(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-30
(54)【発明の名称】超音波トランスデューサ組立体
(51)【国際特許分類】
A61B 8/00 20060101AFI20230323BHJP
【ＦＩ】
A61B8/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022545376
(86)(22)【出願日】2021-01-26
(85)【翻訳文提出日】2022-09-15
(86)【国際出願番号】 US2021015095
(87)【国際公開番号】W WO2021154730
(87)【国際公開日】2021-08-05
(31)【優先権主張番号】62/966,348
(32)【優先日】2020-01-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519036352
【氏名又は名称】コーダンス メディカル インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＲＤＡＮＣＥ ＭＥＤＩＣＡＬ ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】ラママーシー、バスカー エス．
(72)【発明者】
【氏名】ニード、ダニエル イー．
(72)【発明者】
【氏名】マーシャル、ジョン ディ．
(72)【発明者】
【氏名】ホフィウス、ジョナサン ビー．
(72)【発明者】
【氏名】ケララプラ、マリカ エス．
【テーマコード（参考）】
4C601
【Ｆターム（参考）】
4C601DD11
4C601EE09
4C601EE11
4C601GA18
4C601GA21
4C601GB03
4C601GC02
4C601GC03
4C601GC11
4C601GC22
4C601GC27
4C601GC28
(57)【要約】
超音波トランスデューサ組立体は、超音波システムに対して接続可能であり、キャップによって支持される１つまたは複数の超音波トランスデューサ要素を備える。超音波トランスデューサ要素は、超音波トランスデューサ組立体が被検者の頭部に装着されたとき、被検者の脳組織に向かって超音波エネルギーを向けるようにおよび／またはエコー超音波エネルギーを受け取るように動作可能である。いくつかの実施形態は、キャップの内側表面に対して結合され、１つまたは複数のトランスデューサ要素と音響接触する、充填可能なジャケットを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波システムに対して接続可能な超音波トランスデューサ組立体であって、前記組立体は、外側表面と内側表面とを有する機械的サブ構造であって、前記内側表面は、内部に空洞を画定するように成形される、機械的サブ構造と、
前記機械的サブ構造によって支持される１つまたは複数の超音波トランスデューサ要素と、
前記機械的サブ構造の前記内側表面に対して結合され、前記１つまたは複数のトランスデューサ要素と音響接触する充填可能なジャケットであって、前記機械的サブ構造の前記内側表面を裏張りし、
変形可能なレセプタクルであって、あるボリュームの音響伝達流体を前記レセプタクルの変形可能なチャンバ内に保つための変形可能なレセプタクル、
前記変形可能なチャンバと流体連通するポート、および
前記ポートを通る流体流を制御するための弁であって、それによって前記変形可能なチャンバ内の前記音響伝達流体の前記ボリュームを制御する、弁
を備える、充填可能なジャケットとを備える、超音波トランスデューサ組立体。
【請求項2】
前記充填可能なジャケットが、前記機械的サブ構造に対して音響的に結合される、請求項１に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項3】
前記充填可能なジャケットと前記機械的サブ構造との間に位置する音響結合ゲルの第１の層をさらに備える、請求項２に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項4】
前記変形可能なレセプタクルが、ポリウレタン、ラテックス、およびシリコーンからなる群から選択される材料で作製される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項5】
前記音響伝達流体が、脱気水、ミネラルオイル、およびゲルからなる群から選択される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項6】
前記変形可能なチャンバと流体連通する第２のポートと、前記第２のポートを通る流体流を制御するための第２の弁とをさらに備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項7】
前記第１のポートが、前記音響伝達流体を前記変形可能なチャンバ内に受け取るために前記第１の弁を通して油圧システムの出力部と流体連通し、前記第２のポートが、前記変形可能なチャンバからの前記音響伝達流体を前記油圧システムに戻すために前記第２の弁を通して前記油圧システムの入力部と流体連通する、請求項６に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項8】
前記油圧システムが、前記第１のポートを通して前記変形可能なチャンバ内に前記音響伝達流体を連続的に圧送し、前記第２のポートを通して前記変形可能なチャンバから前記音響伝達流体を連続的に引き出すように構成された電子装置を備える、請求項７に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項9】
前記第１および第２の弁が、それぞれの前記弁を通る流体流の速さを検出するように構成されたそれぞれの電子センサを備える、請求項７または請求項８に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項10】
前記音響伝達流体内の気泡を検出するための気泡検出器をさらに備える、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項11】
前記気泡検出器が、超音波エネルギーのパルスを送達するように構成された前記１つまたは複数の超音波トランスデューサ要素の少なくとも１つを備える、請求項１０に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項12】
前記油圧システムが、前記音響伝達流体内の気泡の検出に応答して、前記第１のポートを通して前記変形可能なチャンバ内に前記音響伝達流体を圧送し、前記第２のポートを通して前記変形可能なチャンバから前記音響伝達流体を引き出すように構成される、請求項１０または請求項１１に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項13】
前記油圧システムが、前記変形可能なチャンバから前記音響伝達流体を引き出す速さよりも速い速さで前記変形可能なチャンバ内に前記音響伝達流体を圧送するように構成される、請求項１２に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項14】
前記充填可能なジャケットが、前記変形可能なレセプタクルの周囲周りを延びるＯリングをさらに備え、前記充填可能なジャケットが、前記Ｏリングを含む前記充填可能なジャケットの縁部分を前記機械的サブ構造のチャネルに挿入することによって、前記機械的サブ構造に対して機械的に結合される、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項15】
前記Ｏリングが、導電性材料のセグメントを備え、前記セグメントは、前記Ｏリングが前記チャネル内に挿入されたときに前記チャネルの対応する導電性部分と電気接触する、請求項１４に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項16】
前記導電性材料の前記セグメントが、前記Ｏリングの周りを部分的に延びる、請求項１５に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項17】
前記Ｏリングが、導電性材料の前記セグメントおよび前記変形可能なレセプタクルの外部表面上の導電体と電気接触する導電性パッドをさらに備える、請求項１５または請求項１６に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項18】
前記導電性パッドが、前記Ｏリングの一部の周りをポロイダル方向に延びる、請求項１７に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項19】
前記Ｏリングが、導電性材料の前記セグメントの第１のものおよび前記変形可能なレセプタクルの前記外部表面上に印刷された第１の導電体と電気接触する第１の導電性パッドと、
前記第１の導電性パッドから電気的に絶縁され、導電性材料の前記セグメントの第２のものおよび前記変形可能なレセプタクルの前記外部表面上に印刷された第２の導電体と電気接触する第２の導電性パッドとを備える、請求項１７または請求項１８に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項20】
前記導電体が、前記変形可能なレセプタクルの内側の外部表面上に位置する、請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項21】
前記導電体が、センサに対して電気的に接続される、請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項22】
前記センサが、前記変形可能なチャンバ内の音響伝達流体の温度を測定するように構成された温度センサを備える、請求項２１に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項23】
前記センサが、前記超音波トランスデューサ組立体を着用している被検者の皮膚の温度を測定するように構成された温度センサを備える、請求項２１に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項24】
前記変形可能なチャンバ内に位置する１つまたは複数のバッフルをさらに備える、請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項25】
前記バッフルが、前記音響伝達流体のものと同じ音響インピーダンスを本質的に有する材料で作製される、請求項２４に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項26】
前記バッフルが、前記音響伝達流体内の音の波長未満である厚さを有する、請求項２４または請求項２５に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項27】
前記バッフルが、０．５ｍｍから１．５ｍｍの範囲内の厚さを有する、請求項２６に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項28】
前記バッフルが、前記バッフルと前記変形可能なレセプタクルの外側表面との間に位置する穿孔部を備える、請求項２４乃至２７のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項29】
前記充填可能なジャケットが、脳波記録センサ、モーション・センサ、および加速度計の１つまたは複数をさらに備える、請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項30】
前記機械的サブ構造が、前記機械的サブ構造および前記機械的サブ構造に対して結合された充填可能なジャケットを被検者の頭部に対して固定するための保持機構を備える、請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項31】
前記充填可能なジャケットが、前記機械的サブ構造に対して取り外し可能に結合される、請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項32】
前記充填可能なジャケットが、使い捨て材料で作製される、請求項３１に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項33】
前記機械的サブ構造が、剛性フレームを含む、請求項１乃至３２のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項34】
前記フレームが、被検者の頭部に前記フレームをぴったりと固定するために前記被検者の頭部に向かって前記フレームを押し出すことを可能にするロッキング・ヒンジ機構を含む、請求項３３に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項35】
前記変形可能なレセプタクルが、０．５ＭＰａから１０ＭＰａの範囲内の弾性係数を有する材料で作製される、請求項１乃至３４のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項36】
１つまたは複数の超音波トランスデューサ要素を支持するキャップの内側表面に対して取り付け可能な充填可能なジャケットであって、変形可能なレセプタクルであって、あるボリュームの音響伝達流体を前記変形可能なレセプタクルの変形可能なチャンバ内に保つための変形可能なレセプタクルと、
前記変形可能なチャンバと流体連通するポートと、
前記変形可能なレセプタクルの周囲周りを延びるＯリングとを備える、充填可能なジャケット。
【請求項37】
前記変形可能なレセプタクル上にセンサをさらに備える、請求項３６に記載の充填可能なジャケット。
【請求項38】
前記センサが、前記変形可能なチャンバ内の前記音響伝達流体の温度を測定するように構成された温度センサを備える、請求項３７に記載の充填可能なジャケット。
【請求項39】
前記センサが、被検者の皮膚の温度を測定するように構成された温度センサを備える、請求項３７または請求項３８に記載の充填可能なジャケット。
【請求項40】
前記変形可能なレセプタクルの外部表面上に印刷された導電体であって、前記センサに対して電気的に接続される、導電体と、前記Ｏリング上に位置し、前記導電体に対して電気的に接続される導電性パッドと、
前記Ｏリングの一部の周りを円周方向に延び、前記導電性パッドに対して電気的に接続された導電性材料のセグメントとをさらに備える、請求項３７乃至３９のいずれか１項に記載の充填可能なジャケット。
【請求項41】
前記導電性パッドが、前記Ｏリングの一部の周りをポロイダル方向に延びるように成形される、請求項４０に記載の充填可能なジャケット。
【請求項42】
