磁跟踪发射器

相关申请

本申请要求于2018年7月2日提交的临时申请No.62/693,433的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于跟踪物品的系统、方法和设备。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设备的系统、方法和设备。

背景技术

各种系统、方法和设备可用于跟踪医疗设备。跟踪系统可以使用由被跟踪的医疗设备中的至少一个跟踪传感器感测到的所生成的磁场。所生成的磁场提供了固定的参考系，并且跟踪传感器感测磁场以确定传感器相对于固定的参考系的位置和取向。

发明内容

在示例1中，系统包括磁场发射器配件。磁场发射器配件具有壳体，该壳体具有包括导电材料的第一层、包括电绝缘材料的第二层和包括导电材料的第三层。第二层定位于第一层和第三层之间。磁场发射器配件还包括定位于壳体内的多个磁场发生器配件。

在示例2中，示例1所述的系统，其中，多个磁场发生器配件包括线圈和/或永磁体。

在示例3中，示例1或2中的任一项所述的系统，其中，多个磁场发生器配件中的每个都包括正交布置的第一线圈绕组和第二线圈绕组。

在示例4中，示例1-3中的任一项所述的系统，其中，多个磁场发生器配件中的每个都包括正交布置的第一线圈绕组、第二线圈绕组和第三线圈绕组。

在示例5中，示例1-4中的任一项所述的系统，其中，多个磁场发生器配件中的每个被定位成使得由多个磁场发生器配件生成的相应磁场彼此重叠。

在示例6中，示例1-5中的任一项所述的系统，其中，多个磁场发生器配件内的线圈绕组在不同的时间段被激励或者以彼此不同的频率同时被激励。

在示例7中，示例1-6中的任一项所述的系统，其中，壳体包括包含电绝缘材料的第四层和包含导电材料的第五层，并且其中，第四层定位于第三层和第五层之间。

在示例8中，示例1-7中的任一项所述的系统，其中，壳体的各层形成基本上覆盖壳体外部的蒙皮。

在示例9中，示例1-8中的任一项所述的系统，其中，导电材料包括碳纤维，并且其中，电绝缘材料包括对位芳纶纤维。

在示例10中，示例1-9中的任一项所述的系统，其中，包括导电材料的层还包括电绝缘材料。

在示例11中，示例10的所述系统，其中，将包括导电材料和电绝缘材料的层布置成使得导电材料和电绝缘材料被编织在一起。

在示例12中，示例1-11中的任一项所述的系统，其中，导电材料包括彼此平行延伸的多个纤维。

在示例13中，示例1-12中的任一项所述的系统，还包括多个参考传感器，每个参考传感器定位成邻近多个磁场发生器配件之一。

在示例14中，示例1-13中的任一项所述的系统，还包括磁场控制器，该磁场控制器被配置为控制施加到多个磁场发生器配件的电流。

在示例15中，示例1-14中的任一项所述的系统，还包括信号处理器和接收器，其耦合到医疗设备。接收器被配置为感测由多个磁场发生器配件生成的磁场并生成一个或多个感测到的场信号。信号处理器被配置为接收感测到的场信号并且基于一个或多个感测到的场信号的相位来确定接收器的位置。

在示例16中，系统包括磁场发射器配件。磁场发射器配件具有壳体，该壳体具有包括导电材料的第一层、包括电绝缘材料的第二层和包括导电材料的第三层。第二层定位于第一层和第三层之间。磁场发射器配件还包括多个磁场发生器配件，该多个磁场发生器配件定位在壳体内并且被配置为生成多个磁场。

