JP2024518236A - 超音波治療を修正するための構造および方法 - Google Patents

Abstract

加熱またはキャビテーションを引き起こさないエネルギーレベルを使用した、神経学的および心理的疾患の超音波治療のための構造および方法。本構造は、第１の材料を備える、外側枠と、外側枠の内側に位置付けられる、ディスクとを含む。ディスクは、第１の材料とは組成において異なり、第１の材料よりも高い超音波エネルギーの音響減衰率を有する、第２の材料を備える。一実施形態では、第２の材料は、連続セル発泡体である。一実施形態では、第２の材料は、独立セル発泡体である。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０２１年４月２０日に出願された、米国仮出願第６３／１７７，０８４号の利益を主張する。

本開示は、超音波を対象とし、より具体的には、加熱またはキャビテーションを引き起こさないエネルギーレベルを使用した、神経学的および心理的疾患の超音波治療のための構造および方法を対象とする。

超音波的または超音波治療は、神経学的および心理的疾患等の種々の疾患を治療するために使用され得る。治療の間、あるレベルの超音波エネルギーが、脳内の具体的な面積、例えば、限定ではないが、とりわけ、扁桃体、海馬、内嗅皮質、腹側線条体、および視床領域に送達されるべきである。超音波エネルギーは、頭蓋骨の骨を通して送達され、頭蓋骨内の所望の領域上に集束される。

調査を行うとき、患者／対象は、治療状態を認知しないべきであり、したがって、治療の真の効果が、患者の任意の意識的な行動から独立して評価されることができる。これは、対象の「盲検化」と呼ばれる。これはまた、「プラセボ」または「偽」治療としても公知であり、患者が、彼らの行動、不行動、または反応によって、結果に影響を及ぼし得るとき、超音波治療の効果を決定するために採用される。

不安等の一部の神経学的状態が、超音波治療以外の因子によって影響を与えられ得る。超音波トランスデューサ自体は、例えば、治療のために超音波を送達する間、可聴音を発生させ得る。そのような可聴音は、患者によって知覚され、患者の不安を上昇させる、低下させる、または変化させ得る。プラセボ試験群に対して超音波治療を施さないためのアプローチは、トランスデューサを対象の頭部に適用するが、実際の超音波治療が存在しないように、トランスデューサをアクティブ化しないことであった。

プラセボ群の患者に対して超音波を施さないアプローチは、トランスデューサ自体の機構のために、問題に適正に対処することに失敗している。電源がオンにされ、超音波を施すとき、トランスデューサは、患者によって聞かれ得る、「カチッ」または「ブーン」という可聴音を生成する。超音波を施さないようにするために、トランスデューサが、電源をオフにされる場合、「カチッ」という音は、トランスデューサによって出されず、したがって、患者によって聞かれることはない。これは、実際の治療と、患者によって、および治療を施す操作者によって判別され得る、プラセボ治療との間に、区別可能な差異を生成する。

超音波治療を抑止するための別のアプローチは、非機能的超音波トランスデューサを使用することであるが、これは、「カチッ」または「ブーン」という可聴音に対して、トランスデューサを励起しない場合と類似する問題点を提示する。

超音波治療を抑止するための別のアプローチは、トランスデューサの前面と対象の頭蓋骨との間に空隙を残すか、またはトランスデューサを（対象の頭蓋骨と反対側に向いた）逆の位置に搭載するかのいずれかによって、超音波トランスデューサを対象の頭部に適切に音響的に結合しないことである。いずれの場合でも、実際の治療とプラセボ治療との間の差異は、対象が、治療状態が異なることを認知することに十分であり得る。トランスデューサを設置しなければならない操作者は、確実に、その差異を認知する。

単盲検化または二重盲検化研究の間、患者の盲検化および／または操作者の盲検化へのアプローチは、適正であることが証明されておらず、（トランスデューサを励起しない等の）電気的アプローチまたは（患者と反対側に向くようにトランスデューサの向きを変える等の）機械的アプローチを伴う。両方のアプローチは、望ましくないことに、患者または操作者のいずれか、または両方によって判別されることが可能である。

盲検化された手順のさらなる実施例として、完全な治療および偽またはプラセボ治療以外にも、第３の状態に対する所望が、存在し得る。そのような第３の状態は、完全な治療に対して使用されるものよりも小さいトランスデューサ伝達表面幾何学形状、または環状または別様に幾何学的に限定または修正された伝達表面幾何学形状を伴い得る、（完全なる排除ではないが）暴露の低減または修正等の超音波ビーム特性の修正に関わり得、これは、患者内の異なる超音波ビームパターンにつながるであろう。現在の単一要素トランスデューサ技術は、修正されたトランスデューサを代用する場合を除いて、そのような修正を可能にしない。本代用アプローチは、患者に判別されることは不可能であろうが、操作者は、代用を認知するであろう。これはまた、修正された幾何学形状を伴う付加的なトランスデューサの生成のための付加的な費用も伴うであろう。

