JP7875475B2 - 超音波プローブの熱放散 - Google Patents

Description

本開示は一般に、超音波プローブから熱を放散することに関する。例えば、低抵抗熱経路(例えば、超音波プローブのハウジング内)は、熱源からの熱伝達を最大にする大面積のヒートスプレッダと熱源を接続する。

超音波撮像システムは、医用撮像及び測定のために広く使用されている。例えば、超音波撮像システムは、患者の解剖学的構造内の器官、病変、腫瘍、又は他の構造の測定を行うために使用され得る。超音波撮像手順の間、超音波撮像システムのユーザは、プローブを患者の身体に接触させる。プローブ内の要素のアレイは患者に音響エネルギーを放出し、患者の解剖学的構造の画像を構築するために使用される反射波を受信する。多くのトランスデューサアレイは、音響エネルギーを生成するために圧電材料を使用する。患者の解剖学的構造に伝達するために音響エネルギーを生成する間、これらの圧電トランスデューサ及び音響経路内の材料はまた、熱を生成し、プローブ内の温度を上昇させる。

送信される音波の振幅を増加させることは一般に、超音波システムによって取得される超音波画像の品質を増加させるが、この振幅を増加させることは発生する熱も増加させる。プローブの温度が制御されない場合、この熱は、患者に不快感又は物理的危害を引き起こす可能性がある。

政府の規制は、医療用超音波トランスデューサ内のどの程度の温度上昇が許容されるかを決定する。その結果、医療用超音波トランスデューサに送信される電力は、温度上昇によって制限されることが多い。加えて、超音波プローブからの熱の放散は、低熱伝導率を有する材料内でしばしば生成され、及び／又は材料によって囲まれるので、困難であることが証明されている。

米国特許出願公開第2016／0174939号明細書は、熱吸収バッキング層と、バッキング層の下のヒートスプレッダと、ヒートスプレッダと放熱板との間に延在して超音波プローブの外側に熱を伝達するヒートパイプとを有する超音波プローブを開示している。

米国特許出願公開第2021／059645号明細書は、熱伝導性材料を使用する支持構造を有する超音波プローブを開示している。

この発明は、請求項によって規定される。

本開示の実施形態は、低抵抗熱経路を有する超音波トランスデューサから熱を効率的に放散するためのシステム、装置、及び方法である。熱がトランスデューサアレイによって生成されると、熱は、トランスデューサアレイの背後に配置されるヒートシンクによって吸収され、放散され得る。ヒートシンクは、ヒートシンクからトランスデューサアレイに向かって延びる一組のフィンを含む。特性ヒートシンクフィンは、非常に減衰性の高いアコースティックバック材料内に埋め込まれている。1つ以上のヒートパイプの一端はまた、ヒートシンクに接触し、超音波プローブの長さに沿って延在する。熱は、熱界面材料を介してヒートシンクからこれらのヒートパイプに伝達されてもよい。ヒートパイプの他端では、パイプが超音波プローブハウジングの内面に接着されるヒートスプレッダ材料と接触させられる。熱は、ギャップ充填ペーストなどの追加の熱界面材料を介してヒートパイプからヒートスプレッダ材料に通過することができる。ヒートスプレッダ材料から、次いで、熱は、超音波プローブハウジング及び周囲環境に放散され得る。

記載される低抵抗熱経路は、有利には超音波プローブのトランスデューサアレイがトランスデューサ面温度の規制限界を超えることなく、より高い出力の音響エネルギーを放出することを可能にする。この結果、動作温度が低くなり、プローブの放射電力が増加する。増大される放射パワーは超音波システムがより高品質の超音波データを生成することを可能にする。それにより、超音波データは、診断及び／又は治療の決定を行う医師にとってどの程度役立つか、したがって患者の健康を改善することができる。

本開示の例示的な態様では、超音波画像装置が提供される。装置は、
外面と内面とを備えるハウジングであって、前記外面は、ユーザによって把持されるように構成される、ハウジングと、
超音波エネルギーを送信し、前記超音波エネルギーに関連する超音波エコーを受信するように構成される音響素子のアレイであって、前記音響素子のアレイは前記ハウジングの端部に配置される、音響素子のアレイと、
前記ハウジング内に配置され、前記音響素子のアレイによって生成される熱を受け取るように構成されるヒートシンクと、
前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングの端部から離れて前記熱を伝達するように構成されるヒートパイプであって、前記ヒートパイプは近位部分と遠位部分とを備える、ヒートパイプと、
前記ハウジングの内面に配置され、前記熱を放散するように構成されるヒートスプレッダ材料と
を有し、
前記ヒートパイプの遠位部分は前記ヒートシンクと熱接触し、前記ヒートパイプの近位部分は前記ヒートスプレッダ材料と熱接触し、
前記近位部分及び前記遠位部分は平坦化プロファイルを備える。

一態様では、ヒートパイプが、屈曲形状を備える。一態様では、ヒートスプレッダ材料は熱分解グラファイトを含む。一態様では、装置がヒートスプレッダ材料をハウジングの内面に接着するように構成される導電性接着剤をさらに含む。一態様では装置が音響要素のアレイと通信し、ハウジング内に配置される電子機器をさらに含み、ハウジングの内面は電磁干渉又は高周波干渉のうちの少なくとも1つに対する電子機器のためのシールドを形成する金属化部分を備え、ヒートスプレッダ材料は導電性接着剤を介して金属化部分と電気的に通信し、ヒートスプレッダ材料がシールドの一部を含むようにする。一態様ではヒートシンクが本体と、本体から延在する複数のフィンとを備え、複数のフィンは音響要素のアレイと本体との間に配置される。一態様では装置が音響要素のアレイの裏面上に配置される音響バッキング材料をさらに含み、複数のフィンは音響バッキング材料内に埋め込まれる。一態様では装置が熱界面材料をさらに含み、ヒートパイプの遠位部分はヒートシンクの本体と熱接触し、熱界面材料はヒートパイプの遠位部分とヒートシンクの本体との間に配置される。一態様では装置が取り付けブラケットをさらに含み、ヒートパイプの遠位部分はヒートシンクの本体と熱接触し、ヒートパイプの遠位部分は取り付けブラケットに結合され、取り付けブラケットはヒートシンクの本体に結合される。一態様では、ヒートシンクの本体が湾曲部分を備え、複数のフィンは複数のフィンが湾曲プロファイルを備えるように、湾曲部分から延在する。一態様ではヒートパイプが近位部分と遠位部分との間に中央部分を備え、近位部分及び遠位部分の平坦化プロファイルは熱接触のためのより大きい表面積を備え、中央部分は熱接触のためのより小さい表面積を有する非平坦化プロファイルを備える。一態様では、装置が音響要素のアレイと通信し、ハウジング内に配置される電子機器と、電子機器とヒートパイプとの間に配置されるスペーサとをさらに含み、ヒートパイプの近位部分を、ヒートパイプの中央部分よりもハウジングの内面に近づけるように付勢するように構成される。一態様では、装置がヒートパイプの近位部分とハウジングの内面との間に配置される熱界面材料をさらに含む。一態様では装置が追加のヒートパイプをさらに含み、ハウジングは第2の部分に結合される第1の部分を備え、ヒートパイプの近位部分はハウジングの第1の部分の内面と熱接触し、追加のヒートパイプの近位部分はハウジングの第2の部分の内面と熱接触する。

