JP5101529B2 - 超音波診断用撮像システム及び受信アパーチャを並進させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、医療診断用超音波システム、特に、マイクロビームフォーマ（ｍｉｃｒｏｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）を有する線形アレイ超音波トランスデューサに関する。

超音波アレイトランスデューサは、トランスデューサアレイの要素から受け入れられる超音波エコー信号を受け入れて、適切に遅延させるように、ビームフォーマを用いる。その遅延は、ビームフォーマにより生成されるビームの（操舵）方向及びフォーカシングを考慮して選択される。各々の要素からの信号がビームフォーマのチャネルにより適切に遅延された後、その遅延された信号は、適切に操舵され、フォーカシングされたコヒーレントエコー信号のビームを生成するように結合される。その遅延の選択は、ビームにより送られる画像フィールドの及びアレイ要素の形状から決定できることが知られている。従来の超音波システムにおいては、アレイトランスデューサは、撮像中に患者の体に対して位置付けられているプローブ内に位置し、調整要素、スイッチ及び増幅装置等の一部の電子構成要素を有する。遅延及び信号結合は、超音波システムメインフレームに含まれるビームフォーマにより実行され、その超音波システムメインフレームに、プローブはケーブルで結合されている。

アレイトランスデューサ及びビームフォーマについての上記のシステムアーキテクチャは、一次元（１Ｄ）トランスデューサアレイに対してはかなり十分であり、トランスデューサ要素の数及びビームフォーマチャネルの数は程同様である。トランスデューサ要素の数がビームフォーマの数を上回るとき、多重化が、一般に、用いられ、トランスデューサの要素の全数の副集合のみが、何れかの時点でビームフォーマに接続されることが可能である。１Ｄアレイにおける要素の数は、百以下から数百までの範囲内であることが可能であり、典型的なビームフォーマは１２８個のビームフォーマチャネルを有する。このシステムアーキテクチャ解決方法は、三次元（３Ｄ）撮像のための二次元（２Ｄ）アレイトランスデューサの出現で受け入れられなくなっている。これは、２Ｄアレイトランスデュー等が、体積領域において方位角及び仰角の両方においてビームを操舵し、フォーカシングするためである。このビーム生成のために必要なトランスデューサ要素の数は、通常、千のオーダーである。その課題の重要点は、その場合、ビームフォーマが位置付けられているシステムメインフレームにプローブを接続するケーブルになる。良好な導電性のフィラメントの数千の導体から成るケーブルは太くて、扱い難く、不可能でない場合でも、そのプローブの製造を厄介なものにする。

この課題に対する解決方法については、米国特許第５，２９９，９３３号明細書（Ｌａｒｓｏｎ，ＩＩＩによる）に記載されているように、プローブ自体においてビームフォーミングの少なくとも一部を実行するようになっている。この特許文献に示されている超音波システムにおいては、そのビームフォーミングは、プローブとシステムメインフレームとの間で区切られている。要素の群の最初のビームフォーミングはプローブにおいて行われ、そのプローブにおいて、部分的にビームフォーミングされた和が生成される。それらの部分的にビームフォーミングされた和は、トランスデューサ要素の数に比べて数が少なく、妥当な寸法のケーブルを介してシステムメインフレームに結合されていて、そのケーブルにおいて、ビームフォーミング処理が終わり、最終的なビームが生成される。プローブにおける一部のビームフォーミングは、内部の処理機としてＬａｒｓｏｎ，ＩＩＩが記載しているもの、又はアレイトランスデューサに取り付けられたマイクロエレクトロニクスの形にあるマイクロビームフォーマにより行われる。また、米国特許第５，９９７，４７９号明細書（Ｓａｖｏｒｄ等による）、米国特許第６，０１３，０３２号明細書（Ｓａｖｏｒｄによる）、米国特許第６，１２６，６０２号明細書（Ｓａｖｏｒｄ等による）及び米国特許第６，３７５，６１７号明細書（Ｆｒａｓｅｒによる）を参照されたい。２Ｄトランスデューサアレイとマイクロビームフォーマとの間の数千の接続は、微細回路及びアレイピッチの小さい寸法においてなされている一方、マイクロビームフォーマとシステムマインフレームのビームフォーマとの間のケーブル接続は、従来のケーブル技術によりなされている。種々のプレーナアレイフォーマット及び曲面化アレイフォーマットが、米国特許出願公開第６０／７０６，１９０号明細書（Ｋｕｎｋｅｌによる）及び米国特許出願公開第６０／７０６，２０８号明細書（Ｄａｖｉｄｓｅｎによる）に示されている曲面化アレイのようなマイクロビームフォーマと共に用いられることが可能である。

上記の特許文献において示されているマイクロビームフォーマは、“パッチ”といわれる連続的な要素群から一部が遅延した和信号を生成することにより動作する。パッチの要素の全てにより受け入れられる信号は、適切に個別に遅延され、次いで、部分和信号に結合される。パッチの方法の派生的なことは、アパーチャのデザインがアレイパッチの数、大きさ及び形状に基づいていることである。このことは、２Ｄフェーズドアレイトランスデューサに対してかなり良好に作用し、その２Ｄフェーズドアレイトランスデューサにおいては、フルアレイアパーチャが、エコー受信中、用いられる。しかし、アクティブアレイアパーチャが２Ｄアレイに亘って並進される線形アレイ動作については、パッチの大きさ及び寸法は、アパーチャのへ並進を制約する可能性がある。アクティブなアパーチャのステップ化は、一般に、例えば、上記の米国特許第６，０１３，０３２号明細書（Ｓａｖｏｒｄによる）に示されているパッチの大きさの漸進が行われる必要がある。更に、２Ｄアレイが、マイクロビームフォーマを複雑にすることなく、より小さい漸進でアパーチャの並進について動作可能であることは好ましいことである。線形アレイか又はフェーズドアレイのどちらかの動作について同じマイクロビームフォーマを動作させることができることは更に、好ましいことである。