在示例17中，示例16所述的系统，多个磁场发生器配件包括线圈和/或永磁体。

在示例18中，示例16所述的系统，其中，多个磁场发生器配件中的每个都包括正交布置的第一线圈绕组、第二线圈绕组和第三线圈绕组。

在示例19中，示例19所述的系统，其中，多个磁场发生器配件中的每个定位在壳体内，使得由多个磁场发生器配件生成的相应磁场彼此重叠。

在示例20中，示例16所述的系统，其中，多个磁场发生器配件内的线圈绕组在不同的时间段被激励或以彼此不同的频率同时被激励。

在示例21中，示例16所述的系统，其中，壳体包括包含电绝缘材料的第四层和包含导电材料的第五层，并且其中，第四层定位于第三层和第五层之间。

在示例22中，示例16所述的系统，其中，壳体的各层形成基本上覆盖壳体的外部的蒙皮。

在示例23中，示例16所述的系统，其中，导电材料包括碳纤维，并且其中，电绝缘材料包括对位芳纶纤维。

在示例24中，示例16所述的系统，其中，包括导电材料的层还包括电绝缘材料。

在示例25中，示例24所述的系统，其中，将包括导电材料和电绝缘材料的层布置成使得导电材料和电绝缘材料被编织在一起。

在示例26中，示例16所述的系统，其中，导电材料包括彼此平行延伸的多个纤维。

在示例27中，示例16所述的系统，还包括多个参考传感器，每个参考传感器定位成邻近多个磁场发生器配件之一。

在示例28中，示例16所述的系统，还包括磁场控制器，该磁场控制器被配置为控制施加到多个磁场发生器配件的电流。

在示例29中，示例28所述的系统，还包括耦合到医疗设备的接收器。接收器被配置为感测由多个磁场发生器配件生成的磁场并生成一个或多个感测到的场信号。该系统还包括信号处理器，该信号处理器被配置为接收感测到的场信号并基于一个或多个感测到的场信号的相位来确定接收器的位置。

在示例30中，示例16所述的系统，其中，壳体配件包括氟半透明材料。

在示例31中，示例16所述的系统，还包括耦合到壳体的垫子(mattress)。

在示例32中，示例31所述的系统，其中，垫子包括彼此可折叠的多个区部。

在示例33中，示例16所述的系统，还包括用于将磁场发射器配件耦合到工作台的多个可调节夹具配件。

在示例34中，示例16所述的系统，其中，壳体包括在壳体的外周边处或附近的多个突出结构。

在示例35中，一种磁场发射器配件包括：壳体，其包括用于减轻磁场畸变的装置；以及多个磁场发生器配件，其定位于壳体内。

虽然公开了多个实施例，但是根据以下详细描述，本发明的其他实施例对于本领域技术人员将变得显而易见，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应被认为是说明性的而不是限制性的。

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计算设备的框图表示。

图3示出了根据本公开的某些实施例的磁场发射器配件的透视图。

图4示出了根据本公开的某些实施例的图3的磁场发射器配件的俯视图。

图5A和图5B示出了根据本公开的某些实施例的磁场发生器配件的示意图。

图6示出了根据本公开的某些实施例的图3和图4的磁场发射器配件的外部的局部剖视图。

图7示出了根据本公开的某些实施例的图3和图4的磁场发射器配件的编织层(woven layer)的示意性俯视图。

图8A-图8C示出了根据本公开的某些实施例的磁场发射器配件的各种布置。

图9-图11示出了根据本公开的某些实施例的各种磁场发射器配件。

尽管本发明可以进行各种修改和替代形式，但是在附图中借由示例示出了具体的实施例，并且在下面对其进行了详细描述。然而，意图不是将本发明限制于所描述的特定实施例。相反，本发明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，将诸如探针(例如，导管、成像探针、诊断探针)之类的医疗设备插入患者体内。为了跟踪探针在患者体内的位置和取向，可以为探针配备磁场传感器，该磁场传感器检测患者附近由磁场发生器生成的各种磁场。检测到的磁场的幅度和/或相位可以用于确定探针的位置和取向。因此，本公开的某些实施例涉及包括生成磁场的磁场发射器配件的系统、方法和设备。

