(57)【要約】  本発明は、超音波トランスデューサ４を収容し且つ一端に開口を有するハウジング１を備える超音波治療アプリケータであって、その開口はエネルギー伝導ウインドウ２によってシールされており、超音波トランスデューサからの超音波がエネルギー伝導ウインドウ２を通じて外方へ放射される、超音波治療アプリケータを開示する。ハウジングは空気入口１２及び空気出口１１を有し、そのため該空気入口と該空気出口の間に冷却キャビティが形成され、そして超音波トランスデューサ作動されると生じる熱が、冷却キャビティを通じて空気出口から放出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサ（４）を収容し且つ一端に開口を有するハウジング（１）を備える超音波治療アプリケータであって、前記開口はエネルギー伝導ウインドウ（２）によってシールされており、前記超音波トランスデューサからの超音波が前記エネルギー伝導ウインドウ（２）を通じて外方へ放射され、前記ハウジングは空気入口（１２）及び空気出口（１１）を有し、そのため該空気入口と該空気出口の間に冷却キャビティが形成され、動作中の前記超音波トランスデューサ（４）によって生じる熱が、前記冷却キャビティを通じて前記空気出口（１１）から放出されることを特徴とする、超音波治療アプリケータ。
【請求項２】
冷却ユニットが、前記ハウジングの底部と前記超音波トランスデューサの間に設けられており、前記超音波トランスデューサ（４）の放射面の裏側に取り付けられる軸流ファン（６）を用いることを特徴とする、請求項１に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項３】
前記空気入口（１２）及び前記空気出口（１１）はいずれも前記ハウジングの側壁に設けられており、該空気出口（１１）は、前記超音波トランスデューサ（４）の前記放射面の反対側付近に設けられており、前記空気入口（１２）は前記空気出口（１１）から離れて設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項４】
冷却ユニットが前記ハウジングの底部と前記超音波トランスデューサとの間に設けられており、順に接続された冷却器（８）及びラジエータ（７）を含み、該冷却器（８）は、前記超音波トランスデューサ（４）を冷却するために該超音波トランスデューサの放射面と反対の面に設けられており、前記ラジエータ（７）は前記冷却器（８）に対して熱放散を行うことを特徴とする、請求項１に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項５】
裏当て（９）が前記冷却器（８）と前記超音波トランスデューサ（４）との間に設けられており、熱伝導材料製であり、該裏当ての上面及び下面はそれぞれ、前記冷却器（８）及び前記超音波トランスデューサ（４）との接触状態を保ち、該裏当て（９）は前記冷却器（８）によって冷却されることを特徴とする、請求項４に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項６】
前記裏当て（９）は銅材料製であることを特徴とする、請求項５に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項７】
熱伝導シリコングリースが、前記超音波トランスデューサ（４）と前記裏当て（９）との間、該裏当て（９）と前記冷却器（８）との間、且つ該冷却器（８）と前記ラジエータ（７）との間に塗布されることを特徴とする、請求項５に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項８】
熱伝導シリコングリースが、前記超音波トランスデューサ（４）と前記冷却器（８）との間、且つ該冷却器（８）と前記ラジエータ（７）との間に塗布されることを特徴とする、請求項４に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項９】
軸流ファン（６）が前記ラジエータ（７）の熱放散方向に沿って設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項１０】
前記冷却器（８）は半導体冷却器を用いることを特徴とする、請求項４に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項１１】
結合剤（３）が前記超音波トランスデューサ（４）と前記エネルギー伝導ウインドウ（２）との間に充填され、該結合剤は真空脱ガスによって処理される超音波結合媒質を用いることを特徴とする、請求項１に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項１２】
