JP2018198937A - 多焦点超音波治療のためのデバイス及び方法 - Google Patents

多焦点超音波治療のためのデバイス及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の超音波処置点又は焦点ゾーンを設けるデバイス、システム、及び方法を提供する。【解決手段】皮膚科美容処置及びイメージングシステム及び方法は、組織内の複数の美容処置ゾーンを同時に又は実質的に同時に生成する変換器の使用を含むことができる。システムは、ハンドワンド１００、取外し可能な変換器モジュール２００、制御モジュール、及び／又はグラフィカルユーザーインターフェースを含むことができる。美容処置システムは、眉リフト、脂肪低減、発汗低減、及びデコルタージュの処置を含む、美容プロシージャにおいて使用される場合がある。皮膚引締め、皺及び脂肪線のリフト及び改善が提供される。【選択図】図２

Description

本出願は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす２０１３年３月８日に出願された米国仮出願第６１／７７４，７８５号からの優先権の利益を主張する。
本発明の幾つかの実施形態は、包括的には美容効果を達成する非侵襲的エネルギーに基づく処置に関する。例えば、幾つかの実施形態は、包括的に、種々の処置及び／又はイメージングプロシージャを安全かつ効果的に実施するために複数の超音波処置点又は焦点ゾーンを設けるデバイス、システム、及び方法に関する。幾つかの実施形態は、変調及び／又はマルチフェージング（multiphasing）によって種々の処置及び／又はイメージングプロシージャを実施するために、超音波治療ビームを２つ、３つ、４つ、又はそれより多い数の焦点ゾーンに分割することに関する。幾つかの実施形態は、ポーリング技法によって種々の処置及び／又はイメージングプロシージャを実施するために、超音波治療ビームを２つ、３つ、４つ、又はそれより多い数の焦点ゾーンに分割することに関する。美容及び又は医療プロシージャにおいて超音波治療を複数の焦点に方向付けるデバイス及び方法が、幾つかの実施形態において提供される。
多くの美容プロシージャは、侵襲的手術を必要とする場合がある侵襲的プロシージャを伴う。患者は、数週間の回復時間に耐えなければならないだけでなく、多くの場合に美的処置（aesthetic treatment）のための危険な美的プロシージャを受けることを要求される。
エネルギーに基づく処置が美容及び医療目的で開示されてきたが、的を絞りかつ精密な超音波を使用して美的効果を成功裡に達成し、種々の処置及び／又はイメージングプロシージャを実施するために超音波治療ビームを２つ、３つ、４つ、又はそれより多い数の焦点ゾーンに分割することで熱経路を介して目に見えかつ有効な美容結果をもたらすプロシージャは、本出願人の知る限りでは、本出願人自身の研究以外にはない。
本明細書で開示される幾つかの実施形態において、非侵襲的超音波は、以下の効果の１つ又は複数を達成するために使用される。以下の効果とは、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減（wrinkle reduction）、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去（sun spot removal）、ニキビ処置、吹き出物低減である。デコルタージュ（decolletage）の処置は幾つかの実施形態において提供される。別の実施形態において、デバイスを、脂肪組織（例えば、脂肪）に関して使用することができる。別の実施形態において、デバイス及び／又は方法を、陰部（例えば、膣の支持組織を引締める等のための膣若返り（vaginal rejuvenation）及び／又は膣引締め）に適用することができる。
種々の実施形態によれば、美容超音波処置システム及び／又は方法は、単一の又は複数の美容処置ゾーン及び／又は熱凝固点を非侵襲的に生成することができ、そこでは超音波が、皮膚表面下の組織において処置領域内の１つ又は複数の場所に集束される。幾つかのシステム及び方法は、組織内の異なる場所、例えば異なる深度、高さ、幅、及び／又は位置に美容処置を提供する。一実施形態において、方法及びシステムは、複数深度変換器システムを備え、複数深度変換器システムは、２つ以上の関心の領域、例えば、関心の深い処置領域、関心の表在（superficial）領域、及び／又は関心の皮下（subcutaneous）領域のうちの少なくとも２つの関心の領域の間に超音波処置を提供するように構成される。一実施形態において、方法及びシステムは、変換器システムを備え、変換器システムは、関心の２つ以上の領域、例えば、組織内の関心の領域内の種々の場所の（例えば、固定の又は可変の深度、高さ、幅、配向等の）少なくとも２つの地点の間に超音波処置を提供するように構成される。幾つかの実施形態は、美容処置ゾーンのため及び／又は組織内の関心の領域内でイメージングするために、２つ、３つ、４つ、又はそれより多い数の焦点（例えば、複数の焦点、多焦点）に集束するようビームを分割することができる。焦点の位置を、組織内で軸方向に、横方向に、又はその他の方法で位置決めすることができる。幾つかの実施形態は、焦点の場所の位置特定、変換器から反射表面までの距離を変更すること、及び／又は関心の領域に集束されるか若しくはアンフォーカスされるエネルギーの角度を変更すること等によって空間的制御のために構成することができ、及び／又は、変換器の周波数、駆動振幅、及びタイミングの変化を制御すること等によって時間的制御のために構成することができる。幾つかの実施形態において、ポーリング、相ポーリング、２位相ポーリング、及び／又は多位相ポーリングによる複数の処置ゾーン又は焦点の位置決め。幾つかの実施形態において、一実施形態では電気的フェージング等のフェージングによる複数の処置ゾーン又は焦点の位置決め。結果として、処置領域の場所、関心の領域内の処置ゾーン又は病変の数、形状、大きさ、及び／又は体積、並びに、熱的条件の変化を、経時的に動的に制御することができる。
種々の実施形態によれば、美容超音波処置システム及び／又は方法は、位相変調、ポーリング、非線形音響学（nonlinear acoustics）、及び／又はフーリエ変換のうちの１つ又は複数を使用して複数の美容処置ゾーンを生成して、１つ又は複数の超音波部分を有する任意の空間的で周期的なパターンを生成することができる。一実施形態において、システムは、セラミックレベルのポーリングを使用して単一の又は複数の処置ゾーンを、同時に又は順次に送出する。一実施形態において、ポーリングパターンは、焦点深度及び周波数及び奇関数又は偶関数の使用の関数である。一実施形態において、プロセスは、任意の空間的で周期的なパターンを生成するために２つ以上の次元で使用することができる。一実施形態において、超音波ビームは、非線形音響学及びフーリエ変換の使用によって、処置時間を大幅に減少させるために軸方向及び横方向に分割される。一実施形態において、システムからの変調及びセラミック又は変換器からの振幅変調を使用して、組織内に複数の処置ゾーンを、順次に又は同時に配置することができる。
一実施形態において、美的イメージング及び処置システムは、振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備える超音波プローブを備える。一実施形態において、本システムは、超音波変換器を制御するための超音波プローブに結合された制御モジュールを備える。
種々の実施形態において、複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる。一実施形態において、第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第１のゾーンは第２のゾーンと異なる。一実施形態において、第１の美容処置ゾーンは第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、第２の美容処置ゾーンは第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む。一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なり、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、複数の位相は離散的位相値を含む。一実施形態において、超音波変換器は、圧電材料を含み、超音波変換器の複数の部分は、超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される。一実施形態において、複数の圧電材料の変化は、圧電材料の膨張及び圧電材料の収縮の少なくとも一方を含む。一実施形態において、超音波変換器の少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、圧電の少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の振幅は経時的に変化する。一実施形態において、本システムは、複数の個々の美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される移動機構を更に備える。一実施形態において、個々の美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する。種々の実施形態において、超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。一実施形態において、超音波変換器は、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の超音波治療の音響パワーを提供して、組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される。
一実施形態において、美容処置で使用するための美容イメージング及び処置システムは、超音波プローブ及び制御モジュールを含む。超音波プローブは、超音波イメージングを提供する超音波イメージング機能を動作可能に制御する第１のスイッチと、超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する第２のスイッチと、個々の熱的美容処置ゾーンの少なくとも１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構とを含む。一実施形態において、システムはまた、変換器モジュールを含む。一実施形態において、変換器モジュールは、超音波イメージングと超音波処置の両方のために構成される。一実施形態において、変換器モジュールは、超音波プローブに結合するように構成される。一実施形態において、変換器モジュールは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される変換器モジュールを含む。一実施形態において、変換器モジュールは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び移動機構の少なくとも１つに動作可能に結合されるように構成される。一実施形態において、制御モジュールは、変換器モジュールを制御するためのプロセッサ及びディスプレイを含む。
種々の実施形態において、複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる。一実施形態において、第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第１のゾーンは第２のゾーンと異なる。一実施形態において、第１の美容処置ゾーンは第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、第２の美容処置ゾーンは第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む。一実施形態において、変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、変換器モジュールは、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、変換器モジュールは、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、複数の位相は離散的位相値を含む。一実施形態において、変換器モジュールは、圧電材料を含むように構成され、変換器モジュールの複数の部分は、超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される。一実施形態において、複数の圧電材料の変化は、材料の膨張及び材料の収縮の少なくとも一方を含む。一実施形態において、変換器モジュールの少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、変換器モジュールの少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の振幅は経時的に変化する。一実施形態において、移動機構は、複数の個々の熱的美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される。一実施形態において、個々の熱的美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する。一実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、ユーザー操作式ボタン又はキーを備える。一実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチの少なくとも一方は、制御モジュールによって作動される。一実施形態において、超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。一実施形態において、超音波変換器は、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の超音波治療の音響パワーを提供して、組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される。
一実施形態において、処置システムは、超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドとを備える。一実施形態において、ハンドワンドは、熱的美容処置ゾーン内に位置決めされた或る焦点深度の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される変換器を備え、変換器は、焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように更に構成される。
一実施形態において、美容プロシージャを実施する方法は、超音波モジュールを超音波プローブに結合することを含み、超音波プローブは、音響イメージングを制御する第１のスイッチを含み、超音波プローブは、複数の個々の美容処置ゾーンをもたらす、音響治療を制御する第２のスイッチを含み、超音波プローブは、個々の美容処置ゾーンの間に所望の間隔を設ける移動機構を備える。一実施形態において、本方法は、変換器モジュールを被検者の皮膚表面と接触させることを含む。一実施形態において、本方法は、超音波プローブ上の第１のスイッチを作動して、変換器モジュールによって、皮膚表面下の領域を音響的にイメージングすることを含む。一実施形態において、本方法は、超音波プローブ上の第２のスイッチを作動して、変換器モジュールによって、移動機構によって制御される個々の美容処置ゾーンの所望のシーケンスで皮膚表面下の領域を音響的に処置することを含み、変換器モジュールは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備える。
一実施形態において、処置システムは、超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドとを備える。一実施形態において、ハンドワンドは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される変換器を備える。
一実施形態において、美的イメージング及び処置システムの使用は、皮膚の非侵襲的美容処置のためである。
種々の実施形態によれば、超音波変換器によって複数の焦点を生成するための美容超音波処置システムは、振幅変調ポーリング（amplitude modulation poling）及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備える超音波プローブと、超音波変換器を制御するための超音波プローブに結合された制御モジュールとを含む。
一実施形態において、超音波変換器は、単一の超音波変換素子を備える。一実施形態において、複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる。一実施形態において、第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第１のゾーンは第２のゾーンと異なる。一実施形態において、第１の美容処置ゾーンは第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、第２の美容処置ゾーンは第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む。
一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なり、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、複数の位相は離散的位相値を含む。一実施形態において、超音波変換器は、圧電材料を含み、超音波変換器の複数の部分は、超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される。一実施形態において、複数の圧電材料の変化は、圧電材料の膨張及び圧電材料の収縮の少なくとも一方を含む。一実施形態において、超音波変換器の少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、圧電の少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の振幅は経時的に変化する。
一実施形態において、本システムは、複数の個々の美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される移動機構を更に備える。一実施形態において、個々の美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する。
種々の実施形態において、超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。
一実施形態において、超音波変換器は、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の超音波治療の音響パワーを提供して、組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される。
種々の実施形態によれば、超音波変換器によって複数の焦点を生成するための美容処置で使用するための美容処置システムは、超音波プローブを含み、超音波プローブは、超音波イメージングを提供する超音波イメージング機能を動作可能に制御する第１のスイッチと、超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する第２のスイッチと、個々の熱的美容処置ゾーンの少なくとも１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構とを含む。本システムは、振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、超音波治療を適用するように構成される変換器モジュールと、制御モジュールとを含み、変換器モジュールは、超音波イメージングと超音波処置の両方のために構成され、変換器モジュールは、超音波プローブに結合するように構成され、変換器モジュールは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備え、変換器モジュールは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び移動機構の少なくとも１つに動作可能に結合されるように構成され、制御モジュールは、変換器モジュールを制御するためのプロセッサ及びディスプレイを備える。
一実施形態において、複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる。一実施形態において、第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第１のゾーンは第２のゾーンと異なる。一実施形態において、第１の美容処置ゾーンは第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、第２の美容処置ゾーンは第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む。
一実施形態において、変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、変換器モジュールは、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。また、変換器モジュールは、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、複数の位相は離散的位相値を含む。一実施形態において、変換器モジュールは、圧電材料を含み、変換器モジュールの複数の部分は、超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される。一実施形態において、複数の圧電材料の変化は、材料の膨張及び材料の収縮の少なくとも一方を含む。一実施形態において、変換器モジュールの少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、変換器モジュールの少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の振幅は経時的に変化する。
一実施形態において、移動機構は、複数の個々の熱的美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される。一実施形態において、個々の熱的美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する。一実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、ユーザー操作式ボタン又はキーを備える。一実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチの少なくとも一方は、制御モジュールによって作動される。
一実施形態において、超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。
一実施形態において、超音波変換器は、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の超音波治療の音響パワーを提供して、組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される。
種々の実施形態によれば、処置システムは、超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドとを備える。ハンドワンドは、熱的美容処置ゾーン内に位置決めされた或る焦点深度の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される変換器を備え、変換器は、焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように更に構成される。
種々の実施形態によれば、単一変換器によって複数の焦点を生成することによって皮膚に対して非侵襲的美容プロシージャを実施する方法は、超音波モジュールを超音波プローブに結合することを含み、超音波プローブは、音響イメージングを制御する第１のスイッチを備え、超音波プローブは、複数の個々の美容処置ゾーンをもたらす、音響治療を制御する第２のスイッチを備え、超音波プローブは、個々の美容処置ゾーンの間に所望の間隔を設ける移動機構を備える。また、本方法は、変換器モジュールを被検者の皮膚表面と接触させることと、超音波プローブ上の第１のスイッチを作動して、変換器モジュールによって、皮膚表面下の領域を音響的にイメージングすることと、超音波プローブ上の第２のスイッチを作動して、変換器モジュールによって、移動機構によって制御される個々の美容処置ゾーンの所望のシーケンスで皮膚表面下の領域を音響的に処置することとを含み、変換器モジュールは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される単一超音波変換器を備える。
