JP2015506202A - ロール検出および６自由度センサ・アセンブリ - Google Patents

Abstract

ロール検出センサ・アセンブリは、軸に沿って延びるとともにこの軸の周りに配置されたコイルを含む。コイルは、１つまたは複数の部分を備え、各部分は、巻き角を規定している。これらの部分の少なくとも１つは、軸に垂直な直線を基準として実質的に非ゼロの巻き角を規定することにより、適用された磁界内のコイルの投影面積は、コイルが軸の周りを回転するにつれて変化する。その結果、コイルは、軸の周りのセンサのロールを示す磁界に応じた信号を発するように、構成されている。一実施形態では、複数の部分の少なくとも１つが、少なくとも２度の巻き角を規定し、一実施形態では、複数の部分の少なくとも１つが、約４５度の巻き角を規定している。

Description

本開示は、概して医療デバイス用の電磁位置決めセンサに関し、より詳細には、ロールを検知する電磁位置決めセンサに関する。

デバイス・ナビゲーション用の電磁コイル位置センサを含むガイドワイヤ、カテーテル、導入器などの医療デバイスが、人体内の様々な医療処置において使用されている。たとえば、位置決めセンサが、６自由度（ＤＯＦ）、すなわち、３次元（３Ｄ）の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）およびその３Ｄの向き（たとえば、ロール、ピッチ、ヨー）を検出するのに充分な複数のコイルを、カテーテルに備えることが知られている。しかしながら、このような機能を提供可能なコイル・アセンブリの設計により、問題、特に空間的制約についての問題が提起される。

ある公知の電磁位置センサは、管状コア上に対称に巻かれたコイルを含む。このようなセンサについては、「Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｃａｔｈｅｔｅｒ」という名称でＳｏｂｅに対して発行された、米国特許第７，１９７，３５４号を参照して理解することができ、この米国特許は、全体が参照により本明細書中に組み込まれている。Ｓｏｂｅは、中空かつ中心軸について対称であり、特定の用途のために長さ、内径および外径が変更可能なコアを開示している。コイルは、コア上に、所望の巻線パターンで巻き付けられている。コア同様、コイルも、中心軸について対称である。センサは、位置の３自由度（Ｘ，ＹおよびＺ）、ならびにピッチおよびヨーを検出可能であるが、コイルは、ロール（すなわち、コアの軸についての回転位置）を検知することができない。したがって、単一の対称センサ・コイルを組み込んだ医療デバイスは、５ＤＯＦ、すなわち、３つの位置パラメータに加えて２つの向きパラメータのみを検知する。ＤＯＦの制約にもかかわらず、上記構成にも望ましい側面がある。たとえば、その構成により、最小限の空間を使用して開口中央ルーメンが収まる。

医療デバイスのロールを検知する公知の解決策は、概して、各々が上述のような単一の対称コイルを具備した複数のセンサを用いることを伴う。たとえば、いずれも全体が参照により本明細書中に組み込まれた「Ｃａｔｈｅｔｅｒ Ｗｉｔｈ Ｏｂｌｉｑｕｅｌｙ−Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｃｏｉｌｓ」という名称の米国特許出願第２０１０／０３２４４１２号および「Ｉｎｔｒａｂｏｄｙ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」という名称の米国特許第６，５９３，８８４号の両方には、別個のセンサを医療デバイスにおける異なる位置に、各コイルが異なる角度の向きをとるように配置することが、教示されている。このような構成は、単一コア上の単一センサよりも高価であり、医療デバイス内に、より広い空間を必要とする。

このため、上述の問題の１つまたは複数を最小化または解消する電磁位置センサが必要とされている。

ここで、様々な実施形態が、別途追加のセンサを用いることでコストを上昇させることなく、医療デバイスの中央ルーメンの障害にならずに、不必要に医療デバイスを拡大することなくロールを検知する医療デバイス用の位置決めセンサ・アセンブリを提供している。このため、少なくとも１つの実施形態では、このようなセンサ・アセンブリは、軸に沿って延びるとともにこの軸の周りに配置されたコイルを含み得る。コイルは、１つまたは複数の部分を備え、各部分は、巻き角を規定している。これらの部分の少なくとも１つは、軸に垂直な直線を基準として実質的に非ゼロの巻き角を規定することにより、適用された磁界内のコイルの投影面積は、コイルが軸の周りを回転するにつれて変化する。

別の実施形態では、センサ・アセンブリは、軸に沿って延び、外面を有するコアと、実質的に上述のようなコイルとを含み得る。コイルは、コアの外面に配置された第１の部分と、この前記第１の部分と電気的に接続した第２の部分とを含む。第１の部分は第１の巻き角を規定し、第２の部分は、この第１の巻き角とは異なる第２の巻き角を規定する。第１の巻き角および第２の巻き角のうちの少なくとも１つは、軸に垂直な平面を基準として実質的に非ゼロである。その結果、コイルは、軸の周りのコイルの少なくともロールを示す適用された磁界に応じた信号を発するように、構成されている。

別の実施形態では、センサ・アセンブリは、軸に沿って延びるとともに軸の周りに配置されたコイルを備えている。コイルは、１つまたは複数の部分を備え、各部分が巻き角を規定する。１つまたは複数の部分のうちの少なくとも１つが、軸に垂直な直線を基準として少なくとも約２度の巻き角を規定することにより、適用された磁界内のコイルの投影面積は、コイルが軸の周りを回転するにつれて変化する。

位置検知医療デバイスの実施形態を組み込んだシステムの概略ブロック図である。

医療位置決めシステムの座標系におけるロール検知電磁位置センサの実施形態の図である。

人間の心臓近傍に配置されたロール検知医療デバイスの実施形態の図である。 人間の心臓近傍に配置されたロール検知医療デバイスの実施形態の図である。

当技術分野で公知の電磁位置センサの等角図である。

ロール検知電磁位置センサの実施形態の等角図である。

図６Ａの位置センサの横断面図である。

図６Ａのセンサ内のループに用いられる様々な形状の図である。 図６Ａのセンサ内のループに用いられる様々な形状の図である。 図６Ａのセンサ内のループに用いられる様々な形状の図である。 図６Ａのセンサ内のループに用いられる様々な形状の図である。 図６Ａのセンサ内のループに用いられる様々な形状の図である。 図６Ａのセンサ内のループに用いられる様々な形状の図である。 図６Ａのセンサ内のループに用いられる様々な形状の図である。 図６Ａのセンサ内のループに用いられる様々な形状の図である。

ロール検知電磁位置センサの別の実施形態の等角図である。

ロール検知電磁位置センサの別の実施形態の等角図である。

ロール検知電磁位置センサの別の実施形態の等角図である。

ロール検知電磁位置センサを具備した医療デバイスの実施形態の断面図である。

ロール検知電磁位置センサを具備した医療デバイスの別の実施形態の側面図である。

図１０と同様の医療デバイスの断面図である。

図１にブロック状に示された医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）の例示的な実施形態の概略ブロック図である。

以下で図面を参照すると、種々の図面において同様の参照番号を使用して同一または同様の構成要素を特定する。図１は、電磁位置センサを組み込んだガイドワイヤまたはカテーテル等の医療デバイスを使用することができるシステム１０の図である。

