KR20120101640A - 초음파 치료 헤드용 변환기 카트리지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료용 초음파 시스템에 관한 것이다. 베이스 유닛은 시스템 전자 부품, 사용자 인터페이스 및 초음파 제어 전자 부품을 포함한다. 초음파 치료 헤드가 베이스 유닛과 전자적으로 연통한다. 치료 헤드는 내부에 결합 유체를 갖는 대체가능한 밀폐된 변환기 카트리지를 포함한다. 냉각 시스템은 결합 유체를 냉각하기 위해 구비된다. 복수의 가이드 표시기가 사용 전에 치료 헤드를 알맞게 정렬하기 위해 환자의 교차 라인과 정렬하도록 치료 헤드 주위에 위치된다. 치료 헤드가 환자와 접촉하는 동안 치료 헤드가 가변 처리를 면적에 제공할 수 있다.

Description

초음파 치료 헤드용 변환기 카트리지{TRANSDUCER CARTRIDGE FOR AN ULTRASOUND THERAPY HEAD}

관련출원 상호 참조

본 출원은, 전체 명세서가 참조로 여기에 통합된, 2009년 9월 29일 출원된 미국 특허 출원 제61/246,937호(대리인 사건 넘버 021356-006500US)의 우선권을 주장한다.

본 발명은 의료용 초음파 시스템에 관한 것이다.

고강도 집속 초음파(High intensity focused ultrasound(HIFU))는 사용이 인기리에 증가하고 있고 의료 업계에서 치료 장치로서 지원한다. 초음파 에너지가 진단을 위해 조직 촬상과 같은 비-치료 절차에서 광범위하게 사용되었다. 고강도 집속 초음파(HIFU)는 원하는 치료 효과를 달성할 목적으로 조직에 다양한 물리적인 효과를 이루기 위해 (진단 초음파를 넘어) 고출력으로 한다. 고강도 집속 초음파(HIFU) 처리 장치에 대해 순환하는 설계 조직은 치료에서 필요로 하는 치료상의 요구에 대한 필요성, 및 의료 장치의 제조자에 의해 생성된 장치의 수용성에 맞추어진다. 이것은 특히 심미적 의료에 해당하고, 거기에서 치료적 효용을 갖는 장치가 심미적 의료 및 고객에 대한 의사들에 의한 엄격한 효용성, 영상 및 유용성 요구에 충족해야 한다.

본 발명은, 본 발명의 시스템 및 방법에서 사용하는 치료 헤드를 형성하기 위해 몸체에 연결될 수 있는 카트리지를 제공한다. 카트리지는 음향 창을 내부에 갖고, 내부 용량 및 외부면을 갖는 벽을 포함하는 밀폐 용기를 포함하고, 여기서 내부 용량은 음향 결합 액체로 채워진다. 고강도 집속 초음파 변환기가 밀폐 용기 내에 배치되고, 음향 창과 일반적으로 정렬된 출력면을 갖는다. 지지 부재가 벽의 개구를 통해 통과하고 고강도 집속 초음파 변환기에 결합되어, 치료 헤드 몸체의 드라이버에 변환기를 부착하게 하거나 또는 결합하게 한다. 카트리지 내의 고강도 집속 초음파 변환기의 위치를 조절하기 위해 지지 부재를 조작하면서, 음향 결합 액체의 손실을 방지하기 위해 벽의 개구는 밀폐된다. 밀폐 용기로부터 액체를 제거함이 없이 음향 결합 액체로부터 열을 빼앗기 위하여, 열 교환기가 밀폐 용기에 또는 밀폐 용기 내의 액체에 열적으로 결합하기 위해 더 제공된다. 이런 방법으로, 카트리지는 치료 헤드의 몸체에 간단히 부착함으로써 유사한 카트리지로 대체하여, 완전히 내장되고 사용한 후 배치될 수 있다.

열 교환기는 다양한 구성을 포함할 수 있다. 제1 구성에서, 열 교환기는 밀폐 용기의 내부에 배치되고 밀폐 용기 벽을 통해 형성된 입구 및 출구 포트에 연결된 도관을 포함한다. 이런 구조에 의해, 음향 결합 액체가 냉각수로부터 분리되면서, 냉각수가 음향 결합 액체를 냉각하기 위해 도관을 통해 순환될 수 있다. 예시적 실시예에서, 열 교환 도관은 코일로 되거나 또는 그렇지 않으면 고강도 초음파 변환기를 수납하는 중앙 공간을 포위하기 위한 원주 형태로 형성되어, 상기 변환기에 의해 발생된 열을 더 효율적으로 제거한다. 코일은 열을 제거하는 데 사용가능한 열전달 면적을 증가시키기 위해 사행 세그먼트(serpentine segment)를 더 포함할 수 있다.

대안적 실시예에서, 카트리지의 열 교환기는 카트리지로부터 열을 빼앗기 위해 벽의 외부에 통상적으로 맞물리게 하면서, 밀폐 용기 외부에 결합되는 열전기 장치(펠티에 효과(Peltier effect)에 따르는)를 포함할 수 있다. 열전기 장치는 카트리지 벽에 맞물리는 차가운 측과, 외부에 노출된 "뜨거운(hot)" 측을 가질 것이다. 보통, 열전기 장치가 치료 헤드의 몸체에 통상적으로 존재하는 액체 재순환 냉각기와 접속하도록 구성된다.

초음파 변환기가 치료에 사용하기에 적합한 구조를 가질 수 있으나, 통상적으로 쇼트 스택(short stack) 변환기 조립체일 것이다. 음향 결합 액체는 어떤 적절한 열전달 액체도 포함할 수 있으나, 보통은 물일 것이다. 냉각수는 적절한 열전달 액체를 포함하나, 통상적으로 물을 포함할 것이다. 음향 결합 액체를 카트리지 내에서 유지하기 위해, 카트리지의 밀폐 용기가 통상적으로 금속화 층으로 코팅될 것이다. 이것은, 물 손실을 방지하기 위해, 용기가 중합체로 형성되고, 금속화 층이 내부면 전반에 걸쳐 또는 실질적으로 내부면 모두에 형성될 때, 특히 유용하다. 금속화 층은 보통 500 Å 내지 약 1500 Å의 두께를 가지면서, 통상적으로 아주 얇다. 금속화 층의 적절한 두께는 공식 X=[((α-0.09)*1000)/0.03] + 500 에 의해 계산될 수 있고, 여기서 X가 Å 단위의 금속화 층 두께이고 α가 음향 창에서 데시벨 (dB) 단위의 최대 허용가능한 음향 감쇄치(acoustic attenuation)이다.

본 발명은 카트리지에 제거가능하게 부착할 수 있는 몸체와 결합해서 상기 설명된 바와 같이 카트리지를 포함하는 치료 헤드를 더 제공한다. 치료 헤드는 카트리지가 몸체에 부착될 때, 열 교환기를 카트리지에 맞물리게 하는 몸체상의 냉각 인터페이스를 더 포함한다. 그러므로 냉각 인터페이스는 열 교환기로부터 열을 제거할 수 있다. 시스템은, 카트리지가 몸체에 부착될 때, 지지 부재를 카트리지에 맞물리게 하는 기계 인터페이스를 더 포함한다. 고강도 초음파 변환기를 카트리지 내에 선택적으로 위치시키기 위하여, 기계 인터페이스는 몸체의 드라이버로 하여금 지지 부재에 결합하게 한다. 추가로, 카트리지가 몸체에 부착될 때, 전원을 고강도 초음파 변환기에 부착하기 위하여, 전기 인터페이스가 몸체상에 제공된다. 특정 실시예에서, 냉각 인터페이스는 냉각수 재순환 도관을 포함할 수 있고, 기계 인터페이스는 모터를 포함할 수 있고, 전기 인터페이스는 케이블을 포함할 수 있다.

도 1은 종래 기술인 의료용 초음파 시스템의 도시도.
도 2는 일 실시예에 따른 의료용 초음파 시스템의 사시도.
도 3은 일 실시예에 따른 의료용 초음파 시스템의 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 베이스 유닛에 대한 정면도.
도 5는 도 2에 도시된 베이스 유닛에 대한 측면도.
도 6은 일 실시예에 따른 주요 칸의 내부 사시도.
도 7은 일 실시예에 따른 주요 칸의 내부 프로파일 도시도.
도 8은 일 실시예에 따른 커버를 갖는 주요 칸의 사시도.
도 9는 일 실시예에 따라 가스 함유 액체로부터 가스를 분리하는 시스템의 단면도.
도 10a는 도 9의 탈기 시스템 동작의 예시도.
도 10b는 탈기 시스템에 대한 대안적인 실시예의 예시도.
도 11은 다른 실시예에 따라 가스 함유 액체로부터 가스를 분리하는 시스템을 예시하는 개략도.
도 12는 일 실시예에 따라 탈기 장치를 갖는 의료용 초음파 시스템의 블록도.
도 13은 일 실시예에 따른 케이블의 단면도.
도 14는 일 실시예에 따른 치료 헤드의 사시도.
도 15는 일 실시예에 따른 치료 헤드의 사시도.
도 16은 일 실시예에 따른 치료 헤드의 내부 구성을 도시한 투명 프로파일 도시도.
도 17은 도 16의 투명 사시도.
도 18은 도 15의 치료 헤드의 하부 등축성 도시도.
도 19는 일 실시예에 따라 의료용 초음파 시스템의 일부 구성을 나타내는 개략도.
도 20은 일 실시예에 따라 의료용 초음파 시스템의 일부 구성을 나타내는 개략도.
도 21은 일 실시예에 따라 도 16의 치료 헤드의 하부 칸 또는 카트리지에 대한 사시도.
도 22는 도 21의 하부 칸에 대한 분해 사시도.
도 23은 도 22의 치료 헤드에서 열전기 장치 스택 및 관련된 구성에 대한 분해 사시도.
도 24는 상부 및 하부 칸 열전기 장치 스택의 사시도.
도 25는 결합된 열전기 장치 스택의 사시도.
도 26은 도 21의 구성을 분해한 사시도.
도 27a는 다른 실시예에 따라 의료용 초음파 시스템의 구성을 나타내는 개략도.
도 27b는 일 실시예에 따라 상부의 바닥에 대한 등축성 도시도.
도 28은 일 실시예에 따라 치료 헤드에서 변환기 카트리지의 등축성 도시도.
도 29a는 도 28의 변환기 카트리지의 분해 등축성 도시도.
도 29b는 일 실시예에 따라 대안적인 유체 도관을 디스플레이하는 변환기 카트리지의 하부의 등축성 도시도.
도 30은 일 실시예에 따른 열 조절 장치를 갖는 변환기 카트리지의 분해 등축성 도시도.
도 31은 일 실시예에 따른 변환기 카트리지의 분해 등축성 도시도.
도 32a 및 32b는 일 실시예에 따라 압력 조정 메커니즘을 카트리지용으로 제공한 도시도.
도 33a 및 33b는 일 실시예에 따라 압력 조정 메커니즘을 카트리지용으로 제공한 도시도.
도 34는 도 9의 진공 조립체에 대한 예시도.
도 35는 인터페이스 케이블의 대안적인 실시예에 대한 도시도.
도 36a는 높은 스택 변환기 조립체에 대한 도시도.
도 36b 내지 36d는 일 실시예에 따른 쇼트 스택 변환기 조립체에 대한 도시도.
도 37은 일 실시예에 따른 유니그립(unigrip) 핸들의 도시도.
도 38은 일 실시예에 따라 결합 유체 시스템의 블록도.
도 39는 일 실시예에 따라 결합 유체 저장소 및 결합 유체 라인을 갖는 의료용 초음파 시스템의 도시도.
도 40은 일 실시예에 따라 유체 흐름 시스템의 블록도.
도 41은 일 실시예에 따른 스프레이 노즐을 갖는 치료 헤드의 투명 측면도.
도 42는 일 실시예에 따라 핸들 및 핸들에 결합된 스프레이 노즐을 갖는 초음파 헤드의 사시도.
도 43은 일 실시예에 따라 오프셋 스프레이 노즐을 갖는 초음파 헤드의 사시도.
도 44a는 일 실시예에 따라 집적된 노즐을 갖는 초음파 헤드의 사시도.
도 44b는 일 실시예에 따른 액체 분산 장치(들)용으로 가이드 구성을 갖는 초음파 치료 헤드의 도시도.
도 45는 일 실시예에 따라 가변 크기의 정렬 패턴을 환자 몸체에 생성할 때 사용하는 형판의 예시도.
도 46은 일 실시예에서 가변 처리 크기의 패턴을 사용한 예시도.
도 47은 일 실시예에서 가변 치료 정렬 패턴을 사용한 예시도.
도 48은 일 실시예에 따라 컴퓨터 시스템을 단순화한 블록도의 예시도.
도 49는 일 실시예에 따른 일련의 모듈들에 대한 개략도.
도 50은 터치 스크린의 예시도.
도 51은 실시예들에 따라 처리 정보를 제어 모듈에 제공하는 단계에 대한 도시도.
도 52는 실시예들에 따라 가변 처리를 다른 면적에 제공하는 모듈에 대한 예시도.
도 53은 처리 및 처리 안함 구역으로 분할된 전달 구역의 배치도.
도 54는 실시예들에 따라 부분 치료 면적을 설정하는 단계에 대한 도시도.
도 55는 실시예들에 따라 부분 사이트 처리 방법에 대한 도시도.
도 56은 실시예들에 따라 선택적인 처리를 하나의 사이트에 제공하는 방법에 대한 도시도.
도 57은 실시예들에 따라 치료 헤드 사이트에서 선택적인 처리에 대한 다른 방법의 도시도.

다음의 설명에서, 본 발명의 각종 실시예가 설명된다. 설명하기 위해, 특정한 구성 및 상세한 설명이 실시예를 확실하게 이해하기 위해 설명된다. 그러나 통상의 기술자에게는 특정하게 상세한 내용 없이도 본 발명이 실시될 수 있다는 것이 명백하다. 또한, 공지된 특성은 설명되는 실시예를 명확히 하기 위해 생략되거나 단순화된다.

본원에서는 몸체 윤곽 형성을 위한 의료용 초음파 시스템, 의료용 초음파 시스템의 구성, 및 의료용 초음파 시스템을 서비스하고, 갱신하고 사용하는 방법이ㄱ기술된다.

본 발명의 의료용 초음파 시스템은 각종 보조구성을 갖는 2개의 주요 구성을 통상적으로 포함한다. 제1 주요 구성은 베이스 유닛이다. 베이스 유닛의 구성은 플로어에 놓여 시스템의 많은 보조구성을 하우징하는 밀폐형 형태 요소를 제공하도록 설계된 설비의 이동 부분이다. 보조구성의 상세한 설명은 설명 전체에 걸쳐 제공된다. 주로, 크거나 무겁거나 환자로부터 멀리 더 편리하게 위치된 보조구성은 시스템 베이스에 저장된다. 베이스 유닛은 2개의 주요 구성중 더 큰 것을 말한다. 그것은 바퀴를 가질 수 있고 본원에서 카트로 불린다. 베이스 유닛의 이동도는 사용하기 쉽게 하기 위해 제공되나, 본 발명을 제한하는 것으로 되지 않아야 한다.

제2 주요 구성은 처리 헤드이다. 본 발명의 의료용 초음파 시스템의 처리 헤드 구성이 본원의 각종 실시예에서 또한 설명된다. 통상적인 경우에, 처리 헤드가 서로 착탈가능한 2개의 부분을 갖는다. 그런 태양에서 2개의 부분이 알맞게 조립될 때, 처리 헤드가 베이스 유닛과 결합해서 동작하여 의료 목적으로 초음파 에너지를 생성한다. 각 부분은 본원에서 종종 치료 헤드 몸체 및 카트리지로서 언급된다. 대안적으로, 치료 헤드 몸체가 상부 칸인 반면에 카트리지가 하부 칸일 수 있다. 치료 헤드(또는 치료 헤드 몸체)는 내구력 및 확장 사용을 위해 설계되는 보조구성을 포함한다. 카트리지는 대체되기 전에 제한된 사용을 위해 일반적으로 설계되는 보조구성을 포함한다. 처리 헤드 및 치료 헤드는 때로는 교대로 사용되고 상부 칸에 카트리지를 포함할 수 있다. 카트리지는 에너지 방사체를 포함하고, 대부분의 실시예에서 에너지 방사체가 적어도 하나의 고강도 집속 초음파(high intensity focused ultrasound(HIFU))변환기일 수 있다. 카트리지는 보통 제거가능하고 제한된 수명을 갖는다.

시스템의 1차 목적은 몸체 윤곽 성형을 위해 치료 초음파를 제공하는 것이다. 이러한 시스템의 의도된 사용은 비침습적 치료용이다. 즉, 본 시스템 및 다수의 보조구성은, 환자 몸체 외부에 사용하도록 설계되고, 시스템이 저절로 수행할 수 있는 경우를 제외하고는, 최소의 침습적 기술, 수술, 또는 조직 촬상을 포함하지 않는다. 시스템은 환자에 사용되는 진단, 촬상 또는 마취 설비와 독립적으로 동작할 수 있다. 본 발명의 시스템은 비- 위생 분야에서 대안적으로 사용될 수 있다. 다수의 부품 및 시스템 표면의 위생은, 각 사용자가 각종 이유로 인해 그렇게 하도록 선택할 수 있지만, 사용시 필요로 되지 않는다. 본원에서 설명된 본 발명의 다수의 실시예는 종래 기술에 비해 몸체 윤곽 성형을 위해 더 사용할 수 있는 장치를 제공한다.

베이스를 처리 헤드에 연결하기 위해 인터페이스 케이블이 통상적으로 사용된다. 케이블의 다수의 예가 본원에서 설명된다.

각 구성에 대한 다수의 실시예의 설명은 하나의 구성의 하나의 실시예를 다른 구성의 다른 실시예에만 오직 연관시키는 엄격한 요구조건을 의미하지는 않는다. 오히려, 각 베이스 유닛, 처리 헤드 및 인터페이스 케이블이 각종 실시예에서 교환가능하도록 설명된다. 베이스 유닛의 실시예가 치료 헤드의 하나 이상의 실시에로 사용될 수 있고, 역도 가능하다. 베이스 또는 처리 헤드 중 어느 것에 대한 몇몇 실시예는 나머지 구성의 실시예를 논리적으로 배제할 것이다. 통상의 기술자로서는 베이스 유닛 및 처리 헤드의 어떤 짝은 어울리지 않지만, 보통은 한 구성의 각종 실시예가 다른 구성의 각종 실시예와 똑같이 기능하도록 설계된다는 것을 알게 될 것이다. 각종 실시예가 텍스트 및 주석을 단 도면 설명 모두에서 설명된다.

실시예에서, 베이스 유닛은 낮은 중력 중심을 갖는 베이스이고 바퀴를 갖는 프레임에 놓인다. 베이스로부터 연장하는 것은 예를 들어, 결합된 인체 공학 전면 패널 및 주요 시스템 칸이다. 주요 시스템 칸은 바퀴를 갖는 프레임 상에 장착될 수 있고, 인체 공학 전면 패널은 칸의 한 측으로선 역할한다. 전면 패널은 전형적으로 베이스 및 주요 칸으로부터 상향으로 연장한다. 하나 또는 2개의 핸들은 전면 표면으로 보통 집적되어 핸들이 쉽게 도달될 수 있고, 디스플레이 스크린이 쉽게 보기 위해 보통은 인체 공학적으로 위치된다. 전면 패널은 전형적으로 처리 헤드를 제거가능하게 수납하는 적어도 하나의 도킹 포트를 더 소유한다. 추가의 도킹 포트가 또한 전면 패널에 결합될 수 있다.

디스플레이 스크린이 전형적으로 전면 패널의 상단으로부터 연장한다. 이 디스플레이는 또한, 터치 스크린 인터페이스로 될 수 있다. 디스플레이 패널 또는 베이스 유닛이 사용자를 위한 가청 신호를 생성하는 스피커를 가질 수 있다. 키보드, 마우스 또는 포인터 장치와 같은 다른 사용자 인터페이스 장치에 대한 입력이 제공될 수 있다.

베이스 유닛의 주요 칸은 대부분 시스템 전자 부품을 포함한다. 전자 부품은 처리 헤드 커넥터(전기 및 유체 소자) 및 처리 헤드 인터페이스 보드의 그룹과; 디지털 데이터 인터페이스와; 치료 프로세서 및 고전압 트랜스를 포함하는 시스템 전자 부품과; 냉각기/팬, 유체 탱크, 펌프 및 센서를 갖는 유체 시스템(액체 순환 시스템) 용 전자 제어부; 및 시스템 전력 공급부를 포함한다. 유체 시스템은 액체로부터 용해된 가스를 제거하는 탈기 장치를 결합할 수 있다. 추가의 전자 부품은 시스템 내의 기존의 보드들 중 어느 하나에 위치된 하나 이상의 도터 보드 어댑터를 통해 추가될 수 있다.

본 발명의 시스템은 전형적으로 종래 기술과 다른 방법으로 유체 시스템에서 액체를 사용해야 한다. 변환기를 대체할 때 치료 헤드를 가득 채우고 배출하는 대신에, 다수의 실시예가 밀폐된 카트리지에서 변환기를 사용한다. 카트리지는 약 100 내지 200 밀리미터(ml)의 정적 액체 결합 유체를 함유하는 반면에, 종래 기술은 베이스 유닛 및 치료 헤드에 걸쳐 보내진 약 400-500ml의 액체를 사용할 수 있다. 카트리지는 약 120-160ml를 사용하도록 설계될 수 있고, 다른 태양에서는 카트리지가 130-150ml를 함유할 수 있다. 또한, 본원의 실시예들은 자체 내장된 카트리지를 사용한다. 그러므로 결합 유체가 카트리지에서 정적으로 되고, 카트리지를 치료 헤드로부터 제거할 때 대체될 필요가 없다. 다수의 실시예에서 냉각 유체는 결합 액체로부터 구별된다. 냉각 유체는 카트리지에 열적으로 연결된 열 교환기를 통해 순환된다. 열 교환기는 (카트리지에 집적된) 카트리지 내에 있거나 치료 헤드의 일부일 수 있고 카트리지로부터 열을 빼앗는 형태로 될 수 있다. (결합 유체로부터) 분리한 냉각 유체를 사용함으로써 순환 시스템의 길이를 냉각수 순환에 의해 더 효율적으로 이동시킨다. 대부분의 실시예는 일정한 가득 채움 및 배출을 더 필요로 하지 않는 처리 헤드를 제공하여, 유체 시스템으로부터 유출 및 유체 손실을 감소시킨다. 본 발명의 시스템의 일부 실시예의 장점은 대안적으로 변환기 조립체의 대체를 신속하고 깨끗하게 한다는 것이다.

본원에서 압력에 대한 설명은 "절대" 압력 또는 "게이지" 압력을 PSI로 측정하는 것이다. 절대 압력은 대기 압력과 무관하게 측정된 압력이다. 그것은 제로 PSI(스퀘어 인치당 파운드)에 대한 "절대" 압력이다. 게이지 압력은 국부 대기 압력 이상의 압력이다. 게이지 압력은 국부 대기 압력에 설명된 시스템 또는 구성에서 판독된 압력을 플러스한 것이다. 각종의 압력 판독이 이루어지나, 특정하지 않으면, 치료 헤드에 관련한 압력은 일반적으로 게이지 압력이고, 베이스에서 유체 순환 구성의 압력은 일반적으로 절대 압력이다.

분리된(카트리지의 결합 유체로부터 분리된) 냉각수 및 순환 시스템을 사용함으로써 순환 시스템은 카트리지를 냉각하기 위해 보다 적은 냉각 유체 용량을 펌프질한다. 통상적으로, 냉각 시스템은 베이스 유닛에서 약 40 PSI (게이지)의 냉각수를 펌프질하여 약 20 PSI (게이지)의 치료 헤드/카트리지 시스템 압력을 이룬다. 냉각 시스템 압력은 보통 시스템에서 대기 압력 이상이나, (본원에서 설명된) 치료 헤드로부터 유체 저장소로 복귀할 때 대기압 압력에 접근할 수 있다. 이들 실시예에서, 치료 헤드에서 필요한 적은 유체량에 의해 적은 유체 용량이 펌프질 되어, 펌프가 적은 전력을 사용하게 될 수 있다. 종래의 시스템과 같은 동일 레벨의 냉각을 제공하는데 낮은 유체 유속(용량/초)을 필요로 한다는 것은 사실일지도 모른다. 특성은 본 발명의 시스템으로 하여금 종래 기술과 비교해 크기 및 중량에서 거의 적게 되는 부피 및 중량 감소의 다른 면적을 제공하게 한다. 또한, 일부의 실시예에서 유체 시스템은 변환기 주위에 결합 유체를 순환하는 종래 기술의 장치에서 사용된 결합 유체로부터 용해된 가스를 제거하는 탈기 장치를 더 이상 필요로 하지 않는다. 그러므로 이는 시스템 액체가 처리 헤드로부터 환자로의 카트리지 액체의 초음파 에너지 투과시 방해 없이 용해된 개스를 함유하게 되는 장점을 제공한다.

본원에서 설명된 시스템은 전력을 감소시키면 기능면에서 더 높은 집적 레벨을 전형적으로 이용하고 전기 신호가 회로 카드수를 감소시키는 각종 기능 및 도 1에 도시된 종래 기술 시스템과 비교해 시스템 내에 있는 케이블류 간을 상호연결한다.

그 시스템은 시스템을 서비스 컴퓨터 또는 인터넷에 링크하기 위해, 및 미사용된 페이-퍼-뷰 유닛의 소프트웨어 갱신, 시스템 진단 능력, 장부 사용 갱신 및/또는 투자 회복 뱅킹을 ("사용자 사이트"로 공지되고 "Methods and Apparatus for Medical Device Investment Recovery"를 명칭으로 2009년 3월 19일 출원된 동시 계류중인 미국 특허 출원 제12/407,212호에서 설명된) 처리 헤드에 제공하기 위해 사용될 수 있는 10/100/1000 이더넷 라인을 수납하기 위한 이더넷 어댑터를 가질 수 있다.

시스템이 포함된 디스플레이 스크린은 전형적으로 시스템 정보 및 동작 정보를 사용자에 제공한다. 하나의 태양에서, 디스플레이는 터치 스크린 능력을 갖고서, 사용자로 하여금 시스템을 동작시키는 제어 인터페이스로서 스크린을 사용하게 하고, 시스템 상태를 확인하고, 진단 프로그램을 동작시키고, 에러 메시지 및 시스템 경보를 디스플레이하고, 및/또는 사용자 사이트 은행 계좌를 확인하는 바와 같이 시스템 사용과 관련된 비-활동 기능을 확인하기 위해 인터페이스를 사용자에게 제공한다. 디스플레이 스크린은 PDA(personal data assistants) 및 이동 전화에서 사용된 스크린과 유사하게 버튼 터치 스크린 기능 및 동작 민감도를 결합시킬 수 있다. 그것은 대안적으로도 온/오프 스위치를 제공할 수 있고/있거나 스피커를 하우징할 수 있다. 다른 태양에서, 스크린은 종래의 LCD 장치이다.

단일 또는 다기능의 풋 스위치를 연결하기 위해 하나 이상의 풋 스위치 잭이 대안적으로도 구비될 수 있다. 풋 스위치가 시스템의 치료 활동을 제어하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 일부 사용자는 손동작의 치료 처리를 선호하는 반면에 나머지 사용자는 풋 스위치의 사용을 선호한다. 통상적으로, 본 발명의 시스템은 사용되는 방법에서 선택 사항을 제공할 수 있다.

카트는 통상적으로 시스템 전원이 구비된다. 하나의 태양에서, 전원은 정상적인 암페어 및 전압에 동작할 수 있다. 예를 들어, 미국에서, 시스템은 접지된 플러그를 사용해서 표준 115 volt/15 amp 60Hz 라인에서 동작한다. 유럽에서, 시스템은 유럽 표준 240볼트/ 50Hz 라인에서 동작한다. 유사하게 시스템은 지역 표준 전력을 적절한 동작을 위해 시스템을 필요로 하는 전력 요건으로 변환하는 전원을 사용한다. 안전 센서 또는 감시 회로는 전원의 DC 출력뿐만 아니라 AC 전력 입력을 모니터하고, 전력 입력 또는 출력이 시스템의 안정성 사양에 벗어나는 경우에, 시스템을 차단한다. 실시예에서, 시스템은 같은 전압을 필요로 하는 다수의 구성으로 동작한다. 다른 실시예에서, 시스템은 모든 구성에 대해 하나의 전압을 사용한다. 또 다른 실시예에서 시스템은 모든 구성에 대해 2개의 전압을 사용한다.

그 시스템은 베이스 유닛에 연결된 하나 이상의 처리 헤드를 가질 수 있다. 처리 헤드는 케이블에 의해 베이스 유닛에 보통 연결된다. 하나의 태양에서, 시스템은 인터페이스 케이블이 사용되도록 구획되어서, 베이스 유닛 및 처리 헤드 간의 전기 및 유체 채널을 결합시킨다. 처리 헤드가 다음의 것들을 대안적으로도 포함할 수 있는 데, 즉, 변환기, 상태 정보를 제공하는 디스플레이, 스피커 또는 음성 방출 부품 또는 장치를 턴 온 또는 오프하는 사용자 제어부, 및/또는 원하는 경우, 다른 제어부 및 인디케이터 라이터 등이다. 처리 헤드, 디스플레이, 및/또는 풋 스위치의 제어 외에도, 베이스 유닛이 키보드, 마우스(컴퓨터 포인터 장치), 또는 다른 제어 장치와 같은 다른 사용자 입력 장치에 대한 입력을 가질 수 있다. 무선 제어 장치가 또한 사용될 수 있다.

하나의 태양에서, 처리 헤드가 시스템 동작에 필요한 최소 연결수만을 사용한 베이스 유닛에 연결된다. 시스템에서 적절한 기능적 칸막이는 베이스의 시스템 전자 부품 및 처리 헤드 간을 연결하기 위해 사용되는 전선을 감소시킬 수 있다. 종래 기술에 대한 기술적 도전은 다수의 신호 전선으로 하여금 처리 헤드 및 시스템간의 인터페이스에 사용되게 하는 요건이었다. 적절한 칸막이 및 회로 설계에 의해, 제어, 모니터 및 상태에 대한 인터페이스가 순수한 디지털 인터페이스로 될 수 있다. 디지털 인터페이스는 직렬화 기술을 사용해서 구현될 수 있어서 인터페이스를 소수의 디지털 라인으로 감소시킨다. 직렬화 데이터는 신호 송신 회로수를 감소시킨다. 종래 기술의 다른 기술적 도전은 휴대용 구성에 사용하는 경량이며 쉽게 관리가능한 냉각 장치를 제공하는 것이다. 또한, 카트리지의 냉각 요건의 감소는 처리 헤드로 및 처리 헤드로부터 유체 라인을 감소시킬 수 있어 인터페이스 케이블 직경을 작게 한다.

