JP2023519208A - 医療装置のための放熱構成及び関連する装置、システム、及び方法 - Google Patents

Abstract

血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像のような医療撮像のための装置が、開示される。装置は、プリント回路基板と、プリント回路基板によって生成された熱を分散させるように構成されたエンクロージャとを含む。エンクロージャは、プリント回路基板に結合され、熱的に接触する第１のヒートスプレッダと、第１のヒートスプレッダと熱的に接触する第２のヒートスプレッダであって、熱が第１のヒートスプレッダと第２のヒートスプレッダとの間で境界面に分配される、第２のヒートスプレッダと、第１のヒートスプレッダに結合され、熱的に接触する第１のカバー部分と、第２のヒートスプレッダに結合され、熱的に接触する第２のカバー部分とを有し、第１のカバー部分は、エンクロージャを形成するように第２のカバー部分に結合される。

Description

本明細書に記載される主題は、患者の近くに配置され得る電子医療装置から熱を放散することに関する。開示されるシステムは、血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像において患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）から熱を放散する装置、システム、及び方法を提供する。

超音波撮像は、動作中に、患者、臨床医、又は他のユーザと直接接触し得る複数の電子部品の使用を伴う。いくつかの装置は、ハンドヘルド式であり、及び／又は患者ベッド上又はその近くに配置されるように意図されている。コンポーネントの小型化及びますます強力なプロセッサの使用に伴って、速度及び信頼性に対する高まる要求は、現代のハンドヘルド装置及び他の装置が、エネルギ集約的になりつつあり、同時に、より小さくかつより小さい体積にパッケージングされることを意味している。より大きなエンクロージャは、より大きな表面積を有するので、より効果的に熱を放出し、一方、より小さな装置は、より効果的に熱を放出せず、それによって、より多くの熱を保持し、したがって、一般に、より高い温度で動作し得る。液体及び微粒子の進入を防止するようにこれらの装置を密封する要望又は要件は、従来のパッシブ又はアクティブ換気システムが装置の冷却に利用可能ではないかもしれないことを意味する。同時に、安全性、快適性、及び／又は装置寿命を保証するために、装置の温度を閾値未満に維持することが依然として望ましい場合があり、最大表面温度に関する要求事項が存在する場合、そのような装置は、達成することを可能にされる。これは、ハンドヘルド又は患者に近接した医療装置、及び他の装置の熱管理のための実質的な課題を作り出す。

この問題が対処されてきた１つの方法は、外部ファンの使用によるものである。しかしながら、このアプローチは、ファン及び換気ポートが細菌及び他の感染を引き起こす有機体を保有することができる埃及び粒子を収集するので、無菌環境で使用される医療装置には不適切であり得る。熱伝達効率は、また、装置の配向に依存し、これは、臨床環境における装置の有用性を制限することができる。過去に熱管理が対処されてきた別の方法は、装置を分割することによるものである。多くの現在の生成及び古い生成装置は、熱問題を解決するための分割設計アプローチを組み込んでおり、滅菌領域から遠くに設置及び保持された１つの低電力装置及び１つの高電力装置を提供し、これにより、高速ファンが、熱管理のために使用されることができる。残念ながら、このように装置の機能性を分割することは、装置のコストを増加させ、携帯性を低下させ、また、カテーテル検査室などの医療環境において、多くの必要な空間を取り除き、一方、装置オペレータが複数のモジュールのためのスペアを手元に保持しなければならない場合があるので、全体的なサービスコストも増加させる。

本明細書のこの背景技術のセクションに含まれる情報は、本明細書に引用される任意の参考文献及びその任意の説明又は考察を含めて、技術的参考文献の目的のためにのみ含まれ、本開示の範囲が制限されるべき主題とみなされるべきではない。

医療装置のための効果的な熱管理の欠如は、限られた耐用年数を有する装置をもたらした。不十分な熱管理を有する装置は、より速い劣化及びより短い平均故障間隔（ＭＴＢＦ）を被り、したがって、より頻繁に交換される。装置からの効果的でない熱放散は、しばしば、装置が同様の装置の通常の又は予想される耐用年数の前に故障する可能性があることを意味し、その場合、装置製造業者は、単に、故障した装置を、新しい又は修復された装置と交換する（例えば、製品保証の交換）。これは、製造業者にとってかなりのコストを追加し、また、交換装置が即座に利用可能でない場合、ユーザにとってダウンタイムを追加する。

密封された、侵入保護された、熱可塑性の携帯型医療装置、又は他の携帯型電子装置からの熱を、いかなる外部冷却も使用することなく受動的に管理及び放散するためのシステムが、開示される。本開示のいくつかの実施形態では、システムが、ＰＩＭ熱管理システムと呼ばれてもよい。ＰＩＭ熱管理システムの動作原理は、受動的熱放散、受動的冷却、自然対流冷却、放射冷却、及び／又は熱拡散を含んでもよく、ハンドヘルド医療装置又は他の電子装置のプラスチックエンクロージャを通して熱放散を提供してもよい。本開示は、進入保護のために密封されたハンドヘルド式及びポータブル装置から熱を放散するための装置、システム、及び方法を提供する。これは、（１）熱可塑性エンクロージャ表面を通して熱を放散すること、又は（２）エンクロージャの外部に配置された保護された受動ヒートシンクへの導管を通して熱を伝達することのいずれか又は両方を含み得る。

本明細書に開示されるＰＩＭ熱管理システムは、患者、臨床医、又は他のユーザと接触しうるコンパクトな医用撮像システムコンポーネントのための特定の有用性を有するが、これに限定されない。ＰＩＭ熱管理システムの１つの一般的な態様は、医用撮像のための装置を含む。装置は、患者の医用画像を取得することに関連するプリント回路基板と、エンクロージャとを含み、プリント回路基板が、エンクロージャ内に配置され、エンクロージャが、プリント回路基板によって生成された熱を分散させるように構成され、エンクロージャは、プリント回路基板に結合され、プリント回路基板と熱的に接触する第１のヒートスプレッダと、熱が第１のヒートスプレッダと第２のヒートスプレッダとの間で境界面にわたって分散されるように境界面において第１のヒートスプレッダと熱的に接触する第２のヒートスプレッダと、第１のヒートスプレッダに結合され、第１のヒートスプレッダと熱的に接触する第１のカバー部分と、第２のヒートスプレッダに結合され、第２のヒートスプレッダと熱的に接触する第２のカバー部分とを含み、第１のカバー部分は、エンクロージャを形成するように第２のカバー部分に結合される。

いくつかの実装形態では、エンクロージャは、腔内撮像装置に接続されるように構成された患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）ハウジングを含み、医用画像は、腔内医用画像を含む。いくつかの実装形態では、第１のヒートスプレッダは、導電性突起、導電性ファスナ、又は導電性熱ギャップパッドのうちの少なくとも１つによってプリント回路基板に熱的に結合される。いくつかの実装形態では、第１のヒートスプレッダ又は第２のヒートスプレッダのうちの少なくとも１つは、熱伝導性材料を含む。いくつかの実装形態では、第１のヒートスプレッダが、ヒートパイプ又はベイパーチャンバを含む。いくつかの実装形態では、第２のヒートスプレッダは、ヒートシンクを含む。いくつかの実装形態では、ヒートシンクが、換気エンクロージャ内に封入される。いくつかの実装形態では、第１のカバー部分又は第２のカバー部分のうちの少なくとも１つは、第１のヒートスプレッダ及び第２のヒートスプレッダよりも高い放射率及び低い熱伝導率を有する材料を含む。いくつかの実装形態では、少なくとも１つのヒートスプレッダが、熱伝導性接着剤によって少なくとも１つのカバー部分に結合され、少なくとも１つのヒートスプレッダの形状は、熱接触面積を最大化するために、少なくとも１つのカバー部分の形状にマッチされる。いくつかの実装形態では、第１のカバー部分が、複数の留め具によって第２のカバー部分に結合される。いくつかの実装形態では、エンクロージャが、水分及び埃の侵入に抵抗するように密封される。いくつかの実装形態では、プリント回路基板が、少なくとも１つのコネクタと複数の電子部品とを含む。いくつかの実施形態では、第１のヒートスプレッダが、電子部品の少なくともいくつかの上の熱ギャップパッドによってプリント回路基板に結合され、熱ギャップパッドは、第１のヒートスプレッダの表面に形成された導電性突起と接触する。いくつかの実施形態では、エンクロージャが、少なくとも１つのコネクタのための開口部を含む。いくつかの実施形態では、第１のヒートスプレッダ、第２のヒートスプレッダ、第１のカバー部分、及び第２のカバー部分は、プリント回路基板の動作中に、エンクロージャの表面温度が、閾値を下回るように構成される。いくつかの実装形態では、第１のヒートスプレッダが、リップ及び溝によって第２のヒートスプレッダに結合される。

