側(cè)傾檢測和六自由度的傳感器組件的制作方法
【專利摘要】一種側(cè)傾檢測傳感器組件，包括沿著一軸延伸并圍繞所述軸設(shè)置的線圈。所述線圈包括一個(gè)或多個(gè)部分，每個(gè)部分限定一纏繞角。所述部分中的至少一個(gè)限定相對(duì)于垂直于所述軸的線基本上為非零的纏繞角，由此，線圈在所施加磁場中的投射區(qū)域隨著所述線圈圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)而改變。結(jié)果，線圈被配置為響應(yīng)于磁場來產(chǎn)生表示所述傳感器圍繞所述軸的側(cè)傾的信號(hào)。在實(shí)施例中，所述部分中的至少一個(gè)限定至少為2度的纏繞角。在實(shí)施例中，所述部分中的至少一個(gè)限定大約為45度的纏繞角。
【專利說明】側(cè)傾檢測和六自由度的傳感器組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總地涉及用于醫(yī)療裝置的電磁定位傳感器，并且尤其涉及可以感測側(cè)傾的電磁定位傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]用于裝置導(dǎo)航的具有電磁線圈位置傳感器的諸如導(dǎo)絲、導(dǎo)管和導(dǎo)引器等的醫(yī)療裝置在各種醫(yī)療手術(shù)中在身體中使用。例如，已知將導(dǎo)管配備有多個(gè)線圈足夠允許定位傳感器檢測六(6)自由度(DOF)，即其三維(3D)位置(X, Y, Z)及3D方向(例如，側(cè)傾(roll)、俯仰(pitch)、偏轉(zhuǎn)(yaw))。然而，可以提供這種功能的線圈組件的設(shè)計(jì)特別地針對(duì)空間限制提供了挑戰(zhàn)。
[0003]一種已知的電磁位置傳感器包括在管狀芯上對(duì)稱纏繞的線圈。這種傳感器可以通過參考授予 Sobe 的題目為 “System for Determining the Position and Orientation of aCatheter”的美國專利N0.7，197，354來了解，其全部內(nèi)容通過引用包含于此，如在此全部闡述一樣。Sobe公開了一種芯，其是中空的、關(guān)于中心軸對(duì)稱，并且可以針對(duì)特定應(yīng)用在長度、內(nèi)徑和外徑上進(jìn)行調(diào)整。線圈以期望纏繞圖案纏繞在芯上。如同芯一樣，線圈關(guān)于中心軸對(duì)稱。傳感器可以檢測三個(gè)度的位置(乂^和幻以及俯仰和偏轉(zhuǎn)，但是線圈不能檢測側(cè)傾(即，關(guān)于芯的軸的旋轉(zhuǎn)位置)。因此，包括單個(gè)對(duì)稱傳感器線圈的醫(yī)療裝置僅感測五個(gè)(5)D0F，即，除了三個(gè)位置參數(shù)外還有兩個(gè)方向參數(shù)。盡管有DOF限制，但仍存在期望上述構(gòu)造的情況。例如，構(gòu)造使用最小的空間并且容納開放的中央腔。
[0004]已知的用于感測 醫(yī)療裝置的側(cè)傾的方案通常涉及使用多個(gè)傳感器，每個(gè)具有如上所述的單個(gè)對(duì)稱線圈。例如，題目為“Catheter With Obliquely-Oriented Coils”的美國專利申請(qǐng)公開 N0.2010/0324412 和題目為“ Intrabody Navigation System for MedicalApplications”的美國專利N0.6，593，884教導(dǎo)了將獨(dú)立的傳感器放置在醫(yī)療裝置中的不同位置，它們各自的線圈以不同角度定向，其全部內(nèi)容通過引用包含于此，如在此全部闡述一樣。相比于單一線圈上的整體傳感器，這種構(gòu)造更貴并且需要醫(yī)療裝置中的更大空間。
[0005]因此需要一種最小化或者消除上述問題中的一個(gè)或多個(gè)的電磁位置傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]這里的各種實(shí)施例提供了一種用于醫(yī)療裝置的定位傳感器組件，其可以通過使用附加獨(dú)立的傳感器檢測側(cè)傾而不會(huì)增大成本，不會(huì)阻擋醫(yī)療裝置的中央腔，并且不會(huì)過度地增大醫(yī)療裝置。因此，在至少一個(gè)實(shí)施例中，這種傳感器組件可以包括沿著一軸延伸并圍繞所述軸設(shè)置的線圈。線圈包括一個(gè)或多個(gè)部分，每個(gè)部分限定一纏繞角。至少一個(gè)部分限定相對(duì)于垂直于軸的線基本上為非零的纏繞角，由此，線圈在所施加磁場中的投射區(qū)域隨著線圈圍繞軸旋轉(zhuǎn)而改變。
[0007]在另一實(shí)施例中，一種傳感器組件可以包括沿著一軸延伸的具有外表面的芯以及基本如上所述的線圈。線圈包括設(shè)置在芯外表面上的第一部分和與第一部分電耦合的第二部分。第一部分限定第一纏繞角，以及第二部分限定與第一纏繞角不同的第二纏繞角。第一纏繞角和第二纏繞角中的至少一個(gè)相對(duì)于垂直于所述軸的平面基本上為非零。結(jié)果，線圈被配置為響應(yīng)于所施加的磁場來產(chǎn)生表示至少所述線圈圍繞所述軸的側(cè)傾的信號(hào)。
[0008]在另一實(shí)施例中，一種傳感器組件可以包括沿著一軸延伸并圍繞所述軸設(shè)置的線圈。線圈可以包括一個(gè)或多個(gè)部分，每個(gè)部分限定一纏繞角，其中，一個(gè)或多個(gè)部分中的至少一個(gè)限定相對(duì)于垂直于所述軸的線至少為大約2度的纏繞角，由此，線圈在所施加磁場中的投射區(qū)域隨著所述線圈圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)而改變。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是包括位置感測醫(yī)療裝置的實(shí)施例的系統(tǒng)的示意框圖。
[0010]圖2是醫(yī)療定位系統(tǒng)的坐標(biāo)系中側(cè)傾感測電磁位置傳感器的實(shí)施例的圖解視圖。
[0011]圖3和4是靠近人心臟設(shè)置的側(cè)傾感測醫(yī)療裝置的實(shí)施例的圖解視圖。
[0012]圖5是本領(lǐng)域中已知的電磁位置傳感器的等距視圖。
[0013]圖6A是側(cè)傾感測電磁位置傳感器的實(shí)施例的等距視圖。
[0014]圖6B是圖6A的位置傳感器的橫截面視圖。
[0015]圖6C-6J是可以用于圖6A的傳感器中的環(huán)的各種形狀的圖解視圖。
[0016]圖7A是側(cè)傾感測電磁位置傳感器的另一實(shí)施例的等距視圖。
[0017]圖7B是側(cè)傾感測電磁位置傳感器的另一實(shí)施例的等距視圖。
[0018]圖8是側(cè)傾感測電磁位置傳感器的另一實(shí)施例的等距視圖。
[0019]圖9是具有側(cè)傾感測電磁位置傳感器的醫(yī)療裝置的實(shí)施例的橫截面視圖。
[0020]圖10是具有側(cè)傾感測電磁位置傳感器的醫(yī)療裝置的另一實(shí)施例的側(cè)視圖。
[0021]圖11是與圖10類似的醫(yī)療裝置的橫截面視圖。