前記変形可能なレセプタクルが、使い捨て材料で作製される、請求項３６乃至４１のいずれか１項に記載の充填可能なジャケット。
【請求項43】
前記変形可能なレセプタクルが、０．５ＭＰａから１０ＭＰａの範囲内の弾性係数を有する材料で作製される、請求項３６乃至４２のいずれか１項に記載の充填可能なジャケット。
【請求項44】
超音波システムに対して接続可能な超音波トランスデューサ組立体であって、前記組立体は、剛性材料で作製されたキャップと、
前記キャップによって支持される１つまたは複数のハウジングであって、前記１つまたは複数のハウジングのそれぞれは、
超音波トランスデューサ要素と、
前記超音波トランスデューサ要素が前記ハウジングに向かって移動されるとき、前記超音波トランスデューサ要素を第１の軸に沿って前記ハウジングから離れるように強制するように向けられた反応力を及ぼすために前記超音波トランスデューサ要素に対して結合されたばねと、
第２の軸周りの前記超音波トランスデューサ要素の回転運動を容易にするために前記超音波トランスデューサ要素に対して結合された枢動式支持体とを備える、ハウジングとを備える、超音波トランスデューサ組立体。
【請求項45】
前記枢動式支持体が、前記第２の軸の周りおよび第３の軸の周りの前記超音波トランスデューサ要素の回転運動を容易にするためのジンバル配置を備える、請求項４４に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項46】
前記第１の軸、前記第２の軸、および前記第３の軸が、相互に直交する、請求項４５に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項47】
前記ジンバル配置が、第１の回転式主軸を介して前記ハウジングに結合された第１のリングと、第２の回転式主軸を介して前記第１のリングに結合された第２のリングとを備える、請求項４５または請求項４６に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項48】
前記１つまたは複数のハウジングのそれぞれが、前記第２の軸に対する第１の回転角度を測定するように構成された第１のロータリ・エンコーダと、前記第３の軸に対する第２の回転角度を測定するように構成された第２のロータリ・エンコーダとをさらに備える、請求項４５乃至４７のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項49】
前記１つまたは複数のハウジングのそれぞれが、前記第１の軸に沿った前記トランスデューサ要素の変位を測定するように構成されたリニア・エンコーダをさらに備える、請求項４４乃至４８のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項50】
超音波システムに対して接続可能な超音波トランスデューサ組立体であって、前記組立体は、可撓性材料で作製されたキャップと、
前記キャップに対して結合された１つまたは複数のハウジングであって、前記１つまたは複数のハウジングのそれぞれは、
超音波トランスデューサ要素と、
前記トランスデューサ要素に対して取り付けられた定位器とを備える、ハウジングと、
前記超音波トランスデューサ要素の対応する場所および配向を決定するために、前記定位器の位置および配向を検出するように構成された定位センサとを備える、超音波トランスデューサ組立体。
【請求項51】
前記定位器が、反射表面を備え、前記定位センサが、赤外線エミッタと、赤外線レシーバと、カメラとを備える、請求項５０に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項52】
前記定位センサが、制御された照明を提供するための光源をさらに備える、請求項５１に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項53】
前記定位器が、円形形状の反射表面を備える、請求項５０乃至５２のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項54】
前記可撓性材料が、シリコーンを備える、請求項５０乃至５３のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項55】
前記１つまたは複数のハウジングが、接着剤を介して前記キャップに取り付けられる、請求項５０乃至５４のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項56】
前記１つまたは複数のハウジングのそれぞれが、前記キャップに対して取り付けられた複数のグロメットの対応する１つに対して結合される、請求項５０乃至５５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項57】
前記ハウジングが、ねじ山によって前記対応するグロメットに対して結合される、請求項５６に記載の超音波トランスデューサ組立体。
【請求項58】
本願に記載されるいずれかの新規かつ発明的な特徴、特徴の組み合わせ、または特徴の副組み合わせを有する装置。
【請求項59】
本願に記載されるいずれかの新規かつ発明的な工程、行為、工程および／または行為の組み合わせ、または工程および／または行為の副組み合わせを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、超音波トランスデューサに関し、より詳細には超音波エネルギーを被検者の脳組織に対して送達し、および／または被検者の脳組織からエコー超音波エネルギーを受け取るために超音波システムに対して接続可能である超音波トランスデューサ組立体に関する。
【背景技術】
【0002】
器官および組織の外観において異常な塊（たとえば腫瘍）および／または変化を検出するために、超音波が医学上使用されることが多い。超音波検査では、超音波トランスデューサが高周波音波を送り出し、器官、組織などによって反射されたエコー波を検出する。超音波は、治療と診断の両方の目的で脳組織に対して送達され得る。
【0003】
超音波トランスデューサ要素と患者の組織との間に良好な音響結合を確立するには、良好な音響結合媒体が、超音波伝播のための効率的な経路を提供するために超音波トランスデューサ要素と組織との間に位置しなければならない。故に、医療施術者は、超音波プローブを被検者の皮膚に手動で押さえ付けることによって超音波検査を実施することが一般的である。
【0004】
脳は、湾曲した表面を有する硬質の頭蓋骨内に含まれる。頭蓋骨または頭部の輪郭は、通常、凹凸があり、非線形である。頭蓋骨の形状およびサイズはまた、被検者ごとに変わり得る。
【0005】
いくつかの場合、超音波を被検者の脳に対して送達するために、複数の超音波トランスデューサ要素を使用することが望ましい。たとえば、信号対ノイズ比を増大させるために、および／または標的領域の効率的な包含を提供するために、複数のトランスデューサを使用することが望ましくなり得る。そのような場合、複数の超音波トランスデューサ要素は、超音波トランスデューサ組立体の一部として提供され得る。
【0006】
超音波エネルギーを脳に対して送達するための超音波トランスデューサ組立体を設計することは、頭蓋骨の存在により困難となる。頭蓋骨の物理的および音響的特性は、脳内外で超音波エネルギーを結合させることへの課題を提示している。一部の超音波トランスデューサ組立体（たとえば診断撮像に使用されるもの）は、頭蓋骨または頭部の複雑な輪郭に合わさるようには設計されず、空隙を残したままにし、それによってトランスデューサ要素と脳組織との間の不十分な音響結合がもたらされる可能性がある。他の超音波トランスデューサ組立体は、種々の患者に適合可能ではなく、または長い設定時間を要する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
さまざまな患者の頭部のさまざまなサイズおよび形状に対応することができる超音波トランスデューサ組立体が、依然として必要とされている。また、超音波トランスデューサと被検者の脳との間に良好な音響結合を提供する超音波トランスデューサ組立体も、依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
関連技術およびそれに関連する制限の前述の例は、網羅的ではなく、例証的であることが意図される。関連技術の他の制限は、本明細書を読み取り、図を検討することで当業者に明らかになるであろう。
【0009】
以下の実施形態およびその態様は、範囲を限定するのではなく例示的および例証的であることを意味する、システム、ツール、および方法と併せて説明され、図示される。さまざまな実施形態では、上記で説明した問題の１つまたは複数は、低減または解消されており、その一方で他の実施形態は、他の改良に向けられている。
【0010】
本発明は、いくつかの態様を有する。これらは、非限定的に以下を含む：
・超音波エネルギーを脳に対して送達するのに有用な超音波トランスデューサ組立体、
・被検者の頭部との音響結合のための充填可能なジャケットを備える超音波トランスデューサ組立体、
・超音波トランスデューサ組立体用の充填可能なジャケット、
・位置決め可能なトランスデューサを含む超音波トランスデューサ組立体、および
・関連する方法。
・超音波エネルギーを脳に対して送達するのに有用な超音波トランスデューサ組立体、
・被検者の頭部との音響結合のための充填可能なジャケットを備える超音波トランスデューサ組立体、
・超音波トランスデューサ組立体用の充填可能なジャケット、
・位置決め可能なトランスデューサを含む超音波トランスデューサ組立体、および
・関連する方法。
【0011】
本発明の１つの態様は、超音波システムに対して接続可能である超音波トランスデューサ組立体に関する。組立体は、外側表面と内側表面とを有する機械的サブ構造を備える。内側表面は、内部に空洞を画定するように成形される。機械的サブ構造は、１つまたは複数の超音波トランスデューサ要素を支持する。超音波トランスデューサ要素のそれぞれは、超音波エネルギーを空洞に向かって向け、および／またはエコー超音波エネルギーを受け取るように動作可能である。組立体はまた、機械的サブ構造の内側表面に対して結合され、１つまたは複数のトランスデューサ要素と音響接触する充填可能なジャケットを備える。充填可能なジャケットは、機械的サブ構造の内側表面を裏張りする。充填可能なジャケットは、変形可能なレセプタクルであって、あるボリュームの音響伝達流体をレセプタクルの変形可能なチャンバ内に保つための、変形可能なレセプタクルと、変形可能なチャンバと流体連通するポートと、ポートを通る流体流を制御するための弁であって、それによって変形可能なチャンバ内の音響伝達流体のボリュームを制御する、弁とを備える。
【0012】
いくつかの実施形態では、充填可能なジャケットは、機械的サブ構造に対して音響的に結合される。いくつかの実施形態では、音響結合ゲルの層が、充填可能なジャケットと機械的サブ構造との間に位置する。
【0013】
変形可能なレセプタクルは、ポリウレタン、ラテックス、およびシリコーンからなる群から選択される材料で作製されてよい。音響伝達流体は、脱気水、ミネラルオイル、およびゲルからなる群から選択されてよい。
【0014】
いくつかの実施形態では、超音波トランスデューサ組立体は、変形可能なチャンバと流体連通する第２のポートと、第２のポートを通る流体流を制御するための第２の弁とを備える。第１のポートは、音響伝達流体を変形可能なチャンバ内に受け取るために、第１の弁を通して油圧システムの出力部と流体連通して置かれてよい。第２のポートは、変形可能なチャンバからの音響伝達流体を油圧システムに戻すために、第２の弁を通して油圧システムの入力部と流体連通して置かれてよい。油圧システムは、第１のポートを通して変形可能なチャンバ内に音響伝達流体を連続的に圧送し、第２のポートを通して変形可能なチャンバから音響伝達流体を連続的に引き出すように構成された、電子装置を備えてよい。いくつかの実施形態では、第１および第２の弁は、それぞれの弁を通る流体流の速さを検出するように構成されたそれぞれの電子センサを備える。
【0015】
いくつかの実施形態では、超音波トランスデューサ組立体は、音響伝達流体内の気泡を検出するための気泡検出器を備える。気泡検出器は、超音波トランスデューサ要素（すなわち、超音波エネルギーのパルスを送達するように構成された超音波トランスデューサ要素）の少なくとも１つを含んでよい。油圧システムは、音響伝達流体内の気泡の検出に応答して、第１のポートを通して変形可能なチャンバ内に音響伝達流体を圧送し、第２のポートを通して変形可能なチャンバから音響伝達流体を引き出すように構成されてよい。油圧システムは、検出可能なチャンバから音響伝達流体を引き出す速さよりも速い速さで変形可能なチャンバ内に音響伝達流体を圧送するように構成されてよい。
【0016】
いくつかの実施形態では、充填可能なジャケットは、変形可能なレセプタクルの周囲周りを延びるＯリングを備える。充填可能なジャケットは、充填可能なジャケットの縁部分およびＯリングをチャネルに挿入することによって、機械的サブ構造に対して機械的に結合されてよい。
【0017】
いくつかの実施形態では、Ｏリングは、これがチャネルに挿入されたときにチャネルの対応する導電性部分と電気接触する導電性材料のセグメントまたはストリップを備える。導電性材料のセグメントは、変形可能なレセプタクルの周囲周りを部分的に延びてよい。Ｏリングの導電性部分は、充填可能なジャケット上のセンサに対しておよび／またはセンサから信号を運ぶために適用されてよい。
【0018】
いくつかの実施形態では、Ｏリングは、導電性材料のセグメントと電気接触する導電性パッドをさらに備える。導電性パッドは、たとえば、Ｏリングの一部の周りをポロイダル方向に延びてよい。導電体が、たとえば印刷することによって、変形可能なレセプタクルの外部表面上に設けられてよい。Ｏリングの導電性パッドは、Ｏリングが充填可能なジャケットをサブ構造に対して機械的に結合しているとき、充填可能なジャケットの対応する導電体と接触してよい。いくつかの実施形態では、Ｏリングは、導電性材料の対応する第１および第２のセグメント、ならびに変形可能なレセプタクルの表面上に支持される、対応する第１および第２の導電体と電気接触する、第１および第２の導電性パッドを備える。導電体は、変形可能なレセプタクルの内側の外部表面上に位置してよい。導電体は、センサ（たとえば温度センサ）に対して電気的に接続されてよい。
【0019】
いくつかの実施形態では、超音波トランスデューサ組立体は、変形可能なチャンバ内に位置する１つまたは複数のバッフルをさらに備える。バッフルは、音響伝達流体のものと同じ音響インピーダンスを本質的に有する材料で作製されてよい。バッフルは、音響伝達流体内の音の波長未満の厚さを有してよい。たとえば、バッフルは、０．５ｍｍから１．５ｍｍの範囲内の厚さを有する。バッフルは、バッフルと変形可能なレセプタクルの外側表面との間に位置する穿孔部を備えてよい。