종래 기술에서 사용된 바와 같이 기계적인 팔을 제거를 용이하게 하기 위해, 일 실시예는 처리 헤드 및 베이스 유닛 간의 회로를 구획할 수 있어서 인터페이스 케이블을 사용하게 된다. 인터페이스 케이블의 실시예가 지금 설명된다. 인터페이스 케이블은 고속 직렬 디지털 인터페이스를 포함한다. 디지털 인터페이스는 예를 들어 처리 헤드에서 모터 제어부 또는 냉각 장치를 위해 전력 증폭기를 분할하고, 온도 센서를 예로 하는 처리 헤드에서 아날로그 신호를 디지털화하고, 처리 헤드의 각종 기능에 디지털 인터페이스를 제공하고, 디지털 인터페이스에 직렬 인터페이스를 제공함에 의해 동작 가능하게 된다. 시스템 형태에 의해 기존의 LVDS (Low Voltage Differential Signaling) 기술의 영향력이 베이스 및 처리 헤드 간의 고속 직렬 디지털 인터페이스를 구현하게 된다. 직렬 디지털 인터페이스는 종래 기술에서 다수의 케이블에 있었던 아날로그, 모터 드라이브 및 병렬 디지털 신호의 대부분을 제거한다. 고속 직렬 디지털 인터페이스를 사용하고, 처리 헤드 및 카트 간의 회로를 적절히 구획함으로써, 제어 및 정보가 작은 그룹의 연선(twisted pair wire)을 통과할 수 있다.

베이스 유닛 및 처리 헤드 간의 신호 직렬화가 한 쌍의 칩, 즉, 하나는 베이스 유닛에 있고, 또 하나는 치료 헤드의 상부 칸에 있는 칩에 의해 처리된다. 칩은 (베이스 및 처리 헤드에서) 시스템 전자 부품에 의해 생성된 신호 트랙픽을 조절하고 2쌍의 연선을 통해 직렬로 그들을 공급하게 된다. 한 쌍은 베이스로부터 처리 헤드로의 중단 안된 신호를 허여하는 반면에, 나머지 쌍이 처리 헤드로부터 카트로의 신호를 허여한다. 연선은, 인코딩, 디코딩, 및 직렬화가 발생하는 칩쌍을 (칩쌍간에 전자적으로 연통하는) 연결한다. 칩은 일반적인 프로세서, FPGA (field programmable gate arrays) 또는 ASIC(application specific integrated circuits) 또는 장치들의 결합 및/또는 동등물 일 수 있다. 이들 칩은 라인 균형화 및 대역폭 감소를 위해 추가의 인코딩을 수행할 수 있다. 칩은 또한 데이터에 대한 에러 확인을 제공할 수 있다.

실시예에서, 신호 카운트가 칩쌍간에 실행된 직렬화-비직렬화 루틴을 사용하여 감소될 수 있고, 칩쌍중 하나가 베이스 유닛에 위치되고 나머지가 처리 헤드에 있다. 실시예에서, 시스템 및 헤드의 FPGA(field programmable gate arrays) 칩쌍은 8B/1OB 인코딩과 유사한 라인 균형 및 송신 라인 대역폭 감소를 위한 추가의 인코딩을 행한다. FPGAs는 데이터를 에러 확인한다. 칩쌍은 직렬화기-비직렬화기(SERDES) 구성으로서 동작한다. 베이스 유닛의 제1 칩은 베이스 유닛 내의 전자 구성으로부터 전기 신호를 수신한다. 부품, 공정 또는 모니터를 제어하기 위해 사용되는 베이스 유닛 내의 전기적 구성 모두가 베이스 유닛의 제1 칩을 통해 루틴된다. 시분할 다중화를 사용해서 베이스 및 처리 헤드 칩 간에 데이터가 송신된다. 그러므로 통상 비직렬화된 신호 제어가 적절한 전기 제어 소자로의 모든 제어 회로를 제어되게 하는데 적어도 하나의 전선을 필요로 하면, 본 발명의 시스템의 각종 실시예에서 각종 구성에 보내게 되는 신호를 같은 전선에서 제어되게 한다. 실시예에서, 직렬화 동작은 15개의 신호를 얻고 그들을 에러 확인뿐만 아니라 송신 라인 대역폭 감소를 위한 18개의 신호로 인코드한다. 이때, 직렬화기는 그들을 제1 전선 쌍을 통해 보내고, 제1 신호가 단주기 동안 보내진 후 제2 신호가 단주기 동안 보내지는 등 한다. 각 18비트 세트를 포위한 개시 비트 및 중단 비트의 오버헤드로 인해 모두 20개의 시간 주기가 존재한다. 모두는 SERDES 동작에서 사용된 FPGA 칩(및/또는 ASIC(application specific integrated circuit) 또는 등가 함수 SERDES 장치)에 의해 제어된다. 시간 주기수가 고정되지 않고, 원하는 대로 높거나 낮게 조정될 수 있다. 송신 및 SERDES 동작이 처리 헤드의 기계적인 동작에 대해 매우 신속하게 발생하므로, 치료 처리 동안 베이스 유닛 및 처리 헤드 간의 통신을 밀리게 하는 지체 또는 신호가 발생하지 않는다. 예로서, 상기 설명된 동작의 실시예는 직렬 형태로 또는 상기 논의된 15비트와는 적어도 다른 레벨로 처리 헤드로 보내지는 동시성 (병렬) 시스템 입력을 이용한다. 대역폭에서 충분히 낮은 데이터가 보내지기 전에 직렬화 된다. 예가 모터 명령일 수 있다. 실시예에서, 2개의 모터 각각은 12비트의 드라이브 명령을 필요로 한다. 그것은 신호 송신된 모든 15비트 이상이 바로 모터 드라이브 명령 - 24비트에 다 사용한다는 것을 의미한다. 그런 이유로 인해, 시스템은 라인들 중 4개를 할당하여 SPI(Serial Peripheral Interface) 버스로 되게 한다. 시스템은 특성상 그들 중 일부를 직렬로 쉽게 동작시키면서 초당 15비트 30,000,000회 모두를 보내고, 요건에 비해 매우 높은 대역폭을 또한 갖는다. 상기 예에서 SPI 버스 상의 24비트 데이터는 초당 약 625,000회로 2개의 드라이브 명령을 보내게 된다. 그것은 메인 장치에서 모터 서보 제어기에 의해 생성된 20kH 모터 전류 명령 샘플율 이상이다. SPI 동작을 위한 데이터 클럭과 함께 직렬 형태로 24비트를 송신하는 데 적어도 48 "프레임" - 한 프레임은 병렬의 15비트로 된 하나의 그룹으로 됨 - 이 걸린다.

베이스 유닛으로부터 전기 신호를 처리 헤드로 송신하는 데 제1 전선 쌍을 사용하고, 및 처리 헤드로부터 (처리 헤드로부터 베이스 유닛으로 송신된) 전기 신호를 수신하는 제2 전선 쌍을 사용함에 의해, 2개의 전기 신호 경로가 동시에 동작할 수 있고, 각 경로는 SERDES 경로를 통해 동작한다. SERDES 경로를 통해 각종 전자 구성을 제어하는 것 외에도, 배열 변환기의 동작은 상기 설명했듯이 (베이스 유닛의) 변환기 빔 형성기 및 처리 헤드의 배열 변환기의 개별 소자 간의 직접적인 전선 연결을 사용해서 실시간으로 처리될 수 있다. 그것은, 왜냐하면 그렇게 직렬화된 제어 신호가 배열 변환기를 구동하기 위해 다수의 얇은 동축 케이블용 케이블에 많은 여유를 남겨두기 때문에, 같은 인터페이스 케이블을 사용해서 이루어질 수 있다. 신호 소자 변환기를 사용하는 경우에, 하나만의 동축 케이블이 필요로 되나 고전력 구동 요건을 공유하거나 임피던스 정합을 최적화하기 위해 다수개의 동축 케이블이 사용될 수 있다. 알맞게는, 케이블은 처리 헤드의 연결, 명령 및 제어를 알맞게 제공하기 위해 필요한 동축, 연선, 전력/접지 및 유체 라인수에 대해 설계될 수 있다.

전력은 베이스 유닛으로부터 처리 헤드로 각 구성을 구동하는 데 필요한 전압을 기반으로 개별 전력선을 통해 공급된다. 처리 헤드의 다수의 구성이 동일 전압의 전력에 의해 구동될 수 있는 정도까지, 구성은 적절한 전압을 지닌 단일 전력선의 회로에 배치될 수 있다. 베이스 유닛 및 처리 헤드 간의 전력선은 절연되거나 차폐되어 SERDES 경로에서 전기 신호와의 누화(신호 간섭) 를 발생하지 않는다. 하나의 태양에서, 전력선은 차폐될 수 없으나, 대신에 라인은 직류를 바로 수신하기 위해 각 단에서 필터링될 수 있다. 대안적으로, 데이터 쌍은 연선으로 되고 차폐되어 그들을 전력 공급선으로부터 보호한다.

집적 유체 라인은 인터페이스 케이블로 또한 결합된다. 본원에서 설명된 몇 개의 냉각 및 유체 순환 시스템을 사용할 때, 큰 용량의 유체 흐름에 대한 필요성이, 보다 적은 유체 용량이 이전에 요구된 결과를 이룰 수 있는 레벨로 감소되게 된다. 그로 인해, 종래 기술에 비해 설계를 줄이는 감소된 직경 튜브를 사용하게 된다.

또한, 인터페이스 케이블은 하나 이상의 변환기 구동 이송 케이블을 포함할 수 있다. 구동 케이블은 동축 케이블, 연선 또는 차폐선일 수 있다. 차폐는 변환기 구동 케이블에 일반적으로 사용되는 데, 전자기 간섭(EMI)을 이유로 차폐한다. 실시예에서, 환형 배열 변환기가 사용될 수 있고, 여기서 (동축 케이블과 같은) 다수의 구동 케이블은 인터페이스 케이블에서 사용될 수 있어서 신호를 배열 변환기에 전달한다. 동축 케이블 수는 변환기 소자 수에 직접적으로 대응할 수 있거나 그들이 변경된 변환기 자극 프로그램((소자를 자극 그룹으로 그룹화할 때, 신호 부하를 더 감소시키는 단일 시간 지연에 의해 제어된)에 맞추기 위해 감소될 수 있다. 본 발명의 시스템의 다른 태양에서, 배열 변환기가 12 내지 24개의 소자를 가지면서 사용될 수 있고, 인터페이스 케이블이 그것으로 결합된 대응하는 동축 케이블 수를 가지게 된다. 대안적으로, 동축 케이블은 차폐된 연선(또는 대역폭이 충분히 낮은 경우 차폐 안된 전선)으로 대체될 수 있다.

실시예에서 인터페이스 케이블은 24v 및 5v 양쪽 전력선을 갖고, 공통 접지선을 갖는다. 모터, 센서, 변환기 및 다른 구성과 같은 처리 헤드의 각종 전자 소자가 2개의 전력선인 하나의 연선(나머지는 데이터를 카트의 구성으로 송신한다)으로부터 직접적으로 모두 구동될 수 있으나(또는 처리 헤드에서 원하는 전압으로 변환된), 변환기를 실시간으로 구동하기 위해 다수의 동축 케이블이 필요로 된다. 대안적으로, 처리 헤드의 구성은 하나의 전압(또는 하나의 전압으로 변환된)으로 모두 동작할 수 있어서 인터페이스 케이블에서 하나의 전력선만을 필요로 한다.

인터페이스 케이블에 공통적으로 결합된 바와 같이 본원에서 설명된 구성 외에도, 케이블 자체가 연결될 수 있다. 즉, 케이블은 시스템(및/또는 처리 헤드)에 제거가능하게 맞물려질 수 있어서 처리 헤드의 모듈성을 시스템에 허여한다. 어떤 경우에, 모듈성은 처리 헤드 및 베이스 유닛 간에 완전히 다른 케이블을 부착하는 수단을 제공한다. 다른 실시예에서, 인터페이스 케이블은 다른 처리 헤드의 적절한 전기 통신 및 유체 요건을 이송할 수 있어서, 처리 헤드만이 인터페이스 케이블로부터 제거될 필요가 있어서 새로운 처리 헤드를 연결하게 한다. 사용자가 인터페이스 케이블을 처리 헤드로써 스위치 하도록 선택할 수 있지만, 본 실시예에서는 베이스 유닛으로부터 인터페이스 케이블을 제거하는 대신에 인터페이스 케이블로부터 사용자가 치료 헤드를 분리하게 할 수 있다. 인터페이스 케이블의 제거가능한 결함은 사용될 수 있는 다른 케이블 형태 중 공통 어댑터를 유지하면서 전기 및 유체 시스템에 사용한다. 하나의 태양에서, 시스템 전자 부품은 어느 종류의 케이블이 베이스 유닛에 부착되는 지를 식별할 수 있고, 전선 및 전선의 액체 채널을 적절히 이용할 수 있다. 그것은 인터페이스 케이블로 결합된 판독가능한 식별 칩 또는 제거가능한 결함을 사용함에 의해 이루어질 수 있다.

처리 헤드에서 부품의 자동 식별은 베이스 유닛 및 처리 헤드 간에 질의를 사용함에 의해 이룰 수 있고, 질의가 베이스 유닛에 저장된 룩 업 테이블에 대응하는 응답 코드를 생성한다. 룩 업 코드는 전압 및 신호 요건을 처리 헤드 구성의 동작에 제공한다. 인터페이스 케이블이 처리 헤드로써 대체되면, 케이블의 파라미터를 식별하기 위해 유사한 질의 및 응답 시스템이 사용될 수 있다. 질의에 식별자 응답을 갖는 케이블 또는 처리 헤드 외에도, 처리 헤드 내의 각 개별적인 전자 부품은 복귀 연선을 통해 질의에 응답할 수 있다. 질의 및 응답 시스템의 결합이 사용되어 처리 헤드의 전력, 신호 및 제어에 적절한 보정을 확정할 수 있다. 실시예에서 처리 헤드가 암호화된 코드를 가져서 시스템이 시스템에 의해 인증된 제조 부품만을 사용하는 것을 보증한다. 하부 칸은 암호화된 인증 코드를 가질 수 있어서 (또는 암호화된 인증 코드에 관련될 수 있어서) 인증 제조된 부품에 대한 적절한 사용 및 사이트 뱅킹 목적의(및 보정 데이터용으로 또한 사용되는) 변환기 사용을 트랙킹한다. 본원에서 설명된 챌린지 및 응답 시스템에 더해서, 처리 헤드 및 하부 칸은 챌린지 및 응답 프로토콜을 사용하여 처리 헤드와 처리 헤드의 하부 칸이 정당히 인증된 카트에 연결된다는 것을 보증할 수 있다. 챌린지 및 사용 프로토콜 및 사이트 뱅킹 프로토콜은 상기 언급된 동시 계류중인 미국 특허 출원 제12/407212호에서 더 설명된다.

동작시, 사용자는 HIFU 절차 동안 처리 헤드를 홀드할 수 있고, 인터페이스 케이블이 운용자에게 큰 이동도 및 자유도를 허여하여 종래 기술에 비해 처리 헤드를 어떤 각도 또는 위치로도 사용한다. 인터페이스 케이블은 처리중인 환자의 몸체에 걸칠 수 있거나, 환자의 측에 걸칠 수 있다.

사용자가 케이블 가이드를 사용하길 원한다면, 선택적인 붐(boom) 또는 케이블 수측 시스템이 사용될 수 있다. 붐은 경량의 대안 예를 기계적인 팔로 제공하고 충분한 구조를 인터페이스 케이블에 걸기 위해 제공하므로 인터페이스 케이블이 환자 몸체에 걸치지 않고 환자 위로부터 환자로 접근하게 된다. 스프링 장력 릴과 같은 수축 장치는 케이블 관리를 하는 것으로 포함될 수 있어서 인터페이스 케이블은 운용자 또는 환자와 얽히지 않는다. 수축 시스템은 또한 베이스 유닛 내에 사용될 수 있으므로 처리 헤드가 도크에 복귀될 때, 케이블이 자동적으로 감겨진다. 대안적으로, 가이드는 인터페이스 케이블로 하여금 환자에 수평으로 돌출되게 하면서 붐 형태를 취할 수 있다. 붐은 카트에 수축될 수 있거나 완전히 제거가능하다. 붐은 경량의 부하 균형 팔의 형태로 대안적으로 될 수 있다.

처리 헤드가 치료 동안 단일 장치로서 전형적으로 동작하나, 2개의 분리된 보조구성으로 분리될 수 있다. 상부 칸 또는 치료 헤드 몸체(몸체)는 모터 드라이버, DACs (디지털 대 아날로그 변환기), ADCs (아날로그 대 디지털 변환기) 및/또는 다른 논리 장치뿐만 아니라 카트리지에 위치된 변환기 조립체를 이동시키는 전기 모터, 제어 전자 부품, 기어 및 연결 장치를 통상 포함한다. 상부 칸은 전형적으로 오래 사용하기 위해 설계되고, 마모에 오래가거나 대체하기에 비교적 비싼 구성을 가진다.

카트리지는 하부 칸으로서 언급될 수 있다. 열을 카트리지로부터 제거하기 위해 냉각 장치가 전형적으로 사용된다. 냉각 장치는 다양한 형태로 열을 카트리지로부터 제거할 수 있다. 하나의 태양에서, 베이스 유닛의 유체 순환 시스템은 유체를 처리 헤드로 순환시켜서 카트리지를 냉각시킨다. 카트리지의 열 조절은 중요한 데 왜냐하면 카트리지 내의 변환기 조립체가 상당한 열량을 발생할 수 있어서, 카트리지의 변환기의 신뢰도에 악영향을 미치거나 환자 피부 옆에서 뜨거워서 불편하게 될 수 있기 때문이다. 치료 헤드 몸체가 카트리지에 연결될 때, 처리 헤드가 전체로 된다. 카트리지는 다수의 실시예에서 사용되고, 카트리지를 사용하기 위해 상부 칸이 다양한 실시예에서 사용된다. 대안적으로, 카트리지가 치료 헤드 몸체의 각 형태 및 설계 실시예에 사용하기 위해 다수의 구성에서 사용한다.

카트리지에 대한 각종 설명은 일반적으로 교환가능하다. 통상적으로 그것들은 상부 또는 치료 헤드 몸체에 제거가능하게 맞물려지기 위해 설계된 바와 같은 몇 개의 공통 특성을 포함한다. 카트리지가 초음파 변환기를 포함하는 초음파 챔버를 형성한다. 챔버는 일반적으로 액밀인 밀폐 용기가 전형적이다. 챔버가 액체로 가득하거나 결합 유체로 가득 찬 액체로 본원에서 설명되지만, 밀폐된 액체 용기가 특정한 유체를 함유할 필요는 없으나 대신에 유체는 밀폐된 유체 용기(초음파 챔버)에 담길 때 누출되지 않는다. 일부의 실시예에서, 일부 액체 중 하나가 결합 유체로서 선택되고 그것들이 ("건식(dry)" 또는 액체로 가득하지 않은, 대안적으로 선택된 액체들 중 하나 이상이 초음파 챔버에서 사용될 때 "습식(wet)"으로 되는) 본 발명의 태양이다.

용어 "초음파 챔버"를 사용하는 것은 챔버에 엄격히 제한되는 초음파 에너지에 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 챔버는 대부분의 실시예에서 특정한 의도로 초음파 변환기가 위치한 곳이고, 대부분의 실시예에서 장치가 동작할 때 초음파 에너지가 챔버 외부로 방사한다. 카트리지 내부는 초음파 챔버를 형성하고, 이 또한 일반적으로 액밀인 밀폐된 용기이다.

실시예에서, 변환기 조립체는 탈기된 물과 같은 적절한 초음파 결합 매체로 가득찬 밀폐 용기에 통상적으로 포함된다. 용기는 수밀일 수 있다. 용기는 플라스틱 또는 다른 적절한 재료로 제조될 수 있고, 칸 내부에 라이닝(lining)을 가질 수 있어서 가스가 밀폐 용기에서 새어, 탈기된 물로 들어가는 것을 방지한다. 라이닝은 티타늄과 같은 스퍼터링된 금속층으로 될 수 있다. 용기가 모든 실시예에서 음향 창(acoustic window)을 가져서, 음향 빔 경로가 초음파 에너지를 둘러싸인 변환기로부터 카트리지 외부로 보내게 한다. 금속화 층 또는 스퍼터링된 금속 라이닝을 사용할 수 있는 실시예에서, 음향 창은 또한 금속화 또는 스퍼터링된 금속 라이닝으로 처리될 수 있다. 금속화 층 또는 스퍼터링된 금속 재료가 얇고 충분한 층을 형성하여 카트리지로부터 초음파 에너지를 보내게 된다. 변환기 조립체가 상부 칸의 대응 부분을 맞물리게 할 수 있는 기계적인 팔 또는 연결 장치에 장착된다. 상부 칸은 변환기 조립체에 부착된 제어 팔을 직접적으로(또는 간접적으로) 맞물리게 함에 의해 밀폐 용기에서 변환기 조립체를 이동시키는 액추에이터 조립체를 갖는다. 카트리지는 상부 칸으로로부터 아래로 연장하는 제어 팔에 맞물리는 카트리지의 일부로 내장된 액밀 인터페이스를 통상 갖는다. 상부 및 하부 칸이 알맞게 연결될 때, 상부 칸으로부터의 제어 팔이 액밀 인터페이스의 리셉터클에 맞물린다. 인터페이스가 가압중인 O-링 밀폐, 부트 또는 다른 등가 구조를 갖는 구형 볼 일 수 있다. 상부 칸의 제어 팔이 액추에이터 조립체에 의해 이동될 때, 하부 칸의 변환기 조립체가 예측가능한 형태로 이동한다. 시스템은 제어 팔의 동작을 제어함에 의해 변환기 조립체의 이동을 제어한다.

제어 팔(그곳을 통해 지나가는 전기 신호 경로를 갖는 중공(hollow) 팔처럼)을 통해 또는 상부 및 하부 칸간의 인터페이스에서 분리된 전기 플러그/소켓을 통해 전기적인 연결부가 제공된다. 상부 및 하부 칸 사이의 전기적인 인터페이스가 2개의 칸을 함께 결합하는 물리적인 용량의 범위 내에 있거나, 그것이 기계적인 연결의 범위 외부의 전기 플러그/소켓 인터페이스일 수 있다. 전기적인 인터페이스는 치료중에 변환기 조립체의 유체 온도, 압력, 용해된 가스 및 /또는 이동을 측정하기 위해 사용될 수 있는 하부 칸에서 하나 이상의 다양한 센서 소자들에 대한 전력뿐만 아니라 음향 출력을 제어하기 위해 변환기 조립체에 대한 전력 및 타이밍 제어를 제공할 수 있다.

실시예에서, 카트리지가 밀폐될 수 있어서, 카트리지 내의 액체가 탈기된다. 금속화 층은 카트리지로의 가스 누출을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다. 카트리지는 밀폐될 수 있기 때문에, 카트리지 내부의 열이 처리 헤드를 동작시키는 데 문제를 제기할 수 있거나 사용자 및/또는 환자를 불편하게 한다. 열 축적되면, 카트리지를 냉각하는 것이 필요할 수 있다.

실시예에서, 본원에서 설명된 바와 같은 변환기 카트리지는 하부 칸에 결합된 열 전도성 판 또는 열전달 판을 포함한다. 하부 칸(카트리지)은 카트리지 내에 밀폐된 유체와 직접 접촉하는 판을 가질 수 있다. 하나의 태양에서, 열전달 판은 상부 칸과 적어도 부분적으로 맞물리기 위해 사용된 표면과 일치한다. 그것은 열전달 판에 의해 흡수된 열로 하여금 열을 상부 칸으로 적어도 부분적으로 방사하게 한다.

실시예에서, 상부 칸은 하부 칸에서 열전달 판과 작동하기 위해 사용된 열 흡수 부품의 형태로 열 교환기를 갖는다. 상부 칸의 열 흡수 부품 및 하부 칸의 열전달 판은, 그들이 카트리지 외부에서 필요에 따라 열을 이송하기 위해 동작하는 한, 같은 물리적인 크기 또는 풋 프린트로 될 필요가 없다. 열 흡수 부품은 카트리지로부터 열전달 판을 통해 열을 얻는다. 일단 열이 열전달 판으로부터 열 흡수 장치로 이송되면, 카트리지의 온도가 감소된다. 열전달은 카트리지 내에서 또는 필요에 따라 주기적으로 유체 온도를 설정하기 위해 계속해서 행해질 수 있다. 예를 들어, 카트리지의 온도 센서가 약 섭씨 1 내지 37도의 미리 설정된 임계 범위를 초과하는 유체 온도를 검지하는 경우에, 열전달 기능은 자동으로 동작하도록 설정될 수 있다. 실시예에서, 임계 범위가 약 섭씨 5 내지 18도로 좁혀질 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 온도는 피부를 냉각시켜서 환자 피부가 감각이 없도록 조절될 수 있다. 유체 온도가 약 섭씨 1 내지 7도로 낮추어 질 수 있다.

실시예에서, 열 흡수 부품은 열 전기 칩(thermal electric chips(TEC))의 층과 같은 열전기 장치(thermoelectric device)이다. 열 전기 칩의 층은 단일의 큰 칩 또는 칩의 격자를 형성하기 위해 서로 옆에 놓인 칩 그룹일 수 있다. TECs는, 전류가 TEC에 도입될 때, 칩의 2개 표면들 간의 열 경사도를 생성한다. 칩의 차가운 측이 카트리지의 열전달 판에 대향하는 반면에 칩의 뜨거운 측이 하부 칸에 멀리 대향한다.

열은 열 전기 장치 층에 부착된 히트 싱크(heat sink)를 사용함에 의해 열 전기 장치 층으로부터 빼앗겨진다. 히트 싱크는 (예를 들어, 본원의 하나의 태양에서 설명된 유체 순환 시스템으로부터) 그것을 통해 순환된 냉각 유체를 갖는 유체로 가득찬 욕조일 수 있다. 히트 싱크는 또한 공기 냉각 장치로 형성된 (구리 또는 알루미늄과 같은) 고 전도성 열 재료일 수 있다. 공기가 냉각되는 경우에, 소형 팬은 히트 싱크를 가로질러 공기를 계속해서 이동시키기 위해 상부 칸에 포함될 수 있다. 상부 칸은 차가운 공기를 빼내고 뜨거운 공기를 흡입하는 흡입구 및 배출구를 더 갖는다.

실시예에서, 열 흡수 부품은 상기 언급된 히트 싱크(액체로 가득찬 욕조 또는 공기가 냉각된 히트 싱크) 중 하나이다. 본 실시예에서, 열전달 판은 또한 카트리지로 형성되나, 열을 카트리지로부터 제거하기 위해 열 전기 장치 대신에, 히트 싱크가 사용된다. 유체 열 흡수층에는 카트로부터 냉각된 유체가 사용되고 공급된다. 카트리지의 유체 온도가 소정값을 초과하거나 카트리지 내에서 소정의 온도를 유지할 때, 열 흡수 부품의 활성화가 다양한 상황에 대해 미리 프로그램될 수 있다.

실시예에서, 카트리지의 열전달 판은 카트리지의 밀폐된 유체 용기 내의 열 교환기로 대체될 수 있다. 카트리지 내에서, 열 전도 파이프는, 변환기 조립체를 자유롭게 이동시키는 데 필요한 카트리지 내의 공간 용량을 피하면서 열 교환기의 표면 면적을 최대화하기 위해(및 열전달 면적을 최대화하기 위해) 카트리지 내에 위치된다. 배관이 열 교환 파이프에서 카트리지 환경으로부터 유체로의 열전달을 허여하기 위해 충분히 얇은 벽(열 전도성)으로 되기만 하면, 열 교환 파이프가 (플라스틱을 포함하는) 구리, 알루미늄, 스테인레스 강 또는 다른 재료로 제조될 수 있다. 열 교환기는 또한 변환기로부터 투과 창을 통해 초음파 에너지를 전달하는 데 간섭을 방지해야 한다. 열 교환기는 (계속되는 코일 권선에서 처럼) 직렬 구성, (병렬 정렬로 배치되고 단일 입력으로부터 공급되고, 단일 출력으로부터 빼낸 2개 이상의 파이프에서처럼) 병렬 구성, 또는 권선 구성(구불구불하거나 직선의 경로의 합성)에서 배치된 코일일 수 있고 구성들의 결합이 코일 열 교환기로서 동등하게 사용가능하다. 다른 실시예에서, 열 교환기는 코일 또는 파이프 배치와 유사하게 기능하기 위해 밀폐된 판에 집적된 직렬 또는 병렬 수로를 갖는 밀폐판일 수 있다.

하나의 태양에서, 열 교환기는 액체로 가득하나 그것은 카트리지의 액밀의 밀폐된 용기에서 사용된 액체와 동일한 액체일 필요는 없다. 그것에 의해 열 교환기 내의 액체가 카트리지 내에서 밀폐된 탈기된 액체 용량의 구조적 및 분리 무결성을 절충함이 없이 유체 순환 시스템으로부터의 액체로써 순환되게 된다. 일단 다시, 열 교환기 내의 유체가 유체 순환 시스템으로부터 냉각된 유체로써 순환되고 이미 프로그램된 파라미터 또는 사용자 명령을 기반으로 요구시 활성화된다. 본원에서 설명된 실시예에서 유체 순환 시스템은 "항시"로 설정될 수 있어서 액체 순환이 항시 발생한다는 점에 유의한다. 회로에서 순환되는 액체 냉각도 유사하게 "항시(Always on)"로 설정될 수 있다. 액체 순환 유체가 카트리지 내에 밀폐된 액체로부터 분리되므로, 카트/유체 순환 시스템에서 탈기는 유체를 필요로 하지 않는다. 실시예에서, 카트리지는 실제 사용에 앞서 가스와 같은 비-액체 유체로 가득 차고, 사용하기 바로 전에 정적 결합 액체로 가득 찰 수 있다.