[0022]圖12是如圖1中框形式示出的醫(yī)療定位系統(tǒng)(MPS)的示例性實(shí)施例的示意框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)在參考附圖，其中，相同的附圖標(biāo)記用于表示各個(gè)圖中相同或相似的組件，圖1是系統(tǒng)10的圖解視圖，其中，可以使用包含電磁位置傳感器的諸如導(dǎo)絲或?qū)Ч艿尼t(yī)療裝置。
[0024]在進(jìn)行本發(fā)明的幾個(gè)電磁定位傳感器實(shí)施例和醫(yī)療裝置實(shí)施例的詳細(xì)描述之前，將首先進(jìn)行可以使用這些裝置和傳感器的示例性實(shí)施例的描述。繼續(xù)參考圖1，所示的系統(tǒng)10包括具有各種輸入/輸出機(jī)構(gòu)14的主電子控制單元12 (例如處理器)、顯示器16、可選的圖像數(shù)據(jù)庫18、心電圖(ECG)監(jiān)視器20、諸如醫(yī)療定位系統(tǒng)(MPS) 22的定位系統(tǒng)、MPS使能的細(xì)長醫(yī)療裝置24、患者參考傳感器26和側(cè)傾感測MPS位置傳感器28。
[0025]輸入/輸出結(jié)構(gòu)14可以包括用于與基于計(jì)算機(jī)的控制單元相接的傳統(tǒng)設(shè)備，包括例如，鍵盤、鼠標(biāo)、圖形輸入板、腳踏板和/或開關(guān)等中的一個(gè)或多個(gè)。顯示器16還可以包括諸如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器的傳統(tǒng)設(shè)備。
[0026] 這里所述的各種實(shí)施例可以用在使用感興趣區(qū)域的實(shí)時(shí)和/或預(yù)獲取圖像的導(dǎo)航應(yīng)用中。因此，系統(tǒng)10可以可選地包括圖像數(shù)據(jù)庫18以存儲(chǔ)與患者身體相關(guān)的圖像信息。圖像信息可以包括例如圍繞用于醫(yī)療裝置24的目標(biāo)部位的感興趣區(qū)域和/或沿著預(yù)期為由醫(yī)療裝置24通過的導(dǎo)航路徑的多個(gè)感興趣區(qū)域。圖像數(shù)據(jù)庫18中的數(shù)據(jù)可以包括已知的圖像類型，包括(I)在過去各個(gè)單獨(dú)的時(shí)間獲取的一個(gè)或多個(gè)二維靜止圖像；(2)從圖像獲取裝置實(shí)時(shí)獲得的多個(gè)相關(guān)的二維圖像(例如來自X射線成像設(shè)備的熒光圖像)，其中圖像數(shù)據(jù)庫用作緩沖器(實(shí)況熒光透視)；和/或(3)限定影像回放的相關(guān)二維圖像的序列，其中，序列中的每個(gè)圖像具有至少與其相關(guān)聯(lián)的ECG定時(shí)參數(shù)，足以允許根據(jù)所獲取的從ECG監(jiān)視器20獲得的實(shí)時(shí)ECG信號(hào)來進(jìn)行序列的重放。應(yīng)該理解，前述實(shí)施例僅是示例并且本質(zhì)上不是限制性的。例如，圖像數(shù)據(jù)庫同樣還可以包括三維圖像數(shù)據(jù)。還應(yīng)該理解，圖像可以通過現(xiàn)在已知的或今后開發(fā)的任何成像模式獲取，所述成像模式例如X射線、超聲波、計(jì)算機(jī)斷層掃描、或核磁共振等。
[0027]ECG監(jiān)視器20被配置為通過使用多個(gè)ECG電極(未示出)持續(xù)檢測心臟器官的電定時(shí)信號(hào)，多個(gè)ECG電極可以在外部固定至患者身體的外部。此外，定時(shí)信號(hào)一般對(duì)應(yīng)于心臟周期的特定相位。通常，ECG信號(hào)可以由控制單元12使用來用于數(shù)據(jù)庫18中存儲(chǔ)的先前捕獲的圖像序列的ECG同步重放(影像回放)。ECG監(jiān)視器20和ECG電極可以都包括常規(guī)組件。
[0028]MPS22被配置為用作定位系統(tǒng)并且因此用于確定關(guān)于一個(gè)或多個(gè)MPS位置傳感器28的位置(定位)數(shù)據(jù)并輸出相應(yīng)的位置讀數(shù)。位置讀數(shù)可以各自包括相對(duì)于參考坐標(biāo)系的位置和方向(P&0)中的至少一個(gè)或兩個(gè)，參考坐標(biāo)系可以是MPS22的坐標(biāo)系。對(duì)于一些類型的傳感器，P&0可以利用五個(gè)自由度(OTOF)表達(dá)為傳感器在相對(duì)于磁場發(fā)生器或發(fā)射機(jī)的磁場中的三維(3D)位置(B卩，三個(gè)軸X、Y和Z上的坐標(biāo))以及二維(2D)方向(例如方位角和仰角)。對(duì)于其他傳感器類型，P&0可以利用六個(gè)自由度(6D0F)表達(dá)為3D位置(SP，X、Y、Z坐標(biāo))和3D方向(即，側(cè)傾、俯仰、和偏轉(zhuǎn))。以下將結(jié)合圖12更詳細(xì)地描述MPS22的示例性實(shí)施例。
[0029]MPS22基于從磁場傳感器28接收到的捕獲和處理信號(hào)來確定參考坐標(biāo)系中的相應(yīng)位置(即，P&0)，同時(shí)傳感器位于可控低強(qiáng)度交流(AC)磁場(即電磁場)中。應(yīng)該注意，盡管僅示出了一個(gè)傳感器28，MPS22可以確定多個(gè)傳感器的P&0。如以下更詳細(xì)討論的，每個(gè)傳感器28等可以包括線圈，并且，從電磁視角看，當(dāng)線圈處于磁場中時(shí)，變化的或AC磁場可以在線圈中感應(yīng)電流。傳感器28由此被配置為檢測其所位于的磁場的一個(gè)或多個(gè)特性(即，通量)，并生成表示這些特性的信號(hào)，該信號(hào)進(jìn)一步由MPS22處理以獲得傳感器28的相應(yīng)P&0。根據(jù)傳感器28的特性，P&0可以以O(shè)TOF或6D0F表達(dá)。以下至少結(jié)合圖6A和8來更詳細(xì)地描述示例性O(shè)TOF傳感器。以下至少結(jié)合圖7A和7B來更詳細(xì)地描述示例性6D0F傳感器。
[0030]仍參考圖1，在實(shí)施例中，MPS22可以除了根據(jù)從傳感器28接收到的信號(hào)以外還根據(jù)傳感器28的特定物理特性來確定傳感器28的P&0。這些特性可以包括例如表示或?qū)?yīng)于傳感器28上的線圈的一個(gè)或多個(gè)部分的相應(yīng)纏繞角、線圈部分的數(shù)量、線圈中使用的導(dǎo)體的類型以及線圈中的環(huán)的方向和數(shù)量的預(yù)定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。MPS22可以具有這些預(yù)編程的特性，可以從校準(zhǔn)程序確定這些特性或者可以從與醫(yī)療裝置24耦合的存儲(chǔ)元件接收這些特性。
