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CN110392551A - 用于电磁导航系统的传感器配件 - Google Patents

用于电磁导航系统的传感器配件 Download PDF

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CN110392551A
CN110392551A CN201880017536.0A CN201880017536A CN110392551A CN 110392551 A CN110392551 A CN 110392551A CN 201880017536 A CN201880017536 A CN 201880017536A CN 110392551 A CN110392551 A CN 110392551A
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CN
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sensor
field sensor
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sensing
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Application number
CN201880017536.0A
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詹姆斯·E·布拉德
丹尼尔·J·福斯特
史蒂文·J·梅耶尔
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Boston Scientific Medicine Co Ltd
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Boston Scientific Medicine Co Ltd
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Abstract

一种传感器配件，包括基部构件，该基部构件沿纵轴延伸并包括第一部分、第二部分和定位于第一部分和第二部分之间的扭曲区部。传感器配件还包括：第一磁场传感器，其耦接到第一部分，其中第一磁场传感器具有与纵轴线对准的主感测方向；以及第二磁场传感器，其耦接到第二部分，其中第二磁场传感器相对于第一磁场传感器定向为使得第二磁场传感器具有与正交于纵轴线的轴线对准的主感测方向。

Description

用于电磁导航系统的传感器配件
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年2月6日提交的临时申请No.62/455,339的优先权，其通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及用于跟踪物品的系统、方法和装置。更具体地，本公开涉及用于电磁跟踪医疗程序中使用的医疗装置的系统、方法和装置。
背景技术
可以使用各种系统、方法和装置来跟踪医疗装置。跟踪系统可以使用由被跟踪的医疗装置中的至少一个跟踪传感器感测到的外部生成的磁场。外部生成的磁场提供了固定的参照系(frame of reference)，并且跟踪传感器感测磁场以确定传感器相对于固定参照系的位置和取向。
发明内容
在示例1中，一种传感器配件，包括：基部构件，其沿纵轴延伸，并且包括第一部分、第二部分和定位于第一部分和第二部分之间的扭曲区部，其中扭曲区部包括蛇形形状；第一磁场传感器，其耦接到第一部分，其中第一磁场传感器具有与纵轴线对准的主感测方向；第二磁场传感器，其耦接到第二部分，其中第二磁场传感器相对于第一磁场传感器定向为使得第二磁场传感器具有与垂直于纵轴线的轴线对准的主感测方向。
在示例2中，示例1的传感器配件，还包括：第三磁场传感器，其耦接到第一部分并且相对于第一磁场传感器定向为使得第三磁场传感器具有与垂直于纵轴线的轴线对准的主感测方向。
