(57)【要約】カテーテル内への挿入のために構成および配置されるイメージングコアは、回転可能な駆動軸の遠位端に設けられたミラーと、駆動軸に結合され、および回転可能な磁石と、磁石の少なくとも一部の周りに設けられた少なくとも２つの磁界巻線とを備えるモータであって、前記磁界巻線が、硬質のスロット付きの材料に設けられているモータと、前記モータと前記回転可能なミラーとの間に配置された少なくとも１つの固定変換器とを含む。駆動軸は、前記少なくとも１つの変換器を通って前記回転可能なミラーへの前記駆動軸の通過を可能にするように、磁石の開口を通って延びている。少なくとも１つの変換器導体は、前記少なくとも１つの変換器に電気的に接続されており、および前記カテーテルの近位端と電気的に連通している。少なくとも１つのモータ導体は、磁界巻線に電気的に接続されており、およびカテーテルの近位端と電気的に連通している。
2012521850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管内超音波システムのためのカテーテルアセンブリであって、前記カテーテルアセンブリは、
長手方向の長さと、遠位端と、近位端とを有し、かつ前記近位端から前記遠位端まで前記長手方向の長さに沿って延びる内腔と、を備えるカテーテルと、
前記カテーテルの長手方向の長さよりも実質的に小さい長手方向の長さを有し、前記内腔に挿入して、前記カテーテルの前記遠位端に配置するために構成および配置されたイメージングコアであって、
遠位端および近位端を有する回転可能な駆動軸と、
前記駆動軸の前記遠位端に設けられた回転可能なミラーと、
前記駆動軸に結合され、回転可能な磁石と、前記磁石の少なくとも一部の周りに配置された少なくとも２つの磁界巻線とを備えるモータであって、前記磁界巻線が、剛性のスロット付きの材料に設けられているモータと、
前記モータと前記回転可能なミラーとの間に配置された少なくとも１つの固定変換器であって、同少なくとも１つの変換器が同少なくとも１つの変換器の長手方向軸に沿って画成された開口を有し、前記開口は前記少なくとも１つの変換器を通って前記回転可能なミラーへの前記駆動軸の通過を可能にするように構成および配置されており、かつ前記少なくとも１つの変換器は、印加された電気信号を音響信号に変換するために、また、受信したエコー信号を電気信号に変換するために構成および配置されている、少なくとも１つの固定変換器と、
を備えるイメージングコアと、
前記少なくとも１つの変換器に電気的に接続され、かつ前記カテーテルの前記近位端と電気的に連通している少なくとも１つの変換器導体と、
前記磁界巻線に電気的に接続され、かつ前記カテーテルの前記近位端と電気的に連通している少なくとも１つのモータ導体と、
を含む、カテーテルアセンブリ。
【請求項２】
前記イメージングコアは、前記駆動軸の前記近位端に設けられた近位ハブをさらに備え、前記近位ハブは、前記モータに近接する構造的支持を形成する、請求項１に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項３】
前記ミラーは、音響ビームが前記少なくとも１つの変換器から前記ミラーへ放射された場合に、前記音響ビームが、前記磁石の長手方向軸と平行ではない方向に向きを変えられるように、ある角度で傾斜している、請求項１または請求項２に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの変換器導体は、前記磁界巻線内に画成された少なくとも１つのスロットの少なくとも一部に沿って延びている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項５】
前記イメージングコアは検出装置をさらに備え、前記検出装置は、前記磁石の角度位置を検出するために構成および配置される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項６】
前記検出装置は、受信した前記磁石の角度位置を用いて、前記磁界巻線に印加された電流の量を制御するように構成および配置される、請求項５に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項７】
前記カテーテルは、１ミリメートル以下の横方向の外径を有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項８】
前記磁石は、ハウジング内に配置されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項９】
前記ハウジングは、前記磁石が作動角速度で回転したときに、前記磁石を浮揚するのに十分に高い導電性を有する導電性材料から形成される、請求項８に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１０】
前記磁界巻線は、前記ハウジングを覆って配置された薄膜上に配置されている、請求項８に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの固定変換器は、前記磁界巻線に取付けられる、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１２】
前記磁界巻線はそれぞれ、導電性材料からなる単一巻きを備える請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１３】
前記ミラーは、非平面的な反射面を備える請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの変換器は複数の環帯を備え、少なくとも１つの前記環帯は、少なくとも１つの他の環帯とは異なる周波数で共振するように構成および配置される、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１５】
前記ミラーは、前記カテーテルの遠位端近傍で患者の組織のインピーダンスに整合するインピーダンスを有する超音波透過材料内に配置され、前記超音波透過材料は、前記駆動軸周辺に、一様な重量分布を有するように配置される、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１６】
前記ミラーは、前記ミラーと前記超音波透過材料とが円筒形状構造を形成するように、前記超音波透過材料内に設けられる、請求項１５に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１７】
前記カテーテルの前記内腔の前記イメージングコアを覆って配置されたインナーシースをさらに備え、前記インナーシースは、前記カテーテルの前記遠位端近傍で患者の組織のインピーダンスと整合するインピーダンスを有する超音波透過流体で満たされている、請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１８】
前記カテーテルは、前記カテーテルの前記遠位端近傍で、患者の組織のインピーダンスに整合するインピーダンスを有する超音波透過流体で満たされている、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリ。
【請求項１９】
血管内超音波イメージングシステムであって、
請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載のカテーテルアセンブリと、
前記イメージングコアに結合された制御モジュールであって、
前記少なくとも１つの変換器に電気信号を供給するために構成および配置されたパルス発生器であって、前記少なくとも１つの変換器導体を介して前記少なくとも１つの変換器に電気的に接続されているパルス発生器と、
前記少なくとも１つの変換器から受信した電気信号を処理して、少なくとも１つの画像を形成するために構成および配置されたプロセッサであって、前記少なくとも１つの変換器導体を介して前記少なくとも１つの変換器に電気的に接続されているプロセッサと、
を備える制御モジュールと、