本発明の原理に従って、二次元アレイ及びマイクロビームフォーマが、体積領域の線形アレイ走査のために動作される。アクティブなアレイのアパーチャは、要素パッチの寸法に比べて小さい漸進の状態で、アレイに亘ってステップ化され、単独のトランスデューサ要素と同程度に小さいことが可能である。１つ以上のパッチからの部分和信号が、同時に、同じ導体において衝突信号をもたらさないパッチ及びアパーチャ構成を用いるシステムメインフレームビームフォーマに対して同じ導体において結合されることが可能である。従って、パッチの数は、ミラー対象でない（非対称の）アパーチャに対してさえ、ケーブル導体及びメインフレームビームフォーマチャネルの数を上回ることが可能である。本発明の実施形態は、かなり多くの数の要素を有するアレイが従来の大きさのメインフレームビームフォーマと共に用いられることを可能にする。本発明の実施形態は、動作の線形アレイモードか又はフェーズドアレイモードのどちらかで用いることが可能である。

先ず、図１を参照するに、本発明の原理に従って構築された超音波システムがブロック図の形式で示されている。プローブ１０は、上記のＤａｖｉｄｓｅｎの特許文献に示されているように、高さ寸法において曲面化した二次元アレイトランスデューサ１２を有する。アレイにおける要素は、トランスデューサアレイの背後のプローブにおいて位置付けられているマイクロビームフォーマ１４に結合されている。マイクロビームフォーマは、アレイの前の三次元画像フィールドにおける好ましい焦点及び好ましい方向にビームを送信するように、アレイの要素に対してタイミング調整された送信パルスを適用する。送信ビームからのエコーは、アレイ要素により受信され、マイクロビームフォーマ１４のチャネルに結合され、そのマイクロビームフォーマにおいて、それらのエコーは個別に遅延される。トランスデューサ要素の連続的パッチからの遅延信号は、そのパッチについての部分和信号を生成するように結合される。下の実施例においては、パッチの要素から共通バスに遅延信号を結合することにより結合がなされ、加算回路又は他の複雑な回路の必要性を除去する。各々のパッチのバスはケーブル１６の導体に結合され、そのケーブルは、システムメインフレームに部分和パッチ信号を伝送する。システムメインフレームにおいては、部分和信号はディジタル化され、システムビームフォーマ２２のチャネルに結合され、そのシステムビームフォーマ２２は、各々の部分和信号を適切に遅延させる。その遅延された部分和信号は、その場合、コヒーレントな操舵及びフォーカシング受信ビームを生成するように結合される。３Ｄ画像フィールドからのビーム信号は、画像ディスプレイ３０における表示のために２Ｄ又は３Ｄ画像を生成するように、信号及び画像処理器２４により処理される。プローブ選択、ビーム操舵及びフォーカシング、並びに信号及び画像処理等の超音波システムパラメータの制御は、システムの種々のモジュールに結合されている制御器２６の制御下で行われる。プローブ１０の場合、この制御情報の一部は、ケーブル１６のデータ線においてシステムメインフレームから供給される。ユーザは、制御パネルによりそれらの動作パラメータを制御する。

図２は、部分和マイクロビームフォーマの概念を示している。図２は、破線３２及び３４により３つの領域に区分化されている。プローブ１０の構成要素は、線３２の左側に示され、システムメインフレームの構成要素は線３４の右側に示され、そしてケーブル１６はそれらの２つの線の間に示されている。プローブの二次元アレイ１２は、連続的なトランスデューサ要素のパッチに分割されている。アレイ１２の５つのパッチがその図に示されていて、それらのアレイの各々は９つの隣接する要素を有する。パッチ１２ａ、１２ｃ及び１２ｅのマイクロビームフォーマのチャネルがその図に示されている。パッチ１２ａの９つの要素は、ＤＬ１において位置付けられているマイクロビームフォーマの９つの遅延線に結合されている。同様に、パッチ１２ｃ及び１２ｅの９つの要素は、ＤＬ２及びＤＬ３において示されている遅延線に結合されている。それらの遅延線により与えられる遅延は、アレイの大きさ、要素ピッチ、パッチの間隔及び寸法、ビーム操舵の範囲等のような多くの変数の関数である。遅延線群ＤＬ１、ＤＬ２及びＤＬ３の各々は、パッチについての共通時間基準に対するそれらのそれぞれのパッチの要素からの信号を遅延させる。遅延線の各々の群からの９つの遅延信号は、その場合、それらの要素のパッチからアレイの部分和信号を生成するように、それぞれの加算器Σにより結合される。各々の部分和信号は、別個のバス１５ａ、１５ｂ及び１５ｃに置かれ、それらの各々はケーブル１６の導体に結合され、そのケーブルは、システムメインフレームに部分和信号を伝送する。システムメインフレームにおいては、各々の部分和信号は、システムビームフォーマ２２の遅延線２２ａ、２２ｂ、２２ｃに適用される。それらの遅延線は、システムビームフォーマ加算器２２ｓの出力において共通ビームに部分和信号をフォーカシングする。完全生成ビームは、その場合、更なる処理及び遅延のために、信号及び画像処理器に転送される。図２の実施例は９つの要素のパッチを示しているが、構築されるマイクロビームフォーマシステムは、一般に、１２個、２０個、４８個又は７０個又はそれ以上の多数の要素を有するパッチを有することが理解できるであろう。パッチにおける要素は、互いに隣接する、距離を置く、又は一のパッチにおいて結合された“奇数”要素及び他のパッチにおいて結合された“偶数”要素によるチェッカーボードパターン状に混ぜられることが可能である。それらのパッチは、正方形、長方形、菱形、六角形又は何れかの他の所望の形状であることが可能である。

図３は、本発明の二次元アレイトランスデューサ及びマイクロビームフォーマ１４の他の実施例を示している。この図は、二次元アレイトランスデューサ１２の３つの行Ｒ１、Ｒ２及びＲ３を示している。この実施例においては、要素のパッチは４つの要素より成り、要素ｅ１乃至ｅ４はパッチを構成し、要素ｅ５乃至ｅ８は他のパッチを構成し、要素ｅ９乃至ｅ１２は更に他のパッチを構成する、等である。各々のパッチの要素は、マイクロビームフォーマ１４の遅延線の群の遅延線に結合されている。例えば、要素ｅ１乃至ｅ４は、遅延線群ＤＬ１の４つの遅延線に結合され、要素ｅ５乃至ｅ８は、遅延線群ＤＬ２の４つの遅延線に結合される、等である。遅延線群からの遅延信号は、遅延線出力に共に接続する出力バスにおいて結合される。例えば、群ＤＬ１の４つの遅延線出力は全てバスｂ１に結合され、群ＤＬ２の４つの遅延線出力は全てバスｂ２に結合される、等である。各々のバスは、ケーブル１６の個別の導体に接続されている。バスｂ１はケーブルの導体１６ａに接続され、バスｂ２はケーブルの導体１６ｂに接続される、等である。各々のケーブル導体は、システムメインフレームビームフォーマのチャネルに繋がっている。