超音波治療を抑止する、可能にする、または修正するための改良された構造および方法が、必要とされる。

本発明のある実施形態では、構造は、第１の材料を備える、外側枠と、外側枠の内側に位置付けられる、ディスクとを含む。ディスクは、第１の材料とは組成において異なり、第１の材料よりも高い超音波エネルギーの音響減衰率を有する、第２の材料を備える。

本発明のある実施形態では、方法は、成型プロセスの第１の段階において、第１の材料の第１の層を型枠の中に導入することと、ディスクを型枠の中に挿入することと、成型プロセスの第２の段階において、第１の材料の第２の層を型枠の中に導入することとを含む。ディスクは、ディスクと型枠との間の間隙によって囲繞され、第１の材料の第２の層は、間隙を充填し、第１の層との物理的接続を提供する。本方法はさらに、第１の材料の第１の層および第２の層を硬化することを含む。

本発明のある実施形態では、治療方法は、実際の暴露を提供するために、第１のパッドを通して、超音波トランスデューサからの超音波エネルギーを伝達することを含む。本方法はさらに、プラセボ暴露を提供するために、超音波エネルギーの伝達を有意に減衰させる、第２のパッドを通して、超音波トランスデューサからの超音波エネルギーを伝達することを含む。

実施形態は、付随の図面および添付の請求項と併せて、以下の詳細な説明によって容易に理解されるであろう。実施形態は、付随の図面の図において、限定のためではなく、実施例として例証される。

図１Ａは、種々の実施形態による、超音波トランスデューサを第１の角度（例えば、０度の角度）において保持する、トランスデューサホルダを伴い、対応するゲルパッドを伴う、超音波治療デバイスを概略的に図示する。

図１Ｂは、図１Ａの超音波治療デバイスを図示し、種々の実施形態による、ゲルパッドを通した、トランスデューサからの超音波ビームの経路を示す。

図２Ａは、種々の実施形態による、超音波トランスデューサを第２の角度（例えば、５度の角度）において保持する、トランスデューサホルダを伴い、対応するゲルパッドを伴う、超音波治療デバイスを図示する。

図２Ｂは、図２Ａの超音波治療デバイスを図示し、種々の実施形態による、ゲルパッドを通した、トランスデューサからの超音波ビームの経路を示す。

図３は、治療の間、トランスデューサに結合され得る、非伝達性ゲルパッドの上面図の概略描写である。

図４Ａおよび４Ｂは、治療の間、トランスデューサに結合され得る、非伝達性ゲルパッド（０度および５度）の側方断面図の概略描写である。

図５は、治療の間、トランスデューサに結合され得る、伝達性ゲルパッドの上面図の概略描写である。

図６Ａおよび６Ｂは、治療の間、トランスデューサに結合され得る、伝達性ゲルパッド（０度および５度）の側方断面図の概略描写である。

図７Ａおよび７Ｂは、治療の間、トランスデューサに結合され得る、修正された伝達性ゲルパッドの上面図の概略描写である。

図８は、修正された伝達性ゲルパッドの側方断面図の概略描写である。

詳細な説明
図１Ａは、患者６０に適用されるような超音波装置５０の概略描写である。トランスデューサホルダ１０は、弾性ストラップ１５を用いて、患者６０の頭蓋骨に添着され得る。トランスデューサ３０は、ホルダ１０の中にクリップ留めされる。ゲルパッド２０、すなわち、０度のパッドが、トランスデューサ３０に結合され、超音波が、空気を通して進行することができないため、患者に対する超音波の伝達を可能にする。伝達平面４０は、超音波が集束されるであろう場所である。トランスデューサ３０は、オフであり、パルスを発射していない。

ある実施形態では、トランスデューサ３０は、Ｓｃｈａｆｅｒ、Ｓｐｉｖａｋ、Ｋｏｒｂ、およびＢｙｓｔｒｉｔｓｋｙによる、「Ｄｅｓｉｇｎ， ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｌｏｗ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｐｕｌｓａｔｉｏｎｓ （ＬＩＦＵＰ） ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｕｓｅ」（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ Ｕｌｔｒａｓｏｎ． Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒ． Ｆｒｅｑ Ｃｏｎｔｒｏｌ ６８（１）：５４－６４ ２０２１ ＤＯＩ： １０．１１０９／ＴＵＦＦＣ．２０２０．３００６７８１）、および／または米国特許公開第２０２１／０３６１９７５号（参照することによってそれらの全体として本明細書に完全に組み込まれる）において提供されるようなシステムに接続されてもよい。

