JP2020513882A - 優位軸航行センサ - Google Patents

Abstract

センサアセンブリは第１の磁界センサ及び第２の磁界センサを備えている。第１の磁界センサは、第１の基板と、第１の長さに延在する第１の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている。第２の磁界センサは、第２の基板と、第１の長さより短い第２の長さに延在する第２の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている。第１の磁界センサは、感知される磁界に対して第２の磁界センサよりも高い感度を有する。

Description

本開示は、物を追跡するためのシステム、方法、及びデバイスに関する。より具体的には、本開示は、医療手技において使用される医療用デバイスを電磁気的に追跡するためのシステム、方法、及びデバイスに関する。

様々なシステム、方法、及びデバイスが、医療用デバイスを追跡するために使用可能である。追跡システムは、追跡される医療用デバイス中の少なくとも１つの追跡センサによって感知される、外部生成された磁界を使用することが可能である。外部生成された磁界は固定座標系を提供し、追跡センサは該センサの位置及び配向を固定座標系に関連付けて測定するために磁界を感知する。

例１において、センサアセンブリは第１の磁界センサ及び第２の磁界センサを備えている。第１の磁界センサは、第１の基板と、第１の長さに延在する第１の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている。第２の磁界センサは、第２の基板と、第１の長さより短い第２の長さに延在する第２の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている。第１の磁界センサは、感知される磁界に対して第２の磁界センサよりも高い感度を有する。

例２では、第１の長尺状磁界センサ構成要素は第１のフラックスガイドであり、かつ第２の長尺状磁界センサは第２のフラックスガイドである、例１のセンサアセンブリ。
例３では、第１の磁界センサは第１のフラックスガイドに隣接して配置された第１の磁気抵抗（ＭＲ：ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）感知素子を備え、かつ第２の磁界センサは第２のフラックスガイドに隣接して配置された第２のＭＲ感知素子を備えている、例２のセンサアセンブリ。

例４では、第１及び第２のＭＲ感知素子は、巨大磁気抵抗感知素子、トンネル磁気抵抗感知素子、ホール効果感知素子、超巨大磁気抵抗感知素子、異常磁気抵抗感知素子、及びスピンホール感知素子のうちの１つである、例３のセンサアセンブリ。

例５では、第１の長尺状磁界センサ構成要素は第１の異方性磁気抵抗（ＡＭＲ：ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ−ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）感知素子であり、第２の長尺状磁界センサ構成要素は第２のＡＭＲ感知素子である、例１のセンサアセンブリ。

例６では、第１の磁界センサは第１の軸に沿って磁界の第１の成分を感知するように構成され、第２の磁界センサは第２の軸に沿って磁界の第２の成分を感知するように構成されている、例１〜５のいずれかのセンサアセンブリ。

例７では、第１の磁界センサ及び第２の磁界センサは共通の基板に結合されている、例１〜６のいずれかのセンサアセンブリ。
例８では、第３の基板と、第１の長さより短い第３の長さに延在する第３の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている第３の磁界センサをさらに具備している、例１〜７のいずれかのセンサアセンブリ。

例９では、第１の磁界センサは第２の磁界センサの少なくとも２倍高感度である、例１〜８のいずれかのセンサアセンブリ。
例１０では、システムは、磁界を生成するように構成された磁界発生装置と、長手軸を有するプローブであってその先端部又は先端部近くに配置されたセンサアセンブリを有しているプローブとを備えている。センサアセンブリは、長手軸に沿った第１の長さを有する第１の磁界センサを備えている。センサアセンブリはさらに、第１の長さより短く長手軸に沿った第２の長さ、及び第１の長さより短く長手軸に垂直な軸に沿った第３の長さを有する、第２の磁界センサをも備えている。

例１１では、第１の磁界センサは長手軸に沿って磁界の第１の成分を感知するように構成され、第２の磁界センサは第２の軸に沿って磁界の第２の成分を感知するように構成され、かつ第１の磁気センサは、磁界の第２の成分に関する第２の磁界センサの感度よりも高い、磁界の第１の成分に対する感度を有している、例１０のシステム。

例１２では、第１の磁界センサは第１の磁気抵抗（ＭＲ）感知素子を備え、第２の磁界センサは第２のＭＲ感知素子を備え、第１のＭＲ感知素子は第２のＭＲ感知素子よりも長い、例１０〜１２のいずれかのシステム。

例１３では、第１の磁界センサは第１のフラックスガイドを備え、第２の磁界センサは第２のフラックスガイドを備え、かつ第１のフラックスガイドは第２のフラックスガイドよりも長い、例１０のシステム。

例１４では、第１の磁界センサは第１の磁気抵抗（ＭＲ）感知素子を備え、第２の磁界センサは第２のＭＲ感知素子を備え、かつ第１及び第２の磁界センサは、巨大磁気抵抗感知素子、トンネル磁気抵抗感知素子、ホール効果感知素子、超巨大磁気抵抗感知素子、異常磁気抵抗感知素子、及びスピンホール感知素子のうちの１つである、例１３のシステム。

例１５では、長手軸及び第２の軸とは異なる第３の軸に沿って磁界の第３の成分を感知するように構成された第３の磁界センサをさらに具備している、例１０〜１４のいずれかのシステム。

