(57)【要約】  超音波トランスデューサから熱を放散するためのシステム、方法、及び装置が開示される。 熱伝導性材料を含む受動熱管理システムが開示される。 受動熱管理システムは、トランスデューサスタックに結合されるフレキシブル回路内の熱伝導層を含むことができる。 フレキシブル回路は、熱伝導性ボルスタプレートに結合されてもよい。 ボルスタプレートは、超音波プローブハウジングの内部表面に結合され得るハンドルヒートスプレッダに結合されてもよい。
2018504228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブであって、
トランスデューサスタックと、
第1の表面、前記第1の表面に対向する第2の表面、及び前記第1の表面と前記第2の表面との間に延在する側面を含むバッキングブロックと、
フレキシブル回路であって、
前記トランスデューサスタックと前記バッキングブロックとの間に配置される中央部分と、
前記中央部分に結合されるウイング部分であって、前記ウイング部分は前記バッキングブロックの前記側面に隣接して折り畳まれるように構成され、
前記バッキングブロックの前記第1の表面に隣接して前記中央部分の下に配置される第1のヒートカバーであって、前記トランスデューサスタックから熱を放散するように構成される第1のヒートカバーと、
前記ウイング部分に渡って配置される第2のヒートカバーであって、前記トランスデューサスタックから熱を放散するように構成される第2のヒートカバーと
を含む、フレキシブル回路と、
前記第2のヒートカバーと熱接触するボルスタプレートと、
前記ボルスタプレートと熱接触するハンドルヒートスプレッダであって、前記ボルスタプレートから熱を放散するように構成される、ハンドルヒートスプレッダと
を有する、超音波プローブ。
【請求項２】
前記トランスデューサスタック、バッキングブロック、フレキシブル回路、ボルスタプレート、及びハンドルヒートスプレッダを少なくとも部分的に囲むように構成されるプローブハウジングを更に有する、請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記ハンドルヒートスプレッダは、前記プローブハウジングの内部表面に結合される、請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記ハンドルヒートスプレッダの部分と前記プローブハウジングの前記内部表面との間に配置される圧縮可能なブロックを更に有し、前記圧縮可能なブロックは、前記ハンドルヒートスプレッダを前記ボスタープレートに対して押し付けるように構成される、請求項3に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記ボルスタプレートと前記ハンドルヒートスプレッダとの間に配置されるラミネートを更に有し、前記ラミネートは、前記ボルスタプレートと前記ハンドルヒートスプレッダとの間の熱抵抗を低減するように構成される、請求項1に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記第1及び第2のヒートカバーは銅を含む、請求項1に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記バッキングブロックの前記第2の表面に結合されるプローブフレームを更に有する、請求項1に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記プローブフレーム及び前記フレキシブル回路に結合されるプリント回路基板を更に有する、請求項7に記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記ハンドルヒートスプレッダは銅を含む、請求項1に記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
熱管理システムであって、
フレキシブル回路の上面に適用されるように構成されるトップヒートカバーであって、トランスデューサスタックから熱を放散するように構成されるトップヒートカバーと、
前記トップヒートカバーと熱接触するボルスタプレートと、
前記ボルスタプレートと熱接触するハンドルヒートスプレッダであって、前記ハンドルヒートスプレッダは、前記ボルスタプレートから熱を放散するように構成され、前記ハンドルヒートスプレッダは、プローブハウジングの内部表面に適合するように更に構成され、前記プローブハウジングは前記熱管理システムを少なくとも部分的に囲むように構成される、ハンドルヒートスプレッダと
を有する、熱管理システム。
【請求項１１】