１つの一般的な態様は、血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像システムを含む。血管内超音波は、患者の血管内に配置され、血管のＩＶＵＳ画像を取得するように構成されたＩＶＵＳ撮像カテーテルと、ＩＶＵＳ撮像カテーテルと通信するように構成された患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）とを含み、ＰＩＭは、ＩＶＵＳ画像を取得することに関連する１つ又は複数の電子部品を含むプリント回路基板であって、１つ又は複数の電子部品が動作中に熱を生成する、プリント回路基板と、水分及び埃の侵入に耐性がある密封されたエンクロージャであって、プリント回路基板が、エンクロージャ内に配置され、エンクロージャは、１つ又は複数の電子部品によって生成された熱を放散するように構成され、エンクロージャは、１つ又は複数の電子部品と熱接触する第１のヒートスプレッダと、境界面において第１のヒートスプレッダと熱接触する第２のヒートスプレッダであって、熱が第１のヒートスプレッダと第２のヒートスプレッダとの間で境界面を横切って分散される、第２のヒートスプレッダと、第１のヒートスプレッダに結合され、熱接触する第１のカバー部分と、第２のヒートスプレッダに結合され、熱接触する第２のカバー部分であって、第１のカバー部分は、密封されたエンクロージャを形成するように第２のカバー部分に結合される、第２のカバー部分とを含む。

ＰＩＭ熱管理システムの１つの一般的な態様は、プリント回路基板によって生成された熱を分散させる方法を含み、この方法は、第１の高放射率カバー部分に結合された第１の熱伝導性ヒートスプレッダを提供するステップと、第１のヒートスプレッダ及び第２のカバー部分に結合された第２の熱伝導性ヒートスプレッダを提供するステップと、第１のヒートスプレッダと第２のヒートスプレッダとの間にプリント回路基板を配置するステップと、熱接触が形成されるようにプリント回路基板を第１のヒートスプレッダ及び第２のヒートスプレッダのうちの少なくとも１つに結合するステップと、プリント回路基板が動作しているときに、密封されたエンクロージャの表面温度が閾値未満であるように、密封されたエンクロージャを形成するように第１のカバー部分を第２のカバー部分に結合するステップとを有する。

いくつかの態様では、プリント回路基板は、医用撮像のための患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）のプリント回路基板である。いくつかの態様では、第１のヒートスプレッダは、導電性タワー、導電性ファスナ、又は導電性熱ギャップパッドのうちの少なくとも１つによってプリント回路基板に結合され、第１のヒートスプレッダ及び第２のヒートスプレッダのうちの少なくとも１つは、熱伝導性材料、ヒートパイプ、又はベイパーチャンバを有する。いくつかの態様では、第２のヒートスプレッダは、ヒートシンクを有し、ヒートシンクは、密封されたエンクロージャに結合された非密封エンクロージャ内に囲まれる。

この概要は、詳細な説明において以下に更に説明される単純化された形式において概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の主要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を限定することを意図するものでもない。特許請求の範囲に定義されるＰＩＭ熱管理システムの特徴、詳細、有用性、及び利点のより広範な提示は、本開示の様々な実施形態の以下の説明に提供され、添付の図面に示される。

本開示の例示的な実施形態が、添付の図面を参照して説明される。

本開示の態様による、管腔内撮像システムの概略図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、撮像システム内の患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）の斜視図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的なＰＩＭ及びピグテールの上面斜視図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的なＰＩＭ及びピグテールの底面斜視図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、一例及びピグテールの底面斜視分解図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な上部カバーアセンブリの概略図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な下部カバーアセンブリの分解斜視図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、プリント回路基板の一部分の斜視図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な上部カバーアセンブリの底面斜視分解図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な上部カバー内に適合された例示的な上部カバーヒートスプレッダの底面斜視図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な上部カバー内に適合された例示的な上部カバーヒートスプレッダの底面斜視切断図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、組み立てられたＰＩＭの側面切断図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による一例の概略切断図である。

本開示は、（１）熱可塑性エンクロージャ表面を通して熱を放散すること、又は（２）エンクロージャの外側に配置された受動ヒートシンクに熱エネルギを送達するための熱導管を通して熱を伝達することのいずれか又は両方を含む、侵入保護のために密封される、コンパクト（例えば、ハンドヘルド）及びポータブル医療装置又は他の電子装置によって生成される熱を放散するための装置、システム、及び方法を提供する。いくつかの実施形態では、エンクロージャは、密封エンクロージャであってもよい。一般的に言えば、密封された装置内で、熱は、伝導、放射、及び対流によって再分散され得る。従来の装置は、主に、プリント回路基板上の熱生成電子部品などの特定の領域から熱を除去するために、放射及び対流に依存する。しかしながら、伝導は、対流単独よりも効果的であり得る。プラスチックハウジング又はエンクロージャなどの高熱抵抗材料（すなわち、低熱伝導率を有する材料）は、それらの両端間のより大きな温度勾配又は変化（ΔＴ）を有してもよく、これは、ホットスポットの発生を増大させることができ、一方、低熱抵抗材料（すなわち、高熱伝導率を有する材料）は、より低いΔＴを有し、これは、ホットスポットの発生を低減させることができる。したがって、いくつかの実施形態では、熱拡散要素の低熱抵抗材料が、高抵抗材料を有するプラスチックエンクロージャ上のより多くの場所に熱を分散させるのに使用されることができる。更に、いくつかの実施形態は、熱が生成されるＰＣＢ上の点から直接的に熱を伝導し、外部の対流及び放射が装置を冷却することができるように、それを広い面積にわたって広げる。これにより、装置内部の熱抵抗が、低減されることができる。

熱可塑性エンクロージャ表面を通して熱を放散することは、オンボードコンポーネントから、プラスチックエンクロージャに熱的に結合されるヒートスプレッダ上に熱を引き込むことを含み得る。次いで、プラスチックエンクロージャは、対流及び放射によって熱を外部環境（例えば、空気）に放散させる。ヒートスプレッダは、熱の分散を増加させるために、ヒートスプレッダとプラスチックエンクロージャとの間の表面積接触を増加又は最大化するために、プラスチックエンクロージャの内側プロファイルに実質的にマッチする形状又は外側プロファイルを有し得る。これは、エンクロージャの表面温度を低下させ、ＰＣＢの電子部品からの熱の放散を増加させ、ホットスポットの発生を最小化する作用を有し得る。熱伝達のためにエンクロージャの表面のより大きな部分を利用することによって、本開示の実施形態は、装置のエンクロージャの表面温度が規制基準によって設定された限界内にとどまるように、装置の動作を提供する。同時に、本開示の実施形態は、装置が強力かつ小型であることを可能にする。外部ファン又は可動部品を持たない密封されたエンクロージャは、塵埃の蓄積からの汚染を防ぎ得、消毒剤の噴霧又は浸漬を使用して装置が定期的に洗浄されることを可能にし得る。密封されたエンクロージャは、湿気及び／又は埃の侵入に対して耐性を有することができる。

熱は、すべての表面にわたって広げられるので、熱伝達は、装置の配向によって必ずしも悪影響を受けるわけではない。このアプローチは、高い信頼性及び長い耐用年数を提供し、装置が規制限界をはるかに下回る表面温度で動作することを可能にする。本開示の実施形態は、また、実質的な機能を組み合わせて、所望の動作温度内にとどめるのに変更可能なカートリッジ又は他のユーザ介入を使用しない単一の単純な軽量装置にする装置設計を提供し得る。

保護された受動ヒートシンクを通じた熱伝達は、密封エンクロージャ内又はエンクロージャの表面上に少なくとも部分的に配置された、導電性表面又は本体、ヒートパイプ、ベイパーチャンバ、又は他のヒートスプレッダを介してＰＣＢコンポーネントから熱を引き出すことを含み、熱エネルギを、密封エンクロージャの外側に取り付けられたヒートシンクに伝達して、熱を外部環境に放散させる。ヒートパイプ、ベイパーチャンバ、ヒートスプレッダ、又はヒートシンクとのユーザの接触は、保護グリル又は密封されていないエンクロージャによって防止され得る。これは、ヒートシンクが、ユーザアクセスポイントの規制基準によって設定された限界よりも実質的に高い表面温度で動作することを可能にする。ヒートシンクは、洗浄及び消毒中に主要エンクロージャから取り外されるように設計されてもよい。いくつかの実施形態では、熱は、２つの熱経路、すなわち、エンクロージャ表面への１つのより高い抵抗経路と、保護されたヒートシンクへの１つの低抵抗経路とを通って放散する。これは、高い信頼性を提供し、装置サイズを小さく維持するのに役立ち、一方、可動部品を必要であることなく、熱のより大きな放散を可能にする。しかしながら、いくつかの実施形態では、ファン又は水冷システムなどの可動部品が、熱管理システムの有効性を高めるのに使用され得ることが理解されよう。

