(57)【要約】【課題】電磁ナビゲーションシステムを提供すること。【解決手段】電磁ナビゲーション用の少なくとも１つの電磁界を放射するためのアンテナ組立体、及びかかるアンテナ組立体を含む電磁ナビゲーションシステムが提供される。アンテナ組立体は、基板と、基板上に堆積され、かつ複数のループ内に配置されたトレースを含む平面アンテナと、を含む。隣接するループ対の間のそれぞれの距離は、最も内側のループから最も外側のループへの方向において増加する。複数のループの各々が、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む。【選択図】図４
2020195160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁ナビゲーション用の電磁界を放射するためのアンテナ組立体を設計するコンピュータ実装方法であって、
境界を有する基板の座標系に対して、複数の頂点を有するシード矩形に基づく複数の対角線をそれぞれ算出することであって、
前記複数の対角線が、前記シード矩形の前記複数の頂点をそれぞれ二分し、かつ前記シード矩形の前記複数の頂点から、それぞれ、前記境界までそれぞれ延在する、算出することと、
前記複数の対角線の各々に関して、
前記それぞれの対角線に沿って位置付けられる複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の複数の距離をそれぞれ決定することであって、前記複数の距離が、前記シード矩形の前記それぞれの頂点から前記境界の方向において増加する、決定することと、
前記決定された複数の距離に基づいて、前記平面アンテナ頂点を前記それぞれの対角線に沿って位置付けることと、
前記平面アンテナ頂点をそれぞれの直線状の線形部分によって相互接続することによって、平面アンテナレイアウトを生成して、前記複数の対角線の各々を順次横断する複数のループを形成することと、を含む、コンピュータ実装方法。
【請求項２】
前記複数の距離が、前記平面アンテナの所定の数のループに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項３】
前記複数の距離が、隣接する頂点間の所定の最小間隔、又は隣接するトレース間の所定の最小間隔のうちの少なくとも一方に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項４】
前記基板が、複数の層を有し、前記方法が、前記複数の層に対応する複数の平面アンテナレイアウトをそれぞれ生成することを更に含む、請求項１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項５】
前記平面アンテナレイアウトに、前記平面アンテナ頂点のうちの少なくとも２つから前記基板の前記座標系に対するコネクタの場所まで配索された複数の直線状の線形部分を追加することを更に含む、請求項１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項６】
前記複数の対角線の各々に関して、
前記シード矩形の前記それぞれの頂点と前記それぞれの対角線に沿った前記境界との間のレイアウト距離を算出することを更に含み、
前記複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の前記複数の距離をそれぞれ決定することが、前記算出されたレイアウト距離に少なくとも部分的に基づく、請求項１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項７】
前記複数のループの各々が、複数の前記直線状の線形部分及び複数の前記平面アンテナ頂点を含む、請求項１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項８】
前記複数の平面アンテナ頂点のうちの最も外側の平面アンテナ頂点が、前記基板の前記境界から所定の閾値以下だけ離れている、請求項１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項９】
前記生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを、回路基板配索ツール又は回路基板製造ツールのうちの少なくとも一方にエクスポートすることを更に含む、請求項１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１０】
前記生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを電磁シミュレーションツールにエクスポートすることと、
前記エクスポートされたデータに基づいて、前記平面アンテナレイアウトの前記複数の直線状の線形部分からの複数の電磁界構成要素の重畳に基づいて電磁界をそれぞれシミュレートすることと、を更に含む、請求項１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１１】
プロセッサによって実行されたときに、前記プロセッサに、電磁ナビゲーション用の電磁界を放射するためのアンテナ組立体を設計する方法を実施させる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
境界を有する基板の座標系に対して、複数の頂点を有するシード矩形に基づく複数の対角線をそれぞれ算出することであって、
前記複数の対角線が、前記シード矩形の前記複数の頂点をそれぞれ二分し、かつ前記シード矩形の前記複数の頂点から、それぞれ、前記境界まで延在する、算出することと、
前記複数の対角線の各々に関して、
前記それぞれの対角線に沿って位置付けられる複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の複数の距離をそれぞれ決定することであって、前記複数の距離が、前記シード矩形の前記それぞれの頂点から前記境界の方向において増加する、決定することと、
前記決定された複数の距離に基づいて、前記平面アンテナ頂点を前記それぞれの対角線に沿って位置付けることと、
前記平面アンテナ頂点をそれぞれの直線状の線形部分によって相互接続することによって、平面アンテナレイアウトを生成して、前記複数の対角線の各々を順次横断する複数のループを形成することと、を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記複数の距離が、前記平面アンテナの所定の数のループに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記複数の距離が、隣接する頂点間の所定の最小間隔、又は隣接するトレース間の所定の最小間隔のうちの少なくとも一方に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記基板が、複数の層を有し、前記方法が、前記複数の層に対応する複数の平面アンテナレイアウトをそれぞれ生成することを更に含む、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記方法が、
前記平面アンテナレイアウトに、前記平面アンテナ頂点のうちの少なくとも２つから前記基板の前記座標系に対するコネクタの場所まで配索された複数の直線状の線形部分を追加することを更に含む、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記方法が、
前記複数の対角線の各々に関して、
前記シード矩形の前記それぞれの頂点と前記それぞれの対角線に沿った前記境界との間のレイアウト距離を算出することを更に含み、
前記複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の前記複数の距離をそれぞれ決定することが、前記算出されたレイアウト距離に少なくとも部分的に基づく、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記複数のループの各々が、複数の前記直線状の線形部分及び複数の前記平面アンテナ頂点を含む、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記複数の平面アンテナ頂点のうちの最も外側の平面アンテナ頂点が、前記基板の前記境界から所定の閾値以下だけ離れている、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記方法が、
前記生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを、回路基板配索ツール又は回路基板製造ツールのうちの少なくとも一方にエクスポートすることを更に含む、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記方法が、
前記生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを電磁シミュレーションツールにエクスポートすることと、
前記エクスポートされたデータに基づいて、前記平面アンテナレイアウトの前記複数の直線状の線形部分からの複数の電磁界構成要素の重畳に基づいて電磁界をそれぞれシミュレートすることと、を更に含む、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電磁ナビゲーション用のアンテナ組立体及びかかるアンテナ組立体を設計するための方法に関する。より具体的には、本開示は、電磁ナビゲーション用の電磁界を放射するためのアンテナ組立体、かかるアンテナ組立体を含む電磁ナビゲーションシステム、及びかかるアンテナ組立体を設計するコンピュータ実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ、ＥＭ）ナビゲーション（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ、ＥＭＮ）は、医療デバイスが患者の体内にある間にデバイスの場所及び／又は配向が正確に決定されることを可能にすることによって、医療用撮像、診断、予後、及び治療能力を拡張することを助ける。ＥＭＮが用いられる医療手技の一例は、計画段階及びナビゲーション段階を含むＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ
ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ  ＢＲＯＮＣＨＯＳＣＯＰＹ（登録商標）（ＥＮＢ（商標））である。計画段階の間、患者の胸部のコンピュータ断層撮影（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、ＣＴ）スキャンが、患者の仮想３次元気管支マップ及びナビゲーション段階のための計画された経路を生成するために使用される。ナビゲーション段階の間、アンテナ組立体が、患者の胸部全体に電磁界を放射し、施術者が、放射された電磁界を検知する電磁センサを患者の気道内に挿入し、コンピューティングデバイスが、検知された電磁界の特性に基づいて、電磁センサの場所及び／又は配向（例えば、計画された経路に対する）を決定する。
【０００３】
センサの場所及び／又は配向の正確な決定を可能にするために、それぞれのセンサの場所における電磁界測定の詳細なマッピングが生成される。しかしながら、かかるマッピングの生成は、場合によっては高価な機械を必要とする、労力及び時間がかかるプロセスである、予測された電磁ボリューム内の多く（例えば、何十万以上）の場所で精密な電磁界測定を行うことを必要とする。
【０００４】
電磁界マッピング生成の負荷は、複数のアンテナ組立体が用いられる状況において増加する。例えば、電磁センサが患者の身体のより深い部分に到達すること、及び／又は追加の医療デバイスを妨害せずに後続の医療手技中に体内に留まることを可能にするために、単一コイル電磁センサ等の小型電磁センサを用いることが望ましい場合がある。しかしながら、センサの多自由度（例えば、６自由度）を決定する能力を維持しながら、ＥＭＮ用の小型電磁センサを用いるために、複数のアンテナ組立体が、検知されることになる、放射された電磁界の数を増加させるために必要とされ得る。かかる場合において、上記の網羅的マッピング手順が、各アンテナ組立体設計に対して行われる必要があり得る。更に、製造からの潜在的な変更を考慮すると、マッピング手順は、特定のアンテナ組立体設計（すなわち、製造された各々のアンテナ組立体）の各インスタンスに対して完了される必要さえあり得る。
【０００５】
上記を考慮すると、改善された電磁ナビゲーションアンテナ組立体及びかかるアンテナ組立体を設計するための方法に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様によると、電磁ナビゲーション用の少なくとも１つの電磁界を放射するためのアンテナ組立体が提供される。アンテナ組立体は、基板と、基板上に堆積され、かつ複数のループ内に配置されたトレースを含む平面アンテナと、を含む。隣接するループ対の間のそれぞれの距離は、最も内側のループから最も外側のループへの方向において増加する。
【０００７】
本開示の別の態様において、ループの各々は、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む。例えば、いくつかの態様において、ループの各々は、４つの直線状の線形部分及び４つの頂点を含む。
【０００８】
本開示の更なる態様において、頂点の各々が、平面アンテナに対応するシード矩形の４つのそれぞれの頂点を二分する４つの対角線のうちの１つに沿って配設されている。
【０００９】
本開示の更に別の態様において、アンテナ組立体は、少なくとも２つの端子を有するコネクタを更に含み、トレースは、２つの端子にそれぞれ連結される２つの端を有する。
【００１０】
本開示の別の態様において、アンテナ組立体は、複数の平面アンテナを含み、複数の平面アンテナの各々は、基板上に堆積され、かつそれぞれのループセット内に配置されたそれぞれのトレースを含む。平面アンテナの各々に関して、それぞれの平面アンテナのループ対の間のそれぞれの距離は、最も内側のループから最も外側のループへの方向において増加する。
【００１１】
本開示の別の態様において、基板は、複数の層及び平面アンテナを含み、複数の平面アンテナの各々は、層のそれぞれの１つの上に堆積されている。
【００１２】
本開示の別の態様において、平面アンテナの各々は、同数のループを含む。
【００１３】
本開示の別の態様において、ループの各々は、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む。
【００１４】
本開示の別の態様において、平面アンテナは、互いに異なるそれぞれの位置に配設されている基板の平面に対して、それぞれの重心を有する。
【００１５】