種々の実施形態によれば、超音波変換器によって組織内に複数の焦点を生成するための美的処置システムは、超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドとを備える。ハンドワンドは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される変換器を備える。種々の実施形態によれば、美的処置システムの使用は、皮膚の非侵襲的美容処置のためである。
種々の実施形態によれば、超音波変換器によって複数の焦点を生成するための美容超音波処置システムは、振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備える超音波プローブと、超音波変換器を制御するための超音波プローブに結合された制御モジュールとを含む。一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なり、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、複数の位相は離散的位相値を含む。一実施形態において、超音波変換器は、圧電材料を含み、超音波変換器の複数の部分は、超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される。一実施形態において、複数の圧電材料の変化は、圧電材料の膨張及び圧電材料の収縮の少なくとも一方を含む。一実施形態において、超音波変換器の少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、圧電の少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の振幅は経時的に変化する。種々の超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。
種々の実施形態によれば、超音波変換器によって複数の焦点を生成するための美容処置で使用するための美容処置システムは、超音波プローブを含み、超音波プローブは、超音波イメージングを提供する超音波イメージング機能を動作可能に制御する第１のスイッチと、超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する第２のスイッチと、個々の熱的美容処置ゾーンの少なくとも１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構とを含む。本システムは、振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、超音波治療を適用するように構成される変換器モジュールと、制御モジュールとを含み、変換器モジュールは、超音波イメージングと超音波処置の両方のために構成され、変換器モジュールは、超音波プローブに結合するように構成され、変換器モジュールは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備え、変換器モジュールは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び移動機構の少なくとも１つに動作可能に結合されるように構成され、制御モジュールは、変換器モジュールを制御するためのプロセッサ及びディスプレイを備える。一実施形態において、超音波モジュールは単一超音波変換器を備える。一実施形態において、超音波モジュールは単一超音波変換素子を備える。一実施形態において、超音波モジュールは、単一超音波変換素子を備える単一超音波変換器を備える。一実施形態において、複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる。一実施形態において、第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第１のゾーンは第２のゾーンと異なる。一実施形態において、第１の美容処置ゾーンは第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、第２の美容処置ゾーンは第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む。一実施形態において、変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、変換器モジュールは、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。また、変換器モジュールは、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、複数の位相は離散的位相値を含む。一実施形態において、変換器モジュールは、圧電材料を含み、変換器モジュールの複数の部分は、超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される。一実施形態において、複数の圧電材料の変化は、材料の膨張及び材料の収縮の少なくとも一方を含む。一実施形態において、変換器モジュールの少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、変換器モジュールの少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の振幅は経時的に変化する。複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされ、超音波変換器は、単一超音波変換素子を備える。一実施形態において、第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第１のゾーンは第２のゾーンと異なる。一実施形態において、第１の美容処置ゾーンは第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、第２の美容処置ゾーンは第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む。一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なり、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、複数の位相は離散的位相値を含む。一実施形態において、超音波変換器は、圧電材料を含み、超音波変換器の複数の部分は、超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される。一実施形態において、複数の圧電材料の変化は、圧電材料の膨張及び圧電材料の収縮の少なくとも一方を含む。一実施形態において、超音波変換器の少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、超音波変換器の少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の振幅は経時的に変化する。一実施形態において、移動機構は、複数の個々の熱的美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される。一実施形態において、個々の熱的美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する。一実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、ユーザー操作式ボタン又はキーを備える。一実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチの少なくとも一方は、制御モジュールによって作動される。一実施形態において、超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。
一実施形態において、美容処置で使用するための美的イメージング及び処置システムは、或る焦点深度の複数の場所における組織の超音波イメージング及び超音波処置のために構成される超音波プローブを含む。一実施形態において、超音波プローブは、超音波プローブに結合するように構成される超音波モジュールを含み、超音波モジュールは、焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備える。一実施形態において、第１のスイッチは超音波イメージングを提供する超音波イメージング機能を動作可能に制御する。一実施形態において、第２のスイッチは超音波治療を提供するため超音波処置機能を動作可能に制御する。一実施形態において、移動機構は、個々の熱的美容処置ゾーンの少なくとも１つのシーケンスで超音波治療を方向付けるように構成され、変換器モジュールは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び移動機構の少なくとも１つに動作可能に結合されるように構成される。一実施形態において、制御モジュールは、変換器モジュールを制御するためのプロセッサ及びディスプレイを備える。一実施形態において、モジュールは取外し可能である。例えば、幾つかの非制限的な実施形態の変換器は、１．５ｍｍ、３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ、３ｍｍ未満、１．５ｍｍと３ｍｍとの間、１．５ｍｍと４．５ｍｍとの間、４．５ｍｍより大きい値、６ｍｍより大きい値、及び、０．１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内のどこか、０．１ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲内のどこか、０．１ｍｍ〜２５ｍｍの範囲内のどこか、０．１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内のどこかの組織深度、並びにその中の任意の深度のための構成することができる。
種々の一実施形態において、複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる。一実施形態において、第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第１のゾーンは第２のゾーンと異なる。一実施形態において、第１の美容処置ゾーンは第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、第２の美容処置ゾーンは第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む。一実施形態において、変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、変換器モジュールは音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成される複数の部分を備え、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、変換器モジュールは、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、変換器モジュールは、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成される複数の部分を備え、第１の位相は第２の位相と異なる。
一実施形態において、移動機構は運動機構である。種々の実施形態において、移動機構は、モジュール又はプローブ内で変換器を移動させるように構成される。一実施形態において、変換器は、変換器ホルダーによって保持される。一実施形態において、変換器ホルダーは、変換器の反復可能な直線移動を保証する、直線軸受、すなわちバー（又はシャフト）等の運動拘束軸受に沿って移動するスリーブを含む。一実施形態において、スリーブは、スプラインシャフトの周りの回転を防止するスプラインブッシングであるが、運動の経路を維持する任意のガイドが適切である。
一実施形態において、変換器ホルダーは、ハンドワンド内か、モジュール内か、又はプローブ内に位置付けることができる運動機構によって駆動される。一実施形態において、運動機構４００は、スコッチヨーク、移動部材、及び磁気継手の任意の１つ又は複数を含む。一実施形態において、磁気継手は変換器の移動を補助する。運動機構の１つの利益は、運動機構が、イメージング及び／又は治療目的で超音波変換器のより効率的で正確で精密な使用を提供することである。ハウジング内の空間に固定された複数の変換器の従来の固定式アレイに対して、このタイプの運動機構が有する１つの利点は、固定式アレイが固定距離だけ離れていることである。
コントローラ制御下でトラック（例えば、直線トラック等）上に変換器を配置することによって、システム及びデバイスの実施形態は、効率、正確さ、及び精度に加えて、適応性及び柔軟性を提供する。リアルタイムの調整及びほぼリアルタイムの調整を、運動機構による制御された運動に沿って、イメージング及び処置の位置決めに対して行うことができる。運動機構によって可能にされる増分調整（incremental adjustment）に基づいてほぼ任意の分解能を選択することができることに加えて、イメージングが、処置間隔及び標的化における変更に値する異常又は条件を検出した場合に、調整を行うことができる。一実施形態において、１つ又は複数のセンサをモジュールに含むことができる。一実施形態において、１つ又は複数のセンサは、モジュールに含まれて、移動部材と変換器ホルダーとの間の機械的継手が実際に結合されることを保証することができる。一実施形態において、エンコーダーを変換器ホルダーの上部に位置決めすることができ、センサをモジュールの一部分内に位置付けることができ、又はその逆（交換）も同様である。
種々の実施形態において、センサは、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：giant magnetoresistive effect）センサ又はホール効果センサ等の磁気センサであり、エンコーダーは、磁石、磁石の集合体、又は多極磁気ストリップである。センサを、変換器モジュールホームポジションに位置決めすることができる。一実施形態において、センサは接触圧力センサである。一実施形態において、センサは、患者上でのデバイス又は変換器の位置を検知するためのデバイスの表面上の接触圧力センサである。種々の実施形態において、センサを使用して、デバイス又はデバイス内の構成要素の位置を、１次元、２次元、又は３次元でマッピングすることができる。一実施形態において、センサは、位置、角度、傾斜、配向、配置、又はデバイス（又はデバイス内の構成要素）と患者との間の他の関係を検知するように構成される。一実施形態において、センサは、光学センサを備える。一実施形態において、センサは、ローラボールセンサを備える。一実施形態において、センサは、位置を、１次元、２次元、及び／又は３次元でマッピングして、患者の皮膚又は組織上で処置の種々のエリア又はライン間の距離を計算するように構成される。
運動機構は、変換器の移動にとって有益であることが見出され得る任意の運動機構であるとすることができる。本明細書で有用な運動機構の他の実施形態は、ウォームギア等を含むことができる。種々の実施形態において、運動機構はモジュール２００内に位置付けられる。種々の実施形態において、運動機構は、直線、回転、多次元の運動又は作動を提供することができ、運動は、空間内での点及び／又は配向の任意の集合体を含むことができる。運動についての種々の実施形態は、直線構成の、円形の、楕円の、弧状の、螺旋の、空間内の１つ若しくは複数の点の集合体、又は、任意の他の１次元、２次元、若しくは３次元の位置及び高度運動の実施形態を含むが、それに限定されない幾つかの実施形態に従って使用することができる。運動機構の速度は、固定することもできるし、ユーザーによって調整可能に制御することもできる。一実施形態において、画像シーケンス用の運動機構の速度は、処置シーケンス用の運動機構の速度と異なるとすることができる。一実施形態において、運動機構の速度は、コントローラによって制御可能である。
種々の実施形態において、変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、変換器モジュールは、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成される複数の部分を備え、第１の振幅は第２の振幅と異なり、また、変換器モジュールは、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、変換器モジュールは、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成される複数の部分を備え、第１の位相は第２の位相と異なる。
一実施形態において、複数の位相は離散的位相値を含む。一実施形態において、変換器モジュールは、圧電材料を含み、変換器モジュールの複数の部分は、変換器モジュールに印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される。一実施形態において、複数の圧電材料の変化は、材料の膨張及び材料の収縮の少なくとも一方を含む。一実施形態において、変換器モジュールは、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成される少なくとも１つの部分を備え、変換器モジュールの少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の振幅は経時的に変化する。
一実施形態において、移動機構は、複数の個々の美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される。一実施形態において、個々の熱的美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔（例えば、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、１〜５ｍｍ）を有する。一実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、ユーザー操作式ボタン又はキーを備える。一実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチの少なくとも一方は、制御モジュールによって作動される。
種々の実施形態において、処置機能は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。一実施形態において、変換器モジュールは、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲（例えば、５Ｗ〜４０Ｗ、１０Ｗ〜５０Ｗ、２５Ｗ〜３５Ｗ）及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の超音波治療の音響パワーを提供して、組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される。一実施形態において、音響パワーは、約１ＭＨｚから約１２ＭＨｚの周波数範囲内（例えば、４ＭＨｚ、７ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、４ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ）の１Ｗから１００Ｗの範囲であるか、又は、約３ＭＨｚから約８ＭＨｚの周波数範囲内の約１０Ｗから約５０Ｗであるとすることができる。一実施形態において、音響パワー及び周波数は、約４．３ＭＨｚの約４０Ｗ及び約７．５ＭＨｚの約３０Ｗである。この音響パワーによって生成される音響エネルギーは、約０．０１ジュール（「Ｊ」）と約１０Ｊとの間又は約２Ｊと約５Ｊとの間であるとすることができる。一実施形態において、音響エネルギーは、約３Ｊ未満の範囲内である。
種々の実施形態において、多焦点超音波処置システムは、超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドとを含む。ハンドワンドは、熱的美容処置ゾーン内に位置決めされた或る焦点深度の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される変換器を含み、変換器は、焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように更に構成される。
種々の実施形態において、美的イメージング及び多焦点処置システムは、振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備える超音波プローブと、超音波変換器を制御するための超音波プローブに結合された制御モジュールとを含む。一実施形態において、複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる。一実施形態において、第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第１のゾーンは第２のゾーンと異なる。一実施形態において、第１の美容処置ゾーンは第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、第２の美容処置ゾーンは第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む。一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成される複数の部分を備え、第１の振幅は第２の振幅と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成される複数の部分を備え、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、超音波変換器は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成される複数の部分を備え、第１の振幅は第２の振幅と異なり、また、超音波変換器は、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、超音波変換器は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成される複数の部分を備え、第１の位相は第２の位相と異なる。一実施形態において、複数の位相は離散的位相値を含む。
一実施形態において、超音波変換器は、圧電材料を含み、超音波変換器の複数の部分は、超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される。一実施形態において、複数の圧電材料の変化は、圧電材料の膨張及び圧電材料の収縮の少なくとも一方を含む。一実施形態において、超音波変換器は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成される少なくとも１つの部分を備え、圧電の少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の振幅は経時的に変化する。一実施形態において、システムはまた、複数の個々の美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される移動機構を含む。一実施形態において、個々の美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する。一実施形態において、超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。一実施形態において、超音波変換器は、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の超音波治療の音響パワーを提供して、組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される。
種々の実施形態において、処置システムは、超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドとを備える。一実施形態において、ハンドワンドは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を同時に適用するように構成される変換器を備える。
種々の実施形態において、医師によって実施されない美容プロシージャを実施するシステムは、変換器モジュールを備える超音波プローブを含む。一実施形態において、変換器モジュールは、振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備える。一実施形態において、超音波プローブは、音響イメージングを制御する第１のスイッチを備え、超音波プローブは、複数の個々の美容処置ゾーンをもたらす、音響治療を制御する第２のスイッチを備え、超音波プローブは、個々の美容処置ゾーンの間に所望の間隔を設ける移動機構を備える。
種々の実施形態において、美容処置で使用するための美的イメージング及び処置システムは超音波プローブを含む。一実施形態において、変換器モジュールは、超音波変換器を含み、超音波変換器は、音響的に透明な部材内のアパーチャーを通して超音波治療を適用して、組織内の或る焦点深度において熱凝固点（ＴＣＰ：thermal coagulation point）を形成するように構成される。一実施形態において、第１のスイッチは超音波イメージングを提供する超音波イメージング機能を動作可能に制御する。第２のスイッチは超音波処置を提供するため超音波処置機能を動作可能に制御する。移動機構は、個々の熱的美容処置ゾーンの少なくとも１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される。種々の実施形態において、変換器モジュールは、超音波イメージング及び超音波処置の両方のために構成され、変換器モジュールは、超音波プローブに結合するように構成され、変換器モジュールは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び移動機構の少なくとも１つに動作可能に結合されるように構成される。一実施形態において、制御モジュールは、変換器モジュールを制御するためのプロセッサ及びディスプレイを備える。