본원에서 설명된 각종 실시예 및 태양에서 각종 결합 및 냉각 유체가 사용된다. 사용된 결합 및 냉각 유체는 구성 및 처리에서 유사하게 될 수 있거나 그들이 매우 가변적일 수 있다. 하나의 태양에서, 카트리지 내에 사용된 결합 유체가 탈기된 물일 수 있다. 용해된 산소 중 12 ppm 미만으로 탈기된 물은 카트리지 내부의 결합 유체로서 사용될 수 있다. 다른 태양에서, 탈기된 물의 산소 레벨은 약 8 ppm이고 다른 태양에서 탈기된 산소 레벨은 약 5 ppm 이하이다. 다른 태양에서, 카트리지 내부의 결합 유체가 (유통 기한을 증가시키기 위한 살생물제와 같은) 카트리지의 수명을 연장하기 위한 첨가물 또는 장치 성능을 개선시키고 유통 기한을 개선시킬 수 있는 다른 첨가물을 함유할 수 있다. 본 발명의 하나의 태양에서, 금속화 층 또는 스퍼터 금속 재료를 사용함에 의해 탈기된 물로 하여금 카트리지 내의 용해된 가스를 낮은 레벨로 유지하게 하는 기간을 연장하는 것과 관련한 카트리지의 유통 기한을 늘린다. 필요한 금속화 레벨 또는 금속화 량은 공식을 사용해서 도출될 수 있고 여기서 금속화 층의 두께는 X보다 작고, X=[((α-0.09)*1000)/0.03] + 500이고, X가 옹스트롬 단위의 금속화 층 두께이고, α는 투과 창에서 dB 단위의 최대 허용가능한 음향 감쇄치이다.

다른 태양에서, 카트리지 내의 결합 유체는 다양한 소금 농도를 함유할 수 있다. 치료 헤드 내의 소금 용액은 시스템이 원하는 에너지량을 전달하도록 충분한 초음파 투명도를 가져야 한다. 소금 용액은 용액에서도 가스 흡수를 방지하고, 카트리지 내의 캐비테이션 또는 미세한 스트리밍 이벤트를 생성하는 가능성을 감소시킬 수 있다. 소금 농도는 사용된 소금 종류 및 소금 농도를 제공할 수 있는 원하는 유체 특성에 따라 달라질 것이다. 카트리지에서 탈기된 결합 용액을 유지할 목적으로, 소금 용액 및/또는 금속화 층이 사용될 수 있다.

하나의 비-제한 예에서, 염화칼슘(CaCl)소금은 카트리지 내의 결합 용액으로서 사용하는 물에 첨가되었다. (물의 어는 점을 낮춤에 의해)결빙 정도를 감소시키기 위해 CaCl 농도 범위를 약 10중량 퍼센트 내지 21중량 퍼센트로 증가시키고 소금 용액을 통해 원하는 초음파 에너지의 투명도를 유지하는 동안 (초음파 변환기의 동작 동안 가스 버블 형성을 방지함에 의해) 캐비테이션의 가능성을 감소시킨다. CaCl의 레벨은 원하는 대로 증가 또는 감소될 수 있고, 유사한 효과를 낳기 위해 나머지 소금이 사용될 수 있다.

초음파 시스템 내부에 사용된 냉각 유체는 실시예에서 물일 수 있다. 냉각 유체는 일반적으로 물 또는 다른 화학 약품과의 물 혼합물과 같은 높은 열 흡수 능력을 갖는다. 사용될 수 있는 화학 제품은 (유체 순환 시스템의 박테리아 성장을 방지하기 위한) 살생물제, (시스템 검출을 위한) 화학 첨가물 또는 유체 시스템 성능 또는 수명을 증가시킬 수 있는 다른 성분을 포함한다.

치료 헤드 및 카트리지 외부에서, 의료 시스템 및 환자 간의 초음파 에너지를 결합하기 위해 다른 결합 용액이 사용될 수 있다. 실시예에서, 결합 용액이 99퍼센트의 순수한 물 및 1퍼센트 이하의 (용해되거나 부유된 가스를 제외한) 불순물로 구성된 수용액일 수 있다. 다른 실시예에서, 환자 측 결합 용액은 가벼운 무기물 오일 또는 물과 유사한 점도 특성을 갖는 다른 유체일 수 있다. 본 발명의 시스템의 하나의 태양은 유체 순환 시스템의 냉각수와 같은 저장소로부터 빼내어지는 몸체 외부의 결합 용액을 사용하는 것이다. 그런 태양에서, 액체는 베이스 유닛으로부터 치료 헤드 몸체로 순환된 후, 치료 헤드 몸체로부터 환자 피부로 제공된다.

본 발명의 시스템의 하나의 태양에서, 유체 순환 시스템으로부터의 유체가 카트리지의 밀폐된 유체 용기로 직접적으로 흐른다. 본 실시예에서, 카트리지는 탈기된 유체로써 밀폐되지 않는다. 대신에 일단 카트리지가 상부 칸에 연결되면, 카트리지는 유체 순환 시스템으로부터 유체를 사용해서 침수된다. 본 실시예에서, 치료에 앞서 유체의 용해된 가스 레벨을 감소시키기 위해 탈기 장치가 사용될 수 있다. 하나의 태양에서, 유체는 5 내지 10 ppm 또는 낮은 용해된 산소(가스 용해 비율을 기반으로 모든 다른 용해된 가스에 대해 공통 계량기로서 사용된 산소) 아래로 탈기될 수 있다. 본 실시예에서 물을 냉각하기 위해 냉각기가 또한 사용된다. 카트리지 대체동안 액체 누출을 감소시키기 위해 카트리지 및 처리 헤드 및/또는 순환 시스템간에 어떤 드립(drip) 유체 커넥터도 사용될 수 없다.

실시예에서, 상기 설명된 시스템의 작은 크기 및 구성을 사용해서 처리 헤드가 설계되나, 상부 칸에 제거가능하게 연결된 변환기 조립체를 남겨두는 제거가능한 변환기 카트리지를 유지할 수 있다. 본 실시예에서, 시스템은 처리 헤드의 유체 챔버를 진공처리함에 의해 처리 헤드로부터 액체를 빼내는 공정을 복제한다. 이 때 사용자는 변환기 카트리지를 제거하고 변환기를 대체한다. 시스템은 처리 헤드 내부의 유체 챔버를 다시 채운다. 본 실시예에서 유체는 탈기를 필요로 한다. 이들 실시예와의 사용을 위한 탈기 장치가 본원에 제공된다. 탈기 장치는 베이스 유닛의 유체 시스템에 연결되고, 단일 펌프를 사용하여, 용해된 가스를 제거하는 챔버를 통해 유체를 강제로 지나가게 하고 시스템을 통해 유체를 이동하게 한다. 카트리지를 대체하는 동안 액체 흘림을 감소시키기 위해, "드립없는" 유체 커넥터가 사용되어, 카트리지를 대체할 때, 입구 및 출구 액체 라인에서 액체 공급을 차단한다.

본 실시예의 탈기 장치는 가스 함유 액체로부터 가스를 분리하는 시스템이다. 탈기 시스템은 가스 함유 액체의 공급과 유체 연통하는 흐름 억제부, 흐름 억제부와 유체 연통하는 펌프와, 펌프를 통해 흐름 억제부와 유체 연통하는 분리 챔버와, 분리 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 가스 출구와, 분리 챔버와 유체 연통하는 탈기된 유체 출구를 포함한다. 펌프는 흐름 억제를 통해 가스 함유 액체의 흐름을 만들기 위해 구성되어 가스 버블을 갖는 액체 용액을 생성한다. 분리 챔버는 가스 버블 및 액체 간의 중력 유도된 분리를 위해 구성된다. 본 실시예에서, 작은 구멍을 통해 액체를 당김으로써 가스가 용액 외부로 빼내어진다. 액체가 구멍을 빠져나감에 따라, 그것은 버블을 형성하게 하는 네거티브 압력 영역을 겪게한다. 버블 및 액체가 펌프를 통해 분리 챔버로 흐른다. 분리 챔버가 포지티브 압력하에 있어서 가스 출구를 통한 가스 버블 및 액체 용액의 배출을 늦춘다. 분리 챔버는 포지티브 압력하에 있는 환기 챔버내에 배치된다. 가스 및 액체 용액이 분리 챔버를 나가고 환기 챔버로 들어감에 따라, 가스 버블은 뜨고, 탈기된 액체는 액체 출구 덕트를 통해 밀어 내려진다.

다른 실시예에서, 가스 함유 액체로부터 가스를 분리하는 시스템이 제공된다. 탈기 시스템은 직렬로 배치된 탈기 필터 쌍을 포함한다. 액체가 흐름 억제부를 통해 빼내어질 수 있어서 가스 버블을 생성한다. 액체는 제1 탈기 필터를 통해 밀어지고, 거기에서 가스 버블이 외부로 배출된다. 액체는 펌프의 흡기부에 바로 앞서서 액체 라인에 연결하는 배출 라인을 갖는 제2 가스 필터에 계속한다. 배출 라인은 제2 가스 필터를 진공으로 하여 용해된 가스가 용액 외부로 빼내질 수 있고 액체 외부로 환기될 수 있다. 이때 액체는 탈기되거나 감소되어 용해된 가스를 부르는 유체 회로에서 사용될 수 있다. 액체는 펌프 흡입구 근처의 탈기 시스템으로 뒤로 순환한다. 탈기 시스템은 저장소를 포함하는 경우에 액체 회로는 복귀해서 저장소로 흐를 수 있다.

다른 실시예에서, 의료용 초음파 시스템이 제공된다. 의료용 초음파 시스템은 초음파 치료 헤드 및 탈기 시스템을 포함한다. 초음파 치료 헤드는 결합 유체에 의해 적어도 부분적으로 포위되는 초음파 변환기를 포함한다. 탈기 시스템은 베이스 유닛에 통상적으로 위치되고 액체 순환 시스템에 결합된다. 액체 회로는 저장소로부터 액체를 탈기 장치를 통해 치료 헤드로 펌프하여 탈기된 결합 유체를 치료 헤드로 공급한다. 하나의 태양에서, 탈기 시스템은 결합 유체의 공급과 유체 연통하는 흐름 억제부, 흐름 억제부와 유체 연통하는 펌프와, 펌프를 통해 흐름 억제부와 유체 연통하는 분리 챔버, 분리 챔버와 유체 연통하는 가스 출구와, 분리 챔버와 유체 연통하는 탈기된 유체 출구를 포함한다. 펌프는 결합 유체 흐름을 억제에 의해 유도하도록 구성되어 가스 버블을 갖는 결합 유체 용액을 생성한다. 분리 챔버가 가스 버블 및 결합 유체 간의 중력 유도된 분리를 위해 대안적으로도 구성될 수 있다.

실시예에서, 초음파 치료 헤드에서 사용하는 유체 결합 장치가 제공된다. 본원에서 설명되거나 부품/장치와 거의 등가물로 되는 치료 헤드에는 결합 유체 분배기가 설치될 수 있다. 분배기가 초음파 시스템의 유체 시스템으로부터 액체를 유도한다. 치료 헤드에서 냉각수로서 및 초음파 변환기용 히트 싱크로서 사용된 액체는 또한 그것을 환자에 분산함으로써 처리 헤드를 환자 몸체에 결합하기 위해 사용될 수 있다. 이는 처리 헤드로부터 처리 헤드 외부의 공간 용량까지에 분리된 유체 도관을 설치함으로써 이루어진다. 도관은 유체 시스템 정상 압력으로부터 추가의 압력 하에 있을 수 있거나, 또는 유체 시스템 이하의 압력일 수 있다. 유체 시스템으로부터 유도된 유체는 치료 헤드를 피부 표면에 놓기 전에 환자 몸체에 분배된다. 유체는 처리 전에 어떤 형태로든 환자 피부 표면에 스프레이되고, 뿌려지고, 떨어뜨리거나 분산될 수 있다. 유체 분산은 에어러소라이저(aerosolizer), 분무기 또는 다른 분배 메커니즘을 통해 이루어질 수 있다. 하나의 태양에서 유체 분산은 사용자에 의해 제어되어 유체가 피부 표면에 정확하게 전달되고 고르게 분배되고, 전달 및 분배가 버튼, 트리거 또는 다른 기계적인/전자기계적인 방법과 같은 액추에이션 장치를 통해 요구시 이루어진다. 시스템은 스프레이 기간을 제어하여 처리 헤드를 환자에 알맞게 결합하기 위해 유체를 최적으로 인가하거나 탱크에서 부주의로 배출되는 것을 방지한다.

몸체 손질을 위해 환자에 시스템을 사용하는 일부의 실시예가 지금 설명된다. 일 실시예에서 환자 몸체에 처리 라인을 생성하는 형판이 제공된다. 형판은 임상적 사용에 안전한, 예를 들어, 1회용 경량 재료로 제조될 수 있다. 임상적 사용을 위해 승인되거나 안전한 다양한 플라스틱 재료, 바이오-폴리머 또는 다른 적절한 재료가 사용될 수 있다. 형판은 그것에 그려진 적어도 하나의 직선을 갖고, 그려진 직선에 수직으로 작동하는 형판에 다수의 슬롯 형태의 개구를 갖는다. 사용시, 형판은 배 또는 측면 영역과 같은 환자 몸체에 위치되고, 사용자는 마킹 펜 또는 유사한 장치를 사용하여 슬롯 형태의 개구를 통해 환자 몸체에 라인을 생성한다. 사용자가 형판을 90도(또는 근사치)로 회전하여 형판 직선이 환자 피부에 이전에 그려진 라인들 중 하나에 놓인다. 후에, 사용자는 슬롯 형태의 개구를 통해 추가의 라인을 그려서 형판의 슬롯 형태의 개구와 대략 같은 크기인 정사각형 격자를 생성한다. 사용자는, 처리되길 원하는 전체 표면적이 격자 라인으로 덮힐 때까지 이러한 과정을 반복한다.

처리 헤드는 처리 헤드의 측면에서 정렬 특성을 갖는다. 하나의 태양에서, 정렬 특성은 처리 헤드의 4개 측면 모두 위에 있다. 다른 태양에서 정렬 특성은 인접하거나 대향하는 측면 위에 있다. 그려진 라인 위에 정렬 특성을 위치시킴에 의해 그려진 격자 라인 위에 변환기 위치를 응시("eye ball")하기 위해 정렬 특성에 사용된다. 2개만의 정렬 특성을 사용하는 경우에, 특성은 처리 헤드의 대향 또는 인접 측면 벽에 있고, 단일의 직선 또는 두 개의 교차하는 선에 의해 생성되는 "직각(right angle)"을 사용해서 처리 헤드가 정렬될 수 있다. 이에 의해, 그려진 격자 라인의 교차점에 처리 헤드가 위치되고 중심선을 처리용 기준 마커로서 사용한다.

완전한 격자가 환자에 그려지는 경우에, 격자 라인의 간격은 (그들이, 사이트들 간의 공간을 원하지 않는다면, 처리 헤드의 처리가능한 면적보다 작는 한) 처리 헤드 표면의 크기와 정렬될 필요가 없다. 사실상, 치료 헤드는 라인에 의해 포위된 면적의 중심이 아닌 격자의 수평 및 수직 라인의 중심선에 위치된다. 그러므로 물리적인 처리 헤드 면적을 갖는 주어진 처리 헤드가, 사용자가 원하는, 처리 면적과 정합할 필요가 없게 된다. 환언해서, 주어진 처리 헤드 면적(크기)은 원하는 처리 영역의 면적 및 형태를 기반으로 다수의 격자 크기 형판으로써 사용될 수 있다.

라인을 마크하기 위해 가변 사이트 면적을 허여하고 다양한 형판을 공급하는 경우에, 하나 크기의 격자를 환자에 마킹한 후 다른 크기의 사이트를 처리하기 위해 시스템을 설정함에 의해 사용자가 실수할지 모를 기회를 최소화하는 데 확인 특성이 필요로 된다. 기회를 최소화하기 위해 시스템에 의해 판독될 수 있는 특성이 형판에 매립될 수 있다. 그런 실시예에서, 사용자가 환자를 마킹한 후, 사용자가 형판을 시스템에 제시하여 시스템으로 하여금 마킹된 사이트 면적을 판독하여 환자 마킹과 정합시키도록 기계를 설정한다. 특성은 예를 들어, 마킹 형판 상에 매립된 바코드 또는 형판 상에 매립된 무선 주파수 식별(radio frequency identification(RFID))형 태그로써 구현될 수 있었다. 어느 경우에든, 사용자는 형판을 시스템으로 스캔해서 처리 스크린에 입력하는 것에 의해 올바른 사이트 영역에 대해 시스템을 설정하도록 한다. 형판을 스캔하는 것은 바코드, 무선 주파수 식별(RFID), 전자 코드 또는 형판 상의 장치를 포함하는 기타 정보와 같은 정보를 형판으로부터 판독하는 것을 말한다.

실시예에서, 시스템은 환자 몸체상에 격자 라인의 위치를 기록할 수 있는 "스캔" 능력을 갖는다. 격자 라인을 판독하는 것 또는 환자 몸체를 참조로 스캔하기 위한 시스템 능력은 처리 면적의 화상을 얻고 라인을 환자 몸체에서 발견하는 영상 인식을 사용할 수 있다. 대안적으로도, 시스템은 안전 처리 면적 및 비-처리 면적의 경계를 제공하는 환자 몸체에 생성된 경계 라인 위치를 기록할 수 있다. 경계 라인의 생성은 환자 몸체에 치료 헤드를 놓기 전에 통상적으로 행해진다. 사용자가 (예를 들어, 처리 표면의 가장자리 근처에서) 특정한 처리 사이트를 일단 선택하면, 사용자는 치료 헤드 아래의 처리 사이트의 처리 표면 면적을 하나 이상의 처리 면적 및 하나 이상의 비-처리 면적으로 세분할 수 있다. 이때 시스템은 비-처리 면적으로 지정된 면적을 피하면서 제어 하드웨어로 보내기 위해 처리 면적 제어 명령을 생성하거나 미리 형성된 테이블 생성 라인을 사용하여 사용자에 의해 형성된 면적을 처리한다. 본 실시예에서, 디스플레이는 사용자로 하여금 환자 표면의 실제 격자 라인 또는 가이드라인의 표현을 표시하게 하는 화면 테이블릿으로서 작동한다(어떤 경우에는 환자 몸체 능력에서 격자 라인의 시스템 스캐닝이 필요없다). 사용자는 환자 피부상에서 또는 처리 안전 영역 또는 역으로 비 처리 영역으로서 하나 이상의 부분을 지정한 시각 디스플레이 상에서 경계를 분할할 수 있다. 디스플레이된 영상은 그려진 라인의 경계에 의해 어느 부분이 처리되는지 처리되지 않는지를 명백히 표시할 수 있다. 경계 표시는 형태, 크기 또는 숫자로 제한되지 않는다. 디스플레이 또는 환자 상에서 처리 안전 영역 또는 비-처리 영역에 대한 표시가 디스플레이 상에 처리 영역과 비-처리 영역을 지시하면서 다른 색 또는 패턴 마커를 사용해서 이루어질 수 있다. 표시는 배꼽(벨리 버튼) 및 면적 주위에서 처리하는 데, 여기서 처리 면적이 (상대적으로 낮은 피하 지방 조직으로 축적된 볼, 또는 팔 또는 다른 지점 아래에서) 완전한 격자 정사각형 면적보다 작게 될 수 있다. 시스템은 향상된 소프트웨어 능력을 가지므로 사용자에 의해 형성된 안전 및 비-처리 구역을, 변환기를 비-처리 면적에 대해 이동시키지 않는, 변환기 조립체의 이동 또는, 그것이 비-처리 면적을 문지름에 따라 변환기로 하여금 초음파 에너지를 전달 중지하게 하는 변환기 제어 특성을 제어하는 동작 지시로 변환시킨다. 처리 표면의 표시 및 세분은 전체 처리 표면까지 한 번에 하나 이상의 사이트에 적용될 수 있다.

일반적으로, 원하는 몸체 윤곽 결과를 생성하는 몸체의 처리는 충분한 에너지를 이용하여 치료 효과를 나타낸다. 피부 표면에서 평방 센티미터당 35 내지 460줄(J/cm²)의 에너지 플러스 값이 일반적으로 필요로 된다. 에너지 플럭스(EF) 값은 다음 공식, 즉,

[(p) x (ℓ /v) x (dc) x (n ℓ)]/(sa)

여기서,

p = 전력,

ℓ = 라인 길이,

v = 속도,

dc = 듀티 사이클,

nℓ = 라인 번호

및

sa = 스캔 면적

을 사용해서 인출될 수 있다.

제공된 공식은 초음파 에너지를 인가하면서 변환기가 계속해서 이동할 때의 계산을 위해 제공한다. 대안적으로 변환기가 치료 응용예 간에 이동하지 않는 치료 프로그램에 대해서는, EF는 다음의 변형된 EF 방정식을 사용해서 계산될 수 있다.

EF = [(p) x (t) x (dc) x (ns)]/(sa)

여기서

p = 전력,

t = 음영(lesion)당 온-타임,

dc = 듀티 사이클,

ns = 음영 번호, 및

sa = 스캔 면적

본원에서 참고 문헌으로 되는 "Apparatus and Methods for the Destruction of Adipose Tissue"를 명칭으로 하여 동시 계류중인 미국 특허 출원 제11/414,080호에 더 상세하게 기재되어 있다.

하기 도면의 설명에서, 본 발명의 양호한 실시예가 설명된다. 설명의 목적상, 특정한 구성 및 설명은 실시예의 완전한 이해를 위해 기재된다. 그러나 본 발명이 특정한 설명없이 실시될 수 있다는 것을 통상의 기술자는 이해할 것이다. 또한, 양호하게 공지된 특성은 설명되는 실시예의 명료성을 위해 생략되거나 단순화될 수 있다. 이해를 쉽게 하기 위해, 실시예들에서 동일한 기능을 하는 부품에는 동일한 도면 부호가 부여된다. 예를 들어, 5개의 다른 카트리지(부품 번호(600)) 버전이 설명된다. 많은 실시예가 설명되지만, 각 변환기 카트리지가 부품(600)으로 식별되고, 다수의 등가물은 설명되지 않으나 통상의 기술자에게는 명백한 내용으로 된다. 본원에서 설명된 다수의 부품에 대한 공동 번호를 사용하는 것은 부품이 실시예들에서 정확히 같은 물리적인 부품이라는 것을 표시하는 것이 아니라, 그 보다 설명된 실시예들에서 같은 기능을 갖게 된다는 것이다. 같은 번호의 부품의 품목이 반드시 구조적인 등가물일 필요는 없는 데, 왜냐하면 각종 실시예가 서로 물리적으로 많이 다를 수 있기 때문이다.

본원에서 설명된 시스템 및 장치의 특성은 전자 장치의 것들이다. 각종 부품 또는 보조시스템으로부터 다른 부품 및 보조시스템으로 보내지는 전기 신호와, 같은 부품(구성) 및 보조시스템에 보내진 전력이 있다. 다른 부품을 갖는 구성들간의 전자 이송은 본원에서 전기 통신으로 언급된다. 전기 통신은 부품을 지시하고, 감지하고, 제어하거나 단순히 턴 온/오프하기 위해 사용된 신호 또는 전력일 수 있다. 전압, 암페어 또는 와트수와 무관하게, 전자를 위해 의도된 도관을 통해 전자를 통과시키는 것도 전기 통신이다. 전기 통신은, 본원에서 어떠한 부품에 결합되면, 무선 시스템 또는 방법에 의해 송수신된 신호를 포함한다.

또한, 다수의 실시예에서 설명된 바와 같은 본 발명의 시스템의 특성은 각종 액체를 사용하게 된다. 그것들은 냉각액, 결합 액체, 저장 액체 또는 다른 목적을 위해 사용된 액체일 수 있다. 각종 부품들 중 하나로부터 액체들 중 일부를 수납, 사용, 이송하거나 터치하기 위해 설계되거나 의도된 다른 부품으로의 액체의 공급 또는 전달은 본원에서 유체 연통으로 언급된다.

종래 기술의 시스템은 도 1에 도시된다. 시스템(P10)은 치료 헤드(P20)를 제거가능한 캡(P22)으로써 지지하는 기계적인 팔(P14)을 구비하는 카트 베이스(P12)를 갖는다. 시스템은 디스플레이 스크린(P16)도 갖는다. 전체 시스템(P10)은 무게가 300파운드(136+ kg)를 초과하고, 높이가 약 1.3미터이고, 깊이가 약 1.1미터이고 폭이 약 62cm이다. 개별적으로, 치료 헤드(P20)는 무게가 약 3.5-4.0kg이고, 팔(P14)은 약 32kg이다. 모든 무게는 시스템을 동작하는 데 일반적으로 필요한 유체 또는 액체를 제외한 무게이다. 시스템의 크기 및 무게로 인해 이송하기 어렵고, 다루기 힘들고 불편해질 수 있다.

본 발명의 실시예가 도 2 내지 4에 도시된다. 의료용 초음파 시스템(100)은 디스플레이(102), 베이스/베이스 유닛 또는 주요 몸체(130)를 포함하며, 주요 몸체(130)는 정면 (108)을 가지며, 정면(108)의 내부에는 하나 이상의 개구(118)가 구비된다. 개구(118)는 치료 헤드(500)를 수납하는 리셉터클이다. 정면(108)은 치료 헤드(500) 수만큼의 개구(118)를 갖는다. 주요 몸체(130)가 정면(108) 및 후면(132)을 포함한다(도 5 참조). 주요 몸체(130)는 바퀴(104)를 수납하기 위해 맞물려지는 베이스(106)에 부착된다. 베이스가 주요 몸체와 통합되거나 도시했듯이 분리된다. 시스템(100)은 정면판(108) 뒤에 주요 칸(112)을 갖는다. 시스템(100)의 설계에 의해 정면판(108)이 미적인 외관상 말끔하게 될 수 있다. 시스템 전자 장치를 포함하는 주요 칸(112)의 위치는 주요 몸체(130)의 배치에 중요하지 않다. 시스템(100)은 사용자가 시스템을 붙잡고 시스템을 바퀴(104) 위에서 조종하기 위해 핸들 또는 핸들 쌍(110)을 포함할 수 있다. 시스템(100)이 발 페달 스위치(도시 안됨)용 하나 이상의 입력 잭(120)을 포함할 수 있다. 케이블(116)은 시스템(100)을 치료 헤드(500)에 연결한다. 치료 헤드(500)는 케이블(116)이 플러그인되는 처리 헤드 개구(118)에 놓일 수 있으나, 처리 헤드가 그것을 주요 몸체(130)에 연결하는 케이블과 같은 리셉터클로 삽입되어야 하는 것이 본 발명에서의 제한은 아니다. 치료 헤드(500)가 케이블에 플러그인 되는 지에 관계없이 사용가능한 리셉터클(118)에 위치될 수 있다.

대안적으로, 의료용 초음파 시스템(100)의 치료 헤드(500)가 사용하지 않을 때 시스템(100)의 리셉터클(118)에 저장될 필요가 없다. 치료 헤드(500)가 사용자의 재량에 따라 원하면 연결되지 않고 아무 데나 저장될 수 있다. 단일 치료 헤드 버전은 도 3에 도시된다. 다수의 치료 헤드(500A, 500B)가 도시되는 데, 치료 헤드수에 대응하는 수의 수용 개구(118A, 118B) 및 케이블 플러그(122A, 122B)를 갖는다(도 4 참조). 치료 헤드의 하나의 태양에서, 치료 헤드는 측면 길이가 약 80mm일 수 있고, 일반적으로 둥근 사각형 또는 원형의 발자국 모양을 한다. 치료 헤드는 높이가 약 150-180mm이고, 무게가 약 200 내지 500그램이다. 다른 태양에서, 치료 헤드는 무게가 300 내지 400그램이고, 다른 태양에서 치료 헤드는 무게가 약 330 내지 360그램일 수 있다.

주요 몸체(130)의 프로파일 도시 도는 도 5에 도시된다. 디스플레이(102)는 접어질 수 있는 목(126)에 의해 지지된다. 디스플레이(102)는 이동가능한 조인트를 통해 목에도 장착되어, 조인트가 화면으로 하여금 경사지게 하고, 회전하게 되거나 돌려지게 될 수 있다. 치료 헤드용 개구(118)는 잡는 판 또는 뒤판(124)을 구비하여 치료 헤드가 개구에서 완전히 슬라이딩되는 것을 방지한다. 하나의 태양에서, 리셉터클은 치료 헤드에 꼭 맞게 형성되어 치료 헤드가 거기에 저장시 주요 몸체상에 안전하게 위치된다. 시스템은 뒤판(132)을 갖고, 주요 칸(112)이 삭제가능한 커버(134)를 갖는다. 베이스 유닛은 무게가 약 25 내지 40킬로그램이고, 각종 태양에서 무게가 28 내지 35킬로그램(액체 없이)이다. 베이스 유닛은 높이가 1.4미터이고 폭 및 깊이가 약 50 내지 75센티미터이다. 이 크기는 베이스 유닛에 연결될 수 있는 케이블링 또는 주변 장치의 크기를 제외한 것이다.

도 6은 시스템의 실시예의 주요 칸(112)의 주요한 시스템 구성을 투명하게 도시한 도시도이다. 대부분의 시스템 전자 장치들(200)은 주요 칸(112)내에 장착된다. 내부의 전자 장치들은 공기 흐름 방향을 칸에 의해 제공하면서 제자리에 전자 장치를 고정하는 구조적 지지체(214, 216)에 의해 지지된다. 공기 순환 시스템(202)은 하나 이상의 냉각 팬을 구비한다. 공기가 팬에 의해 유도되어 유체 냉각 장치를 통해 흐른다. 공기가 장치의 베이스 부근의 캐비티로 흐른 후, 2개의 경로들 중 하나로 채널된다. 하나의 경로가 공기 흐름 경로(254)를 따라 주요 회로 보드 케이지(212)를 거친다. 나머지 경로가 흐름 경로(254)를 따라 전원(204)을 통해 흘러서 전원(204)을 냉각시킨다. 전원은 베이스(106) 아래에 위치되고, 전원을 통한 흐름 경로(254)가 베이스(106)의 개구(도시 안됨)를 통해 흐르도록 조절된다. 시스템(100)으로 하여금 LAN 또는 인터넷 포털에 연결하도록 이더넷 포트(206)가 구비된다. 카드 케이지(212)는 양자의 구조를 시스템 구성을 위한 카드 케이지, 및 버스 또는 플러그에 제공하는 뒤판(210)을 가질 수 있다. 하나의 태양에서, 뒤판은 서로 직접적으로 인터페이스하기 위해 사용된 인쇄 회로 기판 쌍을 사용해서 제거된다(배제된다). 유체 순환 시스템(208)은 지지 버팀대(216) 상에 스택된다. 유체 순환 시스템은 시스템을 통해 유체를 이동시키며, 유체 품질을 보호하기 위해 유체를 필터링하는 적어도 하나의 펌프 및 필터 세트(220)를 갖는다. 시스템(도시 안됨)의 유체가 저 점도와 고 열용량을 갖는 액체일 수 있다. 액체수가 순환 시스템의 유체로서 사용될 수 있다. 특히, 유체는 탈기된 액체인 냉각된 액체수일 수 있다. 다른 적합한 유체가 사용될 수 있다. 대안적으로, 공기 흡입의 일부 또는 전체가 물 저장 탱크 또는 물 냉각 시스템을 냉각하기 위해 사용될 수 있다.

