JP2022554009A - 超音波パッチ、並びにそれを位置決めするためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の向きを有する一次トランスデューサアレイ７３０を備える第１のアレイグループ７２０と、それぞれが第１の向きと異なる向きを有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイ７５０を備える第２のアレイグループ７４０とを備える超音波パッチ７１０を提供する。第２のアレイグループは、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが一次トランスデューサアレイのいずれかの側部に配置されるように構成される。第１のアレイグループ及び第２のアレイグループが、超音波パッチを位置決めするための事前超音波データをキャプチャするために使用される。一次トランスデューサアレイ及び少なくとも２つの二次トランスデューサアレイがＣＭＵＴを備え、超音波パッチがフリップチップ接続を備える。対象者の表面上において超音波パッチを位置決めするためのシステム及び方法も開示される。

Description

本発明は、超音波イメージングの分野に関し、詳しくは超音波イメージングパッチの分野に関する。

一般的に、超音波デバイスは、必要とされる画像をキャプチャするために、超音波専門家によって動作されるプローブである。プローブは診断のためには非常に有効であるが、血管アクセス、ＣＴＯクロッシング、動静脈瘻、及び膝下（ＢＴＫ）治療などの手順中の監視及び視覚化に関しては有効性が低い。低有効性の主な理由は、臨床医が手順を実行できるように、イメージングがハンズフリーで実行される必要があるためである。

この目的のために、多くの異なる超音波パッチが設計されており、ハンズフリーによるイメージングの問題は解決しているが、様々な問題が依然として残っている。例えば、現在の超音波パッチは、処置／監視中の配置及び対象者の動きにおけるパッチのわずかなずれの修正、長い監視期間にわたる安定した画像の作成、及び異なる深度において血管をイメージングする際の焦点深度の変化への対処を行う手段を提供しない。

対象者の表面に対して超音波プローブを固定している間、わずかな動きが発生する可能性がある。さらに、処置中、デバイスを挿入している間の皮膚の操作及び対象者の動きに起因して、皮膚が血管に関して移動する。その両方の結果として正確性の低い最終画像が得られ、パッチの交換が必要な場合もある。

さらに、イメージングされる必要がある血管は、皮膚下の深度が異なる場合が多い。いくつかの血管は皮膚の直下にある一方、他の領域では血管が、皮膚の表面下５０ｍｍ未満、又はそれ以上にある。このため、異なる焦点深度を必要とされるが、現在、単一の標準プローブでは可能でない。現在のところ、この目的のため、臨床医は、場合によってＵＳゲルで満たした手袋を使用しているが、この使用は非常に煩雑である。

したがって、対象者の表面において超音波プローブを位置決めするより確実な手段、詳しくは超音波パッチが必要である。

米国特許出願公開第２０１９／００５９８５１号は、ＣＭＵＴトランスデューサのＮ×Ｍの平面アレイを有する超音波イメージングデバイスであって、イメージングデバイスは個々のＮ×Ｍの平面アレイのうちのＰ×Ｑアレイを有する、超音波イメージングデバイスを開示する。

本発明は、特許請求の範囲によって定義される。

本発明の一態様にしたがう例によれば、対象者の表面に配置される超音波プローブを位置決めするための装置であって、装置は、
第１の固定部が第１の場所で対象者の表面に固定されるように適応される、当該第１の固定部と、
第２の固定部が第１の場所とは異なる第２の場所で対象者の表面に固定されるように適応される、当該第２の固定部と、
保持部が超音波プローブを受けるように適応され、保持部が対象者の表面において第１の固定部及び第２の固定部と結合されるように適応され、保持部が第１の固定部及び第２の固定部と結合された時、保持部の位置が第１の固定部及び第２の固定部に関して調節可能である、当該保持部と
を備える装置が提供される。

装置は、超音波プローブが対象者に最初に固定された後にキャプチャされた画像を微調整するために、ユーザによる手動調節によって、又は機械的調節機構を使用した自動調節によって、超音波トランスデューサの位置が調節されるハンズフリー超音波イメージング手段を提供する。

このようにして、超音波プローブ及び保持部の全体的な再位置決めを必要とせずに、配置又は対象者の動きにおける誤差を補償するために超音波プローブの位置が調節される。

一実施形態において、保持部の位置は、
並進調節と、
回転調節と
の１つ又は複数によって調節可能である。

このようにして、プローブの位置は、求められるいずれかの手法で調節される。プローブの位置は、対象者の表面に対して正接の平面において調節される。

一実施形態において、装置は、保持部の位置が変更不可となるように対象者の表面に保持部を固定するように適応された永久固定部をさらに備える。

このようにして、正しい位置が見つかると、保持部（したがって超音波プローブ）は、長期イメージングのための所定の位置に固定される。

一実施形態において、装置は、保持部に取り外し可能に結合されるように適応された一時的ハンドルを備える。

このようにして、対象者によって装用された時に、ハンドルが装置の一部に残ることを必要とせずに、配置及び調節の正確性を改善するハンドルが提供される。

さらなる実施形態において、一時的ハンドルは、磁石によって保持部に結合される。

一実施形態において、保持部は、超音波トランスデューサと対象者の表面との間の距離を調節するように適応されたスタンドオフ部を備える。

このようにして、異なる焦点深度がトランスデューサによってイメージングされる。

さらなる実施形態において、スタンドオフ部が対象者の表面に隣り合うアパーチャウィンドウを有し、スタンドオフ部が所与の値未満の厚さを有する場合、アパーチャウィンドウが、第１の部分と、第１の部分のいずれかの側部に配置された第２の部分とを備える。

さらなる実施形態において、スタンドオフ部は、超音波トランスデューサと対象者の表面との間の音響結合を実現するように適応されたスタンドオフ材料を備える。このようにして、音響結合が改善される。

さらなる実施形態において、スタンドオフ材料は、アクアゲル材料を含む。

このようにして、音響結合は、長いイメージング期間に維持される。

一実施形態において、第１の固定部及び第２の固定部は、
対象者の表面に一致して接着するように適応された接着パッチと、
保持部を受けるように適応された凹部を備える収容部と
を備える。

さらなる実施形態において、保持部は、収容部によって収容されるように適応された突出部を備える。

本発明の態様にしたがう例によれば、対象者の表面において超音波プローブを位置決めするための方法であって、方法は、
第１の固定部を、第１の場所で対象者の表面に固定するステップと、
第２の固定部を、第１の場所とは異なる第２の場所で対象者の表面に固定するステップと、
超音波トランスデューサを保持するように適応された保持部を、対象者の表面において第１の固定部及び第２の固定部と結合するステップと、
保持部の位置を、第１の固定部及び／又は第２の固定部に関して調節するステップと
を有する方法が提供される。