[0031]位置傳感器28可以與MPS使能的醫(yī)療裝置24關(guān)聯(lián)。另一 MPS傳感器，即患者參考傳感器(PRS) 26 (如果設(shè)置在系統(tǒng)10中)被配置為提供患者身體的位置參考以允許用于諸如呼吸引起的移動(dòng)的患者身體移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。這種運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償在題目為“Compensationof Motion in a Moving Organ Using an Internal Position Reference Sensor” 的美國專利申請(qǐng)N0.12/650,932中被更詳細(xì)地描述，其全部內(nèi)容通過引用包含于此，如在此全部闡述一樣。PRS26可以附接至患者的胸骨柄或其他位置。如MPS位置傳感器28 —樣，PRS26被配置為檢測其所位于的磁場的一個(gè)或多個(gè)特性，其中MPS22確定表示參考坐標(biāo)系中的PRS的位置和方向的位置讀數(shù)(例如P&0讀數(shù))。
[0032]圖2是MPS22的坐標(biāo)系30中的側(cè)傾感測位置傳感器28的圖解視圖。傳感器28被示出為管狀線圈傳感器。傳感器28的位置可以由MPS22針對(duì)坐標(biāo)系30的三個(gè)軸(X，Y, Z)來確定，三個(gè)軸(X，Y，Z)相對(duì)于諸如磁場發(fā)生器的一件硬件來設(shè)置。傳感器28的方向角(即，針對(duì)側(cè)傾、俯仰和偏轉(zhuǎn))也可以通過MPS22來確定，其針對(duì)原點(diǎn)來獲取。針對(duì)具有圍繞一軸纏繞并沿著該軸延伸的線圈的傳感器，諸如所示出的傳感器28，“側(cè)傾”是指圍繞線圈延伸所沿著的軸29a的旋轉(zhuǎn)?！案┭觥焙汀捌D(zhuǎn)”分別指圍繞將線圈從“頂部”(例如軸29c)或“側(cè)面”(例如軸29b)等分的軸的旋轉(zhuǎn)。具有6D0F的線圈傳感器可以感測圍繞全部三個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)。具有OTOF的傳感器一般可以感測僅圍繞三個(gè)方向軸中的兩個(gè)的旋轉(zhuǎn)。
[0033]圖3和4是在可以使用側(cè)傾檢測的示例性系統(tǒng)中設(shè)置在心臟32中的MPS使能的醫(yī)療裝置24的圖解視圖。醫(yī)療裝置24被示出為心內(nèi)超聲心動(dòng)描記術(shù)(ICE)導(dǎo)管，其包括具有視場36的超聲換能器34。醫(yī)療裝置24具有側(cè)傾感測位置傳感器28 (以虛像示出)，其一般類似與上述情形，并與醫(yī)療裝置24的細(xì)長主體25同軸。換句話說，傳感器28的縱軸與圖2所示的軸29a類似，可以基本上與細(xì)長主體25的縱軸29平行。由此，傳感器28的3D位置(X，Y, Z)和3D方向(側(cè)傾，俯仰，偏轉(zhuǎn))也是醫(yī)療裝置24的包含傳感器28的部分的3D位置和3D方向。因?yàn)閭鞲衅?8處于細(xì)長主體25中與換能器34基本上相同的位置，所以傳感器28的3D位置和 3D方向也可以是換能器34的3D位置和3D方向。
[0034]在示例性應(yīng)用中，醫(yī)療裝置24可以是ICE導(dǎo)管并且可以用于獲取心臟壁的圖像，其之后可以與預(yù)先獲取的心臟模型配準(zhǔn)。為了捕獲圖像，換能器34發(fā)射超聲波并接收從視場36內(nèi)傳輸?shù)牟ǖ姆瓷洹７瓷溆糜跇?gòu)成視場36內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)、醫(yī)療裝置和其他物體的圖像。
[0035]為了將超聲圖像與預(yù)先獲取的模型配準(zhǔn)，有利的是知道視場36的方向，如在發(fā)明人 Kanade 等的題目為 “Sensor Guided Catheter Navigation System” 的美國專利申請(qǐng)公開2009/0163810中描述的那樣，其全部內(nèi)容通過引用包含于此，如在此全部闡述一樣。如在Kanade中描述那樣，如果視場36是精確地參考定位系統(tǒng)坐標(biāo)系30已知的，則超聲圖像可以更容易地與心臟模型配準(zhǔn)。如果視場36的位置和方向已知，則視場36中每個(gè)像素和/或結(jié)構(gòu)的在坐標(biāo)系30中的坐標(biāo)可以在不利用來自超聲圖像本身的信息的情況下確定。
[0036]如圖3和4所示，醫(yī)療裝置24例如可以圍繞第一位置(圖3)和第二位置(圖4)之間的縱軸29旋轉(zhuǎn)。因此，視場36的方向可以簡單地通過圍繞醫(yī)療裝置24的軸29旋轉(zhuǎn)換能器34來改變——即，換能器34的位置(X，Y, Z)、俯仰和偏轉(zhuǎn)可以不改變，而換能器34的側(cè)傾改變。在各種實(shí)施例中，可能期望利用較少的傳感器并且通過利用具有傳感器的醫(yī)療裝置24中的減小的空間量來檢測這種側(cè)傾。根據(jù)這里所述的實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的側(cè)傾感測位置傳感器可以用于這種應(yīng)用中。然而，應(yīng)該理解，諸如這里所述的側(cè)傾感測裝置可以廣泛地用于各種應(yīng)用中，其中心內(nèi)成像僅是一種這樣的應(yīng)用。[0037]在進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的側(cè)傾感測位置傳感器和醫(yī)療裝置的描述之前，已知的位置傳感器將首先被描述以幫助理解側(cè)傾感測位置傳感器的新設(shè)計(jì)。
[0038]圖5是已知的電磁定位傳感器38的等距視圖。傳感器38包括中空傳感器芯40以及具有兩個(gè)自由端部44a、44b的傳感器線圈42。芯40可以是沿著中心軸“B”延伸的細(xì)長中空管，其具有外表面46和在相對(duì)軸向端部之間延伸的中央通孔48。孔48被配置為允許傳感器38是螺紋式的或者應(yīng)用至醫(yī)療裝置。徑向上最外層的表面46可以用作線圈42的纏繞表面。進(jìn)而，線圈42可以圍繞軸B纏繞在外表面46上，線圈的自由端部44被暴露以用作將線圈42連接至定位系統(tǒng)的引線。
[0039]如這里描述的各個(gè)實(shí)施例，傳感器38可以被配置為檢測變化的磁場的特性。在傳感器級(jí)，這種檢測由局部磁場經(jīng)由線圈42感應(yīng)的電流表示。感應(yīng)電流與通過線圈的磁通量的變化成正比。這種通量變化可能由于以下中的一個(gè)或兩個(gè)發(fā)生:(I)磁場本身的變化通量，或者(2)線圈在場中的投射區(qū)域(即，位置或方向)的變化。
[0040]簡單來說，磁場本身的通量可以根據(jù)在場發(fā)射線圈中提供的電信號(hào)而改變以創(chuàng)建磁場。隨著信號(hào)的電流在幅度上增大和/或減小(例如以正弦方式)，磁場的通量改變。然而，醫(yī)療環(huán)境中的這種通量變化將由諸如圖1所示的MPS22的處理系統(tǒng)解決。
