JPH06507796A - X線イメージセンサをトリガするための方法および装置 - Google Patents

X線イメージセンサをトリガするための方法および装置

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、X線イメージを電子的に生成するための、イメージセンサにおけるX 線の検出をトリガするための改良された方法および改良された構成に関し、さら に具体的には、イメージセンサの正確にトリガすることの他に、ある種類のCC DX線イメージングセルを使用したときのX線の線量を制限し、かつX線装置の 簡単で直接的な制御を可能にする方法と構成に関する。
λ吋旦11 X線による検査は通常これまではX線感光フィルムとX線源との間に検査される 器官を置き、X線を放射することによって行なわれてきた。このように露光され て通常の方法で現像されるフィルムは、X線源とそのフィルムの間の組織の種類 と量に左右されて、異なる黒化を示す。
この方法は、とりわけ、簡単に同じものが得られず、同じ条件であるように見え る間に作られたイメージが検査される器官の興味のある領域の非常に異なる黒化 と解像度を示すことがあるという欠点がある。さらにこの方法は、フィルムを現 像して後はじめて結果が得られるので、手間と時間がかかる。
歯科X線の分野では、現在、例えば普通のビデオカメラに使用されているのと同 様のCCDセルを使用する努力も行われている。このCCDセルは、X線感光フ ィルムの代りに、患者の口腔の中の検査されるべき一つまたは複数の歯の背後に 、適宜な方法で置かれ、それによってCCDセルからの直接の像が、電子的なイ ンターフェイスと普通のパーソナルコンピュータを使うことにより、この技術分 野の既知の技術によって画面上に得られるであろう。これには、結果がすぐに得 られること、そしてこの像が満足すべきものでない場合はすぐに新しい撮影を行 うことができる利点がある。
この技術は、一般的に、電子インターフェイスがX線の放射がいつ開始されたか という情報を受け取るために、CCDセル自体の制御電子回路をX線装置に電気 的に接続することに頼っている。このことは、この方式の同期を行うためには、 使用可能な各方式のX線装置にたいして、このような構成を特に採用しなければ ならないことを意味する。
その場所すなわち口腔中の温度においてCCDセルの形のイメージ検出部によっ てX線イメージ検出部が生成されるときは、CCDセル内の電荷に絶えず加わる 暗電流がある。これらの電荷は大変に速く増加するので、イメージ検出部は通常 1または数秒後には飽和する。この理由のために、CCDセルはX線による露光 が開始される前に電荷を除去しなければならない。X線のイメージが十分に露光 されたときは、暗電流の付加のためにイメ−ジ情報をぼやけさせないために、そ の全体を直ちに読み出さなければならない。
このような同期は、例えばCCDセルの走査を開始する少し前にX線管を動作さ せるか、またはX線装置からその時放射がフルパワーになっているようなある遅 れを持たせて走査を開始させることにより可能であろう。どちらの場合にも、こ れを実現するためには、かなりのインターフェイス装置が必要とされる。そうし なければ、確実に良好な結果が得られるようにするためには、X線源の露光時間 を不必要に長く選ばなければならない。
最先端の技術にしたがって、X線検査の満足すべき結果が確実に得られるように するために喜んで少し過露光にすることは、異常なことではない。この場合にさ らに解決されなければならない1つの問題は、この方法で患者の放射線量を最小 にすることができるように、患者の累積被曝線量を最適化しなければならないと いうことである。このことは放射線に対する保護の一般的な観点からも非常に重 要である。歯科のX線検査のための放射線センサは、ドイツ実用新案C8909 398,4(EP−AI−0451075)から知られる。このイメージ生成デ バイスは、イメージ生成デバイスの前、横または背後に置かれる単一の放射線検 出器を持つ。このような単一の放射線検出器は、シンチレーション層を持つ1つ または複数のフォトトランジスタを含んでもよい。このような構成の1つの欠点 は、この単一の放射線検出器がイメージ生成デバイスが患者の口腔内に置かれた とき、骨や歯は歯科の検査のために使用される種類のX線放射に対してもまだ非 常に不透明なので、例えば骨や歯によって遮蔽されて、非常に僅かの放射線しか 検出できないであろうということである。さらにこのデバイスは、得られた信号 を処理するために、放射線センサのシンチレーション層において発生された小さ な電流を利用するためには効率の悪い離れたところにある電子装置しか使用でき ない。
