(57)【要約】  １つの変形例において、温度維持装置は、ヒータ１０１６を有し、超音波トランスデューサ結合ボーラスの循環ループ内に配置され、ループの循環液体を脱気処理し、液体の温度制御を実施するようにヒータを動作させる。ボーラスにおける液体に関する温度設定値（例えば正常体温）が、入力されることができる。流体フローに関して開いている又は閉じている装置は、ある変形例において、脱気チャンバ、水トラップ１０１２及びそれらの間の冷却器を有することができ、それらはすべて、真空ポンプ１０２４によって真空化されることができる。チャンバは、凝縮を自動的に外にドレインさせるように構成され配置されることができる。水トラップは、自動的に及びユーザ介入を必要とすることなくモータ駆動のトラップ排出器によって空にされることができ、及び／又は、ユーザによって空にされることいができる。
2014526942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度維持装置であって、
ヒータを有し、
超音波トランスデューサ結合ボーラスの循環ループ内に配置され、前記ループの循環液体を脱気処理し、前記液体の温度制御を実施するように前記ヒータを動作させる、温度維持装置。
【請求項２】
前記温度維持装置は固定の動作温度を設定するように構成され、前記温度制御の実施は、前記ボーラスの前記液体を前記動作温度に維持するために行われる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記動作温度が少なくとも２１℃である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記動作温度が少なくとも３６℃である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記温度制御は、前記ボーラスにおいて、生きた人間、生きた温血動物、又は前記ボーラスを通じて超音波曝露を受ける被検体の恒常的な体温と少なくとも同じくらい高い動作温度に前記液体を維持するように行われる、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ボーラスから始まって、流れに関して前記ループ内の前記ヒータに先行する脱気チャンバを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
水トラップを有し、
前記液体を設定値に加熱するために前記温度制御を適用することによって引き起こされる増大される蒸発を補償するために、前記水トラップを使用するように構成される、請求項１に装置の装置。
【請求項８】
前記ループから分流される流体経路において、前記水トラップに先行し、脱気チャンバのあとに続く冷却器を有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記水トラップは、出口を有するとともに、前記出口に、ガスを通過させ液体を通過させない半透過性フィルタを有する、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
臨床環境において部屋から部屋へ可搬である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記脱気中、前記チャンバ内の凝縮が、自動的に及びユーザ介入なしに、重力の結果前記チャンバから流れ出ることを可能にするように配置され構成される脱気チャンバを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記液体用の入口を有するとともに前記入口に交換可能なフィルタを有する脱気チャンバを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
脱気チャンバと、
水トラップと、
それらの間にある冷却器と、
を有し、前記脱気チャンバ、前記水トラップ及び前記冷却器がすべてを真空化される、流体脱気装置。
【請求項１４】
流体の経路中にヒータを更に有し、前記流体の温度制御を実施するように前記ヒータを動作させる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記流体は、超音波トランスデューサ結合ボーラスを提供する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記ボーラスは、前記ボーラスを通じて、超音波曝露を受ける被検体を受け入れる支持プラットホームとして機能する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ヒータと、
循環ポンプと、
を更に有し、ハンドルの必要なく片手で把持できるようにコンパクトに設計される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記流体の温度制御のための加熱素子と、
前記加熱素子上のセンサと,
を更に有し、前記センサからのフィードバックに基づいて前記加熱素子を制御するように構成される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