送信中、アレイの要素の群は、好ましい方向に好ましいビームを送信するようにアクティブにされる。送信のために選択される群は、一般に、近視野フォーカシングビームについては小さく、遠視野ビームについては全体のアレイと同程度に大きいことが可能である。送信アパーチャといわれる、送信ビームについてアクティブにされる要素は、アレイにおける要素の何れかの形状又はパターンを占めることが可能である。次第に深くなる焦点領域においてフォーカシングされるゾーンフォーカシングスキームは、例えば、各々のより深い領域について次第に大きくなる送信アパーチャを用いることが可能である。送信ビームは、まっすぐに操舵される（アレイの表面に対して垂直に）、又はアレイ表面に対してある角度で操舵されることが可能である。上記のＤａｖｉｄｓｅｎによる特許文献に示されているプローブにおいては、ビームは、より広い視野をもたらすように、アレイの内部で、及びアレイの外周の周りの外側へのカント角においてまっすぐに操舵される。

図３のトランスデューサアレイ及びマイクロビームフォーマは、線形アレイ又はフェーズドアレイとして動作されることが可能である。線形アレイの動作は、アレイの表面に沿って動かされるアパーチャからのビームを送信することにより、そして、アレイの表面に沿っても動かされる受信アパーチャにおいてそれらのビームからのエコーを受信することにより行われる。その図に示している実施例においては、受信アパーチャの大きさは、その図の最上部において括弧でくくられ、この実施例においては、幅が３つのパッチ（１２個の要素）であるように示されている。この実施例においては、受信アパーチャが、単独の行（Ｒ１）の高さであるように示されているが、代替としては、高さが複数の行であることが可能である。第１受信ビームは、この実施例においては、要素ｅ１乃至ｅ１２により受信される。この受信アパーチャはアレイの行Ｒ１において最初の３つのパッチを有するため、マイクロビームフォーマにおけるそれらの最初の３つの群の遅延線ＤＬ１、ＤＬ２及びＤＬ３（図示せず）はこのビームについて有効である。それらの遅延線は、この実施例においては、参照番号４２、４４及び４６で示されている各々の遅延線に接続された有効な線Ｅｎにより有効にされる。要素ｅ１乃至ｅ４及び遅延線群ＤＬ１からの４つの遅延信号はバスｂ１に接続され、そのバスにおいて、それらの信号は、第１パッチからの部分和信号を生成するように結合される。同様に、要素ｅ５乃至ｅ８及び遅延線群ＤＬ２からの４つの遅延信号はバスｂ２において結合され、要素ｅ９乃至ｅ１２及び遅延線群ＤＬ３からの４つの遅延信号はバスｂ３（図示せず）において結合される。それらのバスは、この実施例において部分和信号の生成のための加算ノードとして機能する。それらの３つのバス及びケーブル導体は、メインビームフォーマの３つのチャネルに３つの部分的にビームフォーミングされた信号を伝送する。

次のビームは、この実施例において受信アパーチャを右に操舵することにより取得される。そのビームは、例えば、超音波システムメインフレーム又はケーブルコネクタにおけるマルチプレクサを用いて全体のパッチによりステップ化されることが可能であり、その結果、要素ｅ５乃至ｅ１６を有する受信アパーチャにより取得される次のビームが得られる。しかしながら、この全体のパッチ幅の並進は、画像フィールドにおける粗いビーム間隔をもたらす。この実施例においては、精細な間隔のビームが、全部のパッチの寸法より小さい寸法により、好適には、単独の要素の幅により、受信アパーチャをステップ化することにより得られる。次のビームは、それ故、要素ｅ２乃至ｅ１３により得られる。要素ｅ１からの信号はこのビームには寄与しないため、この要素についてのマイクロビームフォーマに対して有効な線は、このような次のビームへの寄与からこの遅延線を無効にする。要素ｅ２乃至ｅ４からの遅延信号のみがバスｂ１において結合される。要素ｅ１３からの信号はこのビームに寄与するため、この要素についてのマイクロビームフォーマの遅延線は有効であり、その遅延信号は、その遅延線群についてのバスｂ４（図示せず）に位置している。４つのバスにおける部分和信号、即ち、要素ｅ２乃至ｅ４からのバスｂ１における３つの結合された信号、バスｂ２及びｂ３における４つの結合された信号並びにバスｂ４における要素ｅ１３からの信号は、ビーム生成処理の完了のためのメインビームフォーマに結合される。アポダイゼーション重み付けが、異なるバスにおける等しくない信号重み付けの役割を果たすメインビームフォーマにおいて用いられる。

アレイにおける受信アパーチャのステップ化はこのようにして続けられる。次のビームは、受信アパーチャについての要素ｅ３乃至ｅ１４を用い、後続するビームは要素ｅ４乃至ｅ１５を用い、続くビームは、受信のために要素ｅ５乃至ｅ１６を用いる。このステップ化が生じるため、第１パッチＤＬ１の遅延線は次第に無効になる一方、要素ｅ１３乃至ｅ１６に接続された第４パッチの遅延線は次第に有効になる。それらのビームの最後のビームは、第１パッチからの要素を用いないことが理解できる。要素ｅ６乃至ｅ１７のアパーチャに対する次のビームステップにより、遅延線群ＤＬ５の第１遅延線が有効であることが理解できる。この第５遅延線群の出力は、この実施例においては、バスｂ１に接続されていて、その理由は、そのアパーチャは同じビームについての第１パッチ及び第５パッチの両方からの要素を決して用いないためである。それ故、第１パッチの遅延線が完全に無効になるために、第５遅延線群ＤＬ５の遅延線は、遅延線群ＤＬ１により予め用いられた同様のバスｂ１を用い始める。それらの２つの群は、それらの部分和信号がメインビームフォーマにおけるビーム生成のために異なる遅延を必要とするため、同時に同じバスを用いることはできない。それらの部分和信号が共通バスにおいて結合される場合、それらの信号は、それらの処理における必要な遅延差の影響下に置かれないことが可能である。それ故、アレイにより用いられるアパーチャを考慮することにより、複数のパッチが、メインビームフォーマに対して同様のケーブル導体に接続されることが可能であり、そのことは、パッチの数が、ケーブルにおける導体の数を上回っていることを意味する。より多くの数のアレイパッチは、それ故、所定のケーブル及びシステムビームフォーマにより適応されることが可能である。所定のアレイについてのパッチの数を増加させる能力により、パッチの大きさは減少され、それにより、マイクロビームフォーマにおいて必要な遅延長を短縮することが可能である。