を含む、血管内超音波イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管内超音波イメージングシステムおよび該システムの製造および使用方法の分野に関する。また、本発明は、カテーテル内の遠位に配置されたイメージングコアを含み、そのイメージングコアが、該イメージングコアを回転させるためのモータを含む、血管内超音波システム、および該イメージングコア、モータおよび血管内超音波システムの製造および使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００９年３月３１日に出願された米国特許出願第１２／４１５，７９１号に対する優先権を主張し、その明細書の内容全体を、参照によって本願明細書に組込まれたものとする。
【０００３】
血管内超音波（ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ：“ＩＶＵＳ”）イメージングシステムは、様々な病気および疾患に対する診断能力が証明されている。例えば、ＩＶＵＳイメージングシステムは、血栓を診断し、そして血流を回復させ、または増やすためのステントおよび他の装置を選択および配置する際に、医師を支援するための情報を与えるための画像診断法として用いられている。ＩＶＵＳイメージングシステムは、血管内の特定の箇所に蓄積されたアテローム斑を診断するのに用いられてきた。ＩＶＵＳイメージングシステムは、血管内閉塞または狭窄の存在、ならびに閉塞または狭窄の性質および程度を判断するのに用いることができる。ＩＶＵＳイメージングシステムは、例えば、動き（例えば、心拍）または１つ以上の構造（例えば、撮像されることを望まない１つ以上の血管）による閉塞により、他の血管内画像化技術、例えば、血管造影法を用いて可視化するのが困難な血管系の断片を可視化するのに用いることができる。ＩＶＵＳイメージングシステムは、血管造影およびステント留置等の進行中の血管内治療をリアルタイム（または、ほぼリアルタイム）でモニタまたは評価するのに用いることができる。また、ＩＶＵＳイメージングシステムは、１つ以上の心腔をモニタするのに用いることができる。
【０００４】
ＩＶＵＳイメージングシステムは、様々な病気または疾患を可視化するための診断ツールを実現できるように開発されてきた。ＩＶＵＳイメージングシステムは、（パルス発生器、イメージプロセッサおよびモニタを備えた）制御モジュールと、カテーテルと、該カテーテル内に配置された１つ以上の変換器とを含むことができる。この変換器を含むカテーテルは、撮像される領域内またはその領域に近い内腔または空洞、例えば、血管壁、または血管壁に近い患者の組織に配置することができる。制御モジュール内のパルス発生器は、１つ以上の変換器に送られて、患者の組織を通って伝達される音響パルスに変換される電気パルスを発生させる。伝達された音響パルスの反射パルスは、１つ以上の変換器によって吸収されて、電気パルスに変換される。変換された電気パルスは、イメージプロセッサへ送られて、モニタ上に表示可能な画像に変換される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明による血管内超音波イメージングシステムの一実施形態の概略図である。
【図２】本発明による血管内超音波イメージングシステムのカテーテルの一実施形態の概略側面図である。
【図３】本発明による、カテーテル内に画成された内腔内にイメージングコアが配置されている、図２に示すカテーテルの遠位端の一実施形態の概略斜視図である。
【図４】本発明による、モータと、１つ以上の固定変換器と、回転ミラーとを含み、カテーテルの内腔の遠位端内に配置されたイメージングコアの一実施形態の概略縦断面図である。
【図５】本発明による、回転磁石および関連する巻線の一実施形態の概略斜視図である。
【図６】本発明による、薄膜上に配置された巻線の一実施形態の概略平面図である。
【図７】本発明による、モータの周りに回転磁界を形成するために構成および配置された三相巻線構造の一実施形態の概略斜視図である。
【図８】本発明による、スロット付きの磁界巻線の一部に結合された変換器の一部と、磁界巻線のスロットのうちの１つを通って延びる変換器に結合された変換器導体との一実施形態の概略側面図である。
【図９】本発明による、変換器の一実施形態の概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明の非限定的および非包括的な実施形態は、以下の図面を参照して説明されている。これらの図面においては、他に指定されていない限り、種々の図面にわたって、同様の参照符号は同様の部材を意味する。
【０００７】
本発明のより良い理解のために、以下の詳細な説明が参照され、この詳細な説明は、添付図面と共に読まれるべきである。
本発明は、血管内超音波イメージングシステム、および該システムの製造および使用方法の分野に関する。また、本発明は、カテーテル内の遠位に配置されるイメージングコアを含み、そのイメージングコアが該イメージングコアを回転させるためのモータを含む、血管内超音波システム、ならびに該イメージングコア、モータおよび血管内超音波システムの製造方法に関する。
【０００８】
適切な血管内超音波（“ＩＶＵＳ”）イメージングシステムは、限定するものではないが、患者への経皮挿入のために構成および配置されたカテーテルの遠位端に設けられた１つ以上の変換器を含む。カテーテルを伴うＩＶＵＳイメージングシステムの例は、例えば、米国特許第７，３０６，５６１号明細書および同第６，９４５，９３８号明細書、ならびに米国特許出願公開第２００６０２５３０２８号明細書、同第２００７００１６０５４号明細書、同第２００７００３８１１１号明細書、２００６０１７３３５０号明細書および同第２００６０１００５２２号明細書にあり、それら全ての明細書は、参照によって本願明細書に組込むものとする。
【０００９】
図１は、ＩＶＵＳイメージングシステム１００の一実施形態を概略的に示す。ＩＶＵＳイメージングシステム１００は、制御モジュール１０４に結合可能なカテーテル１０２を含む。制御モジュール１０４は、例えば、プロセッサ１０６と、パルス発生器１０８と、駆動ユニット１１０と、１つ以上のディスプレイ１１２とを含むことができる。少なくともいくつかの実施形態において、パルス発生器１０８は、カテーテル１０２内に配置された１つ以上の変換器（図３における符号３１２）に入力することのできる電気パルスを生成する。少なくともいくつかの実施形態において、駆動ユニット１１０内に設けられたプルバックモータからの力学的エネルギーは、カテーテル１０２内に設けられたイメージングコア（図３における符号３０６）の並進運動を生じさせるのに用いることができる。
【００１０】
少なくともいくつかの実施形態において、１つ以上の変換器（図３における符号３１２）から伝達された電気パルスは、処理のためのプロセッサ１０６に入力することができる。少なくともいくつかの実施形態において、１つ以上の変換器（図３における符号３１２）から生じた処理済み電気パルスは、１つ以上のディスプレイ１１２に１つ以上の画像として表示することができる。少なくともいくつかの実施形態において、プロセッサ１０６は、制御モジュール１０４の１つ以上の他のコンポーネントの機能動作を制御するのにも用いることができる。例えば、プロセッサ１０６は、パルス発生器１０８から伝送される電気パルスの周波数または持続期間、駆動ユニット１１０によるイメージングコア（図３における符号３０６）の回転速度、イメージングコア（図３における符号３０６）のプルバックの速度または長さ、または１つ以上のディスプレイ１１２上に形成される１つ以上の画像の１つ以上の特性のうちの少なくとも１つを制御するのに用いることができる。
【００１１】
