[发明专利]磁跟踪系统、设备及方法

说明书

相关申请

本申请要求享有在2010年3月10日递交的美国临时申请第61/312,577号的优先权，该申请的全部内容通过参考合并于此。

此外，本申请与以下美国专利申请相关：2000年4月7日递交的第09/544,539号申请，即2003年4月22日公布的美国专利6,553,326；2001年6月26日递交的第09/892,153号申请，即2003年9月23日公布的美国专利6,625,563；2003年4月14日递交的第10/333,828号申请，即2004年12月28日公布的美国专利6,836,745；以及2004年4月15日递交的第10/824,846号申请，即2010年8月24日公布的美国专利7,783,441；所有这些申请的全部公开内容通过参考合并于此。

技术领域

本申请涉及应用磁场来确定物体(object)的位置和方位(orientation)。

背景技术

磁跟踪系统使用磁场确定给定区域内的物体的位置及方位。在物体(例如一件设备或一个人体)上设置有传感器以检测呈现在所述给定区域内的磁场。根据所检测的磁场信息，计算机系统可以计算出物体相对于参照坐标系的位置和方位。例如在医疗领域，这些系统有利于跟踪与医疗程序相关联的器具从而有助于手术及诊断中的方法改进。

发明内容

为了形成期望的磁场形状以精确跟踪物体(object)的位置和方位，在一个方面，一种磁跟踪系统包括：第一组磁场发生器(或称为场发生器)，被配置为在三维区域内产生具有第一形状的第一磁场；以及至少一个第二组磁场发生器，被配置为在所述三维区域内产生具有第二形状的第二磁场。该系统还包括计算装置，被配置为基于由传感器检测的第一磁场及第二磁场计算所述三维区域内的所述传感器的位置。

在另一方面，一种磁跟踪系统包括：场发生器组件，产生多个磁场，其中每个磁场由一组的至少两个磁场发生器生成。该系统还包括：磁传感器，测量所述多个磁场；以及计算装置，被配置为计算在由所述传感器测量的磁场内所述磁传感器的位置和方位。

在再一方面，一种设备，包括：结构表面，用于在医疗程序中支撑病人的一部分。该设备还包括含有多个同时激活的磁场发生器组的面，所述多个同时激活的磁场发生器组用于产生磁场以形成测量体积(measurementvolume)。

在又一方面，一种方法包括以下步骤：激活第一组磁场发生器以在三维区域内产生具有第一形状的第一磁场；以及激活第二组磁场发生器以在所述三维区域内产生具有第二形状的第二磁场。该方法还包括基于传感器对所述第一磁场和第二磁场的检测来确定在所述三维区域内的所述传感器的位置。

实施例可以包括以下一种或多种。来自所述第一组的磁场发生器可以被同时激发以产生所述第一磁场。来自所述第二组的场发生器也可以被同时激发以产生所述第二磁场。该系统可以额外包括多组磁场发生器。例如，可以配置至少一个第三组的两个或更多个磁场发生器一起操作，来形成在所述三维区域内具有第三形状的第三磁场。类似地，可以配置第四组和第五组(每组包括两个或更多个磁场发生器)一起操作，来分别形成所述三维区域内的第四磁场和第五磁场。所述计算装置可以基于所述传感器对所述第三、第四及第五磁场中的一个或多个的检测来计算所述传感器的位置。

所述第一组、第二组和第三组中的每一组可以包括两个或更多个磁场发生器。所述第一组磁场发生器可以在第一时段期间激活，而所述第二组磁场发生器可以在不同于所述第一时段的第二时段期间激活。所述第一组和第二组磁场发生器也可以在第一时段期间激活。所述第一组磁场发生器可以以第一频率操作，所述第二组磁场发生器可以以不同于所述第一频率的第二频率操作。由一组中的磁场发生器引发的磁场可以平行于或逆平行于由同一组中的至少另一个磁场发生器生成的磁场。

所述磁场发生器可以包括电磁线圈。所述磁场发生器可以设置在平面上。由磁场组件生成的一部分磁场的方向可以平行。由磁场组件生成的一部分磁场具有不同量值的磁通量。涡流可以作为至少两个磁场发生器之一的源。至少两个磁场发生器之一可以包括磁性材料。所述设备可以包括导电层，所述导电层位于所述含有多个同时激活的磁场发生器组的面的下方。

本发明通过设置多组磁场发生器形成期望的磁场来实现对三维区域内的具有多自由度的物体的精确跟踪，并通过调节和改变所述多个磁场发生器的设置参数来改变磁场的形状。

附图及后面的描述中给出了本发明一个或多个实施例的细节。依据说明书、附图及权利要求书，本发明的其他特征、目的及优点将显而易见。

附图说明