この実施形態においては、アレイの右側のパッチについての遅延線群ＤＬ９はまた、バスｂ１に接続されることが可能である。遅延線群ＤＬ５は、要素ｅ２９乃至ｅ３２についての遅延線群が次第に有効になるにつれて、次第に無効になる。遅延線群ＤＬ５が完全に無効になった後、群ＤＬ６の遅延線が次第に無効になり、群ＤＬ９の遅延線が次第に有効になるにつれて、アパーチャは右の方に進む。両方の群ＤＬ１及びＤＬ５は、アパーチャの後のステップ化中、無効であるため、遅延線群ＤＬ９は、この時間にはバスｂ１に接続され、バスｂ１を自由に使用することができる。

受信アパーチャは、このようにして、アレイにおいてステップ化を継続し、この実施例においては、アパーチャがアレイの右側に達する前に、２５個の異なるビーム位置において２５個の異なるビームを得る。このステップ化処理は、その場合、アレイの第２行Ｒ２、次いで、第３行Ｒ３において繰り返されることが可能である。このようにして、アレイの前の体積フィールドは３Ｄ撮像のために走査される。図示しているアパーチャに対する変形について、当業者は容易に発想することができる。例えば、アパーチャは、単独の行の高さに比べて高いことが可能である。アパーチャは、第１行Ｒ１の要素ｅ１乃至ｅ１２及び行Ｒ２の最初の１２個の要素から初めることが可能である。この２４個の要素のアパーチャは、そのアレイにおいてステップ化され、次いで、一行を単位としてステップ化されることが可能である。次の並進は、アクティブなアパーチャとして各々の行Ｒ２及びＲ３の各々の最初の１２個の要素から初め、その場合、アレイにおいてステップ化する。種々のアパーチャの並進パターンがまた、用いられることが可能である。例えば、アクティブなアパーチャが、アレイの最下部から始まり、そのアレイの最上部の方に、次いでそのアレイを横断し、下がって、ステップ化されることが可能である。粗く対角線方向において横断して上がるようにアパーチャをステップ化する並進シーケンスがまた、用いられることが可能である。アパーチャの並進パターンは、例えば、画像フィールドの領域において動きアーティファクトが最小化されるように選択されることが可能である。

本発明のシステムの遅延線は、信号が遅延線に先行してディジタル化されるかどうかに応じて、ディジタル遅延線か又はアナログ遅延線のどちらかであることが可能である。好適なアナログ遅延線を図４に示す。この遅延線は、トランスデューサ要素からコンデンサバンクのコンデンサに連続信号を結合することにより生成される。そのようなコンデンサバンクの３つのコンデンサ５２、５４、５６が図４に示されている。コンデンサバンクにおけるコンデンサの数は、必要な最大遅延長及び用いられるサンプリングレートを考慮して選択される。より長い遅延及び／又はより精細な分解能（例えば、ナイキスト基準を満足する）は、多数のコンデンサを必要とする。遅延線の時間遅延、即ち、遅延時間を与える書き込みと読み出しとの間の漸進時間は、初期の時間においてトランスデューサ要素ｅ_ｎからコンデンサに電圧サンプルを書き込み、次いで、後の時間に、そのコンデンサから電圧サンプルを読み出すことによりもたらされる。コンデンサバンクは、図４に示す並列構成において、又は、米国特許第６，１２６，６０２号明細書（Ｓａｖｏｒｄ等による）において記載されているＣＣＤ電荷バケットブリッジの方式で直列構成において備えられることが可能である。

図４の構成においては、トランスデューサ要素ｅ_ｎからのエコー信号は、入力スイッチ６４のバンクの入力にバッファ増幅器６８を介して適用される。各々のスイッチの閉状態は、ライトポインタ６０からの制御信号により制御される。例えば、第１信号サンプルは、入力スイッチの一時的閉状態により、コンデンサ５２に記憶されることが可能であり、第２サンプルはコンデンサ５４に記憶され、第３サンプルはコンデンサ５６に記憶される、等である。好ましい遅延時間により決定される後の時間に、サンプルは、スイッチ６６の出力バンクを制御するリードポインタ６２からの制御信号により決定されるシーケンスにおいてコンデンサから読み出される。図示されている実施例においては、エコー信号サンプルはコンデンサ５２に対して書き込まれる一方、エコー信号サンプルはコンデンサ５４から読み出される。出力スイッチが閉じているとき、コンデンサにおける信号サンプルが、ケーブル導体１６ｎに信号を伝送する出力バスｂｎに適用される。図４の遅延線からのサンプルが出力バスｂｎに適用される一方、パッチの遅延線群の他の遅延線からのサンプルは同時に、同様のバスｂｎに適用される。そのような信号の同時の適用は、それ故、パッチの要素からの遅延サンプルの和をもたらす。

本発明の原理に従って、図４の実施例においては、リードポインタ６２は、リードポインタの右側に示しているように全て０に設定されることが可能である。この設定により、要素ｅ_ｎからの信号サンプルは出力バスｂｎに適用されないために、遅延線は無効である。他の技術が、代替として、アレイ要素からの信号がバスに置かれないように、用いられることが可能である。図５の実施例においては、パスゲートのような単独のスイッチが、遅延線の出力において用いられている。この構成は、並列に又は直列に構成された遅延線で用いるために適切である。図６に示す他の技術はトライステートバッファ７４を用いることである。トライステートバッファ７４は、遅延線からトライステートバッファ出力に入力信号を送信するか又は、トライステートバッファを高出力インピーダンスに設定するかのどちらかであるように、制御線７６により制御される。制御線７６の位置設定においては、トライステートバッファは、エコー信号又は高（例えば、開回路）インピーダンス出力により決定される高電圧又は低電圧若しくは電流信号を生成する。パスゲート及びトライステートバッファは、マイクロビームフォーマで用いるために適切な微細回路において容易に実行されることが可能である。