図２は、ＩＶＵＳイメージングシステム（図１における符号１００）のカテーテル１０２の一実施形態の概略側面図である。カテーテル１０２は、長尺部材２０２と、ハブ２０４とを含む。長尺部材２０２は、近位端２０６および遠位端２０８を含む。図２において、長尺部材２０２の近位端２０６は、カテーテルハブ２０４に結合されており、該長尺部材の遠位端２０８は、患者への経皮挿入のために構成および配置されている。少なくともいくつかの実施形態において、カテーテル１０２は、少なくとも１つのフラッシュポート、例えば、フラッシュポート２１０を画成している。少なくともいくつかの実施形態において、フラッシュポート２１０は、ハブ２０４に画成されている。少なくともいくつかの実施形態において、ハブ２０４は、制御モジュール（図１における符号１０４）に結合するように構成および配置されている。いくつかの実施形態において、長尺部材２０２およびハブ２０４は、一体として形成される。他の実施形態においては、長尺部材２０２およびカテーテルハブ２０４は、別々に形成されて、その後、一緒に組立てられる。
【００１２】
図３は、カテーテル１０２の長尺部材２０２の遠位端２０８の一実施形態の概略斜視図である。長尺部材２０２は、シース３０２および内腔３０４を含む。イメージングコア３０６は、内腔３０４内に配置されている。イメージングコア３０６は、回転可能な駆動軸３１０の遠位端に結合された撮像装置３０８を含む。
【００１３】
シース３０２は、患者への挿入に適した何らかのフレキシブルな生体適合性材料から形成することができる。適切な材料の例は、例えば、ポリエチレン、ポリウレタン、プラスチック、らせん状カットのステンレス鋼、ニチノールハイポチューブ等またはこれらの組合せを含む。
【００１４】
１つ以上の変換器３１２を撮像装置３０８に取付けて、音響パルスを送受信するのに利用することができる。（図３に示すように）好適な実施形態において、変換器３１２からなるアレイは、撮像装置３０８に取付けられる。他の実施形態においては、単一の変換器を採用することができる。また別の実施形態においては、不規則なアレイ状態にある多数の変換器を採用することができる。どのような数の変換器３１２も用いることができる。例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１５、１６、２０、２５、５０、１００、５００、１０００またはそれ以上の数の変換器が可能である。認識されるように、他の数の変換器も用いることができる。
【００１５】
１つ以上の変換器３１２は、逆もまた同様であるが、印加された電気パルスを、１つ以上の変換器３１２の表面の圧力歪みに変換することが可能な１つ以上の既知の材料から形成することができる。適切な材料の例は、圧電セラミック材料、圧電複合材料、圧電プラスチック、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン等を含む。
【００１６】
この１つ以上の変換器３１２の表面の圧力歪みは、１つ以上の変換器３１２の共振周波数に基づいて、ある周波数の音響パルスを生成する。１つ以上の変換器３１２の共振周波数は、１つ以上の変換器３１２を形成するのに用いられるサイズ、形状および材料の影響を受ける可能性がある。１つ以上の変換器３１２は、カテーテル１０２内に配置するのに適した、および１つ以上の選択した方向に所望の周波数の音響パルスを伝播させるのに適した何らかの形状で形成することができる。例えば、例えば、変換器は、ディスク状、ブロック状、矩形状、卵形等とすることができる。該１つ以上の変換器は、例えば、ダイシング、ダイスアンドフィル、機械加工、微細加工を含む何らかのプロセスによって、所望の形状で形成することができる。
【００１７】
一例として、１つ以上の変換器３１２のうちの各々は、導電性音響レンズと、音響吸収材料（例えば、タングステン粒子を備えたエポキシ基板）から形成された導電性裏当て材との間に挟まれた圧電材料からなる層を含むことができる。作動中、該圧電層は、該裏当て材および該音響レンズによって電気的に励起して、音響パルスの放射を引き起こすことができる。
【００１８】
少なくともいくつかの実施形態において、１つ以上の変換器３１２は、周囲空間の径方向断面画像を形成するのに用いることができる。従って、例えば、１つ以上の変換器３１２がカテーテル１０２内に配置され、患者の血管内に挿入されると、１つ以上の変換器２１２は患者の血管壁部およびその周辺組織の画像を形成するのに用いることができる。
【００１９】
少なくともいくつかの実施形態において、イメージングコア３０６は、カテーテル１０２の長手方向軸周りに回転することができる。イメージングコア３０６が回転する際、１つ以上の変換器３１２は、異なる径方向に音響パルスを放射する。十分なエネルギーを有する放射された音響パルスが、１つ以上の媒体境界、例えば、１つ以上の組織境界に遭遇した場合、放射された音響パルスの一部は、放射中の変換器にエコーパルスとして反射される。検出されるのに十分なエネルギーを備えた状態にて変換器に到達する各エコーパルスは、受信中の変換器内で電気信号に変換される。１つ以上の変換された電気信号は、制御モジュール（図１における符号１０４）に伝送され、そこでプロセッサ１０６は、電気信号特性を処理して、伝送された音響パルスおよび受信したエコーパルスの各々からの情報の収集に少なくとも部分的に基づいて、撮像した領域の表示可能な画像を形成する。
【００２０】
１つ以上の変換器３１２が、音響パルスを放射するカテーテル１０２の長手方向軸周りに回転すると、１つ以上の変換器３１２を取り囲む領域の一部、例えば、関心のある血管の壁部、および血管を取り囲む組織等の径方向断面画像を集合的に形成する複数の画像が形成される。少なくともいくつかの実施形態において、その径方向断面画像は、１つ以上のディスプレイ（図１における符号１１２）に表示することができる。
【００２１】
少なくともいくつかの実施形態において、駆動ユニット（図１における符号１１０）は、カテーテル１０２の内腔内でのイメージングコア３０６への並進運動を生じさせるのに用いられるが、カテーテル１０２は静止したままである。例えば、イメージングコア３０６は、前進する（カテーテル１０２の遠位端に向かって移動する）ことができ、または、カテーテル１０２の内腔３０４内で後退する／引き戻す（カテーテル１０２の近位端に向かって移動する）ことができ、一方、カテーテル１０２は、患者の血管系の固定位置（例えば、血管、心臓等）にとどまる。イメージングコア３０６の長手方向の運動（例えば、プルバック）の間、撮像手順を実行することができ、この場合、複数の断面画像が、患者の血管の長手方向に沿って形成される。
【００２２】
少なくともいくつかの実施形態において、イメージングコアのプルバック距離は、少なくとも５ｃｍである。少なくともいくつかの実施形態において、イメージングコアのプルバック距離は、少なくとも１０ｃｍである。少なくともいくつかの実施形態において、イメージングコアのプルバック距離は、少なくとも１５ｃｍである。少なくともいくつかの実施形態において、イメージングコアのプルバック距離は、少なくとも２０ｃｍである。少なくともいくつかの実施形態において、イメージングコアのプルバック距離は、少なくとも２５ｃｍである。
【００２３】
１つ以上の変換器３１２から異なる深度で生成された画像の品質は、例えば、帯域幅、変換器焦点、ビームパターンおよび音響パルスの周波数を含む１つ以上の要因に影響を受ける可能性がある。また、１つ以上の変換器３１２から出力された音響パルスの周波数も、１つ以上の変換器３１２から出力された音響パルスの侵入深さに影響を及ぼす可能性がある。一般に、音響パルスの周波数が低下するにつれて、患者の組織内の音響パルスの侵入深さは増加する。少なくともいくつかの実施形態において、ＩＶＵＳイメージングシステム１００は、５ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数範囲内で作動する。
【００２４】
少なくともいくつかの実施形態において、１つ以上の変換器３１２がイメージングコア３０６の遠位端２０８に取付けられているカテーテル１０２は、例えば血管のような画像化される選択した領域の選択部分から離れた箇所で、例えば大腿動脈のような接近可能な血管を介して患者に経皮的に挿入することができる。その結果、カテーテル１０２は、患者の血管を通って、選択された撮像箇所、例えば、選択された血管の一部へ前進させることができる。