本開示の別の態様によると、電磁ナビゲーションシステムが提供される。システムは、アンテナ組立体と、アンテナ組立体を駆動する交流（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ、ＡＣ）電流ドライバと、カテーテルと、電磁センサと、プロセッサと、メモリと、を含む。アンテナ組立体は、基板及び平面アンテナを含み、電磁界を放射するように構成されている。平面アンテナは、基板上に堆積され、かつ複数のループ内に配置されたトレースを含む。隣接するループ対の間のそれぞれの距離は、ループのうちの最も内側のループからループのうちの最も外側のループへの方向において増加する。電磁センサは、カテーテルに固定され、かつ放射された電磁界に基づいて信号を受信するように構成されている。メモリは、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、受信された信号に基づいて、電磁センサの場所及び／又は配向のうちの少なくとも一方を計算させる命令を含む。
【００１６】
本開示の別の態様において、ループの各々は、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む。例えば、いくつかの態様において、ループの各々は、４つの直線状の線形部分及び４つの頂点を含む。
【００１７】
本開示の更なる態様において、頂点の各々が、平面アンテナに対応するシード矩形の４つのそれぞれの頂点を二分する４つの対角線のうちの１つに沿って配設されている。
【００１８】
本開示の更に別の態様において、アンテナ組立体は、少なくとも２つの端子を有するコネクタを更に含み、トレースは、２つの端子にそれぞれ連結される２つの端を有する。
【００１９】
本開示の別の態様において、アンテナ組立体は、複数の平面アンテナを含み、複数の平面アンテナの各々は、基板上に堆積され、かつそれぞれのループセット内に配置されている、それぞれのトレースを含む。平面アンテナの各々に関して、隣接するループ対の間のそれぞれの距離は、それぞれの平面アンテナのループのうちの最も内側のループからループのうちの最も外側のループへの方向において増加する。
【００２０】
本開示の別の態様において、基板は、複数の層を含み、平面アンテナの各々は、複数の層のそれぞれの層上に堆積される。
【００２１】
本開示の別の態様において、平面アンテナの各々は、同数のループを含む。
【００２２】
本開示の別の態様において、平面アンテナの各々のループの各々は、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む。
【００２３】
本開示の別の態様において、複数の平面アンテナは、互いに異なるそれぞれの位置に配設されている基板の平面に対して、複数の重心を有する。
【００２４】
本開示の別の態様によると、電磁ナビゲーション用の複数の電磁界を放射するためのアンテナ組立体が提供される。アンテナ組立体は、基板及び複数の平面アンテナ群を含む。基板は、複数の層を含み、平面アンテナの各々は、複数の層のそれぞれの層上に堆積され、かつそれぞれの数のループ内に配置されている、それぞれのトレースを含む。平面アンテナ群の各々は、第１の平面アンテナ、第２の平面アンテナ、及び第３の平面アンテナを含む。平面アンテナ群の各々に関して、（１）第１の平面アンテナの最も内側のループは、第１の線形部分と、第１の線形部分に対して略垂直の第２の線形部分とを有し、（２）第２の平面アンテナの最も内側のループは、第１の線形部分と、第１の線形部分に対して略垂直の、かつ第１の線形部分よりも長い第２の線形部分とを有し、（３）第３の平面アンテナの最も内側のループは、第１の線形部分と、第１の線形部分に対して略垂直の、かつ第１の線形部分よりも長い第２の線形部分とを有し、（４）第２の平面アンテナの最も内側のループの第１の線形部分は、第１の平面アンテナの最も内側のループの第１の線形部分に対して略平行であり、（５）第３の平面アンテナの最も内側のループの第１の線形部分は、第１の平面アンテナの最も内側のループの第２の線形部分に対して略平行である。
【００２５】
本開示の別の態様において、平面アンテナの各々に関して、複数のループの隣接するループ間のそれぞれの距離は、複数のループの最も内側のループから複数のループの最も外側のループへの方向において増加する。
【００２６】
本開示の更なる態様において、各群の第１の平面アンテナのそれぞれの最も内側のループは、複数の層のそれぞれの層上で、互いに異なるそれぞれの角度で位置付けられている。
【００２７】
本開示の更に別の態様において、複数のループの各々は、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む。
【００２８】
本開示の別の態様において、複数の平面アンテナの各平面アンテナに関して、複数の頂点の各々は、複数のアンテナのそれぞれの平面アンテナに対応するシード矩形の４つのそれぞれの頂点を二分する４つの対角線のうちの１つに沿って配設されている。
【００２９】
本開示の更なる態様において、複数の平面アンテナの複数の頂点のうちの最も外側の頂点は、基板の縁から所定の閾値以下だけ離れている。
【００３０】
本開示の更に別の態様において、平面アンテナは、互いに異なる、基板の平面に対して、それぞれの重心を有する。
【００３１】
本開示の別の態様において、平面アンテナの各々は、同数のループを含む。
【００３２】
本開示の更なる態様において、平面アンテナ群の数は、少なくとも３つである。
【００３３】
本開示の更に別の態様において、アンテナ組立体は、複数の端子を有するコネクタを更に含み、複数の平面アンテナのそれぞれのトレースの各々は、複数の端子のそれぞれの端子に連結される。
【００３４】
本開示の別の態様によると、アンテナ組立体、カテーテル、電磁センサ、プロセッサ、及びメモリを含む電磁ナビゲーションシステムが提供される。アンテナ組立体は、電磁界を放射するように構成され、基板及び複数の平面アンテナ群を含む。基板は、複数の層を含み、平面アンテナの各々は、複数の層のそれぞれの層上に堆積され、かつそれぞれの数のループ内に配置されている、それぞれのトレースを含む。平面アンテナ群の各々は、第１の平面アンテナ、第２の平面アンテナ、及び第３の平面アンテナを含む。複数の平面アンテナ群の各々に関して、（１）第１の平面アンテナの最も内側のループは、第１の線形部分と、第１の線形部分に対して略垂直の第２の線形部分とを有し、（２）第２の平面アンテナの最も内側のループは、第１の線形部分と、第１の線形部分に対して略垂直の、かつ第１の線形部分よりも長い第２の線形部分とを有し、（３）第３の平面アンテナの最も内側のループは、第１の線形部分と、第１の線形部分に対して略垂直の、かつ第１の線形部分よりも長い第２の線形部分とを有し、（４）第２の平面アンテナの最も内側のループの第１の線形部分は、第１の平面アンテナの最も内側のループの第１の線形部分に対して略平行であり、（５）第３の平面アンテナの最も内側のループの第１の線形部分は、第１の平面アンテナの最も内側のループの第２の線形部分に対して略平行である。電磁センサは、カテーテルに固定され、かつ放射された電磁界に基づいて１つ以上の信号を受信するように構成されている。メモリは、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、受信された信号に基づいて、電磁センサの場所及び／又は配向のうちの少なくとも一方を計算させる命令を含む。
【００３５】
本開示の別の態様において、平面アンテナの各々に関して、複数のループの隣接するループ間のそれぞれの距離は、複数のループの最も内側のループから複数のループの最も外側のループへの方向において増加する。
【００３６】
本開示の更なる態様において、各群の第１の平面アンテナのそれぞれの最も内側のループは、複数の層のそれぞれの層上で、互いに異なるそれぞれの角度で位置付けられている。
【００３７】
本開示の更に別の態様において、複数のループの各々は、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む。
【００３８】
本開示の別の態様において、複数の平面アンテナの各平面アンテナに関して、複数の頂点の各々は、複数のアンテナのそれぞれの平面アンテナに対応するシード矩形の４つのそれぞれの頂点を二分する４つの対角線のうちの１つに沿って配設されている。
【００３９】
本開示の更なる態様において、複数の平面アンテナの複数の頂点のうちの最も外側の頂点は、基板の縁から所定の閾値以下だけ離れている。
【００４０】
本開示の更に別の態様において、複数の平面アンテナは、互いに異なる、基板の平面に対して、複数のそれぞれの重心を有する。
【００４１】
本開示の別の態様において、平面アンテナの各々は、同数のループを含む。
【００４２】
本開示の更なる態様において、平面アンテナ群の数は、少なくとも３つである。
【００４３】
本開示の更に別の態様において、電磁ナビゲーションシステムは、複数の端子を有するコネクタを更に含み、複数の平面アンテナのそれぞれのトレースの各々は、複数の端子のそれぞれの端子に連結される。
【００４４】
本開示の別の態様によると、電磁ナビゲーション用の複数の電磁界を放射するためのアンテナ組立体を設計するコンピュータ実装方法が提供される。方法は、境界を有する基板の座標系に対して、複数の頂点を有するシード矩形に基づく複数の対角線をそれぞれ算出することを含む。複数の対角線は、シード矩形の複数の頂点をそれぞれ二分し、かつシード矩形の複数の頂点から、それぞれ、境界までそれぞれ延在する。方法はまた、複数の対角線の各々について、（１）それぞれの対角線に沿って位置付けられる複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の複数の距離をそれぞれ決定することであって、複数の距離が、シード矩形のそれぞれの頂点から境界の方向において増加する、決定することと、（２）決定された複数の距離に基づいて、平面アンテナ頂点をそれぞれの対角線に沿って位置付けることと、も含む。平面アンテナレイアウトが、平面アンテナ頂点をそれぞれの直線状の線形部分によって相互接続することによって生成されて、複数の対角線の各々を順次横断する複数のループを形成する。
【００４５】
本開示の別の態様において、複数の距離は、平面アンテナの所定の数のループに少なくとも部分的に基づいて決定される。
【００４６】
本開示の更なる態様において、複数の距離は、隣接する頂点間の所定の最小間隔、及び／又は隣接するトレース間の所定の最小間隔に少なくとも部分的に基づいて決定される。
【００４７】
本開示の更に別の態様において、基板は、複数の層を有し、方法は、複数の層に対応する複数の平面アンテナレイアウトをそれぞれ生成することを更に含む。
【００４８】
本開示の別の態様において、コンピュータ実装方法は、平面アンテナレイアウトに、平面アンテナ頂点のうちの少なくとも２つから基板の座標系に対するコネクタの場所まで配索された複数の直線状の線形部分を追加することを更に含む。
【００４９】
本開示の更なる態様において、コンピュータ実装方法は、複数の対角線のそれぞれについて、シード矩形のそれぞれの頂点とそれぞれの対角線に沿った境界との間のレイアウト距離を算出することを更に含み、複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の複数の距離をそれぞれ決定することは、算出されたレイアウト距離に少なくとも部分的に基づく。
【００５０】
本開示の更に別の態様において、複数のループの各々は、複数の直線状の線形部分及び複数の平面アンテナ頂点を含む。
【００５１】
本開示の別の態様において、複数の平面アンテナ頂点のうちの最も外側の平面アンテナ頂点は、基板の境界から所定の閾値以下だけ離れている。
【００５２】
本開示の更なる態様において、コンピュータ実装方法は、生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを、回路基板配索ツール及び／又は回路基板製造ツールのうちの少なくとも一方にエクスポートすることを更に含む。
【００５３】
本開示の更に別の態様において、コンピュータ実装方法は、生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを電磁シミュレーションツールにエクスポートすることと、エクスポートされたデータに基づいて、平面アンテナレイアウトの複数の直線状の線形部分からの複数の電磁界構成要素の重畳に基づいて電磁界をそれぞれシミュレートすることと、を更に含む。
【００５４】
本開示の別の態様によると、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、電磁ナビゲーション用の電磁界を放射するためのアンテナ組立体を設計する方法を実施させる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。方法は、境界を有する基板の座標系に対して、複数の頂点を有するシード矩形に基づく複数の対角線をそれぞれ算出することを含む。複数の対角線は、シード矩形の複数の頂点をそれぞれ二分し、かつシード矩形の複数の頂点から、それぞれ、境界までそれぞれ延在する。方法は、複数の対角線の各々について、（１）それぞれの対角線に沿って位置付けられる複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の複数のそれぞれの距離を決定することと、（２）決定された複数の距離に基づいて、平面アンテナ頂点をそれぞれの対角線に沿って位置付けることと、を更に含む。複数の距離は、シード矩形のそれぞれの頂点から境界への方向において増加する。平面アンテナレイアウトが、平面アンテナ頂点をそれぞれの直線状の線形部分によって相互接続することによって生成されて、複数の対角線の各々を順次横断する複数のループを形成する。
【００５５】
本開示の別の態様において、複数の距離は、平面アンテナの所定の数のループに少なくとも部分的に基づいて決定される。
【００５６】
本開示の更なる態様において、複数の距離は、隣接する頂点間の所定の最小間隔、及び／又は隣接するトレース間の所定の最小間隔に少なくとも部分的に基づいて決定される。
【００５７】
本開示の更に別の態様において、基板は、複数の層を有し、方法は、複数の層に対応する複数の平面アンテナレイアウトをそれぞれ生成することを更に含む。
【００５８】
本開示の別の態様において、方法は、平面アンテナレイアウトに、平面アンテナ頂点のうちの少なくとも２つから基板の座標系に対するコネクタの場所まで配索された複数の直線状の線形部分を追加することを更に含む。
【００５９】
本開示の更なる態様において、方法は、複数の対角線のそれぞれについて、シード矩形のそれぞれの頂点とそれぞれの対角線に沿った境界との間のレイアウト距離を算出することを更に含み、複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の複数の距離をそれぞれ決定することは、算出されたレイアウト距離に少なくとも部分的に基づく。
【００６０】
本開示の更に別の態様において、複数のループの各々は、複数の直線状の線形部分及び複数の平面アンテナ頂点を含む。
【００６１】
本開示の別の態様において、複数の平面アンテナ頂点のうちの最も外側の平面アンテナ頂点は、基板の境界から所定の閾値以下だけ離れている。