【0020】
いくつかの実施形態では、充填可能なジャケットは、温度センサを備える。温度センサは、変形可能なチャンバ内の音響伝達流体の温度および／または超音波トランスデューサ組立体を着用している被検者の皮膚の温度を測定するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、充填可能なジャケットは、機械的サブ構造に対して取り外し可能に結合される。いくつかの実施形態では、充填可能なジャケットは、使い捨て材料で作製される。いくつかの実施形態では、充填可能なジャケットは、脳波記録センサ、モーション・センサ、および加速度計の１つまたは複数をさらに備える。
【0021】
いくつかの実施形態では、機械的サブ構造は、機械的サブ構造およびこれに対して結合された充填可能なジャケットを被検者の頭部に対して固定するための保持機構を備える。いくつかの実施形態では、機械的サブ構造は、剛性フレームを含む。いくつかの実施形態では、フレームは、被検者の頭部にフレームをぴったりと固定するために被検者の頭部に向かってフレームを押し出すことを可能にするロッキング・ヒンジ機構を含む。
【0022】
本発明の別の態様は、１つまたは複数の超音波トランスデューサ要素を支持するキャップの内側表面に対して取り付け可能な充填可能なジャケットに関する。充填可能なジャケットは、変形可能なレセプタクルを備える。変形可能なレセプタクルは、あるボリュームの音響伝達流体を変形可能なチャンバ内に保つ。充填可能なジャケットは、変形可能なチャンバの内部と流体連通する少なくとも１つのポートを含む。ポートを通る流体流を制御し、それによって変形可能なチャンバ内の音響伝達流体のボリュームを制御するために、弁が設けられてよい。変形可能なジャケットは、Ｏリングによってキャップ内の所定場所に保たれてよい。いくつかの実施形態では、弁およびＯリングの１つまたは複数は、充填可能なジャケットの一部である。
【0023】
いくつかの実施形態では、充填可能なジャケットは、変形可能なレセプタクル上に支持されたまたはこれに対して結合されたセンサを備える。センサは、変形可能なチャンバ内の音響伝達流体の温度および／または充填可能なジャケットが取り付けられたキャップを着用している被検者の皮膚の温度を測定するように構成された、温度センサを含んでよい。
【0024】
いくつかの実施形態では、充填可能なジャケットは、１つまたは複数の導電体を備える。導電体は、たとえば、変形可能なレセプタクルの外部表面上に印刷されてよい。導電体は、充填可能なジャケットがＯリングによってキャップに対して装着されたとき、Ｏリング上および／またはキャップ内で導電性パッドと電気接続するように設計されてよい。たとえば、充填可能なジャケット上の導電体は、Ｏリング上に位置する対応する導電性パッドと接触してよい。Ｏリングはさらに導電体を備えてよく、この導電体は、Ｏリングの一部の周りを周方向に延びる導電性材料のセグメントに対して導電性パッドを接続する。導電性材料のセグメントは、キャップ上の導体との電気接続を提供してよい。いくつかの実施形態では、導電性パッドは、Ｏリングの一部の周りをポロイダル方向に延びるように成形される。いくつかの実施形態では、変形可能なレセプタクルは、使い捨て材料で作製される。いくつかの実施形態では、変形可能なレセプタクルは、０．５ＭＰａから１０ＭＰａの範囲内の弾性係数を有する材料で作製される。
【0025】
本発明の別の態様は、剛性材料で作製されたキャップによって支持された１つまたは複数のハウジングを有する超音波トランスデューサ組立体に関する。１つまたは複数のハウジングのそれぞれは、超音波エネルギーを送達するように動作可能な超音波トランスデューサ要素と、超音波トランスデューサ要素に対して結合されたばねと、超音波トランスデューサ要素に対して結合された枢動式支持体とを備える。ばねは、超音波トランスデューサ要素がハウジングに向かって移動されるとき、超音波トランスデューサ要素を第１の軸に沿ってハウジングから離れるように強制するように向けられた反応力を及ぼす。枢動式支持体は、第２の軸周りの超音波トランスデューサ要素の回転運動を容易にする。
【0026】
いくつかの実施形態では、枢動式支持体は、第２の軸の周りおよび第３の軸の周りの超音波トランスデューサ要素の回転運動を容易にするためのジンバル配置を備える。第１の軸、第２の軸、および第３の軸は、相互に直交してよい。ジンバル配置は、第１の回転式主軸を介してハウジングに結合された第１のリングと、第２の回転式主軸を介して第１のリングに結合された第２のリングとを備えてよい。
【0027】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のハウジングのそれぞれは、第２の軸に対する第１の回転角度を測定するように構成された第１の回転式エンコーダと、第３の軸に対する第２の回転角度を測定するように構成された第２の回転式エンコーダとをさらに備える。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のハウジングのそれぞれは、第１の軸に沿ってトランスデューサ要素の変位を測定するように構成されたリニア・エンコーダをさらに備える。
【0028】
本発明の別の態様は、可撓性材料で作製されたキャップに対して結合された１つまたは複数のハウジングを備える超音波トランスデューサ組立体に関する。１つまたは複数のハウジングのそれぞれは、超音波エネルギーを送達するように動作可能な超音波トランスデューサ要素と、超音波トランスデューサ要素に対して取り付けられた定位器と、定位センサとを備える。定位センサは、超音波トランスデューサ要素の対応する場所および配向を決定するために、定位器の位置および配向を検出するように構成される。
【0029】
いくつかの実施形態では、定位器は、反射表面を備え、定位センサは、赤外線エミッタと、赤外線レシーバと、カメラとを備える。いくつかの実施形態では、定位センサは、制御された照明を提供するための光源をさらに備える。いくつかの実施形態では、定位器は、円形形状の反射表面を備える。いくつかの実施形態では、キャップは、シリコーンで作製される。いくつかの実施形態では、ハウジングは、接着剤を介してキャップに対して取り付けられる。他の実施形態では、ハウジングは、キャップに対して取り付けられた対応するグロメットに対して結合される。ハウジングは、ねじによってその対応するグロメットに対して結合されてよい。
【0030】
上記で説明された例示的な態様および実施形態に加えて、さらなる態様および実施形態が、図を参照し、以下の詳細な説明を検討することによって明らかになるであろう。
例示的な実施形態が、図面の参照符号付き図において図示される。本明細書に開示される実施形態および図は、制限的ではなく例証的であると考えられるものとすることが意図される。
例示的な実施形態が、図面の参照符号付き図において図示される。本明細書に開示される実施形態および図は、制限的ではなく例証的であると考えられるものとすることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の例示的な実施形態による超音波トランスデューサ組立体の概略図。
【図2】本発明の別の例示的な実施形態による超音波トランスデューサ組立体の概略図。
【図3】本発明の別の例示的な実施形態による超音波トランスデューサ組立体の概略図。
【図3A】超音波トランスデューサ組立体のトランスデューサ要素を図示する図。
【図4A】複数のトランスデューサ要素を備えるサブアレイを図示する図。
【図5A】トランスデューサ要素と被検者の頭部との間に音響結合を達成するための例示的な技術を図示する図。
【図5B】トランスデューサ要素と被検者の頭部との間に音響結合を達成するための例示的な技術を図示する別の図。
【図5C】トランスデューサ要素と被検者の頭部との間に音響結合を達成するための例示的な技術を図示する別の図。
【図6】快適な超音波組立体に関連する頭部の配向を測定するための例示的な技術を図示する図。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下の説明を通じて、当業者により完璧な理解を提供するために、詳細な説明が記載される。しかし、本開示を不必要に曖昧にしないために、よく知られている要素は示されないことがあり、または詳細に説明されないことがある。それにしたがって、本説明および図面は、制限的ではなく例証的な意味でみなされるものとする。
【0033】
本発明の１つの態様は、超音波エネルギーを脳組織に対して送達するために適用されることが可能であり、種々の被検者に適合可能である（すなわち、種々の頭部形状およびサイズを有する種々の被検者に対応することができる）、超音波トランスデューサ組立体に関する。そのような組立体は、超音波エネルギーを被検者の脳組織に対して送達し、および／または被検者の脳組織からエコー超音波エネルギーを受け取るために、種々の被検者の頭部上に装着されてよい。頭部の形状およびサイズは被検者ごとに変わり得るため、本明細書に説明される超音波トランスデューサ組立体は、超音波トランスデューサ組立体のトランスデューサ要素と被検者の脳組織との間に超音波エネルギーの良好な結合を達成するのに役立つ特徴を含む。
【0034】
第１の例示的な実施形態
図１は、例示的な実施形態による超音波トランスデューサ組立体１０を図示する。組立体１０は、被検者３の頭部２上に装着される。超音波トランスデューサ組立体１０は、図１Ａに示されるように、超音波システム５および／または油圧システム６に対して接続されてよい。超音波システム５は、たとえば、すべての目的のためにその全体が本願明細書に援用されるＰＣＴ公報の「ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ ＧＵＩＤＥＤ ＯＰＥＮＩＮＧ ＯＦ ＢＬＯＯＤ－ＢＲＡＩＮ ＢＡＲＲＩＥＲ（血液脳関門の超音波ガイド下開放）」と題される国際公開第２０１８／０２６７３８号に説明されるタイプのものであってよい。
図１は、例示的な実施形態による超音波トランスデューサ組立体１０を図示する。組立体１０は、被検者３の頭部２上に装着される。超音波トランスデューサ組立体１０は、図１Ａに示されるように、超音波システム５および／または油圧システム６に対して接続されてよい。超音波システム５は、たとえば、すべての目的のためにその全体が本願明細書に援用されるＰＣＴ公報の「ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ ＧＵＩＤＥＤ ＯＰＥＮＩＮＧ ＯＦ ＢＬＯＯＤ－ＢＲＡＩＮ ＢＡＲＲＩＥＲ（血液脳関門の超音波ガイド下開放）」と題される国際公開第２０１８／０２６７３８号に説明されるタイプのものであってよい。
【0035】
超音波トランスデューサ組立体１０は、１つまたは複数のトランスデューサ要素２０を支持する機械的サブ構造１２を備える。たとえば、機械的サブ構造１２は、約２５６から１０２４個のトランスデューサ要素２０を支持してよい。超音波トランスデューサ組立体１０が被検者３の頭部２上に装着されたとき、トランスデューサ要素２０は、超音波エネルギーを被検者３の脳組織に対して送達するように、および／またはエコー超音波エネルギーを受け取るように独立的にまたは集合的に動作されてよい。すなわち、いくつかのトランスデューサ要素２０は、超音波エネルギーを受け取るのではなく送達するように動作されてよく、いくつかの他のトランスデューサ要素２０は、超音波エネルギーを送達するのではなく受け取るように動作されてよい。いくつかの他のトランスデューサ要素２０は、超音波エネルギーを送達し、受け取るように動作されてよい。トランスデューサ要素２０のこれらのさまざまな動作モードは、治療、撮像、または監視の任意のもの、ならびにこれらの２つ以上の組み合わせを可能にするために適用されてよい。
【0036】
トランスデューサ要素２０は、さまざまな周波数および／または周波数範囲を有する超音波エネルギーを伝達し、または受け取るように動作されてよい。たとえば、いくつかのトランスデューサ要素２０は、低周波数超音波エネルギー（たとえば約２００ｋＨｚから４００ｋＨｚ）を送達するように動作されてよい。別の例として、いくつかのトランスデューサ要素２０は、低周波数超音波エネルギーを送達し、受け取るように動作されてよい。別の例として、いくつかのトランスデューサ要素２０は、高周波数超音波エネルギー（たとえば２ＭＨまたはそれ以上）を送達し、受け取るように動作されてよい。別の例として、いくつかのトランスデューサ要素２０は、低周波数と高周波数の両方の超音波エネルギーを受け取るように動作されてよい。
【0037】
いくつかの実施形態では、超音波トランスデューサ組立体１０は、超音波システム５に対して接続され、トランスデューサ要素２０を動作させるために超音波システム５から信号を受け取る。
【0038】
いくつかの実施形態では、トランスデューサ要素２０のそれぞれは、図１に描かれるように、機械的サブ構造１２によって支持されるか、またはその独立したハウジング内に収容される。
【0039】
機械的サブ構造１２は、内側表面１２Ａと外側表面１２Ｂとを有する。内側表面１２Ａは、被検者３の頭部２を受け取るための空洞１６を画定するように成形される（図１Ｂを参照）。必要ではないが、機械的サブ構造１２は、通常、キャップまたはヘルメットの全体構成を有する。したがって、機械的サブ構造１２は、簡潔に、キャップまたはヘルメットとして本明細書に説明されるか、または参照されることがある。
【0040】
機械的サブ構造１２は、剛性材料で作製され、および／または剛性フレーム１４に対して結合される。フレーム１４は、機械的サブ構造１２と一体的に形成されるか、または機械的サブ構造１２に対して（たとえばスナップ嵌め機構、ヒンジなどによって）取り外し可能に結合されてよい。フレーム１４は、機械的サブ構造１２を被検者３の頭部２に固定するのに役立つロッキング・ヒンジ機構を含んでよい。たとえば、フレーム１４は、フレーム１４を頭部２に向かって押し、フレーム１４を被検者３の顔にぴったりと固定するために所定場所にロックすることを可能にする、ロッキング・ヒンジ機構を含んでよい。所定場所にロックされると、フレーム１４は、頭部２に対する超音波トランスデューサ組立体１０の移動を抑えるために、被検者３の顔の骨エリア（たとえばこめかみの下方のエリア）上に圧力をかける。
【0041】
いくつかの実施形態では、フレーム１４は、フレーム１４の内部表面のセクションに対して結合されたパディング１４Ａを備える（図１Ｂを参照）。パディング１４Ａは、フレーム１４が被検者３の顔に押さえ付けられたときに被検者３に対してより優れた快適性を提供することができる。
【0042】
充填可能なジャケット