【００２５】
動作中には、イメージングコア３０６の均一な回転を有することが好ましい。カテーテル１０２が、患者の血管を通って進む場合、カテーテル１０２は、カテーテル１０２の１つ以上の部分を圧迫し、および作動中に、イメージングコア３０６の不均一な回転（例えば、揺動、振動等）を引き起こす可能性のある１つ以上の蛇行した領域または１つ以上の狭い領域を進むことができる。不均一な回転は、後に生成されるＩＶＵＳ画像の歪みにつながる可能性がある。例えば、後に生成されるＩＶＵＳ画像が不鮮明になる可能性がある。
【００２６】
従来のシステムにおいては、回転モータは、カテーテル３０２の近位部に設けられているか、あるいは、そのカテーテルの近位部が取付けられているユニット内に設けられている。近位端に配置された回転モータおよびイメージングコアと、作動中にそのカテーテルの遠位端が配置されている血管の蛇行した実物と、の間に距離があるので、不均一な回転は防ぐのが困難であり得る。
【００２７】
少なくともいくつかの実施形態においては、イメージングコアを回転させることが可能なモータを、カテーテルの遠位部分に配置されたイメージングコア上に設けることができる。典型的には、イメージングコアは、カテーテルの長手方向の長さよりも実質的に短い長手方向の長さを有する。また、イメージングコアは、１つ以上の変換器も含む。少なくともいくつかの実施形態において、イメージングコア内にモータを配置すると、１つ以上の軸外力（例えば、カテーテルの一部を圧迫する血管壁）によって引き起こされる不均一な回転を少なくするか、またはなくすことも可能である。少なくともいくつかの実施形態において、モータは、永久磁石で形成された回転子を含む。少なくともいくつかの実施形態において、カテーテルは、１ｍｍ以下の外径を有する。
【００２８】
カテーテル１０２の遠位端は、１つ以上の変換器の正確な位置または方向に関する何らかの情報を有することなく、患者の血管内に配置される場合もある。少なくともいくつかの実施形態においては、１つ以上の変換器の位置または方向を検出するために、検出装置をイメージングコア内に設けることができる。少なくともいくつかの実施形態において、検出装置は、１つ以上の磁気センサを含む。いくつかの実施形態において、検出装置は、患者の外部に設けられた複数の磁気センサを含む。他の実施形態においては、１つ以上のセンサが患者内に配置され、また、複数のセンサが患者の外部に配置される。
【００２９】
付随的に、または代替的に、少なくともいくつかの実施形態において、検出装置は、モータによって生じた回転磁石磁化ベクトルの振幅または方向を測定する。少なくともいくつかの実施形態において、磁気センサ装置からのデータを駆動回路に入力して、（例えば、フィードバックループを介して）イメージングコアの制御された均一な回転を実現することができる。また、少なくともいくつかの実施形態において、検出装置からのデータを使用して、イメージングコアの不均一な回転中に集められたデータに対する補正を行うことができる。
【００３０】
図４は、カテーテル４０２の遠位端の一実施形態の概略縦断面図である。カテーテル４０２は、シース４０４および内腔４０６を含む。回転可能なイメージングコア４０８が、カテーテル４０２の遠位端の内腔４０６に配置されている。少なくともいくつかの実施形態において、イメージングコア４０８は、超音波透過流体に取り囲まれている。少なくともいくつかの実施形態において、流体は、無気泡流体である。少なくともいくつかの実施形態において、流体は、患者内の目的の撮像箇所における患者の組織のインピーダンスと整合するインピーダンスを有する。
【００３１】
イメージングコア４０８は、モータ４１２を伴う回転可能な駆動軸４１０と、駆動軸４１０に結合され、かつ駆動軸４１０と共に回転するように構成および配置されたミラー４１４とを含む。また、イメージングコア４０８は、１つ以上の変換器４１６の長手方向軸に沿って延びる開口４１８を画成する１つ以上の変換器４１６を含む。少なくともいくつかの実施形態において、１つ以上の変換器４１６は、モータ４１２とミラー４１４との間に配置されている。少なくともいくつかの実施形態において、１つ以上の変換器４１６は、駆動軸４１０が回転している間、静止したままであるように構成および配置される。少なくともいくつかの実施形態において、駆動軸４１０は、１つ以上の変換器４１６内に画成された開口４１８を通って延びている。少なくともいくつかの実施形態において、開口４１８は、回転可能な駆動軸４１０と１つ以上の変換器４１６の（駆動軸４１０に対して）固定した開口４１８との間の抵抗を低減する、ポリテトラフルオロエチレン被覆ポリイミドチューブ等の材料から形成され、または、チューブ等のコーティングを含み、あるいはその両方である。
【００３２】
１つ以上のモータ導体４２０は、モータ４１２を制御モジュール（図１における符号１０４）に電気的に接続する。少なくともいくつかの実施形態において、１つ以上のモータ導体４２０は、同軸ケーブルまたはツイストペアケーブル等のシールドされた電気ケーブルとして、カテーテル４０２の長手方向長さの少なくとも一部に沿って延びることができる。１つ以上の変換器導体４２２は、１つ以上の変換器４１６を制御モジュール（図１における符号１０４）に電気的に接続する。少なくともいくつかの実施形態において、１つ以上のカテーテル導体４２２は、同軸ケーブルまたはツイストペアケーブル等のシールドされた電気ケーブルとして、カテーテル４０２の長手方向長さの少なくとも一部に沿って延びることができる。
【００３３】
少なくともいくつかの実施形態において、カテーテル４０２の外径は、０．０４２インチ（０．１１ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、カテーテル４０２の外径は、０．０４０インチ（０．１１ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、カテーテル４０２の外径は、０．０３８インチ（０．１０ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、カテーテル４０２の外径は、０．０３６インチ（０．０９ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、カテーテル４０２の外径は、０．０３４インチ（０．０９ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、カテーテル４０２の外径は、心腔内心エコー検査システムを収容できるようなサイズに形成される。
【００３４】
モータ４１２は、回転子４２４および固定子４２６を含む。少なくともいくつかの実施形態において、回転子４２４は、駆動軸４１０の長手方向軸と平行な（図４に両方向矢印で示す）長手方向軸４２８を有する永久磁石である。磁石４２４は、例えば、ネオジム−鉄−ボロン等を含む埋め込みに適した多数の異なる磁気材料から形成することができる。適切なネオジム−鉄−ボロン磁石の一つの例は、カリフォルニア州サンノゼのＨｉｔａｃｈｉ  Ｍｅｔａｌ  Ａｍｅｒｉｃａから入手可能である。
【００３５】
少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４の外径は、０．０２５インチ（０．０６ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４の外径は、０．０２２インチ（０．０６ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４の外径は、０．０１９インチ（０．０５ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４の長手方向の長さは、０．１３インチ（０．３３ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４の長手方向の長さは、０．１２インチ（０．３０ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４の長手方向の長さは、０．１１インチ（０．２８ｃｍ）以下である。