【００６２】
本開示の更なる態様において、方法は、生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを、回路基板配索ツール及び／又は回路基板製造ツールのうちの少なくとも一方にエクスポートすることを更に含む。
【００６３】
本開示の更に別の態様において、方法は、生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを電磁シミュレーションツールにエクスポートすることと、エクスポートされたデータに基づいて、平面アンテナレイアウトの複数の直線状の線形部分からの複数の電磁界構成要素の重畳に基づいて電磁界をそれぞれシミュレートすることと、を更に含む。
【００６４】
本開示の上記の態様及び実施形態のうちの任意のものを、本開示の範囲から逸脱することなく組み合わせ得る。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
電磁ナビゲーション用の少なくとも１つの電磁界を放射するためのアンテナ組立体であって、
基板と、
前記基板上に堆積され、かつ複数のループ内に配置されたトレースを含む平面アンテナと、を備え、
前記複数のループのうちの隣接するループ間のそれぞれの距離が、前記複数のループのうちの最も内側のループから前記複数のループのうちの最も外側のループへの方向において増加する、アンテナ組立体。
（項目２）
前記複数のループの各々が、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む、項目１に記載のアンテナ組立体。
（項目３）
前記複数のループの各々が、４つの直線状の線形部分及び４つの頂点を含む、項目２に記載のアンテナ組立体。
（項目４）
前記複数の頂点の各々が、前記平面アンテナに対応するシード矩形の４つのそれぞれの頂点を二分する４つの対角線のうちの１つに沿って配設されている、項目３に記載のアンテナ組立体。
（項目５）
少なくとも２つの端子を有するコネクタを更に備え、
前記トレースが、それぞれ、前記２つの端子に連結されている２つの端を有する、項目１に記載のアンテナ組立体。
（項目６）
複数の平面アンテナを更に備え、
前記複数の平面アンテナの各々が、前記基板上に堆積され、かつそれぞれの複数のループ内に配置された、それぞれのトレースを含み、
前記複数の平面アンテナの各々に関して、前記それぞれの複数のループの隣接するループ間のそれぞれの距離が、前記それぞれの平面アンテナの前記それぞれの複数のループのうちの最も内側のループから前記それぞれの複数のループのうちの最も外側のループへの方向において増加する、項目１に記載のアンテナ組立体。
（項目７）
前記基板が、複数の層及び前記平面アンテナを含み、前記複数の平面アンテナの各々が、前記複数の層のそれぞれの層上に堆積されている、項目６に記載のアンテナ組立体。
（項目８）
前記平面アンテナ及び前記複数の平面アンテナの各々が、同数のループを各々含む、項目６に記載のアンテナ組立体。
（項目９）
前記複数の平面アンテナの各々の前記ループの各々が、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む、項目６に記載のアンテナ組立体。
（項目１０）
前記平面アンテナ及び前記複数の平面アンテナが、互いに異なるそれぞれの位置に配設されている前記基板の平面に対して、それぞれ、複数の重心を有する、項目６に記載のアンテナ組立体。
（項目１１）
電磁ナビゲーションシステムであって、
電磁界を放射するように構成されたアンテナ組立体であって、
基板と、
前記基板上に堆積され、かつ複数のループ内に配置されたトレースを含む平面アンテナと、を備え、
前記複数のループのうちの隣接するループ間のそれぞれの距離が、前記複数のループのうちの最も内側のループから前記複数のループのうちの最も外側のループへの方向において増加する、アンテナ組立体と、
カテーテルと、
前記カテーテルに固定され、かつ前記放射された電磁界に基づいて信号を受信するように構成された電磁センサと、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行されたときに、前記プロセッサに、前記受信された信号に基づいて、前記電磁センサの場所又は配向のうちの少なくとも一方を計算させる命令を含むメモリと、を備える、電磁ナビゲーションシステム。
（項目１２）
前記複数のループの各々が、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む、項目１１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目１３）
前記複数のループの各々が、４つの直線状の線形部分及び４つの頂点を含む、項目１２に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目１４）
前記複数の頂点の各々が、前記平面アンテナに対応するシード矩形の４つのそれぞれの頂点を二分する４つの対角線のうちの１つに沿って配設されている、項目１３に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目１５）
前記アンテナ組立体が、
少なくとも２つの端子を有するコネクタを更に備え、
前記トレースが、それぞれ、前記２つの端子に連結されている２つの端を有する、項目１１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目１６）
前記アンテナ組立体が、
複数の平面アンテナを更に備え、
前記複数の平面アンテナの各々が、前記基板上に堆積され、かつそれぞれの複数のループ内に配置された、それぞれのトレースを含み、
前記複数の平面アンテナの各々に関して、前記それぞれの複数のループの隣接するループ間のそれぞれの距離が、前記それぞれの平面アンテナの前記それぞれの複数のループのうちの最も内側のループから前記それぞれの複数のループのうちの最も外側のループへの方向において増加する、項目１１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目１７）
前記基板が、複数の層及び前記平面アンテナを含み、前記複数の平面アンテナの各々が、前記複数の層のそれぞれの層上に堆積されている、項目１６に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目１８）
前記平面アンテナ及び前記複数の平面アンテナの各々が、同数のループを各々含む、項目１６に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目１９）
前記複数の平面アンテナの各々の前記ループの各々が、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む、項目１６に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目２０）
前記平面アンテナ及び前記複数の平面アンテナが、互いに異なるそれぞれの位置に配設されている前記基板の平面に対して、それぞれ、複数の重心を有する、項目１６に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目２１）
電磁ナビゲーション用の電磁界を放射するためのアンテナ組立体を設計するコンピュータ実装方法であって、
境界を有する基板の座標系に対して、複数の頂点を有するシード矩形に基づく複数の対角線をそれぞれ算出することであって、
前記複数の対角線が、前記シード矩形の前記複数の頂点をそれぞれ二分し、かつ前記シード矩形の前記複数の頂点から、それぞれ、前記境界までそれぞれ延在する、算出することと、
前記複数の対角線の各々に関して、
前記それぞれの対角線に沿って位置付けられる複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の複数の距離をそれぞれ決定することであって、前記複数の距離が、前記シード矩形の前記それぞれの頂点から前記境界の方向において増加する、決定することと、
前記決定された複数の距離に基づいて、前記平面アンテナ頂点を前記それぞれの対角線に沿って位置付けることと、
前記平面アンテナ頂点をそれぞれの直線状の線形部分によって相互接続することによって、平面アンテナレイアウトを生成して、前記複数の対角線の各々を順次横断する複数のループを形成することと、を含む、コンピュータ実装方法。
（項目２２）
前記複数の距離が、前記平面アンテナの所定の数のループに少なくとも部分的に基づいて決定される、項目２１に記載のコンピュータ実装方法。
（項目２３）
前記複数の距離が、隣接する頂点間の所定の最小間隔、又は隣接するトレース間の所定の最小間隔のうちの少なくとも一方に少なくとも部分的に基づいて決定される、項目２１に記載のコンピュータ実装方法。
（項目２４）
前記基板が、複数の層を有し、前記方法が、前記複数の層に対応する複数の平面アンテナレイアウトをそれぞれ生成することを更に含む、項目２１に記載のコンピュータ実装方法。
（項目２５）
前記平面アンテナレイアウトに、前記平面アンテナ頂点のうちの少なくとも２つから前記基板の前記座標系に対するコネクタの場所まで配索された複数の直線状の線形部分を追加することを更に含む、項目２１に記載のコンピュータ実装方法。
（項目２６）
前記複数の対角線の各々に関して、
前記シード矩形の前記それぞれの頂点と前記それぞれの対角線に沿った前記境界との間のレイアウト距離を算出することを更に含み、
前記複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の前記複数の距離をそれぞれ決定することが、前記算出されたレイアウト距離に少なくとも部分的に基づく、項目２１に記載のコンピュータ実装方法。
（項目２７）
前記複数のループの各々が、複数の前記直線状の線形部分及び複数の前記平面アンテナ頂点を含む、項目２１に記載のコンピュータ実装方法。
（項目２８）
前記複数の平面アンテナ頂点のうちの最も外側の平面アンテナ頂点が、前記基板の前記境界から所定の閾値以下だけ離れている、項目２１に記載のコンピュータ実装方法。
（項目２９）
前記生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを、回路基板配索ツール又は回路基板製造ツールのうちの少なくとも一方にエクスポートすることを更に含む、項目２１に記載のコンピュータ実装方法。
（項目３０）
前記生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを電磁シミュレーションツールにエクスポートすることと、
前記エクスポートされたデータに基づいて、前記平面アンテナレイアウトの前記複数の直線状の線形部分からの複数の電磁界構成要素の重畳に基づいて電磁界をそれぞれシミュレートすることと、を更に含む、項目２１に記載のコンピュータ実装方法。
（項目３１）
プロセッサによって実行されたときに、前記プロセッサに、電磁ナビゲーション用の電磁界を放射するためのアンテナ組立体を設計する方法を実施させる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
境界を有する基板の座標系に対して、複数の頂点を有するシード矩形に基づく複数の対角線をそれぞれ算出することであって、
前記複数の対角線が、前記シード矩形の前記複数の頂点をそれぞれ二分し、かつ前記シード矩形の前記複数の頂点から、それぞれ、前記境界まで延在する、算出することと、
前記複数の対角線の各々に関して、
前記それぞれの対角線に沿って位置付けられる複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の複数の距離をそれぞれ決定することであって、前記複数の距離が、前記シード矩形の前記それぞれの頂点から前記境界の方向において増加する、決定することと、
前記決定された複数の距離に基づいて、前記平面アンテナ頂点を前記それぞれの対角線に沿って位置付けることと、
前記平面アンテナ頂点をそれぞれの直線状の線形部分によって相互接続することによって、平面アンテナレイアウトを生成して、前記複数の対角線の各々を順次横断する複数のループを形成することと、を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目３２）
前記複数の距離が、前記平面アンテナの所定の数のループに少なくとも部分的に基づいて決定される、項目３１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目３３）
前記複数の距離が、隣接する頂点間の所定の最小間隔、又は隣接するトレース間の所定の最小間隔のうちの少なくとも一方に少なくとも部分的に基づいて決定される、項目３１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目３４）
前記基板が、複数の層を有し、前記方法が、前記複数の層に対応する複数の平面アンテナレイアウトをそれぞれ生成することを更に含む、項目３１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目３５）
前記方法が、
前記平面アンテナレイアウトに、前記平面アンテナ頂点のうちの少なくとも２つから前記基板の前記座標系に対するコネクタの場所まで配索された複数の直線状の線形部分を追加することを更に含む、項目３１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目３６）
前記方法が、
前記複数の対角線の各々に関して、
前記シード矩形の前記それぞれの頂点と前記それぞれの対角線に沿った前記境界との間のレイアウト距離を算出することを更に含み、
前記複数の隣接する平面アンテナ頂点対の間の前記複数の距離をそれぞれ決定することが、前記算出されたレイアウト距離に少なくとも部分的に基づく、項目３１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目３７）
前記複数のループの各々が、複数の前記直線状の線形部分及び複数の前記平面アンテナ頂点を含む、項目３１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目３８）
前記複数の平面アンテナ頂点のうちの最も外側の平面アンテナ頂点が、前記基板の前記境界から所定の閾値以下だけ離れている、項目３１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目３９）
前記方法が、
前記生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを、回路基板配索ツール又は回路基板製造ツールのうちの少なくとも一方にエクスポートすることを更に含む、項目３１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目４０）
前記方法が、