一実施形態において、複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる。一実施形態において、第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第１のゾーンは第２のゾーンと異なる。一実施形態において、第１の美容処置ゾーンは第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、第２の美容処置ゾーンは第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む。一実施形態において、移動機構は、複数の個々の熱的美容処置ゾーンの間に固定間隔を設けるように構成される。一実施形態において、個々の熱的美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する。一実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチはユーザー操作式ボタン又はキーを備える。一実施形態において、処置機能は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。一実施形態において、変換器モジュールは、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の超音波治療の音響パワーを提供して、組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される。
種々の実施形態において、美容処置システムは、皮膚表面下の異なる深度に超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、皮膚表面下の２つ以上の焦点深度に超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドとを含み、ハンドワンドは、皮膚表面下の２つ以上の焦点深度に超音波処置を適用するように構成される少なくとも２つの交換可能な変換器モジュールに接続するように構成され、変換器モジュールのそれぞれは、熱凝固点（ＴＣＰ）の１つ又は複数のシーケンスを生成するように構成される。
一実施形態において、システムはまた、皮膚表面下の少なくとも１つの深度の画像を提供するように構成されるイメージング変換器を含む。一実施形態において、本システムはまた、個々の離散的病変のシーケンスを直線シーケンスで配置する移動機構を含む。一実施形態において、変換器モジュールは、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の超音波治療を提供するように構成される少なくとも１つの変換器モジュールを備える。一実施形態において、変換器モジュールは、３ｍｍの深度に治療を提供するように構成される１つの変換器モジュールを備える。一実施形態において、変換器モジュールは、４．５ｍｍの深度に治療を提供するように構成される１つの変換器モジュールを備える。
一実施形態において、少なくとも２つの交換可能な変換器モジュールは、第１の治療変換素子によって皮膚表面下の第１の焦点深度で処置するように構成される第１の交換可能な変換器モジュールを備え、少なくとも２つの交換可能な変換器モジュールは、第２の治療変換素子によって皮膚表面下の第２の焦点深度で処置するように構成される第２の交換可能な変換器モジュールを備え、ハンドワンドは、一度に第１の交換可能な変換器モジュール及び第２の交換可能な変換器モジュールの一方に接続するように構成され、本システムは、皮膚表面下の第１の焦点深度の第１の画像及び皮膚表面下の第２の焦点深度の第２の画像を示すディスプレイを更に備える。
一実施形態において、ハンドワンドは、一度に少なくとも２つの交換可能な変換器モジュールの一方に接続するように構成され、少なくとも２つの交換可能な変換器モジュールは、単一の第１の超音波治療素子によって皮膚表面下の第１の焦点深度で処置するように構成される第１のモジュール及び単一の第２の超音波治素子によって皮膚表面下の第２の焦点深度で処置するように構成される第２のモジュールを備える。一実施形態において、熱凝固点（ＴＣＰ）の１つ又は複数のシーケンスの生成は、熱凝固点（ＴＣＰ）の複数の直線シーケンスの生成を含む。
一実施形態において、イメージング変換器は、皮膚表面下の少なくとも１つの深度の画像を提供するように構成され、個々の熱的美容処置ゾーンは、個々の離散的病変であり、個々の離散的病変のシーケンスを直線シーケンスで配置する移動機構を更に備え、変換器モジュールは、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の超音波治療を提供するように構成される少なくとも１つの変換器モジュールを備え、変換器モジュールは、３ｍｍ又は４．５ｍｍの深度に治療を提供するように構成される１つの変換器モジュールを備え、処置機能は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである。
本明細書で述べる実施形態のうちの幾つかの実施形態において、プロシージャは、完全に美容行為（cosmetic act）であり医療行為でない。例えば、一実施形態において、本明細書で述べる方法は、医師によって実施される必要はなく、保養所又は他の美的施設で実施される。幾つかの実施形態において、システムを、皮膚の非侵襲的美容処置のために使用することができる。
上記で要約され、下記で更に詳細に述べられる方法は、開業医によって行われる幾つか行為を述べる。しかし、本方法は、別の関係者による行為の指示を同様に含む可能性があることが理解されるべきである。そのため、「変換器モジュールを超音波プローブに結合する」等の行為は、「変換器モジュールと超音波プローブとの結合を指示する」を含む。
さらに、適用領域は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。説明及び特定の例が、例証だけのために意図され、本明細書で開示される実施形態の範囲を制限することを意図されないことが理解されるべきである。
本明細書で記載される図面は、例証だけのためのものであり、本開示の範囲をいずれの点でも制限することを意図されない。本発明の実施形態は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるであろう。
本発明の種々の実施形態による超音波システムの概略図である。 本発明の種々の実施形態による関心の領域に結合された超音波システムの概略図である。 本発明の種々の実施形態による変換器の一部分の略部分切欠き図である。 本発明の種々の実施形態による超音波システムの部分切欠き側面図である。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための時間遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための時間遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための時間遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための時間遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための位相遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための位相遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための位相遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための量子化された位相遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための量子化された位相遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための量子化された位相遅延を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための量子化された位相遅延プロファイルを示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の変換器用の焦点に達するための量子化された位相遅延プロファイルを示すプロットである。 本発明の一実施形態による分極した圧電材料の特性の概略図である。 本発明の幾つかの実施形態による振幅変調の近似を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による振幅変調の近似を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示す概略図及びプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示す概略図及びプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示す概略図及びプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示す概略図及びプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示す概略図及びプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示す概略図及びプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示す概略図及びプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示す概略図及びプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による変調機能及び対応する強度分布を示すプロットである。 本発明の一実施形態による２位相システムの概略図である。 本発明の一実施形態による選択可能な４位相システムの概略図である。 本発明の一実施形態による離散位相システムの性能を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の焦点における離散位相システムの性能を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態による種々の焦点における離散位相システムの性能を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態によるハイブリッドシステムの概略図及びハイブリッドシステムの性能を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態によるハイブリッドシステムの概略図及びハイブリッドシステムの性能を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態によるハイブリッドシステムの概略図及びハイブリッドシステムの性能を示すプロットである。 本発明の幾つかの実施形態によるハイブリッドシステムの概略図及びハイブリッドシステムの性能を示すプロットである。 本発明の一実施形態による２位相切換え可能システムの概略図である。 本発明の一実施形態による焦点前の強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点前の強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点前の強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点中の強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点における強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点における強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による振幅変調アパーチャーパターンの概略図である。 本発明の一実施形態による焦点前の振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点前の振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点前の振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点中の振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点における振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による焦点における振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による、変化する状態を有する振幅変調済みアパーチャーパターンの概略図である。 本発明の一実施形態による、焦点前の、変化する状態を有する振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による、焦点前の、変化する状態を有する振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による、焦点前の、変化する状態を有する振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による、焦点前の、変化する状態を有する振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による、焦点中の、変化する状態を有する振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による、焦点における、変化する状態を有する振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による、焦点における、変化する状態を有する振幅変調済みアパーチャーからの強度分布のプロットである。 本発明の一実施形態による２つの変化するレベルを有する振幅変調済みアパーチャーの概略図である。 本発明の一実施形態による図２７Ａの概略図の状態遷移表である。 本発明の一実施形態による３つの変化するレベルを有する振幅変調済みアパーチャーの概略図である。 本発明の一実施形態による図２８Ａの概略図の状態遷移表である。 本発明の一実施形態による４つの変化するレベルを有する振幅変調済みアパーチャーの概略図である。 本発明の一実施形態による図２９Ａの概略図の状態遷移表である。
以下の説明は、実施形態の例を述べ、本発明、或いは、その教示、適用、又はその使用を制限することを意図しない。図面全体にわたって、対応する参照数字が類似の又は対応する部分及び特徴を示すことが理解されるべきである。本発明の種々の実施形態で示される特定の例の説明は、例証だけのために意図され、本明細書で開示される本発明の範囲を制限することを意図されない。さらに、複数の特徴を述べた複数の実施形態の詳述は、更なる特徴を有する他の実施形態又は述べた特徴の異なる組合せを組込む他の実施形態を排除することを意図しない。さらに、一実施形態における（１つの図等における）特徴を、他の実施形態の説明（及び図）と組合せることができる。
種々の実施形態において、組織の超音波処置のためのシステム及び方法は、美容処置を提供するように構成される。種々の実施形態において、表皮（epidermis）、真皮（dermis）、筋膜（fascia）、筋肉、脂肪、及び浅筋腱膜性システム（「ＳＭＡＳ：superficial muscular aponeurotic system」）等の皮膚表面下の組織又は更に皮膚表面上の組織は、超音波エネルギーによって非侵襲的に処置される。美容効果及び／又は治療効果を達成するため、超音波エネルギーは、１つ又は複数の処置地点に集束することができ、アンフォーカス及び／又はデフォーカスすることができ、また、表皮、真皮、皮下組織（hypodermis）、筋膜、筋肉、脂肪、及びＳＭＡＳの少なくとも１つを含む関心の領域に適用することができる。種々の実施形態において、システム及び／又は方法は、非侵襲的皮膚科（dermatological）処置を、熱処置、凝固、焼灼（ablation）、及び／又は引締め（tightening）を通して組織に提供する。本明細書で開示される幾つかの実施形態において、非侵襲的超音波は、以下の効果の１つ又は複数を達成するために使用される。以下の効果とは、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、ニキビ処置、吹き出物低減である。一実施形態において、脂肪低減が達成される。一実施形態において、デコルタージュが処置される。幾つかの実施形態において、２つ、３つ、又はそれより多い数の有益な効果が、同じ処置セッション中に達成され、また、同時に達成される場合がある。別の実施形態において、デバイスを、脂肪組織（例えば、脂肪）に関して使用することができる。別の実施形態において、システム、デバイス、及び／又は方法を、陰部（例えば、膣の支持組織を引締める等のための膣若返り及び／又は膣引締めのために膣）に適用することができる。
本発明の種々の実施形態は、組織に対するエネルギーの送出を制御するデバイス又は方法に関する。種々の実施形態において、種々の形態のエネルギーは、音響の、超音波の、光の、レーザの、無線周波数（ＲＦ）の、マイクロ波の、電磁の、放射の、熱の、低温の、電子ビームの、光子ベースの、磁気の、磁気共鳴の、及び／又は他のエネルギー形態を含むことができる。本発明の種々の実施形態は、超音波エネルギービームを複数のビームに分割するデバイス又は方法に関する。種々の実施形態において、デバイス又は方法は、限定はしないが、治療超音波、診断超音波、超音波を使用する非破壊検査（ＮＤＴ：non-destructive testing）、超音波溶接、対象に機械的波を結合させることを含む任意の用途、及び他のプロシージャ等の任意のプロシージャにおいて超音波音響エネルギーの送出を変更するために使用することができる。一般に、治療超音波によって、組織効果は、アパーチャーからの集束技法を使用して音響エネルギーを集中させることによって達成される。幾つかの事例において、高強度集束超音波（ＨＩＦＵ：high intensity focused ultrasound）は、こうして治療目的で使用される。一実施形態において、特定の深度における治療超音波の適用によって生成される組織効果を、熱凝固点（ＴＣＰ：thermal coagulation point）の生成と呼ぶことができる。組織の熱的及び／又は機械的焼灼が、非侵襲的に又は遠隔で起こる可能性があるのは、特定の位置におけるＴＣＰの生成を通してである。
一実施形態において、ＴＣＰを、直線の又は実質的に直線のゾーン又はシーケンスで生成することができ、それぞれの個々のＴＣＰは近傍のＴＣＰから処置間隔だけ分離される。一実施形態において、ＴＣＰの複数のシーケンスを、処置領域内で生成することができる。例えば、ＴＣＰは、第１の直線シーケンス、及び、第１の直線シーケンスから処理距離だけ分離された第２の直線シーケンスに沿って形成することができる。治療超音波による処置は、個々のＴＣＰを、個々のＴＣＰの１つのシーケンス及び複数のシーケンスで生成することによって施すことができるが、処置時間並びに患者が経験する疼痛及び／又は不快の対応するリスクを減少させることが望ましい場合がある。治療時間は、複数のＴＣＰを、同時に、ほぼ同時に、又は順次に形成することによって減少することができる。幾つかの実施形態において、処置時間は、複数のＴＣＰを生成することによって、１０％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、又はそれより多い割合だけ減少することができる。
本発明の種々の実施形態は、超音波治療を施すことによって提起される考えられる難題に対処する。種々の実施形態において、標的組織における所望の臨床アプローチについて、美容及び／又は治療処置のためにＴＣＰの形成をもたらすための時間は減少される。種々の実施形態において、標的組織は、皮膚、まぶた、まつ毛、眉毛、涙丘、眼尻のしわ、しわ、眼、鼻、口、舌、歯、歯茎、耳、脳、心臓、肺、肋骨、腹部、胃、肝臓、腎臓、子宮、胸、膣、前立腺、精巣、腺、甲状腺、内臓、髪、筋肉、骨、靭帯、軟骨、脂肪、脂肪ラブリ（fat labuli）、脂肪組織、皮下組織、埋め込み式組織、埋め込み式器官、リンパ球、腫瘍、嚢胞（cyst）、膿瘍、神経の一部分、又は、その任意の組合せのうちの任意のものであるが、それに限定されない。
幾つかの実施形態において、振幅変調及び／又は離散的フェージング技法を、超音波エネルギーを放出するように構成されるアパーチャーに適用することができる。これは、アパーチャーによって放出される超音波ビームを複数のビームに分割することをもたらすことができ、複数のビームは、超音波エネルギーを複数の場所又は焦点に、同時に、実質的に同時に、又は順次に送出することができる。幾つかの実施形態において、振幅変調は、アパーチャーの変調状態を変更するように構成された技法と組合されて、焦点前、及び／又は、焦点後に位置する組織に送出される超音波エネルギーの強度を減少させることができる。種々の実施形態において、治療時間は、１％〜２４％、１％〜２６％、１％〜３９％、１％〜５０％、又は５０％を超える割合だけ減少する可能性がある。
超音波治療及びイメージングデバイスの種々の実施形態は、２００８年６月６日に出願された米国仮出願第６１／０５９，４７７号からの優先権の利益を主張する、２００９年６月５日に出願され、２００９年１２月１０日に英国で公開された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４６４７５号の米国特許法第３７１条の下での米国国内段階である、２０１１年５月１２日に米国出願公開第２０１１−０１１２４０５ Ａ１号として公開された米国出願第１２／９９６，６１６号に記載され、これらの特許のそれぞれは、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
システム概要
図１の図を参照すると、超音波システム２０の一実施形態は、ハンドワンド１００、モジュール２００、及びコントローラ３００を含む。ハンドワンド１００は、インターフェース１３０によってコントローラ３００に結合することができ、インターフェース１３０は、有線又は無線インターフェースとすることができる。インターフェース１３０は、コネクタ１４５によってハンドワンド１００に結合することができる。インターフェース１３０の遠位端は、回路３４５上のコントローラコネクタに接続することができる。一実施形態において、インターフェース１３０は、制御可能な電力をコントローラ３００からハンドワンド１００に送信することができる。
種々の実施形態において、コントローラ３００は、ハンドワンド１００及びモジュール２００並びに総合的な超音波システム２０の機能とともに動作するように構成することができる。種々の実施形態において、複数のコントローラ３００、３００’、３００’’等は、複数のハンドワンド１００、１００’、１００’’等及び複数のモジュール２００、２００’、２００’’等とともに動作するように構成することができる。コントローラ３００は、インタラクティブグラフィカルディスプレイ３１０を含むことができ、インタラクティブグラフィカルディスプレイ３１０は、タッチスクリーンモニタ、及び、ユーザーが超音波システム２０と相互作用することを可能にするグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を含むことができる。示すように、グラフィカルディスプレイ３１５は、タッチスクリーニンタフェース３１５を含む。種々の実施形態において、ディスプレイ３１０は、機器作動ステータス、処置パラメータ、システムメッセージ及びプロンプト、並びに超音波画像を含む動作条件を設定し表示する。種々の実施形態において、コントローラ３００は、とりわけ、例えば、ソフトウェア及び入力／出力デバイスを有するマイクロプロセッサ、変換器の電子的及び／又は機械的スキャニング及び／又は多重化及び／又は変換器モジュールの多重化を制御するためのシステム及びデバイス、電力送出用のシステム、モニタリング用のシステム、プローブ及び／又は変換器の空間的位置及び／又は変換器モジュールの多重化を検知するためのシステム、及び／又は、ユーザー入力を処理し、処置結果を記録するためのシステムを含むように構成することができる。種々の実施形態において、コントローラ３００は、システムプロセッサ並びに種々のアナログ及び／又はデジタル制御ロジックを含むことができ、例えば、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、コンピュータボード、並びにファームウェア及び制御ソフトウェアを含む関連する構成要素であって、ユーザーコントロール及びインターフェース回路並びに入力／出力回路並びに通信、表示、インターフェース、格納、文書化、及び他の有用な機能のためのシステムとインターフェースすることが可能であるとすることができる、関連する構成要素のうちの１つ又は複数を含むことができる。システムプロセス上で実行されるシステムソフトウェアは、全ての初期化、タイミング、レベル設定、モニタリング、安全モニタリング、及び、ユーザー定義される処置目的を達成するための他の全ての超音波システム機能を制御するように構成することができる。さらに、コントローラ３００は、超音波システム２０の動作を制御するように同様に適切に構成することができるスイッチ、ボタン等のような種々の入力／出力モジュールを含むことができる。