本開示の例示的な態様では、超音波画像装置が提供される。装置は、外面と内面とを備えるハウジングであって、外面はユーザによって把持されるように構成される、ハウジングと、超音波エネルギーを送信し、超音波エネルギーに関連する超音波エコーを受信するように構成される音響要素のアレイであって、音響要素のアレイはハウジングの端部に配置される、音響要素のアレイと、音響要素のアレイの裏面に配置される音響バッキング材料と、ハウジングの端部から離れるように音響要素のアレイによって生成される熱を排出し、ハウジングの内面又はハウジングの外面のうちの少なくとも1つにわたって熱を放散するように構成される熱経路であって、熱経路は、ハウジング内に配置されるヒートシンクであって、ヒートシンクは本体から音響要素のアレイに向かって延在する本体及びフィンを含み、フィンは音響バッキング材料内に埋め込まれる、ヒートシンクを有する、熱経路と、ハウジング内に嵌合する屈曲形状を備えるヒートパイプであって、ヒートパイプは近位部分及び遠位部分を備える、ヒートパイプと、ハウジングの内面上に配置されるヒートスプレッダ材料であって、ヒートパイプの近位部分はヒートシンクの本体と熱的に接触し、ヒートパイプの遠位部分はヒートスプレッダ材料と熱的に接触し、近位部分及び遠位部分は熱的に接触するためのより大きな表面積を有する平坦なプロファイルを備える、ヒートスプレッダ材料とを有する。

本開示のさらなる態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになる。

本開示の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して説明される。

本開示の態様による、コンソール及び超音波プローブを含む超音波撮像システムの概略斜視図である。 本開示の態様による、超音波プローブの部分的に透明な斜視図である。 本開示の態様による、超音波プローブの概略断面側面図である。 本開示の態様による、超音波プローブの遠位部分の概略断面正面図又は背面図である。 本開示の態様による、超音波プローブの概略断面正面図又は背面図である。 本開示の態様による、超音波プローブハウジングの一部分の概略斜視図である。 本開示の態様による、超音波プローブから熱が放散する熱経路の概略図である。

本開示の原理の理解を促進する目的で、ここで、図面に示される実施形態を参照し、特定の言語を使用して、本開示の原理を説明する。それにもかかわらず、本開示の範囲に対する限定は意図されないことが理解される。記載される装置に対する任意の変更及びさらなる修正、ならびに本開示の原理の任意のさらなるアプリケーションは本開示が関連する技術分野の当業者が通常想起するように、本開示内に完全に企図され、含まれる。特に、一実施形態に関して説明した特徴、構成要素、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した特徴、構成要素、及び／又はステップと組み合わせることができることが十分に企図される。しかしながら、簡潔にするために、これらの組合せの多数の反復は、別々に説明されない。

図1は、本開示の態様による超音波撮像システム100の概略斜視図である。超音波撮像システム100は、コンソール102及び超音波プローブ108を含む。超音波撮像システム100は解剖学的構造の超音波画像を取得し、表示するために使用され得る。いくつかの状況では、システム100が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。

超音波プローブ108は被検体の身体の内部の解剖学的構造を視覚化するために、被検体の解剖学的構造上又はその近くに配置されるようなサイズ及び形状、構造的に配置、及び／又は他の方法で構成される。被検体は、ヒト患者又は動物であってもよい。超音波プローブ108は、被検体の身体に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、超音波プローブ108が被検体の身体に近接して、及び／又は被検体の身体に接触して配置される。例えば、超音波プローブ108は、被検体の身体上に直接、及び／又は被検体の身体に隣接して配置されてもよい。超音波画像に示される解剖学的構造のビューは、超音波プローブ108の位置及び向きに依存する。解剖学的構造の超音波データを得るために、超音波プローブ108は、医師、超音波検査者、及び／又は他の医療従事者などのユーザによって適切に位置決め及び配向され得、その結果、トランスデューサアレイ112は超音波を放出し、解剖学的構造の所望の部分から超音波エコーを受信する。超音波プローブ108は携帯可能であり、医療環境での使用に適している。いくつかの事例では、超音波プローブ108が超音波画像装置、診断撮像装置、外部撮像装置、経胸壁心エコー検査(TTE)プローブ、及び／又はそれらの組合せとして参照され得る。

超音波プローブ108は、ユーザによる手持ちハンドヘルドのために構造的に配置され、寸法決めされ、形状決めされ、及び／又は他の方法で構成されるハウジング110を含む。ハウジング110は、いくつかの例ではハンドルと呼ぶことができる。ハウジング110の近位部分107は、いくつかの例ではハンドルと呼ぶことができる。ハウジング110は電子回路116及びトランスデューサアレイ112などの撮像装置108の様々な構成要素を囲み、保護する。様々なコンポーネントを固定するための空間フレームなどの内部構造を、ハウジング110内に配置することができる。いくつかの実施形態では、ハウジング110が製造中に互いに接合される2つ以上の部分を含む。ハウジング110は、プラスチック、ポリマー、複合材料、又はこれらの組み合わせを含む任意の適切な材料から形成することができる。

ハウジング110及び／又は超音波プローブ108は、近位端117で終端する近位部分107と、遠位端115で終端する遠位部分105とを含む。いくつかの例では、超音波プローブ108が近位部分107及び遠位部分105を有するものとして説明することができる。トランスデューサアレイ112を含む超音波プローブ108の撮像アセンブリは、遠位部分105に配置される。超音波プローブ108の撮像アセンブリの全部又は一部は、遠位端115を画定することができる。トランスデューサアレイ112は、ハウジング110に直接的又は間接的に結合することができる。超音波プローブ108のオペレータは解剖学的構造が弾性的に圧縮されるように、超音波プローブ108の遠位端115を患者の身体に接触させることができる。例えば、トランスデューサアレイ112を含む撮像アセンブリは、被検体の身体の上に直接、又は身体に隣接して配置されてもよい。いくつかの例では、遠位部分105はトランスデューサアレイ112が被検体の身体に隣接するように、対象の身体に直接接触して配置される。

超音波プローブ108は、患者の任意の適切な解剖学的構造に関連する超音波撮像データを取得するように構成される。例えば、超音波プローブ108は肝臓、心臓、腎臓、胆嚢、膵臓、肺を含む器官、管、腸、脳、硬膜嚢、脊髄及び末梢神経を含む神経系構造、尿路、ならびに血管、血液室又は心臓の他の部分、及び／又は身体の他の系内の弁を含むが、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型を検査するために使用され得る。解剖学的構造は、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。自然構造に加えて、超音波プローブ108は限定はしないが、心臓弁、ステント、シャント、フィルタ、及び他の装置などの人工構造を検査するために使用され得る。