前記生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを電磁シミュレーションツールにエクスポートすることと、
前記エクスポートされたデータに基づいて、前記平面アンテナレイアウトの前記複数の直線状の線形部分からの複数の電磁界構成要素の重畳に基づいて電磁界をそれぞれシミュレートすることと、を更に含む、項目３１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（項目４１）
電磁ナビゲーション用の複数の電磁界を放射するためのアンテナ組立体であって、
複数の層を有する基板と、
複数の平面アンテナ群であって、前記平面アンテナの各々が、前記複数の層のそれぞれの層上に堆積され、かつそれぞれの複数のループ内に配置されたそれぞれのトレースを含み、前記平面アンテナ群の各々が、第１の平面アンテナ、第２の平面アンテナ、及び第３の平面アンテナを含む、複数の平面アンテナ群と、を備え、
前記複数の平面アンテナ群の各々に関して、
前記第１の平面アンテナの最も内側のループが、第１の線形部分と、前記第１の線形部分に対して略垂直の第２の線形部分とを有し、
前記第２の平面アンテナの最も内側のループが、第１の線形部分と、前記第１の線形部分に対して略垂直の、かつ前記第１の線形部分よりも長い第２の線形部分を有し、
前記第３の平面アンテナの最も内側のループが、第１の線形部分と、前記第１の線形部分に対して略垂直の、かつ前記第１の線形部分よりも長い第２の線形部分を有し、
前記第２の平面アンテナの前記最も内側のループの前記第１の線形部分が、前記第１の平面アンテナの前記最も内側のループの前記第１の線形部分に対して略平行であり、
前記第３の平面アンテナの前記最も内側のループの前記第１の線形部分が、前記第１の平面アンテナの前記最も内側のループの前記第２の線形部分に対して略平行である、アンテナ組立体。
（項目４２）
前記平面アンテナの各々に関して、前記複数のループのうちの隣接するループ間のそれぞれの距離が、前記複数のループのうちの最も内側のループから前記複数のループのうちの最も外側のループへの方向において増加する、項目４１に記載のアンテナ組立体。
（項目４３）
各群の前記第１の平面アンテナの前記それぞれの最も内側のループが、前記複数の層の前記それぞれの層上で、互いに異なるそれぞれの角度で位置付けられている、項目４１に記載のアンテナ組立体。
（項目４４）
前記複数のループの各々が、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む、項目４１に記載のアンテナ組立体。
（項目４５）
前記複数の平面アンテナの各平面アンテナに関して、前記複数の頂点の各々が、前記複数の平面アンテナの前記それぞれの平面アンテナに対応するシード矩形の４つのそれぞれの頂点を二分する４つの対角線のうちの１つに沿って配設されている、項目４４に記載のアンテナ組立体。
（項目４６）
前記複数の平面アンテナの前記複数の頂点のうちのそれぞれ最も外側の頂点が、前記基板の縁から所定の閾値以下だけ離れている、項目４４に記載のアンテナ組立体。
（項目４７）
前記複数の平面アンテナが、互いに異なる前記基板の平面に対して複数のそれぞれの重心を有する、項目４１に記載のアンテナ組立体。
（項目４８）
前記平面アンテナの各々が、同数のループを含む、項目４１に記載のアンテナ組立体。（項目４９）
前記複数の群の数が、少なくとも３つである、項目４１に記載のアンテナ組立体。
（項目５０）
複数の端子を有するコネクタを更に備え、
前記複数の平面アンテナの前記それぞれのトレースの各々が、前記複数の端子のそれぞれの端子に連結されている、項目４１に記載のアンテナ組立体。
（項目５１）
電磁ナビゲーションシステムであって、
電磁界を放射するように構成されたアンテナ組立体であって、
複数の層を有する基板と、
複数の平面アンテナ群であって、前記平面アンテナの各々が、前記複数の層のそれぞれの層上に堆積され、かつそれぞれの複数のループ内に配置されたそれぞれのトレースを含む、複数の平面アンテナ群と、を含み、
前記平面アンテナ群の各々が、第１の平面アンテナ、第２の平面アンテナ、及び第３の平面アンテナを含み、
前記複数の平面アンテナ群の各々に関して、
前記第１の平面アンテナの最も内側のループが、第１の線形部分と、前記第１の線形部分に対して略垂直の第２の線形部分とを有し、
前記第２の平面アンテナの最も内側のループが、第１の線形部分と、前記第１の線形部分に対して略垂直の、かつ前記第１の線形部分よりも長い第２の線形部分を有し、
前記第３の平面アンテナの最も内側のループが、第１の線形部分と、前記第１の線形部分に対して略垂直の、かつ前記第１の線形部分よりも長い第２の線形部分を有し、
前記第２の平面アンテナの前記最も内側のループの前記第１の線形部分が、前記第１の平面アンテナの前記最も内側のループの前記第１の線形部分に対して略平行であり、
前記第３の平面アンテナの前記最も内側のループの前記第１の線形部分が、前記第１の平面アンテナの前記最も内側のループの前記第２の線形部分に対して略平行である、アンテナ組立体と、
カテーテルと、
前記カテーテルに固定され、かつ前記放射された電磁界に基づいて１つ以上の信号を受信するように構成された電磁センサと、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行されたときに、前記プロセッサに、前記受信された１つ以上の信号に基づいて、前記電磁センサの場所又は配向のうちの少なくとも一方を計算させる命令を含むメモリと、を備える、電磁ナビゲーションシステム。
（項目５２）
前記平面アンテナの各々に関して、前記複数のループのうちの隣接するループ間のそれぞれの距離が、前記複数のループのうちの最も内側のループから前記複数のループのうちの最も外側のループへの方向において増加する、項目５１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目５３）
各群の前記第１の平面アンテナの前記それぞれの最も内側のループが、前記複数の層の前記それぞれの層上で、互いに異なるそれぞれの角度で位置付けられている、項目５１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目５４）
前記複数のループの各々が、複数の直線状の線形部分及び複数の頂点を含む、項目５１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目５５）
前記複数の平面アンテナの各平面アンテナに関して、前記複数の頂点の各々が、前記複数の平面アンテナの前記それぞれの平面アンテナに対応するシード矩形の４つのそれぞれの頂点を二分する４つの対角線のうちの１つに沿って配設されている、項目５４に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目５６）
前記複数の平面アンテナの前記複数の頂点のうちのそれぞれ最も外側の頂点が、前記基板の縁から所定の閾値以下だけ離れている、項目５４に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目５７）
前記複数の平面アンテナが、互いに異なる前記基板の平面に対して複数のそれぞれの重心を有する、項目５１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目５８）
前記平面アンテナの各々が、同数のループを含む、項目５１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目５９）
前記複数の群の数が、少なくとも３つである、項目５１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
（項目６０）
複数の端子を有するコネクタを更に備え、
前記複数の平面アンテナの前記それぞれのトレースの各々が、前記複数の端子のそれぞれの端子に連結されている、項目５１に記載の電磁ナビゲーションシステム。
【００６５】
特許又は出願ファイルは、少なくとも１つの彩色図面を含む。彩色図面を含む本特許又は特許出願公開のコピーは、請求及び必要な手数料の支払いにより、米国特許商標庁によって提供されることになる。
【００６６】
本開示のシステム及び方法の目的及び特徴は、添付の図面を参照して様々な実施形態の説明を読むことにより、当業者には明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本開示の実施形態による、電磁ナビゲーション（ＥＭＮ）システムの一例の斜視図である。
【図２】本開示の実施形態による、ＥＭＮシステムのアンテナ組立体の設計の一例を示す。
【図３】本開示の実施形態による、アンテナ組立体を設計するための手順の一例を例示するフローチャートである。
【図４】本開示の実施形態による、図３の手順の一定の態様の図解表現の例である。
【図５】本開示の実施形態による、図３の手順の一定の態様の図解表現の例である。
【図６】本開示の実施形態による、図３の手順の一定の態様の図解表現の例である。
【図７】本開示の実施形態による、図３の手順の一定の態様の図解表現の例である。
【図８】本開示の実施形態による、図３の手順の一定の態様の図解表現の例である。
【図９】本開示の実施形態による、図３の手順の一定の態様の図解表現の例である。
【図１０】本開示の実施形態による、図３の手順の一定の態様の図解表現の例である。
【図１１】本開示の実施形態による、図３の手順の一定の態様の図解表現の例である。
【図１２】本開示の実施形態による、図３の手順によって設計され得るアンテナの複数の例の例示である。
【図１３】本開示の実施形態による、ループアンテナレイアウトトレース配置の設計の一例を示す。
【図１４】本開示の様々な実施形態での使用のためのコンピューティングデバイスの一例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
本開示は、電磁ナビゲーション用の電磁界を放射するためのアンテナ組立体、かかるアンテナ組立体を含む電磁ナビゲーションシステム、及びかかるアンテナ組立体を設計するコンピュータ実装方法を対象とする。一例において、本明細書のアンテナ組立体の幾何学的及び他の態様により、詳細な電磁界マッピング生成及び採用する必要性は、代わりに、アンテナ組立体の特性に基づいて理論的に算出される、電磁界マッピングが、単独で、又は測定から得られるより容易に生成された低密度電磁界マッピングと併せて採用されることを可能にすることによって回避され得る。言い換えると、本明細書のアンテナ組立体は、高価な測定設備を使用する必要なく、そして、時間がかかり、かつ労力がかかる測定を実施する必要なく、ＥＭＮ用の正確な高密度の理論的電磁界マッピングを生成する基盤として機能することができる。
【００６９】
別の例において、本明細書のアンテナ組立体は、単一コイルセンサ等の小型電磁センサの複数の自由度（例えば、６自由度）が決定されることを可能にする、互いに異なる幾何学的形状及び／又は相対位置等の特性を有する、単一基板上の複数の平面アンテナを含む。
【００７０】
更に別の例において、本明細書のアンテナ組立体は、基板の層上に堆積され、かつループ間の間隔及び基板の境界又は縁からの間隔を有する複数のループを形成するトレースを含み、結果として、基板の利用可能なエリアの効率的な使用をもたらす。
【００７１】
更なる例において、アンテナ組立体を設計するための自動化又は半自動化され、高度に再現可能なコンピュータ実装方法が本明細書に提供される。このようにして生成されたアンテナ組立体設計は、大量の手動レイアウトの必要性を最小にするためにプリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）レイアウトソフトウェアツールにエクスポートされ得る。アンテナ組立体設計はまた、アンテナ組立体の理論的電磁界マッピングの生成を可能にする電磁界シミュレータソフトウェアツールにもエクスポートされ得る。
【００７２】
かかるアンテナ組立体の詳細な実施形態、かかるアンテナ組立体を組み込むシステム、及びそれを設計する方法が本明細書に説明される。しかしながら、これらの詳細な実施形態は、単に本開示の実施例であり、本開示は、様々な形態で具現化され得る。したがって、本明細書で開示する特定の構造的及び機能的な詳細は、制限的と解釈されず、単に請求項の基盤として、及び、事実上いずれの当業者が本開示を適切に詳説した構造で様々に採用することを可能にする代表的な基盤として解釈されるべきである。以下に説明される実施形態の例は、患者の気道の気管支鏡検査法を対象としているが、当業者は、同一又は類似の組立体、システム、及び方法が、例えば、血管網、リンパ系ネットワーク、及び／又は消化管ネットワークなど、他の管腔ネットワーク内でも使用され得ると認識するであろう。
【００７３】
図１は、本開示によって提供される電磁ナビゲーション（ＥＭＮ）システム１００の一例を例示する。一般に、ＥＭＮシステム１００は、とりわけ、医療デバイスに固定されたセンサによって検知される１つ以上の電磁界を生成するアンテナ組立体を使用することによって、患者の身体内の標的場所に向かってナビゲートされている医療デバイスの場所及び／又は配向を識別するように構成されている。いくつかの場合において、ＥＭＮシステム１００は、患者の肺の管腔網内の死んだ部分等の、関心の標的に向かって患者の身体を通る医療デバイスのナビゲーションの間に用いられるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、磁気共鳴撮像（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ、ＭＲＩ）画像、及び／又は透視画像を拡張するように更に構成される。
【００７４】
ＥＭＮシステム１００は、カテーテルガイド組立体１１０、気管支鏡１１５、コンピューティングデバイス１２０、監視デバイス１３０、患者台（ＥＭボード１４０と呼ばれ得る）、追跡デバイス１６０、及び基準センサ１７０を含む。気管支鏡１１５は、有線接続（図１に示されるような）又は無線接続（図１に図示せず）によって、それぞれコンピューティングデバイス１２０（追跡デバイス１６０を経由して）及び監視デバイス１３０に動作可能に連結される。
【００７５】
ＥＭＮ気管支鏡手技のナビゲーション段階中、気管支鏡１１５は、患者１５０の口腔内に挿入され、肺の管腔網の画像を捕捉する。カテーテルガイド組立体１１０は、患者１５０の肺の管腔網の周辺にアクセスするために気管支鏡１１５内に挿入される。カテーテルガイド組立体１１０は、カテーテル又は拡張作業チャネル（ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｗｏｒｋｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌ、ＥＷＣ）１１１の一部分（例えば、遠位部分）に固定されたＥＭセンサ１１２を有するＥＷＣ１１１を含み得る。配置可能なガイドカテーテル（ｌｏｃａｔａｂｌｅ  ｇｕｉｄｅ  ｃａｔｈｅｔｅｒ、ＬＧ）が、ＬＧの一部分（例えば、遠位部分）に固定された別のＥＭセンサ（図１に図示せず）と共にＥＷＣ１１１内に挿入され得る。ＥＷＣ１１１に固定されたＥＭセンサ１１２又はＬＧに固定されたＥＭセンサは、アンテナ組立体１４５によって放射された電磁界に基づいて信号を受信するように構成され、かつ受信された信号に基づいて、肺の管腔網を通るナビゲーション中のＥＷＣ１１１又はＬＧの場所及び／又は配向を決定するために使用される。ＥＷＣ１１１又はＬＧに対するＥＭセンサ１１２のサイズ制限に起因して、いくつかの場合においてＥＭセンサ１１２は、以下に更に詳細に説明されるように、アンテナ組立体１４５によって生成された１つ以上のＥＭ信号を受信するための単一コイルのみを含み得る。しかしながら、ＥＭセンサ１１２内のコイルの数は、１つに限定されず、２つ、３つ、又はそれより多くてもよい。