図１に示すように、一実施形態において、コントローラ３００は、１つ又は複数のデータポート３９０を含むことができる。種々の実施形態において、データポート３９０は、ＵＳＢポート、ブルートゥースポート、ＩｒＤＡポート、パラレルポート、シリアルポート、及び同様なものであるとすることができる。データポート３９０は、コントローラ３００の前部、側部、及び／又は背部に位置付けられ、記憶デバイス、印刷デバイス、コンピューティングデバイス等にアクセスするために使用することができる。超音波システム２０はロック３９５を含むことができる。一実施形態において、超音波システム２０を動作させるため、ロック３９５は、パワースイッチ３９３が作動できるようにロック解除されるべきである。一実施形態において、ロック３９５は、データポート３９０（例えば、ＵＳＢポート）を介してコントローラ３００に接続可能であるとすることができる。ロック３９５は、アクセスキー（例えば、ＵＳＢアクセスキー）、ハードウェアドングル、又は同様なものをデータポート３９０に挿入することによってロック解除され得る。コントローラ３００は、緊急停止のために容易にアクセス可能であるとすることができる緊急停止ボタン３９２を含むことができる。
一実施形態において、ハンドワンド１００は、１５０及び１６０等の１つ又は複数のフィンガ作動式コントローラ又はスイッチを含む。一実施形態において、ハンドワンド１００は、取外し可能なモジュール２００を含むことができる。他の実施形態において、モジュール２００は、取外し不能であるとすることができる。モジュール２００は、ラッチ又はカプラ１４０を使用してハンドワンド１００に機械的に結合することができる。インターフェースガイド２３５は、ハンドワンド１００に対するモジュール２００の結合を補助するために使用することができる。モジュール２００は、１つ又は複数の超音波変換器を含むことができる。幾つかの実施形態において、超音波変換器は、１つ又は複数の超音波素子を含むことができる。モジュール２００は、１つ又は複数の超音波素子を含むことができる。ハンドワンド１００は、イメージングだけのモジュール、処置だけのモジュール、イメージング及び処置のモジュール、及び同様なものを含むことができる。一実施形態において、制御モジュール３００はインターフェース１３０を介してハンドワンド１００に結合することができ、グラフィカルユーザーインターフェース３１０は、モジュール２００を制御するように構成することができる。一実施形態において、制御モジュール３００は電力をハンドワンド１００に提供することができる。一実施形態において、ハンドワンド１００は電力源を含むことができる。一実施形態において、スイッチ１５０は、組織イメージング機能を制御するように構成することができ、スイッチ１６０は、組織処置機能を制御するように構成することができる。
一実施形態において、モジュール２００は、ハンドワンド１００に結合することができる。モジュール２００は、超音波エネルギー等のエネルギーを放出し受信することができる。モジュール２００は、ハンドワンド１００に電子的に結合することができ、こうした結合は、コントローラ３００と通信状態にあるインターフェースを含む場合がある。一実施形態において、インターフェースガイド２３５は、モジュール２００とハンドワンド１００との間の電子通信を提供するように構成することができる。モジュール２００は、種々のプローブ及び／又は変換器構成を含むことができる。例えば、モジュール２００は、組合せ式２重モードイメージング／治療変換器、結合式又は同梱式（co-housed）イメージング／治療変換器、セパレート型治療及びイメージングプローブ、及び同様なもののために構成することができる。一実施形態において、モジュール２００がハンドワンド１００に挿入又は接続されると、コントローラ３００は、それを自動的に検出し、インタラクティブグラフィカルディスプレイ３１０を更新する。
種々の実施形態において、表皮、真皮、皮下組織、筋膜、及び浅筋腱膜性システム（「ＳＭＡＳ」）等の皮膚表面下の組織又は更に皮膚表面上の組織及び／又は筋肉は、超音波エネルギーによって非侵襲的に処置される。組織はまた、血管及び／又は神経を含む場合がある。治療効果を達成するため、超音波エネルギーは、集束、アンフォーカス、又はデフォーカスすることができ、表皮、真皮、皮下組織、筋膜、及びＳＭＡＳの少なくとも１つを含む関心の領域に適用することができる。図２は、関心の領域１０に結合された超音波システム２０の概略図である。種々の実施形態において、関心の領域１０の組織層は、被検者の身体の任意の部分であるとすることができる。一実施形態において、組織層は、被検者の頭及び顔領域内にある。関心の領域１０の組織の断面部分は、皮膚表面５０１、表皮層５０２、真皮層５０３、脂肪層５０５、浅筋腱膜性システム５０７（以降「ＳＭＡＳ ５０７」）、及び筋肉層５０９を含む。組織はまた、真皮層５０３の下の任意の組織を含むことができる皮下組織５０４を含むことができる。これらの層の組合せは、全体で、皮下組織５１０として知られる場合がある。同様に、図２には、表面５０１の下にある処置ゾーン５２５が示される。一実施形態において、表面５０１は、被検者５００の皮膚の表面であるとすることができる。組織層における治療を対象とする実施形態が本明細書で例として使用される場合があるが、システムは、身体内のいずれの組織にも適用することができる。種々の実施形態において、システム及び／又は方法は、身体内の顔、首、頭、腕、脚、又は任意の他の場所の筋肉（又は他の組織）に関して使用される場合がある。
図２の例証を参照すると、超音波システム２０の一実施形態は、ハンドワンド１００、モジュール２００、及びコントローラ３００を含む。一実施形態において、モジュール２００は変換器２８０を含む。図３は、或る焦点深度２７８において組織を処置するように構成される変換器２８０を有する超音波システム２０を示す。一実施形態において、焦点深度２７８は、変換器２８０と処置対象の標的組織との間の距離である。一実施形態において、焦点深度２７８は、所与の変換器２８０について固定である。一実施形態において、焦点深度２７８は、所与の変換器２８０について可変である。
図４の例証を参照すると、モジュール２００は、音響的に透明な部材２３０を通してエネルギーを放出することができる変換器２８０を含むことができる。種々の実施形態において、深度は、焦点深度２７８と呼ばれる場合がある。一実施形態において、変換器２８０は、変換器２８０と音響的に透明な部材２３０の表面との間の距離であるオフセット距離２７０を有することができる。一実施形態において、変換器２８０の焦点深度２７８は変換器２８０からの固定距離である。一実施形態において、変換器２８０は、変換器２８０から音響的に透明な部材２３０までの固定オフセット距離２７０を有する場合がある。一実施形態において、音響的に透明な部材２３０は、皮膚表面５０１に接触するために、モジュール２００又は超音波システム２０上の位置で構成される。種々の実施形態において、焦点深度２７８は、皮膚表面５０１の下の組織深度２７９に位置する標的エリアにおける処置に対応する量だけオフセット距離２７０を超える。種々の実施形態において、超音波システム２０が皮膚表面５０１との物理的接触状態で配置されると、組織深度２７９は、（音響結合ゲル、媒体等がある状態又はない状態で）皮膚に接触するハンドワンド１００又はモジュール２００の表面の部分からの距離として測定される、音響的に透明な部材２３０と標的エリアとの間の距離、また、その皮膚表面接触点から標的エリアまでの組織内の深度である。一実施形態において、焦点深度２７８は、（結合媒体及び／又は皮膚５０１と接触状態の音響的に透明な部材２３０の表面に対して測定される）オフセット距離２７０と、標的領域までの皮膚表面５０１の下の組織深度２７９の和に対応するとすることができる。種々の実施形態において、音響的に透明な部材２３０は使用されない。
結合コンポーネントは、関心の領域に対する変換器２８０又はモジュール２００の結合を容易にするため、種々の物質、材料、及び／又はデバイスを備えることができる。例えば、結合コンポーネントは、超音波エネルギー及び信号を音響結合するように構成される音響結合システムを備えることができる。多岐管等の考えられる接続を有する音響結合システムが利用されて、音を関心の領域に入るよう結合し、液体又は流体充填式レンズ集束を提供することができる。結合システムは、１つ又は複数の結合媒体の使用によってこうした結合を容易にすることができ、１つ又は複数の結合媒体は、空気、ガス、水、液体、流体、ゲル、固体、非ゲル、及び／又は、その任意の組合せ、並びに、変換器２８０と関心の領域との間で信号が送信されることを可能にする任意の他の媒体を含む。一実施形態において、１つ又は複数の結合媒体は、変換器の内部に設けられる。一実施形態において、流体充填式モジュール２００は、ハウジングの内部に１つ又は複数の結合媒体を含む。一実施形態において、流体充填式モジュール２００は、超音波デバイスの乾燥部分から分離できる密閉ハウジングの内部に１つ又は複数の結合媒体を含む。種々の実施形態において、結合媒体は、１００％、９９％以上、９８％以上、９５％以上、９０％以上、８０％以上、７５％以上、６０％以上、５０％以上、４０％以上、３０％以上、２５％以上、２０％以上、１０％以上、及び／又は５％以上の透過効率で１つ又は複数のデバイスと組織との間で超音波エネルギーを送信するために使用される。
種々の実施形態において、変換器２８０は、任意の適した組織深度２７９において関心の領域をイメージングし処置することができる。一実施形態において、変換器モジュール２８０は、約１Ｗ以下、約１Ｗと約１００Ｗとの間、及び約１００Ｗより大きい値の範囲内の音響パワーを提供することができる。一実施形態において、変換器モジュール２８０は、約１ＭＨｚ以下、約１ＭＨｚと約１０ＭＨｚとの間、及び約１０ＭＨｚより大きい値の周波数の音響パワーを提供することができる。一実施形態において、モジュール２００は、皮膚表面５０１の下約４．５ｍｍの組織深度２７９における処置用の焦点深度２７８を有する。変換器２８０又はモジュール２００の幾つかの非制限的な実施形態は、３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ、３ｍｍ未満、３ｍｍと４．５ｍｍとの間、４．５ｍｍと６ｍｍとの間、４．５ｍｍより大きい値、６ｍｍより大きい値等、及び、０ｍｍ〜３ｍｍ、０ｍｍ〜４．５ｍｍ、０ｍｍ〜６ｍｍ、０ｍｍ〜２５ｍｍ、０ｍｍ〜１００ｍｍ等の範囲内のどこか、並びにその中の任意の深度の組織深度に超音波エネルギーを送出するように構成することができる。一実施形態において、超音波システム２０は、２つ以上の変換器モジュール２８０を備える。例えば、第１の変換器モジュールは第１の組織深度（例えば、約４．５ｍｍ）において処置を適用することができ、第２の変換器モジュールは第２の組織深度（例えば、約３ｍｍ）において処置を適用することができ、第３の変換器モジュールは第３の組織深度（例えば、約１．５ｍｍ〜２ｍｍ）において処置を適用することができる。一実施形態において、少なくとも幾つかの又は全ての変換器モジュールは実質的に同じ深度において処置を適用するように構成することができる。
種々の実施形態において、超音波プロシージャについての（例えば、組織深度２７９等とともに）焦点の場所の数を変更することは、変換器２７０の焦点深度２７８が固定である場合でも、いろいろな組織深度における患者の処置を可能にするため有利であり得る。これは、相乗的結果を提供し、単一処置セッションの臨床結果を最大化することができる。例えば、単一表面領域下の複数の深度における処置は、より大きな全体積の組織処置を可能にし、コラーゲン形成及び引締めの向上をもたらす。さらに、異なる深度における処置は、異なるタイプの組織に影響を及ぼし、それにより、全美容結果の向上をともに提供する異なる臨床効果を生成する。例えば、表在処置（superficial treatment）は、皺の可視性を減少させることができ、深在処置（deeper treatment）は、より多くのコラーゲン増殖（collagen growth）の形成を誘発することができる。同様に、同じか又は異なる深度における種々の場所の処置は、処置を改善することができる。
１つのセッションの異なる場所における被験者の処置は、幾つかの実施形態において有利である場合があるが、所定の期間にわたる順次的な処置は、他の実施形態において有益である場合がある。例えば、被検者は、同じ表面領域下で、時間１で１つの深度において、時間２で第２の深度において等で処置される場合がある。種々の実施形態において、時間は、ナノ秒、マイクロ秒、ミリ秒、秒、分、時間、日、週、月、又は他の時間期間のオーダであるとすることができる。最初の処置によって生成される新しいコラーゲンは、後続の処置に対してより敏感である場合があり、そのことは、幾つかの適応症（indication）にとって望ましい場合がある。代替的に、単一セッションにおける同じ表面領域下での複数深度の処置は有利である場合がある。その理由は、１つの深度における処置が、（例えば、血流の向上、成長因子の刺激、ホルモン促進（hormonal stimulation）等によって）別の深度における処置を相乗的に向上又は補助する場合があるからである。幾つかの実施形態において、異なる変換器モジュールは、異なる深度における処置を提供する。一実施形態において、単一変換器モジュールは、いろいろな深度について調整又は制御することができる。不正確な深度が選択されることになるリスクを最小にする安全機能（safety feature）は、単一モジュールシステムとともに使用することができる。
幾つかの実施形態において、顔及び首の下方エリア（例えば、おとがい下のエリア（submental area））を処置する方法が提供される。幾つかの実施形態において、おとがい唇溝（mentolabial fold）を処置する（例えば、軟化させる）方法が提供される。他の実施形態において、眼の領域を処置する方法が提供される。上眼瞼弛緩症（upper lid laxity）改善並びに眼窩周囲線（periorbital line）及び肌理（texture）改善は、可変深度において処置することによって幾つかの実施形態によって達成されることになる。単一処置セッションにおいていろいろな場所で処置することによって、最適な臨床効果（例えば、軟化、引締め）を達成することができる。幾つかの実施形態において、本明細書で述べる処置方法は、非侵襲的美容プロシージャである。幾つかの実施形態において、方法は、皮膚引締めが所望される外科的フェイスリフト又は脂肪吸引（liposuction）等の侵襲的プロシージャとともに使用することができる。種々の実施形態において、方法を、身体の任意の部分に適用することができる。
一実施形態において、変換器モジュールは、皮膚表面上の又は皮膚表面下の固定深度における処置シーケンスを可能にする。一実施形態において、変換器モジュールは、真皮層下の固定深度における処置シーケンスを可能にする。幾つかの実施形態において、変換器モジュールは、固定焦点深度における個々の熱的病変（以降で、「熱凝固点（thermal coagulation point）」又は「ＴＣＰ」）のシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構を備える。一実施形態において、個々のＴＣＰの直線シーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する。例えば、間隔は、１．１ｍｍ以下、１．５ｍｍ以上、約１．１ｍｍと約１．５ｍｍとの間等であるとすることができる。一実施形態において、個々のＴＣＰは離散的である。一実施形態において、個々のＴＣＰはオーバラップする。一実施形態において、移動機構は、個々のＴＣＰの間で可変間隔を提供するようプログラムされるように構成される。幾つかの実施形態において、処置距離だけ分離された直線の又は実質的に直線のシーケンスでＴＣＰが形成されるようなシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構を備える。例えば、変換器モジュールは、第１の直線シーケンス、及び、第１の直線シーケンスから処理距離だけ分離された第２の直線シーケンスに沿ってＴＣＰを形成するように構成することができる。一実施形態において、個々のＴＣＰの隣接する直線シーケンスの間の処置距離は、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内である。例えば、処置距離は、２ｍｍ以下、３ｍｍ以下、約２ｍｍと約３ｍｍとの間等であるとすることができる。幾つかの実施形態において、変換器モジュールは、他の直線シーケンスから処置距離だけ分離された個々の熱的病変の直線の又は実質的に直線のシーケンスでＴＣＰが形成されるようなシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される１つ又は複数の移動機構を備えることができる。一実施形態において、直線の又は実質的に直線のＴＣＰシーケンスを分離する処置距離は、同じか又は実質的に同じである。一実施形態において、直線の又は実質的に直線のＴＣＰシーケンスを分離する処置距離は、直線のＴＣＰシーケンスの種々の隣接する対について異なるか又は実質的に異なる。
一実施形態において、第１及び第２の取外し可能な変換器モジュールが設けられる。一実施形態において、第１及び第２の変換器モジュールのそれぞれは、超音波イメージングと超音波処置の両方のために構成される。一実施形態において、変換器モジュールは処置だけのために構成される。一実施形態において、イメージング変換器は、プローブ又はハンドワンドのハンドルに取付けることができる。第１及び第２の変換器モジュールは、ハンドワンドに交換可能に結合されるために構成される。第１の変換器モジュールは組織の第１の層に超音波治療を適用するように構成され、一方、第２の変換器モジュールは組織の第２の層に超音波治療を適用するように構成される。組織の第２の層は組織の第１の層と異なる深度にある。
図３に示すように、種々の実施形態において、適した焦点深度２７８、分布、タイミング、及びエネルギーレベルにおける放出エネルギー５０の送出は、制御システム３００による制御された動作を通してモジュール２００によって提供されて、制御された熱損傷の所望の治療効果を達成し、それにより、表皮層５０２、真皮層５０３、脂肪層５０５、ＳＭＡＳ層５０７、筋肉層５０９、及び／又は皮下組織５０４の少なくとも１つを処置する。図３は、筋肉を処置するための深度に対応する深度の一実施形態を示す。種々の実施形態において、深度は、任意の組織、組織層、皮膚、表皮、真皮、皮下組織、脂肪、ＳＭＡＳ、筋肉、血管、神経、又は他の組織に対応するとすることができる。動作中、モジュール２００及び／又は変換器２８０はまた、拡張されたエリアを処置するため、表面５０１に沿って機械的及び／又は電子的にスキャンすることができる。表皮層５０２、真皮層５０３、皮下組織５０４、脂肪層５０５、ＳＭＡＳ層５０７、及び／又は筋肉層５０９の少なくとも１つへの超音波エネルギー５０の送出前に、送出中に、また送出後に、処置エリア及び周囲構造のモニタリングが提供されて、結果を計画し評価し、及び／又は、グラフィカルインターフェース３１０を介してコントローラ３００及びユーザーにフィードバックを提供することができる。
一実施形態において、超音波システム２０は、表面５０１に方向付けられ表面５０１下に集束される超音波エネルギーを生成する。制御されかつ集束されたこの超音波エネルギー５０は、熱凝固点又はゾーン（ＴＣＰ）５５０を生成する。一実施形態において、超音波エネルギー５０は、皮下組織５１０内のボイドを生成する。種々の実施形態において、放出エネルギー５０は、表面５０１下の組織を標的にし、表面５０１下の組織部分１０内で、指定された焦点深度２７８において病変５５０をカットするか、焼灼するか、凝固させるか、微小焼灼するか、操作するか、及び／又はもたらす。一実施形態において、処置シーケンス中、変換器２８０は、指定された間隔２９５で２９０と記す矢印で示す方向に移動して、一連の処置ゾーン２５４を生成し、処置ゾーン２５４のそれぞれは、放出エネルギー５０を受取って、１つ又は複数のＴＣＰ５５０を生成する。
種々の実施形態において、変換器モジュールは１つ又は複数の変換素子（transduction element）を備えることができる。変換素子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：lead zirconante titanate）等の圧電的に活性な材料（piezoelectrically active material）、或いは、圧電セラミック、結晶、プラスチック、及び／又は複合材料、並びに、ニオブ酸リチウム、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、及び／又はメタニオブ酸鉛等の任意の他の圧電的に活性な材料を含むことができる。種々の実施形態において、圧電的に活性な材料に加えて、又は、その代わりに、変換器モジュールは、放射エネルギー及び／又は音響エネルギーを生成するように構成される任意の他の材料を含むことができる。種々の実施形態において、変換器モジュールは、異なる周波数及び処置深度で動作するように構成することができる。変換器特性は、外径（「ＯＤ：outer diameter」）及び焦点距離（ＦL）によって定義することができる。一実施形態において、変換器は、ＯＤ＝１９ｍｍ及びＦL＝１５ｍｍを有するように構成することができる。他の実施形態において、約１９ｍｍ未満、約１９ｍｍより大きい値等のＯＤ及び約１５ｍｍ未満、約１５ｍｍより大きい値等のＦLのような他の適した値のＯＤ及びＦLを使用することができる。変換器モジュールは、異なる標的組織深度において超音波エネルギーを適用するように構成することができる。上述したように、幾つかの実施形態において、変換器モジュールは、個々のＴＣＰの間に処置間隔を持った状態で、個々のＴＣＰの直線の又は実質的に直線のシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構を備える。例えば、処置間隔は、約１．１ｍｍ、１．５ｍｍ等であるとすることができる。幾つかの実施形態において、変換器モジュールは、処置間隔だけ分離された直線の又は実質的に直線のシーケンスでＴＣＰが形成されるようなシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構を更に備えることができる。例えば、変換器モジュールは、第１の直線シーケンス、及び、第１の直線シーケンスから約２ｍｍと３ｍｍとの間の処置間隔だけ分離された第２の直線シーケンスに沿ってＴＣＰを形成するように構成することができる。一実施形態において、ユーザーは、ＴＣＰの隣接する直線シーケンスが生成されるように処置エリアの表面にわたって変換器モジュールを手動で移動させることができる。一実施形態において、移動機構は、ＴＣＰの隣接する直線シーケンスが生成されるように処置エリアの表面にわたって変換器モジュールを自動的に移動させることができる。
種々の実施形態において、処置は、有利には、高速レートでかつ改善された正確さを持って送出することができる。これは、次に、処置時間を減少させ、被検者が経験する疼痛を減少させることができる。さらに、ＴＣＰの直線の又は実質的に直線のシーケンスの間の処置間隔の分散が減少する場合、効率が増加する可能性がある。一実施形態において、システムは、単一焦点処置点を生成するように構成される変換器を使用する。一実施形態において、変換器は、ＴＣＰの直線シーケンスを生成するため、ラインに沿って機械的に移動することができる。例えば、表１は、一実施形態による、ＴＣＰの直線シーケンスを生成するための時間の推定値、及び、ＴＣＰの直線シーケンスの間で移動するための時間の推定値を提供する。ＴＣＰの直線シーケンスを生成するための時間、及び、ＴＣＰの直線シーケンスの間で移動するための時間がほぼ同等であることが見てわかる。
種々の実施形態において、治療処置は、有利には、複数の焦点又はＴＣＰを送出するように構成される変換器を使用することによって高速レートでかつ改善された正確さを持って送出することができる。これは、次に、処置時間を減少させ、被検者が経験する疼痛を減少させることができる。幾つかの実施形態において、ＴＣＰの直線シーケンスを生成するための時間、及び、ＴＣＰの直線シーケンスの間で移動するための時間が、単一変換器から複数の場所でＴＣＰを放出することによって減少する場合、処置時間が減少する。
振幅変調を使用する治療送出
アパーチャー空間周波数解析及びフーリエ変換
種々の実施形態において、フーリエ解析及びフーリエ光学に基づく空間周波数解析技法は、治療処置の効率を増加させるために使用することができる。インパルス応答ｈ（ｔ）を有するシステムが刺激ｘ（ｔ）によって励起されると、入力ｘ（ｔ）と出力ｙ（ｔ）との間の関係は、次の通りに畳込み関数によって関連付けられる。
種々の実施形態において、フーリエ変換は、方程式（１）の畳込みを計算するために適用することができる。連続的な１次元フーリエ変換は、