トランスデューサアレイ112は超音波信号を放出し、放出される超音波信号に対応する超音波エコー信号を受信するように構成される。エコー信号は、被検体の身体の解剖学的構造からの超音波信号の反射である。超音波エコー信号は、超音波プローブ108及び／又はコンソール102内の電子回路116によって処理されて、超音波画像を生成することができる。トランスデューサアレイ112は超音波プローブ108の撮像アセンブリの一部であり、トランスデューサアレイ112の送信側の音響窓／レンズ及び整合材料と、トランスデューサアレイ112の背面の音響バッキング材料とを含む。音響窓及び整合材料はトランスデューサアレイ112の送信側から所望の方向(例えば、患者の身体への外向き)への超音波エネルギーの伝播を容易にする音響特性を有する。バッキング材料はトランスデューサアレイ112の背面からの望ましくない方向(例えば、患者の身体から離れる内側)への超音波エネルギーの伝播を妨げるか又は制限する音響特性を有する。

トランスデューサアレイ112は、任意の数のトランスデューサ素子を含むことができる。たとえば、アレイは、2つの音響素子、4つの音響素子、15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、3000個の音響素子、9000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つの音響素子と10000個の間の音響素子を含むことができる。トランスデューサアレイ112のトランスデューサ素子は線形アレイ、平面アレイ、湾曲アレイ、曲線アレイ、円周アレイ、環状アレイ、フェーズドアレイ、マトリクスアレイ、1次元(1D)アレイ、1．x次元アレイ(例えば、1．5Dアレイ)、又は2次元(2D)アレイなど、任意の適切な構成で配列され得る。トランスデューサ素子のアレイ(例えば、1つ以上の行、1つ以上の列、及び／又は1つ以上の向きで配列される)は、均一に又は独立して制御及び活性化され得る。トランスデューサアレイ112は、患者の解剖学的構造の1次元、2次元、及び／又は3次元画像を取得するように構成することができる。超音波トランスデューサ素子は、圧電／ピエゾ抵抗要素、圧電微細加工超音波トランスデューサ(PMUT)要素、容量性微細加工超音波トランスデューサ(CMUT)要素、及び／又は任意の他の適切なタイプの超音波トランスデューサ素子であり得る。

トランスデューサアレイ112は電子回路116と通信する(例えば、電気的に結合される)。電子回路116はトランスデューサアレイ112を制御して、超音波画像データを取得し、及び／又は取得した超音波画像データ又は1つもしくは複数のプリント制御基板(PCB)を処理するための、集積回路(IC)を含む、任意の適切な受動又は能動電子コンポーネントであり得る。例えば、電子回路116は、1つ以上のトランスデューサ制御ロジックダイを含むことができる。電子回路116は、1つ又は複数の特定用途向け集積回路(ASIC)を含むことができる。いくつかの実施形態では、ICのうちの1つ又は複数がマイクロビームフォーマ(μBF)、取得コントローラ、トランシーバ、電力回路、マルチプレクサ回路(MUX)などを備えることができる。いくつかの実施形態では、電子回路116がプロセッサ、メモリ、ジャイロスコープ、及び／又は加速度計を含むことができる。電子回路116は、図示のようにPCB 270を含むことができる。抵抗器、キャパシタ、トランジスタ、前述の構成要素の何れか、又は任意の他の電気部品を含むがこれらに限定されない様々な電気部品272が、PCBに実装され得る。PCB 270及び電気部品272を含む電子回路116は、超音波プローブ108内に配置され、ハウジング110によって囲まれる。

超音波プローブ108はコンソール102と超音波プローブ108の1つ以上のコンポーネント(例えば、トランスデューサアレイ112及び／又は電子回路116)との間の信号通信を提供するケーブル114を含む。ケーブル114は、コンソール102と超音波プローブ108との間で電気信号を搬送するように構成される複数の導電体120を含む。導電体120は、絶縁材料の1つ以上の層によって囲まれた裸のワイヤであってもよい。絶縁材料は、典型的にはポリマーベースの複合材料、ナイロン、及び／又はポリ塩化ビニル(PVC)合成プラスチックポリマーである。いくつかの実施形態では、導体は同軸であってもよい。同軸構造は、PTFE又は拡張PTFE内側誘電体及びPET又はPTFEの外側誘電体を使用することができる。例えば、トランスデューサアレイ112によって得られた撮像データを表す電気信号は、超音波プローブ108からコンソール102に導電体120を介して送信することができる。制御信号及び／又は電力は、コンソール102から導電体120を介して超音波プローブ108に送信することができる。ケーブル114及び／又は導電体120は、任意のバージョンの専用接続、イーサネット(登録商標)接続、ユニバーサルシリアルバス(USB)接続、又は任意のバージョンのミニUSBなど、任意のタイプの有線接続を提供することができる。

ケーブル114はまた、導電体120を取り囲む導管118を含むことができる。導管118は管として形成され、超音波画像装置108のケーブル114内の導電体120を保護し、ルーティングするために使用される。導管118は、可撓性であってもよく、ポリマー、プラスチック、金属、繊維、他の適切な材料、及び／又はそれらの組み合わせから作製されてもよい。導管118は、外部要素への直接的な露出を防止することによって、導電体120を保護する。ケーブル114の遠位部分109は、超音波プローブ108のハウジング110の近位部分107に結合される。

コネクタ124は、ケーブル114の近位部分113に位置する。コネクタ124は、コンソール102と取り外し可能に結合するように構成される。超音波プローブ108とコンソール102との間の信号通信は、コネクタ124がコンソール102のレセプタクル103内に受容されるときに確立される。この点に関して、超音波プローブ108は、コンソール102に電気的及び／又は機械的に結合することができる。コンソール102は、いくつかの例ではコンピュータ又はコンピューティング装置として参照され得る。コンソール102は、ユーザインターフェース104及びディスプレイ106を含む。コンソール102は超音波プローブ108によって取得される超音波撮像データを処理して超音波画像を生成し、ディスプレイ106に出力するように構成される。ユーザは、ユーザインターフェース104において入力を提供することによって、超音波プローブ108による超音波撮像データの取得及び／又は超音波画像のディスプレイの様々な態様を制御することができる。撮像装置108及びディスプレイ106は、コンソール102に直接又は間接的に通信可能に結合され得る。

1つ又は複数の画像処理ステップは、コンソール102及び／又は超音波プローブ108によって完了することができる。コンソール102及び／又は超音波プローブ108は、メモリと通信する1つ又は複数のプロセッサを含むことができる。プロセッサは、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、中央処理装置(CPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、別のハードウェアデバイス、ファームウェアデバイス、又は本明細書で説明する動作を実行するように構成されるそれらの任意の組合せであり得る。いくつかの実施形態では、メモリがランダムアクセスメモリ(RAM)である。他の実施形態では、メモリがキャッシュメモリ(例えば、プロセッサのキャッシュメモリ)、磁気抵抗RAM(MRAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、フィールドプログラマブルゲートアレイ読み取り専用メモリ(PROM)、消去可能フィールドプログラマブルゲートアレイ読み取り専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能フィールドプログラマブルゲートアレイ読み取り専用メモリ(EEPROM)、フラッシュメモリ、ソリッドステートメモリ装置、ハードディスクドライブ、他の形態の揮発性メモリ及び不揮発性メモリ、又は異なるタイプのメモリの組合せである。いくつかの実施形態では、メモリが非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。メモリは、命令を記憶することができる。命令はプロセッサによって実行されるときに、本明細書で説明する動作をプロセッサに実行させる命令を含み得る。