在示例3中，一种传感器配件，包括：第一基部构件，其耦接到第二基部构件，其中第一基部构件沿纵轴延伸并且包括第一部分、第二部分和定位于第一部分和第二部分之间的扭曲区部；第一磁场传感器，其耦接到第二基部构件，其中第一磁场传感器具有与纵轴线对准的主感测方向；第二磁场传感器，其耦接到第二部分，其中第二磁场传感器相对于第一磁场传感器定向为使得第二磁场传感器具有与垂直于纵轴线的轴线对准的主感测方向。
在示例4中，示例3的传感器配件还包括：第三磁场传感器，其耦接到第二基部构件并且相对于第一磁场传感器定向为使得第三磁场传感器具有与垂直于纵轴线的轴线对准的主感测方向。
在示例5中，示例1-4中任一个的传感器配件，其中扭曲区部包括狭缝。
在示例6中，示例1-5中任一个的传感器配件，其中扭曲区部包括两个狭缝。
在示例7中，示例1-6中任一个的传感器配件，其中扭曲区部包括三个狭缝。
在示例8中，示例1-7中任一个的传感器配件，其中第一、第二和第三磁场传感器包括感应式传感线圈、磁阻传感元件、巨磁阻抗(giant magneto-impedance)传感元件和磁通门(flux-gate)传感元件之一。
在示例9中，示例8的传感器配件，其中磁阻传感元件包括各向异性磁阻(anisotropic magneto-resistive)传感元件、巨磁阻(giant magneto-resistive)传感元件、穿隧磁阻(tunneling magneto-resistive)传感元件、霍尔效应(Hall effect)传感元件、超巨磁阻(colossal magneto-resistive)传感元件、特异磁阻(extraordinarymagneto-resistive)传感元件和自旋霍尔(spin Hall)传感元件之一。
在示例10中，示例1-9中任一个的传感器配件，其中基部构件形成柔性电路的一部分。
在示例11中，示例1-10中任一个的传感器配件，其中磁场传感器电耦接到导体。
在示例12中，示例1-11中任一个的传感器配件，其中磁场传感器导线键合(wirebonded)到导体。
在示例13中，示例1-12中任一个的传感器配件，其中磁场传感器经由倒装芯片(flip-chip)法耦接到导体。
在示例14中，一种用于制造示例1-13中任一个的传感器配件的方法，该方法包括：扭曲所述扭曲区部，使得第一磁场传感器和第二磁场传感器的主感测方向彼此正交定向。
在示例15中，示例14的方法还包括在扭曲所述扭曲区部之后，切割基部构件以形成示例1-13的传感器配件。
在示例16中，一种医疗探针，包括具有传感器配件的远端部分，其中传感器配件包括示例1-15中任一个的传感器配件。
在示例17中，一种医疗系统包括：根据示例16的医疗探针；磁场发生器，其被配置为在包括医疗探针和患者的体积中生成多维磁场；以及处理器，其可操作以接收来自传感器配件的输出，以确定传感器配件在体积内的位置。
虽然公开了多个实施例，但是本发明的其他实施例从以下详细描述中对于本领域技术人员而言将变得显而易见，该详细描述示出并描述了本发明的说明性实施例。因此，附图和详细描述本质上被认为是说明性的而非限制性的。
附图说明
图1示出了根据本公开的某些实施例的跟踪系统的示意图。
图2示出了根据本公开的某些实施例的传感器配件的示意图。
图3示出了根据本公开的某些实施例的传感器配件的示意图。
图4示出了根据本公开的某些实施例的传感器配件的示意图。
图5A示出了根据本公开的某些实施例的未组装的(unassembled)传感器配件的示意图。
图5B示出了以组装形式的5A的传感器配件的示意图。
图6A示出了根据本公开的某些实施例的传感器配件的示意图。
图6B示出了在制造成图6A中示出的形状之前的图6A的传感器配件的示意图。
尽管本公开可以进行各种修改和替换形式，但是具体实施例在附图中借由示例示出，并且在下面进行详细描述。然而，意图不是将本公开限制于所描述的特定实施例。相反，本公开旨在覆盖落入由所附权利要求限定的本发明范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
在医疗程序期间，通过患者的血管系统和/或导管腔将诸如探针(例如，导管)的医疗装置插入患者体内。为了跟踪探针在患者体内的位置和取向，探针可以配备有磁场传感器。
图1是示出跟踪系统100的图，该跟踪系统100包括传感器配件102、磁场发生器104、控制器106和探针108(例如，导管、成像探针、诊断探针)。传感器配件102可以定位在探针108内，例如，在探针108的远端处。跟踪系统100被配置为确定传感器配件102的位置和取向，并因此确定探针108的位置和取向。由磁场发生器104生成的磁场为跟踪系统100提供参照系，使得传感器配件102的位置和取向相对于所生成的磁场被确定。跟踪系统100可以用在医疗程序中，其中探针108被插入患者体内，并且传感器配件102用于帮助跟踪探针108在患者体内的位置。