[0041]線圈在磁場中的投射區(qū)域是線圈表面 至與場的軸正交的平面上的直線投射一即，正交平面中由線圈的體積占據(jù)的二維區(qū)域。例如，如果圓形線圈最初沿著磁場的軸放置(即，線圈的環(huán)的正交矢量與場軸平行)，則線圈在場的該軸上的投射區(qū)域簡單地是該圓形的區(qū)域。但是，隨著圓形線圈被轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜(即，圍繞與圖2所示的軸29b或29c類似的軸)，線圈中的每個(gè)環(huán)至與場軸正交的平面上的投射減小。隨著線圈至場軸上的投射區(qū)域減小，在該軸上通過線圈的磁通量也減小。一旦線圈從其初始位置被轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜90度，以使得其正交矢量垂直于場軸，則其投射區(qū)域基本上為零，通過線圈的通量的量也基本上為零。
[0042]參考圖5，通常，緊密纏繞的線圈中的單個(gè)環(huán)可以基本上是平面的。即，例如，環(huán)42a可以基本上位于平面43內(nèi)。另外，這樣的平面43可以基本上垂直于線圈42的縱軸B。在電磁方面，該垂直性對(duì)于基于磁場的方向檢測來說可能有問題，因?yàn)槠矫鎯?nèi)的旋轉(zhuǎn)(即，圍繞垂直于環(huán)的平面的線，諸如圖5所示的實(shí)施例中線圈的縱軸B)可能不會(huì)改變環(huán)在磁場的任何軸中的投射區(qū)域。結(jié)果，盡管線圈旋轉(zhuǎn)，但線圈對(duì)于信號(hào)處理裝置(例如，圖1所示的MPS22)看起來像具有相同方向。由此，平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)未被線圈有意義地檢測。換句話說，圍繞垂直于線圈中的環(huán)的平面的線的旋轉(zhuǎn)是旋轉(zhuǎn)“盲區(qū)”。這里所述的各個(gè)實(shí)施例解決了電磁位置傳感器的這種旋轉(zhuǎn)盲區(qū)。
[0043]繼續(xù)參考圖5，線圈42圍繞芯40纏繞以使得每個(gè)單獨(dú)環(huán)實(shí)際上垂直于軸B。軸B由此用作線圈42中每個(gè)環(huán)的旋轉(zhuǎn)盲區(qū)，并且傳感器38不能檢測圍繞軸B的旋轉(zhuǎn)。在這里所述的各個(gè)實(shí)施例中，圍繞軸B等的旋轉(zhuǎn)被稱為傳感器的方向中的“側(cè)傾”。因?yàn)閭鞲衅?8的旋轉(zhuǎn)盲區(qū)與側(cè)傾軸B —致，因而傳感器38不能感測側(cè)傾或者其感測側(cè)傾的能力有限。
[0044]線圈的環(huán)的旋轉(zhuǎn)盲區(qū)可以通過線圈的纏繞(或?qū)С?角確定。如這里所使用的，纏繞角指以下兩者之間的最小角:(I)當(dāng)從側(cè)面觀察線圈42時(shí)與線圈中的環(huán)(例如環(huán)42a)的一部分相切的線(即，環(huán)42a基本上位于的平面43中的線)，以及(2)垂直于線圈的縱軸(示出為軸B)的線。這個(gè)垂直線在圖5中以及在全部附圖中表示為線“C”。在傳感器38中，線圈中的每個(gè)環(huán)與線C平行。因此，在傳感器38中，線圈42具有基本上為零的纏繞角。[0045]圖6A是電磁位置傳感器的第一實(shí)施例的等距視圖，其表示為傳感器28a，被配置為在其中感應(yīng)電流，以用于檢測圍繞由傳感器28a的至少一部分限定的縱軸的側(cè)傾或旋轉(zhuǎn)。傳感器28a可以包括中空傳感器芯50和基本上位于平面53內(nèi)并具有兩個(gè)自由端部54a,54b的傳感器線圈52。芯50可以是沿著縱軸B’延伸的細(xì)長中空管，其具有外表面56和在相對(duì)軸向端部之間延伸的中央通孔58。此外，孔58可以被配置為允許傳感器28a是螺紋式的或者應(yīng)用至醫(yī)療裝置。徑向上最外層的表面56可以用作線圈52的纏繞表面。進(jìn)而，線圈52可以圍繞軸B’纏繞在外表面56上，線圈的自由端部54a、54b被暴露以用作將線圈52連接至MPS22的引線。應(yīng)該注意，軸B’被示出疊加在芯50的表面外部以示出軸B’與線C的交點(diǎn)，這在以下更詳細(xì)論述。軸B實(shí)際上延伸通過芯50和線圈52的幾何中心。
[0046]根據(jù)應(yīng)用，芯50可以是實(shí)心或中空的(如示出的)，并且可以僅由例如金屬或聚合物制成。此外，用于芯50的材料可以針對(duì)它們的磁導(dǎo)率選擇以增強(qiáng)線圈52的靈敏度，或者針對(duì)它們的機(jī)械屬性與醫(yī)療裝置的期望機(jī)械屬性的相似性來選擇。例如，可能期望金屬芯增大較小直徑的裝置的靈敏度(例如用于導(dǎo)絲應(yīng)用中)。代替中空芯，實(shí)心的芯可以用于實(shí)施例中以減小傳感器的尺寸和/或增強(qiáng)傳感器的靈敏度?？商鎿Q地，芯可以被完全省略(例如空氣芯)。芯50的尺寸可以在徑向和軸向上被設(shè)計(jì)為適合特定應(yīng)用。
[0047]圖6B是傳感器28a的基本上沿線6B-6B (與線C平行)所截取的橫截面視圖。如圖6A和6B所不,線圈52可以包括纏繞以徑向圍繞一體積的導(dǎo)體。例如，線圈52可以包括具有合適特性的傳統(tǒng)絲，所述特性諸如材料或合金類型、厚度(線規(guī)——AffG)、以及絕緣涂層類型和厚度等，如本領(lǐng)域已 知的。線圈52可以被纏繞成期望數(shù)量的環(huán)、期望軸長度和期望徑向厚度(即，層)以滿足期望檢測特性。盡管針對(duì)線圈52僅示出一個(gè)層，但在實(shí)施例中可以包括更多的層。線圈52可以可替代地或另外包括另一導(dǎo)體類型，諸如柔性印刷電路板上的導(dǎo)電跡線(圖8中示出)。
[0048]如圖6A所示,線圈52具有相對(duì)于垂直線C基本上為非零的纏繞或?qū)С探铅?。因?yàn)榫€圈具有非零纏繞角，垂直于線圈52中的環(huán)的線偏離軸B’，因而線圈在磁場中的投射區(qū)域隨著傳感器28a圍繞軸B’旋轉(zhuǎn)而改變。因?yàn)橥渡鋮^(qū)域基于線圈的旋轉(zhuǎn)而改變，因而傳感器28a響應(yīng)于磁場所產(chǎn)生的信號(hào)表不傳感器的側(cè)傾。但是，由于線圈52中的每個(gè)環(huán)實(shí)際上與每個(gè)其他環(huán)平行，因而傳感器28a仍然具有旋轉(zhuǎn)盲區(qū)。因而盡管傳感器28a可以檢測側(cè)傾，其仍維持OTOF傳感器。
[0049]線圈52的纏繞角Θ可以在不同實(shí)施例中變化以例如最大化傳感器檢測側(cè)傾的能力，但仍最小化傳感器的軸向尺寸。纏繞角應(yīng)該基本上為非零——即，足夠大以使得線圈在磁場中的投射區(qū)域隨著傳感器側(cè)傾而有意義地改變，從而處理器或電子控制單元(例如僅圖1中示出的MPS22)可以根據(jù)投射區(qū)域的改變來確定線圈52的側(cè)傾。針對(duì)這種“有意義的”改變所需要的精確角可以根據(jù)傳感器的特性(例如，材料、線圈直徑等)和/或系統(tǒng)的特性(例如，磁場強(qiáng)度、信號(hào)處理分辨率、信噪比)而變化。在傳感器和系統(tǒng)的一個(gè)示例性組合中，線圈在磁場中的投射區(qū)域隨著至少為約2度的線圈52的纏繞角Θ有意義地改變。因此，在實(shí)施例中，線圈52的纏繞角在至少為2度時(shí)可以被認(rèn)為“基本上非零”，但“基本上非零”不必須限于這一角度。在實(shí)施例中，線圈52可以以約45度的纏繞角Θ實(shí)現(xiàn)用于側(cè)傾檢測的最大分辨率。因此，在各個(gè)實(shí)施例中，纏繞角Θ可以在約2度和約45度之間。