本発明によるいくつかの電磁位置決めセンサの実施形態および医療デバイスの実施形態の詳細な説明に進む前に、まず、そのようなデバイスおよびセンサを使用され得る例示的な環境について記載する。図１を続けて参照すると、図示したシステム１０は、様々な入出力機構１４を有する主電子制御ユニット１２（たとえば、プロセッサ）、ディスプレイ１６、オプションとしての画像データベース１８、心電図（ＥＣＧ）モニタ２０、医療用位置決めシステム（ＭＰＳ）２２等の位置特定システム、ＭＰＳ対応の細長医療デバイス２４、患者参照センサ２６、およびロール検知ＭＰＳ位置センサ２８を備える。

入出力機構１４は、たとえば、キーボード、マウス、タブレット、フットペダル、スイッチ等のうちの１つまたは複数を含むコンピュータベースの制御ユニットとインターフェース接続する従来の装置を備えることができる。ディスプレイ１６も、コンピュータモニタ等の従来の装置を備えることができる。

本明細書に記載の様々な実施形態は、対象領域のリアルタイムおよび／または事前取得画像を使用するナビゲーション適用において使用することができる。したがって、システム１０は、場合によって、患者の身体に関する画像情報を記憶するための画像データベース１８を備えることができる。画像情報は、たとえば、医療デバイス２４の目標部位を囲む対象領域、および／または医療デバイス２４が横切ると考えられるナビゲーション経路に沿った複数の対象領域を含むことができる。画像データベース１８のデータは、公知の画像タイプを含むことができ、これらの画像タイプには、（１）過去のそれぞれ個々の時間に取得された１つまたは複数の２次元静止画像、（２）画像取得デバイスからリアルタイムで取得された複数の関連する２次元画像（たとえば、Ｘ線イメージング装置からのＸ線透視画像）（ここで、画像データベースは、バッファ（ライブＸ線透視）として機能する）、および／または（３）シネループを定義する一連の関連する２次元画像（ここで、一連の画像の各画像は、ＥＣＧモニタ２０から得られた取得リアルタイムＥＣＧ信号に従って一連の画像の再生を可能にするのに適切な、各画像に関連した少なくとも１つのＥＣＧタイミング・パラメータを有する）が含まれる。前述した実施形態は例にすぎず、決して限定的なものではないことを理解すべきである。たとえば、画像データベースは、３次元画像データを同様に含んでいてもよい。画像を、現在公知の、または今後開発される任意の画像診断法、たとえばＸ線、超音波、コンピュータ断層撮影、核磁気共鳴等によって取得してもよいことをさらに理解すべきである。

ＥＣＧモニタ２０は、複数のＥＣＧ電極（図示せず）を使用することによって心臓器官の電気タイミング信号を連続的に検出するように構成されており、それらの電極は、患者の身体の外側に外部から取り付けられてもよい。タイミング信号は、概して、とりわけ心臓周期の特定の位相に対応する。概して、１つまたは複数のＥＣＧ信号は、データベース１８に記憶された、以前に撮影された一連の画像（シネループ）のＥＣＧ同期再生のための制御ユニット１２によって使用されてもよい。ＥＣＧモニタ２０およびＥＣＧ電極は、従来の構成要素を備えていてもよい。

ＭＰＳ２２は、位置特定システムとして機能するように、そのために、１個または複数個のＭＰＳ位置特定センサ２８について位置決め（位置特定）データを判別し、それぞれの位置特定読取りを出力するように、構成されている。各位置特定読取りは、参照座標系を基準とする位置および向き（Ｐ＆Ｏ）の少なくとも一方または両方を含み、参照座標系は、ＭＰＳ２２座標系であってもよい。ある種のセンサでは、Ｐ＆Ｏは、磁界発生器（複数可）または送信機（複数可）を基準とした磁界中のセンサの３次元（３Ｄ）の位置（すなわち、Ｘ、ＹおよびＺの３軸の座標）ならびに２次元（２Ｄ）の向き（たとえば、方位角（ａｚｉｍｕｔｈ）および仰角（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ））としての５自由度（５ＤＯＦ）で表現され得る。他種のセンサでは、Ｐ＆Ｏは、３Ｄの位置（すなわち、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標）ならびに３Ｄの向き（すなわち、ロール、ピッチおよびヨー）としての６自由度（６ＤＯＦ）で表現され得る。ＭＰＳ２２の例示的な実施形態については、以下、図１２を参照してさらに詳細に説明する。

ＭＰＳ２２は、磁界センサ２８から受け取った信号を取り込んで処理することにより、参照座標系におけるそれぞれの位置（すなわち、Ｐ＆Ｏ）を特定するものであり、この際、センサは、制御された低強度交流（ＡＣ）磁界（すなわち、電磁界）に配置されている。なお、センサ２８は１個のみ図示されているが、ＭＰＳ２２は、複数のセンサについてＰ＆Ｏを特定することができることに留意すべきである。以下にさらに詳細に論じるように、各センサ２８等は、コイルを備え、電磁的観点からすると、コイル（複数可）が磁界内にあれば、充電またはＡＣ磁界によりコイル（複数可）に電流が誘導され得る。このように、センサ２８は、それが配置されている磁界（複数可）の１つまたは複数の特性（すなわち、磁束）を検出して、それらの特性を示す信号を生成するように構成されており、この信号は、さらにＭＰＳ２２で処理されて、センサ２８についてのそれぞれのＰ＆Ｏを取得する。センサ２８の特性に応じ、Ｐ＆Ｏは、５ＤＯＦまたは６ＤＯＦで表現されることになる。例示的な５ＤＯＦセンサについては、少なくとも図６Ａおよび図８を参照して、以下にさらに詳細に説明する。例示的な６ＤＯＦセンサについては、少なくとも図７Ａおよび図７Ｂを参照して、以下にさらに詳細に説明する。

引き続き図１を参照すると、実施形態において、ＭＰＳ２２は、センサ２８から受信した信号に加えてセンサ２８のある種の物理的特性に従って、センサ２８のＰ＆Ｏを特定することができる。このような特性としては、所定の較正データ、たとえば、センサ２８上のコイルの１部分または複数部分のそれぞれの巻き角を示す、またはそれに対応した指標、コイル各部分の数、コイルに用いられた導体の種類（複数可）、ならびにコイルにおけるループ方向およびループ数があり得る。ＭＰＳ２２には、このような特性が予めプログラムされていてもよく、このような特性が、較正手順により特定されてもよく、このような特性を医療デバイス２４と接続した記憶要素から受け取ってもよい。

位置センサ２８は、ＭＰＳ対応の医療デバイス２４と関連づけられ得る。別のＭＰＳセンサ、すなわち、患者基準センサ（ＰＲＳ）２６（システム１０内に備えられている場合）は、呼吸によって引き起こされる動き等の患者の身体動作に対する動き補償を可能とするように、患者の身体の位置基準を提供するように、構成されている。このような動き補償は、全体が参照により本明細書中に組み込まれた「Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｍｏｖｉｎｇ Ｏｒｇａｎ Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｅｎｓｏｒ」という名称の米国特許出願第１２／６５０，９３２号にさらに詳述されている。ＰＲＳ２６は、患者の胸骨柄または他の位置に取り付けられてもよい。ＭＰＳ位置センサ２８と同様に、ＰＲＳ２６は、ＰＲＳ２６が配置された磁界の１つまたは複数の特性を検出するように構成され、ＭＰＳ２２は、参照座標系におけるＰＲＳの位置および向きを示す位置特定読取り（たとえば、Ｐ＆Ｏ読取り）を特定する。