一実施形態において、保持部の位置を調節するステップは、
並進調節を実行するステップと、
回転調節を実行するステップと
の１つ又は複数を有する。

一実施形態において、保持部がスタンドオフ部を備え、保持部の位置を調節するステップは、スタンドオフ材料をスタンドオフ部に提供するステップをさらに有する。

一実施形態において、方法は、保持部の位置の調節後に保持部を対象者の表面に固定するステップをさらに有する。

本発明の態様にしたがう例によれば、
第１の向きを有する一次トランスデューサアレイを備える第１のアレイグループと、
それぞれが第１の向きと異なる向きを有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイを備える第２のアレイグループと
を備え、
第２のアレイグループは、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが一次トランスデューサアレイのいずれかの側部に配置されるように構成される、
超音波パッチが提供される。

超音波パッチは、それぞれが異なる目的のために適応された複数の画像ストリームをキャプチャする手段を提供する。すなわち、超音波パッチは、単一のユニット内で多機能画像キャプチャ手段を提供し、これは超音波パッチが機能毎に交換される必要がないことを意味する。したがって、超音波パッチは、より効率的なワークフローを実現する。

一実施形態において、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが同一の向きを有する。

さらなる実施形態において、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが一次トランスデューサアレイに対して垂直である。

このようにして、一次垂直面のいずれかの側部に配置された２つの面において超音波データをキャプチャすることが可能であり、それによって一次イメージング面のいずれかの側部における断面図を提供する。

一実施形態において、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが異なる向きを有する。

一実施形態において、第１のアレイグループが複数の一次トランスデューサアレイを備える。

このようにして、超音波パッチの再位置決めを必要とせずに第１の向きにおける複数のビューをキャプチャ可能である。

一実施形態において、超音波パッチが対象者の表面に位置決めされている時、第１のアレイグループ又は第２のアレイグループが、超音波パッチを位置決めするための事前超音波データをキャプチャするように適応される。

このようにして、アレイグループの全てを一度にアクティブ化することを必要とせずに、入ってくる超音波データに基づいて、超音波パッチの位置が調節される。

一実施形態において、一次トランスデューサアレイ及び少なくとも２つの二次トランスデューサアレイがＣＭＵＴを備える。

一実施形態において、超音波プローブがフリップチップ接続を備える。

このようにして、超音波トランスデューサアレイの素子は超音波プローブのＰＣＢ又はフレキシブル回路に直接結合され、それによってトランスデューサ素子間の空間量を減少させ、トランスデューサアレイの受信可能範囲を改善する。

本発明の態様にしたがう例によれば、対象者の表面に超音波プローブを位置決めするためのシステムであって、システムは、
上述したような超音波パッチと、
対象者の表面に超音波パッチを位置決めするための装置とを備え、装置は、
第１の固定部が第１の場所で対象者の表面に固定されるように適応される、当該第１の固定部と、
第２の固定部が第１の場所とは異なる第２の場所で対象者の表面に固定されるように適応される、当該第２の固定部と、
保持部が超音波パッチを受けるように適応され、保持部が対象者の表面において第１の固定部及び第２の固定部と結合するように適応され、保持部が第１の固定部及び第２の固定部と結合された時、保持部の位置が第１の固定部及び第２の固定部に関して調節可能である、当該保持部と
を備えるシステムが提供される。

装置は、超音波パッチが対象者に最初に固定された後にキャプチャされた画像を微調整するために、超音波パッチの位置が調節されるハンズフリー超音波イメージング手段を提供する。

このようにして、プローブ及び保持部の全体的な再位置決めを必要とせずに、配置又は対象者の動きにおける誤差を補償するために超音波パッチの位置が調節される。

一実施形態において、装置は、超音波パッチと対象者の表面との間の距離を調節するスタンドオフ部をさらに備える。

このようにして、超音波パッチの変更を必要とせずに、装置の焦点深度の位置が変更される。プローブの実際の焦点深度は変化せず、むしろ対象者体内の焦点の位置がスタンドオフ部を使用して変化することに留意されたい。

一実施形態において、スタンドオフ部が対象者の表面に隣り合うアパーチャウィンドウを有し、スタンドオフ部が所与の値未満の厚さを有する場合、アパーチャウィンドウが、一次トランスデューサアレイと整列した第１の部分と、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイと整列した第２の部分とを備える。

このようにして、アパーチャウィンドウは、超音波が対象者に到達できるようにするためにトランスデューサアレイと整列されるが、スタンドオフ部の安定性を低減しない。

本発明の一態様にしたがう例によれば、対象者の表面において超音波プローブを位置決めするためのシステムであって、システムは、
上述したような超音波パッチと、
対象者の表面上に超音波パッチを位置決めするための装置とを備え、装置は、
第１の固定部が第１の場所で対象者の表面に固定されるように適応される、当該第１の固定部と、
第２の固定部が第１の場所とは異なる第２の場所で対象者の表面に固定されるように適応される、当該第２の固定部と、
超音波パッチが保持部と一体化して形成され、保持部が対象者の表面において第１の固定部及び第２の固定部と結合されるように適応され、保持部が第１の固定部及び第２の固定部と結合された時、保持部の位置が第１の固定部及び第２の固定部に関して調節可能である、当該保持部と
を備えるシステムが提供される。

本発明の一態様にしたがう例によれば、対象者の表面上において超音波パッチを位置決めするための方法であって、方法は、
超音波パッチを受けるように適応された保持部に対して超音波パッチを提供するステップを有し、超音波パッチは、
第１の向きを有する一次トランスデューサアレイを備える第１のアレイグループと、
それぞれが第１の向きと異なる向きを有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイを備える第２のアレイグループと
を備え、
第２のアレイグループは、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが一次トランスデューサアレイのいずれかの側部に配置されるように構成され、
方法は、
第１の固定部を、第１の場所で対象者の表面に固定するステップと、
第２の固定部を、第１の場所とは異なる第２の場所で対象者の表面に固定するステップと、
保持部を、対象者の表面において第１の固定部及び第２の固定部と結合するステップと、
保持部の位置を、第１の固定部及び第２の固定部に関して調節するステップと
を有する方法が提供される。

一実施形態において、方法が、
第１のアレイグループから事前超音波データを取得するステップと、
事前超音波データに基づいて第１の固定部及び第２の固定部に関して保持部の位置を調節するステップと
をさらに有する。

一実施形態において、方法が、
第２のアレイグループから事前超音波データを取得するステップと、
事前超音波データに基づいて第１の固定部及び第２の固定部に関して保持部の位置を調節するステップと
をさらに有する。

このようにして、アレイグループの全てを一度にアクティブ化することを必要とせずに、入ってくる超音波データに基づいて、保持部の位置が調節される。

本発明の上記の態様及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、その実施形態を参照して詳述される。

本発明のより良い理解のため、さらにどのように本発明が実現されるかをより明確に示すため、例示目的のみで、以下の添付図面を参照する。

全体的な動作を説明するために超音波診断イメージングシステムを示す図である。 対象者の表面上に超音波プローブを位置決めするための装置を示す図である。 図２Ａの装置を示す図であり、保持部が第１の固定部及び第２の固定部に結合されている。 図２Ａ及び図２Ｂの装置の実施例２００を示す図である。 対象者の腕への適用時の図３の装置の例を示す図である。 対象者の表面への適用時の装置の断面図である。 スタンドオフ部を有する図５Ａの装置を示す図である。 一時的ハンドルを備えた装置の例を示す図である。 本発明の方法を示す図である。 超音波パッチの例を示す図である。 図５Ｂの装置内への収納時の図８の超音波パッチを示す図である。 超音波パッチのさらなる例を示す図である。 超音波パッチのいくつかのさらなる例を示す図である。