【００７６】
ラップトップ、デスクトップ、タブレット、又は他の適切なコンピューティングデバイス等のコンピューティングデバイス１２０は、ディスプレイ１２２、１つ以上のプロセッサ１２４、１つ以上のプロセッサメモリ１２６、ＡＣ電流信号をアンテナ組立体１４５に提供するためのＡＣ電流ドライバ１２７、ネットワークインターフェースコントローラ１２８、及び１つ以上の入力デバイス１２９を含む。図１に例示されるコンピューティングデバイス１２０の特定の構成は、一例として提供されるが、コンピューティングデバイス１２０内に含められる図１に示される構成要素の他の構成もまた考えられる。具体的には、いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス１２０内に含められる、図１に示される構成要素（１２２、１２４、１２６、１２７、１２８、及び／又は１２９）のうちの１つ以上は、代わりに、コンピューティングデバイス１２０から分離されてもよく、システム１００全体にわたる電力及び／又はデータ信号の送信を容易にするために、１つ以上のそれぞれの有線又は無線経路によって、コンピューティングデバイス１２０及び／又はシステム１００の任意の構成要素に連結されてもよい。例えば、図１に示されていないが、ＡＣ電流ドライバ１２７は、態様のいくつかの例において、コンピューティングデバイス１２０から分離されてもよく、アンテナ組立体１４５に連結され、及び／又は１つ以上の対応する経路によって、プロセッサ１２４及びメモリ１２６等のコンピューティングデバイス１２０の１つ以上の構成要素に連結されてもよい。
【００７７】
いくつかの態様において、ＥＭＮシステム１００はまた、複数のコンピューティングデバイス１２０を含んでもよく、複数のコンピューティングデバイス１２０は、計画、治療、映像化、及び医療手術に適する方法で臨床医を支援する他の態様のために用いられる。ディスプレイ１２２は、ディスプレイ１２２が入力デバイス及び出力デバイスの両方として働くことを可能にする、接触感知式及び／又は音声起動式であってもよい。ディスプレイ１２２は、施術者が肺疾患の症状を呈する肺の一部分を定位及び識別することを可能にするために、肺の３Ｄモデル等の、２次元（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ、２Ｄ）画像又は３次元（ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ、３Ｄ）画像を表示し得る。
【００７８】
１つ以上のメモリ１２６は、１つ以上のプログラム及び／又はコンピュータ実行可能命令を記憶し、この命令は、１つ以上のプロセッサ１２４によって実行されたときに、１つ以上のプロセッサ１２４に様々な機能及び／又は手順を実施させる。例えば、プロセッサ１２４は、アンテナ組立体１４５によって放射され、かつＥＭセンサ１１２によって受信される電磁信号に基づいて、ＥＭセンサ１１２の場所及び／又は配向を計算し得る。プロセッサ１２４はまた、肺の３Ｄモデルをディスプレイ１２２上に表示させるように、画像処理機能を実施し得る。プロセッサ１２４はまた、アンテナ組立体１４５によって放射される１つ以上の電磁信号を生成し得る。いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス１２０は、１つ以上のプロセッサ１２４が他のプログラムに使用可能であるように、画像処理機能のみを実施する別個のグラフィックアクセラレータ（図１に図示せず）を更に含み得る。１つ以上のメモリ１２６はまた、ＥＭＮ用のマッピングデータ、画像データ、患者の医療記録データ、処方箋データ、及び／若しくは患者の疾患の履歴に関するデータ、並びに／又は他のタイプのデータ等のデータも記憶する。
【００７９】
マッピングデータは、複数のグリッド点を、医療デバイス（例えば、ＥＷＣ１１１、ＬＧ、治療プローブ、又は別の外科用デバイス）がナビゲートする、ＥＭボリュームの座標系において、グリッド点に対応するＥＭ信号特性（例えば、信号強度）にリンクさせ得る。このようにして、ＥＭセンサ１１２が特定のグリッド点で一定の特性を有するＥＭ信号を検知したとき、１つ以上のプロセッサ１２４は、検知されたＥＭ信号特性をマッピングデータ内のＥＭ信号特性と比較し、比較の結果に基づいてＥＭボリューム内のＥＭセンサ１１２の場所及び／又は配向を決定し得る。
【００８０】
図１に示されるように、台１４０は、患者１５０がＥＭＮナビゲーション手順中に横になる平坦な表面を提供するように構成されている。ＥＭ場生成デバイスとも呼ばれ得るアンテナ組立体１４５は、台１４０の上に配置されるか、又は台１４０の構成要素として含められる。アンテナ組立体１４５は、平面ループアンテナ（図１に図示せず）等の１つ以上のアンテナを含む。アンテナ組立体１４５の態様の例は、以下で更に詳細に説明される。
【００８１】
患者１５０が台１４０の上に横たわっている状態で、１つ以上のプロセッサ１２４（又は図１に示されていない別の信号発生器）は、アンテナが１つ以上のそれぞれのＥＭ信号に変換し、かつ患者１５０の一部分を囲むために十分な様式で放射する１つ以上のＡＣ電流信号を生成し、ＡＣ電流ドライバ１２７によってアンテナ組立体１４５のアンテナに提供する。いくつかの態様において、アンテナ組立体１４５は、少なくとも２つの端子を有するコネクタを含み、アンテナのトレース（図１に図示せず）は、２つの端を有し、２つの端は、２つのコネクタ端子にそれぞれ連結されて、１つ以上のプロセッサ１４５からアンテナへの信号通信経路を形成する。
【００８２】
ＥＭＮシステム１００の一例を説明しているが、ここで、本開示の実施形態による、ＥＭＮシステム１００のアンテナ組立体１４５のアンテナ組立体レイアウト２００の一例の図解例示である、図２を参照する。アンテナ組立体レイアウト２００は、電気絶縁材料で形成され、かつ１つ以上の層を含み得る、プリント回路基板（ＰＣＢ）等の基板２１０を含む。アンテナ組立体レイアウト２００はまた、ＰＣＢトレース等の導電性材料で形成され、基板２１０上に堆積され、かつ複数のループに又はコイルとして配置された、複数の平面アンテナ２２０も含む。一例において、平面アンテナ２２０の各々は、基板２１０の層のうちのそれぞれの１つの上に堆積される。図２のアンテナ組立体レイアウト２００の一例において、基板２１０の複数の層が同時に示されている。
【００８３】
複数のアンテナの各々は、例えば、プロセッサ１２４によって、又は別の発生器によって制御される周波数分割多重化及び／又は時分割多重化を使用して、別個のＥＭ場を放射するように構成され得る。例えば、アンテナは、いくつかの態様において、十分な数及び／又は十分な特性の多様性（例えば、周波数、時間、変調方式等）の複数のＥＭ場を放射して、ＥＷＣ１１１上、又は任意の他の医療デバイス上に装着された単一コイル電磁センサが、センサ、ＥＷＣ１１１、及び／又は医療デバイスの場所及び／又は配向を決定するために使用されることを可能にするように構成されている。アンテナ組立体１４５は、例えば、６〜９つ以上のループアンテナを含み得る。いくつかの実施形態において、ループアンテナの各々について、ループがより大きくなるにつれて、隣接するループ間の距離が増加する。例えば、平面アンテナの各々に関して、隣接するループ対の間のそれぞれの距離は、それぞれの平面アンテナのループのうちの最も内側のループからループのうちの最も外側のループへの方向において増加し得る。様々な実施形態において、アンテナ組立体１４５のループアンテナのうちの２つ以上は、同数のループを有してもよく、又はそれぞれ異なる数のループを有してもよい。
【００８４】
ＥＭＮシステム１００のアンテナ組立体１４５のアンテナ組立体レイアウト２００の一例を説明しているが、ここで、本開示の実施形態による、アンテナ組立体１４５等のアンテナ組立体を設計するための手順３００の一例を例示するフローチャートである、図３を参照する。様々な実施形態において、手順３００は、完全にコンピュータ実装され得るか、又は部分的にコンピュータ実装され得る。また、本開示の実施形態による、手順３００の一定のステップの図解例示である、図４〜図１３も参照する。図３の方法３００の例は、１つのアンテナを含むアンテナ組立体又は複数のアンテナを含むアンテナ組立体を設計するために実装され得る。例示的目的のために、方法３００の本説明は、複数のアンテナを含むアンテナ組立体を設計する文脈で行われることになる。しかしながら、方法３００の一定の態様は、複数のアンテナのうちの単一のアンテナの設計に関してのみ説明されることになるが、方法３００のそれらの態様は、複数のアンテナのうちの他のアンテナに同様に適用される。
【００８５】
手順３００の詳細を説明する前に、手順３００の概要が提供されることになる。一般に、手順３００によると、アンテナ組立体の設計は、設計されるアンテナ組立体のアンテナの数Ｍを含む設計パラメータ及び／又は制約のセット、並びにアンテナ組立体の各アンテナに関して、アンテナのシード形状、アンテナが製造される基板上のシード形状の重心の場所、アンテナのループの数（Ｎ）、アンテナの最小トレース中心間隔（ｔｒａｃｅ  ｃｅｎｔｅｒ−ｔｏ−ｃｅｎｔｅｒ  ｓｐａｃｉｎｇ、ＴＣＣＭ）、及び基板の縁又は境界の寸法に基づく。アンテナのアンテナ頂点の場所は、シード形状に基づいて決定される。アンテナ設計は、次いで、アンテナ頂点を、最も内側の頂点から始まり、かつ最も外側のアンテナ頂点に進む直線状の線形部分によって相互接続することによって進み、その結果、アンテナ全体が複数のループ内に配置された単一トレースを含むコイルを形成する。一態様において、アンテナ組立体の各ループは、シード形状から基板の境界に向かって成長し、シード形状の外側の基板層の利用可能な表面積の大部分を効果的に被覆する。トレースの２つの端は、アンテナが信号発生器に連結されることを可能にするようにコネクタの場所まで配索される。
【００８６】
複数の層基板のそれぞれの層の上に複数の平面アンテナを有するアンテナ組立体に関して、この一般的な手順は、アンテナの各々に対して繰り返される。加えて、設計されたアンテナレイアウトに対応するデータは、それぞれのアンテナがそれらの特定の特性に基づいて生成する電磁界をシミュレートするための電磁界シミュレーションツール（例えば、上記のＥＭＮの理論的電磁界マッピング）にエクスポートされ得る。設計されたアンテナレイアウトに対応するデータはまた、アンテナ組立体が、設計されたアンテナレイアウトによって、自動化された様式で製造されることを可能にするＰＣＢ製造ツールにもエクスポートされ得る。
【００８７】
手順３００の詳細を説明する前に、シード形状の例及びそれらの特性を説明するために図４を参照する。具体的には、図４は、手順３００によって設計されるアンテナ組立体の９つのシード矩形４０１〜４０９の例を示す。シード矩形４０１〜４０９の各々は、基板の縁４００内に４つの頂点を含む。図４の例に示されるシード矩形の数、したがってアンテナの数Ｍは、９つであるが、これは、例示的目的のみのためのものであり、限定として解釈されるべきではない。他の実施形態において、シード形状の数、したがってアンテナの数Ｍは、例えば、６つ、９つ、又はそれより多くてもよい。一例として、正方形４００は、基板の縁を表してもよく、アンテナの配置に利用可能である基板のエリアを表す境界（図４に図示せず）は、基板の縁４００内に収容され、かつ所定の閾値又はバッファ量だけ基板の縁４００よりも小さい、ｘ−ｚ平面内の正方形から形成されてもよい。
【００８８】
別の例において、本明細書のアンテナ組立体は、単一コイルセンサ等の小型電磁センサの複数の自由度（例えば、６自由度）が決定されることを可能にする、互いに異なる幾何学的形状及び／又は相対位置等の特性を有する、単一基板上（例えば、多層基板のそれぞれの層上）の複数の平面アンテナを含む。例えば、図４に示されるように、９つのシード矩形４０１〜４０９は、３つに群化されてもよく、シード矩形４０１−４０３は、第１の群にある。シード矩形４０４〜４０６は、第２の群にあり、シード矩形４０７〜４０９は、第３の群にある。図４に示されるように、各群内の３つのシード矩形は、互いに対して特定の地理的関係を有する。例えば、１つのシード矩形は、正方形（又は実質的に正方形様）であり、他の２つのシード矩形は、非正方形の矩形であり、正方形の２つの辺の近くに位置する。例えば、シード矩形４０１は、正方形であり、シード矩形４０２は、シード矩形４０１の長さと列をなして位置し、シード矩形４０３は、シード矩形４０１の幅と列をなして位置する。更に、シード矩形４０２の長さは、正方形４０１の幅よりも長く、シード矩形４０１の長さと同様であり、一方でシード矩形４０２の幅は、正方形４０１の幅よりも短く、シード矩形４０３の幅は、正方形４０１の長さよりも長く、正方形４０１の幅と同様であり、一方でシード矩形４０２の長さは、正方形４０１の長さよりも短い。第２の群のシード矩形４０４〜４０６及び第３の群のシード矩形４０７〜４０９もまた、第１の群のシード矩形４０１〜４０３と同様の幾何学的特徴を有する。
【００８９】
言い換えると、シード矩形４０１〜４０９に基づいて生成され得る複数の平面アンテナ群の各々に関して、第１の平面アンテナ（例えば、シード矩形４０１に対応する）の最も内側のループは、第１の線形部分（例えば、第１の線形部分４１０）と、第１の線形部分（例えば、第１の線形部分４１０）に対して略垂直な第２の線形部分（例えば、第２の線形部分４１１）を有し、第２の平面アンテナ（例えば、シード矩形４０２に対応する）の最も内側のループは、第１の線形部分（例えば、第１の線形部分４１２）と、第１の線形部分（例えば、第１の線形部分４１２）に対して略垂直、かつそれよりも長い第２の線形部分（例えば、第２の線形部分４１３）を有し、第３の平面アンテナ（例えば、シード矩形４０３に対応する）の最も内側のループは、第１の線形部分（例えば、第１の線形部分４１４）と、第１の線形部分（例えば、第１の線形部分４１４）に対して略垂直、かつそれよりも長い第２の線形部分（例えば、第２の線形部分４１５）を有し、第２の平面アンテナの最も内側のループのシード矩形の第１の線形部分（例えば、第１の線形部分４１２）は、第１の平面アンテナの最も内側のループの第１の線形部分（例えば、第１の線形部分４１０）に対して略平行であり、第３の平面アンテナの最も内側のループの第１の線形部分（例えば、第１の線形部分４１４）は、第１の平面アンテナの最も内側のループの第２の線形部分（例えば、第２の線形部分４１１）に対して略平行である。シード矩形４０４〜４０９（したがって、対応する平面アンテナ）の第１及び第２の線形部分に関する追加の参照番号は、明瞭性のために図４から省略されているが、第２の群のシード矩形４０４〜４０６及び第３の群のシード矩形４０７〜４０９は各々、第１の群のシード矩形４０１〜４０３の文脈で上に説明されたものと同様、互いに対して同様の幾何学的関係を有する。