コンソール102は図1の図示される実施形態における可動カートであるが、コンソール102は統合プロセッサ、メモリ、及びディスプレイを有するモバイルデバイス(たとえば、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、又は携帯情報端末(PDA))であり得ることが理解される。たとえば、モバイル装置のタッチスクリーンは、ユーザインターフェース104及びディスプレイ106であり得る。

図2は、本開示の態様による、超音波プローブ108の部分的に透明な斜視図である。図2は、図1を参照して前述したトランスデューサアレイ112、プローブハウジング110、及び電子回路116の例示的な実施形態を示す。さらに、図2は、音響バッキング材料210、ヒートシンク220、ヒートパイプ230、及びスペーサ240を示す。

図2に示すように、トランスデューサアレイ112は遠位端255の近くのプローブハウジング110の遠位部分250に配置することができ、図1を参照して説明したように、任意の適切なタイプのものとすることができる。ハウジング110はまた、図示のように、近位領域260及び近位端265を含む。音響バッキング材料210はトランスデューサアレイ112の近位に、かつヒートシンク220の遠位に配置され得る。音響バッキング材料の1つの目的は、トランスデューサアレイ112から近位方向に伝播し得るトランスデューサアレイ112によって生成される音響エネルギーを吸収することである。音響バッキング材料210のさらなる特徴は、以下の図3を参照してより詳細に説明される。

プローブハウジング110は、複数の部分を含んでもよい。例えば、図2に示されるように、ハウジング110は、図2に部分的に透明なコンポーネントとして示されるハウジング部分110aと、図2に固体コンポーネントとして示され、部分110aに対向して配置されるハウジング部分110bとの2つの部分を含むことができる。

ヒートシンク220は、音響バッキング材料210の近位に配置することができる。ヒートシンク220はトランスデューサアレイ112の近くに配置されるように、ハウジング110内に配置されてもよい。ヒートシンク220の目的はトランスデューサアレイ112及び／又はバッキング材料210によって生成される熱を吸収し、以下でより詳細に論じられるように、その熱をプローブ108の他の部分に放散することである。いくつかの実施形態では、トランスデューサアレイ112が音響エネルギーを生成するために圧電結晶から構築され得る。これらの圧電結晶はまた、超音波プローブの許容温度に対する規制限界を超えて患者の身体に伝達され得る熱を生成し得る。トランスデューサアレイ112は、プローブ108内の熱源とすることができる。多くのアプリケーションにおいて、トランスデューサアレイ112自体は、熱伝導性材料で構成されなくてもよい。加えて、音響レンズ又はトランスデューサアレイ112に関する他の材料など、プローブ内の他の構成要素は熱伝導性ではない材料(たとえば、ポリマー又はセラミック)から構成され得る。したがって、ヒートシンク220は熱伝導性材料で構成することができ、プローブ温度が許容されないレベルに達する前に、トランスデューサアレイ112から熱をより効率的に放散させることができる。

一般に、ヒートパイプ230は、プローブハウジング110の遠位部分250及び／又は遠位端255において、トランスデューサアレイ112及び／又は音響バッキング材料210などの熱源から熱を伝達する。図2に示すヒートパイプ230は、遠位部分232及び近位部分234を含むことができる。ヒートパイプ230は、ヒートパイプと呼ばれることもある。ヒートパイプ230の遠位部分232は、ヒートシンク220に機械的及び熱的に結合される。ヒートパイプ230の近位部分234は以下でより詳細に説明されるように、ハウジング110内のヒートスプレッダ材料に機械的及び熱的に結合される。ヒートパイプ230の目的は、ヒートシンク220からヒートスプレッダ材料に熱を効率的に伝達することである。図示のように、ヒートパイプ230は回路116、PCB 270、又は電気部品272など、ハウジング110内の他の構成要素のための空間を作るか、又はそれを回避するために、屈曲形状に形成され得る。いくつかの実施形態では、ヒートパイプ230がスクリュー受信器280又はハウジング110内の他の方法、部品、又は構成要素などの1つ又は複数の締結具構造の周りに曲がるように成形され得る。

スペーサ240は、ヒートパイプ230の近位部分234の近くのハウジング110内に配置されてもよく、ヒートパイプ230の近位部分234を、ハウジング110の内面上に配置されてもよいヒートスプレッダ材料と接触するように付勢してもよい。スペーサ240及びヒートスプレッダ材料のさらなる態様は、以下でより詳細に説明される。

プローブ108は、図2に示されるヒートパイプ230に加えて、任意の適切な数のヒートパイプ230を含み得ることに留意される。例えば、1つの追加のヒートパイプ230を、図示のヒートパイプ230と同様の形状のプローブ108内に配置することができる。この追加のヒートパイプ230は図示の電子回路116の反対側に配置することができ、図3を参照してより詳細に説明する。追加の実施形態では、追加のヒートパイプ230がハウジング108内の様々な構成要素の様々な形状、配置、及び／又は構成を変更することによって、ヒートシンク220及びヒートスプレッダ材料の両方と接触して配置され得ることが明らかであろう。図示又は説明される任意のヒートパイプ230は、任意の適切な形状であってもよい。

図3は、本開示の態様による超音波プローブ108の概略断面側面図である。図3の超音波プローブ108の図は、x軸及びz軸によって画定される平面に沿っている。図3は、音響バッキング材料210と、ヒートシンク本体222及びヒートシンクフィン226を含むヒートシンク220とを示す。図3はさらに、トランスデューサアレイ112、音響レンズ310、プローブハウジング110の内部内に延在するヒートパイプ230、スペーサ240、取り付けブラケット320、及び機械ねじ322を示す。座標系インジケータ390も示されている。インジケータ390は、x軸及びz軸を示す。

音響バッキング材料210は、音響素子のトランスデューサアレイ112の裏側に配置されてもよい。音響バッキング材料210はさらに、吸収性材料、音響絶縁材料、又は任意の他の適切な用語と呼ばれることがある。バッキング材料210は、トランスデューサアレイ112によって生成される音響エネルギーを吸収するように選択され得る。このようにして、バッキング材料210は音響エネルギーがトランスデューサアレイ112の近位方向に伝播することを防止し、及び／又はトランスデューサアレイ112によって近位方向から受信され得る音響エネルギーを防止し、より正確な超音波データをもたらすことができる。音響バッキング材料は限定されるものではないが、エポキシ樹脂又は熱可塑性樹脂を含む任意の適切な材料で構成され、超音波エネルギーの散逸を高めるために充填剤を含むか、又は充填剤を含まない。いくつかの実施形態では音響バッキング材料210がトランスデューサアレイ112に直接隣接して配置されるので、材料210はトランスデューサアレイ112と同様の形状に適合し得るが、任意の適切な形状又はサイズであってもよい。いくつかの実施形態では、音響バッキング材料210がプローブ108内の熱源となり得るように、音波と音響バッキング材料210との間の相互作用によって熱を発生させることもできる。