图1是描绘跟踪系统100的示意框图，该跟踪系统100被配置为基于使用与医疗设备104(例如，探针)相关联的接收器(例如，传感器)102收集到的信息来确定与医疗设备104相对应的位置信息。由接收器102收集到的信息包括与由一个或多个磁场发生器配件106、108和110发送的一组电磁信号所定义的电磁场相对应的接收到的场信号。尽管仅示出了三个磁场发生器配件，但如下面将更详细描述的，系统100可以包括更少或更多的磁场发生器配件。例如，为了提供六自由度跟踪，当接收器102包括三轴传感器(例如，三轴磁传感器)时，跟踪系统100应包括至少一个磁场发生器配件。可以使用附加磁场发生器配件来扩展跟踪的范围和准确性。当接收器102包括双轴传感器(例如，双轴磁传感器)时，跟踪系统100应包括至少两个磁场发生器配件。在具有多个磁场发生器配件的实施例中，磁场发生器配件可以耦合到公共壳体(磁场发生器配件、壳体和形成磁场发射器配件的其他组件一起)或独立放置。磁场发射器配件可以放置在患者病床下、患者下方但在患者病床上方、和/或放置在患者上方(例如，直接放置在患者顶上或悬挂在患者上方)。

磁场发生器配件可以是基于线圈的(例如，包括一个或多个线圈绕组)和/或基于永磁体的，下面将对它们中的每个进行详细讨论。根据实施例，一个或多个磁场发生器配件106、108和110被配置为发送(例如，辐射)电磁信号，电磁信号产生在其内布置了对象112的磁场。在图1中，磁场发生器配件106、108和110定位于磁场发射器配件111内。根据实施例，系统100包括磁场控制器114，该磁场控制器114被配置为管理磁场发生器配件106、108和110的操作。

如图1中示出的，磁场控制器114包括信号发生器116，该信号发生器116被配置为向磁场发生器配件106、108和110中的每个提供驱动电流，从而致使每个磁场发生器配件发送一个或多个电磁信号(例如磁场)。在某些实施例中，信号发生器116被配置为向磁场发生器配件106、108和110提供正弦驱动电流。可以使用彼此交互或组合在一起的固件、集成电路和/或软件模块来实施磁场控制器114。例如，磁场控制器114可以包括用于由处理器执行的计算机可读指令/代码(参见图2)。这样的指令可以存储在非暂时性计算机可读介质上(参见图2)，并且被传送到处理器以供执行。在一些实施例中，磁场控制器114可以以一种或多种专用集成电路和/或适于控制和处理磁跟踪信号和信息的其他形式的电路来实施。

接收器102(例如，磁场传感器)(其可以包括一个或多个接收器/传感器)可以被配置为对由磁场发生器配件106、108和110生成的一个或多个磁场产生电响应。例如，接收器102可以包括磁场传感器，诸如，感应式感测线圈和/或各种传感元件诸如磁阻(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、自旋霍尔传感元件和诸如此类)、巨磁阻抗(GMI)传感元件和/或磁通门传感元件。

感测到的磁场信号可以包括多个磁场信号，可以对每个磁场信号进行处理以提取与一个或多个磁场发生器配件相对应的场分量。感测到的磁场信号被传送到信号处理器118，该信号处理器118被配置为分析感测到的磁场信号以确定对应于接收器102(以及因此的医疗设备104)的位置信息。该位置信息可包括与医疗设备104的位置和/或定位相关联的任何类型的信息，诸如例如位置、相对位置(例如，相对于另一设备和/或位置的位置)、定位、取向、速度、加速度和/或诸如此类。如上面提到的，跟踪系统100可以利用感测到的磁场信号的幅度和/或相位(例如，相位差)来确定探针的位置和取向。