図７は、同様のメインビームフォーマのチャネルにバスにより接続された２つのパッチを有する、本発明の二次元アレイ及びマイクロビームフォーマの組み合わせのためのデザインを示している。この実施例においては、２つのパッチＰ_１及びＰ_ｎのマイクロビームフォーマの遅延チャネルは、共通バスｂｎに結合され、メインフレームビームフォーマのチャネルにケーブル導体１６ｎにより結合されている。図７は、二次元アレイの平面図であり、アレイの底部に備えられたマイクロビームフォーマを有するが、この図においては示されていない。この実施例における各々のパッチは、４つの行（ｒ_１乃至ｒ_４）と４つの列（ｃ_１乃至ｃ_４）より成るパッチにおいて備えられている１６個の要素を有する。従って、３２個のトランスデューサ要素が、この実施例において同じメインビームフォーマのチャネルに接続されている、パッチＰ_１及びＰ_ｎは同じビームフォーマのチャネルを共有するため、それらの２つのパッチの１つのみの要素は何れかの処置の時間にバスｂｎを使用することが可能である。このことは、要素の３つの列の長さの要素の“バッファ”が、括弧で印付けされた“バッファ”により示されているように、第２相互接続パッチＰｎから最大アパーチャ長さ、離れる必要があることを意味する。最大受信アパーチャサイズは、それ故、その図に示すように、最大長さＡ_Ｌ及び最大高さＡ_Ｈを有する。例えば、最初の受信アパーチャは、バッファ領域の左側まで、パッチＰ_１の要素及びパッチの要素全てを有することが可能である。このアパーチャは右側の方にステップ化されるため、パッチＰ_１の列ｃ_１乃至ｃ_４は、バッファ領域における要素の対応する４つの列が連続的に有効であるために、各々のステップにより連続的に無効になる。この４ビームのステップの第３ステップの終了時には、パッチＰ_１の列ｃ_４の要素のみが有効であり、そのバッファ領域の要素の３つの列全ては有効であり、アクティブなアパーチャに対して寄与する。そのアパーチャの次の右方向へのステップにより、パッチＰ_１の最後の列ｃ_４はオフに切り換えられ、パッチＰ_ｎの最初の列ｃ_１はオンに切り換えられる。この時点で、アクティブなアパーチャは、それ故、パッチＰ１の右の方の要素全てを有し、パッチＰ_ｎの第１列までを有する。それ故、両方のバスにより共通に接続されるパッチからの要素が、同時にバスを用いる時間は決して存在しない。この実施例についてのデザインルールは、バッファ領域の大きさはパッチ引く１の列の数に少なくとも等しいものである。

この実施例においては、パッチは、高さ寸法において、同じバスを共有していない。従って、高さ寸法において、アクティブなアパーチャの最大の大きさに関する制約は存在しない。高さ寸法におけるアパーチャの最大の大きさＡ_Ｈは、従って、二次元アレイの全高さ寸法に等しい。

図８は、４つのパッチが同じメインビームフォーマのチャネルを共有する二次元アレイについてのデザインを示している。図７におけるように、図８の二次元アレイは、アレイの下に位置付けられたマイクロビームフォーマを伴って、平面図で示されている。４つのパッチＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３及びＰ_４は全て、バスｂｎ_１、ｂｎ_２、ｂｎ_３及びｂｎ_４のそれぞれによりバスｂｎに結合されている。同時に、現在の信号は、バスにおいて加算され、ケーブル１６の導体１６ｎによりメインビームフォーマのチャネルに結合されている。アレイの最大受信アパーチャは、Ａ_Ｌ及びＡ_Ｈの寸法を示す。最大アパーチャは、アパーチャＡｐ１、Ａｐ２、Ａｐ３及びＡｐ４としてアレイの角に位置付けられるときに示される。最大アパーチャ位置は、長さ寸法でｂｕｆ_Ｌのバッファ領域及び高さ寸法でｂｕｆ_Ｈのバッファ領域だけ分離されている。ｂｕｆ_Ｌ領域の水平方向の長さはパッチの水平方向の長さに比べて小さい１要素であり、ｂｕｆ_Ｈ領域の鉛直方向の長さはパッチの鉛直方向の長さに比べて小さい１要素である。パッチ及び要素が正方形である場合、それらの領域は同じ大きさを有する。パッチの寸法及び／又は要素の寸法は、それらの領域の大きさが異なる正方形ではない。図８の実施例においては、受信アパーチャが位置Ａｐ１から開始し、右の方にステップ化されるとき、Ｐ_１パッチ（及びアパーチャにおけるそれの上のパッチ全て）の列は、ｂｕｆ_Ｌ領域における要素の列が連続的に有効になるにつれて、連続的に無効になる。アパーチャが、パッチＰ_１の右側に十分にステップ化され、全体のパッチが無効であるとき、共通にバスにより接続されるパッチＰ_２の最も左側の列は有効である。アクティブなアパーチャは、このようにして右側に継続してステップ化され、最終のアパーチャの位置はＡＰ２で示されている。従って、パッチＰ_１及びＰ_２からの要素が同時に有効である時間は決して存在しない。共通にバスにより接続されるパッチＰ_３及びＰ_４は、アクティブなアパーチャの最上部の範囲はそれらのパッチの下であるため、この時点では、無効である。アクティブなアパーチャの最大の高さは、この実施例においては、Ａ_Ｈとして示されているため、アパーチャが右側にステップ化される場合に、この寸法はｂｕｆ_Ｈ領域の高さだけ増加することが可能であることが理解できる。

従って又は代替として、アパーチャは、Ａｐ１位置から上方にステップ化されることが可能である。アパーチャが、ある時間に、パッチの行を上方にステップ化されるとき、パッチＰ_１の要素の行は最下部から最上部の方に連続的に無効になり、アパーチャ領域Ａｐ１の上のｂｕｆ_Ｈ領域における要素の行は、対応して連続的に有効になる。（ｍ−１）個のそのようなステップの後、パッチＰ_１の上部の行（及び、アパーチャにおけるパッチＰ_１の右側の方のパッチ全て）のみが有効になり、アパーチャ領域Ａｐ１の上のｂｕｆ_Ｈ領域における要素の全ての（ｍ−１）個の行全てが有効になる。次のアパーチャのステップ（ステップの総数をｍにする）により、パッチＰ_１の全てのｍ個の行は無効になり、パッチＰ_３の最初の行は、アパーチャにおけるｂｕｆ_Ｈ領域の行の全てと共に、有効になる。従って、Ｐ_１及びＰ_３の両方のパッチからの要素がビームに寄与する時間は決して存在しない。
アパーチャの上方へのステップ化は、このようにして、アパーチャが位置Ａｐ３の上限に達するまで続く。水平方向の並進の場合のように、この状況におけるアパーチャの長さは、Ａ_Ｌ足すｂｕｆ_Ｌの長さに等しいことが可能であることが理解できる。