前記ボルスタプレートはアルミニウムである、請求項10に記載の熱管理システム。
【請求項１２】
前記ボルスタプレートと前記ハンドルヒートスプレッダとの間に配置されるラミネート被覆部を更に有し、前記ラミネート被覆部は、前記ボルスタプレートと前記ハンドルヒートスプレッダとの間の熱抵抗を低減するように構成される、請求項10に記載の熱管理システム。
【請求項１３】
前記フレキシブル回路と熱接触するバッキングブロックと、 
前記バッキングブロックと熱接触するフレームと
を更に有する、請求項10に記載の熱管理システム。
【請求項１４】
前記バッキングブロックがグラファイトを有する、請求項13に記載の熱管理システム。
【請求項１５】
前記フレームは、マグネシウム又はアルミニウムの少なくとも1つを有する、請求項13に記載の熱管理システム。
【請求項１６】
前記フレームに結合される銅ブレードを更に有する、請求項13に記載の熱管理システム。
【請求項１７】
超音波プローブであって、
トランスデューサスタックと、
フレキシブル回路であって、
前記トランスデューサスタックの下に配置される中央部分と、
前記中央部分の平行な側面から延在するウイング部分と、
前記中央部分上の第1のヒートカバーであって、前記トランスデューサスタックから熱を放散するように構成される、第1のヒートカバーと、
前記ウイング部分上の第1の非導電層であって、前記第1のヒートカバーの2つの平行な側面に結合される、第1の非導電層と、
前記第1のヒートカバー上の第2の非導電層と、
前記第1及び第2の非導電層上の第1の導電トレース層と、
前記第1の導電性トレース層上の非導電性基板と、
前記第1の非導電性基板上の第2の導電性トレース層と、
前記ウイング部分上の前記第2の導電性トレース層上の非導電性トップカバーと、
前記非導電性トップカバーの少なくとも部分の上の第2のヒートカバーであって、前記第1のヒートカバーからの熱を放散するように構成される、第2のヒートカバーと
を含む、フレキシブル回路と、
前記第2のヒートカバーと熱接触するハンドルヒートスプレッダであって、前記第2のヒートカバーから熱を放散するように構成される、ハンドルヒートスプレッダと
を有する、超音波プローブ。
【請求項１８】
前記ボトム及びトップヒートカバーは銅を有する、請求項17に記載のフレキシブル回路。
【請求項１９】
前記第1及び第2の導電性トレース層は銅を有する、請求項17に記載のフレキシブル回路。
【請求項２０】
前記第1及び第2の導電性トレース層は、互いに少なくとも部分的に電気的に絶縁される、請求項17に記載のフレキシブル回路。
【請求項２１】
前記第1及び第2の非導電層、非導電性基板、及び非導電性トップカバーは、ポリイミドを有する、請求項17に記載のフレキシブル回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
超音波トランスデューサアレイは、組織のイメージング、洗浄、及び治療処置などの様々な用途のための超音波を生成する。
【背景技術】
【０００２】
多くの超音波トランスデューサは、電気エネルギを超音波に変換し、熱は変換の副産物として生成され得る。トランスデューサ及び/又は超音波トランスデューサが接触している表面の損傷を避けるために、熱は放散を必要とする。例えば、医用超音波トランスデューサは、トランスデューサによって生成される熱が適切に放散されない場合、患者の皮膚を焼き得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
超音波トランスデューサは、能動及び/又は受動熱管理システムを有することができる。受動システムはトランスデューサから熱を引き出す材料を含む。例えば、超音波プローブは、トランスデューサ表面から熱を放散させるトランスデューサの下にバッキング材を含むことができる。しかしながら、現在の受動熱管理システムは、せん断波イメージングのような新たな高出力超音波アプリケーションには適切ではない。能動熱管理システムは、例えば、トランスデューサアレイに隣接する、循環液体冷却剤及び/又は回転ファンを含むことができる。