前記水トラップは、液体を分離するように構成される、請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
自動的に及びユーザ介入なしに、前記水トラップを空にするように構成される、請求項１３に記載の装置。
【請求項２１】
前記流体は、閉じたループ内で循環しながら脱気され、前記チャンバから出たのち、前記チャンバに再び入る、請求項１３に記載の装置。
【請求項２２】
前記チャンバは、凝縮を自動的に外にドレインさせるように構成され配置される、請求項１３に記載の装置。
【請求項２３】
前記流体は液体であり、
前記チャンバは、超音波結合媒体として使用する前記液体を脱気処理するように構成され、
前記チャンバは、前記脱気中、前記凝縮が、自動的に及びユーザ介入なしに、重力の結果として前記チャンバから流れ出ることを可能にするように配置され構成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
ヒータを有する温度維持装置用のコンピュータ可読媒体であって、前記温度位置装置は、超音波トランスデューサ結合ボーラスの循環ループ内に配置され、前記ループの循環液体を脱気処理し、前記液体の温度制御を実施するように前記ヒータを動作させ、前記コンピュータ可読媒体は、ユーザ制御部を通じて、前記ループの前記液体の前記温度制御のための設定を入力するためのプロセッサによって実行可能な命令を組み込む、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を脱気処理することに関し、より具体的には、熱交換を利用する脱気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低い粘性をもつ液体は、臨床的及び前臨床アプリケーションにおいて、腹部のようなターゲットとされる組織／器官に高強度の集束超音波（ＨＩＦＵ）トランスデューサを結合させることを必要とする。結合媒体（例えば、ゲル）の第２の非常に薄い層が、患者の皮膚との直接的接触のために介在する。
水のような液体は、３ｐｐｍ（parts per million）より低い又はそれに等しい溶存酸素含量をもつように、相対的に純粋であるべきである。そうでない場合、高強度集束場は、結合流体中にキャビテーション気泡を容易に生成することができ、キャビテーション気泡は、超音波場をブロックし及び／又は歪めうる。ＨＩＦＵトランスデューサの非効率性は、主に、それらが局所的に生成する熱の形である。熱は、トランスデューサの表側、すなわち超音波インタフェース表面に沿って及びそれを通り過ぎて横方向に流れる液体結合媒体によって、連続的に除去される。
【０００３】
脱気水は更に、トランスデューサ品質の制御及び較正プロシージャの間、超音波トランスデューサ産業において日常的に使用される。
【０００４】
１つの脱気方法において、流体は、半透過性材料で作られるチューブを通じて脱気処理され、かかる材料は、メンブレン通じてガスのみを透過させ液体を透過させない。これは、チューブの内部の疎水性（すなわち、水をはじく）コーティングによる。真空は、チューブの外側表面の周りに適用される。結果として得られる圧力勾配は、溶剤から溶解ガスを抽出する。これの実施例は、Etchells他の米国特許公開第2005/0154309号（以下、「Etchels刊行物」）に見られ、その内容は、参照によって本明細書に盛り込まれるものとする。脱気チャンバは、チューブの形状であるので、それ自体適切に閉ループ（すなわち、インライン）動作に向いている。
【０００５】
別の方法では、密閉コンテナ内の流体が、真空状態にさらされる。真空は、沸騰温度を下げ、流体の溶解ガスを除去する（すなわち、沸騰除去する）。流体は、真空下、ある時間の間密閉コンテナ内にあることを必要とするので、このアプローチは、閉ループ／インライン動作に向かない。その代わりに、これらの脱気器は、一般に「バッチ」モードで動作し、この場合、或る量の水が、ある時間の間脱気処理された後、使用の準備ができる。多くのユーザインタラクションが概して、脱気水を生成し、それを維持し、最終的なアプリケーションにそれを渡すために必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半透過性チューブの外側に（中空のフィルタカートリッジの場合）又は密閉コンテナに（バッチ脱気器の場合）、適用される真空が高い場合は、両方のアプローチとも、１ｐｐｍより小さい又はそれに等しい溶解酸素含量まで、非常に容易に水を脱気処理することが可能である。一般に、−２７乃至−２９水銀柱(Hg)インチの圧力が必要とされる。
一方、結合媒体は、それが冷たいほど、より効率的にＨＩＦＵトランスデューサから熱を除去する。しかしながら、その温度が室温より高く上がる場合、上述のアプローチの両方ともが、適切に水を脱気処理することに失敗する。
【０００７】
前臨床研究のために、（動物と接触する）脱気水の温度を、その動物の体温に維持することが有利である。そうでない場合、動物は、（より冷たい）結合流体に対するその身体の熱損失を補償するためにその代謝を上向き調節しようと試みるので、動物（そのサイズは結合水ボーラスのより大きいサイズに匹敵しうる）は、不必要なストレス及び不快さに晒される。これは、一般にこれらのプロシージャの最中麻酔下にある動物にとって困難であり、麻酔は、適切に体温を調節するためのその能力を一層妨げ、特に正常血流条件に依存する前臨床医学実験において、不正確な実験条件を与える可能性がある。前臨床研究のために使用される超音波アプリケータの多くは、動物に対して大きく、ヒートシンクとして非常に効果的に機能しうるので、小動物（すなわち、マウス、ネズミ）は、特に低体温のリスクがある。