超音波トランスデューサ組立体１０は、機械的サブ構造１２の内側表面１２Ａに対して結合された充填可能なジャケット３０を備える。超音波トランスデューサ組立体１０が頭部２上に装着されたとき、ジャケット３０は、空洞１６内の、機械的サブ構造１２と頭部２との間に位置する。ジャケット３０は、機械的サブ構造１２の内側表面１２Ａに嵌まるように成形された外側表面と、被検者の頭部２を受け取るように成形された内側表面とを備えて成形されてよい。
超音波トランスデューサ組立体１０は、機械的サブ構造１２の内側表面１２Ａに対して結合された充填可能なジャケット３０を備える。超音波トランスデューサ組立体１０が頭部２上に装着されたとき、ジャケット３０は、空洞１６内の、機械的サブ構造１２と頭部２との間に位置する。ジャケット３０は、機械的サブ構造１２の内側表面１２Ａに嵌まるように成形された外側表面と、被検者の頭部２を受け取るように成形された内側表面とを備えて成形されてよい。
【0043】
ジャケット３０は、トランスデューサ要素２０に対して音響的に結合される。いくつかの実施形態では、ジャケット３０は、トランスデューサ要素２０と物理的に直接接触する。ジャケット３０は、音響伝達流体８を含むことができる１つまたは複数のチャンバを含む。音響伝達流体８は、（たとえばトランスデューサ要素２０と頭部２との間の空隙を除去または低減することによって）トランスデューサ要素２０と頭部２との間に良好な音響結合媒体を提供することができる。適切な音響伝達流体８の例は、それだけに限定されないが、水、ミネラルオイル、およびゲルを含む。音響伝達流体８の次の特性は、頭部２の組織のものに類似し得る：減衰係数、反射係数、伝達係数および／または音響インピーダンス。
【0044】
音響伝達流体８によって充填されたとき、ジャケット３０は、拡張して頭部２と接触し、これに圧力をかける。これは、トランスデューサ要素２０と頭部２との間の良好な音響接触を提供すると共に、頭部２に対する超音波トランスデューサ組立体１０の移動をさらに抑え得る。超音波トランスデューサ組立体１０は、適切な量の音響伝達流体８によって充填可能なジャケット３０を充填することによって、種々のサイズの頭部２に対して嵌められてよい。
【0045】
いくつかの実施形態では、ジャケット３０は、これが頭部２の形状および／または輪郭に合わさるまで拡張されることが可能である（すなわち音響伝達流体８によって充填されることが可能である）。これにより、超音波トランスデューサ組立体１０のトランスデューサ要素２０と被検者３の脳組織との間の超音波エネルギーの良好な結合が容易になる。いくつかの場合、トランスデューサ要素２０と頭部２の頭蓋との間に快適性および良好な音響結合を確立することが、特に望ましくなり得る。これにより、超音波エネルギーが４つの葉部（前頭葉、頭頂葉、側頭葉、および後頭葉）、小脳、および脳幹に到達し、その中で伝播することが可能になる。したがって、ジャケット３０は、ジャケット３０が音響伝達流体８によって充填されたときに、トランスデューサ要素２０と頭部２の頭蓋との間に良好な快適さを提供するように成形されるか、または別の形で設計されてよい。
【0046】
図１に示される例示的な実施形態では、ジャケット３０は、変形可能なチャンバ３２Ｃを内部に画定する変形可能なレセプタクル３２を備える。変形可能なレセプタクル３２は、機械的サブ構造１２の方に面する外側表面３２Ａと、機械的サブ構造１２から外方に面する（すなわち空洞１６の方に面する）内側表面３２Ｂとを有する。変形可能なレセプタクル３２は、流体８を損失しないようにチャンバ３２Ｃをシールし、良好な音響伝達特性を有する、ポリウレタン、ラテックス、シリコーンなどの材料または材料の組み合わせで作製されてよい。レセプタクル３２の少なくとも内側表面３２Ｂを構成する材料は、レセプタクル３２が多量のしわを形成することなく種々のサイズの頭部に対応するために拡張または収縮可能であるように弾性であってよい。
【0047】
ジャケット３０は、図１に示されるようにいくつかの領域５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅを含んでよい。変形可能なレセプタクル３２の特定の部分の材料特性（たとえば厚さ、硬度、弾性など）は、種々の領域５０間で変わってよい。たとえば、変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂは、領域５０Ａまたは領域５０Ｅと比較して領域５０Ｃにおいてより薄くてよい。たとえば、内側表面３２Ｂは、領域５０Ｃにおいて厚さ約１～２ｍｍおよび領域５０Ａ、５０Ｅにおいて約３～４ｍｍの範囲内の材料厚さを有してよい。別の例として、ジャケット３０の種々の領域５０の弾性は、０．５ＭＰａから１０ＭＰａの範囲であってよく、それらの間の任意の値を含んでよい。
【0048】
変形可能なチャンバ３２Ｃは、あるボリュームの音響伝達流体８（たとえば水、ミネラルオイル、ゲルなど）によって充填されてよい。
いくつかの実施形態では、変形可能なチャンバ３２Ｃは、所望のボリュームの音響伝達流体８によって事前充填される。すなわち、変形可能なチャンバ３２Ｃは、ジャケット３０が機械的サブ構造１２に対して機械的に結合される前、および／または組立体１０が被検者３の頭部２上に装着される前に、音響伝達流体８によって充填されてよい。そのような実施形態では、ジャケット３０は、超音波トランスデューサ組立体１０が被検者の頭部２に嵌まるように、機械的サブ構造１２と頭部２との間のジャケット３０の一部内に含まれる音響伝達流体８の量を調整するためのシステムを含んでよい。そのようなシステムは、超音波トランスデューサ組立体１０が人の頭部２を覆って置かれたときに音響伝達流体８が変形可能なチャンバ３２Ｃから逃げることを可能にするポート４０を備えてよい。簡単な実施形態では、ポート４０は、変形可能なチャンバ３２Ｃと流体連通する一方向弁に対して接続される。一方向弁は、音響伝達流体８が変形可能なチャンバ３２Ｃから出ることを可能にする。たとえば、変形可能なチャンバ３２Ｃは、余分量の音響伝達流体８によって事前充填されてよく、余分量の音響伝達流体８は、超音波トランスデューサ組立体１０が被検者の頭部２に嵌められたときに一方向弁を通って変形可能なチャンバ３２Ｃから引き出されてよい（すなわち、余分量の音響伝達流体８は、頭部２によって及ぼされた力により、変形可能なチャンバ３２Ｃから引き出されてよい）。
いくつかの実施形態では、変形可能なチャンバ３２Ｃは、所望のボリュームの音響伝達流体８によって事前充填される。すなわち、変形可能なチャンバ３２Ｃは、ジャケット３０が機械的サブ構造１２に対して機械的に結合される前、および／または組立体１０が被検者３の頭部２上に装着される前に、音響伝達流体８によって充填されてよい。そのような実施形態では、ジャケット３０は、超音波トランスデューサ組立体１０が被検者の頭部２に嵌まるように、機械的サブ構造１２と頭部２との間のジャケット３０の一部内に含まれる音響伝達流体８の量を調整するためのシステムを含んでよい。そのようなシステムは、超音波トランスデューサ組立体１０が人の頭部２を覆って置かれたときに音響伝達流体８が変形可能なチャンバ３２Ｃから逃げることを可能にするポート４０を備えてよい。簡単な実施形態では、ポート４０は、変形可能なチャンバ３２Ｃと流体連通する一方向弁に対して接続される。一方向弁は、音響伝達流体８が変形可能なチャンバ３２Ｃから出ることを可能にする。たとえば、変形可能なチャンバ３２Ｃは、余分量の音響伝達流体８によって事前充填されてよく、余分量の音響伝達流体８は、超音波トランスデューサ組立体１０が被検者の頭部２に嵌められたときに一方向弁を通って変形可能なチャンバ３２Ｃから引き出されてよい（すなわち、余分量の音響伝達流体８は、頭部２によって及ぼされた力により、変形可能なチャンバ３２Ｃから引き出されてよい）。
【0049】
別の例示的な実施形態では、アキュムレータが、音響伝達流体８が変形可能なチャンバ３２Ｃから逃げることを可能にするポートに対して接続される。アキュムレータは、変形可能なチャンバ３２Ｃから変位された音響伝達流体を受け取ってよく、変位された音響伝達流体８上に穏やかな圧力を及ぼし、それによって充填可能なジャケットを頭部２に接触させるように拡張されたままにしてよい。音響伝達流体８は、超音波トランスデューサ組立体１０が頭部２に嵌められるとき、アキュムレータと変形可能なチャンバ３２Ｃとの間を行き来して流れてよい。
【0050】
他の実施形態では、変形可能なチャンバ３２Ｃは、ジャケット３０が機械的サブ構造１２に対して機械的に結合される前、および／または組立体１０が被検者３の頭部２上に装着される前、空のままにされるか、または部分的にしか充填されない。そのような実施形態では、変形可能なチャンバ３２Ｃは、組立体１０が被検者３の頭部２上に装着された後、（たとえば以下でより詳細に説明されるように１つまたは複数のポート４０を通して流体８を圧送することによって）より多くの音響伝達流体８によって充填されてよい。たとえば、変形可能なチャンバ３２Ｃは、より多くの音響伝達流体８によって充填され、変形可能なレセプタクル３２が被検者３の頭部２の形状および／または輪郭に合わさるまで拡張されてよい。
【0051】
いくつかの実施形態では、油圧システム６は、超音波トランスデューサ組立体１０に対して接続され、音響伝達流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃ内に圧送し、および／または音響伝達流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃから引き出すように動作可能である。油圧システム６は、能動的油圧システム（たとえば電気的に動作されるか、または手動で動作されるシステム）および／または非能動的構成要素を含んでよい。いくつかの実施形態では、油圧システム６は、（たとえば変形可能なチャンバ３２Ｃから流出した余分な流体８を受け取るための）集水バッグ、および任意選択により、（たとえば変形可能なチャンバ３２Ｃに対して追加の流体８を提供するための）リザーバ・バッグを備える。いくつかの実施形態では、油圧システム６は、ポンプ、コンピュータ、コントローラおよび／または同様のものなどの能動的デバイスを備える。
【0052】
変形可能なレセプタクル３２の外側表面３２Ａは、トランスデューサ要素２０に対して音響的に接続される。説明を容易にする目的で、２つの要素（たとえばトランスデューサ要素２０および頭部２）は、超音波パワーの約８０％以上が第１の要素から第２の要素に対して伝達される場合、「音響的に結合される」。
【0053】
変形可能なレセプタクル３２の外側表面３２Ａは、外側表面３２Ａと機械的サブ構造１２の内側表面１２Ａとの間に位置する音響結合ゲル３３（たとえばＡｑｕａｓｏｎｉｃ（商標）ゲル、Ｂｏｌｘ（商標）ゲルなど）の層を通して機械的サブ構造１２に対して（特にトランスデューサ２０に対して）音響的に結合されてよい。
【0054】
ジャケット３０は、さまざまな異なる機構を通して機械的サブ構造１２に対して機械的に結合されてよい。たとえば、ジャケット３０は、機械的サブ構造１２と一体的に形成されてよい。別の例として、変形可能なレセプタクル３２の外側表面３２Ａは、接着剤を使用して機械的サブ構造１２の内側表面１２Ａに対して接着されてよい。
【0055】
図１に示される例示的な実施形態では、ジャケット３０は、機械的サブ構造１２の円周方向に延びるチャネル１５内に押さえ付けられるか、または別の形で挿入されてよいＯリング３４を備える。Ｏリング３４をチャネル１５に挿入することにより、ジャケット３０は、機械的サブ構造１２に対して機械的に結合される（たとえば図１Ｃを参照）。有利には、Ｏリング３４は、機械的サブ構造１２の内側表面１２Ａと変形可能なレセプタクル３２の外側表面３２Ａとの間に音響結合ゲル３３を保つシールを提供するために、チャネル１５内にぴったりと嵌まってよい。すなわち、Ｏリング３４は、音響結合ゲル３３が漏出することを防止するためにチャネル１５内にぴったりと嵌まってよい。いくつかの実施形態では、Ｏリング３４は、充填可能なジャケット３０と一体化される（たとえば図１Ｃを参照）。いくつかの実施形態では、Ｏリング３４は、充填可能なジャケット３０の縁をチャネル１５内に保つ別個の部分である。
【0056】
いくつかの実施形態では、ジャケット３０は、機械的サブ構造１２から取り外し可能である。たとえば、ジャケット３０は、チャネル１５からＯリング３４を引き出すことによって機械的構造１２から取り外されてよい。これらの実施形態では、ジャケット３０およびその構成要素は、使い捨て材料で作製されてよい。種々のジャケット３０が、種々の被検者に使用されてよい。いくつかの実施形態では、種々のジャケット３０のセットが提供されてよく、このセット内では、種々のジャケット３０は、より小さい頭部に対応するためにより多いボリューム、またはより大きい頭部に対応するためにより少ないボリュームなど、種々のボリュームを有する。
【0057】
ジャケット３０は、ジャケット３０を被検者３の頭部２に対して固定するためのロッキング機構を含んでよい。たとえば、ジャケット３０は、図１に示されるような変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂ周りを延びる弾性バンド３５を含んでよい。弾性バンド３５は、変形可能なレセプタクル３２と共に形成されてもよく、またはこれに融合されてもよい。有利には、弾性バンド３５は、頭部２と変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂとの間に適用された音響結合ゲル３３が漏出しないようにするために被検者３の頭部２周りに固定されてよい。
【0058】
必須ではないが、ジャケット３０は、通常、変形可能なチャンバ３２Ｃと流体連通する１つまたは複数のポート４０（すなわち開口部）を備える。ポート４０は、機械的サブ構造１２によって物理的に支持されてよい。たとえば、ポート４０は、図１に示されるように機械的サブ構造１２上に位置する開口部を通して突出してよい。有利には、ポート４０は、変形可能なレセプタクル３２のボリュームを制御するために、音響伝達流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃ内に圧送し、および／または変形可能なチャンバ３２Ｃから引き出すことを可能にする。
【0059】
油圧システム６は、ポート４０に対して接続されてよく、音響伝達流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃ内に圧送し、および／または音響伝達流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃから引き出すように動作されてよい。図１Ａに示される例示的な実施形態では、ジャケット３０は、油圧システム６に接続可能な、音響伝達流体８を受け取るための入口ポート４０Ａと、油圧システム６に接続された、音響伝達流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃから抜き出すための出口ポート４０Ｂとを備える。ポート４０は、１つまたは複数の可撓性チューブなどを通して油圧システム６と流体連通してよい。