能動熱管理システムは、受動システムよりも多くの熱を放散することができるが、能動システムは、超音波システムのサイズ、コスト、及び電力消費を増加させる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の一実施形態による例示的な超音波プローブは、トランスデューサスタックと、第1の表面、前記第1の表面に対向する第2の表面、及び前記第1の表面と前記第2の表面との間に延在する側面とを有し、前記フレキシブル回路は、前記トランスデューサスタックと前記バッキングブロックとの間に配置される中央部分と、前記中央部分に結合されるウィング部分であって、前記バッキングブロックの側面に隣接して折り畳まれるように構成される、ウィング部分と、前記中央ブロックの下に配置され、前記バッキングブロックの前記第1の表面に隣接して配置される第1のヒートカバーであって、前記トランスデューサスタックからの熱を放散するように構成される、第1のヒートカバーと、前記ウイング部分に渡って配置される第2のヒートカバーであって、トランスデューサスタックから熱を放散するように構成される、第2のヒートカバーとを含む。超音波プローブは、第2のヒートカバーと熱接触するボルスタプレートと、ボルスタプレートと熱接触するハンドルヒートスプレッダであって、ボルスタプレートから熱を放散するように構成されるハンドルヒートスプレッダとをさらに含む。
【０００５】
本開示の一実施形態による例示的な熱管理システムは、フレキシブル回路の上面に適用されるように構成されるトップヒートカバーであって、トランスデューサスタックから熱を放散するように構成される、トップヒートカバーと、トップヒートカバーと熱接触するボルスタプレートと、ボルスタプレートと熱接触するハンドルヒートスプレッダとを含み、前記ハンドルヒートスプレッダは、前記ボルスタプレートからの熱を放散するように構成され、前記ハンドルヒートスプレッダは、プローブハウジングの内部表面に適合するように構成され、前記プローブハウジングは、前記熱管理システムを少なくとも部分的に囲むように構成される。
【０００６】
本開示の一実施形態による例示的な超音波プローブは、トランスデューサスタックと、フレキシブル回路であって、前記トランスデューサスタックの下に配置される中央部分と、前記中央部分の平行な側面から延在するウイング部分と、前記中央部分上の第1のヒートカバーであって、前記第1のヒートカバーは前記トランスデューサスタックから熱を放散するように構成される、第1のヒートカバーと、前記ウイング部分上の第1の非導電層であって、前記第1のヒートカバーの2つの平行な側面に結合される、第1の非導電層と、前記第1のヒートカバー上の第2の非導電層と、前記第1及び第2の非導電層上の第1の導電トレース層と、前記第1の導電性トレース層上の非導電性基板と、前記第1の非導電性基板上の第2の導電性トレース層と、前記ウイング部分上の前記第2の導電性トレース層上の非導電性トップカバーと、前記非導電性トップカバーの少なくとも一部の上の第2のヒートカバーであって、前記第1のヒートカバーから熱を放散するように構成される、第2のヒートカバーとを含む、フレキシブル回路とを含む。超音波プローブは、前記第2のヒートカバーと熱接触するハンドルヒートスプレッダであって、前記第2のヒートカバーから熱を放散するように構成される、ハンドルヒートスプレッダを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の一実施形態による超音波プローブの分解図の概略図である。
【図２】本開示の一実施形態による図1に示す超音波プローブの更なる分解図の概略図である。
【図３】本開示の一実施形態による熱管理システム構成要素を含むフレキシブル回路内の層の概略図である。
【図４】本開示の一実施形態による図1に示す超音波プローブの一部の概略図である。
【図５】本開示の一実施形態による図1に示す超音波プローブの側面図の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ある例示的な実施形態の以下の説明は、事実上単なる例示に過ぎず、決して本発明又はその応用又は用途を限定するものではない。本システム及び方法の実施形態の以下の詳細な説明では、本明細書の一部を構成し、説明されるシステム及び方法が実施され得る具体的な実施形態が例示される添付の図面が参照される。これらの実施形態は、当業者が本開示のシステム及び方法を実施することを可能にするように十分に詳細に記載される。言うまでもなく、他の実施形態を利用してもよく、構造的及び論理的な変更は、本システムの精神と範囲から逸脱することなく、行うことができる。
【０００９】
それゆえ、以下の詳細な説明は、限定的な意味に取ってはならず、本システムの範囲は添付した請求項により規定される。図中の参照番号の先頭の桁は、一般的に、図の番号に対応するが、例外として、複数の図に現れる同一の構成要素が同じ参照番号によって識別される。さらに、明りょう化のために、ある特徴は、当業者には明らかである場合、本システムの説明を不明瞭にしないように、詳細には説明しない。
【００１０】