として定義することができる。
ここで、ｆは周波数であり、ｔは時間である。時間領域内の畳込みが周波数領域内の乗算と等価であることを示すことができる。
種々の実施形態において、フラウンフォーファ（Fraunhofer）近似が、変換器開口又はアパーチャーと結果として得られる超音波ビーム応答との間の関係を導出するために使用することができる。フラウンフォーファ近似の導出は、Joseph Goodman,Introduction to Fourier Optics(3d sd. 2004)に記載され、その文献は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。フラウンフォーファ近似によれば、複素アパーチャー（complex aperture）によって生成される遠方場複素振幅パターンは、アパーチャー振幅及び位相の２次元フーリエ変換に等しい。幾つかの実施形態において、光学におけるこの関係は、超音波に拡張することができる。その理由は、線形波動方程式（linear wave equation）を、光伝搬と音伝搬の両方を表すために使用することができるからである。光学及び／又は超音波の場合、２次元フーリエ変換は、変換器の焦点における音波圧力振幅分布を決定することができる。
種々の実施形態において、ホイヘンス−フレネル（Huygens-Fresnel）積分は、表面上で各共振器又は変換器からの効果（振幅と位相の両方）を積分するΣことによってアパーチャーからの圧力場Ｕ（Ｐ0）の振幅を決定する。それは、
として表される。
ここで、ｋは２π／λとして表される波数であり、r01は場のアパーチャーからスクリーンまでの距離であり、ｎはアパーチャーからの方向ベクトルであり、Ｕ（Ｐ1）はアパーチャー内の圧力場であり、Ｕ（Ｐ0）はスクリーン内の圧力場である。
種々の実施形態において、以下の仮定が使用されて、圧力場Ｕ（Ｐ0）の振幅がＵ（Ｐ1）の２次元フーリエ変換であるという近似をもたらす。最初に、小さな角度において、ｎとr01との間の角度の余弦関数は１である。これは、以下の単純化をもたらす。
ここで、ｚは深度を示す。第２に、距離r01のフレネル近似は、２項展開を使用して、
として表すことができる。
第３に、観測平面が、次の通りにアパーチャーの次元よりずっと大きいことを仮定することができる。
これらの仮定が、方程式（４ａ）及び（４ｂ）に適用される場合、場の振幅は、
として表すことができる。
方程式（５）は、全体の大きさに影響を及ぼさない積分の外側の２次位相項を含む。方程式（５）を方程式（２）と比較することは、積分の内側の引数の類似度を示す。特に、周波数ｆで評価される１次元関数ｙ（ｔ）の代わりに、２次元関数Ｕ（ｘ1，ｙ1）が、
として与えられる空間周波数で評価される。
方程式（５）の積分が２次元フーリエ変換であるため、方程式（５）は、
として書き換えることができる。
種々の実施形態において、アパーチャーにおける振幅及び位相関数Ｕ（ｘ1，ｙ1）は、２つの関数、すなわち、それぞれｘ1の関数及びｙ1の関数に分離可能である。
方程式（７）を方程式（６）に適用することは、更なる単純化をもたらす。
方程式（８）は、分離可能な２次元関数についての場のアパーチャーの応答が、ｘ1及びｙ1方向における２つの１次元フーリエ変換の乗算であることを立証する。方程式（６）及び（８）が、空間周波数引数が方程式（９ａ）及び（９ｂ）に表すように変化することを除いて、集束式システムについて成立つことを更に示すことができる。集束式システムの場合、深度を示す変数ｚは焦点距離を示すｚfで置換することができる。
種々の実施形態において、フーリエ光学及びフーリエ変換のアイデンティティ（その一部は以下の表２に挙げられる）は、変換器デザインに対応する強度分布を決定するため、超音波変換器について使用することができる。例えば、矩形ｒｅｃｔ（ａｘ）のフーリエ変換は正弦関数である。別の例として、一様な振幅の２次元円のフーリエ変換は、Ｊ1として表すことができる１次ベッセル関数である。
幾つかの実施形態において、超音波変換器は、適した寸法及び焦点距離の矩形アパーチャーを有することができる。幾つかの実施形態において、超音波変換器は、適した寸法及び焦点距離の円形アパーチャーを有することができる。一実施形態において、変換器は、約９．５ｍｍの外径、約２ｍｍの内径、及び約１５ｍｍの焦点距離を有する円形アパーチャーを有することができる。円形変換器のアパーチャーは、
として記述される場合がある。
例えば、ａは約９．５ｍｍであり、ｂは約２ｍｍであるとすることができる。方程式（１０ａ）にフーリエ変換を適用することは、焦点における音波圧力分布の推定値を提供することができる。
ここで、ξx及びξyは、方程式（９ａ）及び（９ｂ）のｆx及びｆyと同じである。方程式（１１）は、円形アパーチャーを有する変換器の音波圧力分布が１次ベッセル関数であることを立証する。一実施形態において、エネルギーの実質的に大部分が（例えば、アパーチャーから１５ｍｍ離れて）焦点に集中する。主超音波ビームの幅及び主ビームから離れたエネルギーの分布は、方程式（９ａ）及び（９ｂ）で表すように、動作周波数の関数として表すことができる。
種々の実施形態において、２つの同一の又はほぼ同一のビームは、アパーチャーが正しい関数で変調（例えば、乗算）される場合、焦点において生成され得る。一実施形態において、余弦関数は、次の通りに円形アパーチャーに適用することができる。
方程式（１２）の変調済みアパーチャーの焦点におけるエネルギー分布又はビーム応答は、アパーチャーの２つの関数のフーリエ変換の畳込みである。
方程式（１３）は、ディラックデルタ関数（Dirac delta function）についてのフーリエ変換のアイデンティティ（例えば、表２のアイデンティティ２）を適用して、２つの別個の関数の和に単純化することができる。
方程式（１４）は、焦点において現れる２つのビームが、元の非変調ビームと比較して、
だけ空間的にシフトすることを示す。幾つかの実施形態において、正弦関数等の１つ又は複数の他の変調関数は、所望のビーム応答を達成するために使用することができる。幾つかの実施形態において、アパーチャーは、３つ以上の焦点が生成されるように変調することができる。例えば、３つ、４つ、５つ等の焦点を生成することができる。幾つかの実施形態において、アパーチャーは、焦点が、同時にではなく、順次に又は実質的に順次に生成されるように変調することができる。
幾つかの実施形態において、治療変換器モジュールは、個々のＴＣＰの間に処置間隔を持った状態で、個々のＴＣＰの直線の又は実質的に直線のシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構を備える。例えば、処置間隔は、約１．１ｍｍ、１．５ｍｍ等であるとすることができる。幾つかの実施形態において、変換器モジュールは、処置間隔だけ分離された直線の又は実質的に直線のシーケンスでＴＣＰが形成されるようなシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構を更に備えることができる。例えば、変換器モジュールは、第１の直線シーケンス、及び、第１の直線シーケンスから約２ｍｍと３ｍｍとの間の処置間隔だけ分離された第２の直線シーケンスに沿ってＴＣＰを形成するように構成することができる。方程式（１４）によれば、超音波ビームにおける同時の又は実質的に同時の分割は、アパーチャーが所望の空間周波数の余弦及び／又は正弦関数によって変調される場合、焦点で（又は焦点の前で）達成される場合がある。一実施形態において、約１．１ｍｍ処置間隔だけ分離された同時の又はほぼ同時の２つの集束ビームは、直線の又は実質的に直線のシーケンスで生成することができる。７ＭＨｚ超音波周波数で、水中の超音波の波長λは約０．２２０ｍｍである。したがって、焦点における空間周波数ξx及びξyは、
として示される。
約１．１ｍｍだけ分離された２つの焦点を配置するため、アパーチャーを変調するための空間周波数は次の通りに計算される。表２のアイデンティティ３及び４を使用して、正弦又は余弦関数のフーリエ変換は、引数
を有するディラックデルタ関数である。
一実施形態において、方程式（１６ａ）は、引数が０であるとき、ｋxについて解くことができる。
さらに、ｘ0は、分離距離（例えば、１．１ｍｍ）の半分によって置換することができる。
幾つかの実施形態において、種々の動作周波数で超音波エネルギーを放出する円形アパーチャーを有する変換器は、表３に挙げる空間周波数において正弦及び／又は余弦関数によって変調することができる。変換器の変調済みアパーチャーは、表３に示すように、異なる分離距離を有する２つの焦点を有する同時に又は実質的に同時に分割されるビームを生成することができる。一実施形態において、変換器は、約１９ｍｍのＯＤ及び約１５ｍｍの焦点距離を有することができる。
表３に示すように、幾つかの実施形態において、アパーチャー変調関数の空間周波数は、所与の焦点分離距離について超音波動作周波数が増加するにつれて増加する。さらに、空間周波数は、所望の焦点分離距離が増加するにつれて増加する。
一実施形態において、より高い空間周波数は、アパーチャー内の振幅遷移がより迅速に起こることをもたらす可能性がある。変換器処理制限があるため、アパーチャー内の迅速な振幅変化は、アパーチャーの異なる部分によって生成される音圧の量の変化が存在する場合があるため、アパーチャーを非効率的にする可能性がある。一実施形態において、空間周波数を使用して、同時に又はほぼ同時にビームを分割することは、各ビームの総合焦点利得を減少させる可能性がある。方程式（１４）に示すように、各ビームの焦点における場の圧力は、非変調ビームと比較して１／２に減少する。一実施形態において、アパーチャーからの音圧又は超音波強度は、焦点平面において類似の又は実質的に類似の強度を得るように増加することができる。しかし、一実施形態において、アパーチャーにおける圧力を増加させることは、システム及び／又は変換器処理制限によって制限されない場合がある。一実施形態において、アパーチャーにおける圧力の増加は、近方場における総合強度を増加させる可能性があり、それが、焦点の前に位置する処置エリア組織（複数可）を過熱する可能性を増加させる場合がある。一実施形態において、焦点前の（pre-focal）組織（複数可）を更に加熱する可能性は、より低い超音波処置周波数を使用することによって、制限するか又はなくすことができる。
一実施形態において、方程式（１２）に示すようにアパーチャー変調関数を適用することは、焦点において同時の又は実質的に同時の２つの超音波ビームをもたらす。種々の実施形態において、超音波ビームは、同時の又はほぼ同時の複数のビームが生成されるように、複数回、例えば、３回、４回、５回等で分割することができる。一実施形態において、１次元に沿う等間隔に配置された４つのビームは、２つの別個の空間周波数によってアパーチャーを変調又は乗算することによって生成することができる。
方程式（１７ｂ）に示すように、焦点における非変調ビームは、ｘ軸に沿う４つの異なる場所で生成することができる。一実施形態において、定数又はＤＣ項Ｃ１が、振幅変調関数に加算されて、元の焦点場所におけるエネルギーの配置を維持することができる。
一実施形態において、それにより、ビームが複数の場所に同時に又はほぼ同時に配置されることができる方程式（１７）及び（１８）のアパーチャー変調は、システム、材料、及び／又は組織の制限のせいで、制限された適応性を有する場合がある。一実施形態において、焦点前に位置する処理エリア組織（複数可）を加熱する可能性があるため、超音波治療の周波数は、こうした可能性を制限し、及び／又はなくすように、調整、例えば、低くされる場合がある。一実施形態において、非線形技法が、焦点において適用されて、焦点前の組織（複数可）を加熱する可能性を制限し、及び／又はなくすことができる。一実施形態において、アパーチャーからの音圧又は超音波強度は、焦点平面において類似の又は実質的に類似の強度を得るように増加することができる。
種々の実施形態において、方程式（７）に示すように、アパーチャーにおける振幅及び位相関数が分離可能である場合、音圧関数Ｕ（ｘ1，ｙ1）の２次元フーリエ変換は、方程式（８）に示す、ｘ及びｙにおける２つの関数の１次元フーリエ変換の積として表すことができる。種々の実施形態において、直線の又は実質的に直線のシーケンスで複数のＴＣＰを生成すること、並びに、複数の直線シーケンスを同時に又はほぼ同時に生成することが有利である場合がある。表１に示すように、一実施形態において、２つのＴＣＰが直線シーケンスで同時に又は実質的に同時に生成されるが、直線シーケンスが順次に生成される場合、全体の処置時間は約２４％だけ減少する場合がある。一実施形態において、４つのＴＣＰが直線シーケンスで同時に又は実質的に同時に生成されるが、直線シーケンスが順次に生成される場合、全体の処置時間は約３９％だけ減少する場合がある。一実施形態において、２つのＴＣＰが２つの直線シーケンスとともに同時に又は実質的に同時に生成される場合、全体の処置時間は約５０％だけ減少する場合がある。
２次元における複数ビーム分割
幾つかの実施形態において、４つのＴＣＰが、以下のアパーチャー振幅変調関数を使用して、例えば、２つのＴＣＰがそれぞれ、直線の又は実質的に直線の２つのシーケンスで生成することができる。
この関数のフーリエ変換は、
である。
方程式（１９ａ）及び（１９ｂ）に示すように、ビームは、２つの直線シーケンスになるよう変調することができ、各シーケンスは２つの焦点を有する。一実施形態において、直線シーケンスは直交する場合がある。一実施形態において、直線シーケンスは直交しない場合がある。フーリエ変換が方程式（１９ｂ）において１／４によって乗算されるため、ビーム又は強度の振幅は、（例えば、方程式（１４）に示すように）２つの焦点に分割されたビームと比較して更に減少される。一実施形態において、焦点前に位置する処理エリア組織（複数可）を加熱する可能性があるため、超音波治療の周波数は、焦点前に位置する組織（複数可）を過熱する可能性を制限し、及び／又はなくすように、調整、例えば、低くされる場合がある。幾つかの実施形態において、変調は、ＴＣＰの直線の又は実質的に直線のシーケンスが順次に又は実質的に順次に生成されるように適用することができる。
種々の実施形態において、方程式（１２）〜（１４）に示すように、円形アパーチャーを有する変換器にわたる余弦及び／又は正弦振幅変調は、余弦及び／又は正弦振幅変調関数の空間周波数だけシフトした２つの別個のビームを生成する。種々の実施形態において、変調関数は、次の通りに、空間的にシフトするか又は位相シフトするとすることができる。
一実施形態において、シフトによって生じる振幅は、方程式（１４）の場合と同じである。一実施形態において、（例えば、角度θだけの）空間的シフトは、焦点において総合振幅を変えないが、位相が修正される。幾つかの実施形態において、位相の修正は、焦点の前のピーク強度を減少させることにとって有利である場合がある。幾つかの実施形態において、アパーチャーは、組織（複数可）の近方場又は焦点前加熱が実質的に最小になり、一方、焦点における強度又は焦点利得が実質的に最大になるように設計することができる。
位相シフトを使用する治療送出
種々の実施形態において、ビームは軸方向に分割される場合がある。時間遅延の解析及び離散的フェージングの適用によってこうした軸方向分割を解析することが有利である場合がある。幾つかの実施形態において、ビームをｘ及び／又はｙ方向の軸方向に分割することは、アパーチャーの平面又は２次元振幅変調（例えば、方程式（１９ａ）及び（１９ｂ）に示す変調等）と組合すことができ、それは、２次元又は３次元でビームを分割することをもたらす場合がある。幾つかの実施形態において、ビームは、アパーチャーにおける位相チルティング（phase tilting）であって、空間シフト（spatial shifting）と実質的に同等とすることができる、位相チルティングを使用することによってシフトすることができる。幾つかの実施形態において、位相チルティングは、以下のフーリエ変換対を使用して実施することができる。
一実施形態において、この関数は、指数関数項の大きさが１であるため、位相変調されるだけであるアパーチャーを記述する。一実施形態において、それぞれの空間的場所は、次の通りに、虚数（正弦）部分と実数（余弦）部分との比として表すことができる、異なる位相の下にある要素を有する。
方程式（２２）は位相差を空間的に表す。
種々の実施形態において、超音波の伝搬に関連する時間遅延は、ビームを集束させるための位相シフト又はチルトを記述するために使用することができる。一実施形態において、変換器アパーチャーは、以下の幾何学的形状を有する集束式円形ボウルであるとすることができる。
方程式（２３ａ）及び（２３ｂ）は、焦点距離ｚｆを有するボウル頂点に中心がある円形ボウルを記述する。一実施形態において、焦点は、（０，０，ｚｆ）から、（ｘ０，ｙ０，ｚ０）に位置する空間点Ｐ０まで移動することができる。ボウル上の任意の点からこの新しい空間点Ｐ０までの距離は、
として表すことができる。
ここで、（ｘ１，ｙ１，ｚ１）は、方程式（２３ａ）及び（２３ｂ）によって定義されるボウルアパーチャー上の点である。一実施形態において、標的Ｐ０までの実際の時間を決定するため、音の速度ｃ（３４３．２ｍ／ｓ）は、次の通りに伝搬距離ｄを割ることができる。
一実施形態において、焦点における遅延した超音波の伝搬に関連する所望の建設的干渉を得るため、方程式（２５）が使用されて、アパーチャーの別の部分に対する相対的時間遅延を計算することができる。一実施形態において、これは、最小時間遅延によって方程式（２５）を減算することによって達成することができる。残りの時間は、アパーチャーの他の部分によって放出される超音波が新しい空間点Ｐ0に到達するための余分の時間である。
幾つかの実施形態において、（０，０，１５ｍｍ）の焦点は、異なる焦点Ｐ0に移動することができる。アパーチャーボウルの中心又は頂点を基準とする新しい焦点Ｐ0に対する相対的時間遅延（半径方向距離で表される）は、外径（ＯＤ）＝１９ｍｍ、内径（ＩＤ）＝４ｍｍ、及び焦点までの距離（ＦL）＝１５ｍｍの幾何学的形状を有する変換器について式（２５）を用いて計算することができ、図５Ａ〜図５Ｄに示される。他の実施形態は、他の寸法を使用することができ、本例は、１つの非制限的な実施形態を示す。他の寸法が企図される。図５Ａは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（０，０，１５ｍｍ）に達するための相対的時間遅延１００２ａ（マイクロ秒単位）を示す。予想されるように、図５Ａに示す遅延は、標的点が焦点と同じであり、焦点が変わっていないため、ゼロである。図５Ｂは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（０，０，１０ｍｍ）に達するための相対的時間遅延１００２ｂ（マイクロ秒単位）を示す。示すように、半径方向位置は、変換器ボウルの中心内の穴のせいで、２ｍｍで始まる。一実施形態において、イメージング要素は、穴内に配置することができる。標的焦点Ｐ0＝（０，０，１０ｍｍ）までの時間は、ボウル上の半径方向位置が増加するにつれて増加する。図５Ｃは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（０，０，２０ｍｍ）に達するための相対的時間遅延１００２ｃ（マイクロ秒単位）を示す。示すように、焦点がＰ0＝（０，０，２０ｍｍ）にシフトする場合、標的までの時間は、ボウル上の半径方向位置が増加するにつれて減少する。図５Ｄは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（２ｍｍ，０，１４．７ｍｍ）に達するための相対的時間遅延１００２ｄ（マイクロ秒単位）を示す。一実施形態において、頂点から標的焦点Ｐ0＝（２ｍｍ，０，１４．７ｍｍ）までの総距離は約１５ｍｍである。示すように、焦点がＰ0＝（２ｍｍ，０，１４．７ｍｍ）にシフトする場合、標的までの時間は、ボウル上の位置のｘ座標に線形に依存する。標的までの時間は、頂点を基準にして正のｘを有する位置の場合小さく、頂点を基準にして負のｘを有する位置の場合大きい。約−２ｍｍと約２ｍｍとの間のｘ座標を有する位置は、ボウルの内径の外側（例えば、イメージング要素が位置することができる）で起こる。
図５Ａ〜図５Ｄは、幾つかの実施形態による、音エネルギーを焦点に建設的に配置するため、アパーチャー上の種々の点から音が伝搬するための時間遅延を示す。ゼロを基準にして負の時間は、その点からのエネルギーが新しい焦点に達するのに時間がよりかからないことを示唆する。ゼロを基準にして正の時間は、エネルギーが新しい焦点に達するのに時間がよりかかることを示唆する。一実施形態において、適切な時間遅延がボウルの個々の点上に配置することができる場合、時間遅延は、新しい焦点において建設的干渉を得るように制御することができる。一実施形態において、圧電的に活性な材料を備える変換器の場合、機械的焦点（０，０，ｚf）から新しい焦点Ｐ0まで焦点を移動させることは、焦点Ｐ0において建設的干渉を生成するためにアパーチャー上の共振器が移動すべき距離を（材料の拡張及び／又は収縮によって）変更する可能性がある。これらの距離は、距離を音の速度で割ることによって時間遅延に変換することができる。一実施形態において、アパーチャーの表面上の共振器についての時間遅延がわかっている場合、焦点Ｐ0に達するための更なる時間遅延は、焦点Ｐ0における所望の圧力強度が達成できるように考慮され得る。
種々の実施形態において、適した周波数の超音波は、標的エリアに方向付けることができる。一実施形態において、圧電的に活性な材料を備える変換器は、適した動作周波数の連続波信号によって電気的に励起されて、適した治療周波数を達成することができる。変換器の種々の実施形態において、動作周波数は、約４ＭＨｚ、約７ＭＨｚ、約１０ＭＨｚ、約４ＭＨｚ未満（例えば、約２０ＫＨｚと約４ＭＨｚとの間）、約４ＭＨｚと約７ＭＨｚとの間、約１０ＭＨｚより大きい値等であるとすることができる。一実施形態において、連続波信号は、約２０ｍｓｅｃと３０ｍｓｅｃとの間の期間、オン又はアクティブであるとすることができる。これは、次に、アパーチャーが、励起信号の約８０，０００サイクルと約３０，０００サイクルとの間によって励起されることを示唆することができる。一実施形態において、例えば、約２０ｍｓｅｃより小さい値、約３０ｍｓｅｃより大きい値等のような、アクティブである励起信号の他の適した期間を使用することができる。一実施形態において、アクティブである励起信号の短い継続期間は、焦点における建設的干渉を得ることを不必要にさせる可能性がある。これは、アパーチャーの異なる点から焦点Ｐ0までの超音波の伝搬についての時間遅延が、アクティブである励起信号の継続期間より大きいことの結果であり得る。一実施形態において、建設的干渉を得るため時間遅延を制御することなく、動作周波数に基づいてアパーチャーの場所に対応する位相を修正することで十分である場合がある。一実施形態において、アパーチャーの場所に対応する位相が修正される場合があり、さらに、新しい焦点において建設的干渉を得るための時間遅延が制御される場合がある。
図６Ａ〜図６Ｃは、幾つかの実施形態による、アパーチャーの頂点を基準にした焦点までの音の伝搬に関連する時間遅延を示す。一実施形態において、位相遅延は時間遅延に関連する。図６Ａは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（０，０，１０ｍｍ）に達するための相対的位相遅延１０１２ａ、１０１４ａ、及び１０１６ａ（度単位）を示す。曲線１０１２ａは約４ＭＨｚの励起信号に対応し、曲線１０１４ａは約７ＭＨｚの励起信号に対応し、曲線１０１６ａは約１０ＭＨｚの励起信号に対応する。図６Ｂは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（０，０，２０ｍｍ）に達するための相対的位相遅延１０１２ｂ、１０１４ｂ、及び１０１６ｂ（度単位）を示す。曲線１０１２ｂは約４ＭＨｚの励起信号に対応し、曲線１０１４ｂは約７ＭＨｚの励起信号に対応し、曲線１０１６ｂは約１０ＭＨｚの励起信号に対応する。図６Ｃは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（２ｍｍ，０，１４．７ｍｍ）に達するための相対的位相遅延１０１２ｃ、１０１４ｃ、及び１０１６ｃ（度単位）を示す。曲線１０１２ｃは約４ＭＨｚの励起信号に対応し、曲線１０１４ｃは約７ＭＨｚの励起信号に対応し、曲線１０１６ｃは約１０ＭＨｚの励起信号に対応する。図６Ａ〜図６Ｃに示すように、一実施形態において、アパーチャーが、浅くに集束しようとするか、遠くに集束しようとするか、横方向に集束しようとするかは、これは動作周波数に関連するとすることができるが、位相遅延の不連続性の数に関連する。所与の長さにわたる不連続性の数は、励起信号の動作周波数とともに増加する。一実施形態において、以下で説明するように、製造及びシステム制限は、不連続性の数を増加させる場合がある。一実施形態において、図６Ｂに示すように、位相遅延遷移のレートは、変換器が深く又は浅く集束するために使用されるかどうかによらず、変換器のエッジ（例えば、グラフの右部分）に向かって増加する。一実施形態において、図６Ｃに示すように、位相遅延遷移のレートは、変換器がビームをチルトするために使用されるとき、実質的に一定である。図５Ｂ〜図５Ｄ及び図６Ａ〜図６Ｃは、変換器ボウル上の点から焦点までの更なる時間及び位相を示す。一実施形態において、更なる時間及び／又は位相は、適切な変換器場所に時間及び／又は位相遅延の逆を配置することによって減少するか又はなくされることができる。
離散的位相シフトを使用する治療送出