図１Ｂは、図１Ａにおいて説明されるような超音波装置５０の概略描写であるが、トランスデューサ３０は、オン状態に励起され、パルスを発射しており、患者６０の脳内に、伝達平面４０に沿って、ビーム７０を形成する。ゲルパッド２０は、超音波が、患者６０の脳に伝達され、それを通して通過することを可能にする。

図２Ａは、患者６０に適用されるような超音波装置５０の概略描写である。トランスデューサホルダ１０は、弾性ストラップ１５を用いて、患者６０の頭蓋骨に添着され得る。トランスデューサ３０は、ホルダ１０の中にクリップ留めされる。ゲルパッド２２、すなわち、５度のパッドが、トランスデューサ３０に結合され、超音波が、空気を通して進行することができないため、患者に対する超音波の伝達を可能にする。伝達平面４０は、超音波が集束されるであろう場所である。トランスデューサ３０は、オフであり、パルスを発射していない。

図２Ｂは、図２Ａにおいて説明されるような超音波装置５０の概略描写であるが、トランスデューサ３０は、オンであり、パルスを発射しており、患者６０の脳内に、平面４０に沿って、ビーム７０を形成する。ゲルパッド２２は、ビーム７０の軌道を５度だけ変更する。ゲルパッド２２は、超音波が、患者６０の脳に伝達され、それを通して通過することを可能にする。ゲルパッド２０、２２は、実際の暴露または治療を提供するために採用されてもよい。

超音波を用いて治療されることになる脳内の解剖学的領域に応じて、（ゲルパッドの楔角によって提供される）トランスデューサ３０の角度は、異なってもよく、角度は、排他的に０度または５度に限定されず、０度から少なくとも５度までの連続的な範囲にわたることができる。ある実施形態では、角度は、０度～５度の範囲に及んでもよい。ゲルパッドは、ある範囲のトランスデューサ角度に適応するために十分に可撓性、圧縮可能、および共形化可能であり得る。例えば、０または１または２または３度の角度を提供する、トランスデューサ平面４０は、０度のゲルパッド２０によって適応されるであろう一方、３～８度のトランスデューサ角度４０は、５度のゲルパッド２２によって適応されるであろう。また、ゲルパッドは、０および５度のみ以外の楔角を伴って生成されてもよい。８度よりも大きい角度は、頭蓋骨の音響性質のために、超音波ビーム内に歪みを生産し得る。

図３は、先の図において説明されるトランスデューサ３０に結合されることになる、非伝達性ゲルパッド２３の上面図の概略描写である。嵌合環８０は、ゲルパッドが、トランスデューサ３０の面と嵌合することを可能にする。ある実施形態では、嵌合環８０は、溶融堆積モデリング（ＦＤＭ）印刷されたＵｌｔｅｍ ９０８５（または他の好適な熱可塑性樹脂）を使用する、付加製造方法（３Ｄ印刷）によって作製されてもよい、または、例えば、ＤｕＰｏｎｔ Ｎｙｌｏｎ ６６ － Ｍｉｎｌｏｎ １０Ｂ４０ ＮＣ０１０またはポリエーテルイミド１０００（または他の類似するポリマー）を使用して成型されることができる。ある実施形態では、材料９０は、皆無またはそれに近い超音波減衰性質を伴う、皮膚に安全な二液型シリコーン（Ｓｍｏｏｔｈ－Ｏｎ Ｉｎｃ（Ｍａｃｕｎｇｉｅ， ＰＡ）製Ｄｒａｇｏｎ Ｓｋｉｎ ＮＶ－１０）であってもよい。材料９０は、パッドの内部の内容物を隠すために、皮膚に安全なシリコーン染料（Ｓｍｏｏｔｈ－Ｏｎ Ｉｎｃ（Ｍａｃｕｎｇｉｅ， ＰＡ）製Ｓｉｌｃ－Ｐｉｇ）を用いて、白色に染色されてもよい。本材料は、必要とされる音響性質および機械的安定性および可撓性を提供するが、他の類似する材料も、潜在的に使用され得る。音響要件は、限定ではないが、低損失（５％未満）と、音速差（したがって、組織の２０％以内の音速）に起因するビームのわずかな反射性屈曲とを含む。機械的には、ゲルパッドは、トランスデューサ３０の前面および頭蓋骨の表面の両方に共形化してもよく、その２つの間における間隙を充填するように圧縮可能（例えば、Ｓｈｏｒｅ ３０Ａ）でなければならない。使用時、Ａｑｕａｓｏｎｉｃ １００ （Ｐａｒｋｅｒ Ｌａｂｓ， Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）等の流体超音波結合材料が、適正な音響伝達を可能にするために、トランスデューサ３０とゲルパッドの間、およびゲルパッドと頭蓋骨との間に設置されてもよい。

