているようにして、３Ｄデータセットのエコー信号を、所与の基準点から見た投影３Ｄ画像に変換する。２Ｄ又は３Ｄ画像は、スキャンコンバータ１１３０、多断面リフォーマッタ１１３２、及びボリュームレンダラー１１３４から画像プロセッサ１１３６に結合され、画像ディスプレイ１１３８上に表示するために、さらなるエンハンスメント、バッファリング、及び一時的保存が行われる。グラフィックスプロセッサ１１３６は、超音波画像と共に表示されるグラフィックオーバーレイを生成し得る。グラフィックオーバーレイは、例えば、患者の名前、画像の日時、イメージングパラメータなどの標準的な識別情報を含み得る。これらの目的のために、グラフィックプロセッサは、タイピングされた患者の名前などの入力をユーザインターフェース１１２４から受け取る。ユーザインターフェースはまた、複数のＭＰＲ（ｍｕｌｔｉｐｌａｎａｒ ｒｅｆｏｒｍａｔｔｅｄ）画像の表示の選択及び制御のために多断面リフォーマッタ１１３２に結合され得る。
[062] 本発明に係る主題のさらなる例が、以下に列挙される段落に開示されている。
[063] Ａ１．熱管理システムであって、
[064] トランスデューサアセンブリのバッキングサブアセンブリと、
[065] プリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）の外面上のクラッドであって、バッキングサブアセンブリに離間して結合されたクラッドと、
[066] バッキングサブアセンブリとクラッドとの間に配置され、バッキングサブアセンブリをクラッドに結合するコンプライアント構成要素とを備え、コンプライアント構成要素は、クラッドとバッキングサブアセンブリとの間の距離が変化できるように構成される、熱管理システム。
[067] Ａ２．クラッドがコンプライアント構成要素にはんだ付けされる、段落Ａ１に記載の熱管理システム。
[068] Ａ３．コンプライアント構成要素がクラッドにクランプされる、段落Ａ１に記載の熱管理システム。
[069] Ａ４．バッキングサブアセンブリと熱接触するハンドルヒートスプレッダをさらに備える、段落Ａ１〜Ａ３のいずれかに記載の熱管理システム。
[070] Ａ５．クラッドと熱接触するケーブルをさらに備える、段落Ａ１〜Ａ４のいずれかに記載の熱管理システム。
[071] 超音波イメージングシステムを参照して本発明に係るシステムを説明してきたが、本発明に係るシステムは他の超音波トランスデューサに拡張され得る。また、本発明に係るシステムは、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、及び血管系に関連する画像情報を取得及び／又は記録するために、並びに超音波誘導インターベンション、及びリアルタイム医療イメージングによって誘導され得る他のインターベンションに関連する他のイメージング用途に適用され得る。さらに、本発明に係るシステムは、リアルタイムイメージング要素を備える又は備えていない非超音波イメージングシステムとともに使用され、本発明に係るシステムの特徴及び利点を提供することを可能にする１つ又は複数の要素を含み得る。
[072] さらに、本発明に係る方法、システム、及び装置は、例えば超音波イメージングシステムのような既存のイメージングシステムに適用され得る。好適な超音波イメージングシステムは、例えば、小部分イメージングに適し得る従来のブロードバンドリニアアレイトランスデューサをサポートし得るＰｈｉｌｉｐｈｓ超音波システムを含み得る。
[073] 本発明の追加の利点及び特徴が、本開示を研究した当業者に明らかとなり、又は本発明の新規システム及び方法を利用する者によって経験される可能性がある。その最たるものとして、超音波トランスデューサにおける熱放散及び衝撃力低減、及びその動作方法が提供されることが挙げられる。本発明に係るシステム及び方法の他の利点は、従来の医療イメージングシステムを容易にアップグレードして、本発明に係るシステム、装置、及び方法の特徴及び利点を組み込むことができることである。
[074] 当然のことながら、上記の実施形態又はプロセスのいずれか１つが、１つ又は複数の他の実施形態及び／又はプロセスと組み合わせられてもよく、又は、本発明に係るシステム、装置、及び方法にしたがって別の装置又は装置の部分の間で分離及び／又は実行されてもよい。
[075] 最後に、上記の議論は、本発明に係るシステムの単なる例示であり、添付の特許請求の範囲をいずれかの特定の実施形態又は実施形態のグループに限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、例示的な実施形態を参照して特に詳細に本発明に係るシステムを説明したが、以下の特許請求の範囲に示される本発明に係るシステムの意図される広範な趣旨及び範囲から逸脱することなく、多様な変更及び代替的実施形態が当業者によって考案され得ることも理解されたい。したがって、明細書及び図面は例示的であると解釈されるべきであり、添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
Claims (20)
- レンズと、
前記レンズに結合されたトランスデューサスタックと、
前記レンズとは反対側で前記トランスデューサスタックに結合されたバッキングサブアセンブリと
を備える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離間して結合されたプリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）と、