水平方向及び鉛直方向（高さ及び長さ）の寸法の両方におけるバッファ領域を可能にすることは、対角線方向の並進を含む、何れかの方向における最大アパーチャの並進を可能にする。例えば、アパーチャは、各々のステップにおいて１要素だけ右上の方にアパーチャを同時に移動させることにより、位置Ａｐ１から対角線方向にステップ化されることが可能である。アパーチャは、このようにして、最終的なアパーチャの位置Ａｐ４の方に、対角線方向に連続して移動されることが可能である。破線のアパーチャの輪郭ＡｐＤで示しているように、図示しているＡ_ＬｘＡ_Ｈの最大のアパーチャの大きさ及びバッファ領域を有し、単独のパッチからの要素のみが、このアパーチャの並進の間に、何れかの時点において、バスｂｎにおける信号に寄与する。破線の輪郭ＡｐＤは、４つの共通のバスにより接続されるパッチのパッチＰ_１の右上の角の要素のみがバスｂｎにおける信号に対して寄与する、位置を離れた直後であって、ここでは、パッチＰ_４の左下の角の要素のみがバスｂｎにおける信号に寄与する、位置に位置付けられているアパーチャを示している。図８の実施例は、パッチの数がケーブル導体及びメインビームフォーマチャネルの数の４倍（バッファの寸法を除いて）である、二次元マイクロビーム形成アレイにおける最大受信アパーチャの水平方向、鉛直方向及び径方向ステップ化を可能にする。メインビームフォーマチャネルに対するパッチの４：１パターンは、図８の二次元アレイの全体に亘って対称的に拡張されることが可能である。最大アパーチャサイズに対するアレイサイズの更に大きい比を用いる場合、図３の実施例の水平方向の寸法における３つのパッチの共通の接続により示しているように、より多い数のパッチが相互接続されることが可能である。

図４、５及び６に示すスイッチ要素は、単極の単投スイッチと機能的に同等である。本発明の次の実施例は、受信アパーチャを移動させるように、単極の双投スイッチと機能的に同等であるものを用いる。それらの実施例は、アパーチャが移動されるときに、パッチの境界が有効に再位置付けされるという有利点を与える。次の実施例の更なる有利点は、同数の要素信号が、各々のメインビームフォーマチャネルについて維持されることが可能であり、異なる数の信号を有するチャネルについてのアポダイゼーション重み付け調整を実行する必要性を除去している。図９は、図３と同じ二次元アレイ構成を用いる、１つのそのような実施例を示している。行Ｒ１における各々の要素についての遅延線ＤＬが、行Ｒ１のそれぞれの要素に取り付けられて示されている。単極の双投スイッチング要素Ｓｗが、各々の遅延線ＤＬの出力において接続されている。３つのスイッチング要素の出力は、スイッチアームの設定に応じて、２つの有効なバスの１つ、ケーブル導体及びメインビームフォーマチャネルに遅延線を接続している。この実施例においては、各々のパッチは５つの要素を有し、スイッチＳｗが図９に示すように設定されているとき、要素ｅ６乃至ｅ１０についての遅延線は全て、それらの５つの要素からの信号を合計するバスｂ２に結合されている。それらの５つの要素のパッチは、二次元アレイ１２において延びている破線１０２、１０４で示されている。バスｂ２において合計された信号は、ビーム形成の終了のために目心ビームフォーマのチャネルにケーブル導体１６ｂにより結合されている。同様に、破線１０４と１０６との間の要素ｅ１１乃至ｅ１５を有するパッチは、バスｂ３に結合された受信信号を有し、そのバスｂ３において合計され、その場合、メインビームフォーマチャネルにケーブル導体ｂ３により結合されている。同様に、５つの要素のパッチの信号はバスｂ４（ｅ１６乃至ｅ２０）及びｂ５（ｅ２１乃至ｅ２５）において合計され、メインビームフォーマチャネルに導体１６ｄ及び１６ｅにおいて結合されている。バスの下の矢印は、アパーチャの移動における他のときに、同じバス及びメインビームフォーマチャネルを共有する他のパッチからの遅延線への接続を示している。この実施例においては、各々のバスは、５つの要素の全補集合からの信号を合計し、そのパッチのサイズがこの実施例においては、用いられている。

スイッチング要素Ｓｗは、機能的には、単極の双投スイッチと同等である。即ち、遅延線の出力は、そのスイッチの設定に応じて、２つの出力バスの１つ及びメインビームフォーマチャネルに結合されている。この構成は、スイッチの設定に応じて、パッチの境界を全く任意にする。図１０は、遅延線ＤＬからの信号がバスｘに結合されるかバスｙに結合されるかのどちらかを判定するアーム１２２を有する単極の双投スイッチ１２０の基本的な形を示している、図１１は、単極の双投スイッチの機能が、２つの並列の単極の単投スイッチ１２４及び１２６により与えられる他の実施例を示している。図９の実施例においては、全パッチを構成する要素の数、この実施例においては５つに等しい要素の全補集合は、各々のメインビームフォーマチャネルに結合されている。特定の要素についてのスイッチＳｗの設定は、要素が結合され、それ故、要素が所定の時点で寄与するものになっているパッチ群であるメインビームフォーマチャネルを決定する。

図１２は、オリジナルのパッチの境界線１０２、１０４等に関して、破線１０２′、１０４′等により示しているように、アパーチャが１要素だけ左側に移動された後の図９の構成を示している。遅延線５についてのスイッチＳｗは、その代替の設定に対してリセットされ、信号を遅延線５から導体１６ｂに結合する。遅延線１０からのスイッチＳｗはまた、リセットされ、導体１６ｂから導体１６ｃに遅延線１０からの信号を再方向付けする。同様に、図示している遅延線１５及び２０を含む、各々の５番目の遅延線についてのスイッチＳｗは、それらの代替の設定に対してリセットされる。それらのスイッチの設定は、導体１６ｂにおける要素ｅ５乃至ｅ９からの信号、導体１６ｃにおける要素ｅ１０乃至ｅ１４からの信号、導体１６ｄにおける要素ｅ１５乃至ｅ１９からの信号、等を結合する。図９の導体における信号と比較して、各々の導体における要素のグループ化は、１要素だけ左側に移動され、それ故、全体のアパーチャは１アレイ要素だけ左側に移動される。