免肌二暑M この発明は、放射線源が動作を開始した後その動作を停止させるための簡単な制 御装置、CCDデバイスまたはCCDデバイスの内部の多数の充電画素コンデン サの背後に置かれた複数個のセンサダイオードを使用することにより放射線を検 出する方法、放射源が動作させられたときにトリガがかけられること、および所 望のイメージの生成を生じさせるのに十分な放射が得られたことを測定すること による技術的な実現可能性に基づいている。
本発明のさらに他の目的は、この構成が、全線量を検出し、十分な露光が得られ たときにイメージ検出部からのイメージデータの走査読み出しを開始するように することにより、露光を最適化することである。
この発明の第1の目的は、したがって、例えば歯科用などの個々のX線装置にた いして、複雑なインターフェイスを必要としない方法、好ましくはCCDセルを 使用する技術、そしてイメージ生成デアイスとX線装置の間の直接の接続が通常 は必要とされない方法を教示することである。
この発明の第2の目的は、十分な露光が確実に検出されたときに直ちにイメージ の走査が始まるか、またはX線の放射が止ったとき直ちに走査が始まる、イメー ジ検出部におけるX線イメージの露光を調節する改良された方法を教示すること である。
この発明の第3の目的は、X線装置の動作を停止させることができる構成からの 信号を用いることにより、イメージを満足に露光するのに必要とされる線量と正 確に同じ線量にまで放射線量を最小にすることができる方法、同じ総正常線量で より多くのイメージが得られる方法を教示することである。
本発明のもう1つの目的は、この改良された方法によるX線イメージセンサの構 成、すなわち複数の検出点を用いそれによって全体の線量を測定することでX線 の放射を検出することによってX線の放射が開始および停止されるときにこの構 成によってX線のイメージセンサをトリガする構成を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、本発明の方法による構成、この構成はX1s装置を 停止する#J#に使用することもできる外部信号を発生することができ、それに よりX線検査に伴う患者に対する放射線量を最小にすることができる、を提供す ることである。
図」1の」[閃 この発明は次の添付の図によって一つの好ましい実施例について説明される。す なわち 図1は一つの好ましい実施例のイメージセンシング検出装置をカプセルに包んだ 部分の中に横断面をしめしている。
図2aは上記図1からカプセルに包んだ装置のイメージセンシング検出装置を示 している。
図2bは図2aのイメージセンシング検出装置の後側を示している。
図20は図2aのイメージセンシング検出装置の前側を示している、そして 図3はこの発明にしたがうインターフェーシング装置の電子回路図を示している 。
LL旦と人里1 患者の口に挿入される構成1の歯科X線写真のための好ましい実施例は図1に示 されている。好ましい実施例の構成は、図2aに見える線束6によって供給と制 御を受けているCCDセルから成っている。歯科X線写真のために、特定の一つ または二つ以上の歯が、図1の上側として示される構成1の前側とX線放射源と の間に有るように、構成1は置かれる。構成1のCCDセルは、その時は、一つ または二つ以上の歯に対するX線放射の不透明度に左右されて、異なるように感 光されであろう、それによって一つまたは二つ以上の歯のX線写真像がその時点 の技術の水準に従ってCCDセルの中に得られる。
図2cはイメージ検出部5がある側を示しており、たとえば、基層またはプリン ト回路基板によって作られた基部の上に置かれているCCDセルの形をとり、そ してそれによってX線の検査の間の検出部5は一つまたは複数の歯の方向に向け られる。