前記ＰＣＡと前記トランスデューサアセンブリの少なくとも一部とを囲うハウジングと、
前記トランスデューサアセンブリと前記ＰＣＡとの間に配置され、前記トランスデューサアセンブリを前記ＰＣＡに結合するコンプライアント構成要素であって、前記コンプライアント構成要素は、前記ＰＣＡから離れて前記ハウジングの一部に向かう方向に前記トランスデューサアセンブリを付勢する、コンプライアント構成要素とを備える、超音波プローブ。 - 前記コンプライアント構成要素は、前記ＰＣＡの遠位部分に接続された第１の端部と前記バッキングサブアセンブリの近位部分に接続された第２の端部とを有するバネを備える、請求項１に記載の超音波プローブ。
- 前記バネはＳ字形金属ストリップを含む、請求項２に記載の超音波プローブ。
- 前記Ｓ字形金属ストリップの前記第１の端部は一対のフランジを備え、各フランジは、前記ＰＣＡの前記遠位部分の互いに反対側にそれぞれ配置される、請求項３に記載の超音波プローブ。
- 前記コンプライアント構成要素は、前記ＰＣＡと前記バッキングサブアセンブリとの間に延在する複数のＣ字形バネを備える、請求項１に記載の超音波プローブ。
- 前記ハウジングは、シール材によって前記レンズの周囲に結合される、請求項１に記載の超音波プローブ。
- 前記ＰＣＡは外面上にクラッドを含み、前記クラッドは前記コンプライアント構成要素に結合される、請求項１に記載の超音波プローブ。
- 前記ハウジングは前記ハウジングの内面にヒートスプレッダを含み、前記ヒートスプレッダは前記バッキングサブアセンブリの側面に熱的に結合される、請求項１に記載の超音波プローブ。
- 前記ハウジングは、前記ハウジングと前記ヒートスプレッダとの間に圧縮性ブロックをさらに含み、前記圧縮性ブロックは、前記ヒートスプレッダを前記バッキングサブアセンブリの前記側面に対して付勢する、請求項８に記載の超音波プローブ。
- 前記ＰＣＡの近位端に結合された同軸ケーブルをさらに含み、前記ＰＣＡは、前記コンプライアント構成要素から前記同軸ケーブルに熱を伝導する、請求項１に記載の超音波プローブ。
- 前記同軸ケーブルは、前記ＰＣＡに結合された金属ブレードを含む、請求項１０に記載の超音波プローブ。
- 前記ハウジングの内面は、前記トランスデューサアセンブリに隣接するリブを含み、前記バッキングサブアセンブリは、前記リブと係合して前記レンズを前記ハウジング内の開口部に対して位置合わせするタブを含む、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
- 前記ハウジングの前記内面は、前記ＰＣＡの遠位端の両側に隣接する複数の柱を含み、前記柱は前記ＰＣＡを拘束し、前記コンプライアント構成要素は、前記ハウジングの前記リブと前記柱との間で圧縮される、請求項１２に記載の超音波イメージングシステム。
- 前記ハウジングの内面は、前記ＰＣＡの近位端に隣接する柱を含み、前記ＰＣＡは、前記ＰＣＡを貫通して前記柱と係合するねじによって前記ハウジングに結合される、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
- レンズと、
前記レンズに結合されたトランスデューサスタックと、
前記レンズとは反対側で前記トランスデューサスタックに結合されたバッキングサブアセンブリと
を備える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離間して結合されたプリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）と、
前記ＰＣＡと前記トランスデューサアセンブリの少なくとも一部とを囲うハウジングと、
前記トランスデューサアセンブリと前記ＰＣＡとの間に配置され、前記トランスデューサアセンブリを前記ＰＣＡに結合するコンプライアント構成要素であって、前記コンプライアント構成要素は、前記ＰＣＡから離れて前記ハウジングの一部に向かう方向に前記トランスデューサアセンブリを付勢する、コンプライアント構成要素と
を備える超音波プローブと、
前記超音波プローブから信号を受信して画像を生成する画像プロセッサと、
前記画像プロセッサから受け取られた前記画像を表示するためのディスプレイとを備える、超音波イメージングシステム。 - 前記コンプライアント構成要素は、前記ＰＣＡの遠位部分に接続された第１の端部と前記バッキングサブアセンブリの近位部分に接続された第２の端部とを有する少なくとも１つのバネを備える、請求項１５に記載の超音波イメージングシステム。
- 前記少なくとも１つのバネはＳ字形又はＣ字形金属ストリップを含む、請求項１６に記載の超音波イメージングシステム。
- 前記ハウジングは、シール材によって前記レンズの周囲に結合される、請求項１６に記載の超音波イメージングシステム。
- 前記ＰＣＡは外面上にクラッドを含み、前記クラッドは前記コンプライアント構成要素に結合される、請求項１６に記載の超音波イメージングシステム。
- 前記ハウジングは前記ハウジングの内面にヒートスプレッダを含み、前記ヒートスプレッダは前記バッキングサブアセンブリの側面に熱的に結合される、請求項１６に記載の超音波イメージングシステム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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