本発明は、図を参照して説明される。

装置、システム及び方法の例示の実施形態を示すが、詳細な説明及び具体的な例は例示目的のみを意図したものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。本発明の装置、システム及び方法の上記及び他の特徴、態様、及び利点は以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付図面からより良く理解され得る。図は概略的なものであるのに過ぎず、一定の縮尺で描かれたものではないことを理解されたい。また、同一又は類似部分を示すために全図面において同一の参照番号が使用されることを理解されたい。

本発明は、対象者の表面上において超音波プローブを位置決めするための装置を提供する。システムは、対象者の表面に対して、それぞれ第１の場所及び第２の場所で固定されるように適応された第１の固定部及び第２の固定部を備える。システムは、超音波プローブを受けるように適応された保持部をさらに備える。

保持部は、対象者の表面において第１及び第２の固定部と結合されるように適応され、保持部が第１の固定部及び第２の固定部と結合されると、保持部の位置は、第１の固定部及び第２の固定部に関して調節可能である。

本発明のさらなる態様は、第１の向きを有する一次トランスデューサアレイを備える第１のアレイグループと、それぞれが第１の向きと異なる向きを有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイを備える第２のアレイグループとを備える超音波パッチを提供する。第２のアレイグループは、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが一次トランスデューサアレイのいずれかの側部に配置されるように構成される。

最初に、例示の超音波システムの全体的な動作が、図１を参照して説明される。

システムは、超音波を送ってエコー情報を受け取るためのトランスデューサアレイ６を有するアレイトランスデューサプローブ４を備える。トランスデューサアレイ６は、ＣＭＵＴトランスデューサ、ＰＺＴ又はＰＶＤＦなどの材料から形成される圧電トランスデューサ、又はいずれかの他の適切なトランスデューサ技術を備える。本例において、トランスデューサアレイ６は、関心領域の二次元平面又は三次元ボリュームのいずれかをスキャン可能なトランスデューサ８からなる２Ｄアレイである。別の例では、トランスデューサアレイは１Ｄアレイである。

トランスデューサアレイ６は、トランスデューサ素子による信号の受信を制御するマイクロビームフォーマ１２に結合される。マイクロビームフォーマは、米国特許第５,９９７,４７９号（Ｓａｖｏｒｄ等）、第６,０１３,０３２号（Ｓａｖｏｒｄ）、及び第６,６２３,４３２号（Ｐｏｗｅｒｓ等）に記載されるようなトランスデューサの「グループ」又は「パッチ」と一般的に呼ばれるサブアレイによって受信される信号の少なくとも部分的なビームフォーミングが可能である。

なお、マイクロビームフォーマは、完全に任意であることを留意されたい。さらに、システムは、マイクロビームフォーマ１２が結合可能である送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１６を備え、Ｔ／Ｒスイッチ１６は、アレイを、送信モードと受信モードとの間で切り換え、マイクロビームフォーマが使用されておらずトランスデューサアレイがメインシステムビームフォーマによって直接動作されている場合に、メインビームフォーマ２０を高エネルギ送信信号から保護する。トランスデューサアレイ６からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ１６によってマイクロビームフォーマと、ユーザインターフェース又はコントロールパネル３８のユーザの動作からの入力を受け取ることが可能なメイン送信ビームフォーマ（不図示）とに結合されたトランスデューサコントローラ１８によって制御される。コントローラ１８は、送信モード中にアレイ６のトランスデューサ素子を（直接、又はマイクロビームフォーマを介して、のいずれかで）駆動するように構成された送信回路を備え得る。

一般的なラインバイライン方式のイメージングシーケンスでは、プローブ内のビームフォーミングシステムは以下のように動作する。送信時、ビームフォーマ（実施に応じて、マイクロビームフォーマ又はメインシステムビームフォーマ）が、トランスデューサアレイ、又はトランスデューサアレイのサブアパーチャをアクティブ化する。サブアパーチャは、より大きいアレイ内のトランスデューサの一次元ライン又はトランスデューサの二次元パッチである。送信モードにおいて、アレイ又はアレイのサブアパーチャによって生成された超音波ビームの集束及びステアリングは、以下に説明するように制御される。

対象者からの後方散乱エコー信号を受信すると、受信信号は、受信信号の整列のために受信ビームフォーミング（後述するように）が行われ、サブアパーチャが使用されている場合、サブアパーチャは、その後、例えば１つのトランスデューサ素子だけシフトされる。シフトされたサブアパーチャは、その後、アクティブ化され、トランスデューサアレイのトランスデューサ素子の全てがアクティブ化されるまで上記プロセスが繰り返される。

ライン（又はサブアパーチャ）毎に、最終的な超音波画像の関連ラインを形成するために使用された全受信信号は、受信期間中の所与のサブアパーチャのトランスデューサ素子によって測定された電圧信号の和となる。下記のビームフォーミングプロセス後の結果として得られたライン信号は、通常、無線周波数（ＲＦ）データと呼ばれる。様々なサブアパーチャによって生成された各ライン信号（ＲＦデータセット）は、その後、最終的な超音波画像のラインを生成する追加処理が行われる。時間の経過に伴うライン信号の振幅における変化は、深度に伴う超音波画像の輝度の変化に資し、高振幅ピークは最終画像における明ピクセル（又はピクセルの集合）に対応する。ライン信号の始端付近に出現するピークは、狭い構造からのエコーを表し、ライン信号の後方に徐々に出現するピークは、対象者の体内において深度が増加する構造からのエコーを表す。

トランスデューサコントローラ１８によって制御される関数のうちの１つは、ビームがステアリング及び集束される方向である。ビームは、トランスデューサアレイから（トランスデューサアレイに直交して）直線的に前方に、又は広い視野のために異なる角度でステアリングされる。送信ビームのステアリング及び集束は、トランスデューサ素子作動時間に応じて制御される。

一般的な超音波データ取得において、平面波イメージングと、「追尾型」イメージングとの２つの方法が区別され得る。この２つの方法は、送信モード（「追尾型」イメージング）及び／又は受信モード（平面波イメージング及び「追尾型」イメージング）におけるビームフォーミングの存在によって区別される。

まず集束機能に関して説明すると、トランスデューサ素子の全てを同時にアクティブ化することによって、トランスデューサアレイは、平面波が対象者を通って移動する際に発散する平面波を生成する。この場合、超音波のビームは非集束のままである。トランスデューサのアクティブ化に対して位置依存性時間遅延を組み込むことによって、ビームの波面を、集束帯と呼ばれる所望の点に集束させることが可能である。この集束帯は、横方向のビーム幅が送信ビーム幅の半分未満である点と定義される。このようにして、最終的な超音波画像の横方向の解像度が改善される。