材料９０は、発泡体ディスク１００の包含に適合し得る、プロセスにおいて作製されてもよい。例えば、ゲルパッド材料９０は、発泡体ディスク材料１００を融解し得る成型プロセスの間、処理温度（すなわち、例えば、１７０℃を上回る加熱）を制限し得る。また、最終的なゲルパッド材料９０は、光学的に不透過性である、または代替として、発泡体ディスク１００が最終デバイス内に存在するかどうかが視覚的に明白ではなく、発泡体ディスク１００の可視化が防止されるように、高度に半透明であるべきである。例えば、完全に透明である材料から作製されるゲルパッド２０は、発泡体ディスク１００を含有するゲルパッドの容易な識別を可能にするであろう。

発泡体ディスク１００は、硬化の間、発泡体の任意の部分が、材料の表面に浮動することを防止するために、多段階硬化プロセスの間、材料９０の中に埋め込まれてもよい。発泡体ディスク１００は、材料９０とは異なる組成を伴い、材料９０よりも高い超音波エネルギーの音響減衰率を有する材料から成る。ある実施形態では、発泡体ディスク１００は、連続セルポリエチレン発泡体被着材料（例えば、ＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ（Ｅｌｍｈｕｒｓｔ ＩＬ， ＰＮ ２００７Ｔ４１））等の連続セル材料から成ってもよい。代替実施形態では、発泡体ディスク１００は、独立セル材料（例えば、Ｓｔｙｒｏｆｏａｍ）から成ってもよい。連続セル発泡体は、材料９０へのより良好な接着性を与え、最終製品内のより良好な凝集性を結果としてもたらし得る。独立セル発泡体はまた、薄い連続セル発泡体よりも硬くて脆い傾向があり得、機械的性能に影響を及ぼし得、また、非伝達性パッドを伝達性パッドとより区別可能にし得る。材料１００の厚さは、それが、ゲルパッドの既存の構造内にフィットするべきであるため、可能な限り薄く、例えば、１／３２インチであるべきである。より厚いゲルパッドが、伝達枠のために設計される場合、これは、より厚い発泡体ディスク１００が、使用されることを可能にするが、典型的には、ゲルパッドは、可能な限り薄くあるように設計される。組立プロセスの間の脱気は、硬化後の材料内のいかなる残存気泡も、パッドの超音波遮断効果に加えられるであろうため、非伝達性パッドを作製するときには必要とされ得ない。

図４Ａ、４Ｂは、それぞれ、非伝達性の０度のパッド（２３）および５度のパッド（２４）のそれぞれの側方断面図を示す、概略描写である。発泡体ディスク１００は、生産の間、材料９０内に埋め込まれ、したがって、材料９０は、埋め込まれた発泡体ディスク１００を囲繞する、外側枠を提供する。ある実施形態では、発泡体ディスク１００は、材料９０の中間において、中央に埋め込まれてもよい。ある実施形態では、材料９０の厚さは、発泡体ディスク１００とパッド２３、２４の個別の外側表面２３ａ、２４ａとの間の間隙内に存在してもよい。すなわち、発泡体ディスク１００は、型枠の内側範囲よりも小さい外側境界または縁を有し、したがって、間隙が、発泡体ディスク１００の外縁を中心として、発泡体ディスク１００と型枠との間に存在する。ゲルパッド２３、２４は、プラセボ暴露または治療を提供するために採用されてもよい。

図５は、先の図において説明されるように、トランスデューサ３０に結合される、伝達性ゲルパッド２０の上面図を示す、概略描写である。嵌合環８０は、ゲルパッド２０が、トランスデューサ３０の面と整合することを可能にする。トランスデューサ３０は、その面上に、外側隆起部を有し、嵌合環８０が、外側隆起部内にフィットし得る。これは、ゲルパッド２０をトランスデューサ３０の面上に整合させる。ゲルパッド２０のサイズは、したがって、トランスデューサ３０と合致するはずである。トランスデューサ３０は、任意の直径を有してもよいが、臨床的に有用なトランスデューサの範囲、例えば、２０ｍｍ～７０ｍｍ、６０ｍｍ以内が、一般的である。使用時、Ａｑｕａｓｏｎｉｃ １００（Ｐａｒｋｅｒ Ｌａｂｓ， Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）等の流体超音波結合材料が、ゲルパッド２０およびトランスデューサ３０の面に適用されてもよく、ゲルパッド２０は、トランスデューサ３０上の定位置に留まる傾向があり、頭蓋骨上へのトランスデューサ３０の設置を促進する。