バッキング材料210は図示のように、ヒートシンク220の遠位に配置される。ヒートシンク220はさらに、放熱器と称されてもよい。ヒートシンク220はまた、任意の適切な形状又はサイズであってもよい。ヒートシンク220は、熱伝導性材料から構成されてもよく、銀、銅、金、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミニウム、タングステン、グラファイト、亜鉛、他の適切な材料、及び／又はそれらの組み合わせなどの非金属、金属、又は金属合金であってもよい。ヒートシンク220の高い熱伝導率が与えられると、ヒートシンクは、トランスデューサアレイ112からヒートパイプ230に熱を効率的に伝達することができる。

いくつかの実施形態では、ヒートシンク220が本体222と、いくつかのフィン226とを含むことができる。ヒートシンク本体222は、近位領域228及び遠位領域224を有する。フィン226は、本体222の遠位領域224から延びることができる。ヒートシンク220は、任意の適切な数のフィン226を含むことができる。フィン226はまた、任意の適切な形状、パターン、長さであってもよく、又は任意の適切な経路に従って本体222から延在してもよい。いくつかの実施形態では、フィン226がヒートシンク本体222からトランスデューサアレイ112に向かって遠位に延在してもよい。例えば、フィン226は、トランスデューサアレイ112とヒートシンク本体222との間に配置されてもよい。ヒートシンク220のフィン226のセットは図2に示されるように、音響バッキング材料210内に埋め込まれてもよい。音響バッキング材料210はフィン226のそれぞれを取り囲み、フィン226のすべての外点が音響バッキング材料と接触するようにすることができる。いくつかの実施形態では、音響バッキング材料210がフィン226上に鋳造される樹脂であってもよい。

ヒートシンク220の有効性はヒートシンクフィン226とトランスデューサアレイとの間の距離と、ヒートシンクフィン226自体の長さとの両方に依存するので、音響バッキング材料210は高度に減衰性の材料から選択され得る。例えば、音響バッキング材料210の減衰は、少なくとも15dB／mm又は15dB／mmより大きくてもよい。音響バッキング材料210に高減衰性材料を使用することによって、不要な音響エネルギーを十分に減衰させるのに必要な材料210が少なくなり、トランスデューサアレイ112とヒートシンク本体との間の材料の層210がより薄くなり得る。バッキング材料210のより薄い層はより短い、したがってより有効なヒートシンクフィン226を可能にする。これらのより短いフィン226は熱源(例えば、トランスデューサアレイ112)とヒートシンク220の本体222との間の熱抵抗を低減する。ヒートシンク220のフィン226は、トランスデューサアレイ112からある距離だけ離間されてもよい。フィン226はトランスデューサアレイ112からの熱放散を最適化するために、トランスデューサアレイ112の非常に近くに配置されてもよい。例えば、フィン226の遠位端は、トランスデューサアレイ112の1mm以下の範囲内に配置されてもよい。

図4に示すように、ヒートシンク220の本体222は、湾曲した上部224を含むことができる。この屈曲上部224の遠位端部は、プローブ108のトランスデューサアレイ112及び音響レンズ310と実質的に同じ曲率であってもよい。図4はさらに、バッキング材料210内の湾曲した上部224から遠位に延びるフィン226を示している。

図3は、ヒートパイプ230をさらに示している。ヒートパイプ230は、装置108から熱を排出するように構成され得る。各ヒートパイプ230の遠位部分232の断面は、ヒートシンク本体222の近位領域228に隣接して示され、ヒートシンク220と物理的及び／又は熱的に接触し得る。熱界面材料312は、ヒートパイプ230の遠位部分232とヒートシンク220の近位領域228との間に配置され得る。ヒートシンク220と同様に、ヒートパイプ230は、熱伝導性材料から構成されてもよい。例えば、ヒートパイプ230は、作動流体として水又はアンモニアを有するアルミニウム又は銅で構成されてもよい。さらに、ヒートパイプ230は、様々なコンポーネント及び／又は構造を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ヒートパイプ230はそれぞれ、ヒートパイプ230の外側を形成し、高熱伝導性材料で構成されるエンベロープを含むことができる。包絡線は、ウィック構造及び作動流体を封入することができる。ウィック構造は包絡線の内壁に取り付けることができ、ヒートパイプに沿って作動流体を吸収し、分配することができる。芯は、任意の適切な材料で構成されてもよく、銅、アルミニウム、又は他の材料を含むがこれらに限定されない多孔質金属構造であってもよい。ヒートパイプ230内の作動流体は、蒸留水であってもよい。他の実施形態では、作動流体が代替的に、アンモニア、窒素、アセトン、メタノール、メチルアミン、ペンタン、プロピレン、又は任意の他の適切な作動流体であってもよい。

ヒートパイプ230は図3に示されるように、ヒートパイプ230の遠位領域232がヒートシンク220の近位部分228に物理的及び／又は熱的に結合されるように成形されてもよい。ヒートパイプ230の形状及び位置決めの追加の特徴及び態様を、図4及び図5を参照してより詳細に説明する。しかしながら、図3に示されるように、ヒートパイプ230の遠位部分232は、取り付けブラケット320によってヒートシンク220の近位部分228と物理的に接触することができる。取付ブラケット320は、ヒートパイプ230がヒートシンク本体222に近接して延びることができる空間を可能にするように成形されてもよい。したがって、ヒートパイプ230はヒートシンク220と接触させられ得、次いで、取り付けブラケット320はヒートパイプの上に配置され、1つ又は複数の機械ねじ322を介してヒートシンク220に固定され得る。ヒートシンク220は1つ以上のねじ穴を含むことができ、その中に1つ以上の機械ねじ322が受容され、取り付けブラケット320をヒートパイプ230及び／又はヒートシンク220としっかりと接触させ、ヒートパイプ230をヒートシンク220に固定又は結合することができる。取付ブラケット320は、ヒートシンク220及び／又はヒートパイプ230と同じ材料で構成されてもよく、又は異なる材料で構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、ヒートパイプ230が追加又は代替として、はんだ付け又は熱伝導性エポキシを介してヒートシンク220に結合され得る。いくつかの実施形態では、ブラケット320は省略されてもよい。ヒートパイプ230は、ヒートシンク220及び／又はブラケット320に機械的及び熱的に結合され得る。そのような実施形態では、はんだ付け又は熱伝導性エポキシがヒートパイプ230の遠位部分232の外面を完全に取り囲んでもよく、又はヒートパイプ230の一部分のみと接触してもよい。いくつかの実施形態では、図4を参照してより詳細に説明するように、ヒートパイプ230とヒートシンク220との間に熱界面材料を配置することもできる。