【０００８】
臨床アプリケーションにおいて（すなわち、脱気水を包含する結合ボーラスを通じて患者皮膚に結合される体外ＨＩＦＵアプリケータを使用する）、患者からの熱損失は、小動物研究の場合ほど大きい問題ではないが、快適さは、結合水浴温度を温度制御することによって高められることが可能である。更に、ＨＩＦＵトランスデューサは一般に、１００％の効率ではないので、処置の最中に、結合水の安定した加温がある。患者にとってはおそらく快適であるが、あまりに多くの加温は皮膚火傷をもたらすことがあり、更には、ＨＩＦＵ超音波トランスデューサ性能を低下させる。従って、結合流体の能動的な温度調節が、以下の目的のためにも必要とされる：トランスデューサを冷却する；不必要な患者皮膚火傷／皮膚過熱を最小限にする；その間中、キャビテーション気泡の形成を防ぐために、溶解ガスの許容レベル（すなわち−３ｐｐｍ以下又は−３ｍｇ／Ｌ以下）を維持する。
【０００９】
必要とされるのは、結合流体を脱気処理し、結合流体の温度を制御し、閉ループ／インラインの形で動作することが可能なシステムである。
【００１０】
上述したように、この特許明細書の「発明の背景」のセクションに記述されたアプローチは両方とも、水の温度が室温より高く上昇する場合に、水を適切に脱気処理することに失敗する。
【００１１】
より具体的には、温水は、より容易に水蒸気を生成しやすく、真空もそうである。
【００１２】
これは、それ自体問題でない。しかしながら、温水が生成され（すなわち、加熱素子又は熱交換器によって）、それと同時に脱気される脱気システム内で、特定の実際的な問題は、適切な脱気システムの動作を妨げる。
【００１３】
中空のフィルタカートリッジに基づくシステムに関して、本願の発明者は、最新技術の研究は、チューブの内側の疎水性のコーティング又はメンブレン材料であって、チューブを通って流れる水からガスが透過することを可能にし、水及び水蒸気がチューブを透過することを防ぐコーティング又はメンブレン材料を案出することが今もなお出来ていないことに気付いた。特に、現在のコーティング又はメンブレン材料は、ガスがそれらを透過することを可能にし、水がそれらを横切って透過することを防ぐが、更に、水蒸気がそれらを横切って透過することをも可能にする。従って、水蒸気が、中空チューブの周囲に生成される真空中に蓄積し、凝縮し、より多くを蓄積し、最終的に真空ポンプに達する。真空ポンプの性能は、（空気ではなく）水蒸気をポンピングする場合に大きく劣化し、更に、十分な水蒸気がメンブレンを横切って透過し、向こう側に凝縮され、真空ポンプに到達してしばらくした場合のように、液体をポンピングしようとする場合は破滅的に劣化する。
【００１４】
バッチ式の脱気器真空チャンバに基づくシステムにおいても、同じことが生じる。非常に多量の水蒸気は、脱気処理される温水によって生成される。水蒸気は、真空ポンプ機構に凝縮する。これは、真空レベルを低減し（及びゆえに、温水を適切に脱気処理するシステムの能力を低下させ）、最後には、脱気システムを動作不能にする。
【００１５】
要するに、室温より高い温度では、既存のカートリッジ／フィルタは、水蒸気で飽和し、凝縮及び装置浸水に至る。これは、装置が正確に動作する能力を損なう。
【００１６】
ある例では、ある制限された時間量の間（水は環境から自然にガスを吸収するので、例えば、水が冷却し又は水が再び気化する前に）ターゲット領域への温暖結合を提供するために、所望のレベルまで水を脱気処理し加温し、この水を適当な超音波トランスデューサ結合ボーラスに送ることが可能である。しかしながら、このような構成は便利でなく、使用しやすいものではない。これは更に、脱気処理された水が特定の温度で維持されることを必要とする前臨床又は臨床ワークフローにおいて重要な意味をもつ。
【００１７】
他の例では、水蒸気の影響を軽減するように真空ポンプのサイズを大きくすることが可能であるが、これは、より大きい固定システムの場合に可能であるが、空間が貴重であり、ノイズレベルが最小限にされる必要がありうるより小さい臨床システム又はポータブルスタンドアロンシステムにとっては実際的でない。
【００１８】
要するに、以下の問題が解決される必要がある。水蒸気は、脱気器フィルタカートリッジの内部に凝縮し、蓄積する傾向がある。水蒸気は、更に、水脱気のために必要とされる真空を生成するのに使用される真空ポンプの内部に凝縮し、蓄積する傾向がある。最後に、水脱気、温度制御、及び閉ループ／インライン操作の機能が、最小のオペレータ介入及び制御を必要とする単一システム内に一緒に組み込まれるニーズが存在する。
【００１９】
本発明は、上述した問題の１又は複数に対処することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