跟踪系统100还可以包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置和布置为感测由磁场发生器配件106-110生成的磁场。传感器可以是磁传感器(例如，双轴磁传感器、三轴磁传感器)，并且可以定位在磁场发生器配件106-110附近的已知参考点处，以充当参考传感器。例如，可以将一个或多个传感器耦合到对象的病床、X射线机的臂、或者与磁场发生器配件106-110相距已知距离的其他点处。在一些实施例中，至少一个传感器安装到磁场发生器配件106-110之一。

医疗设备104可以包括例如导管(例如，标测导管、消融导管、诊断导管、导引器)、内窥镜探针或套管、可植入医疗设备(例如，控制设备、监视设备、起搏器、可植入心脏复律除颤器(ICD)、心脏再同步治疗(CRT)设备、CRT-D)、导丝、内窥镜、活检针、超声设备、参考贴片、机器人和/或诸如此类。例如，在实施例中，医疗设备104可以包括与解剖标测系统相关联的标测导管。医疗设备104可以包括被配置为至少临时地布置在对象112内的任何其他类型的设备。对象112可以是人、狗、猪和/或具有可以被记录的生理参数的任何其他动物。例如，在实施例中，对象112可以是人类患者。

如图1中示出的，医疗设备104可以被配置为布置在对象112的体内，并且可以被配置为经由通信链路120(以虚线示出)可通信地耦合到信号处理器118。在实施例中，通信链路120可以是或包括有线通信链路(例如，串行通信)、无线通信链路(诸如例如，短程无线电链路诸如蓝牙、IEEE 802.11、专有无线协议和/或诸如此类)。术语“通信链路”可以指在至少两个设备之间在至少一个方向上传送某种类型的信息的能力，并且不应被理解为限于直接的、持久的或以其他方式受限的通信信道。即，在一些实施例中，通信链路120可以是持续性通信链路、间歇性通信链路、自组织通信链路和/或诸如此类。通信链路120可以指医疗设备104与信号处理器118之间的直接通信、和/或经由至少一个其他设备(例如，中继器、路由器、集线器和/或诸如此类)在医疗设备104与信号处理器118之间传播的间接通信。通信链路120可以促进医疗设备104和信号处理器118之间的单向和/或双向通信。可以在医疗设备104和信号处理器118之间发送数据和/或控制信号以协调医疗设备104和/或信号处理器118的功能。

信号处理器118还包括定位单元122，其被配置为基于感测到的场信号(例如，感测到的场信号的相位、幅度、相位差和/或幅度)来确定与医疗设备104相对应的位置信息。定位单元122可以被配置为根据使用了磁性导航的任何位置确定技术来确定位置信息。根据所公开的主题的各种实施例，图1中描绘的任意数量的组件(例如，现场控制器114、信号发生器116、信号处理器118)可以在一个或多个计算设备上实施，或者作为单个单元或多个设备的组合实施。系统100可以包括用于可视化医疗设备104在对象112中的定位和/或取向的显示器。

图2是描绘根据本公开的实施例的说明性计算设备200的示意框图。计算设备200可以包括适合于实施所公开的主题的实施例的各方面的任何类型的计算设备。计算设备的示例包括专用计算设备或通用计算设备，诸如“工作站”、“服务器”、“手提电脑”、“台式机”、“平板电脑”、“手持设备”、“通用图形处理单元(GPGPU)”和诸如此类，参照跟踪系统100和/或计算设备200的各个组件，所有这些均在图1和图2的范围内进行设想。

在实施例中，计算设备200包括直接和/或间接耦合以下设备的总线210：处理器220、存储器230、输入/输出(I/O)端口240、I/O组件250和电源260。计算设备200中还可以包括任何数量的附加组件、不同组件和/或组件的组合。I/O组件250可以包括：呈现组件，其被配置为向用户呈现信息，诸如例如显示设备、扬声器、打印设备和/或诸如此类；和/或输入组件，诸如例如麦克风、操纵杆、碟形卫星天线、扫描仪、打印机、无线设备、键盘、笔、语音输入设备、触摸输入设备、触摸屏设备、交互式显示设备、鼠标和/或诸如此类。