传感器配件102通过有线或无线通信路径可通信地耦接到控制器106，使得控制器106向传感器配件102发送各种信号并从传感器配件102接收各种信号。磁场发生器104被配置为生成一个或多个磁场。例如，磁场发生器104被配置为生成具有在不同方向B1、B2和B3上的分量的磁场，如图1中的箭头指示出的。控制器106被配置为经由有线或无线通信路径控制磁场发生器104以生成磁场中的一个或多个来助于跟踪传感器组件102(并因此跟踪探针108)。
传感器配件102被配置为感测所生成的磁场并提供跟踪信号，其指示传感器配件102在至多六个自由度(即，x、y和z测量结果，以及俯仰、偏航和滚转角)中的位置和取向。通常，跟踪系统能够跟踪的自由度的数量取决于磁场传感器和磁场发生器的数量。例如，具有单个磁场传感器的跟踪系统可能不能跟踪滚转角，并且因此仅限于仅以五个自由度(即，x、y和z坐标，以及俯仰和偏航角)进行跟踪。这是因为由单个磁场传感器感测到的磁场不会随着单个磁场传感器“滚动”而改变。像这样，传感器配件102包括至少两个磁场传感器110A和110B。磁场传感器可以包括以下传感器，诸如感应式传感线圈和/或各种传感元件，其诸如磁阻(MR)传感元件(例如，各向异性磁阻(AMR)传感元件、巨磁阻(GMR)传感元件、穿隧磁阻(TMR)传感元件、霍尔效应传感元件、超巨磁阻(CMR)传感元件、特异磁阻(EMR)传感元件和自旋霍尔传感元件等)、巨磁阻抗(GMI)传感元件和/或磁通门传感元件。此外，传感器配件102和/或探针108可以以其他类型的传感器诸如温度传感器、超声传感器等为特征。
传感器配件102被配置为感测磁场的每个，并向控制器106提供对应于感测到的磁场中的每个磁场的信号。控制器106经由通信路径接收来自传感器配件102的信号，并确定传感器配件102和探针108相对于所生成的磁场的定位和位置。
磁场传感器110A和110B可以由电压或电流供电，以驱动或激励磁场传感器的元件。磁场传感器元件接收电压或电流，并且响应于所生成的磁场中的一个或多个，磁场传感器元件生成传感信号，该传感信号被发送到控制器106。控制器106被配置为控制到磁场传感器的电压或电流的量并控制磁场发生器104生成磁场中的一个或多个。控制器106还被配置为从磁场传感器接收传感信号并确定传感器配件102(以及因此的探针108)相对于磁场的位置和取向。可以使用彼此交互或组合在一起的固件、集成电路和/或软件模块来实现控制器106。例如，控制器106可以包括用于由处理器执行的计算机可读指令/代码。这样的指令可以存储在非暂时性计算机可读介质上并传送到处理器以供执行。通常，控制器106可以以适合于控制和处理磁跟踪信号和信息的任何形式的电路来实施。
图2示出了可以用在探针中的传感器配件200(如图1中的探针108)。传感器配件200包括第一磁场传感器202A、第二磁场传感器202B和第三磁场传感器202C。磁场传感器202A、202B和202C可以包括以下传感器，诸如感应式传感线圈，和/或各种传感元件，其诸如MR传感元件(例如，AMR传感元件、GMR传感元件、TMR传感元件、霍尔效应传感元件、CMR传感元件、EMR传感元件和自旋霍尔传感元件等)、GMI传感元件和/或磁通门传感元件。MR传感元件被配置为感测磁场，如由图1的磁场发生器104生成的磁场，并生成响应式传感信号。另外，传感器配件200可以以其他类型的传感器诸如温度传感器、超声传感器等为特征。由磁场传感器202A-202C生成的传感信号可以从传感配件200无线地或经由一个或多个导体发送到控制器，诸如图1的控制器106。
第一磁场传感器202A、第二磁场传感器202B和第三磁场传感器202C被示出为定位于公共传感器配件基板204上，其可以形成柔性电路的一部分。在一些实施例中，柔性电路是单面或双面印刷电路板。在一些实施例中，柔性电路是多层柔性电路。该柔性电路可包括柔性基板(例如，聚酰亚胺、聚酯/PET、PEEK、聚对二甲苯、LCP、PEN、PEI和FEP等)、铜包层和/或薄膜金属化、和/或层压材料或液态介质。