【００９０】
一態様において、これら３つの群は、基板２１０内の各群から幾何学的に分散されてもよい。分散は、幾何学的関係及び／又は角度関係によって実現され得る。例えば、各群の平面アンテナのそれぞれの最も内側のループは、多層基板のそれぞれの層上で、互いに異なるそれぞれの角度で位置付けられ得る。加えて、平面アンテナ、及び／又は平面アンテナが基礎付けられるシード矩形は、互いに相互に異なる、基板の平面に対する、それぞれの重心（例えば、図４の円形ドットによって表される）を有し得る。更に、第１の群の外側境界は、第２及び第３の群の全てのシード矩形４０４〜４０９を含む。また、第２及び第３の群のシード矩形４０４〜４０９は、第１の群の外側境界内に幾何学的に分散される。
【００９１】
更に、各群は、２つの軸（すなわち、ｘ軸及びｚ軸）に対して角度関係を有する。例えば、第１の群のシード矩形４０１は、２つの軸と一致しており、一方で第２及び第３の群のシード矩形４０４及び４０７は、異なる角度を有する２つの軸に対してそれぞれ角度付けられている。言い換えると、シード矩形４０１又は第１の群の正方形とｘ軸との間の最小角度は、ゼロであり、シード矩形４０４とｘ軸との間の最小角度は、ゼロよりも大きいが、第３の群のシード矩形４０７とｘ軸との間の最小角度よりも小さい。しかしながら、３つの群間の関係は、幾何学的関係及び角度関係に限定されるものではなく、本開示の範囲内で当業者にとって容易に考えられる方式で拡張され得る。
【００９２】
シード矩形４０１〜４０９の各々の４つの頂点は、ｘ−ｚ平面内の座標形態（ｘ、ｚ）で提供され得る。一態様において、シード矩形４０１〜４０９の各々の重心もまた、座標形態で提供され得るか、又は４つの頂点から計算され得る。分散はまた、基板２１０内に重心を分散させることによって達成され得る。一態様において、全てのシード矩形４０１〜４０９の重心は、互いに異なる位置で基板上に配設される。
【００９３】
ここで図３を参照すると、ブロック３０１の前に、設計されるアンテナ組立体の第１のアンテナに関する設計パラメータ及び／又は制約のセット（例えば、アンテナのシード形状、アンテナが製造されることになる基板上のシード形状の重心の場所、アンテナのループの数（Ｎ）、アンテナの最小トレース中心間隔（ＴＣＣＭ）、及び基板の縁又は境界の寸法）が設定される（図３に図示せず）。例示的目的のために、各アンテナ関して手順３００で利用されるシード形状は、シード矩形であるが、しかしながら、これは限定として解釈されるべきではない。他のシード形状（例えば、シード三角形、シード五角形、シード六角形、任意の凸状多角形、凸状湾曲形状（例えば、楕円、卵形、円等）、又は任意の他の適切なシード形状）が考えられ、手順３００で使用され得る。いくつかの実施形態において、異なるシード形状の任意の組み合わせが、アンテナ組立体のアンテナにそれぞれ使用され得る。各シード形状は、複数の頂点を有する。より具体的には、各シード矩形は、４つの頂点を有する。
【００９４】
ブロック３０１において、アンテナインデックスｉａｎｔｅｎｎａが初期化される。例えば、ｉａｎｔｅｎｎａは、設計されるアンテナ組立体の複数（Ｍ、ここでＭ＞１）のアンテナのうちの第１のアンテナに対応するように、１に設定される。以下に説明されるように、アンテナインデックスｉａｎｔｅｎｎａの目的は、アンテナ組立体が複数のアンテナを含む場合において、手順３００が、アンテナ組立体のＭ個のアンテナの各アンテナに対して繰り返されることを可能にすることである。例えば、いくつかの例において、基板は、複数の層を有し（例えば、多層ＰＣＢにおけるように）、方法３００は、基板の複数の層のうちの対応する層上に堆積されるアンテナに対応する複数の平面アンテナレイアウトを生成するために採用される。
【００９５】
ブロック３０２において、複数の対角線が、基板の座標系に対して、シード矩形に基づいて算出される。一般に、ブロック３０２で算出された対角線の数は、シード形状の頂点の数に等しい。具体的には、４つの頂点を有するシード矩形の場合、４つの対角線が算出され、これらは、シード矩形の４つの頂点をそれぞれ二分し、シード矩形の４つの頂点から、それぞれ、基板の境界まで延在する。基板の境界は、ＰＣＢの縁等の基板の物理的境界であってもよく、又は所定のバッファ距離によってＰＣＢの縁からオフセットされた境界等の理論的に与えられた境界であってもよい。
【００９６】
一例において、ブロック３０２において実施される複数の対角線の算出の一部として、シード矩形の頂点の各々の対角線の起点が最初に計算され、次いで、アンテナの最も内側のループの頂点（シード頂点とも呼ばれる）が、シード矩形に基づいて決定される。例えば、図５は、図４のシード矩形４０５に関して計算される起点５１１及び５１２を示す。起点５１１及び５１２は、シード矩形４０５の４つの頂点５０１〜５０４によって境界付けられる。一態様において、１つの起点が、シード矩形の単一の頂点に対応してもよく、又は１つの起点が、２つの隣接する頂点に対応してもよい。別の態様において、起点５１１及び５１２は、シード矩形の対角線、又は２つの４５度の角度を形成するように対応する角度を二分する対角線上に位置し得る。この場合において、対角線は、ループアンテナの頂点の場所を画定する。一例として、起点５１１は、頂点５０１で９０度の角度を二分して２つの４５度の角度を形成する、対角線上に位置する。また図５に示されるように、起点５１１は、頂点５０１及び５０２における角度を二分する、対角線の交点上に位置する。同様に、起点５１２は、頂点５０３及び５０４における角度を二分する、対角線の交点に位置する。一例において、シード矩形の各頂点の対角線の起点は、特異値分解を利用して、４つの頂点５０１〜５０４の座標にわたって主成分分析（ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ、ＰＣＡ）を実施することによって計算され得る。本明細書では、
Ｐｊｋは、ｊ番目のループのｋ番目の頂点を表し、ｊは、１〜Ｎであり、ｋは、１〜４であり、
Ｐｊｋｘ及びＰｊｋｚは、それぞれ、頂点Ｐｊｋのｘ座標及びｚ座標を表し、
｛Ｐｊ１、Ｐｊ２、Ｐｊ３、Ｐｊ４｝又は単に｛Ｐｊｋ｝は、ｊ番目のループの４つの頂点Ｐｊ１、Ｐｊ２、Ｐｊ３、Ｐｊ４をその行として有する４×２の行列であり、
Ｕは、｛Ｐｊｋ｝｛Ｐｊｋ｝Ｔの正規直交の固有ベクトルをその列として有する４×４の行列を表し、
Ｖは、｛Ｐｊｋ｝Ｔ｛Ｐｊｋ｝の正規直交の固有ベクトルをその列として有する２×２の行列を表し、
Ｓは、４×２の行列を表し、その非ゼロ要素は、その対角のみに位置し、｛Ｐｊｋ｝｛Ｐｊｋ｝Ｔ又は｛Ｐｊｋ｝Ｔ｛Ｐｊｋ｝の固有値の平方根であり、かつ
【数１】
2020195160.tif 000003
は、４×２の行列を表し、その非ゼロ要素は、その対角のみに位置し、Ｓの最小非ゼロ要素に等しい。
【００９７】
所与のｉ番目のシード矩形の４つの頂点Ｒｋ（Ｒｋｘ、Ｒｋｚ）によると、ｉ番目のシード矩形の重心Ｃ（Ｃｘ、Ｃｚ）が、次式のように計算される：
【数２】
2020195160.tif 000004
重心を減算された４つの頂点Ｒｊ上で特異値分解を実施することによって、Ｓ、Ｖ、及びＤの行列が、次式のように得られる：
【数３】
2020195160.tif 000005
式中、｛Ｒｋ−Ｃ｝は、４×２の行列であり、｛Ｒｋ−Ｃ｝の各行は、重心を減算された頂点（Ｒｋｘ−Ｃｘ、Ｒｋｚ−Ｃｚ）であり、ｋは、１〜４である。
【００９８】
Ｓは、対角、すなわち、Ｓ１１及びＳ２２のみに非ゼロ要素を有する４×２の行列である。特異値分解に基づいて、Ｓ１１は、Ｓ２２以上である。Ｓ２２の値をＳ１１の値で置換することによって、新たな４×２の対角行列
【数４】
2020195160.tif 000006
を得ることができ、ここで
【数５】
2020195160.tif 000007
は、Ｓ２２に等しい。次いで、各頂点の起点Ｏｋは、次式によって得られ得る。
【数６】
2020195160.tif 000008
【数７】
2020195160.tif 000009
の対角成分がＳの対角成分の最小値であるため、｛Ｏｋ｝は、図５に示されるように、ｉ番目のシード矩形内において、起点５１１及び５１２に対応する２つの異なる行のみを含む。
【００９９】
起点５１１及び５１２を取得した後、ｉ番目のシード矩形内の第１の４つのシード頂点Ｐ１ｋのセットが決定される。これらの第１の４つのシード頂点Ｐ１ｋは、それぞれのアンテナの最も内側のループのシード頂点であり、そのアンテナの他の頂点を決定するために使用され得る。
【０１００】
特定のアンテナの、又は特定のアンテナ組立体の全てのアンテナのトレース又はループ間の所定の最長距離を表す、所与の最小トレース中心（ＴＣＣＭ）間隔によると、第１のシード頂点Ｐ１１は、Ｒ１を、Ｒ１における９０度の角度を二分するその対応する対角に、ｉ番目のシード矩形の内側に向けて移動させることによって決定される。これは、次式のように、Ｒ１から２つのベクトルを最初に画定することによって行われ得る：
【数８】
2020195160.tif 000010
式中、
【数９】
2020195160.tif 000011
は、それぞれの起点ＯｋからＲｋの方を指すベクトルであり、
【数１０】
2020195160.tif 000012
は、Ｒ１からＲ４の方を指すベクトルであり、
【数１１】
2020195160.tif 000013
は、Ｒ１からＲ２の方を指すベクトルである。
【数１２】
2020195160.tif 000014
の単位ベクトルを、
【数１３】
2020195160.tif 000015
に加算することによって、Ｒ１における９０度の角度を二分して２つの４５度の角度を形成する、それぞれの対角線と列をなす方向を有するベクトルが得られ、記号
【数１４】
2020195160.tif 000016
は、記号
【数１５】
2020195160.tif 000017
の内側のベクトルの大きさを表す。次いで、第１のシード頂点Ｐ１１が、次の方程式によって得られる：
【数１６】
2020195160.tif 000018
式中、
【数１７】
2020195160.tif 000019
は、それぞれの起点Ｏ１に由来するベクトルであり、したがってＰ１１の座標を表す。図６は、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４に一致する、アンテナの他の３つのシード頂点Ｐ１２、Ｐ１３、及びＰ１４を例示する。Ｐ１ｋとｉ番目のシード矩形の４辺との間の最小距離は、ＴＣＣＭに等しい。図７は、ベクトルＤｉａｇ１、Ｄｉａｇ２、Ｄｉａｇ３、及びＤｉａｇ４を示しており、これらは、シード頂点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、及びＰ１４を二分し、かつそれぞれのシード頂点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、及びＰ１４から基板の境界まで延在する、対角線のそれぞれの部分を形成し得る。
【０１０１】
再び図３を参照すると、ブロック３０３において、対角線インデックスｉｄｉａｇｏｎａｌが初期化される。例えば、ｉｄｉａｇｏｎａｌは、シード矩形の４つの対角線の第１の対角線に対応するように、１に設定される。以下に説明されるように、対角線インデックスｉｄｉａｇｏｎａｌの目的は、手順の態様が、シード矩形の対角線の各々に対して繰り返されることを可能にすることである。
【０１０２】
ブロック３０４において、それぞれの対角線に関して、それぞれの対角線に沿った、シード矩形のそれぞれの頂点と基板の境界との間の頂点レイアウト距離（本明細書ではレイアウト距離とも呼ばれる）Ｖｌａｙｏｕｔ＿ｋが算出される。レイアウト距離は、シード矩形のそれぞれの頂点と基板の境界との間の最大使用可能距離を表し得るか、又はこれに関連し得る。
【０１０３】
実施形態のいくつかの例において、ブロック３０４におけるレイアウト距離の算出の一部として、起点Ｏｋと基板の境界との間のそれぞれの交点Ｔｋは、例えば、図９に示されるように、それぞれの対角線
【数１８】
2020195160.tif 000020
が起点Ｏｋから突出したときに、計算及び識別される。交点Ｔｋは、複数の従来の手法を使用して見出され得る。交点Ｔｋが見出されたとき、次式の関係が満たされる：
【数１９】
2020195160.tif 000021
式中、
【数２０】
2020195160.tif 000022
は、起点Ｏｋから交点Ｔｋまでのベクトルである。言い換えると、ベクトル
【数２１】
2020195160.tif 000023
は、対角ベクトル
【数２２】
2020195160.tif 000024
と同一方向を有する。
【０１０４】
第１のループの４つの頂点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、及びＰ１４、並びに識別された交点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４を用いて、頂点レイアウト距離Ｖｌａｙｏｕｔ＿ｋが次の方程式から計算され得る：
【数２３】
2020195160.tif 000025
減算項
【数２４】
2020195160.tif 000026
は、Ｎ番目のループの最後の頂点ＰＮｋが交点Ｔｋから離れていることを確実にする。言い換えると、Ｐ１ｋから始まるＶｌａｙｏｕｔ＿ｋの長さの線形部分のみが、Ｐ１ｋとＴｋとの間に（Ｎ−１）頂点を分布させるために使用される。
【０１０５】
交点Ｔｋが識別された後、ループアンテナの全ての頂点が決定され得る。初期条件の１つが、ループアンテナのループの数がＮであり、第１のループの４つの頂点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、及びＰ１４がステップ３３０で決定されることであるため、第２、第３、．．．、及びＮ番目のループの各々の４つの頂点は、再帰的に決定される。具体的には、ブロック３０５において、それぞれの対角線に関して、それぞれの対角線に沿って位置付けられる、隣接する平面アンテナ頂点対の間のそれぞれの距離は、ブロック３０４で算出されたレイアウト距離に少なくとも部分的に基づいて決定される。例えば、それぞれの対角線に沿って位置付けられる、隣接する平面アンテナ頂点対の間のそれぞれの距離は、アンテナの所定の数Ｎのループに適合し、一方でシード矩形の頂点から基板の境界までの利用可能な直線距離の使用を最大にするように決定され得る。このようにして、基板の利用可能なエリアは、効率的に利用され得る。加えて、態様のいくつかの例において、それぞれの平面アンテナの平面アンテナ頂点の最も外側の平面アンテナ頂点は、利用可能な基板エリアの効率的な利用のために、基板の境界から所定の閾値以下だけ離れている。
【０１０６】