図１３においては、アパーチャは、パッチの境界１００′′、１０２′′、１０４′′、１０６′′等で示すように、図９における開始位置に対して右側に１要素だけ移動されている。遅延線６、１１、１６及び２１に付いて図示しているスイッチＳｗのみがオリジナルの設定にあり、他のスイッチの全てはリセットされている。このリセットは、遅延線７、８及び９からの信号が、それらのバスｂ２への前の結合に代えて、バスｂ３の延長ｂ３′に結合されるようにする。その結果、要素ｅ７乃至ｅ１１からの信号は、ここでは、バスｂ３において結合され、導体１６ｃを介してメインビームフォーマチャネルに結合されている。同様に、要素ｅ２乃至ｅ６からの信号は導体１６ｂに結合され、要素ｅ１２乃至ｅ１６からの信号は導体１６ｄに結合される、等である。導体における各々のパッチのグループ化は、オリジナルの設定に比べて、１要素だけ右側に移動され、それ故、全体のアパーチャは、１要素だけ右側に移動されることが理解できる。

図１４は、アパーチャが図１３に関して右側に他の要素を移動させるときのスイッチＳｗの設定を示している。図１４のスイッチＳｗの位置は、遅延線７、１２、１７及び２２についてのスイッチがそれらの代替の設定に対しては、リセットされている点で、図１３のスイッチの位置と異なっている。このことは、要素ｅ３乃至ｅ７からの信号が導体１６ｂの方に方向付けられるようにする、要素ｅ１３乃至ｅ１７からの信号が導体１６ｄの方に方向付けられるようにする、等である。全体のアパーチャは、破線１００′′′、１０２′′′、１０４′′′等により示すように、他の要素だけ右側に移動されている。

次の繰り返しにおいて遅延線８、１３、１８及び２３からのスイッチＳｗを設定することにより、アパーチャは、更なる要素だけ右側に移動される。アパーチャは、このようにして、アレイにおいて移動されることが可能である。全ての場合、アレイの物理的エッジを除いて、要素信号の同等な補集合が、各々のアパーチャ位置の各々のメインビームフォーマチャネルに常に存在する。その技術は、アパーチャが、位置方向、即ち、方位角方向のみにおいて移動されるようになっている一次元アレイと共に用いられることが可能である。その技術は、更に、最初のスイッチに対して、直交するように構成される並列の単極の双投スイッチを付加すること、又は各々の要素について単極の３投スイッチ又はそれと同等のものを用いることにより、二次元アレイにおいて直交（仰角）方向にアパーチャを更に移動させるように用いられることが可能である。方位角方向及び仰角方向の並進に加えて、対角線方向の並進を適応させるように、単極の４投スイッチ又はそれと同等のものが、４つの有効なケーブルの何れかの一及びメインビームフォーマチャネルに要素を接続するように用いられることが可能である。単極のｎ投スイッチの各々の出力は、異なるケーブル導体に、それ故、メインビームフォーマチャネルに接続される。

多くの線形アレイの実施においては、ビームは常に（又は、殆どの場合）、アレイの表面に対してまっすぐに、即ち、垂直に操舵される。そのようなまっすぐなビーム操舵の実施形態において軸ずれ操舵が行われないとき、アパーチャ遅延は、アパーチャの中心について対称性を有することが可能である。このことは、アパーチャの中心の何れの側にも等しい距離にあるパッチは同様のメインビームフォーマ遅延を用い、それ故、同様のメインビームフォーマチャネルに結合されることが可能であることを意味している。当業者は、そのような実施形態は、そのような対称性のために、上記のバッファ領域を用いる必要はないことを理解することができるであろう。別個のパッチの同様のメインビームフォーマチャネルへの結合は、三次元におけるビームの操舵がフェーズドアレイアパーチャにおいて連続的な遅延微分を必要とするとき、そのシステムについてのフェーズドアレイの必要性をまた、考慮して、行われる必要がある。

上記の本発明の原理の種々の適用及び修正は、当業者は容易に発想することができるであろう。上記のように、２Ｄアレイのトランスデューサは、平坦（平ら）である、曲がっている、又は一の方法又は複数の方向に曲面化されていることが可能である。エコー信号のディジタル化は、プローブ又はシステムメインフレームにおいて実行されることが可能である。プローブ、システムメインフレーム、又はそれらの両方において、増幅が用いられることが可能である。エコー受信のための上記のマイクロビームフォーマ回路がまた、送信ビーム形成のために一部で用いられることが可能である。更なる修正は、本発明の範囲内に含まれるものである。

本発明の２Ｄ曲面化アレイトランスデューサ及びマイクロビームフォーマプローブをブロック図の形式で示す図である。 部分ビーム和マイクロビームフォーマの概念を示すブロック図である。 本発明の原理に従って構成された２Ｄアレイトランスデューサ及びマイクロビームフォーマの一実施例のブロック図である。 マイクロビームフォーマ遅延線の詳細な例を示す図である。 マイクロビームフォーマ遅延線の詳細な例を示す図である。 マイクロビームフォーマ遅延線の詳細な例を示す図である。 本発明の原理に従って構成された２Ｄアレイトランスデューサ及びマイクロビームフォーマの第２実施例を示す図である。 本発明の原理に従って構成された２Ｄアレイトランスデューサ及びマイクロビームフォーマの第３実施例を示す図である。 パッチの境界が任意にされる本発明の更なる実施例を示す図である。 図９、１２、１３及び１４の実施例で用いる適切なスイッチ構成を示す図である。 図９、１２、１３及び１４の実施例で用いる適切なスイッチ構成を示す図である。 パッチの境界が任意にされる本発明の更なる実施例を示す図である。 パッチの境界が任意にされる本発明の更なる実施例を示す図である。 パッチの境界が任意にされる本発明の更なる実施例を示す図である。

Claims (20)