例１６では、センサアセンブリは、第１の基板と、第１の長さに延在する第１の長尺状磁界センサ構成要素とを有する第１の磁界センサを備えている。センサアセンブリはさらに、第２の基板を有し、かつ第１の長さより短い第２の長さに延在する第２の長尺状磁界センサ構成要素を有する第２の磁界センサを備えている。第１の磁界センサは、感知される磁界に対して第２の磁界センサよりも高い感度を有する。

例１７では、第１の長尺状磁界センサ構成要素は第１のフラックスガイドであり、かつ第２の長尺状磁界センサは第２のフラックスガイドである、例１６のセンサアセンブリ。
例１８では、第１の磁界センサは第１のフラックスガイドに隣接して配置された第１の磁気抵抗（ＭＲ）感知素子を備え、かつ第２の磁界センサは第２のフラックスガイドに隣接して配置された第２のＭＲ感知素子を備えている、例１７のセンサアセンブリ。

例１９では、第１及び第２のＭＲ感知素子は、巨大磁気抵抗感知素子、トンネル磁気抵抗感知素子、ホール効果感知素子、超巨大磁気抵抗感知素子、異常磁気抵抗感知素子、及びスピンホール感知素子のうちの１つである、例１８のセンサアセンブリ。

例２０では、第１の長尺状磁界センサ構成要素は第１の異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）感知素子であり、第２の長尺状磁界センサ構成要素は第２のＡＭＲ感知素子である、例１６のセンサアセンブリ。

例２１では、第１の磁界センサは第１の軸に沿って磁界の第１の成分を感知するように構成され、第２の磁界センサは第２の軸に沿って磁界の第２の成分を感知するように構成されている、例１６のセンサアセンブリ。

例２２では、第１の磁界センサ及び第２の磁界センサは共通の基板に結合されている、例１６のセンサアセンブリ。
例２３では、第３の基板と、第１の長さより短い第３の長さに延在する第３の長尺状磁界センサ構成要素とを備えた第３の磁界センサをさらに具備している、例２２のセンサアセンブリ。

例２４では、センサアセンブリは、第１の軸に沿って配向された感知軸を有する第１の磁界センサを備えている。第１の磁界センサは、第１の軸に沿って磁界の第１の成分を感知するように構成される。センサアセンブリはさらに、第１の軸に垂直な第２の軸に沿って配向された第２の磁界センサを備えている。第２の磁界センサは、第２の軸に沿って磁界の第２の成分を感知するように構成される。第１の磁界センサは、磁界の第２の成分に関する第２の磁界センサの感度より高い、磁界の第１の成分に対する感度を有している。

例２５では、第１の磁界センサは第１の軸に沿った第１の長さに沿って延在するコイルであり、第２の磁界センサは第２の軸に沿った第２の長さに延在するコイルであり、かつ第１の長さは第２の長さよりも長い、例２４のセンサアセンブリ。

例２６では、第１及び第２の磁界センサはコイルであり、かつ第１のコイルは第２のコイルよりもコイルの巻き数が多い、例２４〜２５のいずれかのセンサアセンブリ。
例２７では、第１の磁界センサは第１の磁気抵抗（ＭＲ）感知素子及び第１の軸に沿った第１の長さに延在する第１のフラックスガイドを備え、第２の磁界センサは第２のＭＲ感知素子及び第２の軸に沿った第２の長さに延在する第２のフラックスガイドを備え、かつ第１の長さは第２の長さよりも長い、例２４のセンサアセンブリ。

例２８では、第１及び第２のＭＲ感知素子は、巨大磁気抵抗感知素子、トンネル磁気抵抗感知素子、ホール効果感知素子、超巨大磁気抵抗感知素子、異常磁気抵抗感知素子、及びスピンホール感知素子のうちの１つである、例２７のセンサアセンブリ。

例２９では、第１の磁界センサは第１の軸に沿って第１の長さに延在する第１の異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）感知素子を備え、第２の磁界センサは第２の軸に沿って第２の長さに延在する第２のＡＭＲ感知素子を備え、かつ第１の長さは第２の長さよりも長い、例２４のセンサアセンブリ。

例３０では、システムは、磁界を生成するように構成された磁界発生装置と、長手軸を有するプローブであってその先端部又は先端部近くに配置されたセンサアセンブリを有しているプローブとを備えている。センサアセンブリは第１の磁界センサ及び第２の磁界センサを備えている。第１の磁界センサは、第１の基板と、長手軸に沿って第１の長さに延在する第１の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている。第２の磁界センサは、第２の基板と、第１の長さより短い第２の長さに延在する第２の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている。第１の磁界センサは、感知される磁界に対して第２の磁界センサよりも高い感度を有する。

例３１では、第１の磁界センサは、磁界を感知して第１の磁界センサの配置及び配向を示す第１の追跡信号を生成するように構成され、かつ第２の磁界センサは、磁界を感知して第１の磁界センサの配向を示す第２の追跡信号を生成するように構成されている、例３０のシステム。