いくつかの例において、それぞれの距離は、平面アンテナの所定の数Ｎのループ、隣接する頂点間の所定の最小間隔、隣接するトレース間の所定の最小間隔、及び／又はそれらの因子又は他の因子のうちの１つ以上の任意の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて、ブロック３０５で決定される。具体的には、一例において、頂点は、４つの群に群化され、各群は、矩形形状を形成し、同群の頂点は、対応する頂点として説明される。例えば、第１の群は、Ｐ１１、Ｐ２１、．．．、及びＰＮ１を含み、第２の群は、Ｐ１２、Ｐ２２、．．．、及びＰＮ２を含み、第３の群は、Ｐ１３、Ｐ２３、．．．、及びＰＮ３を含み、第４の群は、Ｐ１４、Ｐ２４、．．．、及びＰＮ４を含む。したがって、Ｐ３ｋ及びＰＮｋは、同じｋ番目の群にあり、かつ対応する頂点であり、一方でＰ３３及びＰ４２は、同群ではなく、対応する頂点ではない。各群に関して、ＰｊｋとＰ（ｊ＋１）ｋとの間の距離は、Ｐ（ｊ−１）ｋとＰｊｋとの間の距離よりも大きく設定され、ｊは、２〜Ｎ−１であり、ｋは、１〜４である。言い換えると、２つの隣接する対応する頂点間の距離は、基板の境界に向かって増加する。言い換えると、一例において、図１０に例示されるように、隣接するアンテナ頂点対の間の距離は、頂点のうちの最も内側の頂点から頂点のうちの最も外側の頂点への方向において漸増的に大きくなる。シード矩形のそれぞれの頂点から境界への方向において漸増的に増加する距離は、等差数列、等比数列、指数的漸化式、及び／又は同様のもの等の様々な方法によって実装され得る。
【０１０７】
例えば、等差数列が、各群内の残りの頂点を分布させるために採用され得る。ｄｊｋを、ｋ番目の群のＰｊｋとＰ（ｊ＋１）ｋとの間の距離とし、次のように再帰的形態で表現する：
【数２５】
2020195160.tif 000027
式中、
【数２６】
2020195160.tif 000028
は、頂点Ｐｊｋとｐ（ｊ＋１）ｋとの間の距離を表し、ｓｌｏｐｅｋは、ｋ番目の群の定数であり、これは、２つの距離ｄｊｋとｄ（ｊ＋１）ｋとの間の公差であり、ｊは、１〜（Ｎ−２）である。したがって、ｋ番目の群の各頂点は、Ｔｋ及びＰ１ｋを接続する線形部分上に位置付けられ、ＰＮｋとＰ１ｋとの間の全長は、頂点レイアウト距離Ｖｌａｙｏｕｔ＿ｋ以下である。ＴｋとＰＮｋとの間の最小トレース中心（ＴＣＣＭ）間隔の半分の追加の禁止エリアを作製するために、次の方程式が満たされ得る：
【数２７】
2020195160.tif 000029
方程式（２０）が定数ｓｌｏｐｅｋについて解かれるとき、次の方程式が得られ得る：
【数２８】
2020195160.tif 000030
方程式（２０）が、方程式（１６）及び（１７）と組み合わせられたとき、次の方程式が得られる：
【数２９】
2020195160.tif 000031
このように、２つの隣接する対応する頂点ＰｊｋとＰ（ｊ＋１）ｋとの間の距離は、ｊが増加するにつれて増加する。対応する頂点間のこの漸増的パターンは、第２及び第３の群よりも第１及び第４の群でより明確に図１０に示されている。
【０１０８】
ブロック３０６において、平面アンテナ頂点は、ブロック３０５で決定された隣接する平面アンテナ頂点対の間のそれぞれの距離に基づいて、それぞれの対角線に沿って位置付けられる。
【０１０９】
ブロック３０７において、対角線インデックスｉｄｉａｇｏｎａｌが、シード矩形の対角線の数、すなわち４と比較されて、ブロック３０５及びブロック３０６の手順がそれぞれのアンテナの追加の対角線に対して繰り返されるか否かを決定する。ブロック３０７において、ｉｄｉａｇｏｎａｌが、対角線の数未満であると決定された場合、ブロック３０８において、ｉｄｉａｇｏｎａｌは、シード矩形の４つの対角線の次の対角線（例えば、第２の対角線）に対応するように１ずつ増分される。次に、ブロック３０５及びブロック３０６の手順が、上記の様式で次の対角線に対して繰り返される。
【０１１０】
一方で、ブロック３０７において、ｉｄｉａｇｏｎａｌが対角線の数に等しいと決定された場合、ブロック３０５及びブロック３０６の手順がシード矩形の４つの対角線の各々に対して実行されたことを示し、次いで、ブロック３０９において、最小頂点間距離（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｖｅｒｔｅｘ  ｔｏ  ｖｅｒｔｅｘ  ｄｉｓｔａｎｃｅ、ＶＶＭ）が計算されて、頂点が線の線形部分又は区分によって接続されたときに、２つの隣接する対応する線形部分間の最小距離がＴＣＣＭよりも大きいことを確認し、「２つの隣接する対応する線形部分」のフレーズは、異なるループ内に位置付けられるが、任意の他の線形部分よりも互いに近く位置する線形部分を指すために使用される。これは、対角ベクトル
【数３０】
2020195160.tif 000032
を画定し、一時的な頂点Ｐ’２１及びＰ’２２を設定し、一時的な頂点Ｐ’２１及びＰ’２２を接続する線形部分とＰ１１及びＰ１２を接続する線形部分との間の距離を測定し、最小距離がＴＣＣＭよりも大きくなるまでＶＶＭの値を調整することによって行われる。このステップの詳細は、以下に更に説明される。
【０１１１】
対角ベクトル
【数３１】
2020195160.tif 000033
は、次式のように画定される：
【数３２】
2020195160.tif 000034
式中、ｋは、１〜４である。これらの対角ベクトル
【数３３】
2020195160.tif 000035
が原点（０，０）に配置されたとき、それらは、図７の中央に示されるように、４つの９０度の角度を形成することを示す十字を形成する。
【０１１２】
一時的な距離Ｄｐ２ｔｏ５が、ＴＣＣＭの値として初期化される。ベクトル
【数３４】
2020195160.tif 000036
は、次式によって画定される：
【数３５】
2020195160.tif 000037
一時的な頂点Ｐ’２２は、次式のようなベクトル形態で画定される。
【数３６】
2020195160.tif 000038
式中、記号「・」は、２つのベクトル間の内積である。要するに、一時的な頂点Ｐ’２２は、ｉ番目のシード矩形の外側に向かう対角
【数３７】
2020195160.tif 000039
の方向において
【数３８】
2020195160.tif 000040
だけＰ１２から離れている。次に、ＶＶＭは、次の方程式で一時的に初期化される：
【数３９】
2020195160.tif 000041
一時的な頂点Ｐ’２１は、次式のようなベクトル形態で画定される：
【数４０】
2020195160.tif 000042
Ｐ’２２と同様に、一時的な頂点Ｐ’２１は、ｉ番目のシード矩形の外側に向かう対角
【数４１】
2020195160.tif 000043
の方向において
【数４２】
2020195160.tif 000044
だけＰ１１から離れている。
【０１１３】
図８に示されるように、一時的な頂点Ｐ’２１及びＰ’２２を接続する線形部分と、Ｐ１１及びＰ１２間の線形部分との間の距離が計算される。一時的な頂点Ｐ’２１及びＰ’２２を接続する線形部分、並びにＰ１１及びＰ１２間の線形部分が平行ではなくてもよいため、２つの線形部分の間に複数の距離が存在する。ブロック３０９において、２つの線形部分間の複数の距離のうちの最小距離ＤがＴＣＣＭ以下であるか否かの決定が行われる。ブロック３０９において、複数の距離のうちの最小距離ＤがＴＣＣＭ以下であると決定された場合、次にブロック３１１において、一時的な距離Ｄｐ２ｔｏ５が所定の量だけ増加され、最小距離ＤがＴＣＣＭよりも大きくなるまで（９）〜（１３）を使用することを含む、ブロック３０２〜３０９の上記の手順が繰り返される。ＶＶＭの最終結果は、頂点間最小値の値として設定される。
【０１１４】
一方、ブロック３０９において、複数の距離のうちの最小距離ＤがＴＣＣＭよりも大きいと決定された場合、次にブロック３１２において、平面アンテナレイアウトが、それぞれの直線状の線形部分を経由して平面アンテナ頂点を相互接続して、それぞれの平面アンテナの複数の対角線の各々を順次横断する複数のループ（例えば、Ｎ個のループ）を形成することによって生成される。ループの各々は、複数の直線状の線形部分及び複数の平面アンテナ頂点を含み、すなわち、シード形状がシード矩形である場合、４つの直線状の線形部分及び４つの平面アンテナ頂点を含む。例えば、図１１に示されるループアンテナ等の各ループアンテナの第１のループは、４つの頂点（すなわち、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、及びＰ１４）、及び４つの線形部分（すなわち、Ｐ１１及びＰ１２を接続するＬ１１、Ｐ１２及びＰ１３を接続するＬ１２、Ｐ１３及びＰ１４を接続するＬ１３、並びにＰ１４及びＰ２１を接続するＬ１４）を含み、．．．（Ｎ−１）番目のループは、４つの頂点（すなわち、Ｐ（Ｎ−１）１、Ｐ（Ｎ−１）２、Ｐ（Ｎ−１）３、及びＰ（Ｎ−１）４）、及び４つの線形部分（すなわち、Ｐ（Ｎ−１）１及びＰ（Ｎ−１）２間を接続するＬ（Ｎ−１）１、Ｐ（Ｎ−１）２及びＰ（Ｎ−１）３を接続するＬ（Ｎ−１）２、Ｐ（Ｎ−１）３及びＰ（Ｎ−１）４を接続するＬ（Ｎ−１）３、並びにＰ（Ｎ−１）４及びＰＮ１を接続するＬ（Ｎ−１）４）（明瞭性のため、図１１では符号付けされていない）を含み、そして、Ｎ番目のループは、４つの頂点（すなわち、ＰＮ１、ＰＮ２、ＰＮ３、及びＰＮ４）、及び３つの線形部分（すなわち、ＰＮ１及びＰＮ２を接続するＬＮ１、ＰＮ２及びＰＮ３を接続するＬＮ２、並びにＰＮ３及びＰＮ４を接続するＬＮ３）を含む。図１１は、手順３００によって設計される、複数のループを含むループアンテナの設計を示す。
【０１１５】
ブロック３１３において、複数の追加の直線状の線形部分が、平面アンテナ頂点のうちの少なくとも２つから（具体的には、それぞれ、直線平面アンテナレイアウトの２つの端に位置する２つの端子アンテナ頂点から）、基板の座標系に対する１つ以上のコネクタの場所まで配索される。複数の追加の直線状の線形部分は、平面アンテナレイアウトに追加される。多層基板のそれぞれの層上に配置される複数の平面アンテナを含むアンテナ組立体を設計するために手順３００が採用される実施形態において、平面アンテナレイアウトは、単一のコネクタの場所までか、各アンテナに対応する別個のコネクタの場所までか、又はコネクタの任意の組み合わせまで配索され得る。
【０１１６】
ブロック３１４において、アンテナインデックスｉａｎｔｅｎｎａは、ブロック３０２〜ブロック３１３の手順がアンテナ組立体の追加のアンテナに対して繰り返されるか否かを決定するために、アンテナ組立体のアンテナの数Ｍと比較される。ブロック３１４において、ｉａｎｔｅｎｎａがアンテナの数Ｍよりも小さいと決定された場合、次にブロック３１５において、ｉａｎｔｅｎｎａがアンテナ組立体のＭ個のアンテナのうちの次のアンテナ（例えば、第２のアンテナ）に対応するように１ずつ増分される。次に、ブロック３０２〜ブロック３１３の手順が、上記の様式でその次のアンテナに対して繰り返される。図１２は、手順３００によって設計され得る６つのループアンテナの設計を示す。
【０１１７】
一方、ブロック３１４において、ｉａｎｔｅｎｎａがアンテナの数Ｍに等しいと決定された場合、ブロック３０２〜ブロック３１３の手順がアンテナ組立体のＭ個のアンテナの各々に対して実行されたことを示し、次いで、いくつかの実施形態で任意選択であり得るブロック３１６において、生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータが、回路基板配索ツール、回路基板製造ツール、及び／又は電磁シミュレーションツールにエクスポートされる。
【０１１８】
一例において、生成された平面アンテナレイアウトに対応するデータを、ブロック３１６で電磁シミュレーションツールにエクスポートすることによって、アンテナ組立体のアンテナによって生成され得る１つ以上の電磁界は、それぞれ、エクスポートされたデータ、及び平面アンテナレイアウトの複数の直線状の線形部分の各々からの複数の電磁界構成要素の重畳に基づいてシミュレートされ得る。例えば、シード形状に基づく各ループは、デカルト方程式又はパラメタリック方程式等の明確な数学的方程式によって表現されることができ、それにより、各ループによって生成されたＥＭ場の強度は、数学的方程式に基づく空間内の任意の点でビオ−サヴァール−ラプラスの法則によって計算され得る。言い換えると、アンテナ組立体の幾何学的及び他の態様（アンテナ組立体のアンテナ内の相互接続としての直線状の線形部分の使用等）により、詳細な電磁界マッピングを生成及び採用する必要性は、代わりに、電磁界マッピングが、アンテナ組立体の特性に基づいて理論的に算出されることを可能にすることによって回避され得る。算出された電磁界マッピングは、次いで、単独又は測定から得られたより容易に生成された低密度電磁界マッピングと併せて採用され得る。言い換えると、手順３００によって設計されたアンテナ組立体は、高価な測定設備を使用する必要なく、そして、時間がかかり、かつ労力がかかる測定を実施する必要なく、ＥＭＮ用の正確な高密度の理論的電磁界マッピングを生成する基盤として機能することができる。
【０１１９】
本明細書の説明から明らかであるように、手順３００によると、アンテナ組立体は、少数の設計パラメータ及び／又は制約、例えば、シード形状、ループの数、ＴＣＣＭ、及び／又は同様のものに基づいて、効率的かつ繰り返し可能な様式で設計され得る。設計されたアンテナ組立体のアンテナの各々は、それぞれの基板層上に印刷、堆積、又は製作されることができ、図１のＥＭＮシステム１００のＥＭ場発生器１４５として使用され得る。更に、ループアンテナを構築するために直線状の線形部分を採用することにより、各線形部分によって生成された電磁界は、ＥＭボリューム内の任意の点でビオ−サヴァール−ラプラスの法則を使用して、理論的かつ正確に計算され得る。
【０１２０】
図１３は、図３の方法３００によって設計されたループアンテナレイアウトの図解例示を示す。全ての頂点を接続した後、追加のレイアウトが、トレース長さ及び配索配向性に関連した定位置に少数の設計規則に基づいて自動的に生成され得る。これらの規則は、ＰＣＢソフトウェアプログラム又は設計要件に特有であり得る。一態様において、方法３００によって行われたアンテナ設計は、２次元ＤＸＦ（Ｄｒａｗｉｎｇ  ｅＸｃｈａｎｇｅ
Ｆｏｒｍａｔ）ＣＡＤファイルに変換されてもよく、これは、次いで、Ａｌｔｉｕｍ  ＰＣＢレイアウトソフトウェアにインポートされる。ＰＣＢレイアウトソフトウェアは、Ａｌｔｉｕｍ  ＰＣＢレイアウトソフトウェアに限定されるものではなく、当業者が容易に理解及び使用することができる任意のソフトウェアとすることができる。
【０１２１】
ソフトウェアの設計規則又は設計要件に基づいて、頂点Ｐ１１及びＰＮ４は、それぞれ、ループアンテナの少なくとも２つの導体１３０１ａ、１３０１ｂを含むコネクタ１３０１に電気的に連結され、ループアンテナの完全な図面が完成する。
【０１２２】
アンテナ組立体の設計が完了すると、アンテナは、図１３に示されるように、基板上に導電性材料（例えば、銀又は銅）を堆積させることによって、アンテナ組立体設計に基づいて製作される。基板上に印刷されたアンテナは、ループ間の構造的及び／又は幾何学的関係を含み、これらは、以下に詳細に説明される。