1. 一連の並進される受信アパーチャを用いて体積領域を撮像する超音波診断用撮像システムであって、
   或る寸法の幅を有する要素のパッチが局部群に含まれているトランスデューサ要素の二次元アレイと、
   ビームフォーミングにより形成された出力信号を生成するマルチチャネルビームフォーマと、
   複数の遅延線を有するマイクロビームフォーマであって、該遅延線の各々は、アレイ要素に結合された入力と、前記マルチチャネルビームフォーマの２つのチャネルの内の一方にスイッチにより方向付けられた遅延信号を生成する出力とを有する、マイクロビームフォーマと、
   前記マイクロビームフォーマに結合された制御信号のソースであって、前記マルチチャネルビームフォーマのチャネルへの前記遅延線の出力を方向付けるように前記スイッチを制御するソースと
   を有し、複数のパッチの前記要素により形成される受信アパーチャは、前記トランスデューサ要素の二次元アレイにおける第１のビームのための第１の受信アパーチャの位置から、第２のビームのための、前記トランスデューサ要素の二次元アレイにおける部分的に重複した第２の受信アパーチャの位置へ、要素群のパッチの幅より小さいステップの分だけ並進させられ、前記第１及び第２の受信アパーチャは共に同数の要素を含む、超音波診断用撮像システム。
2. 請求項１に記載の超音波診断用撮像システムであって、異なるパッチの要素に結合された遅延線の前記出力は、前記マルチチャネルビームフォーマの共通チャネルに結合される、超音波診断用撮像システム。
3. 請求項１に記載の超音波診断用撮像システムであって、前記遅延線の前記出力は、スイッチと等価な機能により前記マルチチャネルビームフォーマのチャネルに結合される、超音波診断用撮像システム。
4. 請求項３に記載の超音波診断用撮像システムであって、前記遅延線は許可信号に応答し、前記制御信号の前記ソースは、前記遅延線に対して許可信号を与える、超音波診断用撮像システム。
5. 請求項４に記載の超音波診断用撮像システムであって、許可信号は、前記マルチチャネルビームフォーマのチャネルに遅延線の遅延信号を結合させように機能し、許可信号は、閉状態のスイッチと等価な機能を与える、超音波診断用撮像システム。
6. 請求項５に記載の超音波診断用撮像システムであって、許可信号がないことは、開状態のスイッチと等価な機能を与える、超音波診断用撮像システム。
7. 請求項１に記載の超音波診断用撮像システムであって、所定のパッチの前記要素からの前記遅延信号は共通ビームフォーマチャネルに方向付けられることが可能である、超音波診断用撮像システム。
8. 請求項７に記載の超音波診断用撮像システムであって、制御信号の前記ソースからの前記制御信号は、所定のパッチの前記要素からのどの遅延信号が前記共通ビームフォーマチャネルに方向付けられるかを決定する、超音波診断用撮像システム。
9. 請求項１に記載の超音波診断用撮像システムであって、前記の複数のパッチの要素により形成される受信アパーチャは、前記トランスデューサ要素の二次元アレイにおける或るビームのための或るアパーチャ位置から、前記トランスデューサ要素の二次元アレイにおける他のビームのための他のアパーチャ位置へ、１要素の分だけ並進させられる、超音波診断用撮像システム。
10. 超音波トランスデューサ要素の二次元アレイの受信アパーチャを並進させる方法であって、前記受信アパーチャは要素の群であり、前記受信アパーチャの前記要素は、或る幅寸法を有するパッチの局部群の中に設けられ、パッチの前記要素はスイッチによりマルチチャネルビームフォーマのチャネルに選択的に結合され、当該方法は、
    前記二次元アレイにおける第１位置に位置する受信アパーチャの前記要素から信号を受信する段階と、
    前記第１位置から選択された方向に並進させられた部分的に重なり合う第２位置へ、前記受信アパーチャを前記第１位置から並進させる段階と
    を有し、前記並進させる段階は、
    前記の２つの受信アパーチャの位置に共通の要素から信号を受信すること、
    付加要素に結合されるようにスイッチを設定することで、前記選択された方向にある前記第１位置における前記受信アパーチャの一方の側に隣接していた新たに加わった前記付加要素からの信号を受信すること、及び
    除外要素と結合しているスイッチをリセットすることで、前記第１位置における前記受信アパーチャの反対側にある前記除外要素から信号を受信しないようにすること
    を実行することで行われ、
    前記選択された方向における付加要素の寸法は、パッチの前記幅寸法より少ない、方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、受信アパーチャのパッチ各々の前記要素は、個別に遅延させられ、遅延させられた信号は加算ノードにおいて共に加算される、方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、前記受信アパーチャに含まれない複数のパッチの前記要素は前記受信アパーチャに含まれるパッチの前記加算ノードを共有し、加算ノードを共有する前記パッチは同時にアクティブにされない、方法。
13. 請求項１０に記載の方法であって、前記付加要素からの信号を受信することが、前記付加要素に結合されるようにスイッチを設定することで、前記受信アパーチャの一方の側における第１パッチの内の一部の前記要素を前記受信アパーチャに付加することを含み、
    前記除外要素から信号を受信しないようにすることが、前記受信アパーチャの反対側にある要素に結合しているスイッチをリセットすることで、前記受信アパーチャの前記反対側における第２パッチの内の同数の要素から信号を受信しないことを含む、方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、複数の遅延線が前記二次元アレイの前記要素のそれぞれに結合されており、パッチの前記要素の前記遅延線の出力は共通加算ノードに結合され、前記第１パッチ及び前記第２パッチは同じ加算ノードに結合される、方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、信号を受信する前記段階において、受信アパーチャに含まれる前記要素の前記遅延線からの信号を前記スイッチの設定により通過できるようにする、方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、信号を受信する前記段階において、前記遅延信号が加算ノードに与えられるように、前記遅延線により遅延した信号をスイッチングする、方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、前記マルチチャネルビームフォーマが複数のビームフォーマチャネルを有し、前記ビームフォーマチャネルの各々は、それぞれの加算ノードにより受信される前記信号に対して応答する、方法。
18. 請求項１０に記載の方法であって、前記マルチチャネルビームフォーマが複数のビームフォーマチャネルを有し、前記ビームフォーマチャネルの各々は、要素のパッチそれぞれにより受信される前記信号に対して応答する、方法。
19. 請求項１５に記載の方法であって、前記信号を前記スイッチの設定により通過できるようにする際に、単極の単投スイッチと機能的に等価なものを閉状態にする、方法。
20. 請求項１０に記載の方法であって、前記第２位置は、前記第１位置に関連する２つの直交する方向の内の１つの方向にある、方法。

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