一実施形態において、遅延及び／又は位相量子化は、時間及び／又は位相遅延を表すために使用される精度に影響を及ぼす可能性がある。換言すれば、離散的遅延及び／又は離散的位相を使用することができる。一実施形態において、時間及び／又は位相遅延の精度は、遅延を表すために利用可能なシステムクロック及び／又はビット数等のシステムパラメータによって制限される可能性がある。一実施形態において、他のシステムパラメータが、代わりに又は更に、精度を制限する可能性がある。一実施形態において、位相遅延は、単位円（３６０度）の周りに等間隔で配置される。一実施形態において、位相遅延は、単位円の周りに非周期的又は不等間隔で配置することができる。表４は、幾つかの実施形態による位相量子化レベルを示す。レベルの更なる数（８より大きい）は、幾つかの実施形態において使用することができる。表４に示すように、２つの位相（Ｎ＝２）、０度及び１８０度は、一実施形態による、超音波ビームの焦点を変更するための最小レベルの位相制御を示すことができる。
図７Ａ〜図７Ｃは、種々の量子化レベルについての離散的又は量子化位相遅延を示し、位相遅延は、幾つかの実施形態による、アパーチャーの頂点を基準にした焦点までの音の伝搬に関連する。図７Ａ〜図７Ｃは、約７ＭＨｚの動作周波数における音伝搬を示す。図７Ａは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（０，０，１０ｍｍ）に達するための相対的量子化位相遅延１０２２ａ、１０２４ａ、及び１０２６ａ（度単位）を示す。曲線１０２２ａは２つの位相量子化レベルに対応し、曲線１０２４ａは３つの位相量子化レベルに対応し、曲線１０２６ａは４つの位相量子化レベルに対応する。図７Ｂは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（０，０，２０ｍｍ）に達するための相対的量子化位相遅延１０２２ｂ、１０２４ｂ、及び１０２６ｂ（度単位）を示す。曲線１０２２ｂは２つの位相量子化レベルに対応し、曲線１０２４ｂは３つの位相量子化レベルに対応し、曲線１０２６ｂは４つの位相量子化レベルに対応する。図７Ｃは、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所に対する、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点Ｐ0＝（２ｍｍ，０，１４．７ｍｍ）に達するための相対的量子化位相遅延１０２２ｃ、１０２４ｃ、及び１０２６ｃ（度単位）を示す。曲線１０２２ｃは２つの位相量子化レベルに対応し、曲線１０２４ｃは３つの位相量子化レベルに対応し、曲線１０２６ｃは４つの位相量子化レベルに対応する。幾つかの実施形態において、量子化レベルの数が、図７Ａ〜図７Ｃ（例えば、曲線１０２６ａ、１０２６ｂ、及び１０２６ｃ）に示すように増加するにつれて、７ＭＨｚを有する一実施形態における量子化位相遅延パターンは、図６Ａ〜図６Ｃ（例えば、曲線１０１４ａ、１０１４ｂ、及び１０１４ｃ）に示す非量子化位相遅延パターンと実質的に類似する。
一実施形態において、図７Ｃの曲線１０２２ｃ（２レベル位相量子化）は、集束ビームが２ｍｍ及び−２ｍｍに操向されるとき、結果として得られる位相遅延パターンは、実質的に同じ空間周波数で起こる０度から１８０度までの遷移と実質的に類似することを立証する。位相遅延パターンにわずかな空間的シフトが存在する。位相遅延パターンが、２ｍｍ及び−２ｍｍにおいて実質的に類似するため、一実施形態において、焦点における音響強度分布は、両方の焦点の場所において同時にピークを有する場合がある。一実施形態において、位相量子化が２レベルである場合、特定の焦点についての位相解もまた、別の場所についての解であることになる。一実施形態において、この結果は、ビーム軸に沿う焦点の修正について同様とすることができる。位相量子化が２レベルである場合、１つの焦点についての解もまた、別の焦点についての解であるとすることができる。
図８Ａは、幾つかの実施形態による、アパーチャーの頂点を基準にした焦点までの、約７ＭＨｚの動作周波数における音の伝搬に関連する離散的又は量子化位相遅延を示す。図８Ａは、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点（２ｍｍ，０，１４．７ｍｍ）及び（−２ｍｍ，０，１４．７ｍｍ）に達するための相対的位相遅延１０３２ａ及び１０３４ａ（度単位）をそれぞれ示す。曲線１０３２ａ及び１０３４ａが、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所について示されている。一実施形態において、２の量子化レベルが図８Ａに示される。図８Ａに示すように、２つの焦点についての量子化位相遅延パターンは実質的に類似する。
図８Ｂは、幾つかの実施形態による、アパーチャーの頂点を基準にした焦点までの、約７ＭＨｚの動作周波数における音の伝搬に関連する離散的又は量子化位相遅延を示す。図８Ｂは、アパーチャー上の空間点から移動する音エネルギーが標的焦点（０，０，１０，２５ｍｍ）及び（０，０，２７ｍｍ）に達するための相対的位相遅延１０３２ｂ及び１０３４ｂ（度単位）をそれぞれ示す。曲線１０３２ｂ及び１０３４ｂが、一実施形態による、ボウルアパーチャー上のいろいろな半径方向場所について示されている。一実施形態において、２の量子化レベルが図８Ｂに示される。図８Ｂに示すように、２つの焦点についての量子化位相遅延パターンは実質的に１８０度位相がずれている。
種々の実施形態において、超音波ビームを集束させるための、アパーチャーにおける連続的又は離散的振幅変調及び／又は連続的又は離散的位相遅延を使用することができる。一実施形態において、機械的焦点に関連する焦点利得が好ましい場合があるため、平坦アパーチャーにおいてアパーチャー振幅変調及び／又は位相制御を使用する代わりに、機械的焦点を設けることが有利である場合がある。一実施形態において、機械的焦点を生成することができ、変調及び／又は位相遅延技法を、機械的焦点に適用することができる場合、アパーチャー又はシステムデザインの複雑さが低減される場合がある。１つの利点は、新しい焦点にビームを集束させるための離散的位相遷移の数が減少することであり得る。別の利点は、離散的な異なる位相レベル間の距離が、アパーチャーが既に機械的に集束されていると増加する可能性があり、それが、２つ、３つ、４つ等のようなより少数の量子化レベルを使用することをもたらす場合があることであり得る。
種々の実施形態において、圧電材料ポーリング及び／又は離散的システムフェージングを含む作製方法が使用されて、機械的焦点から２次元及び／又は３次元で超音波ビームを分割又は集束させるように構成される変換器を製造することができる。以下は、変換器デザインの幾つかの非制限的な例を挙げる。種々の実施形態において、他の変換器デザインを、開示される方法を使用して製造することができる。
変換器ポーリングを使用する多焦点エネルギー送出
幾つかの実施形態において、変換器は圧電材料を含むことができる。圧電セラミック材料は、高温かつ高電場で分極されて、材料内に正味の双極子モーメントを生成することができる。正味の双極子モーメントは、圧電セラミック材料が圧電効果を有することを可能にすることができ、圧電効果は、双極子モーメントの方向に材料の全体又は一部にわたって電場が配置されると、材料の収縮又は拡張をもたらす。一実施形態において、変換素子等の変換器の複数の部分は、異なるポーリングモーメント特徴を有するように処置することができる。一実施形態において、単一の変換素子は、１つ、２つ、又はそれより多い数のポーリング特徴を有するように処置することができる。一実施形態において、単一の変換素子は、１つの極を有するように処置することができる。別の実施形態において、素子の複数の部分は、１つの極を有するように処置することができ、素子の未処置部分は、第２の極を有することができる。一実施形態において、ポーリング処置は、変換素子上に塗布（paint）することができる。
図９は、一実施形態による、電圧が印加されるときの、分極した圧電セラミック材料及び結果として得られる挙動の概略図を示す。一実施形態において、変換器は、ＰＺＴ１０５２圧電セラミック材料を含むことができる。ＰＺＴ材料１０５２内で示す矢印は、正味の双極子モーメントである。一実施形態において、電場が双極子モーメントの逆の又は実質的に逆の方向になるように（１０８２で示す）、電圧がＰＺＴ材料１０５２の両端に配置される場合、材料は収縮する。一実施形態において、電場が双極子モーメントと同じ又は実質的に同じ方向になるように（１０７２で示す）、電圧がＰＺＴ材料１０５２の両端に配置される場合、材料は拡張する。一実施形態において、材料の両端に電圧が印加されないとき（１０６２に示す）、ＰＺＴ材料１０５２は拡張又は収縮しない。
幾つかの実施形態において、圧電材料ポーリングは、アパーチャー振幅変調を実装するために使用することができる。一実施形態において、２レベル変調は、２レベル位相量子化と同等であり得る。方程式（１２）〜（１４）に示すように、変換器アパーチャーによって放出される超音波ビームは、変調関数（例えば、余弦及び／又は正弦関数）の空間周波数に関連する距離だけシフトした焦点平面内の２つの（又は３つ以上の）場所に現れるように変調することができる。一実施形態において、ポーリング方向は、アパーチャーにおける振幅変調を修正し、余弦及び／又は正弦振幅変調を近似するために使用される場合がある。図９に示すように、一実施形態において、材料の全体又は一部にわたってポーリングすること又は電圧を印加することは、３レベルの振幅変調、すなわち、−１（材料の収縮）、１（材料の拡張）、及び０（材料の形状に対する無変化）を提供することができる。図１０Ａ〜図１０Ｂは、幾つかの実施形態による、２レベルのポーリング及び３レベルのポーリングを使用する振幅変調の近似を示す。図１０Ａは、一実施形態による正弦関数を使用する振幅変調の近似を示す。ｘ軸はアパーチャーの頂点に対する相対距離を示し、ｙ軸は変調関数の振幅を示す。曲線１０９２ａは変調関数（例えば、正弦関数）を示し、曲線１０９４ａは２レベルのポーリング（例えば、±１）を使用する近似を示し、曲線１０９６ａは３レベルのポーリング（例えば、±１及び０）を使用する近似を示す。図１０Ｂは、一実施形態による０．２５のＤＣオフセットを有する正弦関数を使用する振幅変調の近似を示す。ｘ軸はアパーチャーの頂点に対する相対距離を示し、ｙ軸は変調関数の振幅を示す。曲線１０９２ｂは変調関数（例えば、正弦関数）を示し、曲線１０９４ｂは２レベルのポーリング（例えば、±１）を使用する近似を示し、曲線１０９６ｂは３レベルのポーリング（例えば、±１及び０）を使用する近似を示す。一実施形態において、図１０Ｂに示すように、正の分極領域（１の振幅を有する）の幅は、負の分極領域（−１の振幅を有する）の幅より大きいため、平均振幅はＤＣオフセット（例えば、０．２５）に実質的に等しい。２レベル又は３レベルの制限は、−１と１との間で達成可能なＤＣオフセットを制限する。幾つかの実施形態において、４以上のレベルのポーリングを、振幅変調のために使用することができる。
一実施形態において、焦点におけるエネルギー分布を定量化するため、矩形波は、関連するフーリエ変換対を有する関数によって表すことができる。周期ｃの矩形波についてのフーリエ級数展開は、
である。
一実施形態において、方程式（２５）に記述する振幅変調を有する円形アパーチャーは、
として記述することができる。
この関数のフーリエ変換は、
である。
方程式（２６ｂ）は、次の通りに単純化される場合がある。
一実施形態において、焦点平面内の音波圧力は、各ビーム間で２ｃの距離だけ分離された複数の空間的場所における主ビームの反復パターンを含む。反復パターンは、振幅が減少するとすることができる。
図１１Ａ〜図１１Ｈは、幾つかの実施形態による、７ＭＨｚ励起信号によって励起された変換器についての１つ又は複数の焦点における、（２レベルポーリング又は３レベルポーリングを使用する）アパーチャー変調又はアポダイゼーション（apodization）関数及び音波圧力の幾つかの対応する正規化強度分布を示す。一実施形態において、図１１Ａ〜図１１Ｈに示す変換器は、ＯＤ＝１９ｍｍ及びＦL＝１５ｍｍを有する円形ボウルとして構成される。図１１Ａ〜図１１Ｂは、一実施形態による、ビームを分割することがない状態のアポダイゼーションプロファイル及び対応する強度分布を示す。図１１Ｂは、強度が焦点１１０８に集中していることを示す。図１１Ｃ〜図１１Ｄは、一実施形態による、焦点ピーク間の約１．１ｍｍによってビームを横方向に分割した状態のアポダイゼーションプロファイル及び対応する強度分布を示す。図１１Ａの領域１１０４及び図１１Ｃの領域１１１４で示すように、幾つかの実施形態において、変換器のアパーチャーの一部は、ゼロのアポダイゼーションを示し、それは、ボウルの内径（ＩＤ）を示す。幾つかの実施形態において、径が約４ｍｍであるとして示されるこれらの領域１１０４及び１１１４は、イメージング要素が位置することができる領域に対応することができる。一実施形態において、イメージング要素のアポダイゼーションは領域１１０６によって表すことができる。
図１１Ｃを参照すると、一実施形態において、焦点ピーク間の１．１ｍｍ分割のための振幅変調が示される。一実施形態において、２つのポーリング又はアポダイゼーションが使用される場合、（エッジを除いて）実質的に等しい幅の８つのストリップがアパーチャー表面上に画定される。例えば、２つのこうしたストリップは、１１１２及び１１１２’とラベル付けされる。一実施形態において、ストリップの分極（polarization）は、変換器表面にわたって−１から＋１まで交互に起こる。結果として得られるビームパターンは図１１Ｄに示される。予想されるように、超音波ビームは、２つの焦点１１２０及び１１２０’に現れ、約−０．５５ｍｍ及び０．５５ｍｍに位置する。ビームのより高い周波数成分は、ビーム軸から約１．６５ｍｍの距離の領域１１２２及び１１２２’において目に見える。一実施形態において、これらの成分は、焦点領域１１２０及び１１２０’より低い強度を有する。より高い周波数成分は、方程式（２６ｃ）において表される、より低い強度を有する第３高調波に対応することができる。図１１Ｅ〜図１１Ｈに示すような種々の実施形態において、変換器表面の部分１１２５、１１２５’の分極は、ライン、曲線、形状、波、パターン等を含むことができる。一実施形態において、部分１１２５、１１２５’の特徴は、焦点分割を維持するために使用することができ、また、加熱を少なくするため、エネルギーを焦点前に及び／又は焦点後に再分配することができる。
一実施形態において、ビームの分割は、ｘ（アジマス）次元とｙ（エレベーション）次元の両方において起こる場合がある。一実施形態において、ｘ及びｙ軸分割は、フーリエ変換を実施するときに独立に処置される場合がある。一実施形態において、アパーチャーは、ｘ次元において約１．０ｍｍだけ、かつ、ｙ次元において約０．５ｍｍだけビームを分割するために設計することができる。対応するアパーチャー変調関数は、
として表すことができる。
振幅変調を交互に行うための空間周波数は、計算が２次元について実施されるということを例外として、方程式（２６ａ）〜（２６ｃ）に関連して上述したように計算することができる。図１２Ａ〜図１２Ｄは、幾つかの実施形態による、７ＭＨｚ励起信号によって励起された変換器についての１つ又は複数の焦点における、（２レベルポーリングを使用する）アパーチャー変調又はアポダイゼーション関数及び音波圧力の対応する正規化強度分布を示す。一実施形態において、図１２Ａ〜図１２Ｄに示す変換器は、ＯＤ＝１９ｍｍ及びＦL＝１５ｍｍを有する円形ボウルとして構成される。図１２Ａは、一実施形態による、アパーチャー用のアポダイゼーション関数を示す。示すように、チェッカーボードパターン１１３２及び１１３６は、ｘ方向とｙ方向の両方において振幅が交互になる。図１２Ｂに示すように、チェッカーボードパターンは、予想される距離だけ、すなわち、ｘ方向に約１．０ｍｍだけ、また、ｙ方向に約０．５ｍｍだけ分離された、実質的に別個の４つの超音波ビーム１１４０、１１４０’、１１４２、及び１１４２’を生成する。一実施形態において、５点パターンは、原点において対応する強度分布を有する場合がある、アパーチャーの頂点に定数を付加することによって達成することができる。
一実施形態において、図１２Ｃ〜図１２Ｄに示すように、４つのピークのラインは、同じ次元（例えば、ｘ次元）に沿って複数の周波数を配置することによって得られる。変調関数は、
として表すことができる。
図１２Ｃは、一実施形態による、アパーチャー用のアポダイゼーション関数を示す。示すように、パターン１１４２及び１１４６において、ストリップの分極は、変換器表面にわたって−１から＋１まで交互に起こる。図１２Ｄに示すように、一実施形態において、パターンは、ｘ方向に約１．０ｍｍ及び３．０ｍｍだけ分離された、実質的に別個の４つの超音波ビーム１１５０、１１５２、１１５４、及び１１５６を生成する。
一実施形態において、ビームの軸方向分割又は１次元に沿う分割は、ビームが軸対称のままであるように達成される。一実施形態において、ポーリングによる２つだけの位相を使用して軸方向にビームを分割することは、横方向分割より難しいことがあり得る。これは、２つ以上のピークの間に強度バランスを得ることの困難さによるとする可能性がある。一実施形態において、２つの位相は、２つの同時強度ピークを生成し、１つの強度ピークは他の強度ピークより浅い。より深い強度ピークは、組織内での更なる回折及び減衰のせいで、浅いピークに比べて強度が低いことがあり得る。一実施形態において、３つ以上の位相が、軸方向分割を達成するために使用される場合がある。
幾つかの実施形態において、超音波ビームを２つ以上の焦点になるよう、同時に、ほぼ同時に、又は順次に分割することは、離散的システムフェージングの適用によって達成することができる。図１３は、一実施形態による２位相システム１２００の概略図である。示すように、ブロック１２０２は、離散的位相シフタを駆動するＡＣ電圧（又は電流）源であり、ブロック１２０４及び１２０６は、それぞれ０度及び１８０度による離散的位相シフタであり、ブロック１２０８及び１２１０は、位相シフトされる変換器部分である。一実施形態において、離散的位相シフタ１２０４及び１２０６は、供給源１２０２によって供給されるＡＣ電圧（又は電流）信号を位相シフトするように構成することができるため、結果として得られる信号は１８０度位相がずれる。一実施形態において、離散的位相シフタ１２０４及び１２０６は、変換器の異なる部分を励起するように構成することができる。一実施形態において、システム１２００は、２レベルの材料ポーリングを真似るように構成される。一実施形態において、変換器部分１２０８及び１２１０を電気的に絶縁することが望ましい場合がある。電気的絶縁及び対応する接続スキームは、一実施形態に従って、焦点において結果として得られるビームパターンを決定することができる。一実施形態において、電気的絶縁が実施されない場合がある。図１を参照すると、幾つかの実施形態において、離散的位相シフタは、超音波システム２０のコントローラ３００、ハンドワンド１００、モジュール２００、及び／又は変換器内に又はその上に配置される場合がある。一実施形態において、連続位相シフトが使用される場合がある。
幾つかの実施形態において、（例えば、表４に示すように）３つ以上の離散的位相シフタを使用することができる。位相の数の増加は、ビームを操向及び／又は集束するための位相遅延の改善された近似をもたらす場合がある。一実施形態において、４つの離散的位相シフタを使用することができる。図１４は、一実施形態による選択可能な４位相システム１２５０の概略図である。示すように、ブロック１２５２、１２５４、１２５６、及び１２５８は、離散的位相シフタ１２６２、１２６４、１２６６、及び１２６８を駆動するＡＣ電圧（又は電流）源である。各離散的位相シフタブロックは、４つの異なる位相０度、９０度、１８０度、及び２７０度を提供するように構成することができる。一実施形態において、マルチプレクサ１２７２、１２７４、１２７６、及び１２７８は、信号の特定の位相を選択するように含むことができる。選択された位相を有する信号は、変換器１２８０の部分１２８２、１２８４、１２８６、及び１２８８に適用することができる。一実施形態において、部分は、単一変換素子を有する単一変換器の一部である。一実施形態において、部分は、変換素子であるとすることができる。示すように、変換器１２８０の各部分１２８２、１２８４、１２８６、及び１２８８は、選択可能な位相（例えば、０度、９０度、１８０度、及び２７０度）を有する。一実施形態において、部分１２８２、１２８４、１２８６、及び１２８８は、（例えば、互いから）電気的に絶縁することができる。一実施形態において、変換器１２８０が部分１２８２、１２８４、１２８６、及び１８６６に分割又は区分化される場合、超音波ビームは、複数の焦点場所に操向され、集束され得る。
一実施形態において、より多くの離散的位相シフタを設ける利点は、平坦ディスク又はリング変換器、及び、実質的に好ましくは集束式の円形ボウル変換器の焦点における測定強度と比較した焦点における測定強度を考慮することによって示すことができる。図１５は、一実施形態による離散的位相システムの性能を示す。一実施形態において、ボウル変換器は、ＯＤ＝１９ｍｍ及びＦL＝１５ｍｍを有するように構成することができ、その強度（ｄＢ単位）は、ライン１３０２で示される。平坦リング変換器の強度はライン１３０６で示される。示すように、平坦リング変換器によって生成される焦点強度の改善は、ほぼ２の離散的位相レベルと５〜６の離散的位相レベルとの間で（例えば、指数関数的に）増加するが、ほぼ５〜６の離散的位相後に横這い状態になり始める。一実施形態において、強度は、漸近的に約−２．３ｄＢに近づく（ライン１３０４）。示すように、一実施形態において、平坦リング変換器（ライン１３０６）は、ボウル変換器（ライン１３０２）より小さい焦点利得を生成する。見てわかるように、一実施形態において、更なる離散的位相レベルを付加することは、焦点における強度を改善し、それにより、変換器性能を改善することができる。
一実施形態において、所望の焦点と理想の焦点との間の強度の差は、集束式ボウルを使用することによって変更することができる。一実施形態において、ＯＤ＝１９ｍｍ及びＦL＝１５ｍｍを有する円形ボウル変換器を最初に使用することができる。その後、一実施形態において、離散的フェージング技法が使用されて、焦点を約１２ｍｍ又は１８ｍｍの深度に移動することができる。図１６Ａ〜図１６Ｂは、幾つかの実施形態による、種々の焦点における離散的位相システムの性能を示すプロットである。図１６Ａは、一実施形態による、ボウル変換器（ＯＤ＝１９ｍｍ及びＦL＝１２ｍｍ）の性能１３１２と比較されるときに、焦点が離散的フェージングを使用して１２ｍｍに移動されるときのボウル変換器（ＯＤ＝１９ｍｍ及びＦL＝１５ｍｍ）の性能１３１６を示す。示すように、ライン１３１６は、漸近的に約−１．３ｄＢに近づく（ライン１３１４）。一実施形態において、ライン１３１６を、図１５のライン１３０６で示す平坦ディスク変換器の性能と比較すると、ボウル変換器によって生成される強度が改善された。図１６Ｂは、一実施形態による、ボウル変換器（ＯＤ＝１９ｍｍ及びＦL＝１８ｍｍ）の性能１３２２と比較されるときに、焦点が離散的フェージングを使用して１８ｍｍに移動されるときのボウル変換器（ＯＤ＝１９ｍｍ及びＦL＝１５ｍｍ）の性能１３２６を示す。示すように、ライン１３２６は、漸近的に約０．５ｄＢに近づく（ライン１３２４）。示すように、離散的フェージングによるボウル変換器の性能（ライン１３２６）は、離散的位相レベルの数が約６を超えるとき等に、理想的な変換器の性能（ライン１３２２）を超えることができる。一実施形態において、焦点をより深くに移動させるために離散的位相を使用することが有利である場合がある。
振幅変調及び離散的位相シフトを使用する治療送出
幾つかの実施形態において、振幅変調（例えば、材料ポーリングによって実現される）は、離散的フェージングに加えて使用することができる。一実施形態において、超音波ビームの分割は、例えばシステム又は変換器材料の制限のせいで得ることが難しい場合がある変換器パワーの増加をもたらす場合がある。超音波ビームを１つの焦点位置から別の焦点位置へ位相シフト又はチルトさせることが望ましい場合がある。一実施形態において、超音波ビームの分割は、焦点前の組織の過熱の可能性があるため、達成するのが難しい場合がある。一実施形態において、ＴＣＰの直線シーケンスは、変換器を移動させることなく、順次に又は実質的に順次に生成される場合があり、それは、治療時間の減少をもたらす可能性がある。一実施形態において、変換器は、処置点を更に分配するために移動することができる。一実施形態において、変換器は、７ＭＨｚ励起信号によって励起され、約１９ｍｍのＯＤ、約４ｍｍのＩＤ、及び約１５ｍｍのＦLを有する円形ボウル変換器であるとすることができる。直線ＴＣＰシーケンスは、約１．０ｍｍ離間することができる。２つの直線ＴＣＰシーケンスが互いから約１．０ｍｍ離れて同時に又は実質的に同時に生成されるように超音波ビームを分割することが望ましい場合がある。しかし、一実施形態において、分割されないビームの強度と比較すると、分割ビームのそれぞれは、約２．４倍低い強度を有する可能性がある。焦点前に位置する組織の過熱についての可能性があるため、変換器に送出されるパワーは、強度の減少を補償するため、約２．４倍だけ増加されない場合がある。一実施形態において、直交フェージングが使用されて、直線ＴＣＰシーケンスを一回に一度生成する場合がある。直交フェージングは、材料ポーリングを離散的システムフェージングと組合せることによって達成することができる。一実施形態において、直交フェージングを使用することは、直交フェージングが集束式ボウル変換器に適用されると、約１．２倍のパワーの増加に関連する場合がある。一実施形態において、こうしたわずかのパワーの増加が望ましい場合がある。