超音波プローブは、イメージング、医療療法、又は他の用途に使用されてもよい。超音波プローブは、超音波信号（例えば、波、パルス、シーケンス）を生成し受信する超音波トランスデューサを含む。トランスデューサは、超音波信号を生成及び/又は受信する際に、熱を発生させる。トランスデューサの温度が閾値温度を超えて上昇すると、トランスデューサ及び/又はトランスデューサと接触する対象が損傷する可能性がある。
【００１１】
トランスデューサの温度上昇を管理するために、プローブは、トランスデューサによって生成される熱を受動的に放散させるための構成要素を含むことができる。構成要素は、トランスデューサと熱接触する熱伝導材料を含み、複数の熱経路を通じてトランスデューサから熱を放散し得る。これらの構成要素は、互いに結合されてもよく、及び/又はプローブにおいて互いに平行に位置されてもよい。構成要素のいくつかは、熱伝導材料の層及び/又は膜であって、プローブサイズの増加を必要とせずに、及び/又はユーザが操作するのは困難になるようにプローブの重量を増加させることなく、熱を放散することができる。構成要素は、広範囲に渡って熱を放散する。これは、「ホットスポット」、すなわち周囲のプローブよりも高い温度を有する超音波プローブの局部的なセクションの発生を防止することができる。ホットスポットは、超音波プローブの他の部分に損傷を与える可能性があり、及び/又は超音波プローブを、ユーザによる取り扱いに対して不快又は危険なものにする可能性がある。トランスデューサから熱を放散するための構成要素は、一般的に熱管理システムと呼ばれる。
【００１２】
図1は、本開示の一実施形態による超音波プローブ10の分解図の概略図である。超音波プローブ10は、使用中に超音波検査者によって保持されるプローブのハンドル部分を形成するハウジング22を含む。プローブ10の遠位端は、ノーズピースハウジング24によって囲まれていてもよい。遠位端を覆うレンズ36の後に、トランスデューサスタック12がある。トランスデューサスタック12は、マトリックスアレイトランスデューサ又は他のトランスデューサタイプであってもよい。トランスデューサスタック12は、フレキシブル回路と、熱管理システム（図1には図示せず）の部分とを含むことができる。トランスデューサスタック12の後ろには、トランスデューサアレイの背面からの音響残響を減衰させるバッキングブロック14があり、トランスデューサスタック12内で広がる熱をプローブの遠位端から遠ざけるように伝導させることができる。いくつかの実施形態において、バッキングブロック14はグラファイトを含むことができる。バッキングブロック14は、2つの平行な側面13と2つの平行な側面15とを含むことができる。側面13と側面15とは、互いに垂直であってもよい。いくつかの実施形態において、側面13及び側面15は同じ長さであってもよい。
【００１３】
プローブフレーム16は、バッキングブロック14の背面と熱接触していてもよく、プローブ10の遠位端から遠く離れるように熱を伝導してもよい。プローブフレーム16は、アルミニウム、マグネシウム、鋼及び/又は材料の組み合わせを使って実現されてもよい。フレーム16は、プローブ10の電気部品のためのマウントとして使用されることができる。例えば、電気部品は、フレーム16に取り付けることができるプリント回路基板（PCB）18a-b上に搭載されることができる。図１は2つのPCB18a-bを示すが、いくつかの実施形態において、1つのPCB又は2つより多くのPCBが含まれてもよい。 PCB18a-bは、トランスデューサスタック12のフレキシブル回路に結合されることができる。
【００１４】
プローブ10の背面において、ケーブル28はプローブ10の近位端から延在する。いくつかの実施形態において、ケーブル28は、クランプ26a-bによってフレーム16の後部にクランプされてもよい。他の取り付け方法が使用されることもできる。ケーブル28は、プローブ10を超音波イメージングシステム（図示せず）に結合することができる。いくつかの実施形態において、ケーブル28は、フレーム16と熱接触しているメタルブレイド（図示せず）を含むことができる。メタルブレイドは、ケーブル28に沿ってケーブル16から熱を伝導することができる。フレーム16、回路基板18a-b、及び／又はプローブ10の他の内部構成要素は、ハウジング22内に封入されてもよい。ハウジング22は、超音波構成要素を電磁場干渉、液体、及び/又は破片から保護するための不浸透性ハウジングを形成するため、互いに、及びノーズハウジング24と嵌合するように構成される2つの別個の部分22a-bを含むことができる。ハウジング22は、プラスチック、金属、ゴム、及び/又は材料の組合せを含むことができる。いくつかの実施形態において、ノーズハウジング24は省略されてもよく、ハウジング22は、トランスデューサスタック12及びバッキングブロック14を囲むように構成されてもよい。