それらの近位部分234において、ヒートパイプ230は図3に示されるスペーサ240によって、プローブ108の中心線又は中心長手方向軸から外向きに、又は離れるように押され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ヒートパイプ230の近位領域234はヒートパイプ230がヒートシンク220から離れるように延びるにつれて、ハウジング110に向かって外向きに徐々に傾斜してもよい。スペーサ240は、ヒートパイプ230の近位部分234を、ハウジング110の内面及び／又はハウジング110の内面上のヒートスプレッダ材料と物理的及び／又は熱的に接触させることができる。スペーサ240は、プローブ108の中心線に面するように配置される内面242と、プローブ108の外部に面する外面244とを含むことができる。スペーサ240は、ヒートパイプ230が図示のようにPCB 270及び電子コンポーネント272から離れて配置されるように配置されてもよい。このようにして、スペーサ240の内面242は、PCB 270及びPCB 270に実装される電子コンポーネント272と物理的に接触することができる。スペーサ240の外面244は、ヒートパイプ230と物理的に接触することができる。このようにして、スペーサ240は、ヒートパイプ230をPCB 270及び電子コンポーネント272から分離する。

図4は、本開示の態様による、超音波プローブ108の概略断面正面図又は背面図である。図4は、本開示の態様による、超音波プローブ108の概略断面正面図又は背面図である図5に関連して説明される。図4及び図5における超音波プローブ108のビューは、x軸及びy軸によって画定される平面に沿っている。図4はプローブ108の遠位領域250を示し、他の構成要素の中でも、音響レンズ310、トランスデューサアレイ112、音響バッキング材料210、ヒートシンク220、熱界面材料312、いくつかの異なる領域を有するヒートパイプ230、スクリュー受信器280、取り付けブラケット320、機械ねじ322、PCB 270及び電子コンポーネント272を含む回路116、ならびにハウジング110を示す。

図4に示されるように、ヒートシンク220の本体222は、近位領域228及び遠位又は湾曲領域224を有する。フィン226は、湾曲領域224の遠位領域224から音響バッキング材料210内に延在してもよく、図4の湾曲破線によって示されるような湾曲プロファイルを形成してもよい。他の実施形態では、トランスデューサアレイ112が湾曲プロファイルを形成しなくてもよい。例えば、図1を参照して述べたように、トランスデューサアレイ112は、線形又は平面であってもよい。そのような実施形態ではヒートシンク220及びヒートシンクフィン226が湾曲していなくてもよいが、トランスデューサアレイ112の近くに配置されてもよく、線形又は平面プロファイルであってもよい。

熱界面材料312は図示のように、ヒートシンク220の近位部分228とヒートパイプ230の遠位外面との間に配置されてもよい。この熱界面材料312は、フィルムと呼ばれることもある。材料312は、シリコン系材料又は任意の他の適切な材料であってもよい。いくつかの実施形態では、熱界面材料が3M Tape 8810、Berquist HF300P-0．004-00-10．5／250、又は他の材料などの市販の材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、材料312がその場硬化材料であってもよい。材料312は、ダイカットグラファイトシートであってもよい。材料312は、柔軟であってもよく、ヒートシンク220及びヒートパイプ230が良好な熱接触にもたらされることを確実にしてもよい。材料312はまた、ヒートシンク220の表面とヒートパイプ230との間の空隙を最小限に抑えることができる。ヒートシンク220に関して、熱界面材料312は、ヒートシンク220のフィン226としてヒートシンク220の反対側に配置されてもよい。

図4に示すように、ヒートパイプ230は、領域432、領域434、領域436、及び領域438を含むことができる。領域432と領域434との間のヒートパイプ230の遠位部分232は、ヒートシンク220の表面に沿って延びることができる。この遠位部分232に沿って、ヒートパイプ230はヒートシンク220及び／又は熱界面材料312と接触するヒートパイプ230の表面領域を最大にして、この遷移点での熱伝達を最適化するように、平坦化されるプロファイルであってもよい。図3に示されるように、領域432と領域434との間のこの部分に沿ったヒートパイプ230の断面形状は、平坦な上面及び底面を有する楕円形であってもよい。他の実施形態では、断面形状は異なってもよい。

領域434において、ヒートパイプ230は、ヒートシンク220から離れるように湾曲してもよい。次いで、ヒートパイプ230は、回路116などの他の構成要素、又はプローブ108内の他の構造もしくは構成要素の周りを湾曲することができる。領域434と領域436との間のこの湾曲又は中央部分233に沿って、ヒートパイプ230は平坦化されなくてもよい。ヒートパイプ230の断面形状は、領域434から領域436まで実質的に円形であってもよい。また、断面形状は異なっていてもよい。ヒートパイプ230の断面形状は中央領域233において円形であるので、中央部分233の表面積は、遠位領域232又は近位領域234の何れかにおけるヒートパイプ230の表面積よりも小さい。

領域436から領域438までヒートパイプの近位部分234に沿って図5に示す領域532まで延在するヒートパイプ230は、領域432から領域434まで延在する遠位領域232と同様の平坦なプロファイルであってもよい。例えば、領域436から領域532(図5)までのヒートパイプ230の断面形状は領域432から領域434までの断面形状と同様の形状、例えば、平坦な上面及び底面を有する楕円形、又は任意の他の適切な形状であってもよい。領域436から領域532(図5)へのこの平坦化は、ヒートスプレッダ材料及び／又はハウジング110の内壁と接触させられるヒートパイプ230の表面積を最大化して、この接合部における熱伝達を最適化することができる。

プローブハウジング110は図5及び図6に示すように、内面610及び外面620を含むことができる。図5に示されるヒートスプレッダ材料550は、ハウジング110の内面610に接着されてもよい。図5はまた、x軸及びy軸を再び示す座標系インジケータ490を含む。いくつかの実施形態では、ハウジング110が図6に示すハウジング部分110bと同様に、図2を参照して説明したように、互いに接合される2つの構造(例えば、2つの半分)、部分110a、及び部分110bを含むことができる。ハウジング110は、本明細書で論じられる構成要素のうちの1つ又は複数を完全に又は部分的に封入することができる。ヒートスプレッダ材料550は、ハウジング110を共に形成する各ハウジング部分の内面に結合することができる。このようにして、図3に示されるヒートパイプ230の一方は一方のハウジング構造の一方のヒートスプレッダ材料550と物理的及び／又は熱的に接触し得、図3の他方のヒートパイプ230は他方のハウジング構造の他方のヒートスプレッダ材料550と物理的及び／又は熱的に接触し得る。