【００３６】
少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４は、円筒形である。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４は、１．４Ｔ以上の磁化Ｍを有する。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４は、１．５Ｔ以上の磁化Ｍを有する。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４は、１．６Ｔ以上の磁化Ｍを有する。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４は、磁石４２４の長手方向軸に垂直な磁化ベクトルを有する。
【００３７】
少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４は、ハウジング４３０内に設けられている。少なくともいくつかの実施形態において、ハウジング４３０は、少なくとも一部が導電性材料（例えば、炭素繊維等）から形成されている。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４の回転は、磁石の角速度が増すにつれて増加する可能性のある渦電流を生成する。一旦、臨界角速度に達するか、または臨界角速度を超えると、渦電流は、磁石を浮揚させることができる。好適な実施形態において、ハウジング４３０の導電性材料は、ハウジング４３０の反対側から等距離の位置に磁石４２４を浮揚させるのに十分に高い導電性、さらに、固定子４２６によって生じた磁界から磁石４２４をシールドしないような十分に低い導電性を有する。
【００３８】
少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４とハウジング４３０との間のスペースは、磁気流体懸濁液（「強磁性流体」）（例えば、カリフォルニア州サンタクララのＦｅｒｒｏｔｅｃ  Ｃｏｒｐ．から入手可能な磁気ナノ粒子からなる懸濁液）で満たされている。この強磁性流体は、磁石４２４に引き付けられ、磁石４２４が回転する際には、磁石４２４の外表面に配置された状態を保つ。流体は、回転する磁石４２４が非回転面に物理的に接触しないように、それらの非回転面の壁部付近でずれる。換言すれば、磁石４２４の十分な表面積に強磁性流体が接近可能である場合、強磁性流体は、磁石４２４を浮上させ、それによって、磁石４２４と、動作中に磁石４２４と共に回転しない他の接触面との間の摩擦を潜在的に低減することができる。少なくともいくつかの実施形態において、その結果として生じる磁石４２４に対する粘性ドラッグトルクは、磁石４２４の回転数に比例して増加し、および非潤滑デザインと比較して低減することができる。
【００３９】
磁石４２４は、駆動軸４１０に結合されており、また、動作中に、駆動軸４１０を回転させるように構成および配置されている。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４は、駆動軸４１０に堅固に結合されている。少なくともいくつかの実施形態において、磁石４２４は、接着剤によって駆動軸４１０に結合されている。
【００４０】
少なくともいくつかの実施形態において、固定子４２６は、回転磁界を生成して、磁石４２４の回転を引き起こすトルクを生じさせる少なくとも２つの垂直に配向された磁界巻線（図５における符号５０２および５０４）を含む。固定子４２６には、１つ以上のモータ導体４２０を介して、制御モジュール（図１における符号１０４）からの電力が供給される。
【００４１】
少なくともいくつかの実施形態においては、検出装置４３２がイメージングコア４０８上に設けられている。少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２は、ハウジング４３２に結合されている。少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２は、特定の方向における磁界の振幅を測定するように構成および配置されている。少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２は、測定した情報のうちの少なくともいくつかを利用して、磁石４２４の角度位置を検出する。少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２によって得られた測定情報のうちの少なくともいくつかは、１つ以上のモータ導体４２０によって固定子４２６に供給される電流を制御するのに用いられる。少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２は、ミラー４１４の角度位置を検出するのに用いることができる。
【００４２】
少なくともいくつかの実施形態においては、音響信号を、１つ以上の変換器４１６から回転するミラー４１４へ向けて放射し、および磁石４２４の長手方向軸４２８と平行ではない角度へ方向転換することができる。少なくともいくつかの実施形態において、音響信号は、磁石４２４の長手方向軸４２８に対して１２０度以内の複数の角度に方向転換することができる。少なくともいくつかの実施形態において、音響信号は、磁石４２４の長手方向軸４２８に対して９０度以内の複数の角度に方向転換することができる。少なくともいくつかの実施形態において、音響信号は、その複数の角度が、磁石４２４の長手方向軸４２８と直角な角度に集中するように、磁石４２４の長手方向軸４２８に対して１２０度以内の複数の角度に方向転換することができる。少なくともいくつかの実施形態において、音響信号は、磁石４２４の長手方向軸４２８と直角な単一の角度に方向転換することができる。少なくともいくつかの実施形態において、音響信号は、磁石４２４の長手方向軸４２８に対して直角ではない単一の角度に方向転換することができる。
【００４３】
少なくともいくつかの実施形態において、ミラー４１４は、超音波透過材料４３４の間に挟まれている。少なくともいくつかの実施形態において、超音波透過材料は、固体または半固体である。少なくともいくつかの実施形態において、超音波透過材料４３４は、イメージングコア４０８を取り囲む超音波透過流体のインピーダンスに整合するインピーダンスを有する。少なくともいくつかの実施形態において、超音波透過材料４３４は、ミラー４１４と超音波透過材料４３４とが、駆動軸４１０周りに等しい重量分布を有する構造を形成するように、ミラー４１４を覆って配置されている。少なくともいくつかの実施形態において、超音波透過材料４３４は、ミラー４１４と超音波透過材料４３４とが、円筒形状構造を形成するように、ミラー４１４を覆って配置されている。
【００４４】
少なくともいくつかの実施形態において、ミラー４１４は、平坦な反射面を含む。少なくともいくつかの実施形態において、ミラー４１４は、平坦ではない反射面を含む。少なくともいくつかの実施形態において、ミラー４１４の反射面は、凹面である。凹面の反射面を採用して焦点調節を改善し、それによって、カテーテル４０２から放射された音響パルスの横方向解像度を向上させると有利であり得る。少なくともいくつかの実施形態において、ミラー４１４の反射面は、凸面である。少なくともいくつかの実施形態において、ミラー４１４の反射面の形状は調節可能である。ミラー４１４から可変距離における組織を撮像するために、磁界の焦点または深度を調節する調節可能な反射面を有すると有利であり得る。
【００４５】