本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、ホットスポットの発生を制限しながら装置から熱を放散するＰＩＭ熱管理システムが、提供される。本開示は、装置の表面全体にわたる、及び／又は外部に配置された保護されたヒートシンクを通しての熱分散及び放散を改善することによって、より小型でより速い装置を可能にしながら、患者の安全性を実質的に維持するのを助ける。本明細書に開示されるＰＩＭ熱管理システムは、患者、臨床医、又は他のユーザの近くで安全に放散されることができる熱エネルギの量の実際的な増加を提供する。この改善された熱管理は、それにもかかわらず、より低い表面温度で動作する、より小型で、より強力な装置を有する、より大型の医療用電子装置の変換又は交換を可能にし得る。この非従来的なアプローチは、高出力装置とのより大きなユーザ接触を可能にすることによって、医用撮像システム及び他の電子システムの機能を改善する。

これらの説明は、例示的な目的のためだけに提供され、ＰＩＭ熱管理システムの範囲を限定すると見なされるべきではない。特定の特徴は、特許請求される主題の趣旨から逸脱することなく、追加、除去、又は修正され得る。

本開示の原理の理解を促進する目的のために、ここで、図面に示された実施形態が参照され、特定の言語がそれを説明するために使用される。それにもかかわらず、本開示の範囲の限定が意図されないことが、理解される。記載される装置、システム、及び方法に対する任意の変更及び更なる修正、並びに本開示の原理の任意の更なる応用は、本開示が関係する当業者に通常想起されるように、完全に企図され、本開示内に含まれる。特に、一実施形態に関して説明された特徴、コンポーネント、及び／又はステップは、本開示の他の実施形態に関して説明された特徴、コンポーネント、及び／又はステップと組み合わせられてもよいことが、十分に企図される。しかしながら、簡潔さのために、これらの組み合わせの多数の反復は、別々に説明されない。

図１は、本開示の態様による、管腔内指向性ガイダンスシステムを組み込んだ管腔内撮像システムの概略図である。管腔内撮像システム１００は、いくつかの実施形態では血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像システムであることができる。管腔内撮像システム１００は、管腔内装置１０２と、患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）１０４と、コンソール又は処理システム１０６と、モニタ１０８とを含み得る。管腔内装置１０２は、患者の体内管腔内に配置されるようなサイズ及び形状にされ、及び／又は他の方法で構造的に構成される。例えば、管腔内装置１０２は、様々な実施形態において、カテーテル、ガイドワイヤ、ガイドカテーテル、圧力ワイヤ、及び／又は流量ワイヤであることができる。いくつかの状況では、システム１００は、追加の要素を含んでもよく、及び／又は図１に示される要素のうちの１つ又は複数なしで実装されてもよい。

管腔内撮像システム１００（又は血管内撮像システム）は、患者の管腔又は血管系での使用に適した任意のタイプの撮像システムであることができる。いくつかの実施形態では、管腔内撮像システム１００は、管腔内超音波（ＩＶＵＳ）撮像システムである。他の実施形態では、管腔内撮像システム１００は、前方視管腔内超音波（ＦＬ－ＩＶＵＳ）撮像、管腔内光音響（ＩＶＰＡ）撮像、心臓内心エコー検査（ＩＣＥ）、経食道心エコー検査（ＴＥＥ）、及び／又は他の適切な撮像モダリティのために構成されたシステムを含み得る。

システム１００及び／又は装置１０２は、任意の適切な管腔内撮像データを取得するように構成されることができると理解される。いくつかの実施形態では、装置１０２は、光学撮像、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）などの任意の適切な撮像モダリティの撮像コンポーネントを含み得る。いくつかの実施形態では、装置１０２は、圧力センサ、流量センサ、温度センサ、光ファイバ、反射器、ミラー、プリズム、アブレーション要素、無線周波数（ＲＦ）電極、導体、又はそれらの組み合わせを含む、任意の適切な非撮像コンポーネントを含み得る。概して、装置１０２は、管腔１２０に関連する管腔内撮像データを取得するための撮像素子を含むことができる。装置１０２は、患者の血管又は管腔１２０内に挿入するためのサイズ及び形状（及び／又は構成）であってもよい。

システム１００は、制御室を有するカテーテル室内に配置されてもよい。処理システム１０６は、制御室内に配置されてもよい。オプションとして、処理システム１０６は、カテーテル室自体のような他の場所に配置されてもよい。カテーテル室は、無菌領域を含んでもよく、一方、その関連する制御室は、実行されるべき処置及び／又は医療施設に応じて無菌であってもなくてもよい。カテーテル検査室及び制御室は、血管造影法、蛍光透視法、ＣＴ、ＩＶＵＳ、仮想組織学（ＶＨ）、前方視ＩＶＵＳ（ＦＬ-ＩＶＵＳ）、管腔内光音響（ＩＶＰＡ）撮像、血流予備量比（ＦＦＲ）決定、冠血流予備能（ＣＦＲ）決定、光コヒーレンストモグラフィ法（ＯＣＴ）、コンピュータ断層撮影法、心臓内心エコー検査法（ＩＣＥ）、前方視ＩＣＥ（ＦＬＩＣＥ）、管腔内パルポグラフィ、経食道超音波、蛍光透視法、及び他の医用撮像モダリティ、又はそれらの組み合わせなどの任意の数の医用撮像手順を実行するために使用され得る。いくつかの実施形態では、装置１０２は、オペレータが患者に近接していることを必要とされないような、制御室のような遠隔位置から制御されてもよい。

管腔内装置１０２、ＰＩＭ１０４、及びモニタ１０８は、処理システム１０６に直接又は間接的に通信可能に結合され得る。これらの要素は、標準的な銅リンク又は光ファイバリンクなどの有線接続を介して、及び／又はＩＥＥＥ ８０２．１１ Ｗｉ－Ｆｉ規格、超広帯域（ＵＷＢ）規格、ワイヤレスＦｉｒｅＷｉｒｅ、ワイヤレスＵＳＢ、又は別の高速無線ネットワーク規格を使用する無線接続を介して、医療処理システム１０６に通信可能に結合されてもよい。処理システム１０６は、１つ以上のデータネットワーク、例えば、ＴＣＰ／ＩＰベースのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に通信可能に結合されてもよい。他の実施形態では、同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）などの異なるプロトコルが、利用されてもよい。場合によっては、処理システム１０６は、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）に通信可能に結合されてもよい。処理システム１０６は、ネットワーク接続性を利用して様々なリソースにアクセスしてもよい。例えば、処理システム１０６は、ネットワーク接続を介して、医療におけるデジタル撮像及び通信（ＤＩＣＯＭ）システム、画像アーカイブ及び通信システム（ＰＡＣＳ）、及び／又は病院情報システムと通信してもよい。

高レベルでは、超音波撮像管腔内装置１０２は、管腔内装置１０２の遠位端の近くに取り付けられたスキャナアセンブリ１１０に含まれるトランスデューサアレイ１２４から超音波エネルギを放出する。超音波エネルギは、スキャナアセンブリ１１０を取り囲む媒体内の組織構造（管腔１２０など）によって反射され、超音波エコー信号は、トランスデューサアレイ１２４によって受信される。スキャナアセンブリ１１０は、超音波エコーを表す電気信号を生成する。スキャナアセンブリ１１０は、平面アレイ、湾曲アレイ、円周アレイ、環状アレイ等の任意の適切な構成において１つ以上の単一の超音波トランスデューサ及び／又はトランスデューサアレイ１２４を含むことができる。例えば、スキャナアセンブリ１１０は、場合によっては一次元アレイ又は二次元アレイであることができる。いくつかの例では、スキャナアセンブリ１１０は、回転式超音波装置であることができる。スキャナアセンブリ１１０のアクティブ領域は、一様に又は独立して制御及び作動されることができる、１つ以上のトランスデューサ材料及び／又は超音波素子の１つ以上のセグメント（例えば、１つ以上の行、１つ以上の列、及び／又は１つ以上の向き）を含むことができる。スキャナアセンブリ１１０のアクティブ領域は、様々な基本的又は複雑な幾何学的形状にパターン化又は構造化されることができる。スキャナアセンブリ１１０は、側方視向き（例えば、管腔内装置１０２の長手方向軸に対して垂直及び／又は直交して放出される超音波エネルギ）及び／又は前方視向き（例えば、長手方向軸に対して平行に及び／又は長手方向軸に沿って放出される超音波エネルギ）に配置され得る。いくつかの例では、スキャナアセンブリ１１０は、近位又は遠位方向に、長手方向軸に対して斜めの角度で、超音波エネルギを放射及び／又は受信するように構造的に構成される。いくつかの実施形態では、超音波エネルギ放射は、スキャナアセンブリ１１０の１つ以上のトランスデューサ素子の選択的トリガによって電子的に操縦されることができる。