【００１５】
ハウジング22は、ハウジング22a-bの各部分の内部表面21a-b上にハンドルヒートスプレッダ20を含むことができる（図1において1つのハンドルヒートスプレッダ20のみが示される）。ハンドルヒートスプレッダ20は、プローブ熱管理システムの構成要素であってもよい。ハンドルヒートスプレッダ20は、銅層を含むことができる。他の金属及び/又は熱伝導性材料が使用されることもできる。ハンドルヒートスプレッダ20は、接着剤によってハウジング22に結合されてもよく、又は他の取り付け方法が使用されてもよい。ハンドルヒートスプレッダ20は、ハウジング22a-bの内部表面21a-bに適合してもよい。ハンドルヒートスプレッダ20は、トランスデューサスタック12に含まれる熱管理システムの一つ又はそれより多くの他の構成要素に結合されてもよい。
【００１６】
図2は、本開示の一実施形態による超音波プローブ10のさらなる分解図の概略図である。明確にするために、図1に示される特定の要素は図2から省略される。ハウジング部分22bは、ハウジング部分22bの内部表面上のハンドルヒートスプレッダ20のビューを提供するために半透明の図2として示される。しかしながら、ハウジング部分22a-bは実際には不透明であってもよいことは理解される。フレーム16は、図2のトランスデューサスタック12及びバッキングブロック14の側に図示されるが、組み立てられるとき、図1に示されるように、フレーム16は、トランスデューサスタック12及びバッキングブロック14と一直線上にあってもよい。フレキシブル回路30は、図1を参照して説明されるように、トランスデューサスタック12に含まれる。フレキシブル回路30は、トランスデューサスタック12とバッキングブロック14との間に配置されることができる。いくつかの実施形態において、フレキシブル回路30は、トランスデューサスタック12内の層になる。フレキシブル回路30は、屈曲し、折り畳み、及び/又は捻ることができる。これにより、フレキシブル回路30は、他の構成要素の周りで湾曲し、及び/又は表面に適合することができる。フレキシブル回路30のフレキシビリティの程度は、少なくとも部分的に、フレキシブル回路30用に選択される材料（例えば、フィルム、導電性要素、回路部品）によって決定されてもよい。フレキシブル回路30は、一方の表面に適用される導電性要素（例えば、ワイヤ）を備える絶縁ポリマーフィルムを含むことができる。第2の絶縁ポリマーフィルムは、導電性要素及び第1のポリマーフィルムの上に適用されてもよい。導電性要素は、金属、導電性ポリマー、又は他の導電性材料から作られることができる。いくつかのフレキシブル回路は、複数の交互の要素の層及び絶縁膜を含むことができる。
【００１７】
フレキシブル回路30は、トランスデューサスタック12及び/又はバッキングブロック14を超えて延在してもよく、バッキングブロック14の長い側面13のいずれかに折り畳まれ、プリント回路基板（PCB）18a- bに延在するように構成される。フレキシブル回路30は、PCB18a-bに結合されてもよい。 PCB18a-bは、フレキシブル回路30を通じてトランスデューサスタック12に電力及び制御信号を提供することができる。PCB18a-bは、フレキシブル回路30を通じてトランスデューサスタック12から信号を受信することもできる。いくつかの実施形態において、フレキシブル回路30の部分は、ハンドルヒートスプレッダ20に接触しているか、及び/又は結合されていてもよい。フレキシブル回路30からの熱は、ハウジングヒートスプレッダ20に伝導され、ハウジング22を通じて熱を放散する。
【００１８】
いくつかの実施形態、例えば図2に示す実施形態において、ボルスタプレート32a-bは、フレーム16の各側のフレキシブル回路30のトップ層に結合されてもよい（図2では1つのボルスタプレート32bのみが見える）。ボルスタプレート32a-bは、ねじ、接着剤、及び/又は他の結合方法によってフレキシブル回路30に固定されてもよい。ボルスタプレート32a-bは、銅、アルミニウム、及び/又は他の熱伝導性材料を含むことができる。ボルスタプレート32a-bは、プローブ10の熱管理システムの構成要素であってもよい。ボルスタプレート32a-bは、フレキシブル回路30上の一つ又はそれより多くの熱管理システム構成要素をハンドルヒートスプレッダ20に熱的に結合することができる。これにより、トランスデューサスタック12からフレキシブル回路30に伝えられた熱がプローブ10のハンドルに放散されることが可能になる。熱はプローブ10を囲む空気に放散される。トランスデューサスタック12からの熱は、バッキングブロック14を通じてフレーム16に伝達される。これは、トランスデューサスタック12から熱を放散するための単一の熱経路ではなく、（1）フレーム16及び（2-3）ハウジング22a-bの各側のハンドルヒートスプレッダ20を通って3つの熱経路を提供し得る。その結果、より多くの熱がトランスデューサスタック12から放散され、及び/又は熱放散レートを増加させることができる。