例えば、上記の時間遅延がトランスデューサ素子を、連続して、すなわちトランスデューサアレイの最外部の素子から開始してトランスデューサアレイの中央素子で終了するようにアクティブ化させた場合、集束帯は、中央素子と一致して、プローブから所与の距離だけ離れた位置に形成される。プローブからの集束帯の距離は、トランスデューサ素子のアクティブ化の各後続ラウンド間の時間遅延に応じて異なる。ビームが集束帯を通過後、ビームは発散を開始し、遠視野イメージング領域を形成する。なお、集束帯がトランスデューサアレイの近くに配置された場合、超音波ビームは遠視野において高速に広がり、最終画像においてビーム幅アーチファクトを発生させることに留意されたい。通常、トランスデューサアレイと集束帯との間に配置された近視野は、超音波ビームにおける大きな重複に起因して詳細をあまり示さない。そのため、集束帯の場所が変動し、最終画像の品質が顕著に変化し得る。

なお、送信モードにおいて、超音波画像が複数の集束帯（それぞれは異なる送信焦点を有する）に分割されない限り、１つの焦点のみが定義されることに留意されたい。

さらに、対象者の体内からのエコー信号を受信すると、受信集束を実行するために、上述したプロセスの逆を実行することが可能である。すなわち、入信号は、トランスデューサ素子によって受信され、信号処理のためにシステムに渡される前に電子時間遅延の影響を受ける。この最も単純な例は、遅延和ビームフォーミングと呼ばれる。時間に応じて、トランスデューサアレイの受信集束を動的に調節することが可能である。

ここでビームステアリングの機能を説明すると、トランスデューサ素子への時間遅延の正しい適用によって、超音波ビームがトランスデューサアレイを出る時に超音波ビームに所望の角度を与えることが可能である。例えば、トランスデューサアレイの反対側で終端するシーケンスにおいて、残りのトランスデューサが後続するトランスデューサアレイの第１の側のトランスデューサをアクティブ化することによって、ビームの波面は、第２の側に向かって角度が付けられる。トランスデューサアレイの法線に関するステアリング角度の大きさは、後続のトランスデューサ素子のアクティブ化間の時間遅延の大きさに依存する。

さらに、ステアリングされたビームを集束することが可能であり、各トランスデューサ素子に適用される総時間遅延は、集束時間遅延とステアリング時間遅延との両方の和である。この場合、トランスデューサアレイは、フェーズドアレイと呼ばれる。

ＣＭＵＴトランスデューサの場合、そのアクティブ化のためにＤＣバイアス電圧を必要とし、トランスデューサコントローラ１８は、トランスデューサアレイのためのＤＣバイアスコントロール４５を制御するように結合され得る。ＤＣバイアスコントロール４５は、ＣＭＵＴトランスデューサ素子に印加されるＤＣバイアス電圧を設定する。

トランスデューサアレイのトランスデューサ素子毎に、通常チャネルデータと呼ばれるアナログ超音波信号は、受信チャネルを介してシステムに入る。受信チャネルにおいて、部分的にビームフォーミングされた信号は、マイクロビームフォーマ１２によってチャネルデータから生成され、その後、メイン受信ビームフォーマ２０に渡され、メイン受信ビームフォーマ２０で、トランスデューサの個々のパッチからの部分的にビームフォーミングされた信号が組み合わされて、無線周波数（ＲＦ）データと呼ばれる完全にビームフォーミングされた信号になる。各段階で実行されるビームフォーミングは、上述したように実行されてもよく、又は追加機能を含んでもよい。例えば、メインビームフォーマ２０は、それぞれが数十個又は数百個のトランスデューサ素子からなるパッチから部分的にビームフォーミングされた信号を受信する１２８個のチャネルを有する。このようにして、トランスデューサアレイの数千個のトランスデューサによって受信された信号は、単一のビームフォーミングされた信号に効率的に資することができる。

ビームフォーミングされた受信信号は、信号プロセッサ２２に結合される。信号プロセッサ２２は、帯域通過フィルタリング、デシメーション、Ｉ及びＱ成分分離、並びに高調波信号分離など、様々なやり方で、受信されたエコー信号を処理することができ、高調波信号分離は、組織及び微小気泡から戻される、非線形（基本周波数のより高い高調波）エコー信号の識別を可能にするために、線形信号と非線形信号とを分離するように働く。信号プロセッサはまた、スペックル低減、信号コンパウンディング、及びノイズ除去など、追加の信号強調を実施する。信号プロセッサ中の帯域通過フィルタは、追跡フィルタであり得、その通過帯域は、エコー信号がより深い深度から受信されるにつれて、より高い周波数帯域からより低い周波数帯域にスライドし、それにより、より深い深度からのより高い周波数におけるノイズを除去し、ここで、これらの周波数は、解剖学的情報がない。

送信のためのビームフォーマと受信のためのビームフォーマとは、異なるハードウェアで実施され、異なる機能を有し得る。当然ながら、受信側ビームフォーマは、送信ビームフォーマの特性を考慮に入れるように設計される。図１では、簡略化のために、受信側ビームフォーマ１２、２０のみが示されている。完全なシステムでは、送信マイクロビームフォーマ及びメイン送信ビームフォーマをもつ送信チェーンもある。

マイクロビームフォーマ１２の機能は、アナログ信号経路の数を減少させるために、信号の初期の組合せを与えることである。これは、一般に、アナログ領域において実施される。

最終ビームフォーミングが、メインビームフォーマ２０において行われ、一般に、デジタル化の後に行われる。

送信チャネル及び受信チャネルは、固定周波数帯域を有する同じトランスデューサアレイ６を使用する。ただし、送信パルスが占有する帯域幅は、使用されている送信ビームフォーミングに応じて変動し得る。受信チャネルは、トランスデューサ帯域幅全体をキャプチャする（古典的な手法である）ことができるか、又は、帯域通過処理を使用することによって、受信チャネルは、所望な情報を含んでいる帯域幅（例えば、メイン高調波の高調波）のみを抽出することができる。

その後、ＲＦ信号は、Ｂモード（すなわち、輝度モード又は２Ｄイメージングモード）プロセッサ２６とドップラープロセッサ２８とに結合される。Ｂモードプロセッサ２６は、体内の器官の組織及び血管など、体内の構造のイメージングのために、受信された超音波信号に対して振幅検出を実行する。ラインバイライン方式のイメージングの場合、各ライン（ビーム）が関連ＲＦ信号によって表され、その振幅が、Ｂモード画像のピクセルに割り当てられる輝度値を生成するために使用される。画像内のピクセルの正確な場所は、ＲＦ信号に沿った関連幅測定の場所とＲＦ信号のライン（ビーム）番号によって決定される。そのような構造のＢモード画像は、米国特許第６，２８３，９１９号（Ｒｏｕｎｄｈｉｌｌ等）及び米国特許第６，４５８，０８３号（Ｊａｇｏ等）に記載されているように、高調波画像モード又は基本画像モードのいずれか或いはその両方の組合せで形成される。ドップラープロセッサ２８は、画像フィールド中の血球の流れなどの物質の動きの検出のために、組織移動及び血流からの時間的に異なる信号を処理する。ドップラープロセッサ２８は、一般に、体内の選択されたタイプの材料から戻されたエコーを通過させ又は除去するように設定されるパラメータをもつウォールフィルタ（ｗａｌｌ ｆｉｌｔｅｒ）を含む。