図１７Ａ〜図１７Ｂは、一実施形態によるポーリングと離散的システムフェージングを組合せることによる変換器の直交制御を示す。図１７Ａは、一実施形態において、変換器によって生成される超音波ビームにおいて約１．０ｍｍを達成するように構成されるピッチで、集束式円形ボウル変換器１４００にわたって画定された個々のストライプ（例えば、１４０２、１４０４等）を示す。変換器の焦点は、変換器面に平行な平面内の単一ビーム１４０８である。変換器１４００は離散的フェージングによって構成されない。一実施形態において、図１７Ｂに示すように、変換器のストリップ１４１０は、フェージング方向を交互に変えることによって分極される。例えば、ストリップ１４１２は、０度の位相を有し、ストリップ１４１４は、１８０度の位相を有する。強度プロットに示すように、２つの強度ピーク１４１８及び１４１８’は、実質的に或る焦点深度のラインに沿って現れる。
一実施形態において、２つの強度ピーク１４３０及び１４３２を生成することは、システム（例えば、電源）及び／又は変換器材料の制限のせいで望ましくない場合がある。例えば、２つのＴＣＰを同時に又はほぼ同時に生成するため、より多くのパワーが変換器に供給される必要がある場合がある。図１７Ｃは、一実施形態による、更なる位相シフト（９０度だけの）を使用する変換器１４２０のアパーチャーの変調を示す。示すように、ストリップ１４２２は、０度の位相を有し、９０度の位相を有する領域又はサブストリップ１４２６及び０℃の位相を有するサブストリップ１４２８に更に分割される。さらに、ストリップ１４２４は、１８０度の位相（例えば、ストリップ１４２２に対する交番位相）を有し、２７０度の位相を有する領域又はサブストリップ１４３０及び１８０度の位相を有するサブストリップ１４３２に更に分割される。一実施形態において、これらの２つの更なる位相（例えば、１４２６及び１４２８）は、２つの位相を分離するように構成される導電性ボンド、及び任意選択で、スイッチ又はフレックス回路を通して変換器１４２０に電気接続することができる。図１７Ａ〜図１７Ｂに示す実施形態と同様に、変換器１４２０は、隣接するストリップ間で０度と１８０度との間で位相が交番するように分極される。一実施形態において、変換器１４２０の半分は０度位相励起信号によって励起され、他の半分は１８０度位相励起信号によって励起される。一実施形態において、位相変化のピッチは、更なるフェージング（例えば、サブストリップ１４２６及び１４２８）によって１／２に減少する。一実施形態において、離散的フェージングがポーリングと組合される（例えば、隣接するストリップ１４２２と１４２４との間で０度と１８０度との間で位相を交番させること）と、４つの別個の位相、すなわち、０度、９０度、１８０度、及び２７０度を設けることができる。図１７Ｃに示すように、左から右に変換器１４２０の両端に印加される反復位相パターンは、９０度、０度、２７０度、及び１８０度であるとすることができる。強度プロットに示すように、一実施形態において、或る焦点深度においてビーム軸から約−１ｍｍ離れたピーク１４３８を生成することができる。一実施形態において、図１７Ｄに示すように、位相パターンが、０度（サブストリップ１４４６）、９０度（サブストリップ１４４８）、１８０度（サブストリップ１４５０）、及び２７０度（サブストリップ１４５２）の逆順を有する場合、ピーク１４５８は、ビーム軸から約＋１ｍｍ離れて移動する。図１７Ｄに示すように、ストリップ１４４２は０度の位相を有し、ストリップ１４４４は１８０度の位相（例えば、ストリップ１４４２に対する交番位相）を有する。
図１８は、一実施形態による、２位相切換え可能システム１５００の概略図である。示すように、システム１５００は、離散的位相シフタ１５０４（０度位相シフタ）及び１５０６（９０度位相シフタ）、スイッチ１５０８及び１５１０、並びに変換器部分１５１２及び１５１４を駆動するＡＣ電圧（又は電流）源１５０２を含む。一実施形態において、離散的位相シフタ１５０４及び１５０６は、結果として得られる信号が９０度位相がずれるように、供給源１５０２によって供給されるＡＣ電圧（又は電流）信号を位相シフトするように構成することができる。一実施形態において、離散的位相シフタ１５０４及び１５０６は、変換器の異なる部分（例えば、ストリップ）を励起するように構成することができる。離散的位相シフタ１５０４及び１５０６の出力は、変換器の異なる部分１５１２及び１５１４に接続されるスイッチ１５０８及び１５１０に接続することができる。一実施形態において、スイッチ１５０８及び１５１０は、供給源１５０２によって提供される電圧（又は電流）信号の位相を、０度と９０度との間でトグルさせ、それにより、変換器の位相パターンが、図１７Ｃ〜図１７Ｄに示すように、順序を逆にし、焦点が、ビーム軸の一方の側からビーム軸の別の側に移動するようにさせる。一実施形態において、位相シフタ１５０４及び１５０６は、任意の適した値、例えば、３０度、４５度、１２０度、１４５度、１８０度等だけ位相をシフトさせることができる。
ウォーキング（walking）を有する振幅変調を使用する治療送出
一実施形態において、例えば、ＴＣＰの複数の直線シーケンスが同時に、実質的に同時に、又は順次に生成されるように、超音波ビームを軸方向に及び／又は横方向に変調又は分割することは、非変調ビームと実質的に同じ強度を焦点（複数可）において達成するため、更なるパワーの供給を必要とする場合がある。一実施形態において、パワーのこうした増加は、焦点の近位の（焦点前の）及び／又は遠位の（焦点後の）組織の過熱の可能性をもたらし得る。例えば、所与の変換器構成の場合、ほぼ（０，０，１５ｍｍ）の焦点位置からほぼ（−０．５５ｍｍ，０，１５ｍｍ）の焦点位置及びほぼ（０．５５ｍｍ，０，１５ｍｍ）の焦点位置に超音波ビームを分割することは、未変調焦点の強度と実質的に同じ強度を２つの焦点位置において達成するため、約２．２倍だけパワーの供給を増加させることを必要とする場合がある。一実施形態において、パワーのこうした増加は望ましくない場合がある。種々の実施形態において、振幅変調は、ウォーキングアパーチャー技法と組合されて、焦点前及び焦点後の領域内の組織の過熱の可能性を低減することができる。例えば、焦点前及び焦点後の領域内で測定される最大強度が減少する場合がある。
図１９Ａ〜図１９Ｃは、一実施形態による焦点前の約２ｍｍにあるｘ−ｙ平面内の強度分布１６００のプロットである。変換器に変調は適用されていない。プロット１６００は、音響強度分布がビーム軸の周りに軸対称であることを示す。一実施形態において、対称は、変換器（例えば、集束式円形ボウル変換器）の円形アパーチャーによって生じる。最大強度の領域１６０１、１６０２、及び１６０４は、ビーム軸に沿って、約０ｍｍ（領域１６０１）、約０．７５ｍｍ（領域１６０２）、及び約１．０ｍｍ（領域１６０４）の半径で起こる。一実施形態において、最大強度は、平面内で約１０１Ｗ／ｃｍ2である。ただし、アパーチャーにおける強度が約１Ｗ／ｃｍ2である場合に限る。
図２０Ａ〜図２０Ｃは、一実施形態による焦点深度におけるｘ−ｙ平面内の強度分布１６２０のプロットである。一実施形態において、焦点深度は、約１５ｍｍであるとすることができる。図２０Ａ〜図２０Ｃは、焦点平面における音響強度のかなりの集中１６２２を示す。一実施形態において、音響分布の径は、図２０Ａ〜図２０Ｃの約３ｍｍのＯＤから焦点深度における約０．３ｍｍ未満の径まで減少した。最大強度は、約７．７３ｋＷ／ｃｍ2まで増加し、その値は、焦点前の約２ｍｍの最大強度より約７７．３倍大きい。
図２１は、一実施形態による振幅変調アパーチャーパターン１６３０の概略図である。振幅変調アパーチャーパターン１６３０は、アパーチャーにわたって配置することができる。変換器ストリップ又は部分１６３２のグループは、（例えば、変換器材料の拡張によって）＋１の振幅を示すことができる。変換器ストリップ又は部分１６３４のグループは、（例えば、変換器材料の収縮によって）−１の振幅を示すことができる。図示するように、グループ１６３２及び１６３４は、アパーチャーにわたって交互に起こることができる。ピッチ距離１６４０は、アパーチャーにわたる変換器材料の＋１と−１との間の遷移の空間的周期に対応することができる。一実施形態において、ピッチ距離１６４０は、焦点深度及び動作周波数とともに、焦点平面内の分割ビームの距離を決定することができる。一実施形態において、任意の数の変換器部分を、グループ１６３２及び１６３４にグループ化することができる。一実施形態において、グループ１６３２及び１６３４内の部分の数は同じである場合がある。一実施形態において、グループ１６３２及び１６３４内の部分の数は異なる場合がある。一実施形態において、振幅変調は、３つ以上のレベル、例えば、３つ（０及び±１）又はそれより多い数のレベルを含むことができる。
図２２Ａ〜図２２Ｃは、一実施形態による焦点前の約２ｍｍの、図２１の振幅変調済みアパーチャーパターンからのｘ−ｙ平面内の強度分布１６５０のプロットである。一実施形態において、ピッチ距離は、約７ＭＨｚの励起信号周波数について約６ｍｍである。一実施形態において、振幅変調パターン１６３０は、ｙ軸に沿って配置されて、焦点１６５２及び１６５４によって立証されるように約１．１ｍｍだけビームを分割する。一実施形態において、エネルギー分布は、ｘ方向に約３ｍｍのＯＤを有するが、ｙ方向に約４ｍｍまで増加する。図１９Ａ〜図１９Ｃと比較すると、強度分布１６５０の最大強度は、約２０％だけ増加して１１２Ｗ／ｃｍ2になる。ただし、１Ｗ／ｃｍ2の強度が未変調焦点に配置される場合に限る。一実施形態において、分割アパーチャーからのパワーの量は、２つの焦点において実質的に同様の強度を達成するため約２．２倍だけ増加される必要がある場合がある。焦点前の約２ｍｍの深度において、最大強度は、パワーの増加によって約２４６Ｗ／ｃｍ2であるとすることができる。しかし、一実施形態において、組織内の温度増加が強度の増加に比例するため、焦点前の領域内の温度上昇は、分割ビームデザインの場合、２倍以上となり得る。
図２３Ａ〜図２３Ｃは、一実施形態による焦点深度における図２１の振幅変調済みアパーチャーパターンからのｘ−ｙ平面内の強度分布１６７０のプロットである。一実施形態において、焦点深度は、約１５ｍｍであるとすることができる。一実施形態において、焦点１６７２及び１６７４のそれぞれの強度は、約３．４５ｋＷ／ｃｍ2であるとすることができる。ただし、１Ｗ／ｃｍ2の強度が未変調焦点に配置される場合に限る。示すように、２つの対称ビームは、焦点１６７２（０．５５ｍｍ，０，１５ｍｍ）及び焦点１６７４（−０．５５ｍｍ，０．１５ｍｍ）で起こる。一実施形態において、焦点１６７２及び焦点１６７４における強度分布は、図２０に示す強度分布と実質的に同様である。
図２４は、一実施形態によるウォーキング状態又は変化状態を有する振幅変調アパーチャーパターン１６８０の概略図である。一実施形態において、パターン１６８０は、状態変化を除いて図２１に示す振幅変調関数１６３０と同じである。一実施形態において、振幅変調パターン１６８０は、次の通りにアパーチャーにわたって配置することができる。ピッチ距離１６８８は、複数の変換器ストリップ又は部分を備えることができる。８つのこうした部分が図２４に示されるが、部分の数は、任意の適した数、例えば、８つより少ないか又は８つ多い数であるとすることができる。変換器部分は、個々にアドレス指定可能であるとすることができ、また、−１及び／又は＋１の振幅状態を表すように構成することができる。電圧又は電流が変換器に供給されると、アパーチャーは、Ｓ１からＳ２に、そしてＳ２からＳ３に、そしてＳ３からＳ４に等、状態を変化させる（又はウォークする）ことができる。示すように、状態Ｓ１にて、ピッチ距離１６８８にわたる複数の部分は、２つのグループ１６８２（＋１変調）及び１６８４（−１変調）に分割される。状態Ｓ１から状態Ｓ２への遷移が行われるとき、ピッチ距離１６８８にわたる複数の部分は、２つのグループ１６９２（＋１変調）並びに１６９０及び１６９４（−１変調）に分割される。示すように、状態Ｓ１の部分１６８１は＋１に対応し、状態Ｓ２の部分１６８１は−１に対応する。状態Ｓ２から状態Ｓ３への遷移が行われるとき、ピッチ距離１６８８にわたる複数の部分は、グループ１７０２（＋１変調）並びに１７００及び１７０４（−１変調）に分割される。状態Ｓ３から状態Ｓ４への遷移が行われるとき、ピッチ距離１６８８にわたる複数の部分は、グループ１７１２（＋１変調）並びに１７１０及び１７１１（−１変調）に分割される。したがって、変調パターンはアパーチャーにわたって経時的にシフト（又はウォーク）する。一実施形態において、アパーチャーにわたって同じ振幅変調パターンを持った状態でアパーチャーがウォークする場合、８つのユニークな状態が存在する。一実施形態において、有効強度は、各アパーチャー状態から音響強度分布の時間加重平均として決定することができる。一実施形態において、アパーチャーは、焦点の前で及び／又は焦点の後で組織を過熱する可能性を低減するのに十分なレートで状態を変化させる（又はウォークする）。一実施形態において、ピッチ距離１６８８は、任意の適した数の変換器部分を含むことができる。一実施形態において、＋１及び−１の変調に対応するグループ内の部分の数は、同じである場合がある。一実施形態において、＋１及び−１の変調に対応するグループ内の部分の数は、異なる場合がある。一実施形態において、振幅変調は、３つ以上のレベル、例えば、３つ（０及び±１）又はそれより多い数のレベルを含むことができる。
図２５Ａ〜図２５Ｄは、一実施形態による焦点前の約２ｍｍの、図２４のウォーキングを有する振幅変調済みアパーチャーパターンからのｘ−ｙ平面内の強度分布１７３０のプロットである。一実施形態において、最大強度は、約７１Ｗ／ｃｍ2であり、その値は、（例えば、図２２に示す）ウォーキングが無い状態の振幅変調済みアパーチャーパターンからの最大強度より約３７％小さい。一実施形態において、この減少は著しい場合がある。図２５Ａ〜図２５Ｄは、高い強度を受ける領域の数及び面積が図２２と比較して減少したことを示す。著しい量のエネルギーを受取る領域は、ほぼ６つの場所１７３１〜１７３６に特定される。強度分布プロット１７３０は、エネルギー分布の程度が、図２２と比較して、ｘ次元で約２ｍｍＯＤまで、またｙ次元で約３ｍｍＯＤまで減少することを示す。一実施形態において、この減少は著しい場合がある。一実施形態において、強度分布１７３０が図１９の分布１６００の空間的にオフセットした和であるように見えるため、強度分布１７３０は、音響パワーが２つのアパーチャーから放出されているように見える。一実施形態において、図２５に示すように、焦点の前及び後に位置する組織の過熱の可能性が大幅に低減される。
図２６Ａ〜図２６Ｃは、一実施形態による焦点深度における、図２４のウォーキングを有する振幅変調済みアパーチャーパターンからのｘ−ｙ平面内の強度分布１７５０のプロットである。一実施形態において、焦点深度は、約１５ｍｍであるとすることができる。一実施形態において、焦点の前の強度分布は、実質的に変化するが（図２５を図２２と比較する）、焦点における強度分布１７５０は、図２３に示すウォーキングが無い状態の振幅変調済みアパーチャーパターンについての焦点深度における強度分布１６７０と実質的に同様である。一実施形態において、強度分布１７５０のピーク強度は減少する（例えば、３．３４Ｗ／ｃｍ2を３．４５Ｗ／ｃｍ2と比較する）。一実施形態において、焦点深度において同じ強度を得るため、供給されるパワーは２．３倍増加される必要がある場合がある。焦点の前の約２ｍｍの最大強度は、１６３Ｗ／ｃｍ2であり、その値は、振幅変調パターンがアパーチャーにわたってウォークされない場合、２４６Ｗ／ｃｍ2（図２２）の予測を超える実質的な減少である。一実施形態において、焦点１７５２及び１７５４における音響強度最大は、図２２の強度分布１６５０と比較して実質的に集中している。
図２７Ａは、一実施形態によるウォーキング（２レベル±１）を有する振幅変調済みアパーチャーの概略図１８００である。一実施形態において、概略図１８００は図２４に示すパターン１６８０に対応する。図２７Ｂは、一実施形態による２状態概略図１８００の状態遷移表１８５０である。
図２８Ａは、一実施形態によるウォーキング（３レベル）を有する振幅変調済みアパーチャーの概略図１９００である。概略図１９００は０レベル１９５２を含む。一実施形態において、０レベル１９５２は、グラウンド端子を使用するか又は抵抗器をグラウンド端子に接続することによって実現することができる。一実施形態において、０レベル１９５２は、焦点ゾーン内の高周波数空間成分の量を減少させることができる（例えば、これらの成分がグレーティングローブに対応することができる）。一実施形態において、０レベル１９５２は、焦点前及び焦点後のゾーン内で空間周波数遷移を減少させることができる。図２８Ｂは、一実施形態による３状態概略図１９００の状態遷移表１９５０である。
図２９Ａは、一実施形態によるウォーキング（４レベル）を有する振幅変調済みアパーチャーの概略図２０００である。概略図２０００は２つの更なるレベル＋０．５ ２００２及び−０．５ ２００４を含む。一実施形態において、そうすることは、０レベルを付加することと同様の利点を提供することができる。一実施形態において、概略図２０００によって提供されるアパーチャーにわたる振幅変調は、正弦波をよりよく近似することができ、それにより、高周波数空間成分が、焦点平面内で起こらない。図２９Ｂは、一実施形態による３状態概略図１９００の状態遷移表２０５０である。
幾つかの実施形態において、ピッチ距離内の変換器ストリップ及び／又は部分の数は、８つより少ないか又は多いとすることができる。選択される部分の数は、焦点の前及び／又は後に位置する組織について所望される加熱低減の量に依存するとすることができる。幾つかの実施形態において、振幅変調レベルの数は、４つより多い、例えば、６、８、１０等であるとすることができる。
本明細書で開示されるシステム及び方法の実施形態の使用に対して幾つかの利点が存在する。一実施形態において、特にウォーキングを有する振幅変調技法及び／又は位相シフト技法は、焦点前及び焦点後の過熱の可能性を減少させることができる。一実施形態において、特にウォーキングを有する振幅変調技法及び／又は位相シフト技法は、超音波ビームを２つ以上のビームに分割することを可能にすることができる。一実施形態において、特にウォーキングを有する振幅変調技法及び／又は位相シフト技法は、２つ以上の焦点の場所に超音波エネルギーを配置することによって２つ以上の超音波源を近似することができる。一実施形態において、特にウォーキングを有する振幅変調技法及び／又は位相シフト技法は、焦点から離れて音響エネルギーを再分配することによって、超音波治療中に患者が経験する疼痛又は不快を低減することができる。一実施形態において、特にウォーキングを有する振幅変調技法及び／又は位相シフト技法は、複数のＴＣＰの生成によって治療時間を低減することができる。
イメージングシステム
一実施形態において、受信超音波ビームフォーマを、超音波イメージングシステムの一部として使用することができる。一実施形態において、超音波イメージングシステムは、送信及び受信事象を使用して、一連の超音波画像を生成する。送信が、通常、１つの場所に的を絞り、その後、イメージングシステムの受信処理が同じ場所に的を絞る。この場合、イメージングシステムの応答は、
として表される。
ここで、ｈ（ｔ）は送信アパーチャーと受信アパーチャーの両方の空間応答であり、Ｔｘ（ｔ）は送信アパーチャーの応答であり、Ｒｘ（ｔ）は受信アパーチャーの応答である。
一実施形態において、超音波イメージングシステムは、動的受信集束（dynamic receive focusing）を使用する。この場合、送信超音波ビームは１つの空間場所に集束されるが、受信システムは、深度内の各空間場所に集束するよう、ビーム軸に沿って焦点を「動的に」変化させることができる。このシステムは、
として表される。
δは、受信信号間の時間遅延を表し、より深い深度から信号がやって来るとき、受信アパーチャーについてどのように集束が変化することができるかを示唆する。
一実施形態において、アパーチャー振幅操作を通して送信治療ビームを複数の焦点に分割する技法は、ビーム（複数可）を受信することも含むことができる。一実施形態において、システムは、２つの（又はそれより多い）送信焦点を含むことができ、また、受信ビームを異なる軸に沿って操向させ集束させるために遅延を使用することができるリニアアレイ等の受信アパーチャーを使用して、いずれの空間アパーチャー上でも集束させることが可能である。この方法は、システムがたった１つの送信によって２つの受信ビームを得ることを可能にする。これは、受信アパーチャーから２つのビーム軸を視覚的に観測するための要求時間を減少させる。このシステムは、
として記述される。
例えば、システムが２つの焦点を生成し、１つの焦点が治療変換器の中心軸から距離１．０ｍｍ離れたところに、別の焦点が治療変換器の中心軸から−１．０ｍｍ離れたところにあり、各焦点が１５ｍｍの深度にあると仮定する。超音波受信器は、２つの受信ラインを生成することができることになる。１つのラインは１．０ｍｍ上でピークになるよう絶えず集束され、１つのラインは−１．０ｍｍ上でピークになるよう絶えず集束される。一実施形態において、受信器は、２つの受信ラインを同時に生成することができ、１つのラインは１．０ｍｍ上でピークになるよう絶えず集束され、１つのラインは−１．０ｍｍ上でピークになるよう絶えず集束される。
一実施形態において、方法２１００は、治療アパーチャーによって複数の焦点を送信するステップと、受信アパーチャーアレイの各部分から信号を収集するステップと、複数の焦点に基づいて複数の受信ベクトルを生成するステップと、イメージング用のアルゴリズムを高速化するため受信ベクトルを利用するステップとを含む。
幾つかの実施形態において、複数の焦点の送信は、同時か又は順次であるとすることができる。幾つかの実施形態において、受信ベクトルは同時に又は順次に利用することができる。
本明細書で述べる幾つかの実施形態及び例は、例であり、これらの発明の組成物及び方法の全範囲を述べるときに制限的であることを意図されない。幾つかの実施形態、材料、組成物、及び方法の等価な変更、修正、変形を、実質的に同様な結果を伴って、本発明の範囲内で行うことができる。
本発明は種々の変更及び代替形態を可能にすることができるが、本発明は特定の例を図面において示し、本明細書において詳細に説明を行ってきた。しかしながら、本発明は、開示されている特定の形態又は方法に限定されることを意図されず、逆に、記載されている種々の実施形態及び添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内にある全ての変更物、均等物及び代替物を包含するものである。本明細書に開示されている方法はいずれも、記載順で行われる必要はない。本明細書に開示されている方法は、実施者がとる幾つかの措置を含むが、明確に又は示唆的に、それらの措置の第３者の指示をいずれも含むこともできる。例えば、「変換器モジュールを超音波プローブに結合する」ような措置は、「変換器モジュールと超音波プローブとの結合を指示すること」を含む。本明細書において開示された範囲は、全ての包含、サブ範囲及びそれらの組合せも包含する。「まで」、「少なくとも」、「を超える」、「未満」、「の間」等のような語は記載の数字を含む。「約」又は「およそ」等の用語が先行する数字は、記載の数字を含む。例えば、「約２５ｍｍ」は「２５ｍｍ」を含む。

Claims (72)

  1. 超音波変換器によって複数の焦点を生成するための美的超音波処置システムであって、
    振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備える超音波プローブと、
    前記超音波変換器を制御するための前記超音波プローブに結合された制御モジュールと、
    を備える、超音波変換器によって複数の焦点を生成するための美的超音波処置システム。
  2. 前記複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされ、前記超音波変換器は、単一超音波変換素子を備える、請求項１に記載の美的処置システム。
  3. 第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、前記第１のゾーンは前記第２のゾーンと異なる、請求項１又は２に記載の美的処置システム。
  4. 前記第１の美容処置ゾーンは前記第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、前記第２の美容処置ゾーンは前記第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む、請求項３に記載の美的処置システム。
  5. 前記超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、前記超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  6. 前記超音波変換器は、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、前記超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  7. 前記超音波変換器は、
    振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、前記超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なり、
    超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、前記超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  8. 前記複数の位相は離散的位相値を含む、請求項６又は７に記載の美的処置システム。