例３２では、第１及び第２の生成された信号を受信して第１の磁界センサの位置及び配向を決定するように構成された制御器回路構成をさらに具備している、例３１のシステム。

例３３では、第１の追跡信号は第１の磁気感知素子によって生成され、かつ第２の追跡信号は第２の磁気感知素子によって生成される、例３１〜３２のいずれかのシステム。
例３４では、第１及び第２の磁気感知素子は、巨大磁気抵抗感知素子、トンネル磁気抵抗感知素子、ホール効果感知素子、超巨大磁気抵抗感知素子、異常磁気抵抗感知素子、スピンホール感知素子、巨大磁気インピーダンス感知素子、及びフラックスゲート感知素子のうちの１つである、例３３のシステム。

例３５では、第１の磁界センサ及び第２の磁界センサは共通の基板に結合されている、例３０〜３４のいずれかのシステム。
多数の実施形態が開示されているが、本発明のさらに他の実施形態は、本発明の例証の実施形態を示しかつ説明する以降の詳細な説明から、当業者には明白となろう。従って、図面及び詳細な説明は本来例証であって限定的ではないと見なされるべきである。

本開示のある実施形態による追跡システムを示す模式図。 本開示のある実施形態によるセンサアセンブリを示す模式図。 本開示のある実施形態によるプローブを示す断面模式図。 本開示のある実施形態によるプローブを示す断面模式図。 本開示のある実施形態によるプローブを示す断面模式図。 本開示のある実施形態によるプローブを示す断面模式図。

本開示には様々な改変及び代替形態が可能であるが、具体的な実施形態は図中の例で示されており、かつ以下に詳細に説明される。しかしながら趣旨は、本開示を説明された特定の実施形態に限定することではない。それどころか、本開示は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲内にある全ての改変形態、等価物、及び代替形態に及ぶように意図されている。

詳細な説明
医療手技の際、プローブ（例えばカテーテル）のような医療用デバイスは患者の脈管系及びカテーテルルーメンのうち少なくともいずれかを通して患者に挿入される。患者の体内のプローブの位置及び配向を追跡するために、プローブに磁界センサを備え付けることが可能である。プローブがより小型化するか、より多くの構成要素を担持するかのうち少なくともいずれか一方につれて、磁界センサのために利用可能な空間すなわち実際の場所は減少する。従って本開示のある実施形態は、緻密な幾何構造を備えたセンサアセンブリを備えているシステム、方法、及びデバイスに関する。

図１は、センサアセンブリ１０２、磁界発生装置１０４、制御器１０６、及びプローブ１０８（例えばカテーテル、イメージングプローブ、診断プローブ）を備えている追跡システム１００を例証する略図である。センサアセンブリ１０２は、プローブ１０８の中に、例えばプローブ１０８の先端部に配置可能である。追跡システム１００は、センサアセンブリ１０２の、かつ従ってプローブ１０８の、位置及び配向を測定するように構成される。磁界発生装置１０４によって生成された磁界は、センサアセンブリ１０２の位置及び配向が生成された磁界に対して測定されるように、追跡システム１００に座標系を提供する。追跡システム１００は、プローブ１０８が患者に挿入され、かつセンサアセンブリ１０２が患者の体内のプローブ１０８の位置を追跡しやすくするために使用される場合の医療手技において、使用することが可能である。

センサアセンブリ１０２は、制御器１０６がセンサアセンブリ１０２との間で様々な信号を送受信するように、有線又は無線の通信経路によって制御器１０６に通信可能に結合されている。磁界発生装置１０４は、１以上の磁界を生成するように構成されている。例えば、磁界発生装置１０４は、少なくとも３つの磁界Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３を生成するように構成される。磁界Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３の各々は、図１に矢印によって示されるように、異なる方向に向けられている。磁界Ｂ１は水平方向の磁界であり、磁界Ｂ２は鉛直方向の磁界であり、磁界Ｂ３は図１のページの中へ向かう磁界である。制御器１０６は、センサアセンブリ１０２（かつ従ってプローブ１０８）の追跡を支援するための磁界Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３のうち１以上を生成するために、有線又は無線の通信経路を介して磁界発生装置１０４を制御するように構成されている。

センサアセンブリ１０２は、生成された磁界を感知し、かつセンサアセンブリ１０２の位置及び配向を示している追跡信号を最大で６自由度（すなわちｘ、ｙ、及びｚの計測値、並びにピッチ角、ヨー角、及びロール角）で提供するように構成される。一般に、追跡システムが追跡することのできる自由度は、磁界センサ及び磁界発生装置の数に依存する。例えば、磁界センサを１つしか備えていない追跡システムはロール角を追跡することはできず、よって５自由度（すなわちｘ、ｙ、及びｚ座標、並びにピッチ角及びヨー角）のみでの追跡に制限される。これは、単一の磁界センサによって感知される磁界は、その単一の磁界センサが「ローリングされる」につれて変化することはないからである。そのため、センサアセンブリ１０２は少なくとも２つの磁界センサ、１１０Ａ及び１１０Ｂを備えている。磁界センサは、誘導形感知コイル及び様々な感知素子のうち少なくともいずれかのようなセンサを備えることが可能であり、感知素子は例えば磁気抵抗（ＭＲ）感知素子（例えば異方性磁気抵抗（ＡＭＲ：ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）感知素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）感知素子、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）感知素子、ホール効果感知素子、超巨大磁気抵抗（ＣＭＲ：ｃｏｌｏｓａｌ ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）感知素子、異常磁気抵抗（ＥＭＲ：ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）感知素子、スピンホール感知素子など）、巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ：ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏ−ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）感知素子、及びフラックスゲート感知素子のうち少なくともいずれかである。加えて、センサアセンブリ１０２及びプローブ１０８のうち少なくともいずれかは、温度センサ、超音波センサなどのような他の種類のセンサを特色とすることが可能である。