Ｂモードプロセッサ及びドップラープロセッサによって生成された構造信号及び動き信号は、スキャンコンバータ３２とマルチプレーナリフォーマッタ４４とに結合される。スキャンコンバータ３２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、エコー信号を構成する。すなわち、スキャンコンバータは、円柱座標系からのＲＦデータを、画像ディスプレイ４０に超音波画像を表示するために適した直角座標系にコンバートするように動作する。Ｂモードイメージングの場合、所与の座標におけるピクセルの輝度は、その場所から受信されたＲＦ信号の振幅に比例する。例えば、スキャンコンバータは、二次元（２Ｄ）扇形フォーマット又はピラミッド形三次元（３Ｄ）画像にエコー信号を構成する。スキャンコンバータは、Ｂモード構造画像に、画像フィールド中の点における動きに対応する色を、所与の色を生成するためにドップラー推定された速度とともに、オーバーレイすることができる。組み合わされたＢモード構造画像及びカラードップラー画像は、画像フィールド内の組織の動き及び血流を表す。マルチプレーナリフォーマッタは、米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）に記載されているように、体のボリュメトリック領域中の共通平面における点から受信されたエコーをその平面の超音波画像にコンバートする。ボリュームレンダラ４２は、米国特許第６，５３０，８８５号（Ｅｎｔｒｅｋｉｎ等）に記載されているように、３Ｄデータセットのエコー信号を、所与の基準点から見た時の投影された３Ｄ画像にコンバートする。

画像ディスプレイ４０上での表示のためのさらなる拡張、バッファリング及び一時的記憶のために、２Ｄ又は３Ｄ画像は、スキャンコンバータ３２、マルチプレーナリフォーマッタ４４及びボリュームレンダラ４２から画像プロセッサ３０に結合される。イメージングプロセッサは、例えば強力な減衰器又は屈折によって発生される音響陰影、例えば弱い減衰器によって発生される後方エコー増強、例えば高反射性の組織界面が近接近している場合の多重反射によるアーチファクトなど、最終的な超音波画像から特定のイメージングアーチファクトを取り除くように適応される。さらに、画像プロセッサは、最終的な超音波画像のコントラストを改善するために、特定のスペックル低減機能を扱うように適応される。

イメージングのために使用されることに加えて、ドップラープロセッサ２８によって生成された血流値及びＢモードプロセッサ２６によって生成された組織構造情報は、定量化プロセッサ３４に結合される。定量化プロセッサは、血流のボリュームレートなどの異なる流れ条件の尺度、並びに器官のサイズ及び在胎週数などの構造測定値を生成する。定量化プロセッサは、測定が行われるべきである画像の解剖学的構造における点などのユーザコントロールパネル３８からの入力を受信する。

定量化プロセッサからの出力データが、ディスプレイ４０上での画像を伴う測定グラフィックス及び値の再生のために、並びにディスプレイデバイス４０から出力されるオーディオのために、グラフィックスプロセッサ３６に結合される。グラフィックスプロセッサ３６はまた、超音波画像とともに表示するためのグラフィックオーバーレイを生成することができる。これらのグラフィックオーバーレイは、患者名、画像の日時、イメージングパラメータなど、標準的な識別情報を含んでいることがある。これらの目的のために、グラフィックスプロセッサは、患者名など、ユーザインターフェース３８からの入力を受信する。ユーザインターフェースはまた、トランスデューサアレイ６からの超音波信号の生成、したがってトランスデューサアレイ及び超音波システムによって生成される画像を制御するために、送信コントローラ１８に結合される。コントローラ１８の送信制御機能は、実施される機能のうちの１つに過ぎない。コントローラ１８はまた、（ユーザによって与えられる）動作モードと、対応する必要とされる送信側構成と、受信側アナログデジタルコンバータにおける帯域通過構成とを考慮する。コントローラ１８は、固定状態をもつステートマシンであり得る。

ユーザインターフェースはまた、複数のマルチプレーナリフォーマット（ＭＰＲ）画像の平面の選択及び制御のためのマルチプレーナリフォーマッタ４４に結合され、ＭＰＲ画像は、ＭＰＲ画像の画像フィールドにおいて定量化された測定を実施するために使用される。

図２Ａは、対象者の表面上に超音波プローブ１１０を位置決めするための装置１００を示す図である。この超音波プローブ１１０は、アレイトランスデューサプローブ４に関連して上述したような同様の手法で超音波システム２とともに動作するように構成され得る。

装置は、対象者の表面に対して、それぞれ第１の場所及び第２の場所で固定されるように適応された第１の固定部１２０及び第２の固定部１３０を備える。第１の固定部及び第２の固定部は、いずれかの適切な手段によって対象者の表面に固定される。そのような適切な手段の例は、図３を参照して以下にさらに説明される。

装置は、超音波プローブを受けるように適応された保持部１４０をさらに備える。言い換えれば、保持部は、超音波スキャン中に超音波を所定の位置に保持する。なお、超音波プローブ１１０は保持部と一体化して形成され得ることを留意されたい。

保持部は、対象者の表面において第１の固定部及び第２の固定部と結合される（１５０）。

図２Ｂは、図２Ａの装置を示す図であり、保持部１４０が第１の固定部１２０及び第２の固定部１３０に結合されている。

保持部が第１の固定部及び第２の固定部に結合されている時、保持部の位置は、矢印で示すように、第１の固定部及び第２の固定部に関して調節可能である。

保持部の位置は、保持部並びに第１の固定部及び第２の固定部の実施に応じて、並進調節又は回転調節によって調節可能である。

装置は、臨床医に対する妨害を最小限としながら、可能な最良画像を生成するために、超音波プローブの最初の配置後に、プローブの場所を微調整するための手段を提供する。すなわち、超音波プローブの位置は、保持部が第１の固定部及び第２の固定部に結合された後にわずかに調整され、それによって対象者の表面に隣り合って保持部を固定する。したがって、ユーザは、対象者の表面に超音波トランスデューサを保持する動作と、トランスデューサの位置を微調整する動作との両方を実行する必要はない。

このように、装置は、超音波トランスデューサによってキャプチャされた画像品質及び正確性の向上を実現する。

保持部と第１の固定部及び第２の固定部との結合は、対象者の表面における保持部の配置後に、例えば３ｍｍ～５ｍｍの保持部の位置の微調整を実現する。保持部の位置の微調整は、超音波プローブの用途に応じて５ｍｍより大きい。例えば、装置は結合後に依然として３ｍｍ～５ｍｍの何らかの移動を可能とするが、保持部は、対象者の腕で超音波トランスデューサを受けて、皮膚の表面で保持する。

保持部の左側又は右側などの一側部のみを操作することによって、回転調節が実行される。並進調節と組み合わせて、装置は血管／イメージングされている血管に関する皮膚の所与のずれ又は移動を修正する調節を可能とする。