具体的には、脱気器フィルタカートリッジ内の凝縮される水の蓄積は、水が重力によってカートリッジから流れ出るようなやり方で、カートリッジを配置することによって防止される。そうでない場合、脱気器フィルタカートリッジの半透過性チューブの外部表面が、水に完全に沈められ、カートリッジが任意の付加の水を脱気処理することを妨げうる。
【００２１】
別の方策は、水蒸気が脱気器フィルタカートリッジを出るとすぐに、水蒸気を能動的に冷却して、室温又はそれ以下で水蒸気が水に凝縮することを強いることである。
【００２２】
１つの他のステップは、この冷水を冷却器から水トラップに移動させることであり、ユーザは、水トラップを空にするためにそれにアクセスすることができ、又は水トラップは、自動的に空にされる。従って、水蒸気及びその凝縮によって形成される水は、次の段階に達せず、真空ポンプは、先行する水トラップ、冷却器及び脱気器フィルタカートリッジを真空化する。
【００２３】
温度維持装置は、ここに提案されるものに従って、既存のＨＩＦＵ水管理システムに対しその容易な付加を可能にし、他方、装置の温度制御能力は、前臨床医学実験の間、所望の設定値に結合水の温度を保持する。脱気及び温度制御を組み合わせて単一ユニットに組み込むことは、実験装置及びワークフローを簡略化する。最後に、脱気器は更に、現在使用されている真空バッチ脱気及び水沸騰脱気方法に代わって、魅力的で、簡単で、費用効果が高い代替物を提供する。
【００２４】
温度維持装置は、ヒータを有し、１つの態様又はバージョンにおいて、超音波トランスデューサ結合ボーラスの循環ループ内に配置され、ループの循環液体を脱気処理し、液体の温度制御を実施するようにヒータを動作させる。
【００２５】
副次的態様において、装置は更に、固定の動作温度をセットし、ボーラスの液体を動作温度に維持するように構成される。
【００２６】
他の副次的態様において、動作温度は、少なくとも摂氏２１度である。
【００２７】
他の副次的態様において、動作温度は、少なくとも摂氏３６度である。
【００２８】
関連する副次的態様において、温度制御は、ボーラスにおいて、生きた人間、生きた温血動物、又は前記ボーラスを通じて超音波曝露を受ける被検体の恒常的な体温と少なくとも同じくらい高い動作温度に前記液体を維持するように構成される。
【００２９】
別の副次的態様において、装置は、ボーラスから始まり、流れに関してループ内のヒータに先行する脱気チャンバを含む。
【００３０】
副次的態様において、装置は、水トラップを有し、上述の設定値に液体を加熱するために温度制御を行うことによって引き起こされる増大される蒸発を補償するために、該水トラップを使用するように構成される。
【００３１】
他の副次的態様として、装置は、ループから分流される流体経路において、水トラップに先行し、脱気チャンバの後に続く冷却器を有する。
【００３２】
代替の又は相補的な副次的態様において、トラップは出口を有し、出口において、ガスを通過させ液体を通過させない半透過性フィルタを有する。
【００３３】
一般の副次的態様において、装置は、臨床環境において部屋から部屋へと可搬であるように構成される。
【００３４】
特定の副次的態様として、装置は、脱気中、チャンバ内での凝縮が、自動的に及びユーザ介入の必要なしに、重力の結果としてチャンバから流れ出ることを可能にするように配置され構成される脱気チャンバを有する。
【００３５】
他の１つの副次的態様において、装置は、液体用入口を有する脱気チャンバと、入口における交換可能なフィルタと、を有する。
【００３６】
インライン及びバッチ処理のいずれかに関係する別のバージョンにおいて、流体脱気装置は、脱気チャンバと、水トラップと、それらの間の冷却器とを有する。チャンバ、トラップ及び冷却器は、すべて真空化される。
【００３７】
副次的バージョンとして、装置は更に、流体経路にヒータを有する。装置は、流体の温度制御を実施するようにヒータを動作させるように構成される。
【００３８】
代替の又は他の開発された副次的ブバージョンにおいて、流体は、超音波トランスデューサ結合ボーラスを提供する。
【００３９】
他の副次的バージョンにおいて、装置は、ボーラスが、ボーラスを通じて超音波曝露を受ける被検体の支持プラットホームとして機能するように、構成される。
【００４０】
別の副次的バージョンにおいて、装置は更に、ヒータ及び循環ポンプを有し、ハンドルの必要なく、片手で持ち上げられるようにコンパクトに設計される。
多くの付加の副次的バージョンの１つにおいて、装置は、流体の温度制御のための加熱素子と、加熱素子上のセンサとを有する。装置は、センサからのフィードバックに基づいて、加熱素子を制御するように構成される。
【００４１】
付加の副次的バージョンの他のものにおいて、水トラップは、液体を分離するように実現される。
【００４２】
付加の副次的バージョンの別のものにおいて、装置は、自動的に及びユーザ介入なしに、水トラップを空にするように構成される。
【００４３】
付加の副次的バージョンの他のものにおいて、脱気処理される流体は、閉じたループ内で循環し、それにより、チャンバを出た後、チャンバに再び入る。
【００４４】
更に付加の副次的バージョンにおいて、チャンバは、凝縮を自動的に外にドレインさせるように構成され配置される。
【００４５】