【0060】
ポート４０は、１つまたは複数の弁４２を備えてよく、または別の形でその弁と流体連通してよい。弁４２は、そこを通る流体流を可能にする開（ＯＰＥＮ）位置と、そこを通る流体流を防止する閉（ＣＬＯＳＥＤ）位置との間で切り替えられてよい。図１Ａに示される例示的な実施形態では、油圧システム６が音響伝達流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃ内に圧送することを可能にするために、入口弁４２Ａはその開位置に切り替えられてよく、出口弁４２Ｂはその閉位置に切り替えられてよい。すなわち、出口弁４２Ｂは、音響伝達流体８によって変形可能なチャンバ３２Ｃを充填するために入口弁４２Ａと出口弁４２Ｂとの間の流れが確立された後、その閉位置に切り替えられてよい。
【0061】
同様に、油圧システム６が音響伝達流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃから引き出すことを可能にするために、入口弁４２Ａはその閉位置に切り替えられてよく、出口弁４２Ｂはその開位置に切り替えられてよい。
【0062】
いくつかの実施形態では、弁４２は、電気的に動作される制御弁であり、および／または弁４２を制御するために電子装置信号を受け取るための適切な電子装置を備える。これらの実施形態では、弁４２は、弁４２を制御する電子装置信号を受け取るために、油圧システム６および／または外部制御システム（図示されず）の一部として提供された制御システムに対して電気的に接続されてよい。弁４２は、電気ケーブルなどを経由して油圧システム６および／または別の制御システムに対して電気的に接続されてよい。
【0063】
弁４２は、変形可能なレセプタクル３２の内側の圧力を制御するように動作されてよい。たとえば、弁４２は、トランスデューサ要素２０と頭部２内側の組織との間の良好な音響結合を提供し、被検者３にとって快適なレベルの圧力を変形可能なチャンバ３２Ｃの内側に維持するように動作されてよい。いくつかの実施形態では、変形可能なレセプタクル３２の内側の圧力は、１から３大気圧で維持される。
【0064】
変形可能なチャンバ３２Ｃが、頭部２とトランスデューサ組立体１０の内側表面１２Ａとの間の空間を充填するのに十分に拡張されているかを決定するために、１つまたは複数のトランスデューサ要素２０は、超音波エネルギーのパルスを送達し、受け取るように動作されてよい。トランスデューサ要素２０がパルスの発振時に即座に強い反射を検出した場合、これは、内側表面１２Ａと変形可能なレセプタクル３２との間に空隙が存在することを表す。そのような場合、弁４２は、即座の反射の強度が低減されるまで、変形可能なレセプタクル３２の内側の圧力を増大させるように動作されてよい。超音波システム５は、パルス－エコー積分と変形可能なレセプタクル３２の内側の圧力の増大を調和させるためにトランスデューサ組立体１０に接続されてよい。たとえば、変形可能なレセプタクル３２の内側の圧力は、段階的に増分的に増大されてよく、このとき各段階においてパルス－エコー測定が行われる。いくつかの実施形態では、超音波システム５は、最大圧力値を設定するように構成されて、変形可能なレセプタクル３２の内側の圧力がその最大圧力値を超えることを防止する。
【0065】
ジャケット３０は、任意選択により、変形可能なチャンバ３２Ｃ内に位置する１つまたは複数のバッフル３６を含む。有利には、バッフル３６は、音響伝達流体８が特定のエリアに自由に流れることを防止することによって、変形可能なチャンバ３２Ｃ内の音響伝達流体８のボリュームのより均等な分配を提供することができる。たとえば、バッフル３６は、被検者３が超音波トランスデューサ組立体１０を身につけたとき、変形可能なチャンバ３２Ｃの底部における（たとえば重力による）音響伝達流体８の溜まりを低減するように配置されてよい。そのような溜まりは、望ましくないことに変形可能なチャンバ３２Ｃの上部に空気ポケットを形成させる可能性がある。
【0066】
いくつかの実施形態では、バッフル３６は、溜まりを防止するのに役立つ１つまたは複数の特徴を含む。たとえば、バッフル３６は、外側表面３２Ａからの内側表面３２Ｂの分離を限定するように構築されてよい。バッフル３６は、低弾性または非弾性材料で作製されてよく、接着剤を介して外側表面３２Ａおよび内側表面３２Ｂに対して物理的に結合されてよい。チャンバ３２Ｃが満杯になると、バッフル３６は、変形可能なチャンバ３２Ｃが過剰に膨らまないようにするために、特定の距離を上回って外側表面３２Ａおよび内側表面３２Ｂが分離するのを防止する力をかけてよい。
【0067】
バッフル３６は、これが音響的に透過性であるか、またはほぼそうであるように、音響伝達流体８の音響インピーダンスと同じか、またはほぼ一致する音響インピーダンスを有する材料で作製されてよい。たとえば、バッフル３６は、約１．５４ＭＲａｙｌの音響インピーダンスを有するシリコーンで作製されてよく、音響伝達流体８は、約１．４８ＭＲａｙｌの音響インピーダンスを有する水であってよい。
【0068】
好ましくは、バッフル３６の厚さは、音響伝達流体８内にトランスデューサ要素２０によって発せられる超音波の波長よりかなり小さい。たとえば、バッフル３６は、約１ｍｍ以下の厚さを有してよく、この場合トランスデューサ要素２０は、約２２０ＫＨｚまでの周波数を有する超音波を送達するように構成され、音響伝達流体８は、水、または音の速度が水中の音の速度に近い別の流体である。
【0069】
いくつかの実施形態では、バッフル３６は、外側表面３２Ａと内側表面３２Ｂとの間を延びるように構築される。バッフル３６は、図１Ｄに示されるように穿孔部３７（たとえばバッフル３６と外側表面３２Ｂとの間の隙間）を残すように構築されてよい。穿孔部３７は、音響伝達流体８のいくらかの流れがバッフル３６を通過することを可能にする。穿孔部３７は、バッフル３６および変形可能なレセプタクル３２の接合部において気泡が形成される可能性を低減することができる。
【0070】
第１の例示的な実施形態の補足的特徴
超音波トランスデューサ組立体１０は、任意選択により、音響伝達流体８の流れおよび／または圧力特性を測定するように構成された１つまたは複数のセンサ４４（たとえば電子水圧センサ、流れセンサ、温度センサなど）を備える。センサ４４は、図１Ａに描かれるようにポート４０と油圧システム６との間に位置してよい。センサ４４は、油圧システム６および／または外部制御システム（図示されず）の一部として設けられた制御システムに対して電気的に接続されてよい。制御システムは、センサ４４を制御し、センサ４４にパワーを提供し、センサ４４の出力信号を読み取り、センサ値を処理するなどを行ってよい。
超音波トランスデューサ組立体１０は、任意選択により、音響伝達流体８の流れおよび／または圧力特性を測定するように構成された１つまたは複数のセンサ４４（たとえば電子水圧センサ、流れセンサ、温度センサなど）を備える。センサ４４は、図１Ａに描かれるようにポート４０と油圧システム６との間に位置してよい。センサ４４は、油圧システム６および／または外部制御システム（図示されず）の一部として設けられた制御システムに対して電気的に接続されてよい。制御システムは、センサ４４を制御し、センサ４４にパワーを提供し、センサ４４の出力信号を読み取り、センサ値を処理するなどを行ってよい。
【0071】
制御システムは、油圧システム６および／または超音波システム５に接続されてよく、またはその一部として設けられてよい。たとえば、油圧システム６は、制御システムを備えてよく、図１Ａに示されるようにシステム・インターフェース７を経由して超音波システム５に対して接続されてよい。
【0072】
図１Ａは、超音波システム５に対して超音波トランスデューサ組立体１０を電気的に接続する１つの例示的なやり方を図示する。図１Ａに示されるように、超音波トランスデューサ組立体１０は、トランスデューサ要素２０に対して接続されたワイヤを収容するケーブル・ハウジング層６０、および任意選択により、本明細書の他所でより詳細に説明されるようにセンサ４４、４６に対して接続するワイヤを含む。ワイヤは、束ねられてよく、またはケーブル・ハウジング層６０を通してコネクタ６２まで個々にルーティングされてよい。トランスデューサ要素２０と超音波システム５との間の電気接続は、コネクタ６２と対合する取り外し可能なケーブル・コネクタを通して行われてよい。ケーブル・ハウジング層６０は、ケーブル・ハウジング層６０に対して機械的支持を提供するための柱（図示されず）などの機械的構造を含んでよい。これらの柱は、機械的サブ構造１２からケーブル・ハウジング層６０の上部まで延びてよい。いくつかの実施形態では、コネクタ６２をトランスデューサ要素２０に接続するために、フレックス回路が使用される。
【0073】
いくつかの実施形態は、トランスデューサ要素２０が超音波エネルギーを被検者３の頭部２に対して送達するように動作されるとき、変形可能なチャンバ３２Ｃを出入りする音響伝達流体８の流れを制御するためのさまざまな方法の１つまたは複数を適用する。超音波システム５、油圧システム６、および超音波トランスデューサ組立体１０は、たとえば、以下の非限定的なやり方で動作されてよい。
【0074】
・油圧システム６は、弁４２、センサ４４、および／または外部制御システムから信号を受け取り、（たとえばシステム・インターフェース７を経由して）対応する信号を超音波システム５に対して伝達して、超音波伝達を開始および停止し、超音波伝達の特定の態様のタイミング（たとえば伝達パルス間のタイミング）を変調するなどを行う電子装置を備えてよい。
【0075】
・油圧システム６は、ジャケット３０へのおよびジャケット３０からの流体８の流れおよび／または変形可能なチャンバ３２Ｃ内の圧力を変調するように手動でまたは自動的に制御されてよい。
【0076】
・油圧システム６は、音響伝達流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃ内に圧送し、頭部２がジャケット３０によって抑えられていることに対応する閾値圧力をセンサ４４が検出したときに圧送を停止してよい。
【0077】
・油圧システム６は、変形可能なチャンバ３２Ｃを通して音響伝達流体８（たとえば脱気水）を連続的に流してよい。これは、気泡がジャケット３０の内側に蓄積する可能性を低減し得る。流体８を循環させることは、トランスデューサ要素２０を冷却するのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、油圧システム６は、流体８を変形可能なチャンバ３２Ｃ内に連続的に送達し、チャンバ３２Ｃに入る流体８の流れの速さを変調すること、および変形可能なチャンバ３２Ｃを出る流体８の流れを調節するために接続された弁を調整することの１つまたは複数によって、チャンバ３２Ｃ内の圧力を調節する。
【0078】
超音波トランスデューサ組立体１０はまた、任意選択により、１つまたは複数の温度センサ４６を備えてもよい。温度センサ４６は、たとえば、サーミスタ、サーモカップル、または他の適切な温度センサを備えてよい。温度センサ４６は、たとえば、次の１つまたは複数において音響伝達流体８の温度を測定するために置かれ、そのように構成されてよい。
【0079】
・頭部２近くの場所
・トランスデューサ要素２０近くの場所
・チャンバ３２Ｃの出口ポート
・チャンバ３２Ｃの入口ポート
・チャンバ３２Ｃの上部
いくつかの実施形態では、充填可能なジャケット３０は、１つまたは複数の温度センサ４６を備える。温度センサ４６は、変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂの外側（すなわち変形可能なレセプタクル３２と頭部２との間）に位置してよい。超音波トランスデューサ組立体１０が超音波システム５に対して接続されたとき、温度センサ４６は、センサ読み取り値を超音波システム５に対して伝達してよい。これにより、温度センサ４６の測定値に基づいて、超音波システム５がトランスデューサ要素２０を制御する（たとえば超音波エネルギー伝達を止める）ことが可能になる。たとえば、トランスデューサ要素２０は、温度センサ４６が閾値温度を測定するまで超音波エネルギーを送達するように制御されてよい。いくつかの実施形態では、温度センサ４６は、被検者３の皮膚温度を推定するように配向される。そのような実施形態では、閾値温度は、被検者３に対する不快感を防止するために、たとえば４０℃から４３℃の間の値に設定されてよい。
・トランスデューサ要素２０近くの場所
・チャンバ３２Ｃの出口ポート
・チャンバ３２Ｃの入口ポート
・チャンバ３２Ｃの上部
いくつかの実施形態では、充填可能なジャケット３０は、１つまたは複数の温度センサ４６を備える。温度センサ４６は、変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂの外側（すなわち変形可能なレセプタクル３２と頭部２との間）に位置してよい。超音波トランスデューサ組立体１０が超音波システム５に対して接続されたとき、温度センサ４６は、センサ読み取り値を超音波システム５に対して伝達してよい。これにより、温度センサ４６の測定値に基づいて、超音波システム５がトランスデューサ要素２０を制御する（たとえば超音波エネルギー伝達を止める）ことが可能になる。たとえば、トランスデューサ要素２０は、温度センサ４６が閾値温度を測定するまで超音波エネルギーを送達するように制御されてよい。いくつかの実施形態では、温度センサ４６は、被検者３の皮膚温度を推定するように配向される。そのような実施形態では、閾値温度は、被検者３に対する不快感を防止するために、たとえば４０℃から４３℃の間の値に設定されてよい。
【0080】
いくつかの実施形態では、温度センサ４６は、音響伝達流体８の温度を測定するように構成される。これらの実施形態では、温度センサ４６によって測定される温度は、油圧システム６に対して（たとえば超音波システム５およびシステム・インターフェース７を通して）伝達されてよい。油圧システム６は、温度測定値に基づいて、ジャケット３０に流入する音響伝達流体８の流量および／または温度を制御するように構成されてよい。
【0081】
いくつかの実施形態では、油圧システム６は、ジャケット３０に送達されている流体８の温度を調整するように動作可能な温度制御システムを備える。温度制御システムは、加熱器および／または冷却器を含んでよい。いくつかの実施形態では、音響伝達流体８の温度は、約３５℃から４０℃の範囲内に維持される。
【0082】