さらに、装置は、高速で単純な手法で画像を再度最適化するために、進行中の測定又は監視中に容易に調節される。調節後、ユーザは、ハンズフリーで超音波システムの使用を継続する。

装置は、再利用可能な超音波モジュール、超音波トランスデューサ、及び使い捨て可能な保持部を、微調整機構と組み合わせる。装置の構成要素はモジュール方式でもよく、各ユニットは所与の用途に応じて適応される。そのようなモジュール方式のアプローチを使用した場合、装置は特定用途の要件を満たすように調節される一方、超音波モジュールは保持部に対して普遍的に適用可能となり得る。すなわち、保持部は、様々な状況に適合するように適応された数多くの形態で提供される一方、依然として同一の超音波モジュールを受けることが可能である。

図３は、図２Ａ及び図２Ｂの装置の実施例２００を示す図である。

図３に示される例は、対象者の表面に一致して接着するように適応された接着パッチ２２０と、保持部２６０の突出部２５０を収容するように適応された凹部２４０を備える収容部２３０とを含む第１の固定部２１０の分解図を含む。収容部は、剛性又は可撓性である。本明細書で例示される全保持部（１４０、２６０など）が収容部内部に配置されるように構成された突出部を有するように適応されることを、当業者によって理解されるであろう。

図３に示される例は、固定部を対象者の表面に固定する可能な一手段と、保持部を第１及び第２の固定部に結合する可能な一手段との一組合せのみを提示している。

例えば、第１及び第２の固定部は、図３を参照して説明されたような接着パッチ、対象者の周囲を通るストラップであって、対象者の表面の第１又は第２の位置で保持部と結合する手段を保持するストラップ、吸引によって対象者の表面に当接してそれ自体を保持するように適応された吸着カップ、対象者の周囲を通る伸縮性のあるバンド、などのうちの１つ又は複数によって対象者の表面に固定される。

さらに、ハウジング部と第１及び第２の固定部との結合は、図３を参照して上述された突出部及び収容部、固定部上に形成された突出部及びハウジング部上に形成された収容部、固定部又はハウジング部上に形成された複数の突出部、ハウジング部又は固定部上に形成された複数の収容部、磁気結合、ボタンとホールの構成、押し嵌め構成、などの１つ又は複数によって実現される。

上述した固定手段のいずれかは、上述した結合手段のいずれかとともに使用され得る。

図４は、対象者３２０の腕への適用時における第２の固定部３１０が示された図３の装置の例３００を示す図である。

装置は、保持部の位置が変更不可となるように対象者の表面に保持部を固定するように適応された永久固定部をさらに備える。

永久固定部は、保持部が対象者の表面に関して移動しないように、保持部を対象者の表面に取り付ける手段である。固定部は、微孔性テープ又はプラスターなどの半永久的に、又は除去するために溶剤を必要とする接着剤の使用などの永久的に、保持部を対象者の表面に取り付ける。

例えば、長期の監視を経験する対象者の場合、絆創膏で得られるよりも良好な固定を有することが必要とされる。保持部の最初の配置及び場所の微調整後、超音波パッチを皮膚に堅固に固定するために、第２の絆創膏が接着される。この場合、装置は、複数日間、皮膚上に残る。超音波パッチの一部のみが絆創膏によって被覆され、又はその領域を完全に密閉するために超音波パッチ全体が絆創膏によって被覆され得る。

図５Ａは、対象者の表面４２０への適用時の装置４１０の断面図４００である。図５Ａに示される例において、装置は、皮膚の表面下において１０ｍｍから８０ｍｍの間の深さ又はそれ以上に配置された血管４３０をイメージングするために用いられている。

図５Ｂは、対象者の表面４２０への適用時の装置４１０の断面図４４０である。図５Ｂに示される例において、装置は、皮膚の表面下において１０ｍｍ未満の深さに配置された血管４３５をイメージングするために用いられている。

図５Ｂは、その装置が、超音波トランスデューサと対象者の表面との間の距離を調節するように適応されたスタンドオフ部４５０を備えることをさらに示す図である。

超音波プローブは、例えば２Ｄイメージングのために使用されるトランスデューサの１Ｄアレイなどに対して電子超音波ビームのステアリング又は集束が可能でない用途において、超音波信号のビームを単一点に集束する超音波レンズを備える。

スタンドオフ部は、対象者の表面近くの関心領域をイメージングするために対象者の表面で保持されており、そうでなければ合焦状態とならない時にプローブ自体のレンズに応じて超音波プローブから１０ｍｍから４５ｍｍの位置に通常配置される超音波プローブの焦点深度の場所を変更するための手段を提供する。すなわち、スタンドオフ部及びスタンドオフ材料は、超音波プローブ及びレンズの組合せの固定焦点を補償するために使用され、対象者の体内において知覚された焦点を変更する手段を提供する。

言い換えれば、装置は、超音波画像生成デバイスを変更する必要なく、保持部の場所に応じて様々な焦点深度を生成するために、様々なスタンドオフ部と組み合わされる。高さが０ｍｍと１５ｍｍとの間で変化する専用スタンドオフ部を使用すると、その時のイメージング用途にしたがって超音波デバイスの現在の焦点深度を変化させることが可能である。なお、あらゆる高さのスタンドオフ部が使用されてもよく、例えば１５ｍｍよりも高い高さを有するスタンドオフ部が使用されてもよいことに留意されたい。

例えば、図５Ａに示される血管４３０などの狭い血管をイメージングする際、保持部は、血管深度４３０に超音波の焦点を配置するように対象者の表面４２０に直接適用される。音響ゲルなどのスタンドオフ材料は、保持部と対象者の表面との間に配置される。

さらなる例として、図５Ｂに示される血管４３５など、皮膚レベルにおける血管をイメージングする際、装置は、皮膚レベルに超音波を集束するために１５ｍｍまでの厚さを有するスタンドオフ部４５０を備える。このスタンドオフ部は、音響結合材料などのスタンドオフ材料４６０を含む。スタンドオフ材料は、保持部内の超音波プローブと対象者の表面との間の音響結合を実現可能な材料である。

超音波プローブの焦点の深度を変更することに加えて、超音波プローブの高さ、すなわち超音波プローブと対象者の表面との間の距離の微調整のための並進調節を実行するために、スタンドオフ部及びスタンドオフ材料が使用される。さらに、対象者の表面に関して超音波プローブの回転調節を実行するために、スタンドオフ部及びスタンドオフ材料が用いられる。

いくつかの場合において、長期監視が必要である。監視時間の延長期間中に、何らかの液体ベースのスタンドオフ材料が完全に乾き、その領域でイメージングが歪められる。したがって、時間の経過に伴う乾燥作用を低減するために、スタンドオフ部内のスタンドオフ材料としてアクアゲル材料が提供され、それによって数日までなど、より長期間にわたって正確なイメージングを実現する。