副次的バージョンの他の態様において、流体は液体であり、チャンバは、超音波結合媒体として使用される液体を脱気処理するように構成される。チャンバは、脱気中、凝縮が、自動的に及びユーザ介入を必要とすることなく、重力の結果として前記チャンバから流れ出るように配置され構成される。
【００４６】
コンピュータ関連の実施形態は、温度維持装置用のコンピュータ可読媒体であって、装置が、ヒータを有し、超音波トランスデューサ結合ボーラスを循環ループ内に配置し、ループの循環液体を脱気処理し、液体の温度制御を実施するようにヒータを動作させるように構成される、コンピュータ可読媒体を特徴とする。コンピュータ可読媒体は、ユーザ制御部を通じてループの液体の温度制御の設定を入力するために、プロセッサによって実行可能な命令を組み入れる。
【００４７】
新しいコンパクトな温度制御／流体脱気装置の詳細は、添付の図面を参照して、以下に詳しく記述される、図面は、一定の縮尺で描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるコンパクトな温度制御／流体脱気装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図１は、説明的で非制限的な実施例による、温度制御／流体脱気装置１０００を示す。図１に示される実施形態は特に、インライン装置に関するが、バッチ装置で使用可能なコンポーネントも示す。インライン装置が最初に記述される。
【００５０】
脱気装置１０００は、脱気チャンバ（又は「脱気フィルタカートリッジ」）１００４を有する。更に、冷却器１００８及び水トラップ１０１２が含まれる。装置１０００の他のコンポーネントの中には、ヒータ１０１６、自給式循環ポンプ１０２０、真空ポンプ１０２４、真空計１０２８、水量調整拡張タンク１０３２、及びシステム充填／排出バルブ１０３６がある。付加のコンポーネントは、ヒータ上の温度センサ１０４０、又は代替として、インライン温度センサ１０４４である。装置１０００は、更にユーザインタフェース１０４８（例えばタッチスクリーン）、水入口チューブ１０５２、水出口チューブ１０５６、内部水輸送チューブ１０６０、及びハウジング１０６４を有する。装置１０００は、更に、図１に示されない幾つかのコンポーネントを有し、特に、ＡＣ／ＤＣ電源、ファン、及びコンピュータ可読媒体を有するマイクロコントローラを有する。
【００５１】
出口チューブ１０５６は、ＨＩＦＵトランスデューサのような超音波トランスデューサ１０７２に、循環水１０６８を送る。ＨＩＦＵが、上述の実施例として使用されるが、フォーカス、非フォーカス、高強度、低強度等の超音波曝露の任意のタイプが、ここに提案されるものの意図された範囲内にある。
【００５２】
具体的には、循環水１０６８は、装置１０００全体を循環するストリームとして供給される。蒸留水のような水１０６８は、トランスデューサ１０７２の付近にくると、トランスデューサの結合ボーラス１０７６として機能する。結合ボーラス１０７６は、トランスデューサ１０７２と、ターゲットに適用される超音波１０８０のターゲットとの間の結合媒体として働く。結合ボーラス１０７６は、トランスデューサ１０７２の超音波インタフェース表面をカバーし、該表面から延びる可撓性結合メンブレン１０８４によって包含される。結合メンブレン１０８４は、薄いラテックス又はシリコンシースから作られることができる。結合メンブレン１０８４は、閉じたループ１０９６内の水１０６８の循環をリアルタイムに提供するために、チューブ１０５２、１０５６に接続される開口１０８８、１０９２を有する。循環は、循環方向矢印１１００により図１に示される方向を向く。特に医学的アプリケーションの場合、ターゲットとの即座のインタフェースのための結合ゲル１１０４又は他の結合媒体が、用いられる。超音波１０８０は、トランスデューサ焦点ゾーン１１０８に集束される。焦点ゾーン１１０８は、生きた人間、生きた動物、又は医学的患者のような被検体の身体内にある。ゲル１１０８を通じて、被検体の皮膚１１１２との直接的な接続が行われる。装置１０００の上述したコンポーネントは、ハウジング１０６４内にあり、ただし、コードが壁プラグと接続されるように、入口及び出口チューブ１０５２、１０５６がハウジング外に突出して延び、タッチスクリーン１０４８及び扇型格子は、ハウジングの個々の外側の壁の部分に構築され又は組み込まれる。
【００５３】
例えばEtchells刊行物に見られるように、循環ポンプ１０２０からカートリッジ１００４への内部水輸送チューブ１０６０の一部の水１０６８は、カートリッジに入るときに分散される。分散は、半透過性チューブ又は毛管１１１６の中にフローとして生じ、フローは、カートリッジ１００４内を長手方向に、その全体を通って流れる。毛管１１１６は非常に小さい横断面を有するので、前フィルタ１１１８が、カートリッジ１００４の水の入口に接続され、それにより、毛管の詰まりを防ぎ、カートリッジの寿命を延ばす。前フィルタ１１１８は、図１に矢印１１１９によって示されるように、交換可能である。
【００５４】
カートリッジ１００４内に生成される真空は、我々の目的であるように溶解ガスを引くが、水蒸気も引く。
【００５５】