トランスデューサ３０の面は、平坦、凹面、または凸面であってもよい。図に示される典型的なトランスデューサ３０の図示は、凸面を描写する。ゲルパッド２０、２３、または２５は、合致する凹表面を有してもよく、したがって、ゲルパッド２０、２３、または２５とトランスデューサ３０の面との間に密接な物理的接触が存在するであろう。ゲルパッド２０、２３、または２５の対向側は、平面的であり、頭蓋骨の表面と合致し得る。しかしながら、その表面は、トランスデューサ３０が使用されるであろう頭部の領域に応じて、それが、頭蓋骨の表面に対するより良好な合致を提供する場合、凸面であってもよい。例えば、トランスデューサ３０が、（概して、平坦である）側頭面積ではなく、頭蓋骨の上部上に設置されることになる場合、ゲルパッド２０、２３、または２５は、頭蓋骨表面の湾曲部と合致するように成形されることができる。

本実施形態は、頭蓋骨への超音波の適用を対象としているが、これはまた、例えば、末梢神経系の刺激において、実験方法が患者および／または操作者の類似する盲検化を要求する、身体の任意の部分に対する超音波用途にとって適切である。そのような場合では、ゲルパッド２０または２３は、治療されることになる面積にわたって、皮膚の表面に適合されることができる。

トランスデューサ３０およびゲルパッド２０、２３、および２５が、円形幾何学形状を伴って示されるが、例えば、楕円形、矩形、正方形、または他の面幾何学形状を有し得る、他のトランスデューサ設計も、使用されることができる。それらの場合では、ゲルパッド２０、２３、および２５は、その中に材料９０が傾注される、型枠を変更すること、および発泡体ディスク１００および嵌合環８０を変更することによって、容易に適合されることができる。

伝達性パッドには、いかなる、または実質的にいかなる減衰成分も欠如するべきであり、したがって、発泡体ディスクは、埋め込まれない。材料９０内のいかなる残存気泡も、超音波伝達を遮断するため、脱気が、材料９０の可使時間満了に先立って必要とされ得る。

製造業者の説明書に記載の通りに、顔料を伴うシリコーン材料の部分Ａと部分Ｂとを混合した後、混合物は、－９０ｋＰａにおいて、３分間にわたって脱気され、次いで、成型プロセスの間に傾注することによって、型枠の中に導入され得、その時点で、これは、同一の真空レベルにおいて、１０分間にわたって、再度脱気され得る。小真空チャンバ（例えば、Ｃａｒｏｌｉｎａ Ｓｕｐｐｌｙ製Ｖａｃｕｕｍ Ｃｈａｍｂｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ＃７５２９５１）が、標準的な小型真空ポンプの場合、十分である。

図６Ａ、６Ｂは、それぞれ、伝達性の０度（２０）および５度（２２）のパッドのそれぞれの側方断面図の概略描写である。発泡体ディスクは、これらのパッドの中には埋め込まれておらず、材料９０は、減衰を引き起こし得る、いかなる気泡も除去するために脱気され得る。

図３－４を再度参照すると、発泡体ディスク１００は、ゲルパッド２３内の中心に置かれ得、超音波ビーム７０を妨害するために十分な直径であり得る。超音波ビーム７０の幾何学形状に応じて、発泡体ディスク１００は、図に示されるように、ゲルパッド２３の全面積にわたって完全に延在する必要がない場合がある。しかしながら、図に示される、発泡体ディスク１００およびゲルパッド２３の相対的な直径は、図示の明瞭性の目的のみのためにあり、具体的な設計特徴として解釈されないものとする。材料９０の底部層が、成型プロセスの間に、型枠の中に導入（すなわち、傾注）された後、発泡体ディスク１０は、型枠の中に設置される。ゲルパッド２３と同一の直径の発泡体ディスク１００を作製することは、超音波ビーム７０を最も完全に遮断すると考えられ得るが、（図３、４Ａ、および４Ｂにおいて可視である）発泡体ディスク１００の周囲に、ある領域（例えば、環状領域）が存在することが必要とされ、したがって、材料９０の上部層が、発泡体ディスク１００の上に導入（すなわち、傾注）されるとき、上部層と底部層との間に物理的接続性が存在する。そうでなければ、ゲルパッド２３には、十分な構造的完全性が欠如し得、剥離され得る。加えて、発泡体ディスク１００が、幅広でありすぎる場合、判別可能な特徴が、ゲルパッド２３の外側表面上に現れ、視覚的および物理的に同じ伝達性および非伝達性ゲルパッドを有するという目的を無効化し得る。