應(yīng)該理解，上述纏繞角僅是示例性的，并且本質(zhì)上不是限制性的，在權(quán)利要求中列舉的可除外。[0050]圖6C-6J是與環(huán)基本上位于的平面(例如平面53)正交地觀察的線圈52中的環(huán)(諸如環(huán)52a)的示例性外部形狀的替代圖解視圖。如圖中所示，許多不同的環(huán)形狀可以用于纏繞線圈52 (但是通常，單個(gè)形狀可以用于單個(gè)線圈中的每個(gè)環(huán))，并且這些形狀是預(yù)期的。線圈52中的每個(gè)環(huán)可以基本上是圓形(圖6C)、橢圓形(圖6D)、方形(圖6E)、矩形(圖6F)、圓角矩形(圖6G)、三角形(圖6H)、五邊形(圖61)、六邊形(圖6J)、另一凸多邊形、或未在圖中明確示出的另一形狀。在多邊形實(shí)施例中，線圈52中的每個(gè)環(huán)可以具有“尖的”邊緣(例如，如圖6E、6F和6H-6J中所示)或圓的邊緣(例如，如圖6G所示)。而且，線圈52中的每個(gè)環(huán)可以呈現(xiàn)徑向、雙向或其他對(duì)稱性，或者可以是非對(duì)稱的。因此，這里所使用的術(shù)語“環(huán)”和“線圈”不限于圓形或環(huán)形的形狀，而是可以是許多形狀中的一個(gè)或多個(gè)。
[0051]圖7A是側(cè)傾感測電磁位置傳感器的另一實(shí)施例的等距視圖，其表示為傳感器28b。傳感器28b包括傳感器28a的相同材料、方面和特征中的許多，但傳感器28b包括具有兩個(gè)部分52a’、52b’的線圈52’，部分52a’、52b’中的每個(gè)分別具有其自己的纏繞角，標(biāo)記為角91和θ2。部分52a’具有自由端部54a’、54b’，以及部分52b’具有自由端部54c’、54d’，以用于連接至MPS22。部分52a’直接纏繞在外表面56上，以及第二部分52b’纏繞在第一部分52a’的上邊，即在徑向上的外面。
[0052]第一部分52a’和第二部分52b’可以由獨(dú)立的導(dǎo)體形成。在該實(shí)施例中，部分52a’和部分52b’產(chǎn)生表不每個(gè)部分各自的P&0的獨(dú)立信號(hào)。如傳感器28a那樣,每個(gè)部分52a’、52b’可以感測其自身的側(cè)傾。也如傳感器28a那樣，每個(gè)部分52a’、52b’具有旋轉(zhuǎn)盲區(qū)。但是圍繞部分52a’、52b’中之一的盲區(qū)的旋轉(zhuǎn)由另一部分檢測。結(jié)果，來自部分52a’、52b’的信號(hào)總地表不全部六個(gè)自由度。來自部分52a’、52b’的獨(dú)立信號(hào)可以被處理(例如由MPS22)以確定傳感器28b的6D0F P&0。 [0053]圖7B是側(cè)傾感測電磁位置傳感器的另一實(shí)施例的等距視圖，其表示為傳感器28c。傳感器28c與傳感器28b的類似之處在于部分52a’ ’直接纏繞在外表面56上以及第二部分52b’ ’纏繞在第一部分52a’ ’的上邊，即在徑向上的外面。但是線圈52’ ’由單個(gè)連續(xù)導(dǎo)體形成，因而第一部分52a’ ’和第二部分52b’ ’通過過渡部分52c’ ’電耦合在一起并產(chǎn)生表示傳感器的P&0的單個(gè)信號(hào)。在兩個(gè)纏繞角合成至單個(gè)連續(xù)導(dǎo)體的情況下，線圈52’’不具有旋轉(zhuǎn)盲區(qū)——圍繞任何線的旋轉(zhuǎn)引起線圈的一些部分在磁場中的投射區(qū)域的變化。由此，線圈52’’可以檢測圍繞所有旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，并且線圈52’’中感應(yīng)的電流表示全部六個(gè)自由度。
[0054]在單導(dǎo)體(傳感器28c，圖7B)或多導(dǎo)體實(shí)施例(傳感器28b，圖7A)中，纏繞角91和92在設(shè)計(jì)上可以變化并且針對(duì)特定應(yīng)用制造。線圈52中的至少一個(gè)纏繞角應(yīng)該基本上為非零——即，足夠大以使得線圈在磁場中的投射區(qū)域隨著傳感器側(cè)傾而有意義地改變，如上所述。例如，纏繞角θρ θ2中的一個(gè)或兩個(gè)可以在約2度和約45度之間，包括約2度和約45度。線圈52可以在Θ i和Θ 2的和是約90度的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)針對(duì)側(cè)傾檢測的最大分辨率以使得第一線圈部分52a和第二線圈部分52b基本上相互垂直地纏繞。然而，在實(shí)施例中，線圈52中的一個(gè)或多個(gè)其他纏繞角可以基本上為零。01和θ2可以是一致的一即，相等的，并且在線C兩邊相對(duì)一或者是不一致的。此外，盡管第一部分52a和第二部分52b被示出為在它們各自的軸向長度的大部分上重疊，但重疊的量可以根據(jù)需要變化。在實(shí)施例中，重疊可以被消除以使得部分52a與部分52b軸向相鄰。部分52a、52b可以在環(huán)的數(shù)量、軸向長度和徑向厚度(即，層)方面相同或不同。在多導(dǎo)體實(shí)施例中，部分52a、52b可以在導(dǎo)體類型、材料或合金類型、厚度(線規(guī)一AWG)以及絕緣涂層類型和厚度方面相同或不同。
[0055]應(yīng)該理解，可以對(duì)傳感器28a、28b和28c的所示出實(shí)施例作出許多變化并且這些變化保持在權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)?？梢允褂枚嘤趦蓚€(gè)導(dǎo)體部分，并且這些導(dǎo)體部分的纏繞角可以是相互完全唯一的，或者可以是冗余的(即，傳感器可以包括多個(gè)纏繞段，每個(gè)具有其自己的纏繞角)。纏繞角Θ、Θ1和Θ 2可以與上述明確闡述的不同。此外，在傳感器維持權(quán)利要求中所述的特征的范圍內(nèi)，線圈52以及線圈部分52a和52b在環(huán)的數(shù)量或間距方面不受限制。
[0056]圖8是側(cè)傾感測位置傳感器的第四實(shí)施例的等距視圖，其表示為傳感器70。傳感器70包括柔性印刷電路板(PCB),如在題目為“Method for Producing a MiniatureElectromagnetic Coil Using Flexible Printed Circuitry” 的共同待決的美國專利申請(qǐng)N0.13/232, 536中描述的，其全部內(nèi)容通過引用包含于此，如同在此全部闡述一樣。以下將給出傳感器70的柔性PCB的簡要描述。以上引用的申請(qǐng)關(guān)于柔性PCB的設(shè)計(jì)和制造的更多細(xì)節(jié)可以被參閱。
[0057]傳感器70包括電絕緣的相對(duì)柔性的基底72和設(shè)置(即“印刷”)在基底72的第一表面上的導(dǎo)電跡線74。跡線74以被配置為創(chuàng)建當(dāng)基底72被折疊或形成為所示出的最終形狀時(shí)的感測線圈80的圖案布置。利用基底72形成的形狀沿著一軸(類似于軸B’，參見圖6A等)延伸，線圈80圍繞該軸設(shè)置。