スキャナアセンブリ１１０の超音波トランスデューサは、圧電性マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）、容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、単結晶、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ＰＺＴ複合材料、他の適切なトランスデューサタイプ、及び／又はそれらの組み合わせであることができる。一実施形態では、超音波トランスデューサアレイ１２４は、２つの音響素子、４つの音響素子、３６個の音響素子、６４個の音響素子、１２８個の音響素子、５００個の音響素子、８１２個の音響素子、及び／又はより大きい及びより小さい他の値などの値を含む、１個の音響素子と１０００個の音響素子との間の任意の適切な数の個々のトランスデューサ素子又は音響素子を含むことができる。

ＰＩＭ１０４は、受信されたエコー信号を処理システム１０６に転送し、そこで超音波画像（フロー情報を含む）が、再構成され、モニタ１０８上に表示される。コンソール又は処理システム１０６は、プロセッサ及びメモリを含むことができる。処理システム１０６は、本明細書に記載の管腔内撮像システム１００の特徴を容易にするように動作可能であってもよい。例えば、プロセッサは、非一時的有形コンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータ可読命令を実行することができる。

ＰＩＭ１０４は、処理システム１０６と、管腔内装置１０２に含まれるスキャナアセンブリ１１０との間の信号の通信を容易にする。この通信は、管腔内装置１０２内の集積回路コントローラチップ（複数可）にコマンドを提供すること、送信及び受信に使用されるトランスデューサアレイ１２４上の特定の素子（複数可）を選択すること、送信トリガ信号を集積回路コントローラチップ（複数可）に提供して送信器回路を起動して選択されたトランスデューサアレイ素子（複数可）を励起すること、及び／又は集積回路コントローラチップ（複数可）上に含まれる増幅器を介して選択されたトランスデューサアレイ素子（複数可）から受信された増幅エコー信号を受け入れることを含み得る。いくつかの実施形態では、ＰＩＭ１０４は、データを処理システム１０６に中継する前に、エコーデータの予備処理を実行する。そのような実施形態の例では、ＰＩＭ１０４は、データの増幅、フィルタリング、及び／又は集約を実行する。一実施形態では、ＰＩＭ１０４は、また、高電圧及び低電圧ＤＣ電力を供給して、スキャナアセンブリ１１０内の回路を含む管腔内装置１０２の動作をサポートする。

処理システム１０６は、ＰＩＭ１０４を介してスキャナアセンブリ１１０からエコーデータを受信し、そのデータを処理して、スキャナアセンブリ１１０を取り囲む媒体内の組織構造の画像を再構成する。一般に、装置１０２は、患者の任意の適切な解剖学的構造及び／又は体腔内で利用されることができる。処理システム１０６は、管腔１２０の断面ＩＶＵＳ画像などの血管又は管腔１２０の画像がモニタ１０８上に表示されるように、画像データを出力する。管腔１２０は、天然及び人工の両方の、流体で満たされた又は流体で囲まれた構造を表し得る。管腔１２０は、患者の体内にあってもよい。管腔１２０は、心臓血管系、末梢血管系、神経血管系、腎臓血管、及び／又は体内の任意の他の適切な管腔を含む、患者の血管系の動脈又は静脈などの血管であってもよい。例えば、装置１０２は、肝臓、心臓、腎臓、胆嚢、膵臓、肺を含む器官、管、腸管、脳、硬膜嚢、脊髄及び末梢神経を含む神経系構造、尿路、並びに心臓の血液内の弁、心室又は他の部分、及び／又は身体の他の系を含むが、これらに限定されない、任意の数の解剖学的位置及び組織タイプを検査するために使用され得る。自然構造に加えて、装置１０２は、これらに限定されないが、心臓弁、ステント、シャント、フィルタ、及び他の装置のような人工構造を検査するために使用され得る。

コントローラ又は処理システム１０６は、メモリ及び／又は他の適切な有形のコンピュータ可読記憶媒体と通信する１つ又は複数のプロセッサを有する処理回路を含み得る。コントローラ又は処理システム１０６は、本開示の１つ又は複数の態様を実行するように構成され得る。いくつかの実施形態では、処理システム１０６及びモニタ１０８は、別個のコンポーネントである。他の実施形態では、処理システム１０６及びモニタ１０８は、単一のコンポーネントに統合される。例えば、システム１００は、タッチスクリーンディスプレイ及びプロセッサを有するハウジングを含むタッチスクリーン装置を含むことができる。システム１００は、ユーザがモニタ１０８上に示されるオプションを選択するために、タッチ感知パッド又はタッチスクリーンディスプレイ、キーボード／マウス、ジョイスティック、ボタンなどの任意の適切な入力装置を含むことができる。処理システム１０６、モニタ１０８、入力装置、及び／又はそれらの組み合わせは、システム１００のコントローラとして参照されることができる。コントローラは、装置１０２、ＰＩＭ１０４、処理システム１０６、モニタ１０８、入力装置、及び／又はシステム１００の他のコンポーネントと通信することができる。

いくつかの実施形態では、管腔内装置１０２は、ボルケーノ社から利用可能なＥａｇｌｅＥｙｅ（登録商標）カテーテル、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７８４６１０１号に開示されているものなど、従来の固体ＩＶＵＳカテーテルに類似するいくつかの特徴を含む。例えば、管腔内装置１０２は、管腔内装置１０２の遠位端付近のスキャナアセンブリ１１０と、管腔内装置１０２の長手方向本体に沿って延在する伝送線束１１２とを含み得る。ケーブル又は伝送線束１１２は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、又はそれ以上の導体を含む複数の導体を含むことができる。

伝送線束１１２は、管腔内装置１０２の近位端のＰＩＭコネクタ１１４で終端する。ＰＩＭコネクタ１１４は、伝送線束１１２をＰＩＭ１０４に電気的に結合し、管腔内装置１０２をＰＩＭ１０４に物理的に結合する。一実施形態では、管腔内装置１０２は、ガイドワイヤ出口ポート１１６を更に含む。したがって、いくつかの例では、管腔内装置１０２は、迅速交換カテーテルである。ガイドワイヤ出口ポート１１６は、管腔内装置１０２を管腔１２０を通して導くために、ガイドワイヤ１１８が遠位端に向かって挿入されることを可能にする。

モニタ１０８は、コンピュータモニタ又は他のタイプの画面のような表示装置であってもよい。モニタ１０８は、選択可能なプロンプト、命令、及び撮像データの視覚化をユーザに対して表示するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、モニタ１０８は、管腔内撮像プロシージャを完了するために、ユーザにプロシージャ特有のワークフローを提供するために使用されてもよい。このワークフローは、管腔の状態及びステントの可能性を決定するためのプレステント計画、並びに管腔内に配置されたステントの状態を決定するためのポストステント検査を実行することを含んでもよい。

処理システム１０６は、外部撮像装置（例えば、ＭＲＩ、ＣＴ、血管造影及び／又は蛍光透視法などのＸ線）と通信することができ、表示される外部又は管腔外ビューは、外部画像自体、又は外部画像に基づく身体管腔の２Ｄ／３Ｄ再構成であることができ、いくつかの実施形態では、外部又は管腔外ビューは、外部又は管腔外ビューにおける身体管腔の長さに沿った管腔内超音波画像の位置を識別するインジケータを含み得る。

図２は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、撮像システム１００内のＰＩＭ１０４の例示的な構成である。見えるのは、処理システム１０６及びモニタ１０８のような図１からの要素を含んでもよいコンソール２００である。接続部２１０は、絶縁モジュール２４０及びＰＩＭ１０４に接続するＰＩＭコネクタ２５０を含むピグテールアセンブリ又は絶縁コネクタアセンブリ２３０に接続する、又はその一部である電力及び信号ケーブル２２０にコンソールを接続する。ＰＩＭ１０４は、カテーテル又は管腔内装置１０２の一部であるカテーテル－ＰＩＭコネクタ１１４に接続するＰＩＭ－カテーテルコネクタ２６０を含む。

いくつかの実施形態では、熱管理システムは、ピグテールハウジング、超音波プローブハウジング、超音波コンソール、及び経食道心エコー図（ＴＥＥ）プローブが含まれるが、これらに限定されない、ＰＩＭ以外の他のタイプの装置に適用されてもよい。いくつかの実施形態では、ＰＩＭは、手持ち式であるようなサイズ及び形状である。他の例では（例えば、撮像プロシージャ中に）、ＰＩＭは、患者のベッド上に配置されるか、ベッドレールから吊り下げられるか、ホルダ内に配置されるか、カート上に配置されるか、又は他の形で患者に近接して配置されてもよい。