図７Ａ、７Ｂ、８は、超音波エネルギーが、それを通して通過することを可能にする、中心開口１１０を有するように修正されている、発泡体ディスク１０５の実施形態を示す。これは、超音波ビームを修正し、超音波トランスデューサの直径を事実上変更する効果を有するであろう。本場合では、伝達された超音波エネルギー７０の焦点深度は、変化しないであろうが、焦点におけるビーム幅は、増加するであろう。代替実施形態では、修正された発泡体ディスク１０５には、中心開口１１０が欠如し得るが、代わりに、発泡体ディスク１００よりも小さい直径を有し得る。本場合では、超音波ビーム７０は、環状超音波要素のものと類似し、これは、再度、類似する焦点距離を有するであろうが、そのビームパターンにおいて修正されるであろう。ある実施形態では、発泡体ディスク１０５は、実質的に完全な減衰率および非伝達率を提供するパッドの直径の８０％未満である、直径を有してもよい。ある実施形態では、発泡体ディスク１０５は、実質的に完全な減衰率および非伝達率を提供するパッドの直径の８５％未満である、直径を有してもよい。ある実施形態では、発泡体ディスク１０５は、実質的に完全な減衰率および非伝達率を提供するパッドの直径の９０％未満である、直径を有してもよい。ある実施形態では、発泡体ディスク１０５は、実質的に完全な減衰率および非伝達率を提供するパッドの直径の９５％未満である、直径を有してもよい。ある実施形態では、発泡体ディスク１００を伴うゲルパッドは、超音波ビームを減衰させ、超音波エネルギーの約０．７％未満が通過されるような損失を生成し得るのに対し、低減された直径の発泡体ディスク１０５を伴うゲルパッドは、超音波エネルギーの３％またはそれを上回る等、高いスループットを可能にし得る。

開口１１０は、円形形状以外の着目され得る任意の形状、例えば、楕円形（全体的なトランスデューサ３０が、円形伝達表面形状を有するとき）または矩形（全体的なトランスデューサ３０が、矩形伝達表面形状を有するとき）、または正方形、星形等のいくつかの他の非円形形状のいずれかであってもよい。修正された発泡体ディスク１０５はまた、図４Ｂに図示されるもの、すなわち、要素２４等の角度付けられたゲルパッドにおいても使用されてもよい。

開示される実施形態は、トランスデューサ３０が、励起およびパルス化されることを可能にしながら、全てまたは実質的に全ての超音波エネルギー７０が、患者の脳に進入しないように事実上遮断する、または超音波エネルギー７０を修正し、脳内に異なる超音波暴露パターンを提供する。ある実施形態では、ゲルパッド２３、２４は、伝達経路内の発泡体ディスク１００の位置付けに起因して、トランスデューサ３０から放出される超音波エネルギーを０．３％未満の伝達率まで減衰させ得る。ある実施形態では、ゲルパッド２３、２４は、伝達経路内の発泡体ディスク１００の位置付けに起因して、０．３％および０．７％の伝達率まで、または－４３ｄＢ～－５０ｄＢの間で、トランスデューサ３０から放出される超音波エネルギーを減衰させ得る。

開示される実施形態は、操作者が暴露状態に対して盲検化される実験を可能にし、具体的には、暴露されている物体（例えば、組織サンプル、動物、細胞培養物）が、必ずしも盲検化される必要があるとは限らない場合がある、それらの状況において、可能にする。

対照的に、以前の解決策は、超音波の源、すなわち、トランスデューサ３０について熟考しておらず、超音波エネルギー７０を遮断または修正するであろう何らかのものを生成しない。