図2bでは、基層またはプリント回路基板の後側が示されており、そこには好ま しい実施例として表面に3つのセンサ素子2.3と4がばらまかれている。セン サ素子はシンチレーションの部分を持つ検出ダイオードを構成している、そして それは好ましい実施例では、テレフケン社製のBPW34のタイプである。これ らの検出ダイオードが、最高放射線量の領域内にあると同時に像の表面のどの部 分も隠さないというように置かれるということは非常に重要な事である。それゆ えにこれらの検出ダイオードはイメージセンシング検出装置の後側に好ましくば らまかれている。その結果として、少なくとも一つのダイオードが減衰されすぎ ていないX線放射によって接近される位置におかれるかもしれないと言う事を確 実にするために検出ダイオードの数は二つ以上でなくてはならない。並列に接続 された少なくとも三つの検出ダイオードがそれによって示されている第一の実施 例の中に使用されている。発明のもう一つ別の実施例には、CCDセルそれ自身 が、半導体の基層の上に形成されている多くの別個の蓄積静電容量から成り、こ れらの個々の蓄電器がX線放射の入射光子によって充電されるようなX線放射の センサとしても使用されている。 これらの蓄電器が充電されるとある一定の量 の電流がCCD装置へまたはCCD装置から流れ、その総和された電流がある一 定のしきい値を越える時に検出基準として使われる。
2つの部分10と20からなる好ましい実施例の中にあるインターフェイス装置 との検出ダイオードの接続を表す電気回路の明細図は図3に示されている。イン ターフェイス装置の部分10は好ましい実施例のイメージセンシング検出装置の 後側に検出ダイオード2,3と4−緒にまとめられており、−万能の部分は図に は示されていない外部の電子装置の中にあり、接続線束6によって部分10に接 続されている。検出ダイオード2.3と4からの信号の代わりに、CCD装置か らの充電電流信号は発明の他の好ましい実施例に使用されそして電子装置10の 入力に接続されている。
検出ダイオード2.3と4またはCCD装置それ自身の他にインターフェイス装 置の部分1oは、二つの演算増幅器12と15、抵抗13.14と16、コンデ ンサー17から成っている。さらに検出ダイオードの陰極側は接点18を経由し てシグナルグラウンドに接続されている。好まし実施例の演算増幅器はテキサス インスツルメント社製のTLO72型である。
インターフェイス装置の部分20はまた、二つの演算増幅器23.28と抵抗2 2.’24,27,29,30゜32と56そしてコンデンサー21.25と3 6から成っている。さらに、抵抗30は接点31で一12Vに接続されている。
インターフェイス装置20はさらに三つの半導体ダイオード26.33と34か ら成っている。
さらにインターフェイス装置の部分20は信号出力へを持っている。好ましい実 施例の演算増幅器23と28はテキサスインスツルメント社製のTLO27型で あり、一方ダイオード26.33と34はフィリップ社製のBAS16型である 。
インターフェイス装置の部分20からの信号は、一般に40で表示され小さな部 分だけが示されている論理装置の形をとる追加の電子装置に行っている。論理装 置40はカリフォルニアのサンジエゴにあるXILINK社製のXC3030− 44型である。論理装置はまた、その様なものはこの発明の一部をなしてはいな いがこの技術の専門家には知られている、例えば、特に、画像データを読み出す 時にCCDセルをクロッキンングするような他の機能のために、どんなユーザー プログラムもこの回路によって得られる異なった論理機能を定義するためにロー ドされることが出来る、RAMの形をとる読み書きできるメモリーより成ってい る。論理装置40の表示された部分は、一つの入力Aと二つの出力BとCを持っ ている。図3に示されている論理装置40の部分は、バッファー41.42.4 3と45より成っておりその内のバッファー42と45は反転出力を持っている 。その上に、バッファー43は3値出力のバッファーであり、ハイとロウそれに フローティングの状態を持つ。ノ1イとロウの状態はそれぞれ通常は論理値1と 論理値Oにそれぞれ対応する。さらに二つの入力を持つANDゲート44.49 と52があり、その中でANDゲート44と52はそれぞれ反転入力がありそし てANDゲート44はさらにまた反転出力を持っている。さらに示されている論 理装置40の部分はORゲート50とDタイプフリップフロップ回路51より成 っている。Dタイプフリップフロップ回路はまたクロック人力55がある。バッ ファー41,42,43.45とゲート44,49.50は一緒になって、入力 Aからトリガを受けるモノステーブル(単安定)回路を形成している。モノステ ーブル回路の時定数は抵抗46とコンデンサー48によって示されている。
図3の好ましい実施例の回路図に示されている抵抗とコンデンサーの値は以下の 表で与えられる。