[0058]為了實(shí)現(xiàn)期望的最終形狀，基底72可以被盤繞、折疊或以其他方式形成。在圖8中，最終的期望形狀是具有 圓形的徑向橫截面的圓筒形，其通過以下方式形成:盤繞基底72以使得其端部相接以形成接縫。然而應(yīng)該理解，其他形狀也是可行的(諸如圖6C-6J中所示的形狀)。在形成所示出的最終形狀之前，基底72可以是大體矩形，具有縱向(即長尺寸)和橫向(即，較短尺寸)。然而，應(yīng)該理解，根據(jù)期望的跡線圖案和傳感器最終形式，基底可以采用各種形狀和尺寸。
[0059]基底72可以包括用于柔性印刷電路的本領(lǐng)域已知的傳統(tǒng)材料，諸如從包括以下的組中選擇的柔性塑料材料:聚酰亞胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或它們的組合。在一些實(shí)施例中，基底72可以包括由杜邦公司市售的KAPTON?或MYLAR?材料。應(yīng)該理解，變化是可行的。導(dǎo)電跡線74可以包括導(dǎo)電材料，諸如銅，但是根據(jù)期望電特性，其他導(dǎo)電材料，諸如鉬或金或其組合(例如，鍍有鉬、金或銀的銅)也是可行的?？梢允褂脗鹘y(tǒng)方法和材料來用于在基底72上形成(“印刷”)合適的圖案(跡線74)。此外，盡管未示出，電絕緣材料的覆層可以設(shè)置在導(dǎo)電跡線圖案74上。
[0060]跡線74包括始端引線76和末端引線78，這兩個(gè)引線被配置為提供耦合至定位系統(tǒng)的信號(hào)。末端引線78在基底72的“背部”延伸并且經(jīng)由通孔82電耦合至跡線74的在基底72的“前部”的部分。跡線72在始端引線76和末端引線78之間電連續(xù)。應(yīng)該理解，“始端”和“末端”名稱僅是示例性的并且本質(zhì)上不是限制性的。如所示出的，跡線之間的間隔在跡線圖案上可以是恒定的。
[0061]跡線74被印刷以使得線圈80在傳感器70成形為其最終形式時(shí)具有非零纏繞角Θ。結(jié)果，線圈80在磁場中的投射區(qū)域隨著傳感器70圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)而改變(如以上指出的，與軸B等類似)，因而傳感器70可以感測側(cè)傾。但是因?yàn)閮H一個(gè)纏繞角被包括在線圈80中，因而線圈80具有旋轉(zhuǎn)盲區(qū)并且傳感器70是OTOF傳感器。
[0062]可以對(duì)所示出的傳感器70的實(shí)施例進(jìn)行許多變化并且這些變化保持在權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)?？梢允褂脙蓚€(gè)或更多個(gè)PCB導(dǎo)體部分，并且這些導(dǎo)體部分的纏繞角可以是相互完全唯一的或者可以是冗余的。多個(gè)PCB (或者一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電跡線層通過中間的電絕緣層與相鄰的導(dǎo)電跡線層分離)可以在徑向上相互層疊，或者可以在軸向上相互鄰近放置。纏繞角可以與上面明確闡述的不同。此外，在傳感器維持權(quán)利要求中所述的特征的范圍內(nèi)，線圈80在跡線的數(shù)量或間距方面不受限制。
[0063]諸如傳感器28a、28b、28c和70的側(cè)傾感測位置傳感器可以用于各種醫(yī)療裝置中并且可以合并至各種配置的裝置中。圖9-11示出兩個(gè)這種配置。然而，應(yīng)該理解，其他配置是可行的，并且傳感器28a、28b、28c和70不限于所示出的醫(yī)療裝置實(shí)施例。特別地，應(yīng)該注意，由每個(gè)傳感器提供的開放中央腔和調(diào)整每個(gè)傳感器的徑向尺寸的能力允許創(chuàng)建伸縮的醫(yī)療裝置，每個(gè)醫(yī)療裝置可以獨(dú)立地由定位系統(tǒng)跟蹤。
[0064]圖9是用于與系統(tǒng)10 —起使用的MPS使能的醫(yī)療裝置24a的實(shí)施例的側(cè)視截面圖。所示出的醫(yī)療裝置24a包括近端部60、遠(yuǎn)端部62、軸64和沿著第一軸“A”延伸的中央腔66。醫(yī)療裝置24a進(jìn)一步包括醫(yī)療裝置傳感器28，其本身包括沿著第二軸B延伸的芯50和圍繞軸B設(shè)置的線圈52。
[0065]軸64可以具有特定應(yīng)用所需求的厚度、長度和橫截面形狀。軸64可以由醫(yī)療器械的領(lǐng)域中已知的任何合適管材制成，諸如工程尼龍樹脂和塑料，包括但不限于由阿科瑪公司市售的商標(biāo)名稱為ΡΕΒΑΧ?ι的彈性體，其具有合適的硬度、熔化溫度和/或其他特性。腔66 (或多個(gè)基本平行的腔)可以設(shè)置在軸64中以用于流體的通過、其他醫(yī)療裝置的穿過或本領(lǐng)域公知的其他目的。如軸64那樣，腔66可以被成形并設(shè)計(jì)尺寸以適合特定應(yīng)用。
[0066]在所示出的實(shí)施例中，傳感器28具有圍繞中央腔66設(shè)置的中空芯50和圍繞芯50設(shè)置的線圈50，以使得傳感器軸B與裝置軸A —致。因?yàn)樾?0在所示出的實(shí)施例中是中空的并圍繞腔66設(shè)置，腔66是暢通的并且可以用于通過流體、其他醫(yī)療裝置或本領(lǐng)域已知的其他物體或材料。傳感器28可以經(jīng)由在近端延伸的一個(gè)或多個(gè)線(例如雙絞線)(未示出)連接至諸如MPS22的定位系統(tǒng)。傳感器28可以根據(jù)本領(lǐng)域已知的方法被制造成醫(yī)療裝置 24a,例如題目為 “Electromagnetic Coil Sensor for a Medical Device” 的美國專利申請(qǐng)12/982，120中所述，其全部內(nèi)容通過引用包含于此，如在此全部闡述一樣。傳感器28也可以利用柔性印刷電路板(PCB)創(chuàng)建。
[0067]圖10是具有側(cè)傾感測電磁位置傳感器的醫(yī)療裝置的另一實(shí)施例的側(cè)視圖，其表示為醫(yī)療裝置24b。醫(yī)療裝置24b包括近端部60、遠(yuǎn)端部62以及其中具有壁和周向槽68的軸64。側(cè)傾感測電磁定位傳感器28在槽68內(nèi)。軸64沿著軸A’延伸。
[0068]在所示出的實(shí)施例中，傳感器28包括在槽68上直接纏繞的線圈52而沒有傳感器芯。線圈圍繞基本上與裝置軸A’ 一致的軸B纏繞。軸A’和B在軸64的表面上投影示出以示出它們與線C的交點(diǎn)，但是軸A’和B實(shí)際上延伸通過裝置的徑向中心。線圈52具有相對(duì)于線C的非零纏繞角Θ——即，與線圈52中的環(huán)相切的線(例如平面63內(nèi)的線)以非零角與線C相接，從而傳感器28可以感測圍繞軸B的側(cè)傾，如以上結(jié)合圖2-8所述。應(yīng)該注意，醫(yī)療裝置24b不限于圖9所示的傳感器組件。在替代實(shí)施例中，傳感器28可以包括具有多個(gè)不同纏繞角的多個(gè)部分。線圈52可以通過調(diào)節(jié)例如導(dǎo)體部分的數(shù)量和它們的纏繞角、軸向繞組的數(shù)量和徑向?qū)拥臄?shù)量來適配裝置24b的期望幾何形狀。為了視覺清晰，在圖10中僅示出線圈52的一個(gè)徑向?qū)?，但是諸如線圈52’的線圈可以包括多個(gè)徑向?qū)樱鐖D11所示。將傳感器線圈直接纏繞在導(dǎo)管軸上更詳細(xì)地在以上提到的并通過引用包含的美國專利申請(qǐng)N0.12/982，120中描述。