시스템의 실시예의 주요 칸 시스템 전자 장치의 프로파일 도시도가 도 7에 도시된다. 2개의 흐름 덕트들 중 공기 흐름 경로가 점선 화살표로 도시된다. 제1 공기 흐름 경로(252)가 카드 케이지를 냉각시킨다. 제1 덕트가 공기를 시스템 커버를 통해 유도하고, 공기를 카드 케이지(212) 아래의 빈 공간으로 이동시킨다. 빈 공간이 지지 버팀목(214), 및 버팀목(216) 상에 스택된 부품으로 한정된다. 카드 케이지(212)는 카드들 간의 공기 흐름 공간과 일반적으로 수직 정렬되게 카드를 향하도록 설계된다. 공기가 빈 공간으로 들어가게 되고, 열 대류에 의해 카드 케이지로 유도된다. 카드 케이지로부터의 뜨거운 공기가 칸 커버의 배출구를 통해 상승하여 유출한다. 제2 공기 흐름 경로(254)는 전원(204)을 냉각하는 데 도움을 준다. 공기는 공기 순환 시스템(202)의 흡입 경로(250)를 통해 시스템으로 유도된다. 공기 순환 시스템이 일단 활성화되면, 주요 칸의 내부 공간이 약간 가압된다. 전원(204)은 시스템으로부터 공기를 유도하는 팬을 갖는 반면에, 카드 케이지가 하부로부터 냉각 공기를 유도하기 위해 송풍 대류에 의존하는 반면에 따뜻한 공기는 상부 흐름 경로(252)로 상승한다. 대안적으로, 카드 케이지는 차가운 공기를 카드 케이지로 유도하거나 따뜻한 공기를 배출 구를 통해 배출시키는 팬을 가질 수 있다. 베이스가 물 냉각 장치를 가지면, 공기 흐름은 물 냉각 장치 및 상기에서 설명된 다른 구성을 위해 열 교환기를 통과시킬 수 있다. 공기는 각종 구성 상에 적절한 순서로 흐를 수 있다.

시스템의 실시예의 커버를 갖는 주요 칸(112)에 대한 사시도가 도 8에 제공된다. 카드 케이지(212)의 뒷면은 칸의 상부로부터 연장해서 도시된다. 정면(108) 및 후면(132)은 도면에서 도시되지 않는다.

유체 순환 시스템(208)의 하나의 구성은 유체 순환 시스템의 유체로부터 용해된 가스를 추출하기 위해 사용되는 탈기 장치를 포함할 수 있다. 탈기 장치를 포함하고 사용하는 것이 일반적으로 피해질 수 있다.

도 9는 실시예에 따라 탈기 시스템(340)의 도시도이다. 탈기 시스템(340)은 고정벽(342) 아래에 있는 베이스(344)와 연결된 고정벽(342)을 포함한다. 측벽(342) 및 베이스 조립체(344)를 결합시켜서 액밀인 액체 저장소(346)를 형성한다. 분리 장치(348)가 저장소(346) 내에 구비되고 베이스(344)와 연결된다. 저장소(346)는 탈기된, 본원에서 설명된 액체와 같은, 가스 함유 액체(350)를 보유한다. 베이스(344)는 가스 함유 액체(350)를 저장소(346)로 또는 저장소(346)로부터 추가 또는 제거하기 위해 사용될 수 있는 공급 덕트 또는 도관(352)을 포함한다. 베이스(344)는 분리된 드레인 라인도 포함할 수 있다. 베이스는 배출 챔버(366)로부터 탈기된 유체를 유도하는 탈기 유체 이송 덕트 또는 도관(354)을 포함한다. 베이스(344)는 액체 흐름 억제부 또는 장치(356), 제1 유체 채널(358), 펌프(360), 및 제2 유체 채널(362)을 포함한다. 흐름 억제 장치(356)는 유체 저장소(346)의 하부에 위치되고 저장소(346)와 유체 연통된다. 제1 유체 채널(358)은 흐름 억제 장치(356) 및 펌프(360) 간에 위치되고 흐름 억제 장치(356)를 펌프(360)와 유체 연통시킨다. 흐름 억제 장치는 펌프(360)에 의해 생성된 네거티브 압력에 의해 흐름 억제 장치를 통해 흡입되는 액체 흐름에 대해 충분히 유속을 억제하는 노즐, 밸브 또는 기타 장치일 수 있다. 흐름 억제 장치(356)를 통해 물을 유도함으로써, 용해된 가스는 네거티브 압력(약 절대압력 1-2.5 PSI )을 제1 유체 채널(358) 내에 생성함에 의해 용액 외부로 나간다. 후에, 공기 버블을 갖는 유체는 펌프(360) 및 제2 유체 채널(362)을 통과하고 분리 챔버(382)로 들어간다. 가스 버블은 유체 챔버(382)로부터 챔버(366)로 통과하는 반면에, 탈기된 유체가 도관(354)을 통해 유도될 수 있다. 하나의 태양에서, 분리 챔버는 출구 포트(372)를 통해 가스 버블을 나가게 하는 포지티브 압력(약 + 10-20 PSI 게이지 압력)하에 있다. 제1 유체채널(358) 내의 압력을 모니터하기 위해 압력 변환기(도시 안됨)가 위치될 수 있다. 제2 유체 채널(362)은 펌프(360) 및 분리 장치(348) 간에 위치되고 분리 장치(348)와 펌프(360)를 유체 연통시킨다.

분리 장치(348)는 분리 또는 탈기 챔버(366)를 형성하는 외부 하우징(364)을 포함한다. 외부 하우징(364)은 베이스 조립체(344)와 연결된 적어도 하나의 측벽(368)과, 측벽(368)과 연결된 적어도 하나의 경사진 상부 벽(370)을 포함한다. 경사진 상부 벽(370)은 분리 챔버(366)와 유체 연통되는 출구 포트(372)와 연결된다. 출구 포트(372)는 가스 버블 배출구(374)와 유체 연통되도록 연결된다. 가스 버블 배출구(374)는 출구 포트(378) 위에 배치되는 상부(376)를 갖는다. 출구 포트(378)는 출구 포트(372)를 유체 저장소(346)와 유체 연통시킨다.

분리 챔버(366) 내에는 베이스 조립체(344)와 연결되는 분배 다기관(380)이 배치된다. 분배 다기관(380)은 탈기 챔버(366) 내에 내부 챔버를 형성한다. 분배 다기관(380) 및 베이스 조립체(344)를 결합시켜서 제2 유체 채널(362) 위에 배치하고 제2 유체 채널(362)과 유체 연통되는 내부 챔버(382)를 형성한다. 분배 다기관(380)은 내부 챔버(382)를 분리 챔버(366)와 유체 연통시키는 하나 이상의 구멍(384)을 포함한다. 구멍(384)은 분배 다기관(380)의 상부에 위치된다.

도 10a는 도 9의 탈기 시스템(340)의 동작을 예시한다. 가스 함유 액체(350)는 펌프(360)의 동작에 의해 유체 저장소(346)로부터 흐름 억제 장치(356)를 통해 제1 유체 채널(358)로 유도되어 액체 내에서 용해된 가스가 용액으로부터 나와 가스 버블을 형성한다. 펌프를 통한 유체 흐름이 유체 저장소(346)에 비해 제1 유체 채널(358) 내의 압력 레벨을 감소시키는 강한 네거티브 압력을 생성한다. 흐름 억제 장치는 (천공된 홀, 노즐 또는 유사한 부품과 같은) 약 직경 0.039인치의 구멍일 수 있다. 압력 강하는 용액으로부터 용해된 가스를 가져오는데 도움을 주어서 유체에서 버블을 형성한다(도 34의 361). 일부의 실시예에서, 흐름 억제가 선택되고 유속이 선택되거나/되고 제어되어 제1 유체 채널(358)의 압력을 약 절대압력 1.0 내지 2.5 PSI으로 감소시킨다. 가스 함유 액체가 물인 경우에, 제1 유체 채널(358) 내의 압력(예를 들어, 절대압력 0.9 내지 0.95 PSI 이하)의 추가 감소가 캐비테이션을 야기하여, 펌프(360)와 같은 시스템 구성에 손상을 입힌다. 약 절대압력 1.0 PSI의 압력 레벨은 일반적으로 캐비테이션을 방지하기 위해 압력 마진을 유지하면서 최대 탈기간에 양호한 절충이 된다는 것이 알려져 있다. 제1 유체 채널(358) 및 펌프 통합성의 네거티브 압력을 균형화함에 의해 시스템 및/또는 펌프에 대한 손상을 감소시키거나 방지할 수 있다. 펌프 유속은 고정되지 않으나, 흐름 억제 장치(356)의 크기 관계 및 원하는 네거티브 압력 레벨에 의존한다. 보다 작은 흐름 억제에는 약한 펌프가 사용되는 반면에 큰 직경의 흐름 억제 장치에는 일반적으로 강한 펌프가 바람직하다. 펌프 능력 및 억제 크기를 균형화하는 것은 펌프의 물리적인 통합성과 정합될 수 있어 캐비테이션 손상을 억제한다. 흐름 억제는 전형적으로 난류를 생성하여, 가스 버블의 형성을 더욱 조장할 수 있다. 압력 변환기가 제1 유체 채널(358)에 통합될 수 있고 펌프(360)의 속도를 조절하기 위해 변환기로부터의 출력이 사용되어 제1 유체 채널(358) 내에서 원하는 압력 레벨을 유지한다.

그 후에, 액체 및 가스 버블은 분리 장치(348)로 이송된다. 펌프(360)는 제1 유체 채널(358)로부터 액체 및 가스 버블을 분배 다기관(380)의 내부 챔버(382)로 이송한다. 내부 챔버(382)로부터, 액체 및 가스 버블은 구멍(384)을 통해 분리 챔버(366)의 중간부(386)로 이송된다.

분리 챔버(366)가 가스 버블 및 액체 간에 중력 유도된 분리를 위해 구성된다. 분배 다기관(380)은 이전에 분리된 버블 및 액체의 순환 및/또는 혼합량을 최소화하는 방법으로 액체 및 가스 버블을 유입시킨다. 분리 챔버(366) 내에서 구멍(384)은 작아, 느린 흐름을 유도하여, 분리 챔버(366) 내에서 발생하는 순환량 및 관련된 혼합량을 감소시킨다. 구멍(384)은 분리 챔버(366)의 중간부(386)에 위치되어, 버블이 분리 챔버(366)의 하부(388)로 들어가지 못하게 한다. 순환 및/또는 혼합량을 감소시킴으로써, 포위한 액체와 비해 감소된 밀도로 인해 버블은 하향 흐름에 의해 하부로 이송됨이 없이 분리 챔버의 상부를 향해 상승할 수 있다. 분배 다기관(380)은 분리 챔버(366)의 중간부(386)에서 액체 및 가스 버블을 유입시켜서, 하부(388) 내에서 순환을 야기함이 없이 분리 챔버(366)의 하부(388)에 배치된 탈기된 액체를 분리시킨다. 분리에 의해 가스 버블이 하부(388)로 이송되지 못하여 탈기된 유체 출구(390)에 의해 분리 챔버로부터 추출된 탈기된 액체에는 어떤 가스 버블도 없게 될 수 있다. 탈기된 유체 출구(390)는 시스템으로부터 탈기된 유체를 이송하기 위해 사용되는 탈기된 유체 도관(354)과 유체 연통하게 된다.

상승하는 가스 버블은 분리 챔버(366)로부터 분리 챔버(366)의 상부(392)의 꼭대기에 위치된 출구 포트(372)를 통해 제거된다. 분리 챔버(366)는 도시된 바와 같이 상부(392)에서 원뿔형 상부 경사벽(370)을 사용하는 바와 같이 가스 버블을 출구 포트(372)로 향하도록 구성될 수 있다. 가스 버블은 시스템 동작시 포위한 가스 함유 액체(350)로 하여금 출구 포트(372)를 통해 분리 챔버(366)로 들어가는 것을 방지하는 역할을 하는 가스 버블 출구(374)로 들어가게 된다. 가스 버블 배출구(374)는 상부(376) 및 절연체 출구 포트(378)를 포함한다. 가스 함유 액체로부터 분리된 가스가 가스 버블 배출구(374)로 이송되고, 이로부터 배출 출구 포트(378)에서 가스가 배출된다. 가스 버블 배출구(374)는 많은 절연 장치일 수 있다. 버블 배출구(378)가, 펌프가 역 동작할 때, 저장소에 배수할 때를 위해 저장소 하부로 하향으로 향하게 될 수 있다.

탈기 시스템(340)의 구성은 단순한 유속 제어를 한다. 동작시, 펌프(360)는 일정한 속도로 동작될 수 있거나 펌프(360)의 속도가 폐쇄된 제어 루프에 의해 제어될 수 있어서 제1 유체 채널(358) 내에서 원하는 압력을 유지한다. 설정된 크기의 흐름 억제 장치(356)에 의해, 최종 펌프 동작 속도가 통상적으로 큰 범위로 변하지 않아서, 분리 장치로의 거의 일정한 액체 및 가스 버블 흐름을 생성한다. 분리 장치에 대한 거의 일정한 액체 및 가스 버블 흐름에 의해 탈기된 액체를 공급하여 분리 챔버로부터 추출된 탈기된 액체를 대체한다. 탈기된 액체가 그것을 발생시키는 속도와 같거나 낮은 속도로 추출되기만 하면, 탈기된 초과 액체가 제거된 가스와 함께 출구 포트(372) 및 절연체(374)를 경유해 분리 챔버 외부로 흐른다. 예를 들어, 탈기된 액체가 분리 챔버로부터 300ml/min의 속도로 추출되는 반면에 500ml/min의 속도인 액체 및 가스 버블 흐름이 분리 장치(348)에 공급될 수 있다. 추출된 탈기 액체(예를 들어, 물)는 도 2에 도시된 바와 같이 치료 헤드(318)의 하부 칸(320)에서 사용되는 바와 같은 초음파 치료 헤드에서 커플링제(coupling agent)로서 사용하기 위해 순환될 수 있다.

유체 저장소(346)의 압력을 유지하거나/유지하고 조절하는 데 팽창가능한 블레이더(bladder) 또는 다른 압력 조절 장치(도시 안됨)가 사용될 수 있다.

실시예에서, 탈기 시스템은 직렬로 2개의 탈기 필터들을 사용할 수 있다(도 1OB 참조). 탈기 시스템은 단일 펌프(1002)를 사용하여 유체 시스템 전체에 걸쳐 유체를 이동하게 하고, 액체를 시스템 내에서 탈기하는 데 필요한 압력 환경을 생성한다. 액체가 저장소(1004)에 함유될 수 있고 펌프(1002)를 통해 유도될 수 있다. 후에, 액체는 버블을 대기로 배출되게 하는(대안적으로, 버블이 도시 안된 저장소로 나올 수 있게 된다) 제1 탈기 필터(1010)로 밀어내어진다. 후에, 액체는 펌프로 유도되는 입력 라인으로 가는 배출 라인을 갖는 제2 탈기 필터로 흐른다. 펌프가 탈기 필터(1012)에서 네거티브 압력(진공)을 생성하고 액체로부터 용해된 가스를 제거한다. 이어서, 액체는 유체 회로(1006)를 통해 초음파 변환기 등에 사용하는 치료 헤드 등으로 흐른다. 액체가 유체 회로(1006)에서 복귀하고 저장소(1004)로 흐르거나, 펌프(1002)로 되돌아간다. 유체 회로의 동작시, 복귀 라인, 저장소 또는 배출 라인(1014)으로부터의 공기 버블은 펌프를 통해 이동하고 제1 탈기 필터(1010)로 가고, 거기에서 버블이 퍼져서 탈기 액체 라인 외부로 배출한다. 액체의 탈기는 제2 배출 라인(1016)을 통해 진공 하의 제2 필터(1012)에서 발생한다.

도 11은 다른 실시예에 따라 탈기 시스템(3100)을 예시하는 개략도이다.

상기 논의된 탈기 시스템(340)과 유사하게, 탈기 시스템(3100)은 흐름 억제부(3102)를 포함한다. 탈기 시스템(3100)은 제1 유체 채널(3104), 펌프(3106), 제1 탈기 필터(3108), 및 선택적인 제2 탈기 필터(3110)를 더 포함한다. 흐름 억제부(3102)가 가스 함유 액체(3112)의 소스와 유체 연통된다. 제1 유체 채널(3104)은 유체 억제 부품을 펌프(3106)와 유체 연통시킨다. 펌프(3106)의 출력은 제1 탈기 필터(3108)와 유체 연통된다. 제1 탈기 필터(3108)는 액체의 통과를 거의 방지하면서 가스를 통과시키는 가스 투과성 막(3114)을 포함한다. 가스 투과성 막(3114)의 가스 측을 진공할 필요가 있어서 가스 투과성 막(3114) 양단의 압력차를 생성한다. 가스 측은 압력 밸브를 포함할 수 있는 배기구(3116)를 경유해서 대기로 배기할 수 있다. 선택적인 제2 탈기 필터(3110)는 액체의 통과를 방지하면서 가스를 통과시키는 가스 투과성 막(3120)을 포함한다. 가스 투과성 막(3120)의 가스 측은 도관(3122)을 경유해서 제1 유체 채널(3104)로 배기된다.

동작시, 가스 함유 액체가 펌프(3106) 동작에 의해 흐름 억제부(3102)를 통해 제1 유체 채널로 유도되어, 액체 내에서 용해된 가스가 탈기 시스템(340)과 관련하여 상기 언급된 바와 같이 용액에서 나오게 한다. 탈기 시스템(3100)에서 가스 버블의 발생은 상기 논의된 탈기 시스템(340)과 거의 같을 수 있다.

그런 후, 액체 및 가스 버블은 제1 탈기 필터(3108)로 이송된다. 제1 탈기 필터(3108) 내의 액체 및 가스 버블의 결합시 압력은 펌프(3106)의 동작으로 인해 대기 압력보다 높다. 가스 투과성 막(3114)의 가스 측이 액체 및 가스 측의 결합에 대해 네거티브 압력하에 있으므로, 가스가 필터를 통해 가스 측으로 통과한다. 이런 방법으로 유체로부터 제거된 가스가 일방향 밸브를 통해 시스템의 외부로 배기될 수 있다. 압력차는 가스를 투과성 막의 액체 및 가스 버블 측으로부터 투과성 막의 가스 측으로 강제하는 역할을 하고, 거기에서 가스가 대기로 배기될 수 있거나 수집될 수 있다. 탈기된 액체(3118)는 제1 탈기 필터(3108)를 나온다.

제1 탈기 필터(3108)를 나온 탈기된 액체(3118)는 선택적인 제2 탈기 필터(3110)를 경유해 더 처리될 수 있어서 액체 내에 함유된 가스량을 더 감소시킬 수 있다. 제2 탈기 필터(3110) 내의 탈기된 액체(3118)의 압력과 함께 제1 유체 채널(3104) 내의 감소된 압력 레벨은 가스 투과성 막(3120) 양단의 압력차를 생성한다. 압력차는 가스를 투과성 막(3120)의 액체 및 버블측으로부터 투과성 막(3120)의 가스 측으로 강제하는 역할을 하고, 거기에서 가스는 도관(3122)을 경유해 제1 유체 채널(3104)로 이송된다. 추가적으로 탈기된 액체(3124)는 제2 탈기 필터(3110)를 나온다.

도 12는 실시예에 따라 의료용 초음파 시스템의 유체 보조시스템의 블록도이다. 유체 시스템은 펌프 제어부(3136), 선택적인 냉각 제어부(3142), 필터(3140) 및 유체 레벨 시스템(3134)을 갖는다. 유체 레벨 시스템(3134)은 유체 시스템에서 유체 레벨을 모니터하고 모든 유체 시스템 동작에서 존재하는 충분한 유체를 확보한다. 필터는 시스템을 막히게 하거나 시스템에 부정적으로 충격을 주는 입자성 물질을 제거하는 역할을 한다. 펌프가 유체 시스템을 통해 유체를 순환시킨다. 펌프 제어부(3136)는 선택적인 탈기 조립체(3138)에서 사용된 같은 펌프로 될 수 있다. 유체가 베이스 유닛으로부터 초음파 헤드(3144)로 이동되고, 완전한 유체 회로에서 베이스 유닛으로 일반적으로 복귀한다.

그 개시된 시스템은 다수의 장점을 갖는다. 예를 들어, 일부의 실시예에서, 개시된 시스템은 진공 펌프 없이 기능할 수 있어서, 진공 펌프와 관련된 초기 및 진행중인 비용(예를 들면, 진공 펌프 시스템 구성에 대한 초기 비용 및 관련된 진행중인 유지/수리 비용)을 들이지 않는다. 그것에 의해, 시스템은 유체 순환 시스템에 대한 탈기된 유체 환경을 유지하는 데 필요한 관련된 구성없이 또한 동작되게 되고, 유체 시스템의 비용 및 복잡성을 더욱 감소시킨다.

실시예에 따라 인터페이스 케이블(400)의 횡단면은 도 13에 도시되고, 유사한 구성을 갖는 대안의 실시예가 도 35에 도시된다. 케이블(400)은 외부 피복(402)을 갖는다. 외부 피복은 케이블에 차폐를 제공하여 전자기 방사를 케이블로부터 방지하고, 물리적으로 케이블을 보호한다. 외부 피복(402)은 원형 방향으로 배치되고 절연층(410)으로 포위된 동축 케이블(404)의 제1 링을 포위한다. 인터페이스 케이블 내부의 충전제 층(412)은 물 라인(414, 416)의 누출시 전기 차폐 및 물 오염에 도움을 준다. 동축 케이블(404)은 실시간으로 치료 헤드의 배열 변환기의 각 소자로/각 소자로부터 구동 신호를 제공하고 신호를 수신하기 위해 사용된다. 치료 헤드가 배열 변환기를 이용하지 않는다면, 동축 케이블(404)이 단일 소자 변환기를 구동하는데 미리 결정된 우선순위로써 할당된다. 내부에는 전압을 메인 시스템(130)으로부터 치료 헤드(500)로 이송하는 전력 라인(406, 407)이 존재한다. 전력 라인(406,407)은 다른 전압을 이송하는 반면에 치료 헤드(500) 내의 전기적 구성이 2개의 전압 중 하나를 기반으로 전력을 유도한다. 접지선(418)이 제공되고 구성에서 요구하는 전압에 무관하게 치료 헤드에서 모든 전기적 구성에 대한 전기 접지 복귀로서 역할을 한다. 2개 이상의 연선(408, 420)을 사용해서 시스템 베이스 및 처리 헤드 간에 정보가 중계될 수 있다. 단일의 연선은 다중 통신에 의해 사용될 수 있다(도시 안됨). 하나의 태양에서, 인터페이스 케이블 및 연선은 전자기 차폐되어 전자기 방사를 제거한다.

대안적으로, 인터페이스 케이블은 2개의 전력 라인을 사용할 수 있고, 중 하나가 전력 라인이고 나머지는 접지선이다. 본 실시예에서, 치료 헤드 내의 모든 구성은 단일 전압을 사용하거나 어댑터를 가져서 공통 전압을 사용하게 된다. 2개의 연선을 사용함으로써 베이스로부터 치료 헤드로, 및 치료 헤드로부터 베이스로(도 34 참조)의 직렬화가 유지된다. 대안적으로, 전력을 반복해서 온 및 오프시킴으로써(도시 안됨) 치료 헤드를 리셋/재시작하도록 제3의 2개의 연선이 사용될 수 있다.

치료 헤드(500)의 실시예가 도 14에 도시되고, 치료 헤드에 대한 형태 요소 및 배치가 다양한 형태로 될 수 있다. 치료 헤드(500)는 상부(510) 및 제거가능한 하부(600)를 갖는다. 상부(510)는 동일한 용이성으로 왼손 또는 오른손 잡이 사람에 의해 잡아지도록 설계될 수 있는 들쑥날쑥한 그립 영역(502)을 가진다. 상부(510)의 꼭대기가 핸들 가드(504)를 갖는다. 하부(600)의 바닥은 초음파 투과 창(602)을 갖는다. 일반적으로, 상부는 치료 헤드를 동작시키는 데 필요한 모터 구동 장치 및 다양한 전자 장치와 같은 구동기를 포함한다. 하부가 초음파 변환기를 포함한다. 하부는 변환기를 포위하는 유체를 갖는 "습식(wet)" 환경이므로 변환기 및 투과 창간에 초음파 결합 매체가 제공된다. 하부의 유체가 저 초음파 임피던스인 고 열식 질량의 특성을 갖는 저분자 중량 용액 또는 유체일 수 있다. 유체는 예를 들어, 물이 될 수 있다. 하나의 태양에서, 유체는 거의 탈기되고 냉각되며 불순물이 없는 물이다(본원에서 설명되듯이). 하부의 물 용액에 대한 예는 탈기된 비-이온화 물, 탈기되어 증류된 물 또는 탈기되어 필터링된 물을 포함하며, 이에 제한되지 않는다. 하나의 태양에서, 하부(600)는 카트리지 형태로 착탈가능하다.

도 15는 하부를 분리한 예시적인 치료 헤드(500)의 상부(510)의 사시도이다. 이 도면에서 상부의 맞물림 컬러(506)는 더욱 분명하다.

일 실시예의 예가 도 16에 도시된다. 초음파 헤드(500)는 그것으로부터 연장하고 주요 몸체(130)로 가는 하나 이상의 케이블(116)을 갖는다. 상부(510)는 보통은 건식이고 하부 칸(600)에 장착되는 변환기에 대한 전선, 케이블, 모터 조립체, 및/또는 다른 특징적 요소를 하우징하는 칸(522)을 갖는다. 하부 칸(600)은 탈기된 물과 같은 결합 유체를 양호하게는 함유하여, 변환기로부터 하부 칸의 바닥 부근에 위치된 창(602)으로 및 창(602)을 통해 초음파 에너지를 투과시킨다. 상부 칸(510)내에는 액추에이션 조립체(528)가 배치된다. 액추에이션 조립체(528)는 하부 칸(600)내에 위치된 변환기(900)의 위치/방향을 제어한다.

케이블(116)은 상부(510)의 꼭대기 부분(504)에 연결할 수 있다. 치료 헤드 제어판은 상부(510) 내에 위치되고 인터페이스 케이블(116)로부터 입력을 수신한다. 치료 헤드 제어판은 치료 헤드를 적절히 동작시키는 데 필요한 SERDES 칩, 및 다른 전자 부품도 갖는다. 치료 헤드(500)의 활성화를 표시하기 위해 선택적인 LED 또는 다른 신호 장치(512)가 구비된다. 선택적인 트리거(514)가 구비되어 사용자가 선택적인 결합 액체 애플리케이터 장치를 작동할 수 있다. 상부(치료 헤드)는 사용자의 좌 또는 우측 손에서 홀드하기 위해 사용될 수 있는 그립 부분(502)을 갖는다.

동작시, 기술자는 환자에 인접한 의료용 초음파 시스템(100)을 굴린다. 기술자는 초음파 처리 헤드(500)를 바라는 위치로 움켜잡고 이동시킨다. 초음파 처리 헤드(500)는 창(602)이 환자와 접촉되도록 정렬된다. 사용자 인터페이스 장치(102)는 적절한 치료 또는 진단 시험을 하기 위해 동작될 수 있다. 사용하는 동안, 하부 칸(600)에 장착된 변환기가 초음파 에너지를 발생시켜서, 예를 들어, 본원에서 참고 문헌으로 되는 미국 공개 공보 제2006/0122509호에서 기재된 지방 조직의 파괴를 위해 사용된다. 액추에이션 조립체(528)는 단순한 치료 절차를 제공하도록 사용된다. 예를 들어, 초음파 헤드(500)가 환자와 고정 접촉되도록 홀드될 수 있는 반면에 액추에이션 조립체(528)는 초음파 변환기의 위치/방향을 변하게 하여 원하는 커버러지, 지속 기간, 간격 등을 제공하는 스캔 패턴을 사용해서 환자의 국부 영역에 치료 처리를 한다.

도 16에 도시했듯이, 치료 헤드(500)는 하부 칸(600), 또는 카트리지, 및 치료 헤드 몸체 또는 상부 칸(510)을 포함한다. 상부 칸(510)이 빈 몸체를 나타내는 "칸"으로서 설명되지만, 칸이 다수의 구조를 포함할 수 있다. 실시예에서, 상부 칸(510)은 치료 헤드(500)의 동작 부품을 하우징한다. 상부 칸(510)의 내측은 보통은 건식이고 하부 칸(600)에 장착되는 변환기(900)(도 17 참조)에 대한 전선, 케이블, 모터 조립체, 전자 장치, 및/또는 다른 특징적 요소를 하우징한다. 변환기(900) 외에도, 하부 칸(600)은 변환기(900)로부터 하부 칸의 바닥 부근에 위치된 유연한 창(602)으로 및 창(602)을 통해 초음파 에너지를 결합시키기 위해 사용된 탈기된 물(604)과 같은 유체를 양호하게 함유한다.

하부 칸(600)에 장착된 변환기(900)는 여러 다른 형태로 될 수 있고 실시예에서 그것이 다른 창(602) 위치를 향해 초점을 맞출 수 있도록 이동가능하다. 변환기 및 이동 시스템의 예가 발명의 명칭을 "Therapy Head For Use With Ultrasound System"로 해서 2009년 2월 2일에 출원되어 공동 소유된 미국 특허 출원 제12/3 64,327호에서 설명된다. 다른 변환기 및/또는 이동 시스템이 사용될 수 있다. 변환기는 하부 칸(600)에서도 역시 고정될 수 있다.