基板204包括第一部分206A和第二部分206B，其中第一磁场传感器202A和第二磁场传感器202B定位在第一部分206A上，第三磁场传感器202C定位在第二部分206B上。基板204包括蛇形弯曲区部208，其具有特征第一狭缝210A和第二狭缝210B。第一狭缝210A和第二狭缝210B提供增加的柔性，使得柔性电路可以扭曲或弯曲，使得第三磁场传感器202C被定向成与第一磁场传感器202A和第二磁场传感器202B正交。在某些实施例中，第一磁场传感器202A、第二磁场传感器202B和第三磁场传感器202C定位于传感器配件基板204的不同侧上。例如，第一磁场传感器202A和第三磁场传感器202C可以定位在传感器配件基板204的第一侧上，并且第二磁场传感器202B可以定位在传感器配件基板204的与第一侧相对的第二侧上。
第一磁场传感器202A被定向成使得其主感测方向沿着传感器配件200的纵轴线212(例如，X轴线)对准。第二磁场传感器202B被定向成使得其主感测方向沿着与纵轴线212正交的轴线(例如，Y轴线)对准。第三磁场传感器202C被定向成使得其主感测方向沿着与X轴线和Y轴线正交的轴线(例如，Z轴线)对准。第一、第二和第三磁场传感器202A-202C被配置为响应于磁场而生成响应式传感信号。传感信号用于确定传感器配件200的位置和取向。
如图2中示出的，磁场传感器202A-202C可以经由基板204上的导线键合214到导体216而电耦接到柔性电路。在一些实施例中，磁场传感器202A-202C以倒装芯片方式、焊接、扇形散开(fan out)、通过硅通孔等电耦接。导体216可以将电信号(例如，传感信号、功率信号)传送到磁场传感器202A-202C和跟踪系统100的控制器106并且传送来自磁场传感器202A-202C和跟踪系统100的控制器106的电信号。
图3示出了被切割以形成例如传感器配件200的基板300。图3中的虚线302表示基板300被切割以形成传感器配件200的位置。基板300包括两个较大的区部(即，第一部分304A和第二部分304B)，其为工具提供增加的表面积以便抓取，使得传感器配件200可以被扭曲或弯曲而不会使传感器配件200过度应力(over-stressing)。一旦传感器配件200被扭曲或弯曲，就可以沿着虚线302切割两个较大的区部304A和304B，以形成传感器配件200。
图4示出了可以用在探针中的传感器配件400(如图1中的探针108)。传感器配件400包括第一磁场传感器402A、第二磁场传感器402B和第三磁场传感器402C。磁场传感器402A、402B和402C可以包括以下传感器，诸如感应式传感线圈，和/或各种传感元件，其诸如MR传感元件(例如，AMR传感元件、GMR传感元件、TMR传感元件、霍尔效应传感元件、CMR传感元件、EMR传感元件和自旋霍尔传感元件等)、GMI传感元件和/或磁通门传感元件。MR传感元件被配置为感测磁场，如由图1的磁场发生器104生成的磁场，并生成响应式传感信号。另外，传感器配件400可以以其他类型的传感器诸如温度传感器、超声传感器等为特征。由磁场传感器402A-402C生成的传感信号可以从传感配件400无线地或经由一个或多个导体发送到控制器，诸如图1的控制器106。
第一磁场传感器402A、第二磁场传感器402B和第三磁场传感器402C被示出为定位于公共传感器配件基板404上，其可以形成柔性电路的一部分。在一些实施例中，柔性电路是单面或双面印刷电路板。在一些实施例中，柔性电路是多层柔性电路。柔性电路可包括柔性基板(例如，聚酰亚胺、聚酯/PET、PEEK、聚对二甲苯、LCP、PEN、PEI和FEP等)、铜包层和/或薄膜金属化、和/或层压材料或液态介质。
基板404包括第一部分406A和第二部分406B，其中第一磁场传感器402A和第二磁场传感器402B定位在第一部分406A上，第三磁场传感器402C定位在第二部分406B上。基板404包括蛇形弯曲区部408，其具有特征第一狭缝410A、第二狭缝410B和第三狭缝410C。第一、第二和第三狭缝410A-410C提供增加的柔性，使得柔性电路可以扭曲或弯曲，使得第三磁场传感器402C被定向成与第一磁场传感器402A和第二磁场传感器402B正交。在一些实施例中，蛇形弯曲区部408可包括多于三个的狭缝。