言い換えれば、スタンドオフ部及びスタンドオフ材料は、超音波信号を妨害することなく、超音波プローブの高さにおけるオフセットを提供する。スタンドオフ材料として、様々な市販の材料が使用される。一例では、スタンドオフ材料は、適切な容器の保持された標準的な超音波ゲルである。また、スタンドオフ材料は、最初の適用後の装置の移動を可能とする。すなわち、スタンドオフ材料は、上述した微調整調節中の保持部の移動を助ける。

スタンドオフ部は、超音波トランスデューサなどの電気的構成要素の全てを含む単一の再利用可能なモジュールと、全てが上述したような内蔵型微調整機構を有して異なる焦点深度（０ｍｍ～１５ｍｍ）を有するいくつかの使い捨て可能な保持部及びスタンドオフ部とを用いるという追加態様を、装置のモジュール特性に提供する。

スタンドオフ部は、図９を参照して以下でさらに詳述される。

図６は、保持部５２０に取り外し可能に結合されるように適応された一時的ハンドル５１０を備えた装置５００の例を示す図である。一時的ハンドルの保持部への一時的結合は、一時的ハンドル上に配置された磁石と、保持部上に配置された対応磁石とによって実現される。

一時的ハンドルは、対象者の皮膚上への保持部の配置を容易にするように使用される。それによって、保持部の最初の配置がより正確となり、微調整調節の正確性も高まる。

図７は、対象者の表面において超音波プローブを位置決めするための方法６００を示す図である。図６に示される例において、超音波プローブは、イメージング６０５対象の血管に近接した表面に位置決めされる。

ステップ６１０で、第１の固定部６１５は、第１の場所において対象者の表面に固定される。

ステップ６２０で、第２の固定部６２５は、第１の場所とは異なる第２の場所において対象者の表面に固定される。

ステップ６３０で、超音波トランスデューサを保持するように適応された保持部６３５は、対象者の表面において第１の固定部及び第２の固定部に結合される。

ステップ６４０で、保持部の位置は、保持部をイメージング対象の血管などの関心領域と一致させるために、第１の固定部及び／又は第２の固定部に関する調節６４５がなされる。本発明の固定部の構成は、ユーザに、診断超音波プローブと共通した、最適化された画質取得のためにトランスデューサを移動するという柔軟性を提供する。

ステップ６５０で、保持部は、永久的固定部６５５によって、保持部の位置の調節後に対象者の表面に固定される。このステップによって、ユーザは、最適な位置が特定され次第、トランスデューサの位置を関心領域に関して固定できるようになる。

若しくは、第１及び第２の固定部は、最初に保持部及び超音波プローブに固定され、その後、対象者の表面上に配置される。その後、超音波プローブは、第１及び第２の固定部を対象者の表面に固定する前に、保持部の位置が大まかに正しいことを確認するために用いられる。保持部の位置は、その後、上述したように微調整される。

図８は、第１の向きを有する一次トランスデューサアレイ７３０を含む第１のアレイグループ７２０と、それぞれが第１の向きとは異なる向きを有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイ７５０を含む第２のアレイグループ７４０とを含む超音波パッチ７１０の例７００を示す図である。

図８に示すように、第２のアレイグループ７４０は、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイ７５０が一次トランスデューサアレイ７３０のいずれかの側部に配置されるように構成される。本例において、第１のアレイグループ７２０は、２つの一次トランスデューサアレイを備える。

超音波パッチ７１０は、上述した装置で使用される超音波プローブ１１０として使用される。

図８に示す超音波パッチ７１０などの超音波パッチの構成は、パッチの臨床上の用途及びユーザ要件に依存する。例えば、臨床上の要件は、超音波パッチを関心領域に移動し、関心領域内におけるデバイスの位置決めを案内し、血管の直径及び血流などのパラメータに関して対象者を監視し、カテーテルの位置決めなどの手順を案内し、手順の結果を監視する、などの手段を含む。

図８に示す例において、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイ７５０は、一次トランスデューサアレイ７３０の主軸に関してそれらの主軸に垂直に位置決めされ、関心領域上に超音波パッチ７１０を位置決めするのを助けるために使用される。二次トランスデューサアレイを一次トランスデューサアレイのいずれかの側部に設けることによって、適切な臨床上のビューを提供するのに加えて、位置決めの正確性を高める。さらに、この特徴を上述した装置の微調整機能と組み合わせると、超音波トランスデューサパッチの配置の正確性がさらに高まる。

介入手順中に、カテーテルが血管内に配置された時点が認識される。２つの二次アレイ７５０によって、ユーザは、一次超音波トランスデューサ７３０が血管の軸と完全に整列しなくても、カテーテルが関心領域に入って出ることを追跡できるようになり、それによって解剖学的構造の部分的画像のみを提供する。

例えば、血管に対する手順を監視するために超音波パッチを使用している場合、関心血管の断面図を作成し、関心血管の正確な長手方向の画像を取得するために血管と同一面内での第１のアレイグループの配置を案内することを助けるために、両方の二次トランスデューサアレイが使用される。さらに、配置が完了した後、血流と血管の直径とを判断するために、二次トランスデューサアレイが使用され、それによって超音波パッチの機能性を高める。

言い換えれば、超音波パッチが対象者の表面に位置決めされている時、第１のアレイグループ又は第２のアレイグループは、事前超音波データをキャプチャするように適応される。この事前超音波データは、超音波パッチの最適な配置を実現するために、超音波パッチの配置を調節又は案内するために使用される。

一次及び二次トランスデューサアレイは、ＣＭＵＴセルを用いる。ＣＭＵＴセルによって、最適構成が、監視用途とともに画像案内用途をサポートできるようになる。このように、単一の読出し電子技術を依然として使用しながら、「リアルタイム」のイメージングのために複数のトランスデューサアレイが使用可能である。

ＤＣバイアス電圧が印加された時にのみＣＭＵＴがアクティブであるため、トランスデューサアレイの全てのビームフォーミングチャネルを依然として共有しながら、分離したトランスデューサアレイは個々にアクティブ化可能である。したがって、トランスデューサアレイの全てに対して、単一の読出しシステムのみが必要とされる。ＤＣバイアス電圧の切換えは、関心領域のリアルタイム画像が取得可能なように、十分に高い速度で自動化される。

臨床上の用途の文脈において、一次超音波トランスデューサ７３０は、大きい視野を提供する。例えば、二次トランスデューサアレイが関心血管の上部において一次超音波トランスデューサアレイの配置を案内するために用いられた場合、狭窄などの問題のビュー全体が視覚化可能である。

一次及び二次トランスデューサアレイは、用途に応じて２Ｄ及び３Ｄ超音波イメージングの両方を実行する。

図９は、対象者の表面に隣り合って位置決めされるように適応されたアパーチャウィンドウ７７０を有するスタンドオフ部７６０を含む、上述したような装置内で保持された時の図８の超音波パッチ７１０を示す図である。

そのスタンドオフ部が所与の値未満の厚さ、例えば３ｍｍ未満など、５ｍｍ未満の厚さを有する場合、アパーチャウィンドウは、一次トランスデューサアレイと整列された第１の部分７８０と、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイと整列された第２の部分７９０とを有する。