前記超音波トランスデューサ（４）は平らな超音波トランスデューサ又は球状の超音波トランスデューサを用いることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の超音波治療アプリケータ。
【請求項１３】
前記ハウジング（１）の前記開口は、滑らかな表面を有し且つ音響透過材から作製される前記エネルギー伝導ウインドウ（２）によってシールされていることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の超音波治療アプリケータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波治療分野に属し、詳細には超音波治療アプリケータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波治療の技術分野では、治療アプリケータの使用中に、その治療アプリケータの超音波トランスデューサが大量の熱を発生させる。その熱が早期に放散されないと、患者がやけどを負う可能性があり、また治療アプリケータの寿命、特に超音波トランスデューサの寿命に影響を及ぼす。
【０００３】
一般には、治療アプリケータの温度が高くなり過ぎないようにするには、パワーを低減した超音波トランスデューサを使用するか、又は一定の間隔でトランスデューサを冷却する必要がある。上記の問題を解決するには、たとえば、特許文献１における超音波治療用器具のように、水循環冷却システムを治療アプリケータに設け、この場合、内部の循環水が、トランスデューサによって発生した熱を除去するための冷却液として働くと共に、超音波結合を行うように機能する超音波結合剤としても働く。しかしながら、この水循環冷却システムは、以下の不利な点を有する：すなわち、パイプラインが老朽化及び損傷しやすいこと、保守が困難であること、並びに体積が大きいこと等である。さらに、循環水をシールすることは依然、超音波治療分野のこれまでに未解決の問題のままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国特許第ＺＬ０１１４４２５９．Ｘ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術に存在する上記の欠点を鑑み、本発明において解決すべき技術的問題は、循環液を冷却媒体として一切用いることなく超音波トランスデューサによって発生する熱を早期に放散させることができる超音波治療アプリケータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明における技術的問題を解決するための技術的解決策は、上記超音波治療アプリケータが、超音波トランスデューサを収容するハウジングを備えることである。ハウジングの一端には開口があり、この開口はエネルギー伝導ウインドウによってシールされており、超音波トランスデューサからの超音波がエネルギー伝導ウインドウを通じて外方へ放射される。なお、ハウジングは空気入口及び空気出口を有し、そのため該空気入口と該空気出口の間のキャビティによって冷却キャビティが形成され、動作中の超音波トランスデューサによって生じる熱が、冷却キャビティを通じて空気出口から放出される。
【０００７】
本発明において、上記冷却キャビティはハウジング内で空気入口と空気出口との間に形成される。
【０００８】
上記超音波トランスデューサは平らな超音波トランスデューサ又は球状の超音波トランスデューサであってもよい。ハウジングの開口は、滑らかな表面を有し且つ音響透過材から作製されるエネルギー伝導ウインドウによってシールされている。
【０００９】
冷却ユニットが、ハウジングの底部と超音波トランスデューサとの間に設けられる。トランスデューサによって生じる熱を放散するための上記冷却ユニットは、循環液を用いず、さまざまな形態を用いてもよい。すなわち以下のように示される２つの好ましい形態を用いる場合がある。
【００１０】
１つの形態は、上記冷却ユニットが上記超音波トランスデューサの放射面の裏側に取り付けられる軸流ファンを用いるという点にある。
【００１１】
空気出口及び空気入口はいずれも上記ハウジングの側壁に設けられ、空気出口は好ましくは、上記超音波トランスデューサの放射面に対して反対側付近に設けられ、空気入口は空気出口から離れて設けられる。より好ましくは、複数の空気入口及び複数の空気出口がそれぞれ用いられ得る。軸流ファンが用いられる場合、互いから比較的独立している入口チャネル及び出口チャネルが超音波治療アプリケータの内部に形成されるように、空気入口及び空気出口によって冷気の吸入及び熱気の排出がそれぞれ行われる。
【００１２】