センサアセンブリ１０２は、磁界Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３の各々を感知し、かつ感知した磁界Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３の各々に相当する信号を制御器１０６に提供するように、構成される。制御器１０６は、通信経路を介してセンサアセンブリ１０２から信号を受け取り、かつ生成された磁界Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３に関連してのセンサアセンブリ１０２及びプローブ１０８の配置及び位置を決定する。

磁界センサには、磁界センサの素子を駆動又は起動するための電圧又は電流による動力供給が可能である。磁界センサ素子は電圧又は電流を受け取り、かつ生成された磁界のうち１又はそれ以上に応答して磁界センサ素子は感知信号を生成し、該信号は制御器１０６に送信される。制御器１０６は、磁界センサへの電圧又は電流の量を制御し、かつ磁界Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３のうち１以上を生成する磁界発生装置１０４を制御するように、構成される。制御器１０６は、磁界センサからの感知信号を受け取り、かつ磁界Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３に関連してのセンサアセンブリ１０２（かつ従ってプローブ１０８）の位置及び配向を決定するように、構成される。制御器１０６は、互いに相互作用するか又は共に組み合わされる、ファームウェア、集積回路、及びソフトウェアモジュールのうち少なくともいずれかを使用して実装可能である。例えば、制御器１０６は、プロセッサにより実行するためのコンピュータ読取可能命令／コードを備えてもよい。そのような命令は、非一時的なコンピュータ読取可能媒体に記憶されて、実行のためのプロセッサへと移動されてもよい。いくつかの実施形態では、制御器１０６は、１以上の特定用途向け集積回路、並びに磁気的な追跡信号及び情報を制御及び処理するのに適切な他の形態の回路類、のうち少なくともいずれか一方において実装可能である。

図２は、図１の追跡システム１００のような追跡システムにおいて使用され、かつ図１のプローブ１０８のようなプローブ中に配置されることが可能な、センサアセンブリ２００を示す。センサアセンブリ２００は３つの磁界センサ（すなわち第１の磁界センサ２０２Ａ、第２の磁界センサ２０２Ｂ、及び第３の磁界センサ２０２Ｃ）を有するものとして示されているが、センサアセンブリ２００は磁界センサを２個しか有していないことも３個を超える磁界センサを有することもありうると理解されたい。さらに、磁界センサ２０２Ａ〜Ｃは様々な配置構成に順序付けることが可能である。いくつかの実施形態では、センサアセンブリ２００はフレックス回路アセンブリの一部である。

図２は、各磁界センサ２０２Ａ〜Ｃについて、ＭＲ感知素子すなわち、第１のＭＲ感知素子２０４Ａ、第２のＭＲ感知素子２０４Ｂ、及び第３のＭＲ感知素子２０４Ｃを備えているものとして示している。ＭＲ感知素子は、ＧＭＲ感知素子、ＴＭＲ感知素子、ホール効果感知素子、ＣＭＲ感知素子、ＥＭＲ感知素子、スピンホール感知素子などであってよい。ＭＲ感知素子は、図１の磁界発生装置１０４によって生成されるもののような磁界を感知し、かつ応答の感知信号を生成するように、構成される。

各々の磁界センサ２０２Ａ〜Ｃはさらに、少なくとも１つの長尺状磁界センサ構成要素：２０６Ａ、２０６Ｂ、及び２０６Ｃを備えている。いくつかの実施形態では、長尺状磁界センサ構成要素はフラックスガイドである。フラックスガイドは、磁束を集めてＭＲ感知素子へと方向付けるように構成可能であり、該ＭＲ感知素子は生成された磁界を感知し、かつ感知した生成された磁界を示す感知信号を生成する。

第１の磁界センサ２０２Ａは第１のセンサ基板２０８Ａを備え、第２の磁界センサ２０２Ｂは第２のセンサ基板２０８Ｂを備え、第３の磁界センサ２０２Ｃは第３のセンサ基板２０８Ｃを備えている。いくつかの実施形態では、ＭＲ感知素子及び長尺状磁界センサ構成要素は、センサ基板への結合及び配置のうち少なくともいずれか一方がなされる。第１の磁界センサ２０２Ａ及び第２の磁界センサ２０２Ｂは、共通のセンサアセンブリ基板２１０の上に配置された状態で示されており、該基板はフレックス回路の一部を形成することが可能である。第３の磁界センサ２０２Ｃは、別のセンサアセンブリ基板２１２の上に配置された状態で示されており、該基板は共通のセンサアセンブリ基板２１０に結合され、共通のセンサアセンブリ基板２１０に対して直角に配向されており、かつフレックス回路の一部を形成可能である。