ヒートスプレッダ材料550は、熱を効率的に放散するように構成され得る。素子550は、熱分解グラファイトシートなどの熱伝導性材料から構成されてもよい。素子550はまた、銅、例えばアルミニウム1100を含むアルミニウム、又は高い熱伝導率を有する他の材料、他の適切な平面状熱伝導性材料、及び／又はこれらの組み合わせなどの任意の他の適切な材料から構成されてもよい。ヒートスプレッダ材料550は、ヒートスプレッダ、放熱体、ヒートスプレッダ材料、又は任意の他の適切な用語と呼ばれることもある。ヒートスプレッダ材料550は、ハウジング110の内面に積層されてもよい。例えば、接着剤は、ハウジング部分110a及び／又は110bの内面610と接触して配置されるヒートスプレッダ材料550の一方の側に配置されてもよい。素子550は、任意の適切なサイズ又は形状であってもよい。素子550は、ハウジング110の内側輪郭に従うことができる。素子550は素子550からハウジング110への、及びその後の外部環境への熱伝達を最適化するために、可能な限り大きいか、又は可能な限りハウジング110の内面の最も表面積と接触するように構成され得る。

熱界面材料520は、ヒートパイプ230の近位領域234と、パイプ230が物理的及び／又は熱的に接触するヒートスプレッダ材料550との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、この熱界面材料520が熱伝導性であり、図4を参照して説明した熱界面材料312がヒートパイプ230の遠位部分232とヒートシンク220の近位部分228との間の熱伝達を促進する方法と同様に、ヒートパイプ230とヒートスプレッダ材料500との間の熱伝達を促進する。いくつかの実施形態では、熱界面材料520が熱界面材料312と実質的に同様であってもよい。他の実施形態では、熱界面520が熱界面材料312と異なってもよい。熱界面材料520及び／又は312は、ギャップ充填ペースト、熱界面ペースト、ギャップ充填材料、充填材料、界面材料、又は任意の他の適切な用語とも呼ばれ得る。

いくつかの実施形態では、熱界面材料520がヒートパイプ230の近位部分234(例えば、パイプ230の領域438から領域532)とヒートスプレッダ材料550との間に塗布されるギャップ充填ペーストであり得る。熱界面材料520は熱伝導性であってもよい。いくつかの実施形態では、材料520がヒートパイプ230の近位部分234をヒートスプレッダ材料550に固定するための接着特性を有する可能性がある。いくつかの実施形態では、スペーサ240が組み立て中にヒートパイプ230に隣接して配置された後で、ハウジング構造110a及び110bが共に着座して内部構成要素を囲む前に、スペーサ240はヒートパイプ230の近位領域234を、ハウジング110が許容するよりもz軸に沿って外向きに突出するように、外向きに付勢することができる。結果として、ハウジング110の2つの構造110a及び110bをアセンブリ上に着座させる行為はヒートパイプの近位領域234をz軸に沿って内側に押し、スペーサ240を圧縮し、したがって、ヒートパイプ230に圧力を印加し、ヒートスプレッダ550との確実な接触を形成する。スペーサ240がヒートパイプ230の近位領域234をヒートスプレッダ材料550とより密接に接触させると、熱界面ペースト520が流れて変位し、その結果、ヒートパイプ230の近位領域234が熱分解ヒートスプレッダ550と接触することができる大きな領域が生じる。熱界面材料520の1つの目的は熱伝達を最大にするために、ヒートパイプ230とスプレッダ550との間の任意の空隙を充填することであり得る。任意の適切な量の熱界面材料520を、パイプ230とスプレッダ550との間に配置することができる。いくつかの実施形態では、約3乃至4mmの熱界面材料がパイプ230の近位部分234とヒートスプレッダ550との間に配置される。

図5は、前述のスペーサ240をさらに示している。図3に示されるように、1つのスペーサ240が、ヒートパイプ230の各々の近位部分234の内側に配置されてもよい。このようにして、単一のヒートパイプを、1つのスペーサ240と1つのヒートスプレッダ550との間に配置することができる。いくつかの実施形態では、スペーサ240が2つの別個の構造を含んでもよい。スペーサ240の厚さは、スペーサ240の遠位領域242において最小厚さであってもよく、スペーサがスペーサ240の近位領域244において最大厚さであるように、近位方向に延在する厚さが増加してもよい。このようにして、スペーサ240は、楔形構造を形成することができる。いずれの構成においても、スペーサ240は、ヒートパイプ230の近位部分234を、ヒートパイプ230の中央部分233よりもハウジング110の内面の近くに付勢することができる。中央部分233は、湾曲部分と呼ばれることもある。

図6は、本開示の態様による、超音波プローブハウジング110の一部分の概略斜視図である。図6は、プローブ108のハウジング110に含まれ得るか、又はハウジング110を形成する構造の半分であり得る1つの構造を示す。ハウジング110の内面に接着されて示されているのは、ヒートスプレッダ材料550である。前述のように、ヒートスプレッダ材料550は、ハウジング110の内面に積層されてもよく、又は任意の他の適切な手段によって接着されてもよい。スプレッダ550は、スプレッダ550とハウジング110の内面との間の接触表面積を最大にするように構成されてもよく、したがって、ハウジング110の内面に可能な沿って延在してもよい。示されるハウジング110の外面は、超音波システム100のユーザによって把持されるように構成され得る。

ヒートスプレッダフィルム550は一方の面に一体型感圧接着剤(PSA)を有し、他方の面に積層される保護PETフィルムを有するバルク熱分解グラファイトシート(PGS)からダイカットされてもよい。ヒートスプレッダ550の形状及びレリーフカットは、トランスデューサハウジング110の内面との表面積接触を最大にするように構成されてもよい。1つのヒートスプレッダ550はハウジング110への濡れ面積を最大にしながら、しわを除去又は最小にするように、左右のハウジング半体110の両方の内面に適用されてもよい。

トランスデューサプローブ108のEMI RFIシールドを補うために、熱スプレッダ550のPGSシートは導電性塗料又は金属めっきを使用してトランスデューサハウジングの内面を金属化し、PGSフィルム上に導電性PSA接着剤を利用することによって、電気シールド潜在的なに接続されてもよい。ハウジング110は、プローブ108内の電子機器116のための電気シールド及び／又は磁気シールドを形成することができる。このシールドは、ハウジング110の内面又は外面に沿って配置される様々な導電性コンポーネントを含むことができる。このシールドは、様々な電磁信号又は高周波信号がプローブ108内の様々な構成要素の性能を変化させることを防止することができる。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ550のPGSシートがこのシールドに一体化されてもよく、又はこのシールドの構成要素であってもよい。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダがダイ成形される金属箔であってもよい。

いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ材料550はPGSがEMI RFI遮蔽回路の一部であることを可能にする導電性PSA接着剤を利用して、ハウジング110の内面に取り付けられてもよい。他の実施形態では、ヒートスプレッダ材料550が導電性PSA接着剤で取り付けられなくてもよい。むしろ、薄く、柔らかく、非導電性の接着剤を使用することができる。薄い非導電性接着剤はPGSフィルムがハウジングに十分に濡れているとき、PGSシートとハウジングの内面(EMI RFI遮蔽回路の一部)上の導電性コーティング及び／又はめっきとの間の電気的接触を依然として可能にし得る。ハウジング110の内面は、電磁干渉及び／又は高周波干渉に対してプローブ108内の電子機器116のためのシールドを形成する金属化部分をさらに含むことができる。ヒートスプレッダ550は、ハウジング110のこの金属化部分と電気的に連通することができる。これは、導電性接着剤を用いて、又は任意の他の適切な手段によって行うことができる。ヒートスプレッダ550がハウジング110に接着されると、ヒートスプレッダ550は、電磁シールドの一部を形成することができる。いくつかの実施形態では、ヒートスプレッダ材料550が単一の材料シートであってもよく、又は多くの材料シートであってもよい。いくつかのシートはヒートスプレッダ材料550を形成するために、完全に又は部分的に重なってもよい。