図２は、ＭＰＳ２２の座標系３０におけるロール検知位置センサ２８の図である。センサ２８は、管状コイルセンサとして図示されている。センサ２８の位置は、磁界発生器等の一ハードウェアを基準として設定された座標系３０の３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を基準として、ＭＰＳ２２により特定可能である。また、センサ２８の姿勢角（すなわち、ロール、ピッチおよびヨーについて）も、原点を基準として、ＭＰＳ２２により特定可能である。図示されたセンサ２８等、軸の周りに巻き付けられて軸に沿って延びたコイルを具備したセンサについて、「ロール」は、コイルが延びている軸２９ａの周りの回転を指す。「ピッチ」および「ヨー」は、コイルを「上部」（たとえば、軸２９ｃ）または「側面」（たとえば、軸２９ｂ）から二分する軸の周りの回転をそれぞれ指す。６ＤＯＦを備えるコイルセンサは、３軸すべての周りの回転を検知可能である。５ＤＯＦを備えるセンサは、一般に、３本の姿勢軸のうちの２本の周りの回転のみを検知可能である。

図３および図４は、ロール検知を利用することができる例示的なシステムにおける心臓３２内に配置されたＭＰＳ対応の医療デバイス２４の図である。医療デバイス２４は、視野３６のある超音波トランスデューサ３４を具備した心臓内超音波検査（ＩＣＥ）カテーテルとして図示されている。医療デバイス２４は、ほぼ上記と同様のロール検知位置センサ２８（仮想線で示す）を有し、このセンサは、医療デバイス２４の細長本体２５と同軸である。換言すれば、図２に示す軸２９ａと同様のセンサ２８の長手軸は、細長本体２５の長手軸２９とほぼ平行であってもよい。このように、センサ２８の３Ｄの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および３Ｄの向き（ロール、ピッチ、ヨー）は、センサ２８を含む医療デバイス２４の一部の３Ｄの位置および３Ｄの向きでもある。センサ２８は、細長本体２５におけるトランスデューサ３４とほぼ同じ位置にあるため、センサ２８の３Ｄの位置および３Ｄの向きは、トランスデューサ３４の３Ｄの位置および３Ｄの向きとすることもできる。

例示的な用途として、医療デバイス２４はＩＣＥカテーテルであり、心臓壁の画像を取得するのに用いることができる。そして、この画像は、心臓の事前取得モデルに登録されてもよい。画像を取得するため、トランスデューサ３４は、超音波を発し、発せられた超音波の視野３６からの反射を受け取る。反射は、視野３６内の解剖学的構造、医療デバイスおよび他の物体の画像を構築するために用いられる。

事前取得モデルに超音波画像を登録するためには、発明者がＫａｎａｄｅ等であり「Ｓｅｎｓｏｒ Ｇｕｉｄｅｄ Ｃａｔｈｅｔｅｒ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」という名称で全体が参照により本明細書中に組み込まれた米国特許出願第２００９／０１６３８１０号に説明されるように、視野３６の向きを知ることが有用である。Ｋａｎａｄｅにおいて説明されるように、超音波画像は、位置決めシステムの座標系３０を基準として視野３６が精確にわかっているならば、心臓のモデルに、より容易に登録され得る。視野３６の位置および向きがわかっていれば、各画素の座標系３０における座標および／または視野３６内の構造は、超音波画像自体からの情報を用いることなく特定可能である。

図３および図４に示すように、たとえば、医療デバイス２４は、第１の位置（図３）と第２の位置（図４）との間の長手軸２９の周りで回転することができる。したがって、視野３６の向きは、単にトランスデューサ３４を医療デバイス２４の軸２９の周りに回転させることにより、変更可能である。すなわち、トランスデューサ３４の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ピッチおよびヨーは変化せず、トランスデューサ３４のロールが変化し得る。様々な実施形態では、より少ないセンサで、医療デバイス２４内でセンサ（複数可）が利用する空間を少なくして、このようなロールを検出することが望ましい。ここで説明する１つまたは複数の実施形態によるロール検知位置センサは、このような用途に用いられ得る。しかしながら、ここに説明したようなロール検知デバイスは、心臓内画像形成を一用途として含む広範な用途で使用することができることが、理解されるべきである。

本発明によるロール検知位置センサおよび医療デバイスについての説明に進む前に、まず、公知の位置センサについて、１個または複数個のロール検知位置センサの新規の設計（複数可）について理解しやすくするように説明する。

図５は、公知の電磁位置決めセンサ３８の等角図である。センサ３８は、中空センサコア４０と、２つの自由端４４ａおよび４４ｂがあるセンサ・コイル４２とを含む。コア４０は、外面４６と軸方向の両端部間に延びる中空孔４８と有して中心軸「Ｂ」に沿って延びた、細長い中空管であってもよい。中空孔４８は、センサ３８が医療デバイスへと螺合されるかまたは適用されるように構成されている。径方向最外面４６は、コイル４２の巻き付け面として備え得る。そして、コイル４２は、軸Ｂの周りの外面４６上に巻き付けられて、自由コイル端４４を、コイル４２を位置決めシステムに接続するリード線として用いるために露出させて残している。

ここに説明する様々な実施形態同様、センサ３８は、磁界の変化特性を検出するように構成され得る。センサレベルでは、このような検出は、局所的磁界によりコイル４２内に誘導される電流で表現される。誘導電流は、コイルを通過する磁束の変化に比例する。このような磁束の変化は、（１）磁界自体の磁束の変化または（２）磁界内のコイルの投影面積（すなわち、位置または向き）の変化のうちの一方または両方の結果として生じる。

簡潔に言うと、磁界自体の磁束は、コイルを通って場にもたらされて磁界を発生させる電気信号により、変化し得る。信号の流れの振幅が（たとえば、正弦波のように）増加および／または減少するにつれ、磁束も変化する。しかしながら、医療環境におけるこのような磁束の変化は、図１に示すＭＰＳ２２のような処理システムにより明らかにされる。

磁界内のコイルの投影面積は、場の軸に垂直な平面上への、コイルの表面の直線的な投影である。すなわち、この場とは、法平面内のコイル量が占める２次元領域である。たとえば、環状コイルが当初は磁界の軸に沿って配置されている場合（すなわち、コイルのループの法線ベクトルが場の軸に平行）、場の軸上のコイルの投影面積は、単純に円の面積となる。しかしながら、環状コイルが回転または傾斜するにつれ（すなわち、図２に示す軸２９ｂまたは２９ｃと同様の軸の周りに）、コイル内の各ループの場の軸に垂直な平面上への投影は減少する。場の軸上のコイルの投影面積が減少するにつれ、その軸上のコイルを通る磁束も減少する。いったん、コイルが元の位置から９０度回転または傾斜して、その法線ベクトルが場の軸に垂直になると、その投影面積は、本質的にゼロになり、コイルを通る磁束の量も同様である。