いくつかの実施形態では、温度センサ４６のいくつかまたはすべては、変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂ上に支持された導電体４７によって、他のシステム（たとえば超音波システム５、油圧システム６など）に対して相互接続される。たとえば、導電体は、導電性インクを使用して印刷することによって形成されてよい。導電体４７は、たとえば、変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂの外側に印刷されてよく、または別の形でそこに設けられてよい（図１Ｃを参照）。導電体４７は、外部システム（たとえば超音波システム５）に対する充填可能なジャケット３０のセンサ（たとえば温度センサ４６）の電気接続を提供してよい。
【0083】
たとえば、導電体４７は、温度センサ４６が信号を超音波システム５から受け取り、および／または超音波システム５に対して伝達することを可能にするために、機械的サブ構造１２上に支持された導電体に対して信号を運んでよい。たとえば、導電体４７は、センサ４６に対して、またセンサ４６から電流を運んでよい。電流は、温度センサ４６（および／または他のセンサ）にパワー供給し、および／または超音波システム５（またはジャケット３０の外部の別のシステム）に対してデータをアナログおよび／またはデジタルの形態で伝達してよい。
【0084】
いくつかの実施形態では、超音波システム５は、温度センサ４６からの受け取られたデータに基づいて、超音波伝達発射順序を変調し、および／または超音波システム５の他の動作を制御するように構成される。たとえば、温度センサ４６が閾値を上回る温度値を検出した場合、超音波エネルギーの伝達は、温度センサ４６がそれより低い（事前に設定された）温度値を検出するまで中断されてよい。
【0085】
図１Ｃに示される例示的な実施形態では、導電体４７Ａ、４７Ｂは、Ｏリング３４上に位置する導電性パッド４８を経由して金属ストリップ３４Ａ、３４Ｂに対して電気的に接続される。導電性パッド４８は、Ｏリング３４の一部の周りをポロイダル方向に延びるように成形されてよい。通常、導電性パッド４８の少なくとも一部は、図１Ｃに示されるように変形可能なレセプタクル３２の方に面するように（すなわち径方向に面するように）配向される。
【0086】
Ｏリング３４は、対応する第１および第２の導電体４７Ａ、４７Ｂに対して電気的に接続された第１および第２の導電性パッド４８を備えてよい。図１Ｃに示される例示的な実施形態では、第１の導電体４７Ａは、第１の導電性パッド４８を通して第１の導電性（たとえば金属）ストリップ３４Ａに対して電気的に接続され、第２の導電体４７Ｂは、第２の導電性パッド（図示されず）を通して第２の導電性ストリップ３４Ｂに対して電気的に接続される。
【0087】
第１のストリップ３４Ａおよび第２のストリップ３４Ｂは、互いから電気的に絶縁される。第１のストリップ３４Ａは、たとえば、センサ４６に対しておよび／またはセンサ４６から信号電流を運んでよい。第２のストリップ３４Ｂは、たとえば、電気的接地に対して接続されてよい。
【0088】
Ｏリング３４のように、ストリップ３４Ａ、３４Ｂは、変形可能なレセプタクル３２の周りを円周方向に延びてよい。Ｏリング３４が機械的サブ構造１２のチャネル１５に挿入されたとき、Ｏリング３４のストリップ３４Ａ、３４Ｂは、チャネル１５内に位置する対応する導電性ストリップ１５Ａ、１５Ｂと接触する。ストリップ１５Ａ、１５Ｂは、チャネル１５の周りを円周方向に延びてよい。
【0089】
充填可能なジャケット３０が複数のセンサ（たとえばいくつかの温度センサ４６）を備える実施形態では、Ｏリング３４のストリップ３４Ａ、３４Ｂおよびチャネル１５内に位置するストリップ１５Ａ、１５Ｂは、断続的であってよい（すなわち、これらは、セクションに分けられてよく、このとき各セクションは、セクションの他の１つから電気的に絶縁されている）。
【0090】
超音波トランスデューサ組立体１０は、幅広い範囲のバリエーションおよび／または補足的特徴を含んでよい。これらのバリエーションおよび／または補足的特徴は、適切な場合、上記で説明された超音波トランスデューサ組立体１０の実施形態のすべてに適用されてよく、非限定的に以下を含んでよい：
・変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂ（すなわち超音波トランスデューサ組立体１０が被検者３の頭部２上に装着されたときに被検者３の頭部２に隣接して位置するジャケット３０の表面）は、ゲル３３などの音響結合材料の層でコーティングされてよい。すなわち、音響結合ゲル３３の層が、変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂと被検者３の頭部２との間に適用されてよい。
・変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂ（すなわち超音波トランスデューサ組立体１０が被検者３の頭部２上に装着されたときに被検者３の頭部２に隣接して位置するジャケット３０の表面）は、ゲル３３などの音響結合材料の層でコーティングされてよい。すなわち、音響結合ゲル３３の層が、変形可能なレセプタクル３２の内側表面３２Ｂと被検者３の頭部２との間に適用されてよい。
【0091】
・超音波トランスデューサ組立体１０は、ジャケット３０内の気泡の存在を検出する気泡検出器（たとえば気泡を検出するように構成されたトランスデューサ要素２０）を含んでよい。油圧システム６および／または超音波トランスデューサ組立体１０は、（たとえば変形可能なチャンバ３２Ｃを空にし、再充填することによって、および／または変形可能なチャンバ３２Ｃに入る音響伝達流体８の流量を増大させることなどによって）、検出されたすべての気泡をジャケット３０から除去するように構成されてよい。
【0092】
・超音波トランスデューサ組立体１０は、それだけに限定されないが、ＥＥＧセンサ、モーション・センサ、および加速度計を含む他のセンサを含んでよい。そのようなセンサは、たとえば、超音波トランスデューサ組立体１０によって送達される超音波エネルギーを変調するために使用されてよい。
【0093】
図１Ｅは、超音波トランスデューサ組立体１０を被検者３の頭部２上に組み付け、装着するための例示的な方法１０００を図示するフローチャートである。工程１１００において、音響結合ゲル３３が頭部２に対して適用される。工程１２００において、音響結合ゲル３３は、機械的サブ構造１２の内側表面１２Ａに対して適用される。工程１２００は、工程１１００の前、後、または同時に行われてよい。
【0094】
工程１３００において、ジャケット３０は、機械的サブ構造１２に対して機械的に結合される。たとえば、工程１３００は、ジャケット３０のＯリング３４を機械的サブ構造１２のチャネル１５に挿入することを備えてよい。工程１３００は、弁４２を機械的サブ構造１２から突出させ、通過させるやり方でジャケット３０を機械的サブ構造１２に対して機械的に結合することを備えてよい。工程１３００は、工程１２００の前、最中、またはその後で実施されてよい。
【0095】
ジャケット３０を機械的サブ構造１２に対して機械的に結合した後、超音波トランスデューサ組立体１０は、工程１４００において被検者３の頭部２上に装着される。工程１４００は、超音波トランスデューサ組立体１０を所定場所に固定するために、フレーム１４を被検者３の顔に押さえ付けることを備えてよい。工程１５００において、油圧システム６は、超音波トランスデューサ組立体１０に対して（すなわちポート４０を通して）接続され、音響伝達流体８をジャケット３０内に圧送する。ジャケット３０が音響伝達流体８によって充填されたとき、ジャケット３０は、これが頭部２の形状に合わさるまで拡張する。これは、トランスデューサ要素２０と頭部２との間に良好な音響結合を達成するのに役立ち、機械的サブ構造１２および頭部２の相対動作を低減するのに役立つ。
【0096】
第２の例示的な実施形態
本発明の別の態様は、被検者の頭部の形状およびサイズに基づいて、種々の位置および／または配向をとってよいトランスデューサ要素を含む超音波トランスデューサ組立体に関する。そのようなトランスデューサ要素の位置および／または配向は被検者ごとに変わり得るため、ビーム成形における誤差を低減するためにトランスデューサ要素のこれらの位置および／または配向を測定するか、または少なくとも推定することが望ましい。ビーム成形誤差は、望ましくない音響ビーム・パターンおよび不正確な焦点などの問題を引き起こす可能性がある。
本発明の別の態様は、被検者の頭部の形状およびサイズに基づいて、種々の位置および／または配向をとってよいトランスデューサ要素を含む超音波トランスデューサ組立体に関する。そのようなトランスデューサ要素の位置および／または配向は被検者ごとに変わり得るため、ビーム成形における誤差を低減するためにトランスデューサ要素のこれらの位置および／または配向を測定するか、または少なくとも推定することが望ましい。ビーム成形誤差は、望ましくない音響ビーム・パターンおよび不正確な焦点などの問題を引き起こす可能性がある。
【0097】
いくつかの実施形態では、超音波トランスデューサ組立体は、トランスデューサ要素の位置、トランスデューサ要素の配向、頭部の位置および／または頭部の配向を測定または推定するように構成される。超音波トランスデューサ組立体は、これらの測定値または推定を超音波システムに対して伝達してよい。有利には、超音波システムは、超音波トランスデューサ組立体によって行われた測定に基づいて、超音波パラメータ（たとえば、励起されるトランスデューサ要素のセット、トランスデューサ要素の励起のタイミング、各トランスデューサ要素の励起の振幅、位相遅延など）を算出してよい。
【0098】
たとえば、超音波システム（たとえば超音波システム５）は、標的領域に対して有意義なやり方で超音波エネルギーを送達するように適正に配向されていない（たとえば斜めになりすぎている）トランスデューサ要素２０をオフにしてよい。これは、トランスデューサ要素２０の放射パターンが均一に球形でないために起こり得る。一例として、円形平面トランスデューサ要素２０は、ｊｉｎｃ関数（「ソンブレロ関数」と呼ばれることもある）を近似する放射パターンを発する。トランスデューサ要素２０から特定の角度に位置する標的点（すなわち被検者３の組織内の点）の場合、これらの点に送達される超音波エネルギーの量は、トランスデューサ要素２０のすぐ前に位置する標的点に送達される超音波エネルギーの量より少ない。超音波システム５は、トランスデューサ要素２０の場所および／または配向、トランスデューサ要素２０の事前に確立された放射パターン、トランスデューサ要素２０の寸法などに基づいて、特定の点に送達される超音波エネルギーの予想量を算出するように構成されてよい。算出された予想量が少なすぎる場合、トランスデューサ要素２０は、いくつかの場合においてオフにされてよい。
【0099】
別の例では、トランスデューサ要素２０の位置および配向は、特定のトランスデューサ要素２０と標的領域との間の音響経路長を算出するように超音波システムによって処理されてよい。音響経路長は、たとえば、（頭蓋骨、脳組織などの頭部組織のさまざまな層を含む）頭部２のモデルを作成し、トランスデューサ要素２０と標的領域との間の伝播経路を算出することによって算出されることが可能である。経路長が算出された後、超音波システムは、トランスデューサ要素２０に特定の位相で超音波エネルギーを送達させて、超音波エネルギーを標的領域に集束させてよい。
【0100】
図２は、第２の例示的な実施形態による超音波トランスデューサ組立体１０Ａを概略的に図示する。トランスデューサ組立体１０Ａは、被検者３の頭部２上に装着される。超音波トランスデューサ組立体１０Ａは、１つまたは複数のトランスデューサ要素ハウジング１２０を支持する剛性の機械的サブ構造１２を備える。超音波トランスデューサ組立体１０Ａは、任意選択により、上記で説明されたジャケット３０を含むが、これは通常必要ではない。
【0101】
図２に示されるように、剛性の機械的サブ構造１２は、剛性フレーム１４を備える。フレーム１４は、音響結合ゲル３３を頭部２上に維持するために被検者３の頭部２の周りを円周方向に延びる弾性バンド３５を含んでよい。バンド３５は、図２に示されるように機械的サブ構造１２の底部リムに融合されてよく、またはこれに対して機械的に結合されてよい。
【0102】
トランスデューサ要素ハウジング
図２Ａは、例示的なトランスデューサ要素ハウジング１２０の断面を概略的に図示する。トランスデューサ要素ハウジング１２０は、ハウジング・ベース１２１とハウジング本体１２２とを備える。ハウジング・ベース１２１は、機械的サブ構造１２に対して機械的に結合される。ハウジング本体１２２は、ばね懸架式シャフト１２５（たとえばばね１２４によって懸架されるシャフト１２５）を収容し、このばね懸架式シャフト１２５は、第１の端部１２５Ａにおいてトランスデューサ要素２０に対して結合され、第２の端部１２５Ｂにおいて１つまたは複数の枢動式支持体１３０に対して結合される。シャフト１２５は、任意選択により、枢動式支持体１３０および／またはトランスデューサ要素２０がトランスデューサ要素ハウジング１２０から分離することを防止するために第２の端部１２５Ｂに位置する蓋１２６を含む。
図２Ａは、例示的なトランスデューサ要素ハウジング１２０の断面を概略的に図示する。トランスデューサ要素ハウジング１２０は、ハウジング・ベース１２１とハウジング本体１２２とを備える。ハウジング・ベース１２１は、機械的サブ構造１２に対して機械的に結合される。ハウジング本体１２２は、ばね懸架式シャフト１２５（たとえばばね１２４によって懸架されるシャフト１２５）を収容し、このばね懸架式シャフト１２５は、第１の端部１２５Ａにおいてトランスデューサ要素２０に対して結合され、第２の端部１２５Ｂにおいて１つまたは複数の枢動式支持体１３０に対して結合される。シャフト１２５は、任意選択により、枢動式支持体１３０および／またはトランスデューサ要素２０がトランスデューサ要素ハウジング１２０から分離することを防止するために第２の端部１２５Ｂに位置する蓋１２６を含む。
【0103】
図２Ａに描かれるように、トランスデューサ要素２０は、通常、ハウジング・ベース１２１内の隙間１２１Ａを通って内方向に突出する。被検者３が超音波トランスデューサ組立体１０Ａを身につけたとき、頭部２は、トランスデューサ要素２０と接触する。いくつかの場合、頭部２は、トランスデューサ要素２０を軸１０１上で径方向外向きに機械的サブ構造１２に向かって押し出し得る。トランスデューサ要素２０が機械的サブ構造１２に向かって押し出されたとき、ばね１２４は、径方向軸１０１に沿って頭部２に向かってトランスデューサ要素２０上に復元力をかける。軸１０１に沿ったトランスデューサ要素２０の位置は、頭部２の形状および／またはサイズに基づいてシフトしてよい。
【0104】