【００１９】
いくつかの実施形態において、圧縮可能ブロック34が、ボルスタプレート32bに対向するヒートスプレッダ20に含まれてもよい。圧縮可能ブロック34は、ハウジング22とハンドルヒートスプレッダ20との間に結合されてもよい。いくつかの実施形態において、圧縮可能ブロック34は、ハンドルヒートスプレッダ20の部分に結合されてもよく、ハンドルヒートスプレッダ20の長さは、図2に示されるように圧縮可能なブロック34の周りに巻き付けられている。他の構成も可能である。圧縮性ブロック34は、プローブ10が組み立てられるとき、ハンドルヒートスプレッダ20をボルスタプレート32及び/又はフレキシブル回路30と接触させるように付勢してもよい。圧縮可能ブロック34は、ボルスタプレート32b及び/又はフレキシブル回路30とヒートスプレッダ20との間の熱接触を増加させることができる。圧縮可能ブロック34と同様の第2の圧縮可能ブロックは、ボルスタプレート32aに対向するハンドルヒートスプレッダ20に含まれる（図2に示されない）。いくつかの実施形態において、圧縮性ブロック34は、ポリマー発泡体で実施されてもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、ボルスタプレート32a-bに対して押し付けられたハンドルヒートスプレッダ20の部分は、熱抵抗を低減することができるラミネート（積層体）（図示せず）で被覆されてもよい。代替的に、ボルスタプレート32a-bは、ハンドルヒートスプレッダ20に隣接する表面上のラミネートで被覆されてもよい。ラミネートは、ボルスタプレート32a-bからハンドルヒートスプレッダ20への熱伝達を改善することができる。 Parker Chomericsから入手可能なTherm-a-Gap（商標）G974は可能なラミネートの例である。耐熱性を低下させる他のラミネートも使用することができる。
【００２１】
図3は、本開示の一実施形態による熱管理システム構成要素を含むフレキシブル回路300内の層の概略図である。フレキシブル回路300は、いくつかの実施形態において、図2に示されるフレキシブル回路30を実装するために使用されてもよい。フレキシブル回路300は、例えば図2に示されるバッキングブロック14のようなバッキングブロックの上面に渡って配置されることができる中央部分350を含むことができる。フレキシブル回路300は、中央部分350の何れかの側面にウイング部分360a-bを含むことができる。ウィング部分360a-bは、バッキングブロックの上面のエッジの上に折り畳まれるように構成されてもよい。第1の層は、非導電層305であってもよい。第1の非導電層305は、ウィング部分360a-bに含まれ、ボトムヒートカバー310のいずれかの側面に結合されてもよい。ボトムヒートカバー310は、中央部分350に含まれる。ボトムヒートカバー310は、トランスデューサスタックから熱を放散する熱管理システムの構成要素であってもよい。ボトムヒートカバー310は、第2の非導電層315によって覆われてもよい。第1の導電トレース層320は、第2の非導電層315上に適用されてもよい。第1の導電トレース層320は、トランスデューサスタック及び/又は超音波プローブの他の電気的構成要素を含むことができる。非導電性基板325は、第1の導電性トレース層320上に配置されることができる。第2の導電性トレース層330は基板325上に適用されることができる。第2の導電性トレース層330のすべて又は部分は、第1の導電性トレース層320から絶縁分離される。非導電性トップカバー335は第2の導電性トレース層330の上に配置されてもよい。トップヒートカバー340はトップカバー335上に適用されてもよい。トップヒートカバー340は、バッキングブロックの垂直側から延在するフレキシブル回路300のウイング部分360a-bを覆う。いくつかの実施形態において、ウイング部分360a-bは、図2に示される一つ又はそれより多くのプリント回路基板（PCB）、例えばPCB18a-bに延在することができる。いくつかの実施形態において、トップヒートカバー340は、バッキングブロックの上面を覆うフレキシブル回路300の中央部分350を少なくとも部分的に覆う。