図7は、本開示の態様による、熱が超音波プローブ108から放散し得る熱経路700の概略図である。記載される熱経路700に沿った構成要素又はステップの何れかが、変更され、及び／又は他のステップと組み合わされ得ることに留意される。

熱は、トランスデューサアレイ112、整合層、音響レンズ310、音響バッキング材料210、又はプローブ108内の様々な他の構成要素によって生成され得る。トランスデューサアレイ112によって生成される熱は、トランスデューサアレイ112の真後ろに配置される音響バッキング材料210によって部分的に吸収され得る。トランスデューサアレイによって生成される熱は、次いで、ヒートシンク220のフィン226に伝達され得る。次いで、熱はヒートシンク220を通過し、熱界面材料312を介してヒートシンク220と物理的及び／又は熱的に接触しているヒートパイプ230に伝達され得る。次いで、熱は、ヒートパイプを通過してヒートスプレッダ材料550に至ることができる。熱は、熱界面材料520を通過してもよい。熱はまた、又は代替的に、図5を参照して前述したように、熱界面材料の層を通過してもよい。次いで、熱は、ヒートスプレッダ材料550からプローブハウジング110の内面及び／又は外面に伝達され、そこから周囲環境に伝達され得る。このようにして、熱は、超音波プローブ108の遠位表面から放散され、多くの場合、患者の皮膚と物理的に接触させられ得る表面の温度を、任意の規制温度限界内に保つ。

当業者は、上述の装置、システム、及び方法が様々な方法で変更され得ることを認識するのであろう。したがって、当業者は、本開示によって包含される実施形態が上記の特定の例示的な実施形態に限定されないことを理解するのであろう。その点に関して、例示的な実施形態が示され、説明されてきたが、広範囲の修正、変化、及び置換が、前述の開示において企図される。そのような変形は、特許請求の範囲から逸脱することなく、前述になされ得ることが理解される。

Claims (13)

1. 超音波撮像装置であって、
   外面と内面とを備えるハウジングであって、前記外面は、ユーザによって把持されるように構成される、ハウジングと、
   超音波エネルギーを送信し、前記超音波エネルギーに関連する超音波エコーを受信するように構成される音響素子のアレイであって、前記音響素子のアレイは前記ハウジングの端部に配置される、音響素子のアレイと、
   前記ハウジング内に配置され、前記音響素子のアレイによって生成される熱を受け取るように構成されるヒートシンクと、
   前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングの端部から離れて前記熱を伝達するように構成されるヒートパイプであって、前記ヒートパイプは近位部分と遠位部分とを備える、ヒートパイプと、
   前記ハウジングの内面に配置され、前記熱を放散するように構成されるヒートスプレッダ材料と
   を有し、
   前記ヒートパイプの遠位部分は前記ヒートシンクと熱接触し、前記ヒートパイプの近位部分は前記ヒートスプレッダ材料と熱接触し、
   前記ヒートパイプは前記近位部分と前記遠位部分との間の中央部分を備え、前記近位部分及び前記遠位部分は熱接触のための表面積を有する平坦化断面プロファイルを備え、前記中央部分は熱接触のための、前記近位部分及び前記遠位部分の表面積より小さい表面積を有する非平坦化断面プロファイルを備える、
   超音波撮像装置。
2. 前記ヒートパイプは、屈曲形状を有する、請求項1に記載の装置。
3. 前記ヒートスプレッダ材料は熱分解グラファイトを有する、請求項1又は2に記載の装置。
4. 前記ヒートスプレッダ材料を前記ハウジングの内面に接着するように構成される導電性接着剤をさらに備える、請求項1乃至3の何れか一項に記載の装置。
5. 前記音響素子のアレイと通信し、前記ハウジング内に配置される電子機器をさらに備え、
   前記ハウジングの内面は、電磁干渉又は高周波干渉のうちの少なくとも1つに対する前記電子機器のためのシールドを形成する金属化部分を備え、
   前記ヒートスプレッダ材料は、前記ヒートスプレッダ材料が前記シールドの部分を備えるように、前記導電性接着剤を介して前記金属化部分と電気的に通信する、
   請求項４に記載の装置。
6. 前記ヒートシンクは、本体と、前記本体から延在する複数のフィンとを備え、前記複数のフィンは前記音響素子のアレイと前記本体との間に配置される、請求項1乃至5の何れか一項に記載の装置。
7. 前記音響素子のアレイの裏面上に配置される音響バッキング材料をさらに備え、前記複数のフィンは前記音響バッキング材料内に埋め込まれる、請求項6に記載の装置。
8. 熱界面材料をさらに備え、
   前記ヒートパイプの遠位部分は前記ヒートシンクの本体と熱接触し、
   前記熱界面材料は、前記ヒートパイプの遠位部分と前記ヒートシンクの本体との間に配置される、
   請求項6又は7に記載の装置。
9. 取付ブラケットをさらに備え、
   前記ヒートパイプの遠位部分は前記ヒートシンクの本体と熱接触し、
   前記ヒートパイプの遠位部分は前記取付ブラケットに結合され、
   前記取付ブラケットは前記ヒートシンクの本体に結合される、
   請求項6乃至8の何れか一項に記載の装置。
10. 前記ヒートシンクの本体は湾曲部分を備え、
    前記複数のフィンは、前記複数のフィンが湾曲プロファイルを備えるように、前記湾曲部分から延在する、
    請求項6乃至9の何れか一項に記載の装置。
11. 前記音響素子のアレイと通信し、前記ハウジング内に配置される電子機器と、
    前記電子機器と前記ヒートパイプとの間に配置され、前記ヒートパイプの近位部分を、前記ヒートパイプの中央部分より前記ハウジングの内面に近づけるように付勢するように構成されるスペーサと
    をさらに有する、請求項1乃至10の何れか一項に記載の装置。
12. 前記ヒートパイプの近位部分と前記ハウジングの内面との間に配置される熱界面材料をさらに備える、請求項1乃至11の何れか一項に記載の装置。
13. 更なるヒートパイプをさらに備え、
    前記ハウジングは、第2の部分に結合される第1の部分を備え、
    前記ヒートパイプの近位部分は前記ハウジングの第1の部分の内面と熱接触し、
    前記更なるヒートパイプの近位部分は前記ハウジングの第2の部分の内面と熱接触する、
    請求項1乃至12の何れか一項に記載の装置。