支持体１３０は、シャフト１２５およびこれに対して結合されたトランスデューサ要素２０が１つまたは複数の軸の周りを回転することを可能にしてよい。図２Ａに示される例示的な実施形態では、枢動式支持体１３０は、頭部２の形状に合わさる配向（たとえばピッチおよびヨー）をトランスデューサ要素２０がとることを可能にするジンバル配置を備える。ジンバル配置は、第１の回転式主軸１３２Ａを介してトランスデューサ要素ハウジング１２０に対して結合された第１のリング１３０Ａ（すなわち外側リング）と、第２の回転式主軸１３２Ｂを介して第１のリング１３０Ａに対して結合された第２のリング１３０Ｂ（すなわち内側リング）とを含む（図２Ｂを参照）。第１の回転式主軸１３２Ａは、第１のリング１３０Ａが軸Ｂ－Ｂ’に沿って枢動することを可能にする。第２の回転式主軸１３２Ｂは、第２のリング１３０Ｂが軸Ｃ－Ｃ’に沿って枢動することを可能にする。
【0105】
シャフト１２５は、第２のリング１３０Ｂに対して結合される。シャフト１２５は、２つ以上のシャフトボール軸受１２３を介して第２のリング１３０Ｂに対して結合されてよい。たとえば、第２のリング１３０Ｂは、ボール軸受１２３を受け入れるためにその本体内に切断されたポケットを含んでよい。ボール軸受１２３は、たとえば、頭部２がトランスデューサ要素２０を押し付けたとき、シャフト１２５と接触し、シャフト１２５が軸１０１に沿って上下に移動するための転がり表面を提供する。
【0106】
いくつかの実施形態では、トランスデューサ要素ハウジング１２０は、１つまたは複数のリニア・エンコーダおよび／またはロータリ・エンコーダを含む。エンコーダの値は、マイクロプロセッサなどの電子デバイスによって読み取られてよい。エンコーダからの信号は、たとえば、配線によって運ばれてよく、この配線は、トランスデューサ要素ハウジング１２０内のチャネルおよび／または機械的サブ構造１２内のチャネルを通るようにルーティングされている。
【0107】
図２Ｂに示される例示的な実施形態では、トランスデューサ要素ハウジング１２０は、第１のリング１３０Ａの配向（すなわち軸Ｂ－Ｂ’に対する角度）を測定するための第１のロータリ・エンコーダ１３４Ａと、第２のリング１３０Ｂの配向（すなわち軸Ｃ－Ｃ’に対する角度）を測定するための第２のロータリ・エンコーダ１３４Ｂと、軸１０１に沿ったシャフト１２５の位置（すなわち初期位置に対する変位）を測定するためのリニア・エンコーダ１３４Ｃとを含む。
【0108】
いくつかの実施形態では、リニア・エンコーダ１３４Ｃは、図２Ａに示されるように第２のリング１３０Ｂ上に装着される。リニア・エンコーダ１３４Ｃは、シャフト１２５に近接して位置してよい。リニア・エンコーダ１３４Ｃは、磁石または磁気センサを含んでよく、シャフト１２５は、磁気ストリップ、またはリニア・エンコーダ１３４Ｃが初期位置からのシャフト１２５の（軸１０１に沿った）変位を測定することを可能にする他の適切なマーキングを含んでよい。
【0109】
有利には、本明細書において説明されるリニア・エンコーダおよび／またはロータリ・エンコーダは、各トランスデューサ要素２０の位置および／または配向の「ゼロ」状態などの基準位置を測定するように構成されてよい。超音波トランスデューサ組立体１０Ａを頭部２上に設置する前、ばね１２４は復元力を蓄えていないため、トランスデューサ要素２０のすべては内方向に付勢されている（すなわち機械的サブ構造１２から離れる方向に付勢されている）。ゼロ状態は、超音波トランスデューサ組立体１０Ａを頭部２上に装着した後の、各トランスデューサ要素２０の新しい位置および／または配向を決定するために使用されてよい。超音波トランスデューサ組立体１０Ａが頭部２上に装着されたとき、各トランスデューサ要素２０は、接触点における頭部２の位置および配向に対応する位置および配向をとる。本明細書において説明されるリニア・エンコーダおよび／またはロータリ・エンコーダは、トランスデューサ要素２０の位置および／または配向を測定し、測定値を超音波システム（たとえば超音波システム５）に対して伝えてよい。
【0110】
本明細書において説明されるトランスデューサ要素２０ならびにリニア・エンコーダおよび／またはロータリ・エンコーダは、超音波システムに対して接続可能であるパワー出力部に対して接続されたワイヤを経由してパワー供給されてよい。ワイヤは、超音波トランスデューサ組立体１０に関連して上記で説明されたケーブル・ハウジング層６０内に位置してよい。ケーブル・ハウジング層６０は、超音波システムに対して（たとえば取り外し可能なケーブルまたはコネクタを通して）接続するためのパワー出力部を含んでよい。
【0111】
第３の例示的な実施形態
図３は、被検者３の頭部２上に装着された、第３の例示的な実施形態による超音波トランスデューサ組立体１０Ｂを概略的に図示する。超音波トランスデューサ組立体１０Ｂは、１つまたは複数のトランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂを支持する非剛性（たとえば順応性のある）基板１２Ｂを備える。順応性のある基板１２Ｂは、可撓性および／または伸張可能であってよい。順応性のある基板１２Ｂは、それだけに限定されないが、シリコーン、Ｌｙｃｒａ（登録商標）、および弾性ゴムなどの１つまたは複数の材料で作製されてよい。
図３は、被検者３の頭部２上に装着された、第３の例示的な実施形態による超音波トランスデューサ組立体１０Ｂを概略的に図示する。超音波トランスデューサ組立体１０Ｂは、１つまたは複数のトランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂを支持する非剛性（たとえば順応性のある）基板１２Ｂを備える。順応性のある基板１２Ｂは、可撓性および／または伸張可能であってよい。順応性のある基板１２Ｂは、それだけに限定されないが、シリコーン、Ｌｙｃｒａ（登録商標）、および弾性ゴムなどの１つまたは複数の材料で作製されてよい。
【0112】
各トランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂは、トランスデューサ要素２０を収容する。トランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂは、さまざまな可能な機構を経由して順応性のある基板１２Ｂに対して機械的に結合されてよい。たとえば、トランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂは、順応性のある基板１２Ｂに対して糊付けされてよく、または接着されてよい。別の例として、順応性のある基板１２Ｂは、グロメット２００を含んでよく、トランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂは、グロメット２００に対して結合されてよい。これらの結合機構および順応性のある基板１２Ｂにより、各トランスデューサ要素２０が、トランスデューサ要素２０と頭部２の接触点における位置および配向に一致する位置および配向をとることが可能になる。
【0113】
図３Ａは、グロメット２００を通して順応性のある基板１２Ｂに対して結合された例示的なトランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂを示す。グロメット２００は、トランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂの対応するねじ山を受け取るためのねじ山を含んでよい。
【0114】
トランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂは、電気接続を順応性のある基板１２Ｂからトランスデューサ要素２０までルーティングすることを可能にする電気接続機構２１０を含んでよい。図３Ａに示される例示的な実施形態では、電気接続機構２１０は、トランスデューサ要素２０が頭部２との接触点の位置および配向をとることを可能にするサービス・ループを含む。順応性のある基板１２Ｂはまた、電気ワイヤのルーティングを可能にする順応性のあるチャネル２２０を含んでもよい。電気ワイヤは、順応性のある基板ケーブル・コネクタ２６０までルーティングされてよい。ケーブル・コネクタ２６０は、以下でより詳細に説明されるように、トランスデューサ要素２０の定位器２３０と定位センサ２５０との間の光経路を妨げない場所にあってよい。超音波トランスデューサ組立体１０Ｂを超音波システム５に対して接続するために、ケーブルが、ケーブル・コネクタ２６０と超音波システム５との間に接続されてよい。
【0115】
いくつかの実施形態では、トランスデューサ要素２０は、定位器２３０に対して機械的に結合される。定位器２３０は、反射表面を有するディスク、特有のパターンを有するディスク、反射表面を有するオブジェクトなどを含んでよい。定位器２３０は、トランスデューサ要素ハウジング１２０Ｂの一部として設けられてよい。定位器２３０は、たとえば、位置特定ベース２４５（図３を参照）上に設けられた定位センサ２５０に関連するトランスデューサ要素２０の位置および／または配向を示すように構成されてよい。トランスデューサ要素２０の位置および／または配向を測定することは、本明細書の他所においてより詳細に説明されるように、ビーム成形の精度を増大するのに役立つことができる。定位センサ２５０は、たとえば、光学（たとえばカメラ・ベースの）定位センサ、磁気式定位センサなどであってよい。
【0116】
図３Ｂは、位置特定ベース２４５、定位センサ２５０および定位器２３０の一セクションを概略的に図示する。図３Ｂに描かれるように、定位センサ２５０は、赤外線（ＩＲ）エミッタ２５２と、赤外線レシーバ２５４と、カメラ２５５とを含んでよい。定位センサ２５０は、任意選択により、制御された照明を提供するための光源（図示されず）を含む。動作において、ＩＲエミッタ２５２は、定位器２３０に向かって光を向けるように構成されてよく、ＩＲレシーバ２５４は、定位器２３０から反射された光を受け取るように構成されてよい。定位器２３０の位置は、たとえば、ＩＲエミッタ２５２とＩＲレシーバ２５４との間の光進行の飛行時間を算出することによって決定されてよい。
【0117】
トランスデューサ要素２０の配向は、図３Ｃ、図３Ｄ、および図３Ｅに図示されるようにカメラ２５５によって測定されてよい。たとえば、カメラ２５５は、定位器２３０の表面の画像をキャプチャし、この画像を分析するためにコンピューティング・デバイス（図示されず）に送ってよい。定位器２３０の表面が円形であり、カメラ２５５のカメラ軸に対して垂直である場合、画像は、図３Ｃに示されるような円形ディスクを示すことになる。定位器２３０の反射表面がピッチおよび／またはヨーにおいて角度がある場合、画像は楕円体を示すことになる。たとえば、定位器２３０の表面が図３ＣのＥ－Ｅ’軸の周りで回転される場合、カメラ２５５によって撮られる画像は、図３Ｄに示されるタイプの楕円体を示してよい。別の例として、定位器２３０の表面が図３ＣのＦ－Ｆ’軸の周りを回転される場合、カメラ２５５によって撮られる画像は、図３Ｅに示されるタイプの楕円体を示してよい。コンピューティング・デバイスは、カメラ２５５によって撮られた写真に基づいて、トランスデューサ要素２０の配向を計算または推定してよい。
【0118】
いくつかの実施形態では、超音波トランスデューサ組立体１０Ｂのトランスデューサ要素２０のいくつかまたはすべての位置および／または配向を測定するために、複数の定位センサ２５０が位置特定ベース２４５上に設置されてよい。いくつかの実施形態では、定位センサ２５０は、軸の周りで振動する機械的走査プラットフォーム上に装着される。走査プラットフォームは、定位センサ２５０の配向および／または場所を測定するエンコーダを含んでよい。これにより、より少ない定位センサ２５０を使用することが可能になる。
【0119】
定位センサ２５０は、上記で説明されたＩＲセンサおよびカメラ、ならびに／または他のタイプのセンサを含んでよい。たとえば、定位センサ２５０はまた、トランスデューサ要素２０の位置および／または配向を検出するために電磁センサおよび／または無線周波数センサを含んでもよい。
【0120】
すべての例示的な実施形態の補足的特徴
本明細書において説明される超音波トランスデューサ組立体（たとえば、超音波トランスデューサ組立体１０、１０Ａ、１０Ｂ）は、１つまたは複数のサブアレイ２１にグループ化されたトランスデューサ要素２０を含んでよい。図４Ａは、第１のサブアレイ２１Ａと第２のサブアレイ２１Ｂとを概略的に図示する。サブアレイ２１を形成するトランスデューサ要素２０のグループは、共通の基板または機械的サブ構造を共有してよい。すなわち、サブアレイ２１は、トランスデューサ要素２０を駆動するためにサブアレイ２１の構造内に一体化された伝達駆動電子装置などの電子装置を有する自己充足型ユニットであってよい。サブアレイ２１内の各トランスデューサ要素２０は、異なって最適化されてよく、および／または異なる機能を実施してよい。たとえば、サブアレイ２１内のいくつかのトランスデューサ要素２０は、低周波数超音波エネルギーを伝達するように最適化されてよく、サブアレイ２１内の他のトランスデューサ要素２０は、エコー超音波エネルギーを受け取るだけのように最適化されてよい。
本明細書において説明される超音波トランスデューサ組立体（たとえば、超音波トランスデューサ組立体１０、１０Ａ、１０Ｂ）は、１つまたは複数のサブアレイ２１にグループ化されたトランスデューサ要素２０を含んでよい。図４Ａは、第１のサブアレイ２１Ａと第２のサブアレイ２１Ｂとを概略的に図示する。サブアレイ２１を形成するトランスデューサ要素２０のグループは、共通の基板または機械的サブ構造を共有してよい。すなわち、サブアレイ２１は、トランスデューサ要素２０を駆動するためにサブアレイ２１の構造内に一体化された伝達駆動電子装置などの電子装置を有する自己充足型ユニットであってよい。サブアレイ２１内の各トランスデューサ要素２０は、異なって最適化されてよく、および／または異なる機能を実施してよい。たとえば、サブアレイ２１内のいくつかのトランスデューサ要素２０は、低周波数超音波エネルギーを伝達するように最適化されてよく、サブアレイ２１内の他のトランスデューサ要素２０は、エコー超音波エネルギーを受け取るだけのように最適化されてよい。
【0121】
有利には、サブアレイ２１は、超音波機械５をトランスデューサ要素２０に対して電気的に接続するために必要とされるケーブルの数および／または配線の複雑性を低減することができる。たとえば、超音波システム５からの単一のケーブルが、サブアレイ２１内に含まれた、一体化された電子装置を通してサブアレイ２１内の２つ以上のトランスデューサ要素２０を駆動してよい。一体化された電子装置は、超音波システム５から入力信号を受け取り、サブアレイ２１内のトランスデューサ要素２０を制御する１つまたは複数の制御信号を生成することができる。
【0122】