図２に示されるように、第１の磁界センサ２０２Ａは、ＭＲ感知素子２０４Ａに隣接して配置された複数のフラックスガイド２０６Ａを備えている。フラックスガイド２０６Ａは、センサアセンブリ２００の長手軸２１６に垂直な軸２１４に沿って長さＬ−Ａを有する。図１のプローブ１０８のようなプローブに実装された時、センサアセンブリ２００の長手軸２１４はプローブの長手軸と平行になりうる。第２の磁界センサ２０２Ｂのフラックスガイド２０６Ｂは、第２のＭＲ感知素子２０４Ｂに隣接して配置される。フラックスガイド２０６Ｂは、センサアセンブリ２００の長手軸２１４に沿った方向の長さＬ−Ｂを有する。図２に示されるように、第２の磁界センサ２０２Ｂのフラックスガイド２０６Ｂの長さＬ−Ｂは、第１の磁界センサ２０２Ａの長さＬ−Ａより長い。その結果、第２の磁界センサ２０２Ｂは、第１の磁界センサ２０２Ａの全長よりも長い全長を有する。より長いフラックスガイド２０６Ｂは、より短いフラックスガイド２０６Ａによって第１のＭＲ感知素子２０４Ａへと方向付けられる磁束の量と比較して、より多くの磁束を第２のＭＲ感知素子２０４Ｂに方向付ける。そのため、第２の磁界センサ２０２Ｂは、第１の磁界センサの感度よりも高い、磁界への感度を有するものと特徴付けることが可能である。換言すれば、所与の磁界の大きさについて、第２の磁界センサ２０２Ｂはより大きな応答感知信号を生成し、該信号がセンサアセンブリ２００の位置及び配向を測定するために使用される。この感度の増大は、より長いフラックスガイド２０６Ｂによって第２のＭＲ感知素子２０４Ｂへと方向付けられる磁束の増大に起因する。

第２の磁界センサ２０２Ｂの長いフラックスガイド２０６Ｂは、該フラックスガイド２０６Ｂ（かつ従って第２の磁界センサ２０２Ｂ）が、他の磁界センサと比較して高い感度を提供するためにプローブの長手軸においてより長くなるように設計されるという点で、プローブの幾何学的形状を活用している。他の磁界センサの感度に対して第２の磁界センサ２０２Ｂの感度が高いことにより、センサアセンブリ２００全体の感知性能が高まる。上述のように、単一のセンサは最大で５自由度（すなわちｘ、ｙ、ｚ、ピッチ、及びヨー）で感知するように構成可能である。第２の磁界センサ２０２Ｂはセンサアセンブリ２００の他の磁界センサよりも高感度であるので、第２の磁界センサ２０２Ｂによって生成される感知信号は、他の磁界センサによって生成される感知信号に対して優位を占めることが可能である。そのため、第１及び第３の磁界センサ２０２Ａ及び２０２Ｃの感度は、第２の磁界センサ２０２Ｂほど高感度である必要はなく、従ってより小型化されることが可能であり、このことはセンサアセンブリ２００の全体的な大きさを縮小することができる。いくつかの実施形態では、より高感度の磁界センサは他の磁界センサよりも２〜１０倍高感度であることが可能である。いくつかの実施形態では、より高感度の磁界センサは他の磁界センサよりも最大で５倍高感度であることが可能である。

磁界センサ２０２Ａ〜Ｃによって生成された感知信号は、センシングアセンブリ２００から図１の制御器１０６のような制御器へ、無線によるか又は１以上の導体を介して送信可能である。図２は、磁界センサ２０２Ａ、２０２Ｂ、及び２０２Ｃのうちの１つにそれぞれ対応している３つの導体２１８Ａ、２１８Ｂ、及び２１８Ｃを示している。

図２のセンサアセンブリ２００のように、下記に説明されるセンサアセンブリ実施形態は、センサのうち少なくとも１つが他の磁界センサよりも高感度である、複数の磁界センサを利用する。そのようなセンサアセンブリは、カテーテルのようなプローブの幾何学的形状を活用する。下記に説明されるセンサアセンブリ実施形態はプローブと共に使用されるものとされているが、該センサアセンブリは他の環境でも利用可能であることを理解されたい。

図３は、図１の追跡システム１００のような追跡システムにおいて使用可能なセンサアセンブリ３００を示す。センサアセンブリ３００は、図１のプローブ１０８のようなプローブ３０１の先端部に配置されて示されている。センサアセンブリ３００は３つの磁界センサ（すなわち第１の磁界センサ３０２Ａ、第２の磁界センサ３０２Ｂ、及び第３の磁界センサ３０２Ｃ）を有するものとして示されているが、センサアセンブリ３００は磁界センサを２個しか持たないことも３個を超える磁界センサを有することも考えられることを理解されたい。さらに、磁界センサ３０２Ａ〜Ｃは様々な配置構成に順序付けることが可能である。図３の磁界センサは、互いに直角に配置構成された誘導形感知コイルである。