第一磁场传感器402A被定向成使得其主感测方向沿着传感器配件400的纵轴线412(例如，X轴线)对准。第二磁场传感器402B被定向成使得其主感测方向沿着与纵轴线412正交的轴线(例如，Y轴线)对准。第三磁场传感器402C被定向成使得其主感测方向沿着与X轴线和Y轴线正交的轴线(例如，Z轴线)对准。在某些实施例中，第一磁场传感器402A、第二磁场传感器402B和第三磁场传感器402C定位于传感器配件基板404的不同侧上。例如，第一磁场传感器402A和第三磁场传感器402C可以定位在传感器配件基板404的第一侧上，并且第二磁场传感器402B可以定位在传感器配件基板404的与第一侧相对的第二侧上。第一、第二和第三磁场传感器402A-402C被配置为响应于磁场而生成响应式传感信号。传感信号用于确定传感器配件400的位置和取向。
如图4中示出的，磁场传感器402A-402C可以经由基板404上的导线键合414到导体416而电耦接到柔性电路。在一些实施例中，磁场传感器402A-402C以倒装芯片方式、焊接、扇形散开、通过硅通孔等电耦接。导体416可以将电信号传送到磁场传感器402A-402C和跟踪系统100的控制器106并且传送来自磁场传感器402A-402C和跟踪系统100的控制器106的电信号。传感器配件400可以由较大的基板形成，诸如图3上示出的基板，并且被切割以形成传感器配件400的最终形状。
图5A和图5B示出了传感器配件500。图5A示出了传感器配件500的未组装的视图，其包括传感器配件500的第一基板502A和第二基板502B。图5B示出了传感器配件500的组装的视图，其中第一基板502A和第二基板502B机械地和电气地耦接在一起。第一基板502A包括第一磁场传感器504A和第二磁场传感器504B。第二基板502B包括第三磁场传感器504C。第二基板502B还包括弯曲区部506。弯曲区部506可包括类似于图2和图4的传感器配件的狭缝。在一些实施例中，弯曲区部506不包括狭缝。在第一基板和第二基板502A-502B组装在一起之前，第二基板502B可以在弯曲区部506处扭曲或弯曲。在一些实施例中，第一基板和第二基板502A-502B用于一个或多个柔性电路的一部分。在一些实施例中，柔性电路是单面或双面印刷电路板。在一些实施例中，柔性电路是多层柔性电路。该柔性电路可包括柔性基板(例如，聚酰亚胺、聚酯/PET、PEEK、聚对二甲苯、LCP、PEN、PEI和FEP等)、铜包层和/或薄膜金属化、和/或层压材料或液态介质。
当组装时，第一磁场传感器504A被定向成使得其主感测方向沿着传感器配件500的纵轴线508(例如，X轴线)对准。第二磁场传感器504B被定向成使得其主感测方向沿着与纵轴线508正交的轴线(例如，Y轴线)对准。第三磁场传感器504C被定向成使得其主感测方向沿着与X轴线和Y轴线正交的轴线(例如，Z轴线)对准。在某些实施例中，第一磁场传感器502A、第二磁场传感器502B和第三磁场传感器502C定位于传感器配件基板504的不同侧上。例如，第一磁场传感器502A和第二磁场传感器502B可以定位在传感器配件基板504的第一侧上，并且第三磁场传感器502C可以定位在传感器配件基板504的与第一侧相对的第二侧上。
磁场传感器504A-504C可以以倒装芯片方式、焊接、扇形散开和通过硅通孔等电耦接到导体。导体可以将电信号传送到磁场传感器504A-504C和跟踪系统100的控制器106并且传送来自磁场传感器504A-504C和跟踪系统100的控制器106的电信号。传感器配件500的第二基板502B可以由较大的基板形成，诸如图3上示出的基板，并且被切割以形成第二基板502B的最终形状。
传感器配件500可以用在探针中(如图1中的探针108)。磁场传感器504A、504B和504C可包括以下传感器，诸如感应式传感线圈，和/或各种传感元件，其诸如MR传感元件(例如，AMR传感元件、GMR传感元件、TMR传感元件、霍尔效应传感元件、CMR传感元件、EMR传感元件和自旋霍尔传感元件等)、GMI传感元件和/或磁通门传感元件。MR传感元件被配置为感测磁场，如由图1的磁场发生器104生成的磁场，并生成响应式传感信号。另外，传感器配件500可以以其他类型的传感器诸如温度传感器、超声传感器等为特征。由磁场传感器504A-504C生成的传感信号可以从传感配件500无线地或经由一个或多个导体发送到控制器，诸如图1的控制器106。
图6A示出了可以用在探针(如图1中的探针108)中的传感器配件600。图6B示出了在弯曲或卷成(roll)图6A中示出的形状之前的传感器配件600。