電子装置のタイプは、サブアレイ２１内に含まれるトランスデューサ要素２０のタイプに応じて決まり得る。たとえば、サブアレイ２１が低周波数トランスデューサ要素２０のみを含む場合、電子装置は、トランスデューサ要素２０ごとの超音波伝達ドライバ回路と、伝達ドライバ回路を通してトランスデューサ要素２０の動作を順序付けるためのデジタル電子装置と、超音波システムから情報を受け取り、情報を超音波システムに対して送るためのデジタル電子装置とを含んでよい。この場合、超音波システムと複数の要素を含むサブアレイ２１との間には、わずかな数のＤＣ電力線およびわずかな数のデジタル信号線だけが必要とされる。サブアレイ２１が複数の機能（たとえば、いくつかは低周波数超音波エネルギーを送達し、他のものはエコー超音波エネルギーを受け取るなど）を実行するトランスデューサ要素２０を含む場合、一体化された電子装置は、低ノイズ増幅器（受け取りモードで動作しているトランスデューサ要素２０ごとに１つ）および／または他の追加の回路を含んでよい。
【0123】
いくつかの実施形態では、サブアレイ２１内の定位器２３０の数は、トランスデューサ要素２０の数未満である。たとえば、サブアレイ２１Ａは、３つのトランスデューサ要素２０を含むが、定位器２３０は１つだけ含んでよい。サブアレイ２１Ａでは、各トランスデューサ要素２０は、同じ配向であるが異なる位置を有する。サブアレイ２１Ａ内の各トランスデューサ要素２０の互いに対する位置は、固定され、したがって知られているため、サブアレイ２１Ａ内の３つすべてのトランスデューサ要素２０の位置および配向は、定位器２３０から測定された位置および配向の値に基づいて算出されることが可能である。
【0124】
図４Ｂは、３つのサブアレイ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを有する超音波トランスデューサ組立体１０の例示的な実施形態を示す。本明細書において説明される超音波トランスデューサ組立体は、任意の適切な数のサブアレイ２１を含んでよい。
【0125】
本発明の追加の態様は、トランスデューサ要素２０と頭部２との間に音響結合を達成するための技術に関する。図５Ａは、髪４を有する被検者３を図示する。音響結合ゲルの層が、図５Ｂに示されるように、髪４（または被検者３が髪を有さない場合は頭皮）に適用されてよい。音響結合ゲルを頭部２に適用した後、頭部カバー９が、図５Ｃに示されるように頭部２を覆って置かれてよい。頭部カバー９は、弾性材料で作製されてよく、図５Ｃに示されるようにその底縁にきつい弾性バンド３５を含んでもよい。頭部カバー９の弾性特性により、カバー９がさまざまな頭部サイズおよび形状に対応することが可能になる。底縁にあるきつい弾性バンドは、カバー９の外側へのゲルの浸透を防止または低減する。頭部カバー９はまた、図５Ｃに示されるように１つまたは複数の穿孔部９Ａを含んでもよい。穿孔部９Ａは、カバー９が頭部２を覆って嵌められたときに空気が逃げることを可能にする。穿孔部９Ａは、空気が存在し得る場所において頭部２にゲルを適用するために使用されてもよい。頭部カバー９は、シリコーン、ナイロンなどのさまざまな材料で作製されてよい。頭部カバー９は、単回使用製品（たとえば使い捨て材料で作製される）であってよい。
【0126】
本発明の別の追加の態様は、超音波トランスデューサ組立体に関連する頭部の相対位置を測定するために、本明細書において説明される超音波トランスデューサ組立体に接続して使用され得る撮像アレイに関する。いくつかの場合、超音波トランスデューサ組立体１０に関連する頭部２の位置を測定または推定することが望ましい。超音波トランスデューサ組立体１０に関連する頭部２の位置を測定または推定するために、トランスデューサ要素２０の少なくともいくつかが、被検者３の頭蓋骨の薄い部分（すなわち音響窓）に隣接して位置決めされてよい。被検者３の生体構造（たとえば大脳動脈輪）の超音波画像が、そのようなトランスデューサ要素２０を使用して得られる。結果として生じた画像は、次いで、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）などの別のモダリティによって事前に得られた被検者３の画像と位置合わせされてよく、またはこれに登録されてよい。ＭＲＩは、脳の高解像の診断品質画像を生み出すことができるので、たとえば、血液脳関門を開くことによって治療を必要とする脳のエリアが、これらの画像を使用して有資格者によって決定または選択されることが可能である。
【0127】
治療を必要とするエリアの相対位置は、超音波によって撮像されている生体構造に対して知られているため、この情報は、中継されて超音波システム５に戻されることが可能である。この情報は、治療が所望の場所に送達されるように活性化され得るトランスデューサ組立体の低周波数治療要素のセットを算出するために使用されることが可能である。
【0128】
図６は、超音波トランスデューサ組立体１０に関連する頭部２の配向を測定する例示的な方法を図示する。図６に描かれるように、いくつかのトランスデューサ要素２０（すなわち黒色のもの）が、被検者３の頭蓋骨の薄いエリアに隣接して位置決めされ、頭蓋骨の内側の生体構造を撮像するのに最適に位置決めされる。他のトランスデューサ要素２０（すなわち白色のもの）は、低周波数治療要素である。本明細書において説明される技術を使用して、各トランスデューサ要素２０の相対位置および配向が算出される。特に、治療トランスデューサ要素２０の相対位置および配向が、撮像要素に対して算出される。治療を受け取る必要がある生体構造の位置は、超音波とＭＲＩの位置合わせを通して知られているため、算出が実施されて、どの治療要素のセットが活性化される必要があるかを決定することができる。
【0129】
用語の解釈
文脈によって別途明確に必要とされない限り、本説明および特許請求の範囲を通じて、
・「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などは、排他的または網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味、すなわち、「それだけに限定されないが、含む」の意味で解釈されるものである。
文脈によって別途明確に必要とされない限り、本説明および特許請求の範囲を通じて、
・「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などは、排他的または網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味、すなわち、「それだけに限定されないが、含む」の意味で解釈されるものである。
【0130】
・「接続される」、「結合される」、「取り付けられる」またはそれらのいかなる変形形態も、２つ以上の要素間の直接的または間接的な任意の接続または結合を意味する。要素間の結合、接続または取り付けは、物理的、論理的、またはそれらの組み合わせであることができる。
【0131】
・「本明細書において」、「上記で」、「以下で」、および類似の意味の単語は、本明細書を説明するために使用されるとき、本明細書の任意の特定の部分ではなく、本明細書を全体として参照するものとする。
【0132】
・２つ以上の項目のリストへの参照における「または」は、単語の次の解釈のすべて：リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目のすべて、およびリスト内の項目の任意の組み合わせを対象とする。
【0133】
・単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、任意の適切な複数形の意味も含む。
本説明および任意の添付の特許請求の範囲（存在する場合）において使用される、「縦方向」、「横断方向」、「水平」、「上向き」、「下向き」、「前方」、「後方」、「内向き」、「外向き」、「縦方向」、「横断方向」、「左」、「右」、「前部」、「後部」、「上部」、「底部」、「下方」、「上方」、「下」などの方向を表示する単語は、説明および図示される装置の特有の方向によって決まる。本明細書において説明される主題は、さまざまな代替の配向をとってよい。したがって、これらの方向的用語は、厳密に定義されず、狭く解釈されてはならない。
本説明および任意の添付の特許請求の範囲（存在する場合）において使用される、「縦方向」、「横断方向」、「水平」、「上向き」、「下向き」、「前方」、「後方」、「内向き」、「外向き」、「縦方向」、「横断方向」、「左」、「右」、「前部」、「後部」、「上部」、「底部」、「下方」、「上方」、「下」などの方向を表示する単語は、説明および図示される装置の特有の方向によって決まる。本明細書において説明される主題は、さまざまな代替の配向をとってよい。したがって、これらの方向的用語は、厳密に定義されず、狭く解釈されてはならない。
【0134】
本発明の実装形態は、特別に設計されたハードウェア、構成可能なハードウェア、データ・プロセッサ上で実行することができるソフトウェア（任意選択で、「ファームウェア」を備えてよい）の提供によって構成されたプログラマブル・データ・プロセッサ、本明細書において詳細に説明される方法における１つもしくは複数の工程を実施するように特別にプログラムされ、構成され、または構築された特殊目的コンピュータまたはデータ・プロセッサおよび／またはこれらの２つ以上の組み合わせを使用して実装されてよい。特別に設計されたハードウェアの例は、ロジック回路、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、大規模集積回路（「ＬＳＩ」）、超大規模集積回路（「ＶＬＳＩ」）などである。構成可能なハードウェアの例は、プログラマブル・アレイ・ロジック（「ＰＡＬ」）、プログラマブル・ロジック・アレイ（「ＰＬＡ」）、およびフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（「ＦＰＧＡ」）などの１つまたは複数のプログラマブル・ロジック・デバイスである。プログラマブル・データ・プロセッサの例は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）、埋め込みプロセッサ、グラフィックス・プロセッサ、数値演算コプロセッサ、汎用コンピュータ、サーバ・コンピュータ、クラウド・コンピュータ、メインフレーム・コンピュータ、コンピュータ・ワークステーションなどである。たとえば、本明細書において説明される（たとえば、超音波システム５および／または油圧システム６を備えてよい）装置の制御システム用の制御回路内の１つまたは複数のデータ・プロセッサは、プロセッサがアクセス可能なプログラム・メモリ内でソフトウェア命令を実行することによって、および／またはロジック回路もしくはＦＰＧＡなどの構成可能なデバイス内で構成されたロジックによりデータを処理することによって、本明細書において説明される方法を実装してよい。
【0135】
処理は、集中化されてよく、または分散化されてよい。処理が分散化される場合、ソフトウェアおよび／またはデータを含む情報は、中央にあるままでよく、または分散化されてよい。そのような情報は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、またはインターネット、有線もしくは無線のデータ・リンク、電磁信号、または他のデータ通信チャネルなどの通信ネットワークを経由して異なる機能ユニット間で交換されてよい。
【0136】
プロセスまたはブロックは所与の順で提示されているが、代替の例は、異なる順で、工程を有するルーチンを実施してよく、またはブロックを有するシステムを用いてよく、いくつかのプロセスまたはブロックが、代替策または副組み合わせを提供するために、削除、移動、追加、再分割、組み合わせ、および／または改変されてよい。これらのプロセスまたはブロックのそれぞれは、さまざまな異なるやり方で実装されてよい。また、プロセスまたはブロックは、時に、連続的に実施されるように示されているが、これらのプロセスまたはブロックは、その代わりに並列に実施されてよく、または異なる時間に実施されてよい。
【0137】
構成要素（たとえば、ジャケット、弁、センサ、組立体、サブ構造、基板など）が上記で参照される場合、別途表示されない限り、その構成要素への参照（「手段」への参照を含む）は、その構成要素の等価物として、本発明の図示される例示的な実装形態における機能を実施する開示された構造に構造的に等価でない構成要素を含む、説明された構成要素の機能を実施する（すなわち、機能的に等価である）任意の構成要素を含むと解釈されなければならない。
【0138】
システム、方法、および装置の特有の例が、図示の目的で本明細書において説明されてきた。これらは例にすぎない。本明細書において提供される技術は、上記で説明された例示的なシステム以外のシステムに適用されることが可能である。多くの変更、改変、追加、省略、および置換が、本発明の実践において可能である。本発明は、当業者に明らかであろう、説明される実装形態におけるバリエーションを含み、これらのバリエーションは、特徴、要素、および／または行為を等価の特徴、要素、および／もしくは行為と置き換えること、異なる実装形態からの特徴、要素、および／または行為を混合し、一致させること、本明細書において説明される実装形態からの特徴、要素、および／または行為を、他の技術の特徴、要素、および／または行為と組み合わせること、ならびに／または説明された実装形態からの特徴、要素、および／または行為の組み合わせを省略することによって得られるバリエーションを含む。
【0139】
さまざまな特徴が、「いくつかの実施形態」内に存在するものとして本明細書において説明されている。そのような特徴は、必須ではなく、すべての実施形態に存在しなくてよい。本発明の実施形態は、そのような特徴を含まなくてもよく、いずれか１つまたはその２つ以上の任意の組み合わせを含んでもよい。そのような特徴のすべての可能な組み合わせは、そのような特徴が異なる図に示され、および／または異なるセクションまたは段落において説明される場合であっても本開示によって企図される。これは、そのような特定の特徴のものが、不適合な特徴を組み合わせる実用的な実施形態を当業者が構築することは不可能であろうという意味で、そのような特徴の他のものに不適合である範囲にのみ限定される。その結果、「いくつかの実施形態」が特徴Ａを所有し、「いくつかの実施形態」が特徴Ｂと所有するという説明は、本発明者が、（説明が別途述べない限り、または特徴ＡおよびＢが基本的に不適合でない限り）特徴ＡおよびＢを組み合わせる実施形態も企図することの明示的な表示として解釈されなければならない。
【0140】
したがって、これ以降に導入される特許請求の範囲は、合理的に推測され得るすべてのそのような改変、置換、追加、省略、および副組み合わせを含むように解釈されることが意図される。特許請求の範囲は、例に記載される好ましい実装形態によって制限されてはならず、全体として説明に矛盾が無い最も広範な解釈が与えられなければならない。
【図1】
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図2】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【国際調査報告】