図３Ａは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的なＰＩＭ１０４及びピグテール２３０の上面斜視図である。ＰＩＭ１０４は、内部容積（以下に詳述される）及び外面３１５を共に規定する上部カバー３２０及び下部カバー３３０を含むケース３１０を有する。

図３Ｂは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的なＰＩＭ１０４及びピグテール２３０の底面斜視図である。ＰＩＭ１０４は、上部カバー３２０及び下部カバー３３０を含むケース３１０を有する。下部カバーは、複数の貫通孔３３０を含み、取り付けられたインタフェースアセンブリ３４０を含む。インタフェースアセンブリ３４０は、例えば、患者ベッドレール又は他の同様の固定具からＰＩＭを吊すために使用されることができる。

いくつかの実施形態では、エンクロージャ表面３１０全体が、以下に示されるように、プラスチックエンクロージャ、ケース、又はハウジング３１０の内部にヒートスプレッダを埋め込むことによって、アクティブ熱伝達表面にされる。いくつかの実施形態では、エンクロージャは、高い熱伝導率を有するポリマ材料から形成されてもよい。ヒートスプレッダは、プラスチックケース又はエンクロージャ３１０の内面の全て又は大部分と接触している。

図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的なＰＩＭ１０４及びピグテール２３０の底面斜視分解図である。ピグテール２３０は、電気的に絶縁された１２Ｖ乃至５ＶのＤＣ－ＤＣ変換器４１２及びイーサネット（登録商標）アイソレータ４１４を含む、第１のプリント回路基板（ＰＣＢ）４１０を有する絶縁モジュール２４０を含む。一例では、絶縁モジュールは、電圧スパイク、電流サージ、又は他の電気的異常がＰＩＭ１０４とコンソール（例えば、図２のコンソール２１０）との間を通過することを防止する。ＰＩＭ１０４は、カテーテルコネクタアセンブリ４２０と、第２のＰＣＢ４３５を有する上部カバーアセンブリ４３０と、下部カバーアセンブリ４４０と、複数の取り付けねじ４５０と、インタフェースアセンブリ３４０とを有する。ＰＣＢ４３５及びそのコネクタは、以下に示されるように、ＰＣＢ４３５と上部カバーアセンブリ４３０内のヒートスプレッダとの間のサービス及び公差制御を容易にするために、上部カバーアセンブリ４３０に組み立てられる。

図５乃至１２は、図１乃至４に示されるＰＩＭ装置に適用されるＰＩＭ熱管理システムの態様を示している。

図５は、本開示の少なくとも１つの実施形態による例示的な上部カバーアセンブリ４３０の概略的表現である。上部カバーアセンブリ４３０は、上部カバー３２０と、上部カバーヒートスプレッダ８２０と、ＰＣＢ４３５と、複数の貫通孔又はねじ穴５１０とを含む。この図は、ヒートスプレッダ８２０がＰＣＢ４３５と上部カバー３２０との間に配置され、例えば、ヒートスプレッダ８２０が上部カバー３２０の凹形状の内側に適合し、ＰＣＢ４３５がヒートスプレッダ８２０の同様の凹形状の内側に適合しうることを示す。他の実施形態では、ヒートスプレッダ８２０は、ＰＣＢ４３５及び上部カバー３２０の両方との何らかの表面積接触を提供するように配置されたプレート又は表面であってもよい。

ＰＣＢ４３５は、ネットワークコネクタ５１５、ネットワークコントローラ５２０、クロック５２５、プロセッサ５３０、電力コネクタ５３５、フラッシュメモリ５４０、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５４５、制御回路５５０、アナログ回路５５５、電力回路５６０、及びカテーテルコネクタ４２０を含む複数の電子部品を有する電子回路５７０を有する。実施形態に応じて、本明細書に列挙されるものの代わりに又はそれに加えて、他のコンポーネントが、ＰＣＢ４３５上に存在してもよく、列挙されるいくつかのコンポーネントは、存在しなくてもよい。一例では、ネットワークコネクタ５１５は、ＩＥＥＥ ８０２．３規格に準拠するＲＪ４５イーサネット（登録商標）コネクタであってもよく、又はＵＳＢ若しくはＨＤＭＩコネクタ、独自の通信リンク、又はＰＩＭ１０４をコンソール２００に接続することができる他のタイプのコネクタ若しくは通信リンクであってもよい。一例では、ネットワークコントローラ５２０は、イーサネットＰＨＹであり得、プロセッサ５３０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は他の集積回路（ＩＣ）であり得、電力コネクタ５３５は、５Ｖ電力コネクタであり得、電力回路５６０は、例えば、電圧を降圧し、ＰＣＢの他の部分に電力を分配するための電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）を含み得るが、他の例では、列挙されたものの代わりに又は加えて、他のコンポーネントが、採用され得る。

回路５７０の各電子部品は、動作中に一定量の熱を発生する。しかしながら、いくつかの電子部品５７０は、典型的には、他のものよりも多くの熱を生成し、典型的なプリント回路基板では、集合的に生成された熱の大部分の原因となる少数のコンポーネントが存在する。一例では、ＰＣＢ４３５によって生成される熱の大部分は、電力回路５６０、プロセッサ５３０、及びネットワークコントローラ５２０からもたらされ、したがって、ＰＣＢ４３５によって生成される熱の管理は、これらのコンポーネントに対して特に注意する必要があるが、回路５７０の他のコンポーネントによって生成される熱は、ＰＣＢに一般に適用されるもの以外の特定の設計特徴で軽減される必要がないほど十分に小さいかもしれない。他の実施形態では、他のコンポーネントは、発生された熱の大部分の原因でありうる。

図６は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な下部カバーアセンブリ４４０の分解斜視図である。下部カバーアセンブリ４４０は、下部カバー３３０、下部カバーヒートスプレッダ６１０、インタフェースロックピン６２０、インタフェースロックピンカバー６３０、複数のインタフェースロックピン取り付けネジ、及び絶縁シート又はネジカバー６５０を含む。ロックピン６２０は、例えば図４に示されるように、下部カバー３３０に対するインタフェースアセンブリ３４０の結合を容易にする。下部カバーヒートスプレッダ６１０は、熱を分配する熱伝導性材料から作られ、その結果、ＰＩＭ内で（例えば、図５に示されるように、ＰＣＢ４３５上のコンポーネント５７０によって）生成されるホットスポットは、下部カバー３３０の外側に対応するホットスポットを生成する可能性が低くなる。下部カバーヒートスプレッダ６１０は、リップ６６０を含む。一例では、リップ６６０は、（例えば図８に示されるように）上部カバーヒートスプレッダ８２０との適切な適合を保証するために、０．１ｍｍの表面平坦度公差を有する。

一例では、下部カバー３３０は、ＵＬ９４に準拠したＡＢＳ Ｖ０ポリマで作られ、滑らかな仕上げを有し、外部塗料又はコーティングはないが、他の材料が、代わりに又は追加で使用されることができる。一例では、下部カバーヒートスプレッダ６１０は、透明で硬質の陽極酸化仕上げを有する６０６１－Ｔ６アルミニウムで作製されるが、他の熱伝導性材料が、代わりに又は加えて使用されることができる。他の実施形態では、ヒートスプレッダは、アルミニウム、銅、又はマグネシウム、グラファイト、又はグラフェンシートを含むが、これらに限定されない高伝導性材料から作られてもよく、又は以下に記載されるようなヒートパイプ又はベイパーチャンバであってもよい。この点に関して、いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ６１０は、下部カバー３３０よりも高い熱伝導率を有する材料を有する。