도 17은 도 16에 도시된 것과 유사한 치료 헤드의 내부 조립체를 예시한다. 상부 칸(510)내에는 액추에이션 조립체(528)가 장착된다. 액추에이션 조립체(528)는 제어 팔(532)에 의해 초음파 변환기 조립체(900)와 결합된다. 제어 팔(532)은 상부 칸(510)을 하부 칸(600)으로부터 분리하는 칸막이에 결합되는 리셉터클(534)과 인터페이스하고 리셉터클(534) 내에서 선회하도록 구성될 수 있다. 하나의 태양에서, 하부 칸(600)은 상부 칸(510)으로부터 풀려질 수 있다. 하부 칸(600)은 통상적으로 변환기 조립체(900)에 의해 투과된 초음파 에너지를 이송하기 위해 사용되는 탈기된 물과 같은 결합 유체를 함유하는 봉인된 조립체이다. 리셉터클(534)은, 2개의 칸들이 결합할 때, 적어도 하나의 유체 밀폐 부재를 포함하여 액체가 하부 칸(600)으로부터 상부 칸(510)으로 들어가는 것을 방지한다. 밀폐 부재는 제어 팔(532)의 구 모양 조인트 주위에 있는 하나 이상의 O-링일 수 있다. 제어 팔(532)은 상부 칸(510)내에 배치된 제어 팔 상단(536)을 포함한다. 도시된 위치/방향에서, 초음파 변환기 조립체(900)는 초음파 에너지 프로파일(610)로 예시했듯이 창(602)을 통해 투과하여 집속된 초음파 에너지로서 도시된다.

액추에이션 조립체(528)는 제어 팔 상단(536)을 이동하도록 동작시킬 수 있어서 제어 팔(532)을 리셉터클(534) 내에서 선회시킨다. 액추에이션 조립체 및 제어 팔(532)의 동작 범위가 커버리지 영역(610)을 생성하고, 이 안에서 집속된 초음파 에너지를 (예를 들어, 스캐닝 패턴, 스캐닝 속도, 에너지 투과 레벨 등을 사용해서) 제어된 방식으로 지향될 수 있다. 하부 칸(600)이 상부 칸(510)에 맞물려질 때, 변환기 조립체(900)가 제어 팔 리셉터클(548)을 통해 제어 팔(532)에 기계적으로 맞물려진다. 그러므로 제어 팔(532)이 액추에이션 조립체(528)에 의해 이동함에 따라, 변환기는 제어 팔(532)과의 직접적인 관계로 이동된다.

실시예에서, 리셉터클(548)이 제어 팔(532)의 이동에 대해 왕복 방식으로 이동하게 하는 것이 또한 가능하다. 제어 팔(532)에 대한 리셉터클(548)의 이동은 의도된 동작 범위를 기준으로 하는 바람에 따라 조절될 수 있는 단지 설계 선택 특성이고, 변환기 조립체(900)의 위치에 모아진 위치 트랙킹 및/또는 위치 센서 정보를 사용한다.

실시예에 따른 액추에이션 조립체(528)는 나사 레일에 대해 캐리지 넛(546)을 구동하기 위해 작동하는 모터 쌍(556,558)을 갖는 변형된 납 나사(548) (Haydon Kerk Motion Solutions, Inc., Kerk Products Division, 1 Kerk Drive, Hollis, NH 03049에서 시판중인)를 갖는다. 모터(520,530)는 기어 세트(560)를 통해 동작할 수 있어서 나사 레일을 구동시킨다. 캐리지 넛 커플러(544)는 액추에이션 조립체(528)에 의해 이동되어 상부 팔(536)의 동작을 구동시킨다. 동작은 변환기 조립체(540)의 이동에 적합한 직접적인 왕복 또는 어떤 관계일 수 있다. 유니언 조인트(535)는 제어 팔(536)을 캐리지 넛 커플러(544)에 연결한다.

하부 칸(600)은 압력 보상기(pressure compensator)(690)를 특징으로 하여 하부 칸(600)의 유체 압력을 사용시 또는 적재시 대기 압력의 변화에 적응시킨다.

상부 칸 및 하부 칸에 대한 커넥터에 집중된 상부 칸(510) 또는 치료 헤드의 사시도가 도 18에 도시된다. 상부 칸(510)은 카트리지를 기계적으로 맞물리게 하는 오목부(554)를 갖는다. TEC층(744)이 도시되고 그것은 라이저(riser)(772) 또는 열전달 판(748)을 갖는 하부 칸의 대응하는 부분에 인접할 것이다. 변환기 조립체를 이동하는 대응하는 카트리지 구성을 맞물리게 하고 제어하는 제어 팔(578)도 도시된다. 변환기 조립체를 알맞게 제어하고, 카트리지에서 원하는 센서를 모니터하는 데 필요한 각종 전기적인 인터페이스를 핸들링하기 위해 전기적인 인터페이스(638)가 제공된다.

실시예에서, 냉각 장치(750)는 치료 헤드의 하부 칸(600)에 직접 고정된다(도 19 참조). 하부 칸(600)으로부터 열을 제거하고 열을 상부 칸(510)으로 분산하거나 (시스템 외부의) 외부 환경으로 분산하기 위해 냉각 장치(750)가 위치된다. 냉각 장치(750)는 전형적으로 열전달을 위해 큰 용량을 가지며, 또한 전형적으로 열을 신속하게 흡수하고 분산할 수 있다. 냉각 장치(750)는 치료 헤드에서 독립형 장치일 수 있으나, 유체 순환 시스템(208)과 같은, 베이스 유닛 내의, 시스템과 협력한다. 냉각 회로(700)를 형성하기 위해, 유체 순환 시스템(208)은 냉각 장치(750)를 갖는 회로를 형성할 수 있고, 유체를 치료 헤드(704, 706)에 보내는 도관과, 처리 헤드(703, 705)로부터 유체를 수납하는 도관을 갖는다. 하나의 태양에서, 냉각 회로(700)는, 유체가 치료 헤드로부터 시스템 베이스로 순환함에 따라, 유체로부터 열을 제거하는 냉각기도 포함한다. 유체 순환 시스템(700)은 이전에 설명했듯이 유체 탈기 장치(300)도 가질 수 있다.

실시예에 따라, 치료 헤드의 카트리지를 통해 물을 순환시키지 않고, 하부 칸(600)은 거기에 장착된 변환기(900)를 포함하는 밀폐 구조이다. 탈기된 물과 같은 칸 유체(604)는 변환기 조립체(900)를 포위하고, 변환기 조립체(900)를 갖는 하부 칸(600)에서 밀폐된다. 밀폐된 하부 칸(600)은 결합 유체(604) 및 변환기(900)를 갖는 단일 장치로서 제거가능하고 대체가능하다. 그러므로 기술자는 유체(604)로부터 변환기(900)를 밀폐 파괴하거나 제거할 필요가 있다. 대신해, 사용자는 변환기 조립체(900)의 수명이 끝나는 어느 때라도 카트리지(600)를 제거할 수 있고, 유체(604) 내부에서 밀폐된 새로운 변환기(900)를 갖는 새로운 하부 칸(600)이 이전의 하부 칸 카트리지(600)를 대체한다.

하나의 태양에서, 밀폐된 카트리지의 유체가 10 PPM레벨 이하의 용해된 산소 레벨로 탈기될 수 있다. 탈기 동작이 모든 용해된 가스를 동일한 비율로 제거하는 경향이 있으므로, 용해된 가스의 농도를 측정하기 위해 용해된 산소가 사용될 수 있다. 다른 가스에 대한 산소의 비율은 상당히 일정하여, 유체의 산소 함유량을 감소시키는 것은 모든 다른 가스의 가스 함유량을 같은 비 또는 비율로 감소시킨다. 음향 경로가 악영향을 받기 전에 카트리지 내의 유체가 견딜 수 있는, 용해된 가스 함유량의 실제 레벨은 초음파 에너지의 밀도, (기계적으로 또는 전자적으로 집속된) 변환기의 중심 거리, 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency (PRF)) 뿐만 아니라 변환기 동작을 결정하는 다른 구성에 의존한다. 일반적으로, 전자 및 전력에 관한 고려사항들의 결합을 균형화해서 용해된 가스 레벨을 높이게 한다. 용해된 가스가 (예를 들어, 캐비테이션 또는 미세한 스트리밍 효과를 생성함에 의해) 밀폐된 환경에서 문제를 더 야기할 것 같은 전력 및 성능 요소에서 변환기가 동작한다면, 용해된 가스 레벨이 낮춰질 수 있어 나쁜 효과를 감소시키거나 제거한다. 일반적으로, 밀폐된 변환기 카트리지에서 이루어지는 용해된 산소의 원하는 레벨은 10PPM보다 작다. 다수의 태양에서, 레벨은 약 5 PPM으로 유지될 수 있다.

하부 칸(600)은 상부 칸(510)의 프로파일에 맞춘 프로파일을 포함하여 2개의 구성이 서로 제거가능하게 부착될 수 있다. 원하는 경우, 2개의 부착된 구성을 해제 가능하게 로크(lock)하기 위해 래치 또는 다른 록이 구비될 수 있다. 치료 헤드(500)의 카트리지(600) 및 상부(510)를 제거하는 도움을 주거나 2개의 구성을 작동 치료 헤드(500)에 조립하는 데 도구가 사용될 수 있다.

유체(604)를 가열할 때, 변환기 조립체(900)는 사용시 열을 발생시킬 수 있다(도 20 참조). 실시예에 따라, 하부 칸(600)에서 밀폐된 유체(604)를 냉각시키기 위해 냉각 장치(750)가 구비된다. 실시예에서, 냉각 장치(750)는 열전기 장치(744)를 포함하나 다른 장치가 사용될 수 있다. 아시다시피, 열전기 장치(744)와 같은 열전기 장치는 전압으로 하여금 열전기 장치 양단의 온도차로 변환되도록 설계된다. 온도차에 의해 열전기 장치(744)의 차가운 측 및 뜨거운 측이 생긴다. 도 20에 도시된 도면에서, 열전기 장치(744)의 하부 측이 차가운 측이고, 상부 측이 뜨거운 측이다. 열전기 장치(744)는 배터리와 같은 전원(204), AC/DC 변환기 또는 다른 적절한 전원에 연결되어 열전기 장치(744)에 전압을 제공한다. 전원(204)은 치료 헤드 내에 장착될 수 있거나 베이스 유닛(130)과 같이 다른 위치로부터 전선을 경유해 연결될 수 있다. 전압이 전원(204)에 의해 제공되고, 차가운 측 및 뜨거운 측을 생성할 때 온도차가 열전기 장치(744) 양단에 생성된다.

도 20에 도시된 실시예에서, 열전달 판(748)은 열전기 장치(744)의 차가운 측 및 유체(604) 간에 위치된다. 열전달 판(748)은 열을 유체(604)로부터 제거하고 열을 열전기 장치(744)의 차가운 측에 이송하기 위해 사용된다.

열을 열전기 장치(744)로부터 제거하는 구조가 열전기 장치(744)의 뜨거운 측에 부착될 수 있다. 도면에서 도시된 실시예에서, 구조가 열 교환기(752)이다. 열 교환기(752)는 적어도 하나의 유체 입력 도관(706) 및 적어도 하나의 유체 출력 도관(705)을 포함한다. 열 교환기(752)는, 열 제거를 위한 다른 구조나 방법이 사용될 수 있지만, 구불구불하거나 평행한 유체 경로를 갖는 예를 들어, 다기관일 수 있다.

일 실시예에서, 열전기 칩 층(744)은 하나 이상의 열 전기 칩(thermal electric chip(s) (TEC))을 포함한다. 다수의 칩이 하부 칸(600)으로부터 열을 이송하기 위한 정렬로 위치될 수 있다(예를 들어, TEC 칩은 MELCORE CP1.0-63-05L 16.6 watt TECs (Melcore, 1040 Spruce St., Trenton, NJ 08648)을 포함할 수 있다.). 아래에서 설명되는 바와 같이, TECs가 열을 하부 칸(600)으로부터 제거하는 구성에 영구적으로나 해제가능하게 부착될 수 있다. 하부 열전달 판(748)은 하부 칸(600)에 결합될 수 있고, 하부 칸(600)으로부터 히트 싱크 또는 열전달 판(748)을 통한 열 대류에 의해 또는 하부 칸(600) 내의 유체 용액(604)과 직접 물리적으로 접촉됨에 의해 하부 칸(600)으로부터 열을 흡수한다. 후자의 경우에, 열전달 판(748)은 하부 칸(600)의 칸 벽에 맞춰진다. 하부 칸(600)이 상부 칸(510)에 부착될 때, 하부 열전달 판(748)이 TEC 층(744)에 해제가능하게 연결된다. TEC 층(744)은 전원(204)으로부터 전력을 갖는다. TEC를 알맞게 사용함에 의해 열 경사도가 TEC에서 설정되어 TEC의 차가운 측은 하부 열전달 판(748)과 마주 본다. 하부 칸 유체(604)로부터 흡수된 열은 하부 열전달 판(748) 및 TEC 층(744)간의 결합제를 통해 TEC에 이송된다. TEC 및 하부 칸 열전달 판 간의 열 결합 재료는 2개의 층간에 양호한 열 접촉을 하는 그리스 또는 겔과 같은 재료이나, 영구적인 결합을 형성하지 않아서, 요구시 하부 칸으로부터 TEC의 해제가능한 맞물림을 허용한다.

TEC 층(744)은 열 전도되는 에폭시 또는 수지에 의해 상부 열전달층(752)에 더 영구적인 방식으로 결합될 수 있다. 상부 열전달층(752)은 베이스 유닛으로부터 물순환을 위한 물 대야를 갖는다. 유체 순환 시스템(208)은, 베이스 유닛(130)으로부터 오고 상부 열전달층(752)으로 가는 적어도 하나의 라인을 갖는 유체 도관(704, 706)을 통해 물을 펌프하는 반면에, 나머지 도관이 따뜻한 유체를 유체 순환 시스템(208)에 가져온다. 이전에 설명했듯이, 유체 순환 시스템은 냉각기를 포함할 수 있어서, 베이스 유닛에 복귀하는 따뜻한 유체가 열전달층(752)으로 펌프되기 전에 냉각된다. 열 교환기(752)는 물과 같은 냉각 유체를 흘러가게 하는 다기관일 수 있다. 유체가 입구 도관(706)으로 들어가서 출구 도관(705)을 경유해서 나간다. 열 교환기를 통한 유체 흐름은 열 교환기(752)로부터 열을 제거하여, 차례로 열을 열전기 장치(744)의 뜨거운 측으로부터 제거한다.

앞에서 논의한 바와 같이, 하부 칸(600)은 유닛으로서 대체될 수 있고, 하부 칸의 유체(604)는 카트리지/하부 칸(600)을 대체하는 동안에도 사용자에 의해 결코 개방되지 않는 폐쇄된 시스템에 있다. 제거가능한 하부 칸(600)의 예가 도 21에 도시된다. 실시예에서, 플랜지(646)는 하부 칸(600)으로부터 상향으로 연장하고 상부 칸의 하부 표면에 제거가능하게 부착가능하다. 상부 칸에 맞물리기 위해 사용된 하부 칸(600)의 일부가 오목부(662)를 갖도록 도시되고, 오목부(662)에서 하부 칸 열전달 판(748)이 형태 맞춤 라이저(772)와 맞추어서 오목부(662)에 맞추게 된다. 형태 맞춤 라이저(772)는 조립시 오목부(662)에서 동일 평면 또는 오목한 피트(fit)를 형성할 수 있다. 하부 칸(600)이 상부 칸에 부착될 때, TEC 층이 정렬하고 형태 맞춤 라이저(772)를 경유해서 열전달층(748)에 결합된다. 도 21 내지 25에 도시된 실시예에서, 열전기 장치가 열전달 그리스, 패드 또는 겔과 같은 해제 가능한 열전달 재료를 사용하는 열 교환기에 직접 연결된다. 하부 칸 및 상부 칸이 맞물릴 때, 하부 칸이 TEC 층을 대신해서 하부 열전달 판에 맞추기 위해 사용되는 경우에, 하부 칸 열전달 판이 에폭시를 사용하는 TEC 층에 영구적으로 결합될 수 있다는 것에 주목한다.

예시적인 시스템의 주요 구성 스택의 분해도가 도 22에 도시된다. 여기서, TEC 층(744)이 상부 칸의 저부에 통합된다. 열전달 판(748)은 유체(604)의 상부 표면을 따라 연장할 수 있어서 열전달 판 및 유체(604) 간에 접촉하는 큰 영역을 제공한다. 열전달 판(748)은 중앙 개구(770)를 포함한다. 개구(770)는 상기 언급된 출원 번호 제12/364,327에서 설명된 바와 같이 변환기 조립체(900)를 이동시키는 제어기 메커니즘을 수납하도록 설계된다. 열전달 판 라이저(772)는 열전달 판(748)의 한 측에 포함되고 구멍(662)으로 상향으로 연장한다.

열전기 장치(744)는 (도 23에서 도면 번호(780)로 도시된) 열전달 재료 또는 열 전도되는 다른 적절한 접착제 또는 구조에 의해 상기 설명했듯이 예를 들어, 라이저(772)의 꼭대기에 부착된다. 열전기 장치(744) 및 열전달 판 라이저(772)의 꼭대기 간의 열전달 재료(780)는 라이저(772) 및 열전기 장치(744) 간의 열적으로 전도되는 결합을 유지하나, 실시예에서 해제 가능하다. 예로서, 하부 칸이 상부 칸에 연결될 때, 열전달 재료(780)는 모세관 인력을 통해 제자리에 홀드될 수 있다. 구성들간의 고체 결합되도록 일부의 접착력이 제공될 수 있으나, 결합은 양호하게는 해제가능하다. 영구 결합을 바라는 경우, 열전달 재료가 에폭시일 수 있다. 해제 간으한 선택을 원하면, 열전달 재료가 패드 또는 그리스(grease)로 될 수 있다.

유사하게, 열 교환기(752)는 제2 열전달 재료 또는 다른 적절한 열 전도성 연결 구조에 의해 열전기 장치(744)의 뜨거운 측에 부착된다. 여기서, 결합도 열전도성이다. 상부(510)의 열전달 재료(782)는 에폭시 또는 다른 영구 결합 재료로 될 수 있다.

유체 순환 시스템(208)(도 20 참조)은 예를 들어, 베이스(130)에서 위치된다. 유체 순환 시스템(208)은 펌프 및 열 교환기(752)간의 회로에서 온도 제어된 물과 같은 유체를 펌프질한다. 펌프로부터의 유체가 입구(706)로 흐르고 출구(705) 외부로 흐른다. 실시예에서, 유체 순환 시스템(208) 및 열 교환기(752)간의 도관(703, 705)이 열적으로 전도되어 열 교환기(752)로부터 물에 의해 제거된 열은, 물이 열 교환기로부터 펌프를 통해 열 교환기로 되돌아가는 왕복 이동을 함에 따라, 분산한다. 그와 같이, 물에서 열을 제거하기 위해 냉각기가 필요하지 않을 수 있다. 대신해, 시스템의 열 손실에 의해 물은 열 교환기(752)에 복귀하기 전에 냉각하게 된다. 유체가 냉각되면, 출구 루트(705) 및 펌프 입력 라인(703)이 열 전도될 수 있는 반면에 유출 펌프 라인(704) 및 치료 헤드 입구(706)는 단열된다. 한 쌍의 도관이 입구 쌍으로 다른 쌍의 도관이 출구 쌍으로 지정되지만, 베이스 유닛의 물순환 시스템 및 치료 헤드 간의 회로에서 유체가 흐르는 한, 도관들이 흐름 방향을 반전할 수 있다는 의미에서 포괄적이라는 점에 주목한다.

냉각기 또는 열 전도되는 라인을 사용하는 것은 카트리지(600)로부터 제거될 필요가 있는 열량에 따라 대부분 달라진다. 변환기 조립체가 열을 사실상 발생하지 않는 모드에서 예를 들어, 낮은 펄스 반복 주파수 진단 모드에서 동작하는 경우에, 열 전도되는 도관은 카트리지의 온도 상태를 원하는 일정한 레벨로 유지하기에 충분하다. 그러나 변환기가 매우 고출력 치료 모드에서 동작되는 경우에, 카트리지(600) 따라서 카트리지 내부의 탈기된 물(604)에서 형성된 열량은 냉각 장치(750)를 통해 열을 빼내는 데 도움을 주는 냉각된 유체의 사용을 요구할 만큼 높다. 하나의 태양에서, 시스템은 필요시 열전도 되는 유체 도관 및 유체 순환 시스템(208)의 일부로서 냉각기를 구비하고 있다. 그런 식으로, 시스템은 하부 칸(600)에서 검출된 열 온도를 기반으로 냉각기의 사용을 자동으로 조절할 수 있다. 하부 칸(600)에서 결합 유체(604)에 잠겨지고 열전달 판(748)의 온도를 감지하는 열 센서를 사용해서 열 온도가 검출된다. 유체 순환 시스템의 냉각기가 선택적으로 수동으로 제어될 수 있다.

하부 칸/카트리지(600)의 온도가 환자의 피부 감각을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 고통을 줄이기 위해 냉각 팩을 사용하는 것과 유사하게, 카트리지는 치료 초음파 처리시에 피부 민감도를 감소시키기 위해 충분히 낮은 온도를 성취하기 위해 조절될 수 있다.

상기에서 설명했듯이, 하부 칸(600)은 변환기 조립체(900), 변환기 유체(604), 및 열전달 판(748)을 포함하는 밀폐된 시스템이다. 밀폐된 시스템은 치료 헤드(500)로부터 하부 칸(600)을 제거함에 의해 제거될 수 있다. 제거하는 동안에, 일시적이거나 해제가능한 접착제(예를 들어, 열전달 재료(780))는 열전기 장치(744)로부터 열전달 판(749)의 해제를 허용한다. 이런 식으로, 하부 칸(600)이 상부 칸(510)으로부터 제거될 때, 열전달 판(748)은 열전기 장치(744)로부터 해제되어, 하부 칸(600)이 제거 및 대체될 때, 열전기 장치(744) 및 열 교환기(752)가 상부 칸(510)에 남게 된다. 대안적으로, 부분이 하부 칸(660)에 부착되어 남을 수 있고 또한 대체될 수 있으나, 상부 칸(510)내에 열전기 장치(744) 및 열 교환기(752)를 남겨둠으로써 열전기 장치(744)에 대한 배선 및 열 교환기(752)에 대한 유체 입력 또는 출력의 분리 또는 다른 재구성이 필요없게 된다. 또한, 구성이 상부 칸에 남아있으므로, 그들을 대체하는 비용이 회피된다.

처리 공정에서, 변환기 조립체(900)는 열을 발생시킨다. 변환기 조립체(900)가 과열되면, 변환기가 손상될 수 있다. 도면에 도시된 치료 헤드(500)의 실시예에서, 변환기 조립체(900)의 열은 유체(604)에 분산된다. 열은, 냉각이 계속되고/계속되거나 치료 헤드(500)가 뜨거워서 변환기에 손상을 입히지 않거나 환자에 위치되지 않도록 하기 위해, 제거된다. 실시예에 따라, 열전기 장치(744)는 과열이 발생하지 않도록 유체(604)로부터 열을 제거하기 위해 사용된다.

치료 헤드의 동작 동안, 전원(204)은 전압을 열전기 장치(744)에 공급하여, 열전기 장치의 뜨거운 측(도 20의 상부 측) 및 차가운 측(하부 측)간의 열 차이를 생성한다. 시스템으로부터 제거되길 바라는 냉각 전력량, 하부 칸(600)에서 냉각된 냉각 전력량을 나타내는 열 전기 장치로부터 대응하는 냉각 전력량을 제거하기 위한 유체 냉각 시스템의 용량, 및 하부 칸에서 바라는 냉각을 하기 위해 열 전기 장치에 입력된 전기 전력량을 기반으로, 열 전기 장치가 선택될 수 있다. 열 전기 장치의 냉각이 100%의 효율이 아니므로, 치료 헤드(500)의 상부 칸(510)에서 열 전기 냉각 장치에 연결된 유체 냉각 열 교환기는, 하부 칸(600)으로부터의 냉각 전력량 및 원하는 냉각 전력량을 이루기 위해 열 전기 장치로 입력된 전기 전력량과의 결합된 열 전력량을 제거할 수 있다. 예를 들어, 적용할 때 열 전기 장치가 냉각시 6와트로 되기 위해 10와트의 전기를 필요한 경우, 열 교환기 냉각 시스템은 냉각시 원하는 6와트로 되기 위해 열전기 장치의 뜨거운 측을 통해 열의 16와트를 제거할 수 있어야 한다. 시스템이 하부 칸의 직접 냉각만큼 효율적이지 않지만, 그것은 하부 칸으로 하여금 완전히 밀폐되어, 추가의 장점 및 사용 편리성을 제공한다.

TEC 장치를 사용하는 실시예에서, 다수의 TECs 는 단일의 큰 TEC보다 더 열을 제거하는 데 유리할 수 있다. 큰 장치가 효율 복귀를 감소시킬 수 있고, 더 높은 열전달 효율이 적은 전력량 인출 TECs의 사용에 의해 유지될 수 있다. 그러므로 TEC층이 평평한 패턴으로 배치된 다수의 TEC 장치를 가질 수 있다. 열전달 판(748)은 TEC층에 배치된 TEC 장치 모두를 인접시킬 수 있다. 비슷하게, 상부 칸의 열전달 장치(752)는 TEC층의 상부 표면 모두를 동시에 인접시킨다. TEC층(744)의 크기, 패턴 및 에너지 인출은 상당히 변할 수 있다. 직사각형 오목부(662)가 TEC층을 수납하기 위해 도시되지만, 오목부는 TEC층을 수용하기 위한 크기 또는 형태로 될 수 있다. 층(및 오목부) 방향은 수평일 필요는 없고, 상부 칸(510) 및 카트리지(600) 간의 인터페이스 주위에 분배된 다수의 TEC층과 쌍을 이루기 위해 다수의 오목부/ 구멍 포트의 결합이 사용될 수 있다. 오목부(662)와 인터페이스하는 상부 칸(510)에 대한 물리적 한계는 TEC층(744)이 될 수 있다.

열전기 장치(744)의 뜨거운 측에서 열을 제거하기 위해, 유체 순환 시스템(208)은 열 교환기(752)를 통해 물과 같은 유체를 펌프질하기 위해 펌프를 구비한다. 물은 열 교환기(752)를 통해 사행 경로 및 평행한 경로를 갖고 열 교환기를 통해 흐를 때 열을 제거한다. 따라서, 열전기 장치(744)의 차가운 측은 하부 칸(600)에서 밀폐되어 탈기된 물(604)로부터 열을 일정하게 제거한다. 그런 방법으로, 하부 칸(600)은 원하는 온도로 유지된다. 열 교환기 물의 열은 시스템에서 열 손실에 의해 제거되거나, 하부 냉각기와 같은 다른 방법으로 제거될 수 있다. 그러나 도관의 열 손실을 사용함에 의해 수동 냉각이 발생하고, 추가의 열 제거 장치는 필요 없다. 따라서, 순환 시스템(208)으로의 그리고 그로부터의 도관에 의한 수동 냉각은 비용을 감소시키고 냉각기 또는 다른 능동 냉각 시스템에 관해 유지 문제를 없앤다.

사용자가 하부 칸(600)을 대체하길 바랄 때, 열전달 판(748)은 하부 칸(600)과 함께 제거되고, 열전기 장치(744) 및 위의 모든 것은 상부 칸(510)에 부착된다. 다른 하부 칸(600)은 상부 칸(510)에 부착된 후, 치료 헤드(500)가 다시 사용하기 위해 준비된다.

완전히 조립된 하부 칸 열전달 스택을 열전달 판(748), 라이저(772) 및 열 전도성 재료(780)로써 도시한 예시가 도 24의 저부에 도시된다. 도 24의 상부는 완전히 조립된 상부 칸 열 흡수 및 액체 히트 싱크 스택을 도시한다. 도 25는 TEC 층을 사용하는 열전달 스택 전체를 예시한다.

실시예(도 26 참조)에서, 열전달 판(748)은 하부 칸(600) 측 아래의 상부 및 일부에 걸쳐 연장하고, 뒤집힌 사발 구조를 형성한다. 본 실시예에서, 열전달 판(748)은 하부 칸(600) 측 아래의 상부 및 일부에 걸쳐 (하부 칸(600)내에 배치된) 탈기된 물과 같은 하부-칸 유체와 접촉하게 되어, 열을 하부-칸 용액으로부터 열전달 판(748)으로 이송할 수 있는 표면적을 증가시킨다. 뒤집힌 사발 형태의 열전달 판(748)은 제거가능하고 대체가능한 하부 칸(600)의 구성으로 될 수 있다. 도시된 실시예에서, 열전달 판(748)은 하부-칸 유체와 접촉하는 상부 표면(695), 및 하부-칸 유체와 접촉하고 하부 칸(600) 외부의 일부를 형성하는 주변 외부판(698)을 갖는다. 상부 표면(695) 및 외부판(698)은 열 전도되어 그들이 열을 주위 공기로 이송하거나 그들이 뜨거운 외부면으로 되지 않게 외부 절연될 수 있다. 실시예에서, 열전달 판(748)은 하부-칸 유체 내에 배치된 상부 표면 및 부분 측판(도시 안됨)을 포함한다. 하부-칸 유체 내에 배치된 부분 측판에 의해, 하부-칸이 부분 측판의 양 표면과 접촉하게 되어, 열전달 판(748) 및 하부-칸 유체 간의 접촉 표면적을 증가시킨다. 증가된 접촉 표면적이 열전달 판(748) 및 하부-칸 유체 간의 열전달 속도를 증가시킨다. 하부-칸 유체 내에 배치된 부분 측판은 유체 개구 및/또는 채널을 포함하여 액에 잠긴 부분 측판 상의 하부-칸 유체의 흐름을 용이하게 한다. 열전기 장치(744)의 차가운 측은 열전달 재료(780)에 의해 열전달 판(748)의 상부에 부착될 수 있고 열 교환기(752)는 열전달 재료(782)에 의해 열전기 장치(744)의 뜨거운 측에 부착될 수 있다.

(하부 칸(600) 내에 배치된) 변환기가 활성화될 때, 하부-칸 유체가 음향 압력에 의해 "섞어진다(stirred)". "섞어짐(stirring)"은 하부-칸 유체가 카트리지 내에서 일정하게 순환하는 데 충분하게 되어, 열 교환 구성과 접촉하게 한다. 냉각된 하부-칸 유체가 하부 칸(600)의 하부로 하강하게 된다. 변환기에 의해 가열된 상승 유체 및 열전달 판에 의해 냉각된 하강 유체 간의 결합에 의해 변환기와 하부-칸 유체 간 및 하부-칸 유체와 열전달 판(748) 간의 열전달 속도를 향상시키는 대류 흐름이 발생된다. 대류 흐름은, 냉각된 하부-칸 유체 주변의 하강으로 인한 열전달 판(748)의 부분 측벽과의 접촉으로 인해 발생하는 하부-칸 유체의 냉각에 의해 더욱 향상될 수 있고, 이는 중앙에 위치한 변화기에 의해 가열되는 하부-유체ㄱ칸 유체의 중앙 상승을 보완할 수 있다. 또한, 열전달 판(748) 및 하부-칸 유체 간의 접촉 영역을 증가시키는 것에 의해 하부-칸 유체가 낮은 평형 온도로 유지할 수 있게 된다.