種々の実施形態のゲルパッドは、超音波効果と非超音波効果との組み合わせから、非超音波（すなわち、可聴）効果を隔離する。結果として、超音波は、トランスデューサによって生産される可聴音を軽減または変化させることなく、患者の中に選択的に伝達されることができる。これは、したがって、可聴音に対するいずれの患者の反応も、超音波治療に対する彼らの反応から隔離し、超音波の効果を正確に説明するための方法を提供し得る。患者／対象は、超音波が、音等の他の可能性として考えられる手掛かりに影響を及ぼすことなく、実際に、彼らの脳の中に伝達されたかどうか、または超音波が、異なるビーム特性であったかどうかについて盲検化されるべきである。患者の盲検化は、超音波エネルギーの有無の効果、または２つまたはそれを上回る超音波ビーム特性の効果が、同一の患者または患者群を使用して比較される研究において、利用されてもよい。種々の実施形態のゲルパッドが、患者／対象が、治療状態間を区別しないように遮断する、または別様に、有意に限定するため、研究結果は、影響を及ぼされ得ない。さらに、そのような実験を行うとき、種々の実施形態のゲルパッドは、超音波トランスデューサを適用する操作者が、治療状態（すなわち、伝達または非伝達）についての明確な手掛かりを有することを防止し得る。本付加的な側面は、「二重盲検化」として公知であり、したがって、操作者は、いずれの治療状態（脳の中への超音波エネルギーの有無）が関連するかについて、患者／対象に微妙な手掛かりを提供することができない。

種々の実施形態のゲルパッドは、神経変調療法または他の超音波治療のための単盲検化および二重盲検化研究のための同じ試験状況を生成し得、したがって、患者および治療を施す人物（操作者）は、どの患者群が、超音波治療を受けているか、およびどの患者群が、受けていないかを区別することができない。

実施例
本明細書に開示されるパッド２０、２３と実質的に同じである、プロトタイプの伝達性パッドおよびプロトタイプの非伝達性パッドが、加工され、トランスデューサと、標準ハイドロフォン（水中ハイドロフォン）とを伴う、水タンク内で試験され、トランスデューサから放出される実際の超音波エネルギーを測定した。以下の表は、伝達性パッドと非伝達性パッドとの間の超音波伝達における差異を示す。本表は、パッドが定位置にない場合の振幅（基準状態）に対して、各試験条件下でハイドロフォンによって受信された（ピークツーピークボルト（Ｖｐｐ）における）波形の振幅を列挙する。本試験は、６５０ｋＨｚにおいて動作される、６０ｍｍの直径、８０ｍｍの焦点円形ディスクトランスデューサを用いて行われた。

結果は、伝達性パッドを使用して、無視できるほどの超音波減衰率を示し、非伝達性パッドに関する約４０ｄＢの損失は、有意な超音波の減衰率を示す。

後続の実験において、本明細書に開示されるパッド２２、２４と実質的に同じである、伝達および非伝達性パッドの６つのセットが、加工され、トランスデューサを伴う水タンク内で試験された。以下の表は、トランスデューサの前面に設置されるときのゲルパッドに起因する超音波強度の相対的な損失を示す。

ある試験が、操作者が、パッドにおける差異を視覚的検査または略式物理的操作から区別し得るかどうかを決定するために行われた。患者の超音波治療の経験がある操作者が、２つのゲルパッド、すなわち、伝達タイプ（ゲルパッド２０）および非伝達タイプ（ゲルパッド２３）のそれぞれ１つを検査し、取り扱うように依頼された。操作者は、臨床的な場合と同様に、視覚的検査または略式物理的操作によって、それらを区別することは不可能であった。

ある試験が、患者が、単純な暴露実験における使用に基づいて、パッドにおける差異を区別することができるかどうかを決定するために行われた。（反復試験対象として）頭蓋骨への典型的な超音波治療の経験が豊富な対象は、一度は伝達性パッドを使用して、一度は非伝達性パッドを使用して、典型的な超音波治療施術計画に暴露された。対象は、２つの間の差異を判別するように依頼された。対象は、２つのタイプ間で、感覚または可聴のいずれにおいても、いかなる差異も区別することが不可能であった。

本発明の実施形態は、研究の詳細を知らされていない人には誰も区別不可能であろう、単盲検化および二重盲検化試験の方法を提供する。例えば、臨床的使用の間、２つのタイプのパッドは、個々のシリアル番号を供給されてもよい。各パッドのシリアル番号は、試験シーケンスの一部として記録されてもよい。全ての試験の間、トランスデューサは、オンにされ、超音波エネルギーを放出しているであろうが、具体的なパッドは、伝達を遮断（または実質的に遮断）するか、または伝達を実質的に修正するか、または患者に対する超音波の完全な伝達を可能にするかのいずれかであろう。パッドの具体的なタイプ、完全な伝達、修正されたもの、または非伝達を認知する人物は、臨床状況の一部ではあり得ず、臨床的暴露および臨床的効果の後続の分析後にのみ、任意の所与の試験のために使用されたパッドのタイプを明らかにし得る。本プロセスは、「盲検化解除」と呼ばれ、二重盲検化研究において使用され、これは、最高レベルの臨床的試験と見なされる。