図７は、本開示の少なくとも１つの実施形態による例示的なＰＣＢ４３５の部分斜視図である。この例では、ＰＣＢ４３５は、３つの一次熱生成電子部品５７０を含む。これらの電子部品５７０からの伝導性熱伝達を容易にするために、コンポーネント５７０は、熱ギャップパッド７１０で覆われている。いくつかの実施形態では、熱ギャップパッドは、熱ギャップ充填材料のパッチであり、各々は、電子部品５７０のエッジを大きく越えて突出することなく、それらが配置される電子部品５７０のケース（例えば、集積回路ケース）の上面を大きく覆う又は完全に覆うようにサイズ決定される。いくつかの実施形態では、熱ギャップパッド材料は、より低い熱伝導率（例えば、０．１乃至１．０Ｗ／ｍＫ）を有する他のギャップパッド材料と比較して、比較的高い熱伝導率（例えば、２乃至５Ｗ／ｍＫ）を有する。更に、いくつかの実施形態では、熱ギャップパッド材料は、コンプライアントであり、放熱ペースト又は接着剤を必要とせずに自然に接着しうるように、滑らかな表面上に容易に濡れる（例えば、熱ギャップパッドの表面と、集積回路ケースの表面などの別の表面との間の空気を排除する）。他の実施形態では、放熱ペースト又は接着剤が、熱ギャップパッド７１０を特定の電子部品５７０に結合するのに採用され得る。熱ギャップパッド材料のコンプライアンスは、電子部品５７０と、図６の下部カバーヒートスプレッダ６１０又は図８の上部カバーヒートスプレッダ８２０のような別の固体物体との間に導電性熱経路を形成することを容易にし得る。通常、固体物体の表面の小さな凹凸は、それらが一緒にプレスされたとき、それらの表面領域の小さな部分のみが接触していることを意味する。熱ギャップパッドのコンプライアンスは、２つの表面間の接触領域を実質的に増加させ、したがって熱の伝導を改善しうる。一例では、熱ギャップパッド材料は、３Ｗ／ｍＫの熱伝導率及び１．５ｍｍの厚さを有する、Berquest GAP PAD HC 3.0である。しかしながら、T-global TechnologyからのTG-A3500又はLaird 社からのTflex 5000熱ギャップフィラー、並びにHenkelからのBergquistギャップ充填材料などの熱伝導性ペースト又は液剤を含むが、これらに限定されない、多種多様な他のギャップフィラーが、使用されてもよい。他の材料も、考えられる。

場合によっては、集積回路チップなどの電子部品によって生成される熱の大部分は、チップのコアとケーシングとの間の低い熱抵抗のために、チップのコアからチップケーシングの上部に移動し、一方、熱の少数は、コアからベースへのより高い熱抵抗のために、ＰＣＢ内に移動する。したがって、コンポーネントケーシングの上部から熱を伝導することは、コンポーネントを冷却するための有効な方法であり得る。

図８は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な上部カバーアセンブリ４３０の底面斜視分解図である。図８に示される例では、上部カバーアセンブリは、上部カバー３２０と、ガスケット８１０と、上部カバーヒートスプレッダ８２０と、ＰＣＢ４３５と、上部カバーヒートスプレッダ８２０のねじ穴８４０にＰＣＢ４３５を取り付ける複数のＰＣＢ取り付けねじ８３０とを含む。上部カバーヒートスプレッダ６１０は、熱を分配する熱伝導性材料から作られ、その結果、（例えば、図７に示されるようなＰＣＢ４３５上の熱生成部品５７０によって）ＰＩＭ内で生成されたホットスポットからの熱が、広く分配され、上部カバー３２０の外側に対応するホットスポットを生成する可能性が低くなる。いくつかの実施形態では、取り付けねじ８３０は、ＰＣＢ内で生成された熱が、熱伝導層８５０を通して分配され、次いで、取り付けねじ８３０を通して少なくとも部分的に上部カバーヒートスプレッダ８２０内に伝導されるように、ＰＣＢ内の熱伝導層８５０、例えば、グランドプレーン層又は熱プレーン層を介して接続する。ガスケット８１０は、装置の上部カバー３２０及び下部カバー３３０を共に密封し、流体の侵入を防ぐのに役立つ。

一例では、上部カバーヒートスプレッダ８２０は、透明で硬質の陽極酸化仕上げを有する６０６１－Ｔ６アルミニウムから作られるが、銅、マグネシウム、グラファイト、又は炭素繊維を含むが他に限定されない他の熱伝導性材料が、代わりに又は加えて使用されることができる。一例では、上部カバー３２０は、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ポリアミド、ポリスチレン、又はそれらの組み合わせなどの熱可塑性材料から作られる。一例では、上部カバー３２０は、ＵＬ９４に準拠したＡＢＳ Ｖ０ポリマを有し、滑らかな仕上げを有し、外部塗料又はコーティングを含まないが、他の材料が、代わりに又は加えて使用されることができる。一例では、ガスケット８１０は、Elastosil R 401/50から作られるが、他の材料が、代わりに又はそれに加えて使用されることができ、Ｏリング、カスタムガスケット、液体キャケット、接着剤接合、超音波溶接などを含む他の密封方法が、使用されてもよい。

図９は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な上部カバー３２０内に適合された例示的な上部カバーヒートスプレッダ８２０の底面斜視図である。上部カバー３２０及び上部カバーヒートスプレッダ８２０は、それぞれ、カテーテルコネクタ２６０（例えば図２に示される）及びネットワークコネクタ５１５及び電源コネクタ５３５（例えば図５に示される）が接続されることができる２つのコネクタ貫通孔９１０を含む。上部カバーヒートスプレッダ８２０は、また、複数のねじ穴８４０を含み、それを通してＰＣＢ４３５（例えば図８に示される）が、上部カバーヒートスプレッダ８２０に結合されることができる。加えて、上部カバーヒートスプレッダは、複数の貫通孔９５０を含み、それを通して複数のねじ山付き上部カバー接続ポスト９４０が、突出する。上部カバー接続ポスト９４０は、上部カバー３２０が複数のねじ又は他の締結具４５０（例えば図４に示される）を用いて、下部カバー４４０に結合されることを可能にする。

図９に示される例では、上部カバーヒートスプレッダ８２０は、また、複数の隆起した熱伝導性の突出部又はタワー９２０を含む。いくつかの実施形態では、これらの突出部又はタワー９２０は、ＰＣＢ４３５が上部カバーヒートスプレッダ８２０に結合されているときに、（例えば、図７に示されるように）タワーがＰＣＢ４３５上の熱生成コンポーネント５７０を覆う熱ギャップパッド７１０に接触するように、サイズ決めされ、形状決めされ、位置決めされる。いくつかの実施形態では、タワー又は突出部９２０は、熱ギャップパッドよりも高いいくつかのタイルであり、熱ギャップパッド７１０が部分的に圧縮され、熱伝導性接触面が導電性突出部又はタワー９２０と熱ギャップパッド７１０との間に形成されるように、サイズ決めされ、形状決めされ、位置決めされる。これは、コンポーネント５７０によって生成された熱が熱ギャップパッド７１０を通って、導電性突出部又はタワー９２０を通って、上部カバーヒートスプレッダ８２０内に上方に伝導することを可能にし、ここで、上部カバーヒートスプレッダ８２０の導電性は、熱を拡散させる傾向があり、その結果、ホットスポットが上部カバー３２０の外面上に形成されにくくなる。

上部カバーヒートスプレッダ８２０は、リップ８６０を含む。一例では、リップ８６０は、下部カバーヒートスプレッダリップ６６０との適切な嵌合又は適合を保証するために、０．１ｍｍの表面平坦度公差を有する（例えば、図６に示される）。この嵌合又は適合は、上部カバーヒートスプレッダ８２０と下部カバーヒートスプレッダ６１０との間で熱が伝導されることを可能にする２つのヒートスプレッダの間の熱界面を形成し、これは、ＰＩＭ（図２の要素１０４）内でより均等に熱を分配し、ＰＩＭケース（図３Ａ及び３Ｂの要素３１０）上のホットスポットを防止するのに役立つ。いくつかの実施形態では、上部カバーヒートスプレッダリップ８６０が、下部カバーヒートスプレッダリップ６６０を受け入れ、それとの接触面積を最大にするための溝を含んでもよい。他の実施形態では、下部カバーヒートスプレッダリップ６６０が、代わりに又はそれに加えて、同様の溝を含んでもよい。

コンポーネントの他の配置は、可能であり、図９に示される配置の代わりに又はそれに加えて使用されてもよい。切断線２－２は、図１０に使用される切取観察面を示す。

図１０は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な上部カバー３２０内に適合された例示的な上部カバーヒートスプレッダ８２０の下部斜視断面図である。具体的には、図１０は、図９に示される構造の断面図であり、切断線２－２に平行な面に沿って切断されている。見えるのは、接着剤１０１０の層とともに、上部カバー３２０及び上部カバーヒートスプレッダ８２０である。一例では、接着剤１０１０は、熱伝導性接着剤であり、同様の熱接着層が、下部カバーと下部カバーヒートスプレッダ（図６の要素３３０及び６１０）との間に存在する。効果的な熱伝達を提供するために、熱伝導性接着剤１０１０は、上部カバーヘッドスプレッダ８２０と上部カバー３２０との間の接触領域全体に塗布されることが望ましい。一例では、熱伝導性接着剤は、Henkel Liqui-Bond EA 1805であるが、他の接着剤が、代わりに又はそれに加えて使用されてもよく、これは、マスターボンドEP30TC、EP3HTS-LO、Elecolit 6603、又は任意の多種多様な他の接着剤を含むが、これらに限定されない。（上述のような）薄いダイカットギャップ充填材料が、この目的のために使用されることもできる。