少なくともいくつかの実施形態において、イメージングコア１０８は、近位端キャップ４３６を含む。少なくともいくつかの実施形態において、近位端キャップ４３６は、イメージングコア１０８の近位部分に対する構造を形成する。少なくともいくつかの実施形態において、近位端キャップ４３６は、モータ４１２の動作が妨げられないように、典型的には、患者の血管内での通常の動作中に受ける横方向の力（すなわち、軸外力）に抵抗するのに十分な剛性を有している。少なくともいくつかの実施形態において、駆動軸４１０の近位端は、近位端キャップ４３６に接触している。少なくともいくつかの実施形態において、近位端キャップ４３６は、近位端キャップ４３６に接触する回転駆動軸４１０によって引き起こされるドラッグ（ｄｒａｇ）を低減するためのドラッグ低減要素４３８を画成している。ドラッグ低減要素４３８は、例えば、１つ以上のブッシング、１つ以上のベアリング、またはこれらの組合せを含む、ドラッグを低減するための何らかの適当な装置とすることができる。少なくともいくつかの実施形態において、ドラッグ低減要素４３８は、駆動軸４１０の回転の均一性を促進する。
【００４６】
少なくともいくつかの実施形態において、カテーテル４０２は、イメージングコア４０８を包囲するインナーシース４４０を含む。少なくともいくつかの実施形態において、インナーシース４４０は、モータ４１２または１つ以上の変換器４１６のうちの少なくとも１つに物理的に接触するが、イメージングコア４０８の通常動作中に、回転するミラー４１４には物理的に接触しない。少なくともいくつかの実施形態において、インナーシース４４０は剛性を有する。少なくともいくつかの実施形態において、インナーシース４４０は、ミラー４１４がインナーシース４４０に接触しないように、典型的には、患者の血管内での通常の動作中に受ける横方向の力（すなわち、軸外力）に抵抗するのに十分な剛性を有する。少なくともいくつかの実施形態において、インナーシース４４０は、超音波透過流体で満たされている。少なくともいくつかの実施形態において、超音波透過流体は、カテーテル４０２の内腔４０４内の超音波透過流体のインピーダンスに整合するインピーダンスを有する。
【００４７】
少なくともいくつかの実施形態において、モータ４１２は、少なくとも１５Ｈｚの周波数で、１つ以上の変換器４１６を回転させるのに十分なトルクを生成する。少なくともいくつかの実施形態において、モータ４１２は、少なくとも２０Ｈｚの周波数で、１つ以上の変換器４１６を回転させるのに十分なトルクを生成する。少なくともいくつかの実施形態において、モータ４１２は、少なくとも２５Ｈｚの周波数で、１つ以上の変換器４１６を回転させるのに十分なトルクを生成する。少なくともいくつかの実施形態において、モータ４１２は、少なくとも３０Ｈｚの周波数で、１つ以上の変換器４１６を回転させるのに十分なトルクを生成する。少なくともいくつかの実施形態において、モータ４１２は、少なくとも３５Ｈｚの周波数で、１つ以上の変換器４１６を回転させるのに十分なトルクを生成する。少なくともいくつかの実施形態において、モータ４１２は、少なくとも４０Ｈｚの周波数で、１つ以上の変換器４１６を回転させるのに十分なトルクを生成する。
【００４８】
好適な実施形態において、このトルクは、磁石４２４が回転するように、磁石４２４の長手方向軸４２８周りに存在する。磁石４２４の長手方向軸４２８周りに存在する磁石４２４のトルクのために、磁界巻線（すなわち、固定子４２６のコイル）の磁界は、その磁界ベクトルが、磁石４２４の長手方向軸４２８周りに回転する状態で、磁石４２４の長手方向軸４２８に直角な平面内にある。
【００４９】
上述したように、固定子４２６は、磁石４２４に対するトルクを生じさせるための回転磁界を生成する。固定子４２６は、回転磁界を形成するための１つ以上の巻線として磁石４２４に巻回する２つの垂直に配向された磁界巻線（「巻線（ｗｉｎｄｉｎｇｓ）」）を備えることができる。図５は、直交する矩形ボックス５０２および５０４として図示されている回転磁石４２４および巻線の一実施形態の概略斜視図である。巻線５０２および５０４は、２つの直交する矩形として図示されているが、巻線５０２および５０４の各々は、カテーテル（図４における符号４０２）の外径の増加を最小限にするように展開することのできる多数の巻線を表すことも可能であることは理解されるであろう。巻線５０２および５０４が展開されている場合、図５に示す電流のラインの代わりに、電流群を生成することができる。
【００５０】
少なくともいくつかの実施形態において、巻線５０２および５０４を形成するのに用いられるワイヤの直径は、０．００４インチ（０．０１０ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、ワイヤの直径は、０．００３インチ（０．００８ｃｍ）以下である。少なくともいくつかの実施形態において、ワイヤの直径は、０．００２インチ（０．００５ｃｍ）以下である。
【００５１】
長手方向軸４２８周りに回転する磁石４２４のために、そのトルクは、長手方向軸４２８周りに存在することができる。そのため、巻線５０２および５０４によって生成される磁界は、磁石４２４をねじりかつ回転させるために、巻線５０２および５０４に対する磁界ベクトルＨが、長手方向（ｚ）軸４３０周りに回転する状態で、長手方向軸４２８に対して直角な平面内に位置していなければならない。また、図５は、互いにかつ長手方向軸４２８に対して直交するｘ軸５０６およびｙ軸５０８を示す。図５に示すように、磁石４０２の磁化ベクトルＭ５１０は、長手方向軸４２８に対して垂直なｘ−ｙ平面内にある。
【００５２】
巻線５０２は、ｙ軸５０８に平行な巻線５０２の中心に磁界を生じさせる。巻線５０４は、ｘ軸５０６に平行な巻線５０４の中心に磁界を生じさせる。巻線５０２および５０４の場合の結合磁界ベクトルＨは：
【００５３】
【数１】
2012521850.tif 000003
で示され、ここで、ｘ’およびｙ’はそれぞれ、ｘおよびｙ方向における単位ベクトルである。磁化ベクトルＭは角度５１２で回転し、これは、均一な回転の場合の経過時間に磁石４２４の角速度を掛けたものに等しい。従って、磁化ベクトルＭは：
【００５４】
【数２】
2012521850.tif 000004
で示される。
【００５５】
磁気モーメントベクトルｍは：
【００５６】
【数３】
2012521850.tif 000005
で示され、ここで、Ｍは、磁石４２４の磁化ベクトル（テスラ）であり、また、Ｖは、磁石４２４の体積（ｍ３）である。
【００５７】
磁石４２４に作用するトルクτは：
【００５８】
【数４】
2012521850.tif 000006
で示され、ここで、τは、トルクベクトル（Ｎ・ｍ）であり、ｍは、磁気モーメントベクトル（テスラ立方メートル）であり、Ｈは、巻線５０２および５０４の磁界ベクトル（アンペア／ｍ）であり、ｘは、ベクトルクロス積である。
【００５９】
ベクトルクロス積は：
【００６０】
【数５】
2012521850.tif 000007
として算出することができる。
【００６１】
ベクトルクロス積は、磁気モーメントベクトルｍに対する巻線５０２および５０４によって生じたトルクが、実際に長手方向軸４２８周りにあることを実証している。また、トルクは、巻線５０２および５０４によって生成された磁界が
【００６２】
【数６】
2012521850.tif 000008
によって示される場合に、均一となり、および時間に無関係となり、それにより
【００６３】
【数７】
2012521850.tif 000009
によって示されるトルクτが生じる。
【００６４】
Ｈ２＝Ｈｘ２＋Ｈｙ２が時間に無関係であり、また、ＨｘおよびＨｙの成分は、ｚ’軸周りの巻線磁界ベクトルＨの時計回りの回転を表しているため、磁界が均一に回転しているので上記トルクは均一である。この結果として生じる、ｘ−ｙ平面内の磁化ベクトルＭを有する対称な磁石に対する均一なトルクは、回転磁界電気モータの固有の式である。
【００６５】
従って、直交する磁界は、角速度ωで、長手方向軸４２８周りに均一に回転する磁界を生じさせる。磁石４２４の磁化ベクトルＭは、作動条件下で、システムのドラッグトルクによって決まるスリップ角を有する巻線５０２および５０４の巻線磁界ベクトルＨに追従する。角速度ωが増加すると、ドラッグトルク（およびスリップ角）は、磁石４２４が、もはや磁界に対応するように十分に速く回転できなくなるまで増加する。
【００６６】