図５を参照すると、一般に、きつく巻かれたコイルにおける１本のループは、ほぼ平面状になり得る。すなわち、たとえば、ループ４２ａは、ほぼ平面４３面内にあることになる。加えて、このような平面４３は、コイル４２の長手軸Ｂとほぼ垂直となり得る。電磁気的に、このような垂直性は、磁界に基づく向き検出にとって問題となり得る。これは、面内回転（すなわち、図５に示す実施形態のコイルの長手軸Ｂのような、ループの平面に垂直な直線の周りに）が磁界のあらゆる軸においてループの投影面積を変化させないためである。結果として、コイルは、信号処理デバイスには（たとえば、図１に示すＭＰＳ２２）、コイルが回転しているにもかかわらず、同じ向きにあるものと見える。このように、面内回転は、コイルにとって有意に検出されるわけではない。換言すれば、コイル内のループの平面に垂直な直線の周りの回転は、回転上の「盲点」となる。ここに説明する様々な実施形態は、磁気位置センサについてのこのような回転上の盲点に対処するものである。

引き続き図５を参照すると、コイル４２は、コア４０の周りに巻き付けられて、個別のループが、軸Ｂに対して有効に垂直になっている。このように、軸Ｂは、コイル４２における各ループの回転上の盲点として働き、センサ３８は、軸Ｂの周りの回転を検出することができない。ここに説明する様々な実施形態では、軸Ｂの周りの回転等を、センサの向きの「ロール」と称する。センサ３８の回転上の盲点は、ロール軸Ｂと一致しているので、センサ３８は、ロールを検知することができないかまたはロール検知能力が限定されている。

コイルのループについての回転上の盲点は、コイルの巻き角（すなわち進み角）により決まり得る。ここで用いられている場合、巻き角は、（１）コイル４２をその側から見た場合のコイルのループ（たとえば、ループ４２ａ等）の一部の接線（すなわち、ループ４２ａがほぼ位置する平面４３内の直線）と（２）軸Ｂ等として示すコイルの長手軸に垂直な直線との間の最小の角を指す。このような垂線が、図５に表され、全図面を通じて「Ｃ」として表されている。センサ３８にて、コイル内の各ループは直線Ｃと平行である。したがって、センサ３８にて、コイル４２の巻き角はほぼゼロである。

図６Ａは、ロールすなわちセンサ２８ａの少なくとも一部により規定された長手軸の周りの回転を検出するのに用いられる場合、誘導電流が得られるように構成された、センサ２８ａとして示す電磁位置センサの第１の実施形態の等角図である。センサ２８ａは、中空センサコア５０と、平面５３内にほぼ配置されて２つの自由端５４ａ、５４ｂがあるセンサ・コイル５２とを含み得る。コア５０は、長手軸Ｂ’に沿って延び、外面５６と軸方向の両端部間に延びる中空孔５８とを含む、細長く中空の管であってもよい。中空孔５８は、センサ２８ａがとりわけ医療デバイスへと螺合されるかまたは適用されるように構成され得る。径方向最外面５６は、コイル５２の巻き付け面として働き得る。そして、コイル５２は、軸Ｂ’の周りの外面５６上に巻き付けられて、自由コイル端５４ａ、５４ｂを、コイル５２をＭＰＳ２２に接続するリード線として用いるために露出させて残している。なお、以下にさらに詳細に論ずるように、軸Ｂ’は、軸Ｂ’の直線Ｃとの交点を示すために、コア５０の表面の外側にも重なるように図示されることに留意すべきである。実際には、軸Ｂは、コア５０およびコイル５２の幾何学的中心を貫いて延びている。

コア５０は、用途に応じて、中実であっても中空（図示のように）であってもよく、例示としてのみであるが、金属またはポリマー製であってもよい。コア５０の材料は、とりわけ、透磁率がコイル５２の感度を向上させるか、または医療デバイスの所望の機械的特性の類似性を得るために選択され得る。たとえば、金属コアは、より小径のデバイス（たとえば、ガイドワイヤ内での用途）での感度を向上させるのに望ましいものであり得る。中空コアの代わりに、中実コアが実施形態において用いられて、センサの大きさを減少させ、および／またはセンサの感度を向上させ得る。代替として、コアが完全に排除されてもよい（たとえば、空気コア）。コア５０は、特定の用途に適合させるために、径方向および軸方向に適切な寸法とされ得る。

図６Ｂは、直線Ｃに平行な６Ｂ−６Ｂ線にほぼ沿ったセンサ２８ａの横断面図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、コイル５２は、ある体積を動径的に取り巻くように巻き付けた導体を備え得る。たとえば、コイル５２は、当技術分野で公知であるように、材料または合金の種類等、厚さ（ワイヤゲージ−ＡＷＧ）、絶縁コーティングの種類および厚さ等、適切な特性のある従来のワイヤを備え得る。コイル５２は、所望のループ数、所望の軸方向長さ、および所望の径方向の厚さ（すなわち、層）となるように巻き付けられて、所望の検出特性に見合うようにしてもよい。コイル５２には１つの層のみが図示されているが、ある実施形態においては、より多くの層が含まれてもよい。コイル５２は、代替的または追加的に、フレキシブル・プリント回路基板（図８に示す）上の導電トレース等、別の導体の種類を備えていてもよい。

図６Ａに示すように、コイル５２の巻き角または進み角θが、垂線Ｃを基準としてほぼ非ゼロである。コイルの巻き角が非ゼロであるため、コイル５２内のループへの垂線は、軸Ｂ’からずれており、磁界内のコイルの投影面積は、センサ２８ａが軸Ｂ’の周りを回るにつれて変化する。コイルの回転に基づいて投影面積が変化するので、磁界に応じてセンサ２８ａが発する信号は、センサのロールの指標となる。しかしながら、コイル５２内の各ループは、互いに有効に平行であるので、センサ２８ａには、いまだに回転上の盲点がある。そのため、センサ２８ａはロールを検出できるものの、５ＤＯＦセンサのままである。

コイル５２の巻き角θは、異なる実施形態によって様々であってもよく、たとえば、センサのロール検出能力を最大化しながらも、センサの軸方向の寸法を最小化し得る。巻き角は、実質的に非ゼロであるべきである。すなわち、例示としてのみであるが、図１に示すＭＰＳ２２などのプロセッサまたは電子制御ユニットが、投影面積が変化するのに従って、コイル５２のロールを判断できるように、センサが回転すると磁界内のコイルの投影面積が有意に変化するのに充分なほどに大きくすべきである。このような「有意」な変化に必要となる精確な角度は、センサ（たとえば、材料、コイル径等）および／またはシステムの特性（たとえば、磁界強度、信号処理分解能、信号対雑音比）に応じて様々であり得る。センサおよびシステムの１つの例示的な組合せにおいては、コイル５２の巻き角θが少なくとも約２度で、磁界内のコイルの投影面積が有意に変化する。したがって、ある実施形態にて、コイル５２の巻き角は、少なくとも２度であれば、「実質的に非ゼロ」と考えられるが、「実質的に非ゼロ」は必ずしもこのような角度に限定される必要はない。ある実施形態では、コイル５２は、巻き角θが約４５度で、ロール検出について最大の分解能を達成し得る。したがって、様々な実施形態にて、巻き角θは、約２度から約４５度の間であればよい。上記の巻き角は例示のためのみのものであり、請求項に記載され得ること以外で性質上限定されることはないことが、理解されるべきである。