図１１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、組み立てられたＰＩＭ１０４の側面断面図である。見えるのは、上部カバー３２０、上部カバーヒートスプレッダ８２０、ＰＣＢ４３５、下部カバーヒートスプレッダ６１０、及び下部カバー３３０である。熱がＰＣＢ４３５上の熱生成部品５７０によって発生されるとき、熱の一部は、放射され、下向きに下部カバーヒートスプレッダ６１０内に伝導し、一部は、熱ギャップパッド７１０及び導電性突出部又はタワー９２０を通って上向きに、上部カバーヒートスプレッダ８２０内に伝導する。上部カバーヒートスプレッダ８２０は、少なくとも上部カバーヒートスプレッダリップ及び下部カバーヒートスプレッダリップ（それぞれ、図８の要素８６０及び図６の要素６６０）を通して、下部カバーヒートスプレッダ６１０と熱伝導接触しているので、熱は、ヒートスプレッダのうちより高温である方から、ヒートスプレッダのうちより低温である方に伝導する傾向があり、したがって、ＰＩＭ１０４内により均等に熱を分配し、上部カバー３２０及び下部カバー３３０内のホットスポットの発生を低減する。次いで、熱は、上部カバーヒートスプレッダ８２０から上部カバー３２０内に伝導し、下部カバーヒートスプレッダ６１０から下部カバー３３０内に伝導する。これは、上部カバー３２０及び下部カバー３３０を加熱させ、伝導、対流、及び放射の組み合わせを介して周囲環境に熱を放出する。上部カバー３２０及び下部カバー３３０のプラスチック外面の高い放射率は、効率的な放射熱伝達を提供する。一例では、上部カバー３２０及び下部カバー３３０は、上部カバーヒートスプレッダ８２０及び下部カバーヒートスプレッダ６２０よりも実質的に高い放射率を有する。

本開示の実施形態は、上部カバー３２０及び下部カバー３３０内のホットスポットを低減し、ＰＩＭ１０４の通常動作中のエンクロージャの平均又は全表面温度を低減する。熱伝達を容易にするために、ＰＣＢ４３５は、上部カバーヒートスプレッダに直接的に取り付けられ、ＰＣＢ４３５の高熱コンポーネントは、熱伝導ギャップパッド５７０を介して、上部カバーヒートスプレッダに熱的に結合される。ＰＩＭの上部カバーと下部カバーとの間に設けられたＯリング又はガスケット（図８の要素８１０）は、エンクロージャを圧縮及び密封して、流体からの侵入保護を提供する。２つのヒートスプレッダは、エンクロージャ分割面で合流し、上部カバーアセンブリ及び下部カバーアセンブリを接合するようにねじが締結されると圧縮状態に保持される。これは、上部カバーヒートスプレッダ８２０と下部カバーヒートスプレッダ６１０との間に熱接合又は熱接触領域を作り出し、これは、熱がより高温のヒートスプレッダからより低温のものに（例えば、上部カバーヒートスプレッダから下部カバーヒートスプレッダに）流れることを可能にし、したがって、熱をより均一に分配し、したがって、熱をより効果的に放出するのに役立つ。

したがって、図１１に示される例では、ＰＣＢ４３５は、上部カバーヒートスプレッダ８２０に機械的に結合され、ＰＣＢ４３５の熱生成部品５７０は、上部カバーヒートスプレッダ８２０と熱的に接触している。上部カバーヒートスプレッダ８２０は、また、上部カバー３２０と、下部カバー３３０と熱的に接触している下部カバーヒートスプレッダ６１０と熱的に接触している。上部カバー３２０は、上部カバーヒートスプレッダ８２０、下部カバー３３０、及び下部カバーヒートスプレッダ６１０に機械的に結合される。熱接触は、直接接触、又は熱伝導性パッド、ペースト、接着剤、又は他の材料を介した間接接触によるものであってもよい。機械的結合は、ねじ、ボルト、ピン、クランプ、溶接、接着剤、又は他のコンポーネント／材料によるものであってもよい。

図１２は、本開示の少なくとも１つの実施形態による例示的なＰＩＭ１０４の概略切欠図である。見えるのは、密封されたＰＩＭケース３１０、ＰＩＭ－カテーテルコネクタ２６０、及びＰＣＢ４３５である。図１２に示される例では、熱は、ヒートパイプ、ベイパーチャンバ、又は熱ギャップパッド７１０と接触するヒートスプレッダ１２１０によってＰＣＢ４３５から離れるように伝達される。ヒートパイプは、その中心管腔が長手方向の仕切りによって分割され、分割された管腔を通って循環する作動流体で完全に又は部分的に充填され、一次元の流れで管のより高温の端部から管のより低温の端部まで熱を運ぶ管である。いくつかの例では、作動流体は、ヒートパイプの内側体積の約３０％を充填し、作動流体は、管の高温端部で蒸発し、低温端部で再凝縮する。ヒートパイプは、同様の寸法の固体材料（例えば、銅）よりも実質的に低い熱抵抗（又は高い熱伝導率）を有する傾向がある。ベイパーチャンバは、ヒートパイプと同様であるが、ヒートパイプと同様に、１つの寸法ではなく、２つの寸法で作動流体が流れることを可能にする。図１１に示される例では、ヒートパイプ、ベイパーチャンバ、又はヒートスプレッダ１２１０は、熱をＰＣＢ４３５から熱ギャップパッド７１０を通して運び、それを、ヒートシンク１２２０の対流冷却のための有意な空気流を提供し得る別個の非密封ヒートシンクエンクロージャ１２３０内に配置されたヒートシンク１２２０に輸送し、同時に、患者、臨床医、又は他のユーザがヒートシンク１２２０と直接的に接触することを防止する。一例では、ヒートシンクは、表面積がＰＩＭエンクロージャの表面積を超え得る高表面積装置である。実施形態に応じて、ヒートシンク１２２０は、受動ヒートシンクであってもよく、ファン、ラジエータ、又は他の能動冷却機構を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ヒートパイプ１２１０及びヒートシンク１２２０は、エンクロージャ３１０及び／又はエンクロージャ１２３０に結合されることができる。

受動ヒートシンク１２２０及びヒートスプレッダ１２１０は、接触抵抗を低減するのに十分なクランプ力で、高熱伝導性インタフェースを介して結合される。これは、例えば、バネ負荷インタフェースによって、又は高強度磁石の使用によって達成されることができる。保護されたグリル１２３０を有する受動ヒートシンク１２２０は、洗浄及び消毒の目的で取り外されるように構成される。また、熱の大部分は、より低い抵抗経路によってヒートシンク１２２０を通して放散されるが、より少量の熱も、放射及び対流を介してエンクロージャ３１０の表面から放散されることにも留意されたい。受動ヒートシンク１２２０は、グリル１２３０又は密封されていないエンクロージャによって保護されているので、ユーザと直接的に接触しないので、高温で動作することができ、プラスチックエンクロージャ表面は、規制基準で規定された温度に維持されることができる。

医療装置産業では、小型化の必要性が高まっており、増大する電子出力と相まって、これは、より小さな空間におけるより多くの熱を意味する。これは、医療装置が規制によって必要とされる適切な動作温度範囲内で動作することを保証することをより困難にする。適切な熱管理は、これらのコンポーネントの有用な寿命を指数関数的に延ばすことができ、したがって、この技術は、医療及び消費者のライフスタイル製品における任意の小型で高性能の装置に適用されることができる。より新しいＰＩＭは、より小さな設置面積において高速デジタルデータ処理を必要とし、無菌要件を満たすために、進入保護のために密封されなければならない。これらの装置は、ＩＶＵＳ撮像プロシージャ中に全ての装置がドレープされるカテーテル検査室で使用される。これは、熱要件を満たすのが極めて困難になる。試験は、開示された概念が、ＰＩＭが患者ベッドのフォームマットレスの下に配置されるなど、好ましくない使用事例シナリオにおいてさえも機能することを示した。

したがって、本明細書に記載されるＰＩＭ熱管理システムの実施形態は、有利には、コンパクトで高出力装置に受動的熱管理を提供し、それらが、規制された限界を十分に下回る表面温度で動作することを可能にすることが分かる。多くの変形が、上述の例及び実施形態において可能である。例えば、異なる数又は構成の熱ギャップパッド、ヒートスプレッダ、ヒートパイプ、又はベイパーチャンバが、使用されてもよい。このシステムは、様々な材料から作られることができ、ねじ、ボルト、ピン、クランプ、帯、収縮包装チューブ、又は当技術分野で知られている他の手段を含む様々な手段によって一緒に保持されることができる。ＰＩＭ又はそのコンポーネントのサイズ及び形状は、本明細書に示されるものとは異なり得る。本明細書で説明される技術は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップ、及び仮想現実ヘッドセット又は拡張現実ヘッドセットを含む、他の種類の装置で使用され得る。