실시예에서, 열 교환 공정은 카트리지에서 밀폐된 유체의 통합성을 절충함이 없이 유체 순환 시스템(208)으로부터 유체를 카트리지(600)로 순환함에 의해 행해진다(도 27a 참조). 열 교환기(750)는 열을 하부-칸 유체(604)로부터 흡수하기 위해 하부 칸(600) 내에서 위치될 수 있다. 제1 열 교환기(750)는 유체 회로(705, 706)에 물리적으로 연결되어 유체 제어 회로(208)로부터의 온도 제어된 유체가 하부 칸 유체(604)로부터 열을 얻을 수 있다.

제1 열 교환기(750)는 유체 냉각기(도시 안됨)를 포함하는 유체 순환 회로(208)와 유체 연통하는 유체-순환 열 교환기이다. 실시예에서, 제1 열 교환기(750)는 하부 칸(600)과 함께 제거된다. 펌프(도시 안됨)는 제1 열 교환기(750) 및 유체 순환 시스템(208)의 냉각기간의 유체(예를 들어, 물)를 순환시키기 위해 사용될 수 있다.

다양한 구성이 제1 열 교환기(750)에 사용될 수 있다. 제1 열 교환기(750)는 열 전도성 금속(예를 들어, 황동, 구리, 알루미늄 등)으로 제조될 수 있다. 제1 열 교환기(750)는 더 효율적인 열전달을 위해 표면 면적을 최대화하도록 형성될 수 있다. 형태는 냉각을 위한 기술에 있어서 공지되고, 배플(baffle), 코일 또는 다른 반복 형태와 같은 공통 형태를 포함한다.

제1 열 교환기(750)를 사용하면, 다수의 장점이 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 설명했듯이, 제1 열 교환기(750)는 하부-칸 유체의 순환을 용이하게 하도록 위치될 수 있어서, 열전달을 증가시킨다. 또한, 제1 열 교환기(750)는 하부-칸 유체와 접촉하는 표면 면적량을 증가 및/또는 최대화하도록 구성될 수 있어서, 열전달을 증가시킨다.

그 냉각기가 베이스 유닛 내의 다양한 위치에 위치될 수 있다. 하나의 태양에서, 냉각기가 유체 순환 시스템(208)의 나머지 부분과 함께 위치된다. 냉각기가 유체 순환 시스템에 물리적으로 근접해서 위치되지 않으면, 그것은 시스템(208)에서 여전히 고려될 부분이다. 대안적으로, 열 교환기(750)는 치료 헤드(500) 내부의 구성만을 포함하는 회로에서 냉각을 허용하는 방법으로 상부 칸(510) 내에 위치될 수 있다. 그런 실시예에는 연속 방식으로 히트 싱크에 대해 이동하는 공기 흐름을 확정하는 공기 냉각된 히트 싱크 및 팬이 포함될 수 있다.

도 28은 대안의 실시예에 따라 치료 헤드(500)(도 14 참조)의 하부 칸(600)을 도시한다. 전면 또는 하부 렌즈는 창(602)(도 29a에 양호하게 도시된) 및 사이드(614)를 포함한다.

도 30은 (컴퓨터 중앙 처리 장치(CPU) 칩에 사용된 히트 싱크와 유사한) 복수의 열 방사 소자를 갖는 히트 싱크를 포함할 수 있는 열 분산 장치(750)에 의해 하부 칸으로부터의 유체를 상부 칸으로 순환되게 하는 다른 실시예를 도시한다. 히트 싱크는 공기를 히트 싱크로 향하게 하는 팬을 가질 수 있거나 유체 욕조에 넣어지고 유체 순환 시스템(208)으로부터 유체를 사용해서 냉각될 수 있다. 하나의 태양에서, 냉각용 유체가 물이다.

하부 칸(600)은 거기에 장착되고 볼 조인트(608)를 갖는 변환기 조립체(900)를 포함한다. 볼 조인트(608)는 상기 언급된 미국 특허 출원 제12/364,327호에 설명된 피벗 메커니즘(610)의 일부이다. 개구(612)가 변환기 조립체(900)에 대한 축(613)의 단부에 위치된다.

하부 칸(600)은 하부 칸(600)의 측벽(603) 내부를 따라 연장하는 열 교환기(614)를 포함한다. 열 교환기(614)는 구리와 같은 고 열 전도성 재료로 양호하게 형성된다. 도면에서 도시된 실시예에서, 열 교환기(614)는 하부 칸(600)의 둘레 주위에서 사행 경로로 측벽 내부(603)로 연장하는 2개의 튜브 세트를 포함한다. 일 실시예에서, 열 교환기(614)는 하부 칸(600)의 외부에 공간을 최대화하도록 배치되나, 변환기 조립체(900)의 이동 범위 밖에 있도록 정렬된다. 하나의 태양에서, 냉각 시스템(700)은 필요시 카트리지(600)로부터 같은 냉각 와트수를 제거할 수 있어서 원하는 동작 온도를 유지한다. 변환기 조립체가 고 출력에서 동작하고 변환기 유체(604)가 뜨거워지면, 제거하는 냉각 와트수는 60의 냉각 와트와 같이 높을 수 있다. 원하는 카트리지의 온도 및 TEC 장치의 배치와 형태가 균형화되어 얻어지는 냉각 범위를 확정한다. 일부의 예가 높은 냉각 와트를 요구하지만, 시스템은 15 내지 20 냉각 와트를 제거함에 의해 동작할 수 있다. 이 경우에, 1 내지 37℃ 간의 카트리지 온도를 유지하기 위해 냉각된 물 및 적절한 유속 모두가 사용될 수 있다. 카트리지의 온도가 사용자에 의해 조절될 수 있다. 바란다면, TEC 구성은 유체 배플 구성(도시 안됨)과 결합해서 사용될 수 있다.

열 교환기(614)는 입구 도관(616) 및 출구 도관(618)을 포함한다. 입구 및 출구 도관(616, 618)은 볼 밀폐부(620, 622)에 장착되고, 밸브 이음쇠(624, 626)를 포함한다. 밀폐부 (620, 622)는 하부 칸(600)의 상부판(630)에 장착된다. 상부판(630)은 축(613)이 연장하는 중앙 개구(632)를 포함한다. O-링(634)은 볼 조인트(608)에 대해 개구 및 시트에 장착된다. 축(613) 및 볼 조인트는 중앙 개구(632)에 맞물리는 지지 부재(bearing member)를 형성한다. O-링(634)은 미국 특허 출원 제12/364,327호에 설명된 바와 같이 변환기 조립체(900)를 피벗시키고, 개구(632)에서 하부 칸(600)의 외부로 유체가 누출하는 것을 방지한다. 피벗 상부(636)는 O-링(634) 위에 맞물린다. 볼 조인트(608)는 피벗 상부(636) 및 개구(632)의 내부 림(rim) 간에 포획된다.

전기 커넥터(638)는 상부판(630)의 한 측상에 위치된다. 전선은 전기 커넥터(638)로부터 변환기 조립체(900)로 이어질 수 있다. 또한, 전기 커넥터(638)는 상부 칸으로부터 안내하는 와이어링 벨트 또는 다른 전기 연결부를 수납하기 위해 구성될 수 있다. 대안의 실시예에서, 변환기 조립체(900)의 전선은 축(613)을 따라 또는 축(613) 아래로 연장할 수 있거나 다른 방법으로 따라갈 수 있다. 전기 커넥터(638)는 양호하게는 신속한 차단 커넥터이고 치료 헤드에 부착되는 와이어링 벨트 또는 다른 커넥터(도시 안됨)에 연결한다. 와이어링 벨트가 커넥터(638)에 부착될 때, 변환기 조립체의 HIFU 변환기 드라이브 또는 다른 전자 장치에 대한 전력, 또는 통신 신호가 와이어링 회로를 경유해 변환기 조립체(900)에 공급될 수 있다.

선택적으로, 정렬 포스트(640)는 상부판(630)의 하나의 위치에 위치된다. 정렬 포스트(640)는 설치하는 동안 인스톨러로 하여금 하부 칸(600)을 치료 헤드의 상부 칸과 알맞게 정렬되게 한다. 버블 트랩(642)은 하부 칸(600) 내부에 형성된 버블의 포획용으로 제공될 수 있다. 실시예에서, 마이크로 밸브(644)는 버블 트랩(642)에 부착되어 변환기의 음향 경로로부터 멀리 버블을 분리시킨다. 마이크로 밸브는 정렬 포스트(640)에 장착될 수 있다.

하부 칸(600)은 용기를 형성하는 음향 창(602), 사이드(603) 및 상판(630)으로써 밀폐될 수 있다. 물과 같은 결합 유체가 용기에 포획되고, 용기가 영구 밀폐된다. 가스 누출을 방지하기 위해, 용기를 형성하는 부분이 하부 칸에서 가스 누출을 방지하는 재료로 처리될 수 있다. 용기 내부가 밀폐제 또는 스퍼터된 티타늄과 같은 금속화층으로써 처리될 수 있다. 열 교환기(614)는 용기의 둘레 주위로 연장하고 구불구불하거나 평행한 경로로 구성되므로 최적의 열 대류를 제공하고, 둘레 주위로 열 교환기(614)를 연장하고 이중 도관 배치를 사용함으로써 큰 표면 면적량이 제공된다.

이전의 실시예와 같이, 물은 입구 도관(616) 및 출구 도관(618)을 경유해 열 교환기(614)를 통해 순환된다. 물은, 이전의 실시예에서 설명했듯이, 예를 들어, 냉각을 위해 베이스 유닛으로 순환될 수 있거나 냉각을 위한 열전기 냉각기에 부착되거나 열 손실되게 하는 비효율적인 열 잔류를 갖는 도관을 통해 따라갈 수 있다.

도 29b는 실시예에 따라 대안의 유체 도관(614A)을 디스플레이하는 변환기 카트리지의 상부에 대한 하부 등축성 도시도이다. 도관(614)에 사용되는 사행 형태를 대신해서, 도관은 상판(630)의 내부 주위를 감싼다. 다수의 다른 형태가 도관에 대해 사용될 수 있다.

치료 헤드(500)가 사용자의 손에 맞추는 오목부(502)를 포함하는 상부 칸(510)과 같은 몸체를 포함한다. 상부 칸(510)은 팔에 부착되고/부착되거나 베이스 유닛으로 이어지는 전선 또는 도관을 포함할 수 있다.

도 27b는 하부 칸(600)을 제거시킨 예시적인 상부 칸(510)의 하부 사시도이다. 상부 칸(510)은 하부 칸(600)을 수납하는 오목부(554)를 포함한다. 전기 커넥터(538)는 오목부 (554)에 위치된다.

개구(558)는 오목부 (554)에 위치된다. 2개의 유체 커넥터(560, 562)는 오목부(554)에서 서로 대향하는 코너에 위치된다. 유체 커넥터(560, 562)는 예를 들어, 열전기 냉각기, 베이스 유닛에서의 냉각 장치, 열적으로 비효율로 되는 냉각 효과를 제공하는 도관 또는 다른 냉각 구조 또는 구성에 이어진다.

미국 특허 출원 제12/364,327호에 설명되는 구동 메커니즘에서 제어 팔(578)은 오목부 (554)에서 중앙에 위치된다. 제어 팔(578)의 각도가 구동 메커니즘의 위치에 의해 결정될 수 있다.

하부 칸(600)을 치료 헤드의 상부 칸에 부착하기 위해, 상부 칸에 연결되는 와이어링 벨트 또는 오목부 (554)는 전기 커넥터(538)에 연결된다. 와이어링 벨트를 사용하는 경우에, 그것은 우선 연결된다. 오목부 (554)와 같은 고정 커넥터를 사용하는 경우에, 하부 칸(600)이 상부 칸(510)에 부착됨에 따라 커넥터가 전기 커넥터(538)에 연결된다.

어떤 경우에도, 하부 칸(600)을 상부 칸(510)에 부착하기 위해, 하부 칸(600)의 상판(630)은 상부 칸의 오목부 (554)에 맞추어진다. 이 맞춤을 허용하기 위해, 2개의 유체 포트(620, 622)는 상부 칸(510)에서 대응하는 유체 포트(560,562)에 정렬된다. 선택적인 가이드 포스트(640)는 상부 칸에 대응하는 암형 구조, 예를 들어, 개구(558)와 정렬된다. 유체 포트(620, 622)는 상부 칸(510)에서 유체 커넥터(560, 562)와 정렬하고 그것에 연결하기 위해 밀폐 부재를 사용할 수 있다. 정렬하는 동안, 축(613)의 개구(612)는 상부 칸(510)의 저부에서 제어 팔(578)과 정렬된다. 제어 팔(578)은 적절한 정렬을 위해 중심에 위치되어야 한다. 그를 위해, "홈(home)" 동작이 제어 팔(578)을 중심 잡기 위해 제공될 수 있다. 제어 팔(578)은 상부 칸의 액추에이터 조립체 및 하부 칸의 변환기 조립체(900)에 연결되어(상부 및 하부 칸이 알맞게 결합될 때), 일단 설치되면, 제어 팔의 이동에 의해 변환기 조립체(900)가 원하는 이동을 하게 된다.

정렬 후, 하부 칸(600)은 상부 칸(510)으로 눌러진다. 하부 칸 상부판(630) 및 상부 칸 오목부(554)의 2개의 프로파일은 함께 맞쳐진다. 전기 커넥터(538)는 대응하는 하부 칸 전기 커넥터(638)로 안착한다. 기계적인 연결장치(578)는 변환기 팔 조립체(612)에 맞물린다. 유체 커넥터를 사용하는 경우에, 유체 라인(560,562)은 밀폐 부재(620,622)에 연결한다. 적절한 밸브가 유체 커넥터를 개폐하도록 구비된다. 넙(nub)(578)은 축(613)의 개구(612)에 맞쳐진다. 치료 헤드(500)는 동작 준비중이다.

일단 연결되면, 냉각수는 유체 커넥터(560, 562)를 경유해 열 교환기(614) 내외부로 흐를 수 있다. 변환기 조립체(900)의 방향은, 개구(612) 및 넙(578)의 부가 장치를 경유해 구동 메커니즘을 사용해서 변할 수 있다. 변환기 조립체(900)는 커넥터(538, 638)를 경유해서 전력을 공급한다.

하부 칸(600)을 분리하는 것은 역 순서로 행해진다. 즉, 하부 칸(600)은 상부 칸으로부터 분리된다. 원한다면, 래치 또는 다른 로크 메커니즘이 하부 칸(600)을 상부 칸(510)에 연결하기 위해 제공될 수 있다. 대안으로서, 유체 커넥터(560, 562)에 의해 밀폐 부재(620, 622)와 같이 하부 칸(600)의 각종 구성을 상부 칸의 적절한 구성에 연결함으로써 하부 칸(600)을 제자리에 유지하기 위한 충분한 파지력이 제공될 수 있다. 상부 칸으로부터 하부 칸을 연결하고 분리하는 것은 도구를 사용해서 용이하게 될 수 있다.

실시예에 따라, 기계적인 보상기는 도 32a-32b 및 33a-33b에 도시한 바와 같은 하부 칸(600)에 대해 제공될 수 있다. 기계적인 보상기는 치료 헤드를 동작시키는 환경에서 압력 변화, 예를 들어 고도로 인한 압력 변화를 상쇄하기 위해 및 카트리지를 설치할 때 압력 변화를 맞추거나/맞추고 시간 흐름에 따라 물 손실을 맞추기 위해 구성될 수 있다.

기계적인 보상기는 다양한 형태를 취할 수 있다. 압력 변화에 대해 조절하고 내부 유체를 원하는 탈기 상태로 유지하는 장치가 사용될 수 있다. 실시예에서, 수동 보상기는 폐쇄된 피스톤 면(686) 및 스프링(684)을 갖는 몸체(680)를 갖는다(도 32a). 폐쇄된 피스톤 면(686)은 하부 칸/변환기 카트리지(600)의 유체로 가득찬 내부에 노출된 개구(688)를 갖는다. 카트리지가 충분한 물 용량으로 설치하고 내부 물 용량이 (내부 압력 증가 또는 외부 압력 감소로 인해) 확장함에 따라 피스톤 면(686)은 스프링(684)에 대해 뒤로 편향해서 내부 용량을 확장하게 된다(도 32b 참조). 온도 또는 압력이 정상으로 일단 복귀하면, 탄성력에 의해 피스톤이 용량을 초기 평형상태로 다시 복귀하도록 앞으로 민다. 피스톤의 뒷부분은 대기로 배출되도록 구성된다. 수동 보상기의 다른 예가 금속 풀무, (유체로부터 봉인된 공기를 갖는) 공기로 가득찬 블레이더, 폼(foam)과 같은 압축가능한 재료 또는 연한 경도계는 고무 성분 또는 확장가능한 외부 하우징을 포함한다.

실시예에서, 활성화된 보상기(690)가 사용될 수 있다. 활성화된 보상기가 열 교환기에서 냉각수를 꺼내서 보상기를 동작시킨다. 보상기는 하우징(692), 피스톤(694) 및 일방향 밸브(696)로 구성된다. 카트리지는 수축된 위치에서 내부 피스톤을 갖는 보상기의 용량에 부족하게 설치한다. 일단 카트리지가 설치되고 시스템이 온되면, 냉각수의 압력은 피스톤을 외부방향으로 구동하여 용량을 증가시킨다. 피스톤은, 압력들이 같을 때 피스톤 연장이 정지하도록, 압력을 감소시키는 크기로 될 수 있다(예를 들어, 냉각수가 20 PSI이고 내부 압력이 2 PSI로 되면, 피스톤 영역이 10:1로 감소될 수 있다)(도 33b 참조). 일방향 밸브가 피스톤을 확장시키나 수축시키지 못해서 압력을 카트리지에서 유지한다. 활성화된 보상기의 다른 실시예에는 유연한 블레이더, 기계적인 피스톤 또는 사용자에 의해 사용되는 주사기가 포함된다. 추가된 실시예는 통상의 기술자에 의해 쉽게 사용되고 잘 이해된다.

실시예에서, 카트리지(600)의 내부면은 얇은 내부 코팅(601)을 포함하여 가스 투과를 방지한다(도 31 참조). 예를 들어, 사이드(604), 창(602) 및 상부판(630)이 플라스틱으로 제조되는 경우에, 티타늄 베이스층이 대기 가스를 챔버로 들어가지 못하게 하고 유체 내부에서 용해하지 않도록 제공될 수 있다. 층은 적절한 방법으로 부착될 수 있으나, 실시예에서 카트리지의 내부면 상으로 약 500 내지 1500 옹스트롬 두께로 스퍼터링되는 티타늄이다. 대안적으로, 금속화 층은 구리 및 니켈, 또는 플라스틱 챔버에서 기공을 채우는 데 적절한 다른 재료로 될 수 있고 가스로 하여금 챔버로 들어가는 것을 방지한다. 어떤 재료가 액체에서 비용해되는 요건을 만족하는 목적에 사용될 수 있고 (그 재료가 용액에 상당한 양으로 들어가지 않을 것이다) 재료는 챔버 재료를 통해 용인되는 레벨로 가스 투과를 감소시킨다. 하나의 태양에서, 용존산소(DO) 량은 약 10ppm 이하이다. 다른 태양에서, DO 함유량은 약 8ppm 이하이다.

실시예에서, 코팅은 플라스틱의 가스 투과를 감소시켜서 내부 유체 용량이 가스를 흡수하지 못하게 한다. 그것은 밀폐된 물 용량의 용존산소 레벨을 소정의 레벨 이하로 유지하기 위해 행해진다. 500 내지 1500 옹스트롬의 금속화 스퍼터링된 코팅은 목적을 위해 양호하게 이루어진다. 바람직하게는, 플라스틱 하우징의 내부에는 80마이크로인치의 구리에 이어 10 마이크로인치의 니켈이 코팅된다. 이 시험에서 도금이 플라스틱의 가스 투과를 전적으로 감소시키는 것을 보여준다. 두께는, 코팅 금속의 원자 반경이 플라스틱의 기공보다 작다고 하면, 중요하지 않다. 금속 커버의 원자가 기공을 메운다고 알려져 있다.

온도 센서가 하부 칸(600)에서 물 온도를 감지하기 위해 제공될 수 있다. 원한다면, 동작을 중단하고, 동작을 느리게 하거나 냉각을 증가시킴에 의해 감지된 온도에 따라 동작이 변경될 수 있다.

실시예에서, 카트리지는 메인 시스템의 유체에 의해 직접적으로 냉각될 수 있다(도 31 참조). 배플은 제거되고 유체 시스템으로부터의 유체가 입구 포트 밀폐 부(620) 및 출구 포트 밀폐부(622)를 통해 카트리지로 직접 흐른다. 유체 순환 시스템이 상부 칸(510)에 연결되고 변환기 조립체(900)를 유체 내에서 세척한 후, 유체 순환 시스템의 유체에 의해 카트리지가 침수된다. 원하는 냉각 시간을 제공하기 위해 유체 유속이 조절되어 카트리지를 원하는 내부 온도로 되게 한다. (피부에 냉각 팩을 사용하는 것과 같이) 치료되는 환자의 피부 민감도를 감소시키기 위한 냉각 또한 추가로 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 카트리지가 유체에 초기에 침수될 때 유체 순환 시스템은 유체에 의해 대체된 가스를 제거하는 탈기 장치를 포함한다. 실시예에서, 유체는 필터링되고 탈기되는 물이다. 압력 조절 장치 또는 압력 제어 시스템은, 창이 유연한 경우에, 카트리지에 압력을 가하도록 사용될 수 있거나, 카트리지의 일부 다른 구성이 내부 압력을 효과적으로 변할 수 있게 한다.

본원에서 설명된 치료 헤드는 다수의 장점을 제공한다. 첫째, 하부 칸은 물 커넥터 또는 물 도관 없이 자체 내장된 장치일 수 있다. 하부 칸 또는 변환기 카트리지는 하부 칸을 대체할 때 배수될 필요가 없다. 그러므로 종래 기술과 달리, 물은 베이스 유닛으로부터 하부 칸으로 순환되지 않고, 하부 칸으로의 특정한 물 압력은 유지될 필요가 없다.

또한, 일부의 실시예에서, 하부 칸 및 변환기는 전선 또는 물 또는 다른 유체 도관을 제거할 필요가 없는 쉽게 대체가능한 장치에 집적된다. 하부 칸을 상부 칸에 간단히 부착함으로써, 열전달 판 또는 열 교환기가 열전기 장치에 부착되고 하부 칸이 사용을 위해 준비된다.

하부 칸 또는 카트리지(600)에서 사용된 변환기 조립체(900)가 현재 설명된다. 실시예에서 변환기 조립체는 원통 셸의 일단에 장착된 변환기와, 원통 셸의 타단에서 장착된 기계적인 팔 및 전기 커넥터를 갖는다. 셸은 변환기를 동작시키고, 변환기로부터 시스템(100)의 다른 부분으로의 데이터 피드백 흐름을 처리하기 위해 전용화된 PCB를 포함한다. 변환기는 일반적으로 양도되어 "Interchangeable High Intensity Focused Ultrasound Transducer"을 명칭으로 동시 계류중인 미국 특허 출원 제12/051,073호에 이미 설명된 바와 같은 기계적으로 집속된 초음파 변환기인 단일 소자로 될 수 있다. 대안적으로, 변환기가 치료 초음파를 전달하는 능력을 갖는 환형 배열, 선형 배열 또는 위상 배열 변환기일 수 있다.

다른 태양에서, 인터페이스 케이블(116)은 배열 변환기의 각 소자로부터 신호에 전력 공급하고 신호를 제어 및 수신하는 동축 케이블을 갖는다. 변환기 정렬이 단일 제어 라인에 있는 하나 이상의 소자를 갖는 경우에 케이블(116)의 소수의 채널이 사용될 수 있어서, 모든 소자가 동일한 명령 신호에 의해 동시에 여기된다.

본원에서 설명된 시스템에서 사용하는 변환기 조립체는 약간의 변형을 허용한다. 높은 스택 및 쇼트 스택(short stack) 변환기 조립체가 제공된다. 높은 스택 변환기는 치료 헤드의 변환기를 교환하는 특성을 갖는다. 변환기 카트리지를 사용할 수 있는 실시예에서 쇼트 스택 변환기가 구비된다. 변환기 카트리지에서 높은 스택 변환기를 사용하는 것이 가능하나, 카트리지가 길게 되고, 변환기가 3차원 피벗 원호로 이동됨에 따라 피벗 팔의 단부상에서 변환기의 질량은 문제로 된다. 첫 번째로 높은 스택 변환기 조립체가 설명된다. 실시예에서, 치료 헤드와 함께 사용하는 변환기가 설명된다(도 36a 참조). 변환기는 "Interchangeable High Intensity Focused Ultrasound Transducer"를 명칭으로 해서 동시 계류중인 미국 특허 출원 제12/051,073호에서 이미 설명된 것과 유사하게 될 수 있다. 실시예에서, 거의 원통형을 갖는 하우징(3616)이 있다. 하우징(3616)은 분리층(3634) 부근의 목 하부 영역과, 기계적으로 집속된 변환기(3622) 부근의 큰 직경을 갖는다. 변환기 측(3620)이 개방되거나, 창을 가져서 초음파 에너지가 방해 없이 하우징(3616) 외부로 전달될 수 있다. 변환기(3622)는 개방 단부(3620) 부근에 고정되고, 연결 핀 세트(3624)를 경유해 인터페이스(3628)에 연결된다. 연결 핀(3624)은 하우징(3616) 내부의 동심원 라이너(liner)(3626)와 제 위치에 홀드된다. 인터페이스(3628)는 이전에 설명했듯이 연결 전선 세트로 될 수 있거나 회로, PCB, PC(B)A 또는 다른 하드웨어 구성일 수 있다. 인터페이스는 변환기(3622)를 조정하는 변압기(3642), 데이터 칩 또는 집적 회로(IC) (3630)와 같은 추가의 전자 부품을 가질 수 있어서 교환가능한 변환기(3610)를 의료 시스템에 확인시킨다. 추가의 구성은 하기에서 설명된다.

물 또는 대기를 변환기 조립체(3610)의 내부 칸에 들어가지 못하게 하는 밀폐 부재(3614)가 변환기(3622) 뒤에 있다. 밀폐 부재(3614)와 작동하는 것은 외부 전기 커넥터(3640) 간의 핀 부식 또는 누화를 감소시키는 분리층(3634)이다. 변환기 측(3620)이 외부 환경에 대해 또한 밀폐된다. 변환기 측(3620)이 변환기(3622) 자체 및 누출을 방지하기 위해 사용될 수 있는 각종 화합물로 밀폐될 수 있는 반면에, 밀폐 부재(3614)는 외부 전기 커넥터(3640)의 돌출을 위해 하나 이상의 구멍(3650)을 갖는다. 구멍(3650)은 전형적으로 전기 커넥터(3640)의 통로를 허용할 충분한 크기로 된다. 구멍은 구멍과 핀간의 유체 침투를 방지하는 억지끼워맞춤 또는 밀폐제 사용 또는 둘 다에 따라 달라진다. 일단 외부 전기 커넥터(3640)가 땜납, 에폭시, 수지, 접착제 또는 다른 적절한 밀폐제를 사용해서 배치되면, 구멍(3650)이 밀폐된다. 기계적인 커넥터(3632)는 하우징에 위치되고 의료 시스템 소켓(3638) 상에서 대응하는 연결부의 맞물림을 위해 설계된다. 기계적인 수납 소자(3636) 및 기계적인 커넥터(3632)는 변환기-시스템 연결을 형성한다. 연결은 전형적으로 높은 내구력을 갖게 된다. 어떤 하나의 특정한 변환기가 제거되고 다수의 횟수로 삽입되는 것으로 상상이 되지 않으므로, 반복성 신뢰도가 바람직하나, 변환기 커넥터(3632)에 대해 필요로 하지 않는다.

변환기 커넥터(3632) 및 시스템 측 연결부(리셉터)(3636)의 설계에 의해 각 변환기가 요구시 의료 시스템과 교환되게 된다. 그것은 단일 의료 시스템으로 하여금 동작 범위를 다양하게 갖도록 한다. 각 새로운 변환기가 낡거나 오래된 부분을 대체할 뿐 아니라 추가된 능력을 제공할 수 있다. 하나의 태양에서, 변환기(3610)를 시스템과 짝을 이루는 것은 저 삽입력 커넥터(3632) 및 리셉터(3636)를 결합시켜서 형성된다. 삽입력이 낮지만, 연결이 강건해서 변환기(3610)가 소켓(3638)에 장착되면서 안정하게 된다. 시스템 및 변환기간의 전기 통신은 소켓이 어떻게 이동되는 지와 무관하게 유지된다. 소켓은 변환기로 하여금 모터 조립체에 의해 필요시 이동되게 하는 연결 장치에 부착된다.

다른 실시예에서, 낮은 높이를 갖는 변환기 조립체가 변환기 카트리지(쇼트 스택 변환기 조립체)에서 사용될 수 있다. 실시예의 태양에서, 변환기가 원통 하우징을 제거한다. 대신해서, 변환기가 변환기 자체의 크기 바로 치수로 되는 짧은 하우징에 위치될 수 있다(도 36b). 변환기(6402)는 정합 층(6404)을 갖고 변환기가 하부 하우징(6406) 내부에 설정된다. 하부 하우징(6406)은 변환기(6402)의 둘레와 정합하는 치수로 절단된 내륜 형태를 갖는다. 변환기는 접착제 화합물을 사용해서 하부 하우징으로 고정되거나 용접될 수 있다. 대안적으로, 변환기가 전기 접촉부를 지지하는 도넛 형태의 지지체(6414)에 의해 하부 하우징으로 압입될 수 있다. 연성 회로(6408)는 지지체(6414)의 상부에 놓여지고 조립체를 함께 밀폐하기 위해 상부 케이싱(6410)이 사용된다. 상부 케이싱(6410)은 볼 조인트로부터 가이드 팔을 수납하기 위해 사용된 리세스(6412)에 공간을 형성하기 위한 융기 지붕 라인을 갖는다. 팔은 억지끼움 맞춤, 접착제 또는 다른 접착제를 사용해서 오목부에 맞추어질 수 있어서 팔 및 상부 케이싱 간을 결합 고정시킨다. 상부 케이싱(6410), 연성 회로(6408) 및 하부 하우징(6406)을 함께 고정하기 위해 로킹 부분(6420)이 사용된다.