传感器配件600包括第一磁场传感器602A、第二磁场传感器602B和第三磁场传感器602C。磁场传感器602A、602B和602C可以包括以下传感器，诸如感应式传感线圈，和/或各种传感元件，其诸如MR传感元件(例如，AMR传感元件、GMR传感元件、TMR传感元件、霍尔效应传感元件、CMR传感元件、EMR传感元件和自旋霍尔传感元件等)、GMI传感元件和/或磁通门传感元件。MR传感元件被配置为感测磁场，如由图1的磁场发生器104生成的磁场，并生成响应式传感信号。另外，传感器配件600可以以其他类型的传感器诸如温度传感器、超声传感器等为特征。由磁场传感器602A-602C生成的传感信号可以从传感配件600无线地或经由一个或多个导体发送到控制器，诸如图1的控制器106。
第一磁场传感器602A、第二磁场传感器602B和第三磁场传感器602C被示出为定位于公共传感器配件基板604上，其可以形成柔性电路的一部分。在一些实施例中，柔性电路是多层柔性电路。柔性电路可包括柔性基板(例如，聚酰亚胺、聚酯/PET、PEEK、聚对二甲苯、LCP、PEN、PEI和FEP等)、铜包层和/或薄膜金属化、和/或层压材料或液态介质。如图6B中示出的，基板604最初可以是以平面形状，并且然后弯曲或卷成图6A中示出的形状。在平面形状中，可以更容易地将磁传感器等电耦接到传感器配件600的导体。在弯曲或卷曲形状中，基板604具有由弯曲部分605A、第一臂部分605B和第二臂部分605C形成的横截面“C”或“U”形状。
基板604包括第一部分606A和第二部分606B，第一磁场传感器602A和第二磁场传感器602B定位在第一部分606A上，第三磁场传感器602C定位在第二部分606B上。基板604包括扭曲区部608，其具有特征第一狭缝610A、第二狭缝610B、第三狭缝610C、第四狭缝610D和第五狭缝610E。第一、第二、第三、第四和第五狭缝610A-610E提供了增加的柔性，使得柔性电路可以扭曲或弯曲，使得第三磁场传感器602C被定向成与第一磁场传感器602A和第二磁场传感器602B正交。如图6B中示出的，第一狭缝至第四狭缝610A-610D从基板604的一侧向内延伸。第五狭缝610E示出为在基板604的中间处或附近的孔。在某些实施例中，所有狭缝从基板604的一侧向内延伸。在某些实施例中，附加的狭缝被定位为基板604内的孔。在某些实施例中，附加的或更少的狭缝用于提供增加的柔性，使得柔性电路可以扭曲或弯曲。在某些实施例中，如图6A中示出的，扭曲区部608弯曲或卷起，使得弯曲部分605A、第一臂部分605B和第二臂部分605C沿着包括第一部分606A、第二部分606B和扭曲区部608的基板604延伸。在其他实施例中，仅第一部分606A和第二部分606B弯曲或卷起，使得扭曲区部608不弯曲或卷起。
第一磁场传感器602A被定向成使得其主感测方向沿着传感器配件600的纵轴线612(例如，X轴线)对准。第二磁场传感器602B被定向成使得其主感测方向沿着与纵轴线612正交的轴线(例如，Y轴线)对准。第三磁场传感器602C被定向成使得其主感测方向沿着与X轴线和Y轴线正交的轴线(例如，Z轴线)对准。在某些实施例中，第一磁场传感器602A、第二磁场传感器602B和第三磁场传感器602C和/或与磁场传感器相关联的电路(例如，专用集成电路、二极管和电容器等)定位于传感器配件基板604的不同侧(例如，第一臂部分605B或第二臂部分605C)上。例如，如图6A中示出的，第一磁场传感器602A、第二磁场传感器602B和第三磁场传感器602C被定位于传感器配件基板604的第一侧(例如，第一臂部分605B)上，而相关联的电路被定位于传感器配件基板604的与第一侧相对的第二侧(例如，第二臂部分605C)上。第一、第二和第三磁场传感器602A-602C被配置为响应于磁场而生成响应式传感信号。传感信号用于确定传感器配件600的位置和取向。
磁场传感器602A-602C可以经由导线键合到基板604上的导体而电耦接到柔性电路。在一些实施例中，磁场传感器602A-602C以倒装芯片方式、焊接、扇形散开和硅通孔等电耦接。导体可以将电信号传送到磁场传感器602A-602C和跟踪系统100的控制器106并且从磁场传感器602A-602C和跟踪系统100的控制器106传送电信号。传感器配件600可以由较大的基板形成，诸如图3上示出的基板，并被切割以形成传感器配件600的最终形状。