抵抗 コンデンサー 13 10M 17 330pF 14 100K 21 10μF 16 1M 25 1.5nF 22.29 220K 36 1 μF30 820K 48 47nF 24 2. 2M 27 2、 7M 32 1、 8M 46 560M 56 150R 手短に言えば回路の機能は以下の通りである。センサ素子2.3と4のどれかが X線放射にさらされると、素子は最初の演算増幅器12の入力に供給される電流 を生じる。同様にCCD装置がX線放射にさらされると、個々の画素素子を構成 している個々のコンデンサー充電による電流を生じその電流が最初の演算増幅器 の入力に供給される。抵抗13を通して増幅器12は電流電圧変換としての用途 を持つ。演算増幅器12の出力からの電圧信号は抵抗14を経由して増幅器15 の入力に運ばれ、その演算増幅器15は高圧パルスのようなもので供給されてい るX線管による線周波数たとえば50Hzをもち常態ではパルスであるセンサ素 子からの信号を増幅する。
抵抗16と一緒のコンデンサー17は、例えば望まないスパイクを除くが増幅器 12からの増幅された電圧ノくルスをまだ保つフィルターとして作用する。好ま しい実施例にある増幅器13と15は基層にまたは、三つのセンサ素子2,3お よび4と一緒に、画像センシング検出装置の後側の回路基板の上に置かれ、そし てこの様にインターフェイス装置の部分10を構成している。
インターフェイス装置の部分10構成している電子装置からの出力信号は演算器 15からインターフェイス装置の部分20の入力へ運ばれ、その部分20では、 信号が、レベル合せと演算の動作点の設定を演算器23の入力信号に与えるコン デンサー21と抵抗22を通る。演算器による帰還回路の中で、抵抗24以外に 、好ましい実施例の中での50Hzのパルスに対応している20m5よりやや大 きい時定数を供給するためのコンデンサー25がある。さらに、演算器23の入 力での負のパルスが一〇、7■を越えないことを保証するために半導体ダイオー ド26がある。
演算器23からの信号はRCリンク(抵抗とコンデンサーの接続)36.27を 経由して高い利得があり別の言葉でシュミットトリガと言われているあるヒステ リシスを持つコンパレーター(比較器)として作用するアンプ28へ運ばれる。
ダイオード33と34は出力AでパルスがOvと+5vの間に調整されたTTL レベルを生み出す様に出力のレベルを示す。
インターフェイス装置の部分20の出力Aからの信号は論理デバイス40の入力 Aに運ばれる。記述を簡単にするために論理デバイス40の一つの部分のみが図 解の中に詳しく説明されている。この信号はバッファー41を経由して、特別の 電気回路XC303−44のもつと大きい論理装置40の部分である論理回路4 2,43゜44.45.49と50によって作られているモノステーブル回路に 供給される。放射がセンサ素子2,3と4のうちのどれかを打つ期間、論理1で 有あるところの、モノステーブル回路によって得られる信号ハイは内部の入力C からである。その放射が終り、論理デバイス40の中のモノステーブル回路をト リガするパルスがもう無く、ORゲート50の出力がロウになり、すなわちネガ ティブエツジで、点55を経由してD型フリップフロップ回路51に入る次のク ロックパルスで、これはANDゲート52を経由して内部の出力Bへ放射線の検 出は終ったことの表示として信号ハイを生ずる。
その時信号BとCは、慣例的な方法として、たとえば、信号Cがハイに成る時一 時的にCODセルのクロックを止め、そのCODセルがたとえば歯のX線像を生 ずるためにその画像素子の総和を出す事を始める様に、CODセルの電子回路の 残りを制御するために使用される。信号BがX線装置が放射線を失っているとい うことの表示としてその後ハイに成る時、既知の技術に従って論理装置40を経 由してこの信号BはCODセルのクロック信号で同期を開始する。そしてその生 じた像は順次1画像要素ずつ読み出され、技術の水準に従って標準的なパーソナ ルコンピュータ内の普通のグラフィックインターフェイスカードに供給される。