总线210表示可以是一个或多个总线(诸如例如，地址总线、数据总线或其组合)。类似地，在实施例中，计算设备200可以包括多个处理器220、多个存储器组件230、多个I/O端口240、多个I/O组件250和/或多个电源260。另外，可以跨多个计算设备分布和/或复制任何数量的这些组件或其组合。仅作为示例，处理器220可以包括信号处理器118，但是还可以设想其他合适的配置以适合不同的应用。

在实施例中，存储器230包括以易失性和/或非易失性存储器形式的计算机可读介质，并且可以是可移动的、不可移动的或其组合。介质示例包括随机存取存储器(RAM)；只读存储器(ROM)；电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；闪速存储器；光学或全息介质；盒式磁带、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备；数据传输；和/或可用于存储信息并可由计算设备访问的任何其他介质，诸如例如，量子状态存储器和/或诸如此类。在实施例中，存储器230存储计算机可执行指令290，该计算机可执行指令290用于致使处理器220实施本文讨论的系统组件的实施例的各方面和/或执行本文讨论的方法和程序的实施例的各方面。

计算机可执行指令290可以包括例如计算机代码、机器可用指令和诸如此类，诸如例如能够由与计算设备200相关联的一个或多个处理器220执行的程序组件。可以使用任何数量的不同编程环境来对程序组件进行编程，包括各种语言、开发工具包、框架和/或诸如此类。本文设想的一些或全部功能也可以或可替选地以硬件和/或固件来实施。

图2中示出的说明性计算设备200并非旨在建议有关本公开实施例的使用范围或功能的任何限制。说明性计算设备200也不应被解释为具有与其中示出的任何单个组件或组件的组合有关的任何依赖性或要求。另外，在实施例中，图2中描绘的各种组件可以与其中描绘的其他组件中的各种组件(和/或未示出的组件)集成，所有这些组件都被认为在本公开的范围内。

图3示出了磁场发射器配件300的分解图，该磁场发射器配件300包括壳体302和多个磁场发生器配件(例如，第一磁场发生器配件304A、第二磁场发生器配件304B、第三磁场发生器配件304C和第四磁场发生器配件304D)。图4示出了磁场发射器配件300的内部的俯视图。尽管在图中示出了四个磁场发生器配件，但是磁场发射器配件300可以包括更少或更多的磁场发生器配件。

如图4中示出的，壳体302包括至少一个子配件(例如306A和306B)，磁场发生器配件304A-304D中的一个或多个被定位在其中，并固定在壳体302中。子配件306A和306B可包含刚性、低至非导电性和低至非铁材料，诸如纤维填充的复合物(例如，玻璃、碳纤维和/或芳纶填充的聚醚醚酮或聚醚酰亚胺)，并且可以帮助保持磁场发生器配件304A-304D相对于彼此和磁场发射器配件300的其他组件(例如参考传感器)的相对定位。图4示出了磁场发生器配件304A-304D在壳体302中类似地对准(例如，沿同一方向对准)，并且在壳体302内以矩形形状相对于彼此定位(例如，在矩形的每个角处一个磁场发生器配件)，尽管磁场发生器配件可以以其他形状(例如正方形、多边形)定位。如图3中示出的，磁场发生器配件304A-304D是长方体形状(例如，至少一个矩形横截面)，但是，如将在下面更详细地讨论的，磁场发生器配件304A-304D可以形成其他形状(例如，立方体)。在具有多个子配件的实施例中，子配件306A和306B可以直接或间接地彼此耦合。壳体302还包括形成壳体308的外部形状的多层蒙皮308(下面关于图6和图7更详细地讨论)。子配件306A和306B与多层蒙皮308之间的空间可以填充有填充物310，诸如轻质可加工泡沫，其为壳体302增加了一些结构刚度并且是氟半透明的以减轻对X射线的干扰。填充物310可包括通道312，磁场发生器配件304A-304D之间或当中的电导线可通过该通道312在磁场发射器配件300内路由。在某些实施例中，通道312被布置为使得它们延伸穿过壳体302的周边314附近的填充物310，使得电导线不会生成对由磁场发生器配件304A-304D生成的磁场进行干扰的磁场。磁场发射器配件300还可以包括一个或多个参考传感器316A-316D(例如，磁场传感器)，其被定位在每个磁场发生器配件304A-304D附近(例如，2-3cm)。参考传感器316A-316D被配置和定位成检测由相应的磁场发生器配件304A-304D生成的磁场。指示检测到的磁场的传感器信号可以被发送到磁场控制器(例如，图1的磁场控制器114)以辅助生成期望的磁场。