应当注意，为了简单和易于理解，上面描述的和附图中示出的元件未按比例绘制并且可以省略某些特征。像这样，附图不一定指示元件的相对尺寸或其他特征的不存在。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所讨论的示例性实施例进行各种修改和添加。例如，虽然上面描述的实施例涉及特定特征，但是本发明的范围还包括具有不同特征组合的实施例和不包括所有描述的特征的实施例。因此，本发明的范围旨在包括落入权利要求范围内的所有这样的替代、修改和变化，以及其所有等同物。

Claims (15)

1.一种传感器配件，包括：
基部构件，其沿纵轴线延伸，并包括第一部分、第二部分和定位于所述第一部分和所述第二部分之间的扭曲区部，其中所述扭曲区部包括蛇形形状；
第一磁场传感器，其耦接到所述第一部分，其中所述第一磁场传感器具有与所述纵轴线对准的主感测方向；
第二磁场传感器，其耦接到所述第二部分，其中所述第二磁场传感器相对于所述第一磁场传感器定向为使得所述第二磁场传感器具有与正交于所述纵轴线的轴线对准的主感测方向。
2.根据权利要求1所述的传感器配件，还包括：
第三磁场传感器，其耦接到所述第一部分并相对于所述第一磁场传感器定向为使得所述第三磁场传感器具有与正交于所述纵轴线的轴线对准的主感测方向。
3.一种传感器配件，包括：
第一基部构件，其耦接到第二基部构件，其中所述第一基部构件沿纵轴线延伸，并包括第一部分、第二部分和定位于所述第一部分和所述第二部分之间的扭曲区部；
第一磁场传感器，其耦接到所述第二基部构件，其中所述第一磁场传感器具有与所述纵轴线对准的主感测方向；
第二磁场传感器，其耦接到所述第二部分，其中所述第二磁场传感器相对于所述第一磁场传感器定向为使得所述第二磁场传感器具有与正交于所述纵轴线的轴线对准的主感测方向。
4.根据权利要求3所述的传感器配件，还包括：
第三磁场传感器，其耦接到所述第二基部构件，并且相对于所述第一磁场传感器定向为使得所述第三磁场传感器具有与正交于所述纵轴线的轴线对准的主感测方向。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器配件，其中，所述扭曲区部包括狭缝。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的传感器配件，其中，所述扭曲区部包括多个狭缝。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的传感器配件，其中，所述第一磁场传感器、第二磁场传感器和第三磁场传感器包括：感应式传感线圈、磁阻传感元件、巨磁阻抗传感元件和磁通门传感元件之一。
8.根据权利要求7所述的传感器配件，其中，所述磁阻传感元件包括：各向异性磁阻传感元件、巨磁阻传感元件、穿隧磁阻传感元件、霍尔效应传感元件、超巨磁阻传感元件、特异磁阻传感元件和自旋霍尔传感元件之一。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的传感器配件，其中，所述基部构件包括弯曲部分和从所述弯曲部分延伸的第一臂部分和第二臂部分。
10.根据权利要求9所述的传感器配件，其中，所述弯曲部分、所述第一臂部分和所述第二臂部分形成大致U形或C形的横截面。
11.根据权利要求9所述的传感器配件，其中，所述扭曲区部包括从所述基部构件的侧面向内延伸的多个狭缝，并且其中所述扭曲区部还包括孔。
12.一种用于制造权利要求1-11中任一项所述的传感器配件的方法，所述方法包括：
扭曲所述扭曲区部，使得所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器的主感测方向被定向为彼此正交。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
在扭曲所述扭曲区部之后，切割所述基部构件以形成权利要求1-11所述的传感器配件。
14.根据权利要求12-13中任一项所述的方法，还包括：
在扭曲所述扭曲区部之前，弯曲所述基部构件使得所述基部构件具有以下横截面，其带有弯曲部分以及从所述弯曲部分延伸的第一臂部分和第二臂部分。
15.一种医疗探针，包括具有传感器配件的远端部分，其中所述传感器配件包括权利要求1-11中任一项所述的传感器配件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022193411A1 (zh) * 2021-03-18 2022-09-22 深圳硅基智控科技有限公司 胶囊内窥镜系统及其胶囊内窥镜磁定位方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11058321B2 (en) 2016-12-20 2021-07-13 Boston Scientific Scimed Inc. Current driven sensor for magnetic navigation