실시예에서, 연성 회로(6508)는 스프링을 갖는 전기 핀 세트(6501_a-n )를 사용해서 변환기(6502)에 연결된다(도 36c 참조). 스프링을 갖는 전기 핀(포고 핀(pogo pins))은 도넛 형태의 지지체(6514)에 안착되고, 핀의 스프링 장력은 변환기(6502)에 압력을 제공하여 변환기를 하부(6506)에 대해 알맞게 안착되게 한다. 하우징은 이동 포스트를 맞물리게 하는 오목부(6512)를 갖는 상부 하우징(6510)도 갖는다. 전기 핀(6501_a-n )은 변환기상의 전기 랜드(electrical lands) 또는 접촉부에 연결된다.

낮은 변환기 스택의 조립체는 도 36d에 예시된다. 하부(6606)는 내부 둘레상에 립(lip)을 가져서 변환기(6602)에 결합된 정합층(6604)이 립에 안착할 수 있다. 도넛 형태의 지지체(6614)는 변환기(6602) 및 정합층(6604)의 조립체 상부에 안착하고 스프링을 갖는 핀으로 될 수 있는 전기 접촉 핀 세트(6601_a-n )에 물리적인 지지를 제공한다. 전기 접촉 핀은 연성 회로(6608) 및 변환기(6602)와 전기적으로 연결된다. 상부 하우징(6610)은 연성 회로, 도넛 형태의 지지체 및 하부 하우징(6606)의 상부에 안착한다. 상부(6610)는 하부에 결합될 수 있다. 밀폐 또는 로킹 부분(6620)은 연성 회로(6608)를 조립체에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 그 연성 회로가 낮은 변환기 스택 및 치료 헤드 간의 전기적 연결 및 연통을 제공하는 전기 커넥터(6630)를 갖는다. 전기 커넥터(6630)는 전기 포트(638) 내에 맞추는 형태로 될 수 있다(도 29 내지 31A). 연성 회로의 원형 구멍(6640)은 볼 조인트(610)에 맞추기 위해 및 변환기에 연결하기 위해 감싸지도록 위치될 수 있다. 쇼트 스택 변환기는 변환기 조립체(900)를 대신해서 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 하이브리드 스택 변환기가 사용될 수 있다. 하이브리드 스택 변환기는 쇼트 스택 변환기 조립체의 공간 절약 특성 및 높은 스택 변환기 조립체에서 사용된 시스템(치료 헤드) 및 변환기 조립체 간의 소켓 방식 교환을 결합시킨다. 제거가능한 캡 및 치료 헤드의 하단에 의해 형성된 변환기 챔버의 크기가 감소되므로, 하이브리드 스택은 치료 헤드로 하여금 적은 결합 유체 용량을 사용하게 한다.

본원에서 설명된 각종 변환기 조립체에서 사용된 변환기는 일반적으로 고강도 집속 초음파 변환기이다. 기계적으로 집속된( 굽은) 변환기, 또는 환형 배열, 선형 배열 및 2차원 배열과 같이 전자적으로 조종되고 집속된 변환기를 사용해서 집속이 이루어질 수 있다.

변환기 하우징은 원통 하우징의 내부에서 금속화 층을 가질 수 있어서 변환기 조립체의 내부로부터 카트리지에 사용되는 탈기된 유체로 가스가 새는 것을 방지한다. 또한, 변환기 하우징은 감소된 축 길이를 가져서 더 큰 이동도를 카트리지 내에서 갖게 한다. 종래 기술에 비해 구성의 스택을 낮게 하는 것은 하우징을 감소시키고 구성들간의 공간을 좁혀서 이루어지고, 조정 변압기 또는 전기 커넥터와 같은 구성의 축 높이를 감소하는 것을 포함할 수 있다. 하우징은 변환기로 하여금 냉각 시스템 또는 측벽에서 엉킴 없이 원하는 대로 카트리지 내에서 이동 및 피벗하게 하는 치수로 되게 된다.

각종 실시예에서 본원에서 설명된 치료 헤드(500)는 치료 헤드에 의한 치료에 앞서서 시스템 내의 결합 유체를 환자의 몸체로 분배하는 유체 스프레이 시스템을 선택적으로 포함할 수 있다. 스프레이 장치를 갖는 시스템은 도 37 내지 44에 도시된다. 하나의 태양에서, 유체 순환 시스템(208)에서 사용된 유체는 또한 환자 몸체에 결합 유체로서 사용된다. 기계적인 초음파 시스템(100)은 적어도 하나의 펌프 및 필터 세트(220)를 포함하는 유체 시스템(208)을 갖고, 여기서 유체가 치료 헤드(500)로 펌프된다. 유체가 스프레이어용 냉각 용액으로서 사용되는 것 외에 본원에서 설명된 기능 및 목적을 위해 사용될 수 있다. 스프레이어(588)(도 37 참조)는 치료 헤드(500)의 상부 칸(510) 내에 위치되고 수동 트리거(514)에 링크된다. 사용자는 환자가 바라는 부분에 스프레이(588)를 겨누고 트리거(514)를 눌러서 결합 유체를 환자에 스프레이할 수 있다. 유체 시스템의 유체가 가압하에 있으므로, 유체가 외부로 스프레이될 수 있고 사용자의 원하는 영역을 커버할 수 있다.

일 실시예에서, 유체가 필수적으로 물로 구성된다. 유체 시스템 내의 물이 바람직하게는 약 99.0% 이상으로 순수하고 전형적으로 큰 입자성 물질을 포함하지 않는다. 펌프의 필터 및 필터 세트(220)는 약 0.2um (마이크론)과 같은 미리 설정된 직경보다 작은 물속의 입자성 덩어리 및 불순물을 제거해야 한다. 물에서의 입자성 물질 형태에 EKf 작거나 큰 메시(mesh) 크기의 필터가 사용될 수 있고, 예를 들어, 많은 다공성 필터를 동작시키면서 박테리아 성장을 방지하기 위해 살생물제가 사용될 수 있는 반면에 살생물제가 없으면 박테리아를 포획하기 위해 작은 기공 필터가 필요로 한다. 그 유체는 전형적으로 계면활성제를 함유하지 않는다. "Method and Apparatus for Coupling a HIFU Transducer to a Skin Surface"을 명칭으로 동시 계류중인 미국 특허 출원 제11/373419에서 설명된 바와 같은 결합 용액으로서의 물에 대한 일반적인 사용에서 계면 활성제가 불필요하다는 것을 보여준다. 하나의 태양에서, 물은 탈기되고, 필터링되고, 겔이 없고, 거의 순수하다.

초음파 헤드(500)의 외부는 운용자에 의해 쉽게 처리되는 인체 공학적 디자인 형태일 수 있다. 일 실시예의 예가 도 37에 도시되나, 치료 헤드가 다수의 다른 형태일 수 있다. 치료 헤드(500)는 그것에서 연장하고 베이스 유닛(130)으로 가는 케이블을 가질 수 있다.

사용시, 초음파 헤드(500)가 환자의 피부와 수동으로 접촉하게 된다. 초음파 치료가 초음파 헤드(500)를 통해 행해진다.

도 37에 도시했듯이, 초음파 헤드(500)는 하부 칸(600) 또는 카트리지, 및 상부 칸(510)을 포함할 수 있다. 상부 칸(510)은 바람직하게는 건식이고 하부 칸(600)에 장착되는 변환기용의 전선, 케이블, 모터 조립체, 및/또는 다른 특징적 요소를 하우징한다. 하부 칸(600)은 변환기로부터 초음파 에너지를 하부 칸의 하부 부근에 위치된 유연한 창(602)으로 및 유연한 창(602)을 통해 결합하기 위해 사용된 탈기된 물과 같은 유체를 함유한다.

동작시, 기술자는 환자에 인접한 의료용 초음파 시스템(100)을 문지를 수 있다. 기술자는 치료 헤드(500)를 베이스(130)에 연결하는 케이블(116)을 제외하고는 치료 헤드(500)를 자유롭게 들면서 잡고 이동시킬 수 있다. 초음파 헤드(500)는 창(602)이 환자와 접촉하도록 정렬된다. 디스플레이/UI(102)는 적절한 처리 또는 진단 시험을 발생시키기 위해 동작될 수 있다. 사용하는 동안, 하부 칸(600)에 장착된 변환기가 초음파 에너지를 발생하여, 미국 공개공보 제2006/0122509호에서 설명된 바와 같이 지방 조직을 파괴하는 데 사용된다.

하부 칸(600)에 장착된 변환기 조립체(900)는 각종의 다른 형태일 수 있고 실시예에서 이동가능하여 이전에 설명했듯이 창(602)의 여러 다른 위치를 향해 집속할 수 있다.

"Methods and Apparatus For Coupling a HIFU Transducer To a Skin Surface"를 명칭으로 미국 특허 출원 제11/373,419호뿐만 아니라 본 문서의 배경부에서 설명하듯이, 결합제 또는 결합 유체(예를 들어, 물)는 초음파 헤드 및 피부 간에 사용될 수 있어서 초음파 헤드의 변환기에 의해 방출된 초음파 에너지를 감소시키거나 초음파 에너지의 감쇄 또는 반사를 방지한다. 이를 위해, 카트리지(600) 및 사용자의 몸체 간의 투과력을 향상하기 위해, 결합 유체가 피부 표면에 적용될 수 있어서 피부를 거의 고른 방법으로 촉촉하게 한다. 투과 창(602)은 피부에 놓여질 수 있고 피부 표면을 약간 누를 수 있어서 피부 표면에 유연한 창의 면을 접촉하게 한다.

도 38은 실시예에서 따라 결합 유체의 통합 제어된 분산을 갖는 의료용 초음파 시스템의 (의 일부의) 블록 다이어그램이다. 의료용 초음파 시스템(100)은 초음파 헤드(500)를 포함한다. 결합 유체를 분산하는 스프레이 노즐과 같은 하나 이상의 결합 유체 분산 장치(582)가 초음파 헤드(500)에 결합된다. 결합 유체원(586)으로부터 결합 유체를 하나 이상의 결합 유체 분산 장치(582)로 이송하는 것을 제어하기 위해 흐름 제어 보조시스템(584)이 사용된다.

실시예에서, 시스템(100)은 구성되어 의사, 기술자, 또는 다른 사용자가 상부 칸(510) 위에 위치되고 치료 헤드(500)를 홀드하면서 유리한 구역 내에 있는 트리거(514)(도 39)를 사용함에 의해 또는 그녀의 손에 초음파 헤드를 홀드하면서 냉각 유체의 분산을 제어할 수 있다. 베이스 유닛의 유체 시스템에 의해 분산된 냉각 유체를 분산함에 의해, 운용자는 치료 헤드에서 손을 떼지 않고 실행가능한 결합 유체를 발생할 수 있거나, 분리한 결합 유체를 분산하는 액세서리 장치에 도달하면서 산만해질 수 있다. 그러므로 실시예에서, 시스템 내부에서 사용된 결합 유체가 시스템 외부에서 사용된 결합 유체일 수 있다. 분산된 유체가 시스템 외부에 있을 때(시스템에서 분산될 때) 결합 유체로 언급된다.

결합 유체를 피부에 스프레이함으로써 결합 유체 분산 장치(582)에 의해 결합 유체가 적용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 결합 유체 분산 장치(582)는 상기 논의된 바와 같이 환자의 피부에 물의 양을 분산하기 위해 구성된 하나 이상의 스프레이 노즐을 포함할 수 있다. 하나 이상의 스프레이 노즐은 초음파 헤드에 대해 위치되고 지향될 수 있어서, 초음파 헤드가 환자로부터 약간 떨어져 있을 때, 그들이 유연한 창 하부에 있는 환자의 피부에 결합 유체를 분산시키기 위해 변환기 카트리지 주위에 스프레이할 수 있다. 단일의 스프레이 노즐이 사용될 수 있지만, 실시예에서, 다수의 스프레이 노즐은 사용되어 각 스프레이 노즐이 유연한 창 아래에 있는 환자의 피부 일부를 커버하기 위해 위치되고 지향될 수 있다.

하나 이상의 유체 분산 장치(582)는 유연한 창(602) 및 피부 표면 간의 공간으로 결합 유체를 도입하기 위해 구성될 수 있어서 결합 유체가 모세관 작용에 의해 고르게 퍼질 수 있다. 그런 배치에서, 노즐은 결합 유체 용량을 환자의 피부에 분산하기 위해 사용될 수 있어서 환자 표면이 적어도 약간 젖는다. 결합 유체가 피부 표면상에 스프레이됨에 따라, 입자 형태가 피부에 퇴적된다. 하나의 태양에서, 입자는 작게 되고 서로 분리되어 입자가 괴어있지 않고 피부 표면을 흘러내린다. 카트리지(600)가 습기 찬 피부 표면에 위치될 때, 입자가 압축된다. 입자가 붕괴하고 함께 이동하여 결합 유체의 박막을 형성한다. 결합 유체의 박막은 모세관 인력에 의해 변환기 및 피부 사이에서 제자리에 홀드될 수 있다.

상기 논의된 바와 같이 지향된 하나 이상의 스프레이 노즐에 더하거나 대신해서, 유체 분산 장치(582)가 각종 다른 유체 도입 방법에 사용할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 유체 라인이 위치되고 지향되어 배출된 결합 유체가 유연한 창 및 피부 표면 간의 공간에 도입된다. 부가의 예에서, 결합 유체가 유연한 창의 주변 주위에 분배된 다수의 출구 포트를 갖는 주변 다기관에 공급될 수 있다. 하나 이상의 주변 밀폐 부재가 또한 유연한 창 및 환자의 피부 간에 결합 유체를 유지하기 위해 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 초음파 헤드(500)가 피부 표면에 근접해서 홀드되는 경우, 결합 유체가 유연한 창(602) 및 피부 표면 간의 공간으로 도입될 수 있고, 결합 유체가 모세관 작용에 의해 고르게 퍼질 수 있다. 예를 들어, 스프레이 노즐은 유연한 창(602) 및 피부 표면 간의 주변 간극을 향해 물을 스프레이하기 위해 지향될 수 있다. 큰 공기 포켓을 밀어내기 위해 초음파 헤드를 피부 표면 위에 부드럽게 흔들어서 분배가 증진될 수 있다.

흐름 제어 보조시스템(584)은 각종 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 흐름 제어 보조시스템(584)은, 기술자인 외과의가 초음파 헤드를 홀드하는 동안, 초음파 헤드와 결합된 핸드 펌프 또는 핸드로 작동된 스위치(514)를 포함하거나 사용하기 위해 위치되는 풋 펌프 또는 풋으로 작동된 스위치를 포함할 수 있다. 흐름 제어 보조시스템은 핸드 또는 풋으로 작동된 펌프에 의해 수동 작동될 수 있다. 흐름 제어 서브시스템(584)은 하나 이상의 전기 펌프, 제어 밸브 및/또는 제어 스위치의 결합을 포함할 수 있다.

각종의 결합 유체원(586)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 결합된 결합/냉각 유체 저장소는 환자의 피부에 연속 분산을 위해 결합/냉각 유체량을 홀드하기 위해 사용될 수 있다. 결합 유체원은, 물이 결합 유체로서 사용되는, 물공급 라인과 같은 유체 공급 라인으로 될 수 있다. 하기에서 더 상세하게 논의하듯이, 결합 유체원이 초음파 헤드를 냉각하기 위해 물을 사용하는 유체 시스템과 같은 유체 시스템을 포함할 수 있다.

도 39는 결합 유체 저장소(208a)를 결합 유체원으로서 포함하는 의료용 초음파 시스템(100)을 예시한다. 초음파 시스템(100)은 베이스 유닛(130), 및 유니그립(unigrip) 핸들(202)을 갖는 초음파 헤드(500)를 포함한다. 결합 유체 저장소(208a)는 베이스 유닛(130) 내에 위치될 수 있고 하나 이상의 결합 유체 라인(116f)(도 41)을 경유해 하나 이상의 결합 유체 분산 장치와 결합될 수 있다. 솔레노이드 밸브 및/또는 유체 펌프와 같은 하나 이상의 흐름 제어 장치를 포함하는 흐름 제어 보조시스템은 저장소 및 하나 이상의 유체 분산 장치 간의 유체 연통을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 저장소(208a)의 결합 유체가 (예를 들어, 10 내지 20 psig로) 가압되는 데서, 밸브(예를 들어, 솔레노이드 밸브)는 제어 유체의 분산을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 베이스 유닛으로부터의 케이블(116)은 유체 제어기(707)로 내려가는 인터페이스 케이블로부터의 유체 라인(116f)으로써 도시된다. 유체 제어기(707)로부터 하나의 유체 라인(709)은 스프레이어(582)로 간다. 다수의 스프레이어를 공급하기 위해 다수의 라인들이 사용될 수 있다. 유체 제어기에 있는 다른 유체 라인은 냉각 장치(750)에 대한 유체 경로(704)의 유체 입력 라인이다. 복귀 라인(705)은 카트리지로부터 유체 순환 회로(700)로 온수를 복귀시키는 것을 도시한 것이다. 도 41은 모터 조립체를 거쳐서 및 카트리지를 제어 팔(578)의 중앙을 통해 들어가게 함에 의해 전력 및 동축 라인(116t)의 하나의 가능한 루트이다. 대안적으로 변환기 조립체에 대한 전력 및 제어 라인은 분리된 전기 커넥터를 거칠 수 있다.

순간적인 스위치(즉, 접촉부가 맞물려지기만 하는 반면에 폐쇄된 위치에서 홀드되는 개방 스위치)와 같은 제어 스위치가 솔레노이드 밸브를 활성화하기 위해 사용될 수 있다. 제어 스위치는 저장소로부터 결합 유체를 하나 이상의 유체 분산 장치(예를 들어, 스프레이 노즐)로 이송하는 펌프를 활성화하기 위해 사용될 수 있다. 펌프와 솔레노이드 밸브의 결합도 사용될 수 있다. 핸드 또는 풋으로 작동된 펌프와 같은 수동 작동된 펌프도 사용될 수 있다. 흐름 제어 장치가 저장소(208a) 내에서 또는 결합 유체 라인(116f)을 따라 위치될 수 있다.

제어 스위치가 의료용 초음파 시스템의 운용자에 의해 사용하기에 편리하게 위치되어 운용자가 초음파 헤드의 핸들에서 손을 뗄 필요는 없다. 예를 들어, 순간적인 스위치와 같은 제어 스위치가 운용자의 엄지손가락에 의해 동작하게 하기 위해 핸들 중 하나와 결합될 수 있다. 부가적인 예로서, 풋으로 작동된 제어 스위치도 사용될 수 있다. 풋으로 작동된 제어 스위치가 편리한 위치에 직접적으로 베이스 유닛과 결합될 수 있거나 편리한 위치에 운용자에 의해 위치될 수 있는 분리 장치로 될 수 있다.

다른 실시예에서, 장치(100)에 대해 다른 기능을 갖는 유체 시스템으로부터 인출된 결합 유체가 결합 유체로서 사용되기 위해 피부로 스프레이될 수 있다. 예를 들어, 물은 냉각 시스템으로부터 추출될 수 있고 결합 유체로 사용하기 위해 환자의 피부에 스프레이된다. 예를 들어, 냉각 시스템은 초음파 헤드 내에 위치된 열 교환기 및 외부 열 교환기간의 냉각수를 순환하기 위해 구성될 수 있다. 냉각수는 초음파 헤드로부터 열을 흡수할 수 있고 외부 열 교환기에서 열을 방출할 수 있다. 초음파 헤드로부터 열을 흡수한 후, 냉각수는 불편함 없이(즉, 너무 차거나 너무 뜨겁지 않은) 환자의 피부에 스프레이될 수 있는 온도로 될 수 있다. 냉각 시스템은 공급 저장소 또는 공급 라인과 결합되어 분산된 냉각수를 보충한다. 다른 유체 시스템이 사용될 수 있다.

도 40은 결합 유체를 얻을 수 있는 유체 시스템(208)을 갖는 실시예에 따라 의료용 초음파 시스템(100)의 (일부의) 블록도이다. 상기 논의된 의료용 초음파 시스템(100)과 유사하게, 의료용 초음파 시스템(100)은 초음파 헤드(500)와, 초음파 헤드와 결합된 하나 이상의 결합 유체 분산 장치(582)와, 유체 시스템(208)으로부터 결합 유체를 하나 이상의 유체 분산 장치(582)로 이송 제어하기 위해 사용되는 흐름 제어 보조시스템(584)을 포함한다(도 41 참조). 유체 시스템(208)은 초음파 변환기에 의해 발생된 열을 없애기 위해 초음파 헤드를 냉각시키기 위해 물을 사용하도록 구성되는 냉각 시스템과 같은, 결합 유체(예를 들어, 물)를 함유하는, 유체 시스템일 수 있다. 하나 이상의 결합 유체 분산 장치(582) 및 흐름 제어 보조시스템(584)은 의료용 초음파 시스템(100)(도 39에 도시된)을 참고로 상기 논의된 바와 같이 각종의 부품 및 구성을 포함할 수 있다.

도 44a는 실시예에 따라 통합된 스프레이 노즐(582)을 갖는 초음파 치료 헤드(500)의 사시도이다. 통합된 스프레이 노즐(582)은 상기 논의된 바와 같이 초음파 치료 헤드(500) 주위에 분산될 수 있고 결합 유체를 분산시키기 위해 지향될 수 있다. 2개의 스프레이 노즐(582)이 도시되지만, 하나 이상의 스프레이 노즐들(582)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 4개의 스프레이 노즐은 거기에 배치된 하나의 스프레이 노즐(582)을 갖는 초음파 헤드(582)의 각 측과 사용될 수 있다. 스프레이 노즐(582)은 결합 유체를 스프레이 패턴(70)을 통해 분산하기 위해 위치 및 지향될 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 유연한 창(602)이 환자의 피부에 인접해서 홀드될 때, 하나 이상의 스프레이 패턴(70)은 유연한 창(602) 아래에 위치된 환자의 피부 상에 결합 유체를 분산하고/분산하거나 도입하기 위해 사용될 수 있다. 실시예에서, 유연한 창이 환자의 피부에서 소정 거리만큼 이격될 때, 하나 이상의 스프레이 패턴(70)은 유연한 창(602) 아래의 피부 영역을 충분히 커버하도록 구성된다.

도 44b는 하기에서 설명하듯이 환자의 몸체에 그려진 격자 라인에 치료 헤드(500)를 정렬하는 실시예이다. 치료 헤드가 라인(4406, 4408)을 교차시키고, 레이져, LED 광 또는 다른 광 투사 소자를 사용하는 형태로 환자 피부에 안내 광(4402, 4404)을 통해 정렬 마커를 투사할 수 있다. 소자는 쉽게 사용가능하고 치료 헤드의 외부와 결합될 수 있어서 사용자를 위한 안내 표시를 생성한다. 광원은 환자 피부 상에 또는 (시각 스캔 라인을 생성하기 위해 레이저가 때때로 사용되는 발진 반사기와 같은) 반사 장치를 통해 직접적으로 비추어질 수 있다.

도 42는 실시예에 따라 핸들(584) 내에 배치된 하나 이상의 스프레이 노즐(582)을 갖는 초음파 치료 헤드(500)의 사시도이다. 스프레이 노즐(582)은 초음파 치료 헤드(500)로부터 오프셋되는 핸들(584) 구역에 배치될 수 있어서, 초음파 헤드가 환자 피부에 인접하게 홀드될 때, 스프레이 패턴(86)이 유연한 창(602) 아래에 위치된 환자 피부를 향하게 될 수 있다. 그런 지향에 의해 초음파 헤드가 결합 유체 적용 동안의 위치로부터 초음파 치료 또는 진단 시험 동안의 위치로 이동하는 양이 감소된다. 초음파 헤드는, 결합 유체가 인가된 후, 피부와 접촉하도록 이동될 수 있다. 외과의사 또는 기술자가 핸들(584)에 의해 초음파 헤드를 홀딩하는 동안 최종의 스프레이 패턴(86)이 외과의사 또는 기술자의 손에 영향을 주지 않도록 하나 이상의 스프레이 노즐(582)이 위치되고 지향될 수 있다.

도 43은 실시예에 따라 하나 이상의 오프셋 스프레이 노즐(592)을 갖는 초음파 치료 헤드(500)의 사시도이다. 하나 이상의 스프레이 노즐(592)은 하나 이상의 도관(594)에 의해 초음파 치료 헤드로부터 오프셋될 수 있다. 상기에서 알 수 있듯이, 그런 오프셋에 의해 하나 이상의 스프레이 노즐(592)은 초음파 헤드를 결합 유체 적용 동안의 위치로부터 초음파 치료 또는 진단 시험 동안의 위치로 이동시키는 양을 감소시키는 하나 이상의 스프레이 패턴(96)으로 되도록 지향될 수 있다. 스프레이 도관은 고정되거나 집어넣을 수 있다.

치료 헤드(500)를 환자 몸체에 정렬하기 위해, 내과 의사가 환자 피부에 가이드라인 패턴을 만들 수 있다. 가이드라인의 패턴은 하나 이상의 사이트 영역을 형성한다. 가이드라인에 의해 내과 의사 또는 사용자는 치료 헤드를 환자에 위치하게 하고 질서있는 형태로 진행하게 하여 가이드라인 아래에 있는 원하는 조직량을 치료한다. 본원에서 설명된 가이드라인은 몇 개의 가이드라인 형판(800) 중 하나를 사용해서 생성된다(도 45 참조). 치료 헤드(500)는 카트리지(600) 및/또는 상부 칸(510)에서 정렬 마커를 포함할 수 있어서, 사용자가 치료 헤드(500)를 환자의 가이드라인으로써 정렬할 수 있다. 정렬 마커가 코너를 대신해서 치료 헤드의 측면에 위치될 수 있다.

조립된 치료 헤드에서, 치료 헤드(600)의 특성을 치료 헤드의 정렬 특성으로 사용하는 것에 의해 사용자는 환자 피부상에서 치료 헤드의 풋 프린트보다 적은 가변 크기 영역을 치료한다. 완전한 격자가 환자에 그려지는 경우에, 격자 라인의 간격은 치료 헤드면의 크기에 맞출 필요가 없다(사이트 간의 공간이 원하지 않은 경우, 그들이 치료 헤드의 치료가능 영역보다 적기만 한다면). 사실상, 라인으로 포위된 영역보다 격자의 수평 및 수직 라인에 대한 교차점에 대해 정렬이 이루어진다. 그것에 의해 물리적인 치료 헤드 영역을 갖는 설정된 치료 헤드는, 사용자가 원하는, 치료 영역과 정합시킬 필요가 없다. 그것을 달리 말하면, 설정된 치료 헤드 면적(크기)이 원하는 치료 영역의 면적 및 형태를 기반으로 다수의 격자 크기 형판으로써 사용될 수 있다는 것이다. 2개의 예가 도 46 및 47에 도시되는 데, 도 47은 치료 헤드와 같은 크기의 격자를 갖는 반면에 도 46은 치료 헤드 면적 중 약 3/4으로 되는 사이트 면적을 갖는다. 다른 변형예가 물론 가능하나, 본 발명의 내용이 길어지는 것을 피하기 위해 도시되지는 않는다.

격자 자체를 그리는 것은 코너를 마킹하는 것과 비교해 매우 신속하고 쉽다. 라인은 그려진 라인 번호 = (열+1)+(행+1)로 된다. 코너는 코너 번호 = (열+1)*(행+1)로 된다. 그러므로 치료 격자 면적의 4열 x 5행의 예에서, 그려지는 11라인 대 30개의 코너들을 갖는다. 예시된 형판(800)은 도 45에 도시된다. 형판(800)은 사용자로 하여금 환자에게 라인(806)을 그리게 하는 평행 가이드라인(808)을 포함한다. 예로서, 사용자는 1 세트의 평행 라인을 그릴 수 있고, 형판(800)을 90도로 회전한 후, 제1 라인 세트를 횡단하는 제2 라인 세트를 그릴 수 있다. 2개의 라인 세트가 도 46 또는 47에 도시된 격자 패턴들 중 하나와 같은 격자를 형성한다.

가변 사이트 면적 및 다양한 형판이 가이드라인을 마크하기 위해 사용가능하다면, 하나의 크기의 격자를 환자에게 마킹한 후 시스템으로 하여금 다른 크기의 사이트를 치료하게 함에 의해 사용자가 에러를 야기할 기회를 최소화함이 바람직하다. 기회를 최소화하기 위해, 시스템을 판독할 수 있는 특성이 형판에 매립될 수 있었다. 후에 사용자가 환자를 마킹한 후, 사용자가 시스템으로 하여금 특성을 판독하게 하기 위해 형판을 시스템에 주어서, 마킹된 사이트 면적을 예를 들어, 기계를 환자 마킹에 정합하도록 설정한다. 특성은 마킹 형판(800) 상에 매립된 바코드(802) 또는 형판에 매립된 무선 주파수 식별(radio frequency identification (RFID) 형 태그로써 구현될 수 있다. 어느 경우에는, 사용자는 형판을 시스템으로 "스캔"해서 치료 스크린에 입력하는 것에 의해 올바른 사이트 영역에 대해 시스템을 설정하도록 한다.

사용시, 사용자는 형판(800)을 환자에 놓고, 가이드라인(808)을 사용해서 일 방향으로 가이드라인(806)을 마크하고, 형판을 90도로 회전시키고, 제2 가이드 라인 세트(806)를 마크한다. 그래서, 격자가 형성된다. 그 후에, 사용자는 2개의 횡단 라인을 갖는 치료 헤드(600)에 측면 특성을 정렬한다. 그러므로 치료 헤드의 중심은 2개의 가이드라인이 횡단하는 데서 정렬된다.

만약에, 바코드(802) 또는 다른 특성이 가이드라인(806)을 적용한 후 스캔될 수 있거나 달리 시스템으로 입력될 수 있다. 이 방법으로, 치료 헤드(600)의 설정은 격자에 정합될 수 있다.

실시예에서, 사용자는 사용자가 한정된 처리 도구를 사용함에 의해 처리 면적을 더 한정할 수 있다. 본 실시예는 이미 설명된 시스템 전자 부품, 사용자 인터페이스 및 초음파 제어 전자 부품을 갖는 베이스 유닛을 갖는 의료용 초음파 시스템을 제공한다. 초음파 치료 헤드가 베이스 유닛과 전자적으로 연통되고, 치료 헤드가 내부에 배치된 고강도 집속 초음파(HIFU) 변환기를 갖는다.

사용자 인터페이스는 터치 스크린 인터페이스를 포함할 수 있다. 터치 스크린은 사용자의 스타일러스 또는 부속물을 사용해서 이루어진 메뉴 선택, 및 자유화(free hand drawings)를 검출할 수 있다. 조정 동작은 자유화의 설계를 조정하고 데이터를 초음파 제어 전자 부품에 제공하여 사용자가 자유화를 통해 안전 또는 불안전 처리 구역을 형성할 수 있고 초음파 제어 전자 부품으로 하여금 일련의 치료 동안 안전 대 불안전 처리 구역을 구별하게 한다.