図３に示されるように、第１の磁界センサ３０２Ａは、プローブ３０１の長手軸３０４に垂直な方向に長さＬ−Ａに延在する。第２の磁界センサ３０２Ｂは、長手軸３０４と平行な方向に長さＬ−Ｂに延在する。第２の磁界センサ３０２Ｂの長さＬ−Ｂは、第１の磁界センサ３０２Ａの長さＬ−Ａよりも長い。いくつかの実施形態では、第２の磁界センサ３０２Ｂは第１の磁界センサ３０２Ａより少なくとも１．２５倍長い。いくつかの実施形態では、第２の磁界センサ３０２Ｂは第１の磁界センサ３０２Ａの少なくとも２倍の長さである。いくつかの実施形態では、第２の磁界センサ３０２Ｂは第１の磁界センサ３０２Ａよりも１．２５〜２倍長い。

より長いということの結果として、第２の磁界センサ２０２Ｂは、第１の磁界センサの感度よりも高い、磁界への感度を有するものと特徴付けることが可能である。換言すれば、所与の磁界の大きさについて、第２の磁界センサ２０２Ｂはより大きな応答感知信号を生成し、該信号がセンサアセンブリ３００の位置及び配向を測定するために使用される。磁界センサ３０２Ａ〜Ｃは、様々な手段３０６によって共に結合されかつ互いに対して配向されることが可能である。いくつかの実施形態では、結合及び配向の手段３０６には、磁界センサ３０２Ａ〜Ｃをエポキシ、ポッティング材などの中に保持することが挙げられる。いくつかの実施形態では、結合及び配向の手段３０６には、様々なセンサを結合するために射出成形を使用することが含まれる。磁界センサ３０２Ａ〜Ｃによって生成された感知信号は、センシングアセンブリ３００から図１の制御器１０６のような制御器へ、無線によるか又は１以上の導体を介して送信可能である。

図４は、図１の追跡システム１００のような追跡システムにおいて使用可能なセンサアセンブリ４００を示す。センサアセンブリ４００は、図１のプローブ１０８のようなプローブ４０１の先端部に配置されて示されている。センサアセンブリ４００は３つの磁界センサ（すなわち第１の磁界センサ４０２Ａ、第２の磁界センサ４０２Ｂ、及び第３の磁界センサ４０２Ｃ）を有するものとして示されているが、センサアセンブリ４００は磁界センサを２個しか持たないことも３個を超える磁界センサを有することも考えられることを理解されたい。さらに、磁界センサ４０２Ａ〜Ｃは様々な配置構成に順序付けることが可能である。図４の磁界センサは、互いに直角に配置構成された誘導形感知コイルである。

図４に示されるように、第１の磁界センサ４０２Ａは、プローブ４０１の長手軸４０４に垂直な方向に延在し、かつ巻き数Ｎ−Ａを有する。第２の磁界センサ４０２Ｂは、長手軸４０４と平行な方向の長さに延在し、かつ巻き数Ｎ−Ｂを有する。第２の磁界センサ４０２Ｂは、第１の磁界センサ４０２Ａの巻き数Ｎ−Ａよりも多くの巻き数Ｎ−Ｂを有する。いくつかの実施形態では、第２の磁界センサ３０２Ｂは第１の磁界センサ３０２Ａの少なくとも１．２５倍の巻き数を備えている。いくつかの実施形態では、第２の磁界センサ３０２Ｂは第１の磁界センサ３０２Ａの少なくとも２倍の巻き数を備えている。いくつかの実施形態では、第２の磁界センサ３０２Ｂは第１の磁界センサ３０２Ａの１．２５〜２倍の巻き数を備えている。

より多くの巻き数を有する結果として、第２の磁界センサ４０２Ｂは、第１の磁界センサの感度よりも高い、磁界への感度を有するものと特徴付けることが可能である。換言すれば、所与の磁界の大きさについて、第２の磁界センサ４０２Ｂはより大きな応答感知信号を生成し、該信号がセンサアセンブリ４００の位置及び配向を測定するために使用される。磁界センサ４０２Ａ〜Ｃは、様々な手段４０６によって共に結合されかつ互いに対して配向されることが可能である。いくつかの実施形態では、結合及び配向の手段４０６には、磁界センサ４０２Ａ〜Ｃをエポキシ、ポッティング材などの中に保持することが挙げられる。いくつかの実施形態では、結合及び配向の手段３０６には、様々なセンサを結合するために射出成形を使用することが含まれる。磁界センサ４０２Ａ〜Ｃによって生成された感知信号は、センシングアセンブリ４００から図１の制御器１０６のような制御器へ、無線によるか又は１以上の導体を介して送信可能である。

図５は、図１の追跡システム１００のような追跡システムにおいて使用可能なセンサアセンブリ５００を示す。センサアセンブリ５００は、図１のプローブ１０８のようなプローブ５０１の先端部に配置されて示されている。センサアセンブリ５００は３つの磁界センサ（すなわち第１の磁界センサ５０２Ａ、第２の磁界センサ５０２Ｂ、及び第３の磁界センサ５０２Ｃ）を有するものとして示されているが、センサアセンブリ５００は磁界センサを２個しか持たないことも３個を超える磁界センサを有することも考えられることを理解されたい。さらに、磁界センサ５０２Ａ〜Ｃは様々な配置構成に順序付けることが可能である。いくつかの実施形態では、センサアセンブリ５００はフレックス回路アセンブリの一部である。