図６Ｃ〜図６Ｊは、ループが実質的に配置された平面（たとえば、平面５３）と直交するように見た、ループ５２ａ等のコイル５２内のループの例示的な外形の代替的な図である。図示のように、多くの異なるループ形状が、コイル５２を巻き付けるのに用いられ得るものであり（全体としては、単一のコイルの各ループに用いられ得る単一の形状であるが）、このような形状が意図されている。コイル５２の各ループは、ほぼ円形（図６Ｃ）、楕円（図６Ｄ）、正方形（図６Ｅ）、長方形（図６Ｆ）、角の丸い長方形（図６Ｇ）、三角形（図６Ｈ）、五角形（図６Ｉ）、六角形（図６Ｊ）、別の凸多角形、または図面には明示的に示されていない別の形状であってもよい。多角形の実施形態では、コイル５２の各ループは、角が「鋭く」ともよく（たとえば、図６Ｅ、図６Ｆおよび図６Ｈ〜図６Ｊに示すように）、丸くともよい（たとえば、図６Ｇに示すように）。また、コイル５２の各ループは、放射状、左右対称もしくは他の対称性であってもよく、または非対称であってもよい。したがって、ここで用いる場合、「ループ」および「コイル」という用語は、丸い形状または円形状に限定されるものではなく、１つまたは複数のいくつもの形状であってもよい。

図７Ａは、センサ２８ｂとして示すロール検知電磁位置センサの別の実施形態の等角図である。センサ２８ｂは、センサ２８ａの材料、側面および特徴と同じものを多く含むが、センサ２８ｂは、２つの部分５２ａ’、５２ｂ’のあるコイル５２’を有し、各々が、角度θ_１およびθ_２でそれぞれ示す個別の巻き角になっている。ＭＰＳ２２への接続用に、部分５２ａ’には自由端５４ａ’、５４ｂ’があり、部分５２ｂ’には自由端５４ｃ’、５４ｄ’がある。部分５２ａ’は、外面５６上に直接巻き付けられ、第２の部分５２ｂ’は、第１の部分５２ａ’の上部（すなわち径方向外方）に巻き付けられる。

第１の部分５２ａ’および第２の部分５２ｂ’は、別個の導体で形成され得る。このような実施形態にて、部分５２ａ’および部分５２ｂ’は、各部分それぞれのＰ＆Ｏを示す独立した信号を発する。センサ２８ａと同様、各部分５２ａ’、５２ｂ’は、それ自身のロールを検知することができる。また、センサ２８ａと同様、各部分５２ａ’、５２ｂ’には、回転上の盲点がある。ただし、部分５２ａ’、５２ｂ’の１つの盲点の周りの回転は、他の部分により検出される。その結果、部分５２ａ’および５２ｂ’からの信号は、総括的に完全な６自由度を示す。部分５２ａ’、５２ｂ’からの個別の信号は処理されて（たとえば、ＭＰＳ２２により）センサ２８ｂの６ＤＯＦのＰ＆Ｏを特定することができる。

図７Ｂは、センサ２８ｃとして示すロール検知電磁位置センサの別の実施形態の等角図である。センサ２８ｃは、部分５２ａ’’が外面５６上に直接巻き付けられ、第２の部分５２ｂ’’が第１の部分５２ａ’’の上部（すなわち径方向外方）に巻き付けられる点で、センサ２８ｂと同様である。しかしながら、コイル５２’’は、単一の連続した導体から形成されて、第１の部分５２ａ’’および第２の部分５２ｂ’’は移行部分５２ｃ’’により電気的に共に接続され、センサのＰ＆Ｏを示す単一の信号を発する。２つの巻き角が単一の連続した導体へと一体化され、コイル５２’’には、回転上の盲点がなく、あらゆる直線の周りの回転により、磁界内のコイルの何らかの部分の投影面積が変化する。このように、コイル５２’’は、あらゆる回転軸の周りの回転を検出することができ、コイル５２’’内に誘導される電流は、完全な６自由度を示す。

単一の導体（センサ２８ｃ、図７Ｂ）または複数の導体の実施形態（センサ２８ｂ、図７Ａ）のいずれにおいても、巻き角θ_１およびθ_２は、特定の用途のための設計および製造において変化し得る。コイル５２の少なくとも１つの巻き角は、実質的に非ゼロであるべきである。すなわち、上述のように、センサが回転すると磁界内のコイルの投影面積が有意に変化するのに充分なほどに大きくすべきである。たとえば、巻き角θ_１、θ_２の一方または両方は、約２度以上かつ約４５度以下であり得る。θ_１およびθ_２の和が約９０度となる実施形態において、コイル５２は、ロール検出についての最大の分解能を達成し得るものであり、第１および第２のコイル各部５２ａ、５２ｂが相互に実質的に垂直に巻き付けられる。しかしながら、ある実施形態において、コイル５２の１つまたは複数の他の巻き角がほぼゼロであってもよい。θ_１およびθ_２は、一致してもよい。すなわち、直線Ｃにわたって等しくともよく、対向していてもよい。さらに、第１の部分５２ａおよび第２の部分５２ｂは、それぞれの軸方向長さのほとんどにわたって重なるように図示されているが、重なりの量は、所望のように変化し得る。ある実施形態では、重なりが排除されて、部分５２ａが軸方向に部分５２ｂに隣接している。部分５２ａ、５２ｂは、ループ数、軸方向長さおよび径方向の厚さ（すなわち、層）について等しくとも異なっていてもよい。複数の導体の実施形態にて、部分５２ａ、５２ｂは、導体の種類、材料または合金の種類、厚さ（ワイヤゲージ−ＡＷＧ）、ならびに絶縁コーティングの種類および厚さについて等しくともよく、異なっていてもよい。

説明されたセンサ２８ａ、２８ｂおよび２８ｃの実施形態に対して、特許請求の範囲の射程および趣旨内で多くの変形がなされ得ることが、理解されるべきである。２つよりも多い導体の部分が用いられてもよく、これらの導体の部分の巻き角は、相互に完全に固有のものであり、重複していてもよい（すなわち、センサは、複数の巻き付け部分を含み、各々が独自の巻き角を有する）。巻き角θ、θ_１およびθ_２は、明示的に上述したものとは異なっていてもよい。さらに、コイル５２ならびにコイル各部５２ａおよび５２ｂは、センサが特許請求の範囲に記載された特徴を維持する限り、ループ数またはループのピッチについて限定されてはいない。

図８は、センサ７０として示すロール検知位置センサの第４の実施形態の等角図である。「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ａ Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｉｌ Ｕｓｉｎｇ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ」という名称で同時係属中の米国特許出願第１３／２３２，５３６号に説明されているように、センサ７０は、フレキシブル・プリント回路基板（ＰＣＢ）を備えている。この米国特許出願は、全体が参照により本明細書中に組み込まれている。センサ７０のフレキシブルＰＣＢについて、以下に簡単に説明する。上記出願は、フレキシブルＰＣＢの設計および製造についてのさらなる詳細について参照され得る。

センサ７０は、電気的に絶縁性の比較的フレキシブルな基板７２と、基板７２の第１の表面上に配置された（すなわち、「印刷された」）導電トレース７４とを含む。トレース７４は、基板７２が図示された最終形状へと折り畳まれるかまたは形成されると、検知コイル８０ができるように構成されたパターンに、配置されている。基板７２で形成された形状は、軸（軸Ｂ’と同様、図６Ａ参照、等）に沿って延び、この軸の周りにコイル８０が配置されている。