二番目のこのましい一つの実施例の中で同時にセンンサー素子からの信号は、専 門家には知られている技術によって、積算される。その上に上記のトリガの方法 はまたセンサ構成2,3.4によっであるいは以前に議論したようにCCDデバ イスそれ自体によって検出された線量を得る、そしてこの場合この信号は対応す る論理構成を経由して信号出力Bを適切な露光のために所定のX線量が受取られ た時にイメージ検出部5からの生成されたイメージが読み出される様に同時に制 御する。その時この代りの好ましい実施例の中で完全な露光自動装置はイメージ 検出部5の上へのX線像の十分な露光を得るために必要な最小の時間にその最小 の放射線を出す時間が少なくとも対応するようにX線源が調整されていれば、イ メージ検出部とX線源の間のどの様な接続もしなくてよいということであるにも かかわらずに得る事が出来る。
三番目の好ましい実施例では信号Bは外部に取り出されX線装置を制御するため に使用される、そして総和が露光ための十分な線量が受取られていることを示す 時X線装置は直ちに放射線を失う。この場合また、信号Bに鋭敏で外部のX線装 置をしたがって制御できるX線装置への余分のインターフェイスする装置が必要 である。このインターフェイス装置はしかし専門家には知られている技術にした がって設計されているがその構成はこの発明の範囲には含まれていない。
この発明による構成は、ハードウェアではもちろん、添付の請求範囲によって定 義されている発明の精神、目的および範囲から逸脱することなく、ここに示され ているものと異なる構成要素を用いて、多数の異なるやり方で構成することがで きる。
補正書の翻訳文提出書 (特許法184条の8) 平成5年12月 3日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.制御装置を持つ好ましくは歯科用のX線源、クロック信号によって連続的に 暗電流が除去されるイメージ検出部(5)、X線の放射に感応するセンサ素子、 イメージ検出部を表示画面を持つパーソナルコンピュータに接続するための1つ またはそれ以上の電子ユニットを含む、X線イメージ生成構成をトリガするため の方法であって、イメージ検出部(5)の背面に分散配置された少なくとも2つ のセンサ要素を含むセンサ配列(2,3,4)によるX線の放射の検出、センサ 配列がX線に当てられたときセンサ配列(2,3,4)によって感知されるX線 の放射が電気信号を発生させること、および前記センサ配列から得られる電気信 号を効率良く緩衝するためにセンサ配列(2,3,4)の近傍かつ好ましくはイ メージ検出部(5)の背面に置かれた第1の電子ユニット(10)を使用するこ とを特徴とする方法。 2.制御装置を持つ好ましくは歯科用のX線源、クロック信号によって連続的に 暗電流が除去されるイメージ検出部(5)、X線の放射に感応するセンサ素子、 イメージ検出部を表示画面を持つパーソナルコンピュータに接続するための1つ またはそれ以上の電子ユニットを含む、X線イメージ生成構成をトリガするため の方法であって、多数の画素を構成しX線の入射光子によって充電される個々の コンデンサの充電に起因するCCDデバイスヘのまたはからの電流を用いること によるX線の放射を検出すること、およびCCDデバイスから得られる電流信号 を効率良く緩衝するために好ましくはイメージ検出部(5)の背面に置かれた第 1の電子ユニット(10)を使用することを特徴とする方法。 3.請求項1の方法であって、センサ配列(2,3,4)からの信号を、電子ユ ニット(10,20,40)によって、電子ユニット40内でイメージ検出部( 5)へのクロック信号を静止状態に保つことによりイメージ検出部(5)におけ るX線像の生成を開始させるための第1の制御信号(C)に変換することを特徴 とする方法。 4.請求項2の方法であって、CCDデバイスにおいて発生される充電電流信号 を、電子ユニット(10,20,40)によって、電子ユニット40内でイメー ジ検出部(5)へのクロック信号を静止状態に保持することによりイメージ検出 部(5)におけるX線像の生成を開始させるための第1の制御信号(C)に変換 することを特徴とする方法。 5.請求項3または4の方法であって、X線の放射が止まったときに、電子ユニ ット(10,20,40)によって、イメージ検出部(5)の走査、およびイメ ージデータの記憶および同時または後の表示画面へのイメージデータの表示のた めにこの走査から受信されるイメージデータのパーソナルコンピュータヘの送信 を開始させるための第2の制御信号(B)を発生させること、そしてそれによっ てイメージ検出部(5)へのクロック信号がこの信号に応じてもはや静止状態に 保たれないことを特徴とする方法。 6.