スリップ角の変化は、非均一な回転につながる可能性がある。少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２は、均一に回転する磁界を維持することにより、磁石４２４の均一な回転を維持することを容易にする。少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２は、ＭｘおよびＭｙの成分に対する測定値からのフィードバックによって、ＨｘおよびＨｙを生じさせる電流を制御する。ＨｘおよびＨｙと、ＭｘおよびＭｙと、の関係は：
【００６７】
【数８】
2012521850.tif 000010
によって示され、ここで、Ｉｘは、磁界成分Ｈｘを生成する電流（アンペア）であり、また、Ｉｙは、磁界成分Ｈｙを生成する電流（アンペア）である。
【００６８】
少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２は、デジタル形式で実施することができる。少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２から出力されてデジタル処理されたデータは、均一な回転を維持するために、適時、各ポイントでの電流を算出するのに用いられる。少なくともいくつかの実施形態において、デジタル検出装置４３２は、所定の回転方向の場合の電流を完璧に決めるために、所定のポイントで、磁石４２４の磁界の１つ以上の成分を測定することができる。
【００６９】
少なくともいくつかの他の実施形態において、検出装置４３２は、アナログ形式で実施することができる。少なくともいくつかの実施形態において、アナログ検出装置４３２は、ハウジング（図４における符号４３０）上またはイメージングコア（図４における符号４０８）の他の箇所に９０度離して配置された２つの磁気センサを含む。一般に、磁石４２４によって生成された磁界は、巻線５０２および５０４によって生成された磁界よりも実質的に大きい。従って、検出装置４３２のセンサは、磁石４２４の中心からセンサまで通る軸に対して、ｘ−ｙ平面内の磁化ベクトルＭの直角成分を測定する。測定された信号は、増幅し、および巻線５０２および５０４内の電流にフィードバックすることができる。前述の式に示すように、電流ｘが反転すると、磁石４２４は、時計回りに回転する。電流ｙが反転すると、磁石４２４は、反時計回りに回転する。
【００７０】
少なくともいくつかの実施形態において、検出装置４３２は、患者の外部に設けられた少なくともいくつかの磁気センサを含む。例えば、６つの個々のセンサを含む２つの３軸磁気センサは、患者の外部の２箇所で、磁石４２４の回転磁界のｘ、ｙおよびｚ成分を測定することができる。少なくともいくつかの実施形態において、回転磁石４２４の磁界検出は、磁石巻線の駆動電流と同相で回転する磁界のみを検出することによって容易化される。外部センサからのデータは、回転磁石（およびＩＶＵＳ変換器）のｘ、ｙおよびｚ座標、および磁石４２４の空間的定位を見出すために反転させることができる。このデータは、プルバックイメージング中に、周囲の組織（例えば、動脈の屈曲部）の３次元画像を形成するのに用いることができる。
【００７１】
少なくともいくつかの実施形態においては、複数のセンサを患者の外部に配置したままで、１つ以上のセンサを、回転磁石４２４の近傍に配置して患者に埋め込むことができる。埋め込み可能なセンサは、回転磁石４２４の角度方向を識別することができ、およびこのデータは、回転磁石の不適切な周波数および位相角を伴う外部センサから得られたデータを受入れずに、回転磁石の適切な周波数および適切な位相角を有する外部センサからのデータのみを受入れて、外部センサデータの信号対雑音比をさらに向上させるのに用いることができる。
【００７２】
モータ４１２によって生成することのできる磁気トルクの量は、カテーテル（図４における符号４０２）内に過剰な熱を発生させることなく、巻線５０２および５０４を通過することのできる電流の量によって制限することができる。巻線５０２および５０４には
【００７３】
【数９】
2012521850.tif 000011
で示される割合でジュール加熱によって熱が発生し、ここで、Ｐは、熱として消失した出力（ワット）であり、Ｒは、巻線５０２および５０４の抵抗であり、Ｉは、電流の振幅（アンペア）である。
【００７４】
正弦波電流が採用されるため、Ｐの値は２で割られる。しかし、２つの巻線５０２および５０４があるため、Ｐの値に２を乗じる。少なくとも１つの実験においては、３００ｍＷまでの熱は、モータ（図４における符号４１２）の温度を認知できるくらいに増加させることなく、血液または組織内で容易に消失されることが推測されている。少なくとも１つの実験において、熱消失は、血流がある場合に、数ワットまで増加することが推測されている。
【００７５】
Ｎ回巻きで、かつ入力電流Ｉを有する巻線５０２および５０４の磁界Ｈは、計算することができる。その結果は、通電ラインセグメントによって生成される磁界の場合の式から得られる。典型的には、長手方向軸４２８と平行な矩形状の巻線５０２および５０４の長い方の側の長さは、巻線５０２および５０４の短い方の側の長さよりも実質的に大きい。従って、短い方の側は、磁気トルクにそれ程寄与しない可能性がある。Ｎ回巻きで、かつ入力電流Ｉを有する巻線５０２および５０４の磁界Ｈは
【００７６】
【数１０】
2012521850.tif 000012
で示され、ここで、Ｎは、巻線５０２および５０４の巻き数の数であり、Ｄは、巻線幅（メートル）（典型的には、ハウジング（図４における符号４３０）の外径）であり、Ｌは、巻線５０２および５０４の長さ（メートル）である。ＮＩは、巻線５０２および５０４で消失した電力に関して解析することができる。全てのパラメータの理論的最適化が可能であるが、安全性限界をデザイン実現に組込むことができる。
【００７７】
一つの例示的な実施形態において、矩形巻線５０２および５０４は、長さが２．７インチ（６．８６ｃｍ）で、直径が０．００２インチ（０．００５ｃｍ）で、抵抗が０．５Ωの銀線からなる８回巻きを有する。磁石４２４は、外径が０．０２２インチ（０．０５６ｃｍ）で、内径が０．００９インチ（０．０２２ｃｍ）で、長手方向の長さが０．１３２インチ（０．３４ｃｍ）の円筒形状を有する。ネオジム−鉄−ボロンから形成された、上述した寸法を有する磁石４２４の場合の磁化Ｍは、１．４である。最大出力Ｐは、０．３ワットであり、最大電流振幅は、０．７７アンペアであり、ＮＩの量は、６．２アンペアである。上述の値を用いると、磁石４２４のトルクは：
【００７８】
【数１１】
2012521850.tif 000013
で示される。
【００７９】
上述した値を挿入すると、４μＮ・ｍ＝０．４ｇｍ・ｍｍのトルクが生じ、これは、磁石４２４の予測される最大摩擦ドラッグよりも約４倍大きい。対応する力は、約０．１グラム、または、磁石４２４の重量の約３０倍である。トルクは、磁石の半径を増すことによって増加させることができるが、カテーテル（図４における符号４０２）は、様々な患者の血管系に配置されるように十分に小さいことが望ましい。例えば、（イメージングコア（図４における符号４０８）の相対的な剛性が、カテーテルの操作性に影響を及ぼす可能性があるため）イメージングコア（図４における符号４０８）の長さ、発熱、室温における金属の抵抗性、および磁石４２４を形成するのに用いられる材料の強度を含む、患者の血管系にカテーテルを挿入する場合のさらなる考慮を検討することができる。
【００８０】
少なくともいくつかの実施形態においては、６アンペアまでの電流を、モータが利用することができる。従って、好適な実施形態において、カテーテルおよびイメージングコアの構成要素は、発熱することなく、６アンペアの電流まで耐えることが可能である。現在、低出力の電子部品が、低電圧でのソースの６アンペアの電流に利用可能である。また、以前の研究によって、約０．０１５インチ（０．０４ｃｍ）の相当直径を有するフレキシブルな撚り線が、６アンペアの電流まで耐えることができると共に、外径が１ｍｍのカテーテルを貫通することも可能であることが示されている。
【００８１】