所望の最終形状を実現するために、基板７２は、巻かれ、折り畳まれ、または他の状態に形成されてもよい。図８では、最終的な所望の形状は、横断面が環状で基板７２を巻いて形成される円筒であり、その端部は継ぎ目が合致している。ただし、（図６Ｃ−６Ｊに示すもののような）他の形状も可能であることが理解されるべきである。示される最終形状に形成される前に、基板７２は、長手方向（すなわち、長い寸法）および横方向（すなわち、短い寸法）を有する、全体が矩形であってもよい。しかしながら、所望のトレース・パターンおよびセンサの最終形状に応じて、基板は幅広い形状および大きさを取ってもよいことを理解すべきである。

基板７２は、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエステル、ポリエチレン・テレフタレート、またはこれらの組合せを含む群から選択されたフレキシブル・プラスチック材料等の、フレキシブル・プリント回路で使用する、当技術分野で公知の従来の材料を含むことができる。一部の実施形態では、基板７２が、Ｅ．Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＫＡＰＴＯＮ（登録商標）またはＭＹＬＡＲ（登録商標）材料を含むことができる。変更が可能であることを理解すべきである。導電性トレース７４は、銅等の導電性材料を含むことができるが、所望の電気特性に応じて、白金または金、またはこれらの組合せ（たとえば、白金、金もしくは銀でめっきされた銅）等の他の導電性材料が可能であり得る。従来の手法および材料を使用して、基板７２上に適切なパターン（トレース７４）を形成（プリント）することができる。さらに、図示しないが、絶縁材料の外層を導電性トレース・パターン７４上に配置してもよい。

トレース７４は、先端リード線７６と終端リード線７８とを含み、これらのリードは、位置決めシステムに結合した信号を提供するように構成されている。終端リード線７８は、基板７２の「裏面」上に延びて、スルーホール８２を通じて基板７２の「表面」上のトレース７４の一部に電気的に結合している。トレース７２は、先端および終端リード線７６、７８間で電気的に連続している。「先端」および「終端」という指定は、単に例示的なものであり、性質上限定するものではないことが、理解されるべきである。図示のように、トレース間の空間は、トレースのパターンにわたって一定であり得る。

トレース７４は、センサ７０がその最終形態に形成されたときに、コイル８０の巻き角θが非ゼロになるようにプリントされる。その結果、磁界内のコイル８０の投影面積は、センサ７０がその中心軸（上述のように、軸Ｂ等と同様）の周りで回転するにつれて変化するので、センサ７０はロールを検知することができる。しかしながら、単一の巻き角のみがコイル８０に用いられているので、コイル８０には回転上の盲点があり、センサ７０は５ＤＯＦセンサである。

説明されたセンサ７０の実施形態に対して、特許請求の範囲の射程および趣旨内で、多くの変形がなされ得る。ＰＣＢ導体の２つ以上の部分が用いられてもよく、導体各部の巻き角は、相互に完全に固有のものであってもよく、同じであってもよい。複数のＰＣＢ（または、介在する電気的絶縁層により隣接する導体トレース層から分離された１つもしくは複数の導体トレース層）は、径方向に相互に積層されてもよく、軸方向に相互に隣接配置されてもよい。巻き角は、明示的に上述したものとは異なっていてもよい。さらに、コイル８０は、センサが特許請求の範囲に述べた特徴を維持する限り、トレースのピッチまたはトレース数に限定されるものではない。

センサ２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび７０等のロール検知位置センサは、様々な医療デバイスに用途があり、そのようなデバイスに様々な構成で組み込まれ得る。図９〜図１１は、２つのこのような構成を示す。しかしながら、他の構成も可能であり、センサ２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび７０は、図示された医療デバイスの実施形態に限定されるものではないことが、理解されるべきである。特に、各センサにより提供された開口中央ルーメン、および各センサの径方向の寸法を変化させることを可能とすれば、医療デバイスを伸縮可能とすることができ、各デバイスは、位置決めシステムにより個別にトラッキング可能であることに、留意されるべきである。

図９は、システム１０で用いるＭＰＳ対応の医療デバイス２４ａの実施形態の側断面図である。図示したような医療デバイス２４ａは、近位端部６０と、遠位端部６２と、シャフト６４と、第１の軸「Ａ」に沿って延びた中央ルーメン６６とを含む。医療デバイス２４ａは、医療デバイス・センサ２８をさらに含み、このセンサ自体が、第２の軸Ｂに沿って延びたコア５０と、軸Ｂの周りに配置されたコイル５２とを含む。

シャフト６４は、特定の用途に必要とされるような厚さ、長さおよび横断面形状とされ得る。シャフト６４は、ナイロン樹脂およびプラスチックで作製される等、医療機器の分野で公知の任意の適切な管状材料製であってもよく、Ａｒｋｅｍａ，Ｉｎｃ.による適切なデュロメータのＰＥＢＡＸ（商標）という商品名で市販されているエラストマ、融解温度および／または他の特性であってもよいが、それに限定されるものではない。ルーメン６６（または複数のほぼ平行なルーメン）は、流体の導通、他の医療デバイスとの螺合、または他の当技術分野で公知の目的のために、シャフト６４内に設けられてもよい。シャフト６４同様、ルーメン６６は、特定の用途に適合するように、形成され寸法が設定され得る。

図示された実施形態にて、センサ２８は、中央ルーメン６６の周りに配置された中空コア５０と、コア５０の周辺に配置されたコイル５２とを有し、センサ軸Ｂはデバイス軸Ａと一致している。図示された実施形態にてコア５０は中空であり、ルーメン６６の周りに配置されているので、ルーメン６６は、完全に通っていて、流体、他の医療デバイス、または当技術分野で公知の他の物体または材料の導通のために用いることができる。センサ２８は、基端側（図示せず）へ延びた１つまたは複数のワイヤ（たとえば、ツイストペアケーブル）を介して、ＭＰＳ２２等の位置決めシステムに接続し得る。センサ２８はたとえば、全体が参照により本明細書中に組み込まれた「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｉｌ Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ ａ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ」という名称の米国特許出願第１２／９８２，１２０号に説明されているように、当技術分野で公知の方法により、医療デバイス２４ａ内に組み込んで製造することができる。また、センサ２８は、フレキシブル・プリント回路基板（ＰＣＢ）で作製することもできる。

図１０は、医療デバイス２４ｂとして示す、ロール検知電磁位置センサを具備した医療デバイスの別の実施形態の側面図である。医療デバイス２４ｂは、近位端部６０と、遠位端部６２と、壁部およびその外周溝６８があるシャフト６４とを含む。ロール検知電磁位置決めセンサ２８は、溝６８の中にある。シャフト６４は、軸Ａ’に沿って延びている。