図５の各磁界センサは少なくとも１つの長尺状磁界センサ構成要素５０４Ａ、５０４Ｂ、及び５０４Ｃを備えており、該長尺状磁界センサ構成要素はＡＭＲ感知素子であってよい。第１の磁界センサ５０２Ａは第１のセンサ基板５０６Ａを備え、第２の磁界センサ５０２Ｂは第２のセンサ基板５０６Ｂを備え、かつ第３の磁界センサ５０２Ｃは第３のセンサ基板５０６Ｃを備えている。各々の長尺状磁界センサ構成要素は、そのそれぞれのセンサ基板に結合されるか又は該センサ基板上に配置されることが可能である。第１の磁界センサ５０２Ａ及び第２の磁界センサ５０２Ｂは、共通のセンサアセンブリ基板５０８の上に配置された状態で示されており、該基板はフレックス回路の一部を形成することが可能である。第３の磁界センサ５０２Ｃは、別のセンサアセンブリ基板５１０の上に配置された状態で示されており、該基板は共通のセンサアセンブリ基板５０８に結合され、共通のセンサアセンブリ基板５０８に対して垂直に配向されており、かつフレックス回路の一部を形成可能である。

図５に示されるように、ＡＭＲ感知素子５０４Ａ−Ｃはそれぞれ、関連する長さすなわちＬ−Ａ、Ｌ−Ｂなどを有する。第１のＡＭＲ感知素子５０４Ａは、プローブ５０１の長手軸５１４に垂直な軸５１２に沿って長さＬ−Ａを有する。第２の磁界センサ５０２Ｂの中の第２のＡＭＲ感知素子５０４Ｂは、プローブ５０１の長手軸５１４に沿って長さＬ−Ｂを有する。第２のＡＭＲ感知素子５０４Ｂの長さＬ−Ｂは、第１のＡＭＲ感知素子５０４Ａの長さＬ−Ａよりも長い。その結果、第２の磁界センサ５０２Ｂは、第１の磁界センサ５０２Ａの全長よりも長い全長を有する。ＡＭＲ感知素子５０４Ｂがより長いことから、第２の磁界センサ５０２Ｂは、第１の磁界センサの感度よりも高い、磁界への感度を有するものと特徴付けることが可能である。換言すれば、所与の磁界の大きさについて、第２の磁界センサ５０２Ｂはより大きな応答感知信号を生成し、該信号がセンサアセンブリ５００の位置及び配向を測定するために使用される。

図６は、図１の追跡システム１００のような追跡システムにおいて使用することが可能なセンサアセンブリ６００を示す。センサアセンブリ６００は、図１のプローブ１０８のようなプローブ６０１の先端部に配置されて示されている。センサアセンブリ６００は４つの磁界センサ（すなわち第１の磁界センサ６０２Ａ、第２の磁界センサ６０２Ｂ、第３の磁界センサ６０２Ｃ、及び第４の磁界センサ６０２Ｄ）を有するものとして示されているが、センサアセンブリ６００は磁界センサを２個しか持たないことも３個を超える磁界センサを有することも考えられることを理解されたい。さらに、磁界センサ６０２Ａ〜Ｃは様々な配置構成に順序付けることが可能である。いくつかの実施形態では、センサアセンブリ６００はフレックス回路アセンブリの一部である。

磁界センサ６０２Ａ〜Ｄは、誘導形感知コイル、並びに様々な感知素子であって例えばＭＲ感知素子（例えばＡＭＲ感知素子、ＧＭＲ感知素子、ＴＭＲ感知素子、ホール効果感知素子、ＣＭＲ感知素子、ＥＭＲ感知素子、スピンホール感知素子など）、ＧＭＩ感知素子、及び／又はフラックスゲート感知素子、のうち少なくともいずれかのようなセンサを備えうる。

図６は、その主要な感知方向がプローブ６０１の長手軸６０６に垂直な軸６０４に沿うように配置及び配向された、第１の磁界センサ６０２Ａを示している。第２の磁界センサ６０２Ｂは、その主要な感知方向がプローブ６０１の長手軸６０６と平行であるように配置及び配向されている。同様に、第３の磁界センサ６０２Ｃは、その主要な感知方向がプローブ６０１の長手軸６０６と平行であるように配置及び配向されている。第４の磁界センサ６０２Ｄは、プローブ６０１の長手軸６０６に対して直角である軸に沿って配置及び配向されている。第１、第２、及び第３の磁界センサ６０２Ａ〜Ｃは共通の基板６０８の上に配置されて示されているが、磁界センサは、個別の基板上、共通の基板上への配置、基板を用いないエポキシ、ポッティング材などの中への保持、及びこれらの組み合わせ、のうち少なくともいずれかを行うことが可能であることを理解されたい。第４の磁界センサ６０２Ｄは、別のセンサアセンブリ基板６１０の上に配置された状態で示されており、該基板は共通のセンサアセンブリ基板６０８に結合され、共通のセンサアセンブリ基板６０８に対して直角に配向されており、かつフレックス回路の一部を形成可能である。