本願発明者は、上述したように、カートリッジ１００４内の水蒸気凝縮の問題に対する解決策が、脱気中、自動的に及びユーザ介入を必要とすることなく、重量の結果としてカートリッジから凝縮が流れ出ることを可能にするようにカートリッジを構成し配置することであることを見出した。これは、カートリッジ１００４の下部に開口１１２０を設けることによって行われることができる。カートリッジ１００４は、凝縮１１２４が開口１１２０から流れるように配置される。図１の矢印は、開口１１２０へ向かうフロー１１２８の方向を示す。矢印の対１１２６から分かるように、カートリッジ１００４は交換可能である。
【００５６】
それにより、チューブ１１１６が、浸水することが防止される。浸水は、中０部が、任意の付加の循環水１０６８を脱気処理することを無効にする。
【００５７】
しかしながら、カートリッジ１００４内に維持される真空は、絶えず開いている開口１１２０によって、外部から作られなければならず、すなわち、凝縮された水蒸気が開口から出る。
【００５８】
従って、凝縮１１２４及び出ていく水蒸気が真空ポンプ１０２４に到達することをどのように防ぐかという問題がなお存在し、本提案はこの問題に対処する。
【００５９】
中間ステップとして、冷却器１００８への入口１１３２は、水及び水蒸気を受け取り、残りの水蒸気を室温又はそれより低い温度で凝縮して水にする。冷却器１００８は、真空ポンプ１０２４へのその間接的接続によって真空化される。冷却器１００８は、ペルティエ接合、熱交換器又は等価な装置を使用して構成されることができる。チューブ１１３６のネットワークは、ペルティエ接合の低温側との表面領域接触を最大にするために使用されることができる。チューブ１１３６は、それらの流体含量との内側表面における接触を最大にするように狭くされる。チューブの直径は、システムの水蒸気領域を真空ポンプ１０２４から隔てるように十分小さく作られる。
【００６０】
水及びおそらく幾らかの残りの水蒸気である冷却器１００８からの供給物は、入口１１４０で受け取られ、水トラップ１０１２に入り、水トラップ１０１２は、排気口１１４２を有する真空ポンプ１０２４によって、直接真空化される。水は、水トラップ１０１２の底部でプール１１４４に蓄積する。水トラップ１０１２は、実験若しくは前臨床医学研究プロシージャ又は臨床プロシージャの間、装置１０００の連続的な動作を可能にするように十分大きくサイズ設計される。従って、ユーザ介入が最小限にされ、ワークフローが簡略化される。
【００６１】
装置１０００は、水トラップ１０１２内のそのセンサからの、「水トラップ満杯」条件を示すフィードバックに基づき動作し得るモータ駆動のトラップ排出器（emptier）１１４８を有することができる。浮遊エレメントは、例えば、赤外線レシーバの見通し線を遮ることがある。排出器１１４８は、自動的に及びユーザ介入を必要とすることなく、トラップを開き、ドレインし、再び密閉するモータ駆動のアセンブリを有する。他の場合、これは、この時間中、装置１０００を自動的に「保留状態」にしながら行われる。水は、例えばシンクドレインへ排出することができ、相対的に長い期間、任意のユーザ介入の必要を軽減する。一実施形態において、モータは、トラップ１０１２の底部の輪状部を回してゆるめ、それを引っ張り係合から外し、このプロセスを逆にしてトラップを密閉する。別の実施形態において、水トラップ１０１２は、自動的に及びユーザ介入を必要とすることなく開かれるバルブを有し、かかるバルブは、水トラップをドレインすることを可能にする。次に、バルブは閉じられ、トラップを再密閉する。代替として、トラップ１０１２を空にするためのユーザ作動可能な装置１１４８が、トラップの底部の透明カップから構成されることができ、透明カップは、除去のために回して外されることができる。トラップ１０１２は、規則的な間隔で、例えば装置１０００の動作中２乃至３時間ごとに、ユーザによって空にされることである。いずれの実施形態においても、トラップ１０１２は、その出口１１５２に、ガスを通過させるが液体を通過させない半透過性フィルタ１１５６を有する。モータ駆動の実施形態は更に、周期的にトラップ１０１２を空にすることができ、従って、水トラップ満杯センサを用いずに、実現可能である。
【００６２】
真空計１０２８（本実施例では電気式だが、機械式でもよい）は更に、システムの信頼性を付加する。所望の溶解ガスレベルを達成することは、十分にロバストな真空レベル（例えば−２７"Ｈｇ（水銀注インチ））を提供することを要する。
【００６３】
マイクロコントローラ（図示せず）は、真空計１０２８、ヒータ上の温度センサ１０４０、モータ駆動のトラップ排出器１１４８、及びタッチスクリーン１０４８に接続される。
【００６４】
真空の低下は、故障検出機構として使用できる。特に、ゲージ１０２８のセンサ内部の蓄積された水は、冷却器１００８の故障を示し、又はユーザが水トラップ１０１２を空にする時間であることを示す。動作中、真空は、−２４"と−２９"Ｈｇの間で測定されるべきである。
【００６５】