図示された実施形態において、センサ２８は、センサコアなしに、溝６８上に直接巻き付けられたコイル５２を含む。コイルは、デバイス軸Ａ’とほぼ一致した軸Ｂの周りに巻き付けられている。軸Ａ’および軸Ｂは、直線Ｃとの交差を示すために、シャフト６４面上で投影されるように図示されているが、実際には、軸Ａ’および軸Ｂは、デバイスの径方向の中心を貫いて延びている。コイル５２の巻き角θは、直線Ｃを基準として非ゼロである。すなわち、コイル５２内のループの接線（たとえば、平面６３内の直線等）は、非ゼロの角度で直線Ｃと交わるので、図２〜図８を参照して上述したように、センサ２８は、軸Ｂ周りのロールを検知可能である。医療デバイス２４ｂは、図９に示すセンサ・アセンブリに限定されるものではないことに、留意されるべきである。代替的な実施形態において、センサ２８は、巻き角が複数の異なる複数の部分を有してもよい。コイル５２は、たとえば、導体部分の数およびそれらの巻き角、軸方向の巻き数、ならびに径方向の層数を調整することにより、デバイス２４ｂの所望の形状に適合され得る。図示を明瞭にするために、図１０には、コイル５２は、径方向に単一の層のみが示されているが、図１１に示す如く、コイル５２’のようなコイルは、径方向に複数の層を含んでもよい。センサ・コイルをカテーテル・シャフト上に直接巻き付けることは、既述かつ参照により一体に組み込まれた米国特許出願第１２／９８２,１２０号にさらに詳述されている。

溝６８により、センサ２８に凹部が設けられ、医療デバイス２４ｂは、デバイスの径方向の厚さを増やすことなく、シャフト６４に統合されたセンサを有するようになっている。溝６８の内面は、巻き付け面として働き、この面上に、コイル５２が直接巻き付けられ得る。溝６８の深さは、「ｈ」であり、軸方向端部において、巻き付けフランジを形成する側壁が境界となっている。側壁は、概して軸Ａ’と垂直に図示されているが、所望の巻線パターンに必要な任意の角度および向きとなっていてもよい。同様に、溝６８の深さ、幅および形状は、所望の巻線パターン（たとえば、導体部分の数、巻き角（複数可）、軸方向ループ数、径方向層数）に適合させてもよい。

上述のように、医療デバイス２４ｂは、センサ２８の図示された実施形態に限定されるものではない。別の実施形態では、コアなしのコイル（すなわち、空気コア）、またはコア（センサ２８ａまたは２８ｂなど）上に形成されたコイルが、用いられてもよい。また、フレキシブルＰＣＢセンサが用いられてもよい。溝６８は、深さ、幅、側壁の角度、ならびに他の寸法および形状が、特定のセンサおよび／または医療デバイスに適合してもよい。

図１１は、図１０のページと実質的に同じ平面に沿った図１０と同様の医療デバイスの断面図である。シャフト６４は、デバイス軸Ａ’に沿って延びるとともにこの軸について対称な中央ルーメン６６を有する。ルーメン６６は、シャフト６４の壁の一部により、センサ２８から分離されている。センサ軸Ｂは、医療デバイス軸Ａ’とほぼ一致しているので、ルーメン６６も軸Ｂについて対称になっている。コイル５２を溝６８内に巻き付けることにより、ルーメン６６（または複数のほぼ平行なルーメン）が塞がれることはない。

図１０に関して上述したように、医療デバイス２４ｂ内のコイル５２は、径方向に複数の層を含み得る。図１１に示すように、径方向の層数は、例示としてのみであるが、３であってもよい。もっとも、径方向の層数は、これよりも多くとも少なくともよく、いずれも考慮されている。

図１２は、ＭＰＳ１１０として示す、ＭＰＳ２２の例示的な一実施形態の概略ブロック図であり、「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許第７,３８６,３３９号によっても理解され得るものである。この米国特許は、全体が参照により本明細書中に組み込まれており、その一部は、以下に再掲され、少なくとも部分的に、Ｈａｉｆａ、ＩｓｒａｅｌのＭｅｄｉＧｕｉｄｅ Ｌｔｄ．により市販され、現在はＳｔ．Ｊｕｄｅ Ｍｅｄｉｃａｌ， Ｉｎｃ．により所有されるｇＭＰＳ（商標）医療用位置決めシステムを全体として記載している。たとえば、全体が参照により本明細書中に組み込まれた「ＭＥＤＩＣＡＬ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国特許第６，２３３，４７６号を参照してわかるように、変更が可能であることを理解すべきである。別の例示的な磁場に基づくＭＰＳは、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒから市販されているＣａｒｔｏ（商標）システムであり、たとえば、全体が参照により組み込まれた「Ｉｎｔｒａｂｏｄｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ」という名称の米国特許第６，４９８，９４４号、および「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ， Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の米国特許第６，７８８，９６７号に全体的に図示され記載される。したがって、以下の説明は例示的なものすぎず、決して限定的なものではない。

ＭＰＳシステム１１０は、位置および向きプロセッサ１５０、送信機インターフェース１５２、複数のルックアップ・テーブル・ユニット１５４_１、１５４_２、１５４_３、複数のデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）１５６_１、１５６_２、１５６_３、増幅器１５８、送信機１６０、複数のＭＰＳセンサ１６２_１、１６２_２、１６２_３、１６２_Ｎ、複数のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１６４_１、１６４_２、１６４_３、１６４_Ｎ、およびセンサ・インターフェース１６６を備える。

送信機インターフェース１５２は、位置および向きプロセッサ１５０およびルックアップ・テーブル・ユニット１５４_１、１５４_２、１５４_３に接続される。ＤＡＣユニット１５６_１、１５６_２、１５６_３は、ルックアップ・テーブル・ユニット１５４_１、１５４_２、１５４_３のそれぞれおよび増幅器１５８に接続される。増幅器１５８は送信機１６０にさらに接続される。送信機１６０はＴＸとしても示される。ＭＰＳセンサ１６２_１、１６２_２、１６２_３、１６２_Ｎは、それぞれＲＸ_１、ＲＸ_２、ＲＸ_３およびＲＸ_Ｎとしてさらに示される。ＭＰＳセンサ１６２_１、１６２_２、１６２_３および１６２_Ｎは、ここに説明するようなセンサ２８ａ、２８ｂ、２８ｃおよび／または２８ｄであってもよく、他のセンサであってもよい。さらに、ＭＰＳセンサ１６２_１、１６２_２、１６２_３および１６２_Ｎは、医療デバイス２４ａ、医療デバイス２４ｂまたは別の医療デバイスに組み込まれ得る。アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１６４_１、１６４_２、１６４_３、１６４_Ｎは、それぞれセンサ１６２_１、１６２_２、１６２_３、１６２_Ｎおよびセンサ・インターフェース１６６に接続される。センサ・インターフェース１６６は、位置および向きプロセッサ１５０にさらに接続される。

ルックアップ・テーブル・ユニット１５４_１、１５４_２、１５４_３のそれぞれは、循環数列を生成し、それを各ＤＡＣユニット１５６_１、１５６_２、１５６_３に提供し、次にそれをアナログ信号にそれぞれ変換する。各アナログ信号は、それぞれ異なる空間軸である。この例では、ルックアップ・テーブル１５４_１およびＤＡＣユニット１５６_１はＸ軸の信号を生成し、ルックアップ・テーブル１５４_２およびＤＡＣユニット１５６_２はＹ軸の信号を生成し、ルックアップ・テーブル１５４_３およびＤＡＣユニット１５６_３はＺ軸の信号を生成する。