第２及び第３の磁界センサ６０２Ｂ及び６０２Ｃの主要な感知方向は同じ軸に沿って配向されているので、この２つの磁界センサは第１及び第４の磁界センサ６０２Ａ及び６０２Ｄの感度と比較してより高い感度を提供することが可能である。換言すれば、所与の磁界の大きさについて、第２の磁界センサ２０２Ｂ及び第３の磁界センサ２０２Ｃは、他の磁界センサの応答感知信号と比較して、組み合わされたより大きな応答感知信号を生成する。

簡潔にして理解を容易にするために、上記に説明され図中に示された要素は一定の縮尺では描かれておらず、またある種の特徴を省略する場合があるということに、留意すべきである。そのため、図面は要素の相対的な大きさ又は他の特徴の不在を必ずしも示してはいない。

議論された典型的な実施形態に対し、本発明の範囲から逸脱することなく様々な改変及び追加が為されることが可能である。例えば、上述の実施形態は特定の特徴を指しているが、本発明の範囲は、異なる組み合わせの特徴を有する実施形態及び記載された特徴の全てを備えてはいない実施形態も含んでいる。従って、本発明の範囲は、全てのそのような代替形態、改変形態及び変更形態を特許請求の範囲の範囲内に入るものとして、その全ての等価物と共に、包含するように意図されている。

Claims (15)

1. センサアセンブリであって、
   第１の基板と、第１の長さに延在する第１の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている第１の磁界センサ、及び
   第２の基板と、第１の長さより短い第２の長さに延在する第２の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている第２の磁界センサを具備しており、
   第１の磁界センサは、感知される磁界に対して第２の磁界センサよりも高い感度を有する、センサアセンブリ。
2. 第１の長尺状磁界センサ構成要素は第１のフラックスガイドであり、かつ第２の長尺状磁界センサは第２のフラックスガイドである、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
3. 第１の磁界センサは第１のフラックスガイドに隣接して配置された第１の磁気抵抗（ＭＲ）感知素子を備え、かつ第２の磁界センサは第２のフラックスガイドに隣接して配置された第２のＭＲ感知素子を備えている、請求項２に記載のセンサアセンブリ。
4. 第１及び第２のＭＲ感知素子は、巨大磁気抵抗感知素子、トンネル磁気抵抗感知素子、ホール効果感知素子、超巨大磁気抵抗感知素子、異常磁気抵抗感知素子、及びスピンホール感知素子のうちの１つである、請求項３に記載のセンサアセンブリ。
5. 第１の長尺状磁界センサ構成要素は第１の異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）感知素子であり、第２の長尺状磁界センサ構成要素は第２のＡＭＲ感知素子である、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
6. 第１の磁界センサは第１の軸に沿って磁界の第１の成分を感知するように構成され、第２の磁界センサは第２の軸に沿って磁界の第２の成分を感知するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサアセンブリ。
7. 第１の磁界センサ及び第２の磁界センサは共通の基板に結合されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサアセンブリ。
8. 第３の基板と、第１の長さより短い第３の長さに延在する第３の長尺状磁界センサ構成要素とを備えている第３の磁界センサをさらに具備している、請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサアセンブリ。
9. 第１の磁界センサは第２の磁界センサの少なくとも２倍高感度である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のセンサアセンブリ。
10. システムであって、
    磁界を生成するように構成された磁界発生装置、並びに、
    長手軸を有するプローブであってその先端部又は先端部近くに配置されたセンサアセンブリを有しており、前記センサアセンブリは、
    長手軸に沿った第１の長さを有する第１の磁界センサと、
    第１の長さより短く長手軸に沿った第２の長さ、及び第１の長さより短く長手軸に垂直な軸に沿った第３の長さを有する、第２の磁界センサと
    を備えているプローブ、を具備しているシステム。
11. 第１の磁界センサは長手軸に沿って磁界の第１の成分を感知するように構成され、第２の磁界センサは第２の軸に沿って磁界の第２の成分を感知するように構成され、かつ第１の磁気センサは、磁界の第２の成分に関する第２の磁界センサの感度よりも高い、磁界の第１の成分に対する感度を有している、請求項１０に記載のシステム。
12. 第１の磁界センサは第１の磁気抵抗（ＭＲ）感知素子を備え、第２の磁界センサは第２のＭＲ感知素子を備え、第１のＭＲ感知素子は第２のＭＲ感知素子よりも長い、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
13. 第１の磁界センサは第１のフラックスガイドを備え、第２の磁界センサは第２のフラックスガイドを備え、かつ第１のフラックスガイドは第２のフラックスガイドよりも長い、請求項１０に記載のシステム。
14. 第１の磁界センサは第１の磁気抵抗（ＭＲ）感知素子を備え、第２の磁界センサは第２のＭＲ感知素子を備え、かつ第１及び第２の磁界センサは、巨大磁気抵抗感知素子、トンネル磁気抵抗感知素子、ホール効果感知素子、超巨大磁気抵抗感知素子、異常磁気抵抗感知素子、及びスピンホール感知素子のうちの１つである、請求項１３に記載のシステム。
15. 長手軸及び第２の軸とは異なる第３の軸に沿って磁界の第３の成分を感知するように構成された第３の磁界センサをさらに具備している、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のシステム。