ヒータ上の温度センサ１０４０は、ヒータ１０１６の加熱素子１１６０上にあり、例えば熱電対又はサーミスタとして実現されることができる。マイクロコントローラは、センサ１０４０からのフィードバックに基づき加熱素子１１６０を制御する。測定された温度が所望の温度より低い場合、マイクロコントローラは、加熱素子をＯＮにする；測定された温度がより高い場合、マイクロコントローラは加熱素子をＯＦＦにする。加熱素子１１６０自体の上に温度センサ１０４０を位置付けることによって、付加の信頼性が達成されることができ、例えば、循環ポンプ１０２０が故障しそうな場合に、システム又はコンポーネントの過熱が防止されることができる。温度センサ１０４０をインラインで位置付ける場合、水１０６８が循環せず、センサにより暖かい水をもたらさないので、この障害は検出されない。代替として又は付加的に、装置１０００は、水１０６８の温度を測定するインライン温度センサ１０４４と共に実現されることができる。別の代替例として、サーモスタットが、センサ１０４０、１０４４に直接接続される。図１は、ボーラス１０７６から始まって、流れに関してループ１０９６内のヒータ１０１６に先行するものとしてカートリッジ１００４を示す。カートリッジ１００４をヒータ１０１６に先行させることによって、水１０６８がカートリッジを通ることによる熱損失が、最小限にされる。従って、ヒータ１０１６のデューティサイクルが緩められる。更に、カートリッジ１００４を通って流れる水１０６８の温度は、そうでない場合よりも低い。これは、カートリッジ１００４の外へ引かれる水蒸気の量を低減する。従って、より少ない凝縮が、真空ポンプ１０２４に到達することを阻止される。その結果、ユーザが水トラップを空にする頻度が低くされ、より高いボーラス温度が、実現される装置１０００の制限を超えることなく適応されることができる。全体として、カートリッジ１００４の後にヒータ１０１６を配置することは、より良好な実施システムをもたらす。代替として、ヒータは、カートリッジに先行するように、ループのもっと初期に配置されることができる。
【００６６】
固定の動作温度（又は「設定値」）１１６４が、マイクロコントローラに接続されるタッチスクリーン１０４８上で、ユーザによって入力可能である。
【００６７】
インジケータ１１８４は、循環水１０６８が入力された設定値１１６４まで加熱されるときＯＮになり、設定値が達成されるとＯＦＦになるように繰り返される。ここで、脱気チャンバ１００４及び周囲環境からの次の冷却は、ヒータ１０１６及びゆえにインジケータ１１８４を再びＯＮにさせる。このように、センサ１０４０、１０４４において測定される循環水１０６８の温度は、設定値１１６４に維持される。水１０６８の循環のため、設定値１１６４が、同様にボーラス１０７６において維持される。
【００６８】
設定値１１６４のためのデクリメントキー１１６８及びインクリメントキー１１７６が提供される。設定値表示パネル１１８０には、ヒータ１０１６がアクティブである間赤いままであるヒーターアクティブインジケータ１１８４がある。測定された真空読取値１１８８及び温度センサ１０４０、１０４４の現在読取値１１９２が、スクリーンに表示される。タッチスクリーン１０４８の背景１１９６が、ボタン及び測定値パネルを囲んでおり、通常青くみえるが、ユーザを警告するために赤に変わる。赤の背景色は、水トラップを空にする時間であることを示す。例えば、約２．５時間の装置１０００の連続動作の後、赤色が現れる。
【００６９】
水は、カートリッジ１００４を通じて水蒸気として逃げるので、閉ループ１０９６内の水１０６８のボリュームの変更が適応される。これは、水量調整拡張タンク１０３２及びシステム充填／排出バルブ１０３６によって実行可能である。水１０６８が水蒸気の形で去るので、拡張タンク１０３２は、閉ループ１０９６に導入される「追加の」水を含む。あるいは、他の補充手段が利用されてもよい（すなわち、部分的に、ユーザ制御下で水で部分的に満たされたシリンジ）。シリンジ又は拡張タンクは、毛管１１１６が破裂することを防ぐために圧力を軽減する手段を提供する。これが行われない場合、閉ループ装置１０００内の変化する水量は、トランスデューサ１０７２のボーラス１０７６内の水量を変えうる（ボーラスは、良好なトランスデューサアセンブリ／患者インタフェースのための可撓性結合メンブレン１０８４でカバーされている）。このような変化は、トランスデューサ／ボーラス／ターゲット結合インタフェースに負の影響を与えことがあり、供給される超音波エネルギーの変化をもたらし、（焦点ゾーンが意図されるターゲット領域にもはや位置付けられないように）焦点ゾーン１１０８のロケーションの変更をもたらす。ルアータイプロック又はカプラが、トランスデューサ１０７２をすばやく分離させ、ボーラス１０７６又は水１０６８を満たすために、水入口及び水出口、チューブ１０５２、１０５６に採用されることができる。
【００７０】
０．１Ｌ／分（１分あたりリットル）のフローレートが提供される。初期溶解酸素含量７−８ｐｐｍの１リットルの水が、２０分で溶解酸素含量１ｐｐｍ以下に脱気処理されることができる。ユニット１０００は、その接続及び組み込みインタフェースなしに、図１の右下の隅に示されている。ユニット１０００は、コンパクトであり、独立型であり、自己内蔵型であり、臨床環境において部屋から部屋へ持ち運び可能である。ユニット１０００は、事実、ハンドルを必要とすることなく片手で保持されることができる。ユニット１０００は、２．７キログラム（ｋｇ）の重量を有し、下部に搭載された水トラップ１０１２を収容するに必要な中空スタンドを含む。スタンドを含むその寸法は、幅、奥行及び高さが１６×２５×１５センチメートル（ｃｍ）である。
【００７１】