US10782114B2 (en) 2016-12-20 2020-09-22 Boston Scientific Scimed Inc. Hybrid navigation sensor
CN110430813B (zh) 2017-02-06 2023-04-07 波士顿科学医学有限公司 用于电磁导航系统的传感器配件
CN119364643A (zh) 2018-01-16 2025-01-24 波士顿科学医学有限公司 电磁导航系统中传感器配件的电气布置
WO2020129050A1 (en) 2018-12-16 2020-06-25 Magnisity Ltd Magnetic localization using a dc magnetometer
JP7720293B2 (ja) 2019-09-09 2025-08-07 マグニシティ リミテッド デジタル磁力計を用いた可撓性カテーテルの磁気追跡システムおよび方法
KR20240008325A (ko) 2021-05-19 2024-01-18 보스톤 싸이엔티픽 싸이메드 인코포레이티드 의료기기용 자기장 센서
JP2022185817A (ja) * 2021-06-03 2022-12-15 株式会社ディスコ 磁気検出器及び磁気検出器の使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5644230A (en) * 1994-07-20 1997-07-01 Honeywell Inc. Miniature magnetometer and flexible circuit
US20020056202A1 (en) * 2000-10-16 2002-05-16 Yasuhiro Tamura Three-axis magnetic sensor, an omnidirectional magnetic sensor and an azimuth measureing method using the same
CN1943509A (zh) * 2005-10-06 2007-04-11 韦伯斯特生物官能公司 磁传感器组件

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100369088B1 (ko) * 1994-02-28 2003-03-28 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 자기장측정장치
US6169254B1 (en) * 1994-07-20 2001-01-02 Honeywell, Inc. Three axis sensor package on flexible substrate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5644230A (en) * 1994-07-20 1997-07-01 Honeywell Inc. Miniature magnetometer and flexible circuit
US20020056202A1 (en) * 2000-10-16 2002-05-16 Yasuhiro Tamura Three-axis magnetic sensor, an omnidirectional magnetic sensor and an azimuth measureing method using the same
CN1943509A (zh) * 2005-10-06 2007-04-11 韦伯斯特生物官能公司 磁传感器组件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022193411A1 (zh) * 2021-03-18 2022-09-22 深圳硅基智控科技有限公司 胶囊内窥镜系统及其胶囊内窥镜磁定位方法

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