[0069]槽68提供用于傳感器28的凹口，以使得醫(yī)療裝置24b可以具有集成至軸64中的傳感器，而不增大裝置的徑向厚度。槽68的內(nèi)表面可以用作線圈52可以直接纏繞的纏繞表面。槽68具有深度“h”并且在其軸向端部由側(cè)壁限制，偵彳壁形成纏繞凸緣。盡管側(cè)壁一般示出為與軸A’垂直，但側(cè)壁可以具有針對(duì)期望纏繞圖案所需的任何角度和方向。類似地，槽68的深度、寬度和形狀可以適配至期望纏繞圖案(例如，導(dǎo)體部分的數(shù)量、纏繞角、軸向環(huán)的數(shù)量、徑向?qū)拥臄?shù)量)。
[0070]如以上指出的，醫(yī)療裝置24b不限于所示出的傳感器28的實(shí)施例。在另一實(shí)施例中，可以使用沒有芯的線圈(即，空氣芯)或在芯上形成的線圈(諸如傳感器28a或28b)。也可以使用柔性PCB傳感器。槽68可以針對(duì)特定傳感器和/或醫(yī)療裝置在深度、寬度、側(cè)壁角上適配并且以其他方式在尺寸和形狀上適配。
[0071]圖11是與圖10類似的醫(yī)療裝置的基本上在圖10的頁面內(nèi)所截取的圖解橫截面視圖。軸64具有沿 著裝置軸A’延伸并關(guān)于裝置軸A’對(duì)稱的中央腔66。腔66通過軸64的壁的一部分與傳感器28分離。因?yàn)閭鞲衅鬏SB基本上與醫(yī)療裝置軸A’ 一致，因而腔66也關(guān)于軸B對(duì)稱。在槽68中纏繞線圈52允許無障礙的腔66 (或多個(gè)基本平行的腔)。
[0072]如針對(duì)圖10所提到的，醫(yī)療裝置24b中的線圈52可以包括多個(gè)徑向?qū)印Ｈ鐖D11所示，徑向?qū)拥臄?shù)量可以是例如僅三個(gè)。當(dāng)然更多或更少的徑向?qū)邮强尚械牟⑶冶活A(yù)期。
[0073]圖12是MPS22的一個(gè)示例性實(shí)施例的示意框圖，其表示為MPSl 10，如參考題目為“Medical Imaging and Navigation System” 的美國專利 N0.7，386，339 所不的，其全部內(nèi)容通過引用包含于此，如在此全部闡述一樣，并且其一部分在下面再現(xiàn)，總地至少部分描述了由以色列海法的MediGuide股份有限公司市售并且現(xiàn)在由圣猶達(dá)醫(yī)療公司擁有的gMPS?醫(yī)療定位系統(tǒng)。應(yīng)該理解，可以進(jìn)行變化，例如也參見題目為“Medical PositioningSystem”的美國專利N0.6，233，476所示，其全部內(nèi)容通過引用包含于此，如在此全部闡述一樣。另一示例性基于磁場的MPS是由Biosense Webster市售的Carto?系統(tǒng)，如總地在例如題目為“Intrabody Measurement”的美國專利N0.6, 498, 944和題目為“MedicalDiagnosis, Treatment and Imaging Systems，，的美國專利 N0.6, 788, 967 中不出和描述的，兩者的全部內(nèi)容通過引用包含于此，如在此全部闡述一樣。因此，以下描述僅是示例性的并且實(shí)際上不是限制性的。
[0074]MPS系統(tǒng)110包括位置和方向處理器150、發(fā)射機(jī)接口 152、多個(gè)查找表單元15七、1542和1543、多個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 156^156,0 1563、放大器158、發(fā)射機(jī)160、多個(gè)MPS傳感器162^162^16200 162N、多個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器^016^16^16400 164N、以及傳感器接口 166。
[0075]發(fā)射機(jī)接口 152連接至位置和方向處理器150以及查找表單元15七、1542和1543。DAC單元156ρ1562和1563連接至查找表單元154ρ1542和1543中相應(yīng)的一個(gè)并連接至放大器158。放大器158進(jìn)一步連接至發(fā)射機(jī)160。發(fā)射機(jī)160還被標(biāo)記為TX。MPS傳感器162”1622、1623 和 162N 還被分別標(biāo)記為 RX1'RX2、RX3 和 RXN。MPS 傳感器 162” 1622、1623 和162N可以是這里所述的傳感器28a、28b、28c和/或28d，或者可以是其他傳感器。此外，MPS傳感器162” 1622、1623和162N可以合并至醫(yī)療裝置24a、醫(yī)療裝置24b或另一醫(yī)療裝置中。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 164ρ1642、1643和164Ν分別連接至傳感器162ρ 1622、1623和162Ν并連接至傳感器接口 166。傳感器接口 166進(jìn)一步連接至位置和方向處理器150。
[0076]查找表單元154ρ1542和1543中的每一個(gè)產(chǎn)生數(shù)字的循環(huán)序列并將其提供至相應(yīng)的DAC單元1561、1562和1563，這些DAC單元轉(zhuǎn)而將其轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的模擬信號(hào)。模擬信號(hào)中的每一個(gè)表示不同的空間軸。在本示例中，查找表1541和0八(:單元1561產(chǎn)生針對(duì)X軸的信號(hào)，查找表1542和DAC單元1562產(chǎn)生針對(duì)Y軸的信號(hào)，以及查找表1543和DAC單元1563產(chǎn)生針對(duì)Z軸的信號(hào)。
[0077]DAC單元156p 1562和1563將它們各自的模擬信號(hào)提供至放大器158，其放大模擬信號(hào)并將放大后的信號(hào)提供至發(fā)射機(jī)160。發(fā)射機(jī)160提供多軸電磁場，其可以由MPS傳感器162^162^ 1623和1621<檢測到。MPS傳感器162^ 1622、1623和162N中的每一個(gè)檢測電磁場，產(chǎn)生相應(yīng)的電模擬信號(hào)并將其提供至連接至其上的相應(yīng)ADC單元164p 1642、1643和164n。ADC單元164^164^16400 164N中的每一個(gè)將進(jìn)給至其的模擬信號(hào)數(shù)字化，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字序列并將該數(shù)字序列提供至傳感器接口 166，傳感器接口 166轉(zhuǎn)而將數(shù)字序列提供至位置和方向處理器150。位置和方向處理器150分析所接收到的數(shù)字序列，由此確定MPS傳感器162p 1622、1623和162N中的每一個(gè)的位置和方向。位置和方向處理器150進(jìn)一步確定失真事件并相應(yīng)地更新查找表154ρ1542和1543。 [0078]盡管以上以特定程度的特殊性描述了本發(fā)明的許多實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下對(duì)所公開的實(shí)施例進(jìn)行許多修改。所有方向參考(例如，正、負(fù)、上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、頂部、底部、之上、之下、垂直、TK平、順時(shí)針和逆時(shí)針)僅用于標(biāo)識(shí)目的以幫助本發(fā)明的讀者的理解，并且不產(chǎn)生限制，特別對(duì)于本發(fā)明的位置、方向或使用。結(jié)合參考(例如，附接、耦合、和連接等)將被寬泛地解釋并且可以包括元件的連接之間的中間構(gòu)件以及元件之間的相對(duì)移動(dòng)。這樣，結(jié)合參考不必須指兩個(gè)元件直接連接并處于彼此固定的關(guān)系。包含在以上說明書中的或在附圖中示出的所有內(nèi)容應(yīng)被解釋為僅示例性的并且非限制性的?？梢栽诓槐畴x所附權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的精神的情況下作出細(xì)節(jié)或結(jié)構(gòu)的改變。
【權(quán)利要求】
1.一種磁傳感器組件，包括: 沿著一軸延伸并圍繞所述軸設(shè)置的線圈，所述線圈包括一個(gè)或多個(gè)部分，每個(gè)部分限定一纏繞角，其中，所述一個(gè)或多個(gè)部分中的至少一個(gè)限定相對(duì)于垂直于所述軸的線基本上為非零的纏繞角，由此，所述線圈在所施加磁場中的投射區(qū)域隨著所述線圈圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)而改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器組件，其中，所述線圈包括至少兩個(gè)部分，其中所述至少兩個(gè)部分中的第一部分限定相對(duì)于所述線基本上為非零的第一纏繞角，以及所述至少兩個(gè)部分中的第二部分限定與所述第一纏繞角不同的第二纏繞角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁傳感器組件，其中，所述第一纏繞角和所述第二纏繞角的和為大約90度以使得所述第一部分和所述第二部分基本上垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁傳感器組件，其中，所述第一部分與所述第二部分電耦合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器組件，還包括沿著所述軸延伸的芯，所述芯具有芯外表面，其中所述線圈設(shè)置在所述芯外表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器組件，其中，所述線圈的環(huán)的外部形狀基本上包括從以下組成的組中選擇的形狀: 圓形； 橢圓形；以及 凸多邊形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器組件，其中，所述一個(gè)或多個(gè)部分中的至少一個(gè)包括導(dǎo)電絲。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器組件，其中，所述一個(gè)或多個(gè)部分中的至少一個(gè)包括位于柔性印刷電路板上的跡線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器組件，其中，所述線圈在徑向上圍繞所述軸延伸通過的體積。
10.一種醫(yī)療裝置傳感器組件，包括: 沿著一軸延伸的芯，其具有外表面；以及 沿著所述軸延伸并且圍繞所述軸設(shè)置的線圈，所述線圈包括設(shè)置在所述芯外表面上的限定第一纏繞角的第一部分以及與所述第一部分電耦合的限定與所述第一纏繞角不同的第二纏繞角的第二部分； 其中，所述第一纏繞角和所述第二纏繞角中的至少一個(gè)相對(duì)于垂直于所述軸的線基本上為非零； 由此，所述線圈被配置為響應(yīng)于所施加的磁場來產(chǎn)生表示至少所述線圈圍繞所述軸的側(cè)傾的信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療裝置傳感器組件，其中，所述第一纏繞角和所述第二纏繞角的和為大約90度以使得所述第一部分和所述第二部分基本上垂直。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療裝置傳感器組件，其中，所述第一纏繞角和所述第二纏繞角中的一個(gè)基本上為零。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療裝置傳感器組件，其中，所述第二部分的至少一部分位于所述第一部分的至少一部分的徑向之外。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療裝置傳感器組件，其中，所述第二部分的至少一部分與所述第一部分的至少一部分軸向相鄰。
15.一種磁傳感器組件，包括: 沿著一軸延伸并圍繞所述軸設(shè)置的線圈，所述線圈包括一個(gè)或多個(gè)部分，每個(gè)部分限定一纏繞角，其中，所述一個(gè)或多個(gè)部分中的至少一個(gè)限定相對(duì)于垂直于所述軸的線至少為大約2度的纏繞角，由此，所述線圈在所施加磁場中的投射區(qū)域隨著所述線圈圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)而改變。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁傳感器組件，其中，所述線圈包括至少兩個(gè)部分，其中所述至少兩個(gè)部分中的第一部分具有相對(duì)于所述線至少為大約2度的第一纏繞角，以及所述至少兩個(gè)部分中的第二部分具有與所述第一纏繞角不同的第二纏繞角。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁傳感器組件，其中，所述第一纏繞角和所述第二纏繞角的和為大約90度以使得所述第一部分和所述第二部分基本上垂直。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁傳感器組件，其中，所述第一部分與所述第二部分電耦合。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁傳感器組件，還包括沿著所述軸延伸的芯，所述芯具有芯外表面，其中所述線圈設(shè)置在所述芯外表面上。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁傳感器組件，其中，所述線圈的徑向橫截面基本上包括從以下組成的組中選擇的形狀: 圓形； 橢圓形；以及 凸多邊形。
【文檔編號(hào)】A61B5/06GK104023630SQ201280064526
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月30日
【發(fā)明者】U·艾希勒, A·伊茲米爾里, D·塞特爾 申請(qǐng)人:麥迪蓋德有限公司