本明細書で説明される技術の実施形態を構成する論理演算は、演算、ステップ、オブジェクト、要素、コンポーネント、又はモジュールと様々に呼ばれる。更に、これらは、他の形で明示的に請求されない限り、又は特定の順序が請求項の文言によって本質的に必要とされない限り、任意の順序で生じ、又は実行され、又は配列され得ることを理解されたい。全ての向きの参照、例えば、上、下、内側、外側、上方、下方、左、右、横、前、後、上部、下部、上、下、垂直、水平、時計回り、反時計回り、近位、及び遠位は、請求される主題の読者の理解を助けるための識別目的のためにのみ使用され、特に、ＰＩＭ熱管理システムの位置、向き、又は使用に関する制限を作り出さない。接続の参照、例えば、取り付けられ、結合され、接続され、接合されることは、広く解釈されるべきであり、他の形で示されない限り、要素の集合の間の中間部材、及び要素間の相対移動を含んでもよい。したがって、接続の参照は、２つの要素が直接的に接続され、互いに固定された関係にあることを必ずしも意味しない。「又は」という用語は、「排他的論理和」ではなく「及び／又は」を意味すると解釈されるべきである。特許請求の範囲において別段の記載がない限り、記載された値は、例示としてのみ解釈されるべきであり、限定的であると解釈されるべきではない。

上記の明細書、実施例、及びデータは、特許請求の範囲に定義されるＰＩＭ熱管理システムの例示的な実施形態の構造及び使用の完全な説明を提供する。特許請求される主題の様々な実施形態が、ある程度の特定性を伴って、又は１つ以上の個々の実施形態を参照して、上記で説明されてきたが、当業者は、特許請求される主題の趣旨又は範囲から逸脱することなく、開示される実施形態に対して多くの変更を行うことができる。例えば、熱伝導性接着剤、ペースト、又はギャップパッドは、上部カバーヘッドスプレッダリップと下部カバーヒートスプレッダリップとの間に使用され、接触面積を増加させ、２つのヒートスプレッダ間の熱伝導を改善することができる。導電性突出部は、下部ケースヒートスプレッダ及び上部ケースヒートスプレッダ内に形成されることができる。熱伝導性のグランドプレーン層又はヒートプレーン層は、プリント回路基板に組み込まれてもよく、ネジ、ピン、突起、ヒートパッド、ヒートパイプ、ベイパーチャンバ、又は他の手段によってヒートスプレッダ又は製品ケース又はハウジングに結合されてもよい。高放射率コーティングが、熱を放射的に吸収する能力を向上させるようにヒートスプレッダに適用されることができる。

本開示の実施形態は、１つ、２つ、３つ、４つ、及び／又は任意の適切な数のヒートスプレッダを含むことができることが理解される。ヒートスプレッダは、類似の又は異なるサイズ及び形状を有することができる。同様に、本開示は、エンクロージャを形成する１つ、２つ、３つ、４つ、及び／又は任意の適切な数のカバー部分を含むことができることが理解される。カバー部分は、類似の又は異なるサイズ及び形状を有することができる。任意の適切な数のヒートスプレッダ及び／又はカバー部分が、ＰＩＭハウジングのエンクロージャを形成するように互いに結合されることができる。

更に他の実施形態が、企図される。上記の説明に含まれ、添付の図面に示されるすべての主題は、特定の実施形態の例示としてのみ解釈されるべきであり、限定するものではないことが意図される。詳細又は構造の変更は、以下の特許請求の範囲で定義される主題の基本的要素から逸脱することなく行われ得る。

Claims (17)

1. 患者の医用画像を取得することに関連するプリント回路基板と、
   エンクロージャであって、前記プリント回路基板が、前記エンクロージャ内に配置され、
   前記エンクロージャが、前記プリント回路基板によって生成される熱を分散させるように構成され、前記エンクロージャが、
   前記プリント回路基板に結合され、前記プリント回路基板と熱的に接触する第１のヒートスプレッダ、
   境界面において前記第１のヒートスプレッダと熱的に接触する第２のヒートスプレッダであって、熱が前記第１のヒートスプレッダと前記第２のヒートスプレッダとの間で前記境界面を横切って分配される、第２のヒートスプレッダ、
   前記第１のヒートスプレッダに結合され、前記第１のヒートスプレッダと熱的に接触する第１のカバー部分、及び
   前記第２のヒートスプレッダに結合され、前記第２のヒートスプレッダと熱的に接触する第２のカバー部分、
   を有し、
   前記第１のカバー部分が、前記エンクロージャを形成するように前記第２のカバー部分に結合される、
   エンクロージャと、
   を有する医用撮像装置。
2. 前記エンクロージャは、管腔内撮像装置に接続されるように構成された患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）ハウジングを有し、前記医療画像は、管腔内医療画像を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のヒートスプレッダは、導電性突出部、導電性ファスナ、又は導電性熱ギャップパッドのうちの少なくとも１つによって前記プリント回路基板に熱的に結合される、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１のヒートスプレッダ又は前記第２のヒートスプレッダのうちの少なくとも１つは、熱伝導性材料を有する、請求項１に記載の装置。
5. 前記第１のヒートスプレッダが、ヒートパイプ又はベイパーチャンバを有する、請求項１に記載の装置。
6. 前記第２のヒートスプレッダが、ヒートシンクを有する、請求項５に記載の装置。
7. 前記エンクロージャに分離可能に結合された換気エンクロージャを更に有し、前記ヒートシンクが前記換気エンクロージャ内に入れられる、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１のカバー部分又は前記第２のカバー部分のうちの少なくとも一方は、前記第１及び第２のヒートスプレッダよりも高い放射率及び低い熱伝導率を有する材料を有する、請求項１に記載の装置。
9. 少なくとも１つのヒートスプレッダが、熱伝導性接着剤によって少なくとも１つのカバー部分に結合され、前記少なくとも１つのヒートスプレッダの形状が、熱接触面積を最大にするように前記少なくとも１つのカバー部分の形状にマッチする、請求項１に記載の装置。
10. 前記第１のカバー部分と前記第２のカバー部分との間にガスケットを更に有し、前記第１のカバー部分は、複数の留め具によって前記第２のカバー部分に結合される、請求項１に記載の装置。
11. 前記エンクロージャは、水分及び埃の侵入に抵抗するように密封される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記プリント回路基板が、
    少なくとも１つのコネクタと、
    複数の電子部品と、
    を有する、請求項１に記載の装置。
13. 前記第１のヒートスプレッダが、前記電子部品の少なくともいくつかの上の熱ギャップパッドによって前記プリント回路基板に結合され、前記熱ギャップパッドが前記第１のヒートスプレッダの表面に形成された導電性突出部と接触している、請求項１２に記載の装置。
14. 前記エンクロージャは、前記少なくとも１つのコネクタのための開口部を有する、請求項１２に記載の装置。
15. 前記第１のヒートスプレッダ、前記第２のヒートスプレッダ、前記第１のカバー部分、及び前記第２のカバー部分は、前記プリント回路基板の動作中に、前記エンクロージャの表面温度が閾値を下回るように構成される、請求項１２に記載の装置。
16. 前記第１のヒートスプレッダは、リップ及び溝によって前記第２のヒートスプレッダに結合される、請求項１に記載の装置。
17. 血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像システムにおいて、
    患者の血管内に配置され、前記血管のＩＶＵＳ画像を取得するように構成されたＩＶＵＳ撮像カテーテルと、
    前記ＩＶＵＳ撮像カテーテルと通信するように構成された患者インタフェースモジュール（ＰＩＭ）であって、前記ＰＩＭは、
    前記ＩＶＵＳ画像を取得することに関連する１つ以上の電子部品を有するプリント回路基板であって、前記１つ以上の電子部品が、動作中に熱を発生させる、プリント回路基板、
    水分及び埃の侵入に耐性がある密封されたエンクロージャであって、前記プリント回路基板は、前記エンクロージャ内に配置され、前記エンクロージャは、前記１つ又は複数の電子部品によって生成された熱を分散させるように構成され、前記エンクロージャは、
    前記１つ以上の電子部品と熱的に接触する第１のヒートスプレッダ、
    境界面において前記第１のヒートスプレッダと熱的に接触する第２のヒートスプレッダであって、熱が前記第１のヒートスプレッダと前記第２のヒートスプレッダとの間で前記境界面を横切って分配される、第２のヒートスプレッダ、
    前記第１のヒートスプレッダに結合され、前記第１のヒートスプレッダと熱的に接触する第１のカバー部分、及び
    前記第２のヒートスプレッダに結合され、前記第２のヒートスプレッダと熱的に接触する第２のカバー部分を有し、
    前記第１のカバー部分は、前記密封されたエンクロージャを形成するように前記第２のカバー部分に結合される、
    ＩＶＵＳ撮像システム。

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