  9. 前記超音波変換器は、圧電材料を含み、前記超音波変換器の前記複数の部分は、前記超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される、請求項５、７、及び８のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  10. 前記複数の圧電材料の変化は、該圧電材料の膨張及び該圧電材料の収縮の少なくとも一方を含む、請求項９に記載の美的処置システム。
  11. 前記超音波変換器の少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、前記圧電の前記少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の前記振幅は経時的に変化する、請求項５及び７〜１０のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  12. 前記複数の個々の美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される移動機構を更に備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  13. 個々の美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  14. 前記超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  15. 前記超音波変換器は、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の前記超音波治療の音響パワーを提供して、前記組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  16. 超音波変換器によって複数の焦点を生成するための美容処置で使用するための美的処置システムであって、
    超音波プローブを備え、該超音波プローブは、
    超音波イメージングを提供するため超音波イメージング機能を動作可能に制御する第１のスイッチと、
    超音波処置を提供するため超音波処置機能を動作可能に制御する第２のスイッチと、
    個々の熱的美容処置ゾーンの少なくとも１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構と、
    振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、超音波治療を適用するように構成される変換器モジュールであって、該変換器モジュールは、超音波イメージングと超音波処置の両方のために構成され、該変換器モジュールは、前記超音波プローブに結合するように構成され、該変換器モジュールは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備え、該変換器モジュールは、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、及び前記移動機構の少なくとも１つに動作可能に結合されるように構成される、変換器モジュールと、
    制御モジュールと、
    を備え、前記制御モジュールは、前記変換器モジュールを制御するためのプロセッサ及びディスプレイを備える、超音波変換器によって複数の焦点を生成するための美容処置で使用するための美的処置システム。
  17. 前記複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる、請求項１６に記載の美的処置システム。
  18. 第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、前記第１のゾーンは前記第２のゾーンと異なる、請求項１６又は１７に記載の美的処置システム。
  19. 前記第１の美容処置ゾーンは前記第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、前記第２の美容処置ゾーンは前記第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む、請求項１８に記載の美的処置システム。
  20. 前記変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、前記変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる、請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  21. 前記変換器モジュールは、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、前記変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  22. 前記変換器モジュールは、
    振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、前記変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なり、
    超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、前記変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる、請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  23. 前記複数の位相は離散的位相値を含む、請求項２１又は２２に記載の美的処置システム。
  24. 前記変換器モジュールは、圧電材料を含み、前記変換器モジュールの前記複数の部分は、前記超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される、請求項２０、２２、及び２３のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  25. 前記複数の圧電材料の変化は、該材料の膨張及び該材料の収縮の少なくとも一方を含む、請求項２４に記載の美的処置システム。
  26. 前記変換器モジュールの少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、前記変換器モジュールの前記少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の前記振幅は経時的に変化する、請求項２０及び２２〜２５のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  27. 前記移動機構は、複数の個々の熱的美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される、請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  28. 個々の熱的美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する、請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  29. 前記第１のスイッチ及び第２のスイッチは、ユーザー操作式ボタン又はキーを備える、請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  30. 前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの少なくとも一方は、前記制御モジュールによって作動される、請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  31. 前記超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである、請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  32. 前記変換器モジュールは、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の前記超音波治療の音響パワーを提供して、前記組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される、請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の美的処置システム。
  33. 処置システムであって、
    超音波処置を提供するため超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、
    個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドと、
    を備え、前記ハンドワンドは、或る焦点深度の場所であって、熱的美容処置ゾーン内に位置決めされた、或る焦点深度の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される変換器を備え、該変換器は、前記焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように更に構成される、処置システム。
  34. 単一変換器によって複数の焦点を生成することによって皮膚に対して非侵襲的美容プロシージャを実施する方法であって、
    超音波モジュールを超音波プローブに結合することであって、該超音波プローブは、音響イメージングを制御する第１のスイッチを備え、該超音波プローブは、複数の個々の美容処置ゾーンをもたらす、音響治療を制御する第２のスイッチを備え、該超音波プローブは、前記個々の美容処置ゾーンの間に所望の間隔を設ける移動機構を備えることと、
    前記変換器モジュールを被検者の皮膚表面と接触させることと、
    前記超音波プローブ上の前記第１のスイッチを作動して、前記変換器モジュールによって、前記皮膚表面下の領域を音響的にイメージングすることと、
    前記超音波プローブ上の前記第２のスイッチを作動して、前記変換器モジュールによって、前記移動機構によって制御される個々の美容処置ゾーンの所望のシーケンスで前記皮膚表面下の前記領域を音響的に処置することと、
    を含み、前記変換器モジュールは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される単一超音波変換器を備える、単一変換器によって複数の焦点を生成することによって皮膚に対して非侵襲的美容プロシージャを実施する方法。
  35. 超音波変換器によって組織内に複数の焦点を生成するための美的処置システムであって、
    超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、
    個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドと、
    を備え、前記ハンドワンドは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される変換器を備える、超音波変換器によって組織内に複数の焦点を生成するための美的処置システム。
  36. 皮膚の前記非侵襲的美容処置のための、請求項１〜３３及び３５のいずれか１項に記載の美的処置システムの使用。
  37. 美容処置で使用するための美的イメージング及び処置システムであって、
    或る焦点深度の複数の場所における組織の超音波イメージング及び超音波処置のために構成される超音波プローブと、
    制御モジュールと、
    を備え、該超音波プローブは、
    前記超音波プローブに結合するように構成される超音波モジュールであって、前記焦点深度の前記複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備える、超音波モジュールと、
    超音波イメージングを提供するため超音波イメージング機能を動作可能に制御する第１のスイッチと、
    前記超音波治療を提供するため超音波処置機能を動作可能に制御する第２のスイッチと、
    個々の熱的美容処置ゾーンの少なくとも１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成される移動機構と、
    を備え、前記変換器モジュールは、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、及び前記移動機構の少なくとも１つに動作可能に結合されるように構成され、前記制御モジュールは、前記変換器モジュールを制御するためのプロセッサ及びディスプレイを備える、美容処置で使用するための美的イメージング及び処置システム。
  38. 前記複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる、請求項３７に記載の美的イメージング及び処置システム。
  39. 第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、前記第１のゾーンは前記第２のゾーンと異なる、請求項３７に記載の美的イメージング及び処置システム。
  40. 前記第１の美容処置ゾーンは前記第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、前記第２の美容処置ゾーンは前記第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む、請求項３９に記載の美的イメージング及び処置システム。
  41. 前記変換器モジュールは、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、前記変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる、請求項３７に記載の美的イメージング及び処置システム。
  42. 前記変換器モジュールは、超音波治療位相シフト適用するように構成され、それにより、前記変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる、請求項３７に記載の美的イメージング及び処置システム。
  43. 前記変換器モジュールは、
    振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、前記変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なり、
    超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、前記変換器モジュールの複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  44. 前記複数の位相は離散的位相値を含む、請求項４３に記載の美的イメージング及び処置システム。
  45. 前記変換器モジュールは、圧電材料を含み、前記変換器モジュールの前記複数の部分は、前記変換器モジュールに印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  46. 前記複数の圧電材料の変化は、該材料の膨張及び該材料の収縮の少なくとも一方を含む、請求項４５に記載の美的イメージング及び処置システム。
  47. 前記変換器モジュールの少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、前記変換器モジュールの前記少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の前記振幅は経時的に変化する、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  48. 前記移動機構は、複数の個々の熱的美容処置ゾーンの間に可変間隔を設けるようにプログラムされるように構成される、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  49. 個々の熱的美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  50. 前記第１のスイッチ及び第２のスイッチは、ユーザー操作式ボタン又はキーを備える、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  51. 前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの少なくとも一方は、前記制御モジュールによって作動される、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  52. 前記処置機能は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  53. 前記変換器モジュールは、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の前記超音波治療の音響パワーを提供して、前記組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される、請求項３７〜４２のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  54. 多焦点超音波処置システムであって、
    超音波処置を提供するため超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、
    個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドと、
    を備え、前記ハンドワンドは、
    或る焦点深度の場所であって、熱的美容処置ゾーン内に位置決めされた、或る焦点深度の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される変換器を備え、
    前記変換器は、前記焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を同時に適用するように更に構成される、多焦点超音波処置システム。
  55. 美的イメージング及び多焦点処置システムであって、
    超音波変換器を備えるモジュールを備え、
    前記超音波変換器は、振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成され、
    前記モジュールは、ハンドワンドに取外し可能に結合して、前記モジュールと前記ハンドワンドとの間で電子通信及び電力を提供するようにデザインされたインターフェースガイドを更に備える、美的イメージング及び多焦点処置システム。
  56. 前記複数の場所は、美容処置ゾーン内で実質的に直線のシーケンスで位置決めされる、請求項５５に記載の美的イメージング及び処置システム。
  57. 第１のセットの場所は第１の美容処置ゾーン内に位置決めされ、第２のセットの場所は第２の美容処置ゾーン内に位置決めされ、前記第１のゾーンは前記第２のゾーンと異なる、請求項５５に記載の美的イメージング及び処置システム。
  58. 前記第１の美容処置ゾーンは前記第１のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含み、前記第２の美容処置ゾーンは前記第２のセットの場所の実質的に直線のシーケンスを含む、請求項５７に記載の美的イメージング及び処置システム。
  59. 前記超音波変換器は、振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、前記超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なる、請求項５５に記載の美的イメージング及び処置システム。
  60. 前記超音波変換器は、超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、前記超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる、請求項５５に記載の美的イメージング及び処置システム。
  61. 前記超音波変換器は、
    振幅変調を使用して超音波治療を適用するように構成され、それにより、前記超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の振幅で超音波治療を放出するように構成され、第１の振幅は第２の振幅と異なり、
    超音波治療位相シフトを適用するように構成され、それにより、前記超音波変換器の複数の部分は、音響強度の複数の位相で超音波治療を放出するように構成され、第１の位相は第２の位相と異なる、請求項５５〜６０のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  62. 前記複数の位相は離散的位相値を含む、請求項６１に記載の美的イメージング及び処置システム。
  63. 前記超音波変換器は、圧電材料を含み、前記超音波変換器の前記複数の部分は、前記超音波変換器に印加される電場に応答して複数の対応する圧電材料の変化を生成するように構成される、請求項５５〜６０に記載の美的イメージング及び処置システム。
  64. 前記複数の圧電材料の変化は、該圧電材料の膨張及び該圧電材料の収縮の少なくとも一方を含む、請求項６３に記載の美的イメージング及び処置システム。
  65. 前記超音波変換器の少なくとも１つの部分は、音響強度の２つ以上の振幅で超音波治療を放出するように構成され、前記圧電の前記少なくとも１つの部分によって放出される超音波治療の前記振幅は経時的に変化する、請求項５５〜６０のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  66. 前記複数の個々の美容処置ゾーンの間に間隔を設けるようにプログラムされるように構成される移動機構を更に備える、請求項５５〜６０のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  67. 個々の美容処置ゾーンのシーケンスは、約０．０１ｍｍから約２５ｍｍの範囲内の処置間隔を有する、請求項５５〜６０のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  68. 前記超音波処置は、フェイスリフト、眉リフト、顎リフト、眼の処置、皺低減、瘢痕低減、熱傷処置、タトゥー除去、皮膚引締め、静脈除去、静脈縮小、汗腺に関する処置、多汗症の処置、日焼けによるしみの除去、脂肪処置、膣若返り、及びニキビ処置のうちの少なくとも１つである、請求項５５〜６０のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  69. 前記超音波変換器は、約１Ｗと約１００Ｗとの間の範囲及び約１ＭＨｚから約１０ＭＨｚの周波数の前記超音波治療の音響パワーを提供して、前記組織を熱的に加熱し、それにより、凝固を生じるように構成される、請求項５５〜６０のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システム。
  70. 処置システムであって、
    超音波処置を提供する超音波処置機能を動作可能に制御する制御デバイスと、
    個々の熱的美容処置ゾーンの１つのシーケンスで超音波処置を方向付けるように構成されるハンドワンドと、
    を備え、前記ハンドワンドは、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を同時に適用するように構成される変換器を備える、処置システム。
  71. 医師によって実施されない美容プロシージャを実施する非侵襲的方法であって、
    超音波モジュールを超音波プローブに結合することであって、該超音波モジュールは、振幅変調ポーリング及び位相シフトからなる群のうちの少なくとも１つによって、或る焦点深度の複数の場所において組織に超音波治療を適用するように構成される超音波変換器を備え、該超音波プローブは、音響イメージングを制御する第１のスイッチを備え、該超音波プローブは、複数の個々の美容処置ゾーンをもたらす、音響治療を制御する第２のスイッチを備え、該超音波プローブは、前記個々の美容処置ゾーンの間に所望の間隔を設ける移動機構を備えることと、
    前記変換器モジュールを被検者の皮膚表面と接触させること、
    前記超音波プローブ上の前記第１のスイッチを作動して、前記変換器モジュールによって、前記皮膚表面下の領域を音響的にイメージングすることと、
    前記超音波プローブ上の前記第２のスイッチを作動して、前記変換器モジュールによって、前記移動機構によって制御される個々の美容処置ゾーンの所望のシーケンスで前記皮膚表面下の前記領域を音響的に処置することと、
    を含む、医師によって実施されない美容プロシージャを実施する非侵襲的方法。
  72. 皮膚の前記非侵襲的美容処置のための、請求項３７〜４２、５５〜６０、及び７０のいずれか１項に記載の美的イメージング及び処置システムの使用。
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