【０１２３】
態様の一例において、ループアンテナの頂点は、４つの群に群化され得る。頂点の第１の群は、Ｐ１１、Ｐ２１、．．．、及びＰＮ１を含み、頂点の第２の群は、Ｐ１２、Ｐ２２、．．．、ＰＮ２を含み、頂点の第３の群は、Ｐ１３、Ｐ２３、．．．、ＰＮ３を含み、頂点の第４の群は、Ｐ１４、Ｐ２４、．．．、ＰＮ４を含む。Ｖｌａｙｏｕｔ＿ｋが各群に関して異なるため、１つの頂点群は、他の頂点群よりも密に分布され得る。図１３に示されるように、第４の群の頂点は、他の群の頂点よりも緩く分布され、第２又は第３の群の頂点は、第１及び第４の群の頂点よりも密に分布されている。
【０１２４】
別の態様において、２つの対応する線形部分（例えば、Ｌｊｋ及びＬ（ｊ＋１）ｋ）間の最小距離は、ｊが増加するにつれて増加する。言い換えると、２つの隣接する対応する線形部分間の距離は、最も内側の線形部分から対応する最も外側の線形部分への方向において増加する。ループと頂点との間のこの構造的及び／又は幾何学的関係に基づいて、ループアンテナは、かかる関係を維持しながら、可能な限り基板を被覆し得る。
【０１２５】
一実施形態において、頂点を線形部分と接続した後、別の安全対策が、全ての要件がアンテナ設計において満たされていることを確認するために採用され得る。例えば、２つの隣接する対応する線形部分間の最短距離が、再び計算され得る。最短距離がＴＣＣＭ以下である、任意の２つの隣接する対応する線形部分が存在する場合において、手順３００は、異なる最小頂点間距離ＶＶＭを用いて繰り返され得る。
【０１２６】
一態様において、設計手順３００は、インダクタンスがアンテナ幾何学的形状に少なくとも部分的に基づいて画定されるため、各ループアンテナの実質的に同一のインダクタンスを維持することを可能にし得る。ループアンテナの抵抗は、各層上の銅厚さと共に変化し得る。したがって、アンテナ組立体が意図された銅厚さを維持することを確実にするために、２つの追加の層（頂部上の一方の層、及び底部上の他方の層）が追加される。これらの追加層により、ビアのメッキ処理は、内部層上のアンテナ層に銅を追加しない。したがって、銅厚さは、使用されるコア材料、及び最初に選択された銅重量のみに依存し得る。別の態様において、ＰＣＢ設計は、直列抵抗を最小化し、各電流経路の堅牢性を向上させるために、各通電経路のための単一ビアを含み得る。より多くのビアを有することによって、抵抗は、アンテナ幾何学的形状及び制御された銅厚さに基づいて、高精度で予測され、自動的に計算され得る。
【０１２７】
ここで図１４を参照すると、ＥＭＮシステム１００、制御ワークステーション１０２、追跡デバイス１６０、及び／又は図３の手順３００を実施するコンピュータとして使用され得る、コンピューティングデバイス１４００のブロック図が示されている。コンピューティングデバイス１４００は、メモリ１４０２、プロセッサ１４０４、ディスプレイ１４０６、ネットワークインターフェースコントローラ１４０８、入力デバイス１４１０、及び／又は出力モジュール１４１２の各々のうちの１つ以上を含み得る。
【０１２８】
メモリ１４０２は、プロセッサ１４０４によって実行可能であり、コンピューティングデバイス１４００の動作を制御するデータ及び／又はソフトウェアを記憶する任意の非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む。一実施形態において、メモリ１４０２としては、フラッシュメモリチップ等の１つ以上のソリッドステート記憶デバイスを挙げることができる。代替的に、又は、１つ以上のソリッドステート記憶デバイスに加えて、メモリ１４０２としては、大容量記憶制御デバイス（図１４に図示せず）及び通信バス（図１４に図示せず）を介してプロセッサ１４０４に接続された１つ以上の大容量記憶デバイスを挙げることができる。本明細書に含まれるコンピュータ可読媒体の説明はソリッドステートストレージを指すが、当業者は、コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサ１４０４がアクセスすることができる任意の利用可能な媒体とすることができることを理解するであろう。すなわち、コンピュータ可読記憶媒体の例としては、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又は他のデータなどの情報の記憶のために任意の方法又は技術で実行される非一時的、揮発性及び不揮発性、取り外し可能及び取り外し不能媒体が挙げられる。例えば、コンピュータ可読記憶媒体としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ又は他のソリッドステートメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ又は他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、又は、他の磁気記憶装置、又は、所望の情報を記憶するために使用することができ、コンピューティングデバイス１４００がアクセスすることができる任意の他の媒体を挙げることができる。
【０１２９】
メモリ１４０２は、アプリケーション１４１６及び／又はデータ１４１４を記憶し得る。アプリケーション１４１６は、プロセッサ１４０４によって実行されたとき、ディスプレイ１４０６に、ユーザインターフェース１４１８をディスプレイ１４０６上に提示させ得る。
【０１３０】
プロセッサ１４０４は、汎用プロセッサ、汎用プロセッサが他のタスクを実施することを解放しながら特定のグラフィック処理タスクを実施するように構成された特殊グラフィックスプロセッサ（ｇｒａｐｈｉｃ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ、ＧＰＵ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ
ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）若しくは複合プログラマブルロジックデバイス（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ、ＣＰＬＤ）等のプログラマブルロジックデバイス、及び／又は独立して若しくは協調して動作するように構成された、かかるプロセッサ若しくはデバイスの任意の数若しくは組み合わせとすることができる。
【０１３１】
ディスプレイ１４０６は、ディスプレイ１４０６が入力及び出力デバイスの両方として働くことを可能にする、接触感知式及び／又は音声起動式であってもよい。代替的に、キーボード（図示せず）、マウス（図示せず）、又は他のデータ入力デバイスを用いることができる。
【０１３２】
ネットワークインターフェース１４０８は、有線ネットワーク及び／又は無線ネットワークを含むローカルエリアネットワーク（ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ、ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ｗｉｄｅ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ、ＷＡＮ）、無線携帯電話ネットワーク、ブルートゥース（登録商標）ネットワーク、及び／又はインターネット等のネットワークに接続するように構成され得る。例えば、コンピューティングデバイス１４００は、設計要件及び所定の変数を受信し、アンテナ組立体を設計するために図３の手順３００を実施し得る。コンピューティングデバイス１４００は、そのソフトウェア、例えば、アプリケーション１４１６に対する更新を、ネットワークインターフェースコントローラ１４０８を介して、受信し得る。コンピューティングデバイス１４００はまた、ソフトウェアの更新が入手可能であるという通知をディスプレイ１４０６上に表示し得る。
【０１３３】
別の態様において、コンピューティングデバイス１４００は、手術計画中の使用のためのサーバ、例えば、病院のサーバ、インターネットサーバ、又は他の同様のサーバから患者のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像データを受信し得る。患者のＣＴ画像データはまた、取り外し可能メモリ（図１４に図示せず）を介してコンピューティングデバイス１４００に提供されてもよい。
【０１３４】
入力デバイス１４１０は、例えば、マウス、キーボード、フットペダル、タッチスクリーン、及び／又は音声インターフェース等の、ユーザがコンピューティングデバイス１４００と対話することができる任意のデバイスであり得る。
【０１３５】
出力モジュール１４１２としては、例えば、パラレルポート、シリアルポート、ユニバーサルシリアルバス（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｒｉａｌ  ｂｕｓｓ、ＵＳＢ）、又は当業者に知られている任意の他の同様の接続ポート等の任意の接続ポート又はバスを挙げることができる。
【０１３６】
アプリケーション１４１６は、メモリ１４０２内に記憶され、コンピューティングデバイス１４００のプロセッサ１４０４によって実行される１つ以上のソフトウェアプログラムであり得る。ループアンテナの設計段階中、アプリケーション１４１６内の１つ以上のソフトウェアプログラムは、メモリ１４０２からロードされ、プロセッサ１４０４によって実行されて、ループアンテナを自動的に設計し、シード形状情報、各ループアンテナ内のループの数、及び／又は同様のもの等の、一定のパラメータ及び／又は制約を与えられる。いくつかの実施形態において、計画段階中、アプリケーション１４１６内の１つ以上のプログラムは、標的、標的のサイズ、治療ゾーンのサイズを識別する、及び／又はナビゲーション又は手技段階中の後の使用のための標的へのアクセス経路を決定するように、一連のステップを通して臨床医をガイドする。いくつかの他の実施形態において、アプリケーション１４１６内の１つ以上のソフトウェアプログラムは、手術室又は外科手技が実施される他の施設内のコンピューティングデバイス上にロードされ得、外科手技を実施する臨床医をガイドするために計画又はマップとして使用されるが、医療デバイスが計画に関連して位置する場所を示すために手技で使用される医療デバイスからのいかなるフィードバックも伴わない。
【０１３７】
アプリケーション１４１６は、コンピューティングデバイス１４００上に直接設置されてもよいし、別のコンピュータ、例えば、中央サーバ上に設置されて、ネットワークインターフェース１４０８を介してコンピューティングデバイス１４００上で開かれてもよい。アプリケーション１４１６は、ウェブベースのアプリケーションとして、又は当業者に既知の任意の他の形式で、コンピューティングデバイス１４００上でネイティブに動作し得る。いくつかの実施形態において、アプリケーション１４１６は、本開示に説明される特徴及び機能の全てを有する単一のソフトウェアプログラムであることになる。他の実施形態において、アプリケーション１４１６は、これらの特徴及び機能の様々な部分を提供する２つ以上の別個のソフトウェアプログラムであり得る。例えば、アプリケーション１４１６は、ループアンテナを自動的に設計するための１つのソフトウェアプログラム、設計をＣＡＤファイルに変換するための別のソフトウェアプログラム、及びＰＣＢレイアウトソフトウェアプログラムのための第３のプログラムを含み得る。かかる例において、アプリケーション１４１６の一部を形成する様々なソフトウェアプログラムは、互いに通信すること、並びに／又はループアンテナの設計に関連する設定及びパラメータを含む様々なデータをインポート及びエクスポートすることを可能にされ得る。例えば、１つのソフトウェアプログラムによって生成されたループアンテナの設計は、ＣＡＤファイルに変換するために第２のソフトウェアプログラムによって使用されるように記憶及びエクスポートされてもよく、変換されたファイルはまた、ループアンテナの図面を完成させるために、ＰＣＢレイアウトソフトウェアプログラムによって使用されるように記憶及びエクスポートされてもよい。
【０１３８】
アプリケーション１４１６は、ユーザインターフェース１４１８と通信し得、これは、例えば、ディスプレイ１４０６上でユーザに視覚対話型特徴を提示するため、及び、例えば、ユーザ入力デバイスを介して、ユーザ入力を受信するためのユーザインターフェースを生成する。例えば、ユーザインターフェース１４１８は、グラフィカルユーザインターフェース（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＧＵＩ）を生成し、ＧＵＩをユーザによる閲覧のためにディスプレイ１４０６に出力し得る。
【０１３９】
コンピューティングデバイス１４００が、ＥＭＮシステム１００、制御ワークステーション１０２、又は追跡デバイス１６０として使用され得る場合において、コンピューティングデバイス１４００は、監視デバイス１３０にリンクされ得、したがって、コンピューティングデバイス１４００が、ディスプレイ１４０６上の出力と共に、監視デバイス１３０上の出力を制御することを可能にする。コンピューティングデバイス１４００は、ディスプレイ１４０６上に表示された出力と同一又は同様である出力を表示するように監視デバイス１３０を制御し得る。例えば、ディスプレイ１４０６上の出力は、監視デバイス１３０上にミラーリングされ得る。代替的に、コンピューティングデバイス１４００は、ディスプレイ１４０６上に表示された出力とは異なる出力を表示するように監視デバイス１３０を制御し得る。例えば、監視デバイス１３０は、外科手技中にガイダンスの画像及び情報を表示するように制御され得るが、一方でディスプレイ１４０６は、電気外科発電機（図１に図示せず）の構成又はステータス情報等の他の出力を表示するように制御される。
【０１４０】
例えば、アプリケーション１４１６は、計画段階中の使用のための１つのソフトウェアプログラム、及びナビゲーション又は手技段階中の使用のための第２のソフトウェアプログラムを含み得る。かかる事例において、アプリケーション１４１６の一部を形成する様々なソフトウェアプログラムは、互いに通信すること、かつ／又は情報を共有するために、ナビゲーション及び治療並びに／若しくは患者に関連する様々な設定及びパラメータをインポート及びエクスポートすることを可能にし得る。例えば、計画段階中に１つのソフトウェアプログラムによって生成された治療計画及びその構成要素のうちのいずれかを記憶し、手技段階中に第２のソフトウェアプログラムによって使用されるようにエクスポートすることができる。
【０１４１】
例示及び説明のための添付の図面を参照して実施形態が詳細に説明されてきたが、本発明のプロセス及び装置が限定されるものと解釈すべきではないことを理解されたい。本開示の範囲から逸脱することなく上述の実施形態に対する様々な修正が行われ得ることは当業者には明白であろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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