초음파 제어 전자 부품은 변환기에 의한 초음파 에너지 전달 또는 변환기를 이동하는 모터 제어를 제어함에 의해 변환기로 하여금 초음파 에너지를 "불안전" 구역으로 전달하게 하는 것을 방지할 수 있다. 실시예에서, 초음파 제어 전자 부품은 모터 구동 장치를 제어하고 모터 구동 장치로 하여금 HIFU 변환기를 "불안전" 처리 구역으로 이동하게 하는 것을 방지한다. 다른 실시예에서, 초음파 제어 전자 부품은 HIFU 변환기의 동작을 제어하고 HIFU 변환기로 하여금 HIFU 에너지를 "불안전" 처리 구역으로 전달하게 하는 것을 방지한다. 제3 실시예에서 초음파 제어 전자 부품은 불안전 구역으로 이동을 방지하고, "불안전" 처리 구역으로 변환기의 동작을 방지하고, 시스템 동작에 더 효율적인 선택 사항을 선택하기 위해 "불안전" 처리 구역의 크기 및 형태에 따라 하나 이상을 선택한다. 실시예의 변형예 및/또는 결합물이 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 시스템은 환자 몸체로부터 라인을 기록하는 스캐너를 갖고, 라인은 처리 면적 및 비처리 면적을 형성한다. 시스템은 스캐너의 이미 프로그램된 검출 방법에 의해 안전 및 불안전 처리 구역인지를 검출할 수 있다. 그것은 안전 대 불안전 치료 면적에 다른 색(예를 들어, 녹색 또는 적색)을 사용하거나 다른 표시를 사용함에 의해 이루어질 수 있고, 스캐너가 이미 프로그램된 검출 방법으로 검출할 수 있고 연관성을 보여줄 수 있다.

도 48은 실시예에 따라 예시적인 컴퓨터 시스템(400)을 단순화한 블록도이다. 컴퓨터 시스템은 버스 보조시스템(4062)을 경유해 다수의 주변 장치와 연통하는 적어도 하나의 프로세서(4060)를 통상적으로 포함한다. 주변 장치는 메모리 보조시스템(4066)과 파일 저장 시스템(4068)을 포함하는 저장 보조시스템(4064), 사용자 인터페이스 입력 장치(4070), 사용자 인터페이스 출력 장치(4072), 및 네트워크 인터페이스 보조시스템(4074)을 포함한다. 네트워크 인터페이스 보조시스템(4074)은 다른 촬상 장치, 데이터베이스 등과 연통하는 통신 네트워크(4075)에 인터페이스를 제공한다.

프로세서(4060)는 운용자로부터 입력된 데이터와 협력해서 메모리 보조시스템(4066)에 저장된 실행 명령을 사용해서 컴퓨터 시스템(4000)의 동작을 실행한다.

예를 들어, 데이터가 그래픽 유저 인터페이스와 같은 사용자 인터페이스 입력 장치(4070)를 통해 입력될 수 있다. 그러므로 프로세서(4060)는 실행 지시를 메모리로부터 탑재하는 실행 영역을 포함할 수 있다. 실행 지시는 프로세서(4060)로 하여금 명령을 컴퓨터 시스템(4000)에 보내게 하여, 초음파 제어 전자 부품의 동작을 제어한다. 본원 및 청구범위에서 "프로세서"로서 설명되지만, 프로세서의 기능은 하나의 컴퓨터에서 다수의 프로세서에 의해 실행될 수 있거나 몇 개의 컴퓨터에 분산될 수 있다.

사용자 인터페이스 입력 장치(4070)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 터치 패드, 또는 그래픽 태블릿과 같은 포인팅 장치, 스캐너, 풋 페달, 조이스틱, 디스플레이와 결합된 터치 스크린, 음성 인식 시스템과 같은 음성 입력 장치, 마이크로폰, 및 다른 형태의 입력 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 용어 "입력 장치"는 정보를 컴퓨터 시스템에 입력하는 다양한 종래의 및 등록 상표가 붙은 장치 및 방법을 포함하게 된다. 입력 장치가 본 발명의 방법에서 컴퓨터 네트워크 또는 단계를 구체화한 유형의 저장 매체 또는 프로그래밍 지시로부터 컴퓨터 실행가능한 코드를 다운로드하기 위해 사용된다.

사용자 인터페이스 출력 장치(4072)는 디스플레이 보조시스템, 프린터, 팩스 기기, 또는 오디오 출력 장치와 같은 비-시각 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이 보조시스템은 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD)와 같은 평평한 패널 장치, 프로젝션 장치 등일 수 있다. 디스플레이 보조시스템은 오디오 출력 장치와 같은 비-시각 디스플레이를 또한 제공할 수 있다. 일반적으로, 용어 "출력 장치"는 컴퓨터 시스템에서 정보를 사용자로 출력하는 다양한 종래의 및 등록 상표가 붙은 장치 및 방법을 포함하게 된다.

저장 보조시스템(4064)은 여러 실시예의 기능성을 제공하는 기본 프로그래밍 및 데이터 구조를 저장한다. 예를 들어, 본원에서 설명된 실시예의 기능성을 구현하는 데이터베이스 및 모듈은 저장 보조시스템(4064)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 프로세서(4060)에 의해 일반적으로 실행된다. 분배된 환경에서, 소프트웨어 모듈은 복수의 컴퓨터 시스템의 메모리에 저장될 수 있고 복수의 컴퓨터 시스템의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 저장 보조시스템(4064)은 메모리 보조시스템(4066) 및 파일 저장 서브시스템(4068)을 통상적으로 구비한다.

메모리 보조시스템(4066)은 프로그램 실행시 지시 및 데이터를 저장하는 메인 랜덤 액세스 메모리(RAM)(4076) 및 고정된 지시를 저장하는 판독 전용 메모리(ROM) (4078)를 포함하는 다수의 메모리를 통상적으로 포함한다. 파일 저장 보조시스템(4068)은 프로그램 및 데이터 파일에 대해 지속되는(비-휘발성) 저장을 제공하고, 하드 디스크 드라이브, (플래시 메모리와 같은) 재기록가능한 비-휘발성 메모리 칩, 관련된 분리형 매체와 함께하는 플로피 디스크 드라이브, CD-ROM(Compact Digital Read Only Memory) 드라이브, 광 드라이브, DVD, CD-R, CD-RW, 또는 분리형 매체 카트리지 또는 디스크를 포함할 수 있다. 하나 이상의 드라이브가 컴퓨터 시스템에 결합된 다른 사이트에서 다른 연결된 컴퓨터상의 원격 위치에서 위치될 수 있다. 본 발명의 기능성을 구현하는 데이터베이스 및 모듈은 파일 저장 보조시스템(4068)에 의해 또한 저장될 수 있다. 파일 저장 보조시스템은 파일에 액세스하는 디렉토리 및 파일 설명을 가질 수 있거나, 그것이 설명없이 데이터를 저장할 수 있고 데이터를 위치시키기 위해 시스템의 데이터베이스 및 모듈에 따른다.

버스 보조시스템(4062)은 컴퓨터 시스템의 각종 구성 및 보조시스템을 의도한 대로 서로 통신하게 하는 메커니즘을 구비한다. 컴퓨터 시스템의 각종 보조시스템 및 구성은 같은 물리적인 위치에 있을 필요는 없으나 분배된 네트워크 내의 각종 위치에 분배될 수 있다. 버스 보조시스템(4062)이 단일 버스로서 개략적으로 도시되지만, 버스 보조시스템에 대한 대안적인 실시예는 다수의 버스들을 사용할 수 있다.

컴퓨터 시스템(400) 자체는 개인 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 워크스테이션, 컴퓨터 단말, 네트워크 컴퓨터, 회로 기판 내의 모듈, 메인프레임, 또는 밖의 데이터 처리 시스템을 포함하는 다양한 형태일 수 있다. 컴퓨터 및 네트워크의 변화무쌍한 특성으로 인해, 도 48에 도시된 컴퓨터 시스템의 설명은 하나의 실시예를 예시할 목적의 특정 예로만 의도된다. 컴퓨터 시스템의 다수의 다른 구성은 도 48에 도시된 컴퓨터 시스템보다 많거나 적은 구성을 가질 수 있다.

도 49는 실시예를 실행할 수 있는 복수의 모듈(4080)을 개략적으로 예시한다. 모듈(4080)은 소프트웨어 모듈, 하드웨어 모듈, 또는 모듈이 소프트웨어라면, 그들의 결합일 수 있고, 모듈은 본 발명의 컴퓨터 시스템에서 컴퓨터 판독가능한 매체 상에서 구체화될 수 있고 프로세서(4060)에 의해 처리될 수 있다.

제1 모듈은 터치 스크린 인터페이스 모듈(4100)이다. 터치 스크린 인터페이스 모듈은 상기 설명했듯이 사용자 인터페이스 입력 장치(4070)를 예로 하는 터치 스크린으로부터 데이터를 수신한다. 또한, 터치 스크린 인터페이스 모듈은 몸체 데이터(4102) 및/또는 윤곽/맵핑 정보(4104)를 수납하기 위해 구성될 수 있다.

터치 스크린 인터페이스 모듈로부터의 정보가 처리 모듈(4106)에 전송된다. 처리 모듈(4106)은 처리 정보를 발생시키고 정보를 초음파 모듈(4108)에 전송하여 장치의 초음파 전자 부품을 제어한다.

모듈(4080)은, 운용자가 터치 스크린 인터페이스로 정보를 입력하도록, 설계되어, 터치 스크린 인터페이스 모듈(4100)에 의해 수신된다. 터치 스크린은 사용자의 스타일러스 또는 손가락을 사용해서 이루어진 터치 스크린으로 형성된 메뉴 선택 및 자유화 또는 다른 접촉부를 검출할 수 있다.

예를 들어, 도 50에서, 터치 스크린용 디스플레이(4110)가 도시된다. 디스플레이에서, 메뉴 선택은 처리 버튼(4112) 및 처리 안함 버튼(4414)의 형태로 제공된다. 메뉴 선택은 터치 스크린(4110)상에 또는 다른 선택 장치를 경유해서 제공될 수 있다. 또한, 선택 항목은 "안전" 및 "불안전" 구역과 같은 것으로 지칭되거나 다른 용어로 사용할 수 있다.

터치 스크린 인터페이스 모듈은 몸체 데이터(4102)를 사용하여 터치 스크린 디스플레이(4110) 상에서 도면번호(4116)로 도시된 사용자 몸체의 영상 또는 표현을 표시한다. 도면에 도시된 실시예에서, 사용자의 복부 일부만이 도시되나, 몸체의 대부분이 표현될 수 있다.

터치 스크린 인터페이스 모듈(4100)은 윤곽/맵핑 정보(4104)를 액세스할 수 있고 정보를 몸체 영상(4116)에 덮어씌울 수 있다. 예를 들어, 격자(4118)는 사용자에 대해 덮어씌워 질 수 있다. 격자가 환자 상에 그려지거나 환자 상에 프로젝트된 격자에 대응할 수 있다.

어느 경우에, 터치 스크린 디스플레이(4110)는 환자 몸체(4116)의 표현 형태를 도시하고 환자 몸체 및 몸체상의 의도된 처리 면적 간의 상관관계를 허여하는 맵핑 또는 격자 정보를 제공한다. 스캐너, X-레이 정보, 사진, 격자 데이터 또는 다른 정보가 몸체 데이터(4102) 및 윤곽/맵핑 정보(4104)간에 조정하기 위해 사용될 수 있다.

도 51은 실시예에 따라 처리 정보를 초음파 제어 모듈(4108)에 제공하는 단계를 도시한다. 영상(4116)과 같은 몸체 영상인 초기 단계(4130)가 사용자를 위해 디스플레이된다. 표시는 격자(4118)를 디스플레이함으로써 윤곽/맵핑 정보(4104)를 또한 포함할 수 있다.

단계(4132)에서, 시스템은 원하는 처리에 관한 사용자 입력을 수신한다. 예를 들어, 사용자는 처리 버튼(4112)을 누른 후 처리를 원하는 스크린의 일부에 사용자의 손가락을 동작시킨다. 사용자는 대안적으로 처리 안함 버튼(4114)을 눌러서 처리를 원하지 않는 면적을 선택한다. 예로서, 사용자는 처리 안하는 환자의 립(rib) 면적, 및 치료하는 높은 퍼센티지의 피하 지방을 갖는 면적을 선택할 수 있다.

단계(4144)에서, 처리 계획이 생성되고 처리 계획이 단계 4136에서 초음파 제어 모듈로 보내진다. 후에, 초음파 제어 모듈은 정보를 사용하여 사용자에 의해 선택된 면적에 따라 변환기를 턴 온 및 오프하거나 변환기로 하여금 비-처리 면적을 피하게 하여 치료 헤드 및/또는 초음파 치료 장치를 동작시킨다. 특정한 면적의 선택 처리가 다음의 문단에서 더 상세하게 설명된다.

도 52는 실시예에 따라 가변 치료를 다른 사용자 면적에 제공하는 모듈(4150)을 개략적으로 예시한다. "가변"이라는 의미는 처리가 일부 면적에 이루어지고 나머지 면적에는 이루어지지 않거나/않고 더 많은 처리 또는 투여량이 나머지 면적보다 일부 면적에 주어지는 것을 말한다. 처리가 하나의 치료 헤드를 위치 설정하는 데 가변적일 수 있다. 그러므로 치료 헤드가 고정적으로 될지라도, 면적이 처리되는 반면에 치료 헤드가 변경된 투여량을 수신하거나 투여량을 전혀 수신하지 못할 수 있다.

환자 데이터 모듈(4152)은 몸체 데이터(4102) 및/또는 윤곽/맵핑 정보(4104)와 같은 환자 데이터를 부분 사이트 치료 모듈(4154)에 제공한다. 부분 사이트 치료 모듈은 처리 계획을 생성하고 처리 계획을 초음파 제어 모듈(4156)에 제공하여 장치의 초음파 제어 전자 부품을 제어한다.

예로서, 치료 헤드가 1 평방 인치와 같은 면적을 문지르도록 설계될 수 있고, 부분 사이트 치료 모듈(4154)은 변환기에 지시하여 처리하지 않는 것으로 표시된 면적으로 이동하지 않도록 하고 처리하는 것으로 표시된 면적으로 이동하여 투여량을 제공하게 한다. 대안으로서, 변환기가 모든 면적에 대해 통과할 수 있고, 부분 사이트 처리 모듈(4154)은 변환기에 지시하여 에너지를 처리 구역에 전달하게 하고, 처리하지 않는 것으로 표시된 면적에 대해 에너지 전달을 방지하게 한다.

예로서, 도 53에 도시했듯이, 처리 사이트(4160)는 2개의 비-처리 구역(4162, 4164) 및 처리 구역(4166)을 포함한다. 상기 언급했듯이, 치료 헤드가 면적(4160)에 위치됨에 따라, 변환기가 비-처리 구역(4162, 4164)으로 이동하지 않거나 구역에 전달하지 않는다. 치료 헤드가 처리 구역(4166)을 처리하기 위해 이동할 것이다.

도 54는 실시예에 따라 면적의 부분 처리를 설정하는 단계를 도시한다. 처리가 4202에서 개시하고, 거기에서 환자가 의료 전문가에 의해 진찰된다. 의료 종사자는 단계(4204)에서 각 계획된 처리 구역의 경계를 마크한다. 경계는 사용자에게 마크될 수 있거나 상기 설명했듯이 터치 스크린 인터페이스를 경유해 제공될 수 있다.

단계(4206)에서, 처리 면적은 치료 헤드를 위치시키는 위치를 나타내는 치료 사이트로 분할된다. 처리 사이트가 다수의 정사각형을 나타내어, 상기에서 정의했듯이 환자에 격자로서 표현될 수 있다.

단계(4208)에서, 모든 사이트가 치료되었는 지의 판단이 이루어진다. 그렇다면, 처리가 종료한다. 그렇지 않다면, 처리는 단계(4210)로 분기하고, 거기에서 다음 사이트 모두가 단일 투여량으로 치료되는 지의 판단이 이루어진다. 그렇다면, 처리는 단계(4214)로 분기하여, 다음 사이트가 치료된다. 후에 처리는 단계(4208)로 분기한다. 다음 사이트 모두가 한 번의 투여량으로 치료되지 않으면; 즉, 일부가 치료되고 일부가 치료되지 않으면, 단계(4210)는 단계(4212)로 분기하고, 거기에서 부분 사이트 치료가 도 52 및 53에서 상기 설명된 바와 같이 행해진다. 후에, 처리가 단계(4208)로 되돌아간다.

상기 설명된 공정이 다른 것들보다 사이트의 어떤 장소를 처리하기 위해서도 사용될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 도 53에 도시된 사이트(4160)에서, 하나 이상의 영역(4162, 4164, 및/또는 4166)은 에너지의 단일 투여량을 가질 수 있는 반면에 나머지 것은 2개 이상의 투여량을 가질 수 있거나, 투여량의 힘이 경계에서 변할 수 있다. 어떤 경우에, 부분 사이트 치료 모듈(4154)은 적절한 지시를 초음파 제어 모듈(4156)에 제공할 수 있다.

도 55는 실시예에 따라 부분 사이트 치료를 위한 방법을 도시한다. 치료 면적의 경계(즉, 모든 환자 치료에 대해 형성되나 특정한 치료 헤드 사이트 위치가 아닌 경계)를 기반으로 단계(4232)에서 개시할 때, 경계는 치료 헤드 사이트에서 결정된다. 그것은 단계(4234 및 4236)를 경유해 행해지고, 거기에서 경계가 사이트 내에서 상호작용하게 형성된 후, 경계가 사이트 내에서 갱신 및 디스플레이된다. 대화식 공정은 예를 들어, 터치 스크린(4110)을 경유해서 이루어진다. 경계가 도 53에서 형성된 바와 같이 사이트 내에서 영역을 형성한다. 단계(4238 및 4240)에서, 경계로 형성된 영역 내의 투여량이 형성된다. 공정이 경계를 설정하는 시간과 같은 시간으로 행해질 수 있다. 투여량은 단계(4238)에서 상호작용하게 형성되는 단계(4240)에서 갱신 및 디스플레이된다. 단계(4242)에서, 처리가 활성화된다. 선택된 처리가 단계(4244)에서 이루어진다.

도 56은 실시예에 따라 선택된 처리를 사이트에서 제공하는 방법을 도시한다. 도 56에 도시된 방법에서, 변환기가 치료 헤드 아래의 모든 위치로 이동하나, 투여량이 변환기를 턴 오프 및 온되게 하거나 원한다면 투여량을 변하게 하는 위치에서 변경된다. 단계(4262)에서 개시해서, 경계를 교차하게 하는 스캐닝 패턴의 어느 지점에서 판단이 이루어진다. 즉, 어느 지점에서 처리 및 처리 안됨 면적 간의 경계가 교차된다(또는 상기 설명했듯이, 변경된 투여량 레벨 경계가 교차된다).

단계(4264)에서, 변환기는 정상적인 스캐닝 패턴으로 사이트를 통해 이동한다(즉, 모든 사이트가 치료되는 경우에). 단계(4266)에서, 사이트가 완전한 지의 판단이 이루어진다. 예이면, 공정이 완료된다. "아니오"이면, 단계(4268)에서 경계가 교차되었는 지의 판단이 이루어진다. 그렇지 않다면, 공정은 단계(4264)로 뒤로 분기하고, 변환기가 사이트를 통해 계속 이동한다. 경계가 교차되면, 단계(4268)는 단계(4270)로 분기하고, 변환기로부터 투여량이 조절되고(예를 들어, 상기 논의했듯이, 턴 오프 또는 온하거나, 증가 또는 감소되고), 후에 공정은 단계(4264)로 뒤로 분기하고, 변환기가 사이트를 계속 스캔한다.

도 57은 실시예에 따라 치료 헤드 사이트에서 선택적인 처리를 위한 다른 방법을 도시한다. 도 57에 도시된 방법에서, 스캐닝 패턴은 선택적인 처리를 제공하기 위해 변경된다. 그러므로 면적을 처리하지 못하는 경우에, 변환기가 면적을 스킵할 수 있다. 단계(4292)에서 개시해서, 스캔 패턴이 사이트에서 각 투여량 영역에서 생성된다. 단계(4294)에서, 다음 영역의 투여량 및 패턴이 설정된다. 변환기가 단계(4296)에서 영역에 대한 스캐닝 패턴으로 영역을 통해 이동한다. 단계(4298)에서, 사이트가 완전한 지의 판단이 이루어진다. 예이면, 공정이 행해진다. "아니오"이면, 영역이 완전한 지의 판단이 단계(4300)에서 이루어진다. "아니오"이면, 공정이 단계(4296)로 뒤로 분기하고, 예이면, 공정이 단계(4294)로 뒤로 분기한다. 공정은 사이트가 완전할 때까지 계속된다.

다른 변형예는 본 발명의 의미 내에 있다. 그러므로 본 발명이 각종 변경 및 대안의 제작법에 민감하지만, 소정의 예시된 실시예가 도면에서 도시되고 상세하게 상기에서 설명되었다. 그러나 본 발명을 특정한 형태 또는 개시된 형태로 제한할 의도는 없으나, 반대로, 의도가 첨부된 청구범위에서 정의했듯이 본 발명의 정신 및 범위 내에 있는 모든 변경, 대안의 제작법, 및 등가물을 포함하게 된다.

본원에서 인용된 공보, 특허 출원, 특허를 포함하는 모든 참고문헌은, 각 참고문헌이 참고문헌에 의해 결부되게 개별적으로 및 특히 표시되고 본원 전체에서 설명되는 것처럼, 같은 범위로 참고문헌에 의해 결부된다. (다음의 청구범위의 문맥에서 특히) 본 발명을 설명하는 문맥에서 부정 관사 및 정관사 및 유사한 지시가 본원에서 달리 표시되거나 문맥에 의해 명백히 반박하지 않는다면 단수 및 복수 모두를 커버하게 된다. 용어 "구비하는", "갖는", "포함하는", 및 "함유하는"은 달리 인식하지 않는다면 제한 없는 용어(즉, "포함되나 제한되지 않는다는" 의미)로 해석된다. 용어 "연결된"은 무엇인가가 개입할지라도 어떤 것에 부분적으로 또는 전체적으로 포함하고, 어떤 것에 부착되거나 함께 결합되도록 해석된다. 본원에서 값의 범위에 대한 설명은 본원에서 달리 표시하지 않는다면 범위 내에 있는 각 분리값을 개별적으로 언급하는 속기 방법으로서 의도되고, 각 분리값은 본원에서 개별적으로 인용되는 것처럼 명세서에서 사용된다. 본원에서 설명된 모든 방법은 본원에서 달리 표시하지 않거나 문맥에 의해 달리 명백하게 반하지 않는다면 적절한 순서로 실행될 수 있다. 본원에 제공된 일부 및 모든 예 또는 양호한 언어(예를 들어, "과 같은")를 사용하는 것은 단지 본 발명의 실시예를 양호하게 예시하기 위한 것이고 달리 청구되지 않는다면 본 발명의 범위에 제한을 가하지 않는다. 명세서의 언어가 본 발명의 실행에 필수적으로 청구 안 된 요소를 표시하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

본 발명의 양호한 실시예가 본 발명을 실행하는 발명자에게 공지된 양호한 형태를 포함하면서 본원에서 설명된다. 양호한 실시예의 변형은 앞선 설명을 이해한 통상의 기술자에게는 명백해진다. 본 발명자는 숙련된 기술자가 변형을 채용하리라 베이스하고, 본원에서 특히 설명된 것과 달리 본 발명을 실행하게 된다. 그러므로 본 발명은 적용가능한 법에 허여하듯이 본원에 첨부된 청구범위에서 인용된 주제의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 또한, 모든 가능한 변형에서 상기 설명된 소자의 결합은 본원에 달리 표시하지 않거나 문맥에 의해 달리 명백히 반박하지 않으면 본 발명에 의해 포함된다.

208 유체 시스템 500 초음파 헤드
584 흐름 제어 보조시스템 4072 사용자 인터페이스 장치
4100 터치 스크린 인터페이스 모듈 4108 초음파 제어 모듈

Claims (19)

1. 치료 헤드를 형성하기 위해 몸체에 연결가능한 카트리지로서,
   상기 카트리지는,
   음향 창(acoustic window)을 가지고, 내부 및 외부면을 가지는 벽을 포함하는 밀폐 용기로서, 상기 내부가 음향 결합 액체로 채워지는, 상기 밀폐 용기;
   상기 밀폐 용기 내에 배치되고, 상기 음향 창과 일반적으로 정렬된 출력면을 갖는 고강도 초음파 변환기;
   벽의 개구를 통해 통과하고 상기 고강도 초음파 변환기에 결합된 지지 부재로서, 상기 개구는 상기 음향 결합 액체의 손실을 방지하기 위해 밀폐되고, 상기 지지 부재는 상기 고강도 초음파 변환기에 의해 상기 음향 창을 통해 전달된 음향 에너지의 방향을 지향하기 위해 몸체의 드라이버에 부착가능한, 상기 지지 부재; 및
   상기 음향 결합 액체를 상기 밀폐 용기로부터 제거하지 않고 열을 상기 음향 결합 액체로부터 빼내기 위해 열적으로 결합된 열 교환기
   를 포함하는 카트리지.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 열 교환기는 상기 밀폐 용기의 상기 내부 내에 배치되어 상기 벽을 통해 형성된 입구 및 출구 포트에 연결된 도관을 포함하고, 상기 음향 결합 액체가 냉각수로부터 분리되는 동안, 상기 음향 결합 액체를 냉각시키기 위하여 상기 냉각수가 상기 도관을 통해 순환될 수 있는 카트리지.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 열 교환기의 상기 도관은 코일로 되어 중앙 공간을 둘러싸고, 상기 고강도 초음파 변환기는 상기 중앙 공간에 배치되는 카트리지.
4. 청구항 3에 있어서,
   코일로 된 상기 도관은 열 전달 면적을 증가시키기 위하여 사행 세그먼트(serpentine segment)를 가지는 카트리지.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 열 교환기는 상기 밀폐 용기의 외부에 결합된 열전기 장치(thermoelectric device)를 포함하는 카트리지.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 열전기 장치는 상기 치료 헤드의 몸체에서 액체 재순환 냉각기와 인터페이스(interface)하도록 구성된 카트리지.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 변환기는 쇼트 스택(short stack) 변환기 조립체인 카트리지.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 음향 결합 액체는 물을 포함하는 카트리지.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각수는 물을 포함하는 카트리지.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀폐 용기는 상기 음향 결합 액체의 손실을 방지하기 위하여 금속화 층(metallization layer)으로 코팅되는 카트리지.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 금속화 층은 약 500 내지 1500 Å(Ångstrom)의 두께를 갖는 카트리지.
12. 청구항 10에 있어서,
    금속화 층의 두께는 X보다 작고, 여기서 X = [((α-0.09)*1000)/0.03] + 500이고, X는 Å 단위의 금속화 층 두께이고, α는 투과 창에서 dB 단위의 최대 허용가능한 음향 감쇄치(acoustic attenuation)인 카트리지.
13. 초음파 치료 헤드에 사용되는 카트리지로서,
    상기 카트리지는,
    외부면 및 액밀 내부(liquid tight interior)를 갖는 용기;
    상기 액밀 내부에 장착된 고강도 집속 초음파 변환기(high intensity focused ultrasound transducer);
    상기 액밀 내부의 코일 열 교환기; 및
    열을 상기 액밀 내부로부터 열을 제거하기 위해 상기 열 교환기를 통한 유체 흐름을 사용함으로써 액밀 용량에서 원하는 온도를 유지하는 수단
    을 포함하는 카트리지.
14. 청구항 13에 기재된 카트리지;
    상기 카트리지에 제거가능하게 부착가능한 몸체;
    상기 카트리지가 상기 몸체에 부착될 때, 상기 열 교환기를 상기 카트리지 상에 결합시키고, 상기 열 교환기로부터 열을 제거하는, 상기 몸체상의 냉각 인터페이스;
    상기 카트리지가 상기 몸체에 부착될 때, 상기 지지 부재를 상기 카트리지 상에 결합시키고, 상기 드라이버를 상기 지지 부재에 결합시키는, 상기 몸체상의 기계 인터페이스; 및
    상기 카트리지가 상기 몸체에 부착될 때, 전원을 상기 고강도 집속 초음파 변환기에 부착시키는, 상기 몸체상의 전기 인터페이스
    를 포함하는 치료 헤드.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 냉각 인터페이스는 냉각수 재순환 도관을 포함하는 치료 헤드.
16. 청구항 14에 있어서,
    상기 기계 인터페이스는 모터를 포함하는 치료 헤드.
17. 청구항 14에 있어서,
    상기 전기 인터페이스는 케이블을 포함하는 치료 헤드.
18. 치료 헤드를 형성하기 위해 몸체에 연결가능한 카트리지로서,
    상기 카트리지는,
    음향 창을 가지고, 내부 및 외부면을 가지는 벽을 포함하는 밀폐 용기로서, 상기 내부가 음향 결합 액체로 채워지는, 상기 밀폐 용기;
    상기 밀폐 용기 내에 배치되고, 상기 음향 창과 일반적으로 정렬된 출력면을 갖는 고강도 초음파 변환기;
    벽의 개구를 통해 통과하는 상기 고강도 초음파 변환기를 조작하기 위한 조작 수단으로서, 상기 개구는 상기 음향 결합 액체의 손실을 방지하기 위해 밀폐되고, 상기 조작 수단은 상기 고강도 초음파 변환기에 의해 상기 음향 창을 통해 전달된 음향 에너지의 방향을 변화시키기 위해 몸체의 드라이버에 부착가능한, 상기 조작 수단; 및
    상기 음향 결합 액체를 상기 밀폐 용기로부터 제거하지 않고 열을 상기 음향 결합 액체로부터 빼내기 위한 빼내기 수단
    을 포함하는 카트리지.
19. 청구항 18에 기재된 카트리지;
    상기 카트리지에 제거가능하게 부착가능한 몸체;
    상기 카트리지가 상기 몸체에 부착될 때, 상기 카트리지 상의 열을 빼내는 빼내기 수단으로부터 열을 제거하는 제거 수단;
    상기 카트리지가 상기 몸체에 부착될 때, 상기 몸체상의 상기 드라이버에 상기 조작 수단을 결합하는 결합 수단; 및
    상기 카트리지가 상기 몸체에 부착될 때, 상기 몸체상의 전원을 상기 고강도 초음파 변환기에 부착하는 부착 수단
    을 포함하는 치료 헤드.

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