すなわち、トランスデューサスタックがフレキシブル回路300上に配置されるとき、トップヒートカバー340の部分がトランスデューサスタックによって覆われてもよい。トップヒートカバー340は、トランスデューサスタックから熱を放散するための熱管理システムの他の構成要素であってもよい。トップヒートカバー340は、一つ又はそれより多くのボルスタプレート、例えば図2に示されるボルスタプレート32bと熱接触してもよい。いくつかの実施形態において、トップヒートカバー340は、ハンドルヒートスプレッダトップ、例えば図2に示されるハンドルヒートスプレッダ20と熱接触してもよい。ヒートカバー340は、ボトムヒートカバー310を含むフレキシブル回路300から、一つ又はそれより多くのボルスタプレート及び/又はハンドルヒートスプレッダに熱を伝導することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、トップ及びボトムヒートカバー340,310は、銅層で実現されることができる。他の熱伝導性材料が使用されてもよい。ボトムヒートカバー310は、フレキシブル回路300とバッキングブロックとの間の熱抵抗を低減し、フレキシブル回路300を通じてトランスデューサからバッキングブロックへの熱放散を増加させることができる。いくつかの実施形態において、ボトムヒートカバー310は省略されることができる。トップヒートカバー340は、トランスデューサスタックからボルスタプレート及び/又はハンドルヒートスプレッダに熱を伝えることができる。トップヒートカバー340は、フレキシブル回路300を通じてボトムヒートカバー310及び/又はバッキングブロックからボルスタプレートに熱を伝えることができる。
【００２３】
2つの導電性トレース層及び4つの非導電層がフレキシブル回路300に示されるが、フレキシブル回路は、より多く又はより少ない導電性トレース層及び/又は非導電層を有することができる。いくつかの実施形態において、導電性トレース層は銅トレースを含む。いくつかの実施形態において、非導電層は、ポリイミド及び/又はポリイミド/接着複合材を含む。
【００２４】
図4は、本開示の一実施形態による超音波プローブ10の部分の概略図である。トップにレンズ36を備えるトランスデューサスタック12は、フレーム16に結合されるバッキングブロック14に沿ってフレキシブル回路30の上に配置される。図4に示されるように、フレキシブル回路30はバッキングブロック14の側面13にまだ折り畳まれていない。トップヒートカバー440a-bの2つの部分は、フレキシブル回路30の各端部に位置される。ヒートカバー440は、図3に示されるヒートカバー340と同様である。2つのボルスタプレート32a-bは、それぞれトップヒートカバー440a-bのそれぞれの部分上に配置される。しかしながら、いくつかの実施形態において、ボルスタプレート32a-bは、フレキシブル回路30がバッキングブロック14上に折り畳まれ、フレーム16の何れかの側でPCB（図4には示されていない）に固定されるまで、トップヒートカバー440a-bに結合されない。いくつかの実施形態において、ボルスタプレート32a-bは省略されてもよい。
【００２５】
図5は、本開示の一実施形態による超音波プローブ10の側面図の概略図である。 3つの熱経路が矢印550,560,570で示される。熱は、トランスデューサスタック12内の超音波トランスデューサによって生成されることができる。矢印550で示されるように、熱は、トランスデューサスタック12、フレキシブル回路30、フレキシブル回路30のボトムヒートカバー410を通じて、バッキングブロック14に放散される。矢印550で示されるように、バッキングブロック14から、熱は、プローブ10の中央部分を通じてプローブフレーム16に伝導される。矢印560,570で示されるように、熱は、トランスデューサスタック12、フレキシブル回路30のトップヒートカバー440を通じてボルスタプレート32に放散される。熱は、ボルスタプレート32からハンドルヒートスプレッダ20に放散されてもよく、矢印560,570で示されるように、プローブハウジング22に沿って熱が放散される。矢印で示されていないが、いくらかの熱は、バッキングブロック14の側からフレキシブル回路30に放散され、熱はトップヒートカバー440を介してボルスタプレート32に放散される。図5に示されるように、3つの熱経路は、トランスデューサスタック12から熱を放散することができる。いくつかの実施形態において、矢印560,570によって示される熱経路のうちの1つのみが存在してもよい。いくつかの実施形態において、矢印560,570で示されるものへの更なる熱経路及び/又は代替の熱経路がプローブ10内に構成されることができる。例えば、更なるボルスタプレートは、フレキシブル回路30が覆うことができる側面に隣接する側のバッキングブロックに結合されることができる。更なるボルスタプレートは、更なるハンドルヒートスプレッダ及び/又はハンドルヒートスプレッダ20の異なるセクションに結合されることができる。他の例において、ボルスタプレート32は省略されてもよく、熱は、フレキシブル回路30のトップヒートカバー440を通じてハンドルヒートスプレッダ20に放散される。