巻線５０２および５０４を形成するのは困難であるかもしれない。例えば、直径が０．００２インチ（０．００５ｃｍ）のワイヤを、ハウジング（図４における符号４３２）の円筒形面に巻回することは困難であるかもしれない。少なくともいくつかの実施形態において、巻線５０２および５０４は、薄膜（例えば、ポリイミド膜等）上に配置された後、ハウジング（図４における符号４３２）上に配置される。例えば、１種類以上の金属（例えば、銅、銀、金、または他の金属あるいは合金）が薄膜上に配置され、そして、薄膜は、（例えば、１種類以上の接着剤、または、他の種類の適当な結合方法を用いて）ハウジング上に配置される。代替的な実施形態においては、ハウジング（図４における符号４３０）は、セラミックシリンダまたは押出しチューブ、あるいは、金属ストリップラインの配置に適している他の材料から形成される。３次元リソグラフィプロセスは、巻線５０２および５０４をシリンダ上に配置して画成するのに用いることができる。例えば、金属膜を、シリンダの外面に均一に配置することができ、また、好ましくない金属膜を、シリンダの外面から除去して、巻線５０２および５０４を画成するのに、レーザを用いることができる。
【００８２】
図６は、薄膜６０６上に配置された巻線６０２および６０４の一実施形態の概略平面図である。少なくともいくつかの実施形態において、巻線６０２および６０４は、薄膜６０６の両面に配置されている。少なくともいくつかの実施形態において、巻線６０２は、薄膜６０６の第１の面に配置されており、また、巻線６０４は、薄膜６０６の第２の面に配置されている。好適な実施形態において、巻線６０２および６０４は、薄膜６０６が磁石４２４（または、ハウジング４３０）の周囲に配置された場合に、巻線６０２と６０４が互いに９０度ずれているように、薄膜６０６上に配置される。
【００８３】
好適な実施形態において、固定子４２６は、多相巻線構造を用いて、剛性または半剛性材料から形成される。回転磁界を形成するのに採用することのできる多くの異なる多相巻線構造および電流構成があることは、理解されるであろう。例えば、固定子４２６は、２相巻線、３相巻線、４相巻線、５相巻線またはそれ以上の多相巻線構造を含むことができる。モータは、多くの他の多相巻線構造を含んでもよいことは、理解されるであろう。２相巻線構造においては、例えば、２相巻線における電流は、９０度位相がずれている。３相巻線の場合には、３つの電流ラインも１２０°離間している状態で、位相が０度、１２０°および２４０°ずれている正弦波電流の３つのラインがあり、その結果として、該電流ラインと直角に磁化された円筒形回転磁石を駆動できる均一に回転する磁界が生じる。
【００８４】
図７は、磁石（例えば、図４の符号４２４を参照）の周りに回転磁界を形成するために構成および配置された３相巻線構造７０２の一実施形態の概略斜視図である。３相巻線７０２は、その上に巻線を配置することができる３つのアーム７０４〜７０６を含む。少なくともいくつかの実施形態においては、複数の巻線は、重複することなく、磁石（例えば、図４の符号４２４）の単一の円筒形面を利用することができる。このような巻線は、イメージングコアにおいて、最小限の体積を占める。他の構造も回転磁界を形成することができるが、３相構造７０２は、他の構造よりも、よりコンパクトなモータ構造を可能にするという利点を有する。
【００８５】
３相巻線構造７０２の優れた特性は、アーム７０４〜７０６に配置された３つの巻線のうちの２つのみを駆動する必要があり、その間、第３の巻線は、第３相の電流に数学的に等しい共通帰線になっていることである。このことは：
【００８６】
【数１２】
2012521850.tif 000014
であることに留意することで確認することができる。
【００８７】
３相巻線構造７０２の場合、電流は、この恒等式の左側の２つの項のゼロと１２０°の位相シフトで、２つのライン内に駆動される。２つの項の合計は、回転磁界を作り出すのに必要なこの等式の右側の正確に２４０°の位相シフトで、共通ライン上に戻る。マイナス記号は、リターン電流が、駆動電流の反対方向にあることを示していることは理解されるであろう。
【００８８】
少なくともいくつかの実施形態において、アーム７０４〜７０６は、機械的安定性を高めるために、基板によって支持されてもよい。少なくともいくつかの実施形態において、アーム７０４〜７０６は、固体金属チューブ（例えば、ハイポチューブ等）から構成され、金属のほとんどはそのまま残し、ライン７０４〜７０６間の電気的短絡を防ぐのに必要な金属のみが取除かれる。例えば、少なくともいくつかの実施形態において、アーム７０４〜７０６は、アーム７０４〜７０６の長手方向の長さの少なくとも一部に沿って画成された複数のスリットを有する円筒形材料から形成され、スリットのうちの少なくともいくつかは、隣接する巻線を隔てている。
【００８９】
図８は、固定子８０４の一部に結合された変換器８０２の一部の一実施形態の概略図である。変換器８０２は、そこから音響信号を放射することのできる前面８０６を含む。固定子８０４は、アームに配置された巻線、例えば、アーム８０８をアーム８１０と隔てるスリット８１２等の長手方向のスリットによって、互いに隔てられたアーム８０８および８１０を含む。変換器導体８１４は、変換器８０２を制御モジュール（図１における符号１０４）に電気的に接続する。少なくともいくつかの実施形態において、変換器導体８１４は、固定子８０４の長手方向長さに沿って延びている１つ以上のスリット（例えば、スリット８１２）の一部に沿って延びている。イメージングコアの直径（例えば、図４の符号４０８を参照）を潜在的に小さくするために、固定子８０４の１つ以上のスリットに沿って、変換器導体８１４を延ばすことは有利であり得る。少なくともいくつかの実施形態において、固定子８０４の少なくとも一部は、変換器８０２の少なくとも一部を越えて延びている。少なくともいくつかの実施形態において、変換器８０２の一部を越えて延びている固定子８０４の一部は、径方向のリターン電流が、磁石（図４における符号４２４）に対して十分遠位に生じて、ごくわずかなトルクのみを磁石（図４における符号４２４）に対して生成するように延びている。
【００９０】
少なくともいくつかの実施形態において、１つ以上の変換器は、複数の環帯を含む。少なくともいくつかの実施形態において、環帯のうちの少なくとも１つは、残りの環帯のうちの少なくとも１つとは異なる周波数で共振する。図９は、複数の環帯、例えば、環帯９０４および９０６を有する変換器９０２の一実施形態の概略横断面図である。少なくともいくつかの実施形態において、環帯９０４は、環帯９０６とは異なる周波数で共振する。
【００９１】
上述したように、モータ（例えば、図４における４１２）のトルクは：
【００９２】
【数１３】
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で示され、ただし、巻線のトルクの依存性のみが、積ＮＩを介している。例えば、同じ結果は、８回巻きの巻線に０．７７アンペア流れるか、または、１回巻きの巻線に６．２アンペア流れるかに無関係に得られる。発熱は、巻線の総断面積が同じであれば、同じになる。例えば、高さが２ミル（ｍｉｌｌｓ）で、幅が１６ミルの１つのラインは、高さが２ミルで、幅が２ミルの８つのラインと同様に発熱する。従って、少なくともいくつかの実施形態において、各巻線は、単一巻きを含む。
【００９３】
上記モータの回転軸は、血液のポンピング、組織の切除、遠位端の移動または操縦のための駆動の実行等、またはそれらの組合せを含む他の用途に用いることができることは、理解されるであろう。
【００９４】
上記の詳述、実施例およびデータは、本発明の構成の製造および使用の説明を提供する。本発明の多くの実施形態を、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく実行できるため、本発明は、本願明細書に添付のクレーム内に存在する。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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