図７に示されるような修正されたパッド２５はまた、発泡体ディスク１０５および開口１１０の幾何学形状に応じて、異なる超音波エネルギー堆積パターン、ビーム形状等の生成を可能にする。これは、ゲルパッドよりも構築することがはるかに高価である、異なる超音波トランスデューサを生成するための必要性を伴わずに、異なる暴露状態を可能にする。修正されたパッド２５は、神経変調療法以外の実験、盲検化を伴わない実験、および動物暴露、細胞暴露、組織暴露、ビーム走査実験等の実験、およびトランスデューサ修正によって容易に達成不可能である他の目的のための新規の超音波ビームの生成のために使用されてもよい。

本発明の全てが、種々の実施形態の説明によって例証されており、これらの実施形態が、かなり詳細に説明されているが、添付の請求項の範囲をそのような詳細に制限する、またはいかようにも限定することは、本出願人の意図ではない。付加的な利点および修正が、当業者に容易に想起されるであろう。そのより広範囲な側面における本発明は、したがって、示され、説明される、具体的な詳細、代表的な装置および方法、および例証的実施例に限定されない。故に、本出願人の一般的発明概念の精神または範囲から逸脱することなく、そのような詳細からの逸脱が、行われてもよい。

Claims (20)

1. 構造であって、
   第１の材料を備える外側枠と、
   前記外側枠の内側に位置付けられるディスクであって、前記ディスクは、前記第１の材料とは組成において異なり、前記第１の材料よりも高い超音波エネルギーの音響減衰率を有する第２の材料を備える、ディスクと
   を備える、構造。
2. 前記第２の材料は、連続セル発泡体である、請求項１に記載の構造。
3. 前記第２の材料は、独立セル発泡体である、請求項１に記載の構造。
4. 前記外側枠は、外側表面を有し、前記ディスクは、前記ディスクと前記外側枠の前記外側表面との間の間隙によって囲繞される、請求項１に記載の構造。
5. 前記ディスクは、前記外側枠の内側の中央に位置する、請求項４に記載の構造。
6. 前記間隙は、環状間隙である、請求項４に記載の構造。
7. 前記第１の材料は、不透過性である、請求項１に記載の構造。
8. 前記第１の材料は、前記外側枠を通した前記ディスクの可視化を防止する程度まで半透明である、請求項１に記載の構造。
9. 前記外側枠は、楔形状を画定するために角度付けられた関係にある複数の外側表面を有する、請求項１に記載の構造。
10. 前記外側枠は、第１の直径を有し、前記ディスクは、前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有する、請求項１に記載の構造。
11. 前記ディスクは、開口を含む、請求項１に記載の構造。
12. 前記開口は、円形である、請求項１１に記載の構造。
13. 前記開口は、非円形である、請求項１１に記載の構造。
14. 方法であって、
    成型プロセスの第１の段階において、第１の材料の第１の層を型枠の中に導入することと、
    ディスクを前記型枠の中に挿入することであって、前記ディスクは、前記ディスクと前記型枠との間の間隙によって囲繞される、ことと、
    前記成型プロセスの第２の段階において、前記第１の材料の第２の層を前記型枠の中に導入することであって、前記第１の材料の前記第２の層は、前記間隙を充填し、前記第１の層との物理的接続を提供する、ことと、
    前記第１の材料の前記第１の層および前記第２の層を硬化することと
    を含む、方法。
15. 前記型枠は、円形幾何学形状を有し、前記周辺間隙は、環状領域である、請求項１４に記載の方法。
16. 前記ディスクは、前記成型プロセスの前記第１の段階および前記第２の段階の間、１７０℃未満の温度において維持される、請求項１４に記載の方法。
17. 前記第１の材料は、前記成型プロセスの前またはその間に脱気されない、請求項１４に記載の方法。
18. 前記ディスクは、前記第１の材料とは組成において異なり、前記第１の材料よりも高い超音波エネルギーの音響減衰率を有する第２の材料を備える、請求項１４に記載の方法。
19. 前記第２の材料は、連続セル発泡体である、請求項１８に記載の方法。
20. 方法であって、
    実際の暴露を提供するために、第１のパッドを通して、超音波トランスデューサからの超音波エネルギーを伝達することと、
    プラセボ暴露を提供するために、前記超音波エネルギーの伝達を有意に減衰させる第２のパッドを通して、前記超音波トランスデューサからの前記超音波エネルギーを伝達することと
    を含む、方法。

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