【００２６】
超音波プローブの熱管理システムは、受動熱管理システムであってもよい。これは、能動熱管理システムと比較して、プローブのコスト、サイズ、及び重量要件を低減することができる。熱管理システムは、フレキシブル回路のトップ及びボトムヒートカバーと、フレキシブル回路に結合される枕プレートと、ボルスタプレート内で熱接触して超音波プローブハウジングに配置されるハンドルヒートスプレッダとを含むことができる。熱管理システムは、バッキングブロックに結合されるプローブフレーム及びバッキングブロックのみが超音波プローブから熱を放散するために使用される場合と比較して、プローブのトランスデューサスタックからの熱の放散を改善することができる。これは、トランスデューサスタックがより高いエネルギの超音波、パルス、及び/又はシーケンスを使用することを可能にする。熱管理システムは、トランスデューサスタックがより高い周波数の超音波、パルス、及び/又はシーケンスを生成することを可能にし、超音波プローブがより広い範囲のイメージング及び/又は治療技術のために使用されることを可能にすることができる。
【００２７】
本システムは、超音波イメージングシステムを参照して説明しているが、本システムは、他の超音波トランスデューサにも拡張されてもよい。さらに、本システムは、これらに限定されないが、腎臓、精巣、前立腺、乳房、卵巣、子宮、甲状腺、肝臓、肺、筋骨格、脾臓、神経、心臓、動脈系及び血管系に関連する画像情報、更に超音波誘導介入及びリアルタイム医用イメージングによってガイドされ得る他の介入に関連する他のイメージングアプリケーションを取得及び／又は記録することに用いることができる。さらに、本システムは、本システムの特徴及び利点を提供することができるように、リアルタイムイメージング構成要素を有する又は有さない非超音波イメージングシステムと共に使用され得る1つ又は複数の要素を含むこともできる。
【００２８】
さらに、本システム、装置、及び方法は、例えば、超音波イメージングシステムのような既存のイメージングシステムに適用することができる。好適な超音波イメージングシステムは、例えば、小部分イメージングに適した従来の広帯域リニアアレイトランスデューサをサポートすることができるフィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）（登録商標）超音波システムを含むことができる。
【００２９】
本発明の特定の更なる利点及び特徴は、本開示を検討する際に当業者には明らかであり得るか、又は本発明の新規のシステム及び方法が使用される人によって経験され得るものであり、その主なものとして超音波トランスデューサでの放熱及びその動作方法が提供される。本システム及び方法の他の利点は、従来の医用画像システムが、本システム、装置及び方法の特徴及び利点を組み込むように容易にアップグレードされることができることである。
【００３０】
当然のことながら、上記の実施形態又はプロセスの何れも、１つ又は複数の他の実施形態及び／又はプロセスと組み合わせることができ、又は本システム、デバイス及び方法にしたがって別々のデバイス又はデバイス部分の間で分離及び／又は実行されてもよい。
【００３１】
最後に、上記の説明は本システムを単に例示することを目的としたものであり、添付した請求項をいずれかの実施形態又は実施形態のグループに限定するものと解釈してはならない。したがって、本システムは、例示的な実施形態を参照して詳細に説明されるが、以下の特許請求の範囲に記載される本システムの広範かつ意図される思想及び範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの修正及び代替実施形態が考案され得ることも理解されるべきである。従って、明細書と図面は例示であるとみなすべきで、添付した請求項の範囲を限定するものと考えるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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