ＤＡＣユニット１５６_１、１５６_２、１５６_３は、それらの各アナログ信号を増幅器１５８に供給し、増幅器１５８は、増幅して増幅信号を送信機１６０に供給する。送信機１６０は複数軸の電磁場をもたらし、この電磁場はＭＰＳセンサ１６２_１、１６２_２、１６２_３、１６２_Ｎによって検出できる。ＭＰＳセンサ１６２_１、１６２_２、１６２_３、１６２_Ｎのそれぞれは電磁場を検出し、それぞれ電気的アナログ信号を生成し、その信号を、ＭＰＳセンサに接続された各ＡＤＣユニット１６４_１、１６４_２、１６４_３、１６４_Ｎに供給する。ＡＤＣユニット１６４_１、１６４_２、１６４_３、１６４_Ｎのそれぞれは、それに供給されたアナログ信号をデジタル化し、その信号を数列に変換し、かつその数列をセンサ・インターフェース１６６に提供し、センサ・インターフェースは次にその数列を位置および向きプロセッサ１５０に提供する。位置および向きプロセッサ１５０は、受信した数列を解析し、これにより、ＭＰＳセンサ１６２_１、１６２_２、１６２_３、１６２_Ｎのそれぞれの位置および向きを決定する。位置および向きプロセッサ１５０は歪み事象をさらに決定し、それに応じてルックアップ・テーブル１５４_１、１５４_２、１５４_３を更新する。

本発明の複数の実施形態をある程度の特殊性とともに前述したが、当業者は、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく、開示された実施形態に多くの変更を加えることができるだろう。すべての方向に関する言及（たとえば、プラス、マイナス、上部、下部、上向き、下向き、左、右、左向き、右向き、最上部、底部、より上方に、より下方に、垂直の、水平の、時計回り、反時計回り）は、本発明についての読者の理解を助けるために、識別の目的で使用されているにすぎず、特に本発明の位置、向きまたは使用に関して制限を与えるものではない。接合に関する言及（たとえば、取り付けられる、結合される、接続される等）は、広義に解釈されるべきであり、要素の接続と要素間の相対的な動きとの間の中間メンバを含む場合がある。このように、接合に関する言及は、２つの要素が直接的に接続され、かつ互いに固定した関係にあることを必ずしも意味するものではない。上記の説明に含まれ、または添付図面に示されるすべての内容は、限定的なものとしてではなく、単に例示的なものとして解釈されるべきであることが意図されている。添付の特許請求の範囲で定義されている本発明の趣旨から逸脱することなく、細部または構造に変更を加えることができる。

Claims (20)

1. 軸に沿って延びるとともに前記軸の周りに配置されたコイルを備え、
   前記コイルは、１つまたは複数の部分を備え、
   各部分は、巻き角を規定し、
   前記の１つまたは複数の部分の少なくとも１つは、前記軸に垂直な直線を基準として実質的に非ゼロの巻き角を規定し、これにより、印加される磁界内の前記コイルの投影面積は、前記コイルが前記軸の周りを回転するにつれて変化する、磁気センサ・アセンブリ。
2. 前記コイルは、少なくとも２つの部分を備え、
   前記の少なくとも２つの部分のうちの第１の部分は、前記直線を基準として実質的に非ゼロの第１の巻き角を規定し、
   前記少なくとも２つの部分のうちの第２の部分は、前記第１の巻き角とは異なる第２の巻き角を規定する、請求項１に記載の磁気センサ・アセンブリ。
3. 前記第１の巻き角および前記第２の巻き角の和は、ほぼ９０度で、前記第１の部分および前記第２の部分が実質的に垂直である、請求項２に記載の磁気センサ・アセンブリ。
4. 前記第１の部分は、前記第２の部分と電気的に結合している、請求項２に記載の磁気センサ・アセンブリ。
5. 前記軸に沿って延び、コア外面を有するコアを、さらに備え、
   前記コイルは、前記コアの外面に配置されている、請求項１に記載の磁気センサ・アセンブリ。
6. 前記コイルのループの外形は、
   円、
   楕円、および
   凸多角形
   からなる群より選択される形状を実質的に備える、請求項１に記載の磁気センサ・アセンブリ。
7. 前記の１つまたは複数の部分のうちの少なくとも１つは、導電ワイヤを備える、請求項１に記載の磁気センサ・アセンブリ。
8. 前記の１つまたは複数の部分のうちの少なくとも１つは、フレキシブル・プリント回路基板上のトレースを備える、請求項１に記載の磁気センサ・アセンブリ。
9. 前記コイルは、前記軸が貫いて延びるある体積を径方向に取り巻く、請求項１に記載の磁気センサ・アセンブリ。
10. 軸に沿って延び、外面を有するコアと、
    前記軸に沿って延びるとともに前記軸の周りに配置されたコイルと、を備え、
    前記コイルは、前記コアの外面上に配置されるとともに第１の巻き角を規定する第１の部分と、前記第１の部分と電気的に結合されるとともに前記第１の巻き角と異なる第２の巻き角を規定する第２の部分と、を備え、
    前記第１の巻き角および前記第２の巻き角のうちの少なくとも１つは、前記軸に垂直な直線を基準として実質的に非ゼロであり、
    これにより、前記コイルは、前記軸の周りの前記コイルのロールを少なくとも示す印加される磁界に応じた信号を発するように構成される、医療デバイス・センサ・アセンブリ。
11. 前記第１の巻き角および前記第２の巻き角の和は、ほぼ９０度で、前記第１の部分および前記第２の部分が実質的に垂直である、請求項１０に記載の医療デバイス・センサ・アセンブリ。
12. 前記第１の巻き角および前記第２の巻き角のうちの１つは、実質的にゼロである、請求項１０に記載の医療デバイス・センサ・アセンブリ。
13. 前記第２の部分の少なくとも一部が、前記第１の部分の少なくとも一部の径方向外側にある、請求項１０に記載の医療デバイス・センサ・アセンブリ。
14. 前記第２の部分の少なくとも一部が、前記第１の部分の少なくとも一部に対して軸方向に隣接している、請求項１０に記載の医療デバイス・センサ・アセンブリ。
15. 軸に沿って延びるとともに前記軸の周りに配置されたコイルを備え、
    前記コイルは、１つまたは複数の部分を備え、
    各部分は、巻き角を規定し、
    前記の１つまたは複数の部分の少なくとも１つは、前記軸に垂直な直線を基準として少なくとも約２度の巻き角を規定し、これにより、印加される磁界内の前記コイルの投影面積は、前記コイルが前記軸の周りを回転するにつれて変化する、磁気センサ・アセンブリ。
16. 前記コイルは、少なくとも２つの部分を備え、
    前記少なくとも２つの部分のうちの第１の部分は、前記直線を基準として少なくとも約２度の第１の巻き角を有し、
    前記少なくとも２つの部分のうちの第２の部分は、前記第１の巻き角とは異なる第２の巻き角を有する、請求項１５に記載の磁気センサ・アセンブリ。
17. 前記第１の巻き角および前記第２の巻き角の和は、ほぼ９０度で、前記第１の部分および前記第２の部分が実質的に垂直である、請求項１６に記載の磁気センサ・アセンブリ。
18. 前記第１の部分は、前記第２の部分と電気的に結合している、請求項１７に記載の磁気センサ・アセンブリ。
19. 前記軸に沿って延び、コア外面を有するコアを、さらに備え、
    前記コイルは、前記コアの外面に配置されている、請求項１５に記載の磁気センサ・アセンブリ。
20. 前記コイルの径方向の断面は、
    円、
    楕円、および
    凸多角形
    からなる群より選択される形状を実質的に備える、請求項１５に記載の磁気センサ・アセンブリ。
    

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