別の形態は、上記冷却ユニットが順に接続された冷却器及びラジエータを含むという点にある。上記冷却器は、上記超音波トランスデューサを冷却するために該超音波トランスデューサの放射面の裏側に設けられており、上記ラジエータは、冷却器に対して熱放散を行うのに用いられる。熱伝導材料製の裏当てが、好ましくは上記超音波トランスデューサと冷却器との間に設けられる。球状の超音波トランスデューサの場合、これはその形状に起因して冷却器との接触を完全に保つことができないため、裏当てが超音波トランスデューサと冷却器との間に設けられ得る。冷却器を用いて裏当てを効果的に冷却するために、裏当ての上面及び下面は、超音波トランスデューサ及び冷却器それぞれの表面との適応的な接触を保つ。平らな超音波トランスデューサの場合は裏当てを用いることなく冷却器と直接接触状態を保つことができるが、裏当ては冷却器の冷却効果をよりいっそう伝導することができる。熱伝導シリコングリースが好ましくは、超音波トランスデューサと裏当てとの間、裏当てと冷却器との間、且つ冷却器とラジエータとの間に塗布される（裏当てが用いられない場合、熱伝導シリコングリースは超音波トランスデューサと冷却器との間、且つ冷却器とラジエータとの間に塗布される）。
【００１３】
なお、上記裏当ては銅材料製であり、上記冷却器は半導体冷却器である。上記ラジエータは、高い熱伝導性能を有する金属材料製である。
【００１４】
より好ましくは、軸流ファンが上記ラジエータの熱放射方向に沿って設けられる。
【００１５】
冷却ユニットにおいて軸流ファンが用いられない場合、空気入口は空気出口と明確に区別されず、熱気は各空気入口及び／又は空気出口を通じて外部空気と交換される。冷却ユニットが軸流ファンを有する場合、互いから比較的独立している入口チャネル及び出口チャネルが超音波治療アプリケータの内部に形成されるように、冷気の吸入及び熱気の排出が空気入口及び空気出口それぞれによって行われる。好ましくは、複数の空気入口及び複数の空気出口がそれぞれ用いられてもよい。
【００１６】
さらに、結合剤が上記超音波トランスデューサと上記エネルギー伝導ウインドウとの間に充填され得るため、超音波トランスデューサによって放射される超音波がエネルギー伝導ウインドウを通じて人の身体に入ることができる。上記結合剤は、真空脱ガスによって処理される超音波結合媒質（ultrasonic coupling medium）である。
【００１７】
本発明における超音波治療アプリケータは、液体循環装置を冷却ユニットとして用いず、超音波トランスデューサによって生じる熱を早期に確実に放散させることができる。冷却キャビティとして働く、ハウジング内に存在するキャビティは熱放散用のチャネルであり、冷却ユニットがハウジングの底部と超音波トランスデューサとの間に設けられているため、超音波トランスデューサが作動されるときに生じる熱によって患者がやけどを負うのを防止することができ、超音波トランスデューサは、比較的長い期間正常に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１の構造概略図である。
【図２】本発明の実施形態２の構造概略図である。
【図３】本発明の実施形態３の構造概略図である。
【図４】本発明の実施形態４の構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照して以下で詳細にさらに説明する。
【００２０】
以下の実施形態は、本発明における非限定的な実施形態である。
【００２１】
＜実施形態１＞
図１に示されるように、本発明の超音波治療アプリケータが、超音波トランスデューサ４及び冷却ユニットが設けられているハウジング１を備える。ハウジング１は、頂部に開口を有し且つ内部キャビティを有する構造を有しており、この開口はエネルギー伝導ウインドウ２によってシールされている。超音波トランスデューサ４からの超音波は、エネルギー伝導ウインドウ２を通じて外方へ放射される。
【００２２】
この実施形態では、ハウジング１の開口は、滑らかな表面を有し且つ剛性又は可撓性の音響透過材から作製されるエネルギー伝導ウインドウ２によってシールされている。超音波トランスデューサ４は平らな超音波トランスデューサを採用し（adopt）、該超音波トランスデューサ４は、エネルギー伝導ウインドウ２の近くのハウジング１の開口端付近に取り付けられる。超音波トランスデューサ４の放射面が、治療用の超音波を放射するためにエネルギー伝導ウインドウ２にちょうど面する。
【００２３】
空気入口１２及び空気出口１１がハウジング１の側壁に開いている。空気入口１２は、超音波トランスデューサ４を冷却するために外部の冷気を吸入し、ハウジング１にその底部に隣接して設けられている。空気出口１１は、超音波トランスデューサ４が作動されるときに生じる熱を放出することによって形成されるハウジング内の熱気を空気中に排出し、ハウジング１の、超音波トランスデューサ４の放射面に対する反対側付近に設けられている。冷却キャビティが空気入口１２と空気出口１１との間のキャビティによって形成される。