代替として、（装置１０００が取り付けられる）ボーラス１２００は、支持プラットホーム１２０４として実現されることができる。ボーラス１２００は、図１に示されるように、超音波トランスデューサ１２０８を囲むことができる。小動物１２１２（例えばマウス又はネズミ）が、プラットホーム１２０４に配置されることができ、その皮膚が、結合ゲル１２１６によってボーラス１２００に結合される。この目的で、プラットホーム１２０４は、例えば１辺１５〜２０センチメートルの正方形である上部サポート表面を提供するように、寸法設計されることができる。水入口、水出口、チューブ１０５２、１０５６が、ループ１０９６を閉じるようにボーラス１２００に接続される。
【００７２】
装置１０００は、人間、動物、被検体１１１２、１２１２に生理学的に重要な又は生理学的に快適な水温を提供するように構成される。少なくとも生きた人間、生きた温血動物、又はボーラス１０７６、１２００を通じて超音波を受ける被検体の恒常的な体温と少なくとも同じくらい高い設定値温度１１６４に適応するように構成される。具体的には、３７℃の設定値１１６４が、装置１０００によって扱われる。例えば３６℃又は約２１又は２２℃の室温設定値のような、より低い設定値１１６４が望まれる場合、装置１０００は、設定値を越えて水１０６８を加熱することを控え、設定値温度に水を維持する。温度制限は、実現例に依存してより高くされることが潜在的に可能であるが、事実、装置１０００は、入力される設定値１１６４に従って、４０℃まで、供給される水を加熱することが可能である。
【００７３】
装置１０００が、任意に、循環水１０６８の温度を例えば室温より低く下方調節するための冷却装置をループ１０９６内に有することは、ここに提案されるものの意図された範囲内にある。このような冷却装置は、水温が適切な動作のために高すぎる、又は、被検体の快適さ又は安全性のために高すぎる状態をすばやく緩和するように、ヒータ１０１６に加えて実現されることができる。
【００７４】
代替として、装置１０００は、バッチモードで水を脱気処理することができる。例えば、水入口、水出口、チューブ１０５２、１０５６は、脱気される水のコンテナ内に配置される。真空ポンプは、ここに脱気チャンバ１００４に適用される原理に従って配置され構成される冷却器１００８、水トラップ１０１２及びバッチ脱気器真空チャンバによって、水及び水蒸気から保護され、又はチャンバ１００４自体が保護される。
【００７５】
１つの変形例において、温度維持装置は、ヒータを含み、ループの循環液体を脱気処理し及び液体の温度制御を実施するようにヒータを動作させるために、超音波トランスデューサ結合ボーラスの循環ループ内に配置可能である。ボーラスにおける液体の温度設定値（例えば通常体温）が、入力されることができる。流体フローに関して開いた又は閉じたループである装置は、ある変形例において、脱気チャンバ、水トラップ、及びそれらの間の冷却器を有することができ、これらはすべて、真空ポンプによって真空化される。チャンバは、凝縮を自動的に外にドレインさせるように構成され配置されることができる。水トラップは、自動的に及びユーザ介入を必要とすることなくモータ駆動のトラップ排出器によって空にされることができ、及び／又はユーザによって空にされることができる。
【００７６】
本発明は、図面及び上述の説明に詳しく示され記述されているが、このような図示及び記述は、説明的な又は例示的なものとして考えられるべきであり、制限的なものではない。本発明は、開示された実施形態に制限されない。
【００７７】
例えば、「Ｔ」コネクタ及びバルブが、装置１０００に供給されることができる。
【００７８】
開示された実施形態に対する他の変更が、図面、開示及び添付の請求項の検討に基づき、請求項に記載の本発明を実施する際当業者によって理解され達成されることができる。請求項において、「含む、有する」という語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数性を除外しない。請求項の参照符号は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【００７９】
コンピュータプログラムは、瞬間的に、一時的に又はより長い時間の間、例えば光学記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切なコンピュータ可読媒体に記憶されることができる。このような媒体は、一時的な伝播信号でないという意味においてのみ非一時的であり、例えば、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、ＲＡＭ及び他の揮発性メモリのようなコンピュータ可読媒体の他の形式を含む。
【００８０】
単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に列挙されるいくつかのアイテムの機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。
【図１】
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【国際調査報告】
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