このようにアパーチャウィンドウを成形することによって、スタンドオフ部及びスタンドオフ材料の剛性が高められることが可能であり、それによって超音波パッチと対象者の表面との良好な音響接触を確実にする。例えば、非イメージング場所においてスタンドオフ材料に補強材が設けられることによって、補強材はイメージングプロセスを妨害しない。厚さが大きくなると、材料特性としてＨ形状は不可であり、その場合デバイスと皮膚との良好な接触を妨げる。

図１０は、二次トランスデューサアレイ８１０が互いに異なる角度の向きを有し、一次トランスデューサアレイ８２０に対して垂直でない場合の超音波パッチの例８００を示す図である。

図１０に示す特定の構成は、二次アレイを使用して正確な血流測定を実行するために最適化される。正確な血流測定を実行するために、超音波ビームの方向に動きが存在する必要がある。流れがビームに対して垂直な場合、パルス間において関連する動きは存在しない。したがって、一次トランスデューサアレイを血管の長さ方向に沿って整列することによって、二次トランスデューサは、血流に対して垂直になることが妨げられ、それによって流れの正確な測定が確実となる。したがって、二次トランスデューサによって、最適な手法で血管の断面を取得できるだけでなく、関心領域を通過する血流の監視が可能となる。

図１１は、一次トランスデューサアレイ９１０及び二次トランスデューサアレイ９２０の異なる構成を用いた超音波トランスデューサパッチの様々な例９００を示す図である。例からわかるように、所与の用途の要件にしたがって、あらゆる数及び構成の一次及び二次アレイが用いられる。さらに、超音波パッチは、一次トランスデューサアレイ及び二次トランスデューサアレイと親和性があるように適応されているが第１のアレイグループ又は第２のアレイグループに入らない１つ又は複数の三次トランスデューサアレイ９３０を含む。

図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の熟慮により、特許請求の範囲に記載の原理及び技法を実践する上で、本開示の実施形態の変形は当業者によって理解され、実現されることが可能である。請求項において、「備える」という語は、他の要素又はステップを排除せず、単数形は、複数性を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載されるいくつかの要素の機能を果たす。特定の手段が互いに異なる従属項に記載されているという事実だけで、それらの手段の組合せが効果的に使用されることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムが上述された場合、コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに、又はその一部として供給される光学格納媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に格納／分散されてもよいが、さらにインターネット又は他の有線又は無線通信システムを介するなど、他の形態で分散されてもよい。請求項又は明細書において「～ように適応される」という語が使用される場合、「～ように適応される」という語は「～ように構成される」という語と等価であることが意図されることを留意されたい。請求項におけるあらゆる参照番号は、範囲を限定すると解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 第１の向きを有する一次トランスデューサアレイを備える第１のアレイグループと、
   それぞれが前記第１の向きと異なる向きを有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイを備える第２のアレイグループと
   を備える超音波パッチであって、
   前記第２のアレイグループは、前記少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが前記一次トランスデューサアレイのいずれかの側部に配置されるように構成される、
   超音波パッチ。
2. 前記少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが同一の向きを有する、請求項１に記載の超音波パッチ。
3. 前記少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが前記一次トランスデューサアレイに対して垂直である、請求項２に記載の超音波パッチ。
4. 前記少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが異なる向きを有する、請求項１に記載の超音波パッチ。
5. 前記第１のアレイグループが複数の一次トランスデューサアレイを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波パッチ。
6. 前記超音波パッチが対象者の表面に位置決めされている時、前記第１のアレイグループ又は前記第２のアレイグループが事前超音波データをキャプチャする、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波パッチ。
7. 前記一次トランスデューサアレイ及び前記少なくとも２つの二次トランスデューサアレイがＣＭＵＴを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波パッチ。
8. 前記超音波パッチがフリップチップ接続を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波パッチ。
9. 対象者の表面に配置される超音波パッチを位置決めするためのシステムであって、前記システムは、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波パッチと、
   対象者の表面に超音波パッチを位置決めするための装置とを備え、前記装置は、
   第１の場所で前記対象者の表面に固定される、第１の固定部と、
   前記第１の場所とは異なる第２の場所で前記対象者の表面に固定される、第２の固定部と、
   前記超音波パッチを受ける保持部であって、前記保持部が前記対象者の前記表面において前記第１の固定部及び前記第２の固定部と結合され、前記保持部が前記第１の固定部及び前記第２の固定部と結合された時、前記保持部の位置が前記第１の固定部及び前記第２の固定部に関して調節可能である、保持部と
   を備える、システム。
10. 前記装置が、前記超音波パッチと前記対象者の前記表面との間の距離を調節するスタンドオフ部をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
11. 前記スタンドオフ部が前記対象者の前記表面に隣り合うアパーチャウィンドウを有し、前記スタンドオフ部が所与の値未満の厚さを有する場合、前記アパーチャウィンドウが、一次トランスデューサアレイと整列した第１の部分と、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイと整列した第２の部分とを備える、請求項１０に記載のシステム。
12. 対象者の表面に配置される超音波パッチを位置決めするためのシステムであって、前記システムは、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波パッチと、
    対象者の表面に超音波パッチを位置決めするための装置とを備え、前記装置は、
    第１の場所で前記対象者の表面に固定される、第１の固定部と、
    前記第１の場所とは異なる第２の場所で前記対象者の表面に固定される、第２の固定部と、
    前記超音波パッチが一体化して形成される保持部であって、前記保持部が前記対象者の前記表面において前記第１の固定部及び前記第２の固定部と結合され、前記保持部が前記第１の固定部及び前記第２の固定部と結合された時、前記保持部の位置が前記第１の固定部及び前記第２の固定部に関して調節可能である、保持部と
    を備える、システム。
13. 対象者の表面において超音波パッチを位置決めするための方法であって、前記方法は、
    前記超音波パッチを受ける保持部に対して前記超音波パッチを提供するステップを有し、前記超音波パッチは、
    第１の向きを有する一次トランスデューサアレイを備える第１のアレイグループと、
    それぞれが前記第１の向きと異なる向きを有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイを備える第２のアレイグループと
    を備え、
    前記第２のアレイグループは、前記少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが前記一次トランスデューサアレイのいずれかの側部に配置されるように構成され、
    前記方法は、
    第１の固定部を、第１の場所で前記対象者の表面に固定するステップと、
    第２の固定部を、前記第１の場所とは異なる第２の場所で前記対象者の表面に固定するステップと、
    前記保持部を、前記対象者の前記表面において前記第１の固定部及び前記第２の固定部と結合するステップと、
    前記保持部の前記位置を、前記第１の固定部及び前記第２の固定部に関して調節するステップと
    を有する、方法。
14. 前記第１のアレイグループから事前超音波データを取得するステップと、
    前記事前超音波データに基づいて前記第１の固定部及び前記第２の固定部に関して前記保持部の前記位置を調節するステップと
    をさらに有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第２のアレイグループから事前超音波データを取得するステップと、
    前記事前超音波データに基づいて前記第１の固定部及び前記第２の固定部に関して前記保持部の位置を調節するステップと
    をさらに有する、請求項１３に記載の方法。

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