【００２４】
結合剤３が、エネルギー伝導ウインドウ２と超音波トランスデューサ４との間に充填される。結合剤３は、真空脱ガスによって処理される超音波結合媒質から作製されており、超音波トランスデューサ４によって放射される治療用の超音波を治療（treated）箇所に首尾よく到達させることができる。
【００２５】
信号線５がハウジング１の外部から導入されている。信号線５の外側端が超音波トランスデューサドライバ（図示されていない）に接続され、信号線５の引込端が超音波トランスデューサ４に溶接されている。超音波トランスデューサドライバは、信号線５を通じて超音波トランスデューサ４を駆動して作動させる。
【００２６】
本実施形態では、冷却ユニットは、超音波トランスデューサ４の動作によって生じる熱を空気出口１１から放出するために、ハウジング１の底部と超音波トランスデューサ４との間の、超音波トランスデューサ４の放射面の裏側且つハウジング１の底部の近くに設けられている、軸流ファン６を用いる。
【００２７】
＜実施形態２＞
図２に示されるように、本実施形態では、超音波トランスデューサ４は、球状の超音波トランスデューサを採用する。平らな超音波トランスデューサと比べて、該球状の超音波トランスデューサは超音波を自己集束させることができる。
【００２８】
本実施形態の他の部分の構造は実施形態１の構造と同じであり、その説明はここでは省略される。
【００２９】
＜実施形態３＞
図３に示されるように、本実施形態では、超音波トランスデューサ４は球状の超音波トランスデューサを採用する。冷却ユニットは、順に接続された裏当て９、冷却器８、ラジエータ７及び軸流ファン６を含む。裏当て９は、超音波トランスデューサ４の放射面の裏側に設けられており、裏当て９の上面及び下面はそれぞれ冷却器８及び超音波トランスデューサ４の表面との接触状態を保つ。裏当て９は、熱を超音波トランスデューサ４から冷却器８に伝導するために、熱伝導率の高い材料から作製される。半導体材料製の冷却器８は、裏当て９を冷却するため、裏当て９及び超音波トランスデューサ４の接合面と反対の面にぴったりと張り付く。ラジエータ７は、冷却器８と裏当て９との接合面と反対の面にぴったりと張り付いて冷却器８に対して熱放散を行うため、冷却ユニット全体の冷却効果が改善される。軸流ファン６は、ラジエータ７及び冷却器８の接合面と反対の面に設けられており、ハウジング１の底部にぴったりと張り付く。熱伝導シリコングリースが、超音波トランスデューサ４と裏当て９との間、裏当て９と冷却器８との間、且つ冷却器８とラジエータ７との間に塗布される。
【００３０】
動作中、超音波トランスデューサドライバ（図示されていない）からの信号が、信号線５を通じて超音波トランスデューサ４に治療用の超音波を生成させる。超音波トランスデューサ４によって生じる熱が裏当て９に伝導し、半導体冷却器８が裏当て９を直接冷却し、熱気が、ラジエータ７及び軸流ファン６の作用下で空気出口１１を通じて超音波治療アプリケータから排出される。
【００３１】
本実施形態で用いられる半導体冷却器８は、室温よりも低い５℃まで温度を下げることができ、正確な温度制御、高い信頼性、低い故障率、及び２０万時間超の長寿命を有する。軸流ファン６は迅速に熱を放散する。
【００３２】
本実施形態において冷却ユニットを用いることによって、超音波トランスデューサ４を効果的に冷却することができ、冷却プロセスにおいて液体の使用が回避される。
【００３３】
本実施形態の他の部分の構造は実施形態２の構造と同じであり、その説明はここでは省略される。
【００３４】
＜実施形態４＞
図４に示されるように、実施形態３と比べて、軸流ファン６が本実施形態では用いられていないことを除いて、本実施形態の他の部分の構造は実施形態３の構造と同じであり、その説明はここでは省略される。
【００３５】
本実施形態における冷却ユニットでは軸流ファン６が用いられていないため、空気入口１２の機能は、空気出口１１の機能と明確に区別されない。熱気は、空気入口１２及び空気出口１１を通じて外部空気と交換され得る。
【符号の説明】
【００３６】
１  ハウジング
２  エネルギー伝導ウインドウ
３  結合剤
４  超音波トランスデューサ
５  信号線
６  軸流ファン
７  ラジエータ
８  冷却器
９  裏当て
１１  空気出口
１２  空気入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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