請求項5の方法であって、適当な露光が確認されたときにイメージ検出部( 5)の走査、およびイメージデータの記憶および同時または後の表示画面へのイ メージデータの表示のためにこの走査から受信されるイメージデータのパーソナ ルコンピュータへの送信を開始させる、そしてそれによってイメージ検出部(5 )へのクロック信号がこの信号に応じてもはや静止状態に保たれない第2の制御 信号(B)を発生させるために、X線の放射の検出からの信号を積算することを 特長とする方法。 7.請求項4または5の方法であって、電子ユニット(10,20,40)から の第2の制御信号(B)をX線源の動作を停止させるためにさらにX線源の制御 装置に供給することを特長とする方法。 8.制御装置を持つ好ましくは歯科用のX線源、好ましくはCCD方式のイメー ジ検出部(5)、表示画面を持つパーソナルコンピュータ、およびイメージ検出 部(5)とパーソナルコンピュータの間の電子ユニット(10,20,40)を 含む、電子的なイメージ検出を行うX線装置のための構成であって、センサ配列 (2,3,4)がイメージ検出部(5)の背面に分散して配置された少なくとも 2つのセンサ要素を含むこと、このセンサ配列(2,3,4)がX線の放射にさ らされたときに電気信号を発生すること、そして前記センサ配列から得られる電 気信号を効率良く緩衝するために第1の電子ユニット(10)がイメージ検出部 (5)の背面にセンサ配列に近接して置かれていることを特徴とするもの。 9.制御装置を持つ好ましくは歯科用のX線源、好ましくはCCD方式のイメー ジ検出部(5)、表示画面を持つパーソナルコンピュータ、およびイメージ検出 部(5)とパーソナルコンピュータの間の電子ユニット(10,20,40)を 含む、電子的なイメージ検出を行うX線装置のための構成であって、多数の画素 を構成しX線の入射光子によって充電される個々のコンデンサの充電に起因する CCDデバイスヘのまたはからの電流を用いるX線の放射の検出のための手段と 、CCDデバイスから得られる電流信号を効率良く緩衝するために好ましくはイ メージ検出部(5)の背面に置かれていることを特徴とするもの。 10.請求項8の構成であって、センサ配列(2,3,4)が、好ましくは、X 線の放射によって生ぜしめられる画素のイメージ検出部(5)に生成されるパタ ーンが、X線源とイメージ検出部との間にある組織または骨のイメージを形成す るのを妨げないように、X線源と反対の方向を向いているイメージ検出部(5) の背面に配置されていることを特徴とするもの。 12.請求項8から10のどれかの構成であって、電子ユニット(10)がX線 の放射によって発生させられる電気信号に感応すること、そして電子ユニット( 10,20,40)がそれにより第3の電子ユニット(40)を介してイメージ 検出部(5)を該検出部におけるイメージの形成を開始するモードにする第1の 制御信号(C)を発生すること、その後第2の制御信号(B)に応答作動したX 線の放射によりイメージ検出部(5)内に生ぜしめられた画素が走査され、記憶 および表示画面への同時または後の表示のために第3の電子ユニット(40)を 介してパーソナルコンピュータ内のグラフィックインターフェイスユニットに転 送されることを特徴とするの。 13.請求項12の構成であって、電子ユニットが、X線の放射によって発生さ せられる電気信号が無くなったとき、イメージ検出部(5)の走査を開始させる 第2の制御信号(B)を発生させること、およびの走査の終了後イメージ検出部 が連続的に暗電流を除去されるアイドリング状態で動作することを特長とするも の。 14.請求項13の構成であって、電子ユニットがX線の放射の量の1つの測定 値を得るためにX線の放射によって発生させられる電気信号を積算すること、そ してこの電子ユニットは予め設定された調節可能な照射量が得られたときイメー ジ検出部の走査を開始させる第2の制御信号(B)を発生し、走査の終了後イメ ージ検出部が連続的に暗電流を除去されるアイドリング状態で動作することを特 長とするもの。 15.請求項13または14の構成であって、第2の制御信号(B)がインター フェイス装置を介してX線源の制御装置に供給されてそれに働きかけ、この第2 の制御信号が現われたときX線源がこの場合には直ちに動作を停止されることを 特長とするもの。 16.請求項8から13のどれかの構成であって、少なくとも1つの電子ユニッ ト(10)がイメージ検出部(5)の背面に、近接配置されていることを特徴と するもの。
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