磁场发生器配件304A-304D可以电耦合到定位于壳体302内的电路318(例如，印刷电路板和相关联的电气组件)。电路318可以包括用于存储校准数据的存储器和以下电路，该电路从磁场控制器(例如，图1的磁场控制器114)和/或信号发生器(例如，图1的信号发生器116)发送电信号以为磁场发生器配件304A-304D供电和对其进行控制。像这样，壳体302可以具有一个或多个电连接器320，其定位于壳体302中的开口内，以向和从磁场发射器配件300发送电信号。电路318可以定位于壳体302的周边314附近，以减轻电路318生成对由磁场发生器配件304A-304D生成的磁场进行干扰的磁场的风险。

图5A和图5B示出了可以在跟踪系统100中使用并且定位于磁场发射器配件(例如，图3的磁场发射器配件300)内的磁场发生器配件的示意图。图5A中的磁场发生器配件是基于线圈的，而图5B的磁场发生器配件是基于线圈和永磁体的。图5A示出了磁场发生器配件500，其包括第一线圈绕组502A、第二线圈绕组502B和第三线圈绕组502C，它们可以包括导电材料(例如，铜)。作为参考，图5A具有x轴、y轴和z轴的特征。第一线圈绕组502A围绕x轴并且围绕芯504缠绕。芯504可以是空芯、铁磁材料芯和反铁磁材料芯中的一个。如示出的，芯504为长方体形。第二线圈绕组502B围绕y轴和芯504缠绕，并且第三线圈绕组502C围绕z轴和芯504缠绕。

在某些实施例中，第一线圈绕组502A、第二线圈绕组502B和第三线圈绕组502C被成层为使得一些线圈绕组与其他线圈绕组重叠。尽管图5A示出了线圈绕组的绕组之间的间隔，但是可以缠绕第一、第二和第三线圈绕组502A-502C，使得线圈绕组的外表面形成壁状结构，该壁状结构包括以下绕组，在该绕组之间的间隔很小或没有间隔。

如图5A中示出的，第一线圈绕组502A、第二线圈绕组502B和第三线圈绕组502C以正交布置定位，使得第一线圈绕组502A、第二线圈绕组502B和第三线圈绕组502C围绕基本上彼此正交的轴(例如，x轴、y轴和z轴)缠绕。线圈绕组的这种布置可以被认为是三轴正交线圈布置。如将在下面更详细地讨论的，当被激励时(例如，当电流通过线圈绕组时)，磁场发生器配件500生成磁场。

图5B示出了用于生成旋转磁场的磁场发生器配件550的示意图。磁场发生器配件550包括外壳552、子配件554(以虚线)、磁体556(以虚线)、第一组线圈558A、第二组线圈558B、第三组线圈558C、第一磁场传感器560A、第二磁场传感器560B和第三磁场传感器560C。每组线圈可以由单导线构成，该单导线具有围绕外壳552的多个线圈匝。线圈可以由诸如铜的导电材料构成。在被激励时，第一组线圈558A、第二组线圈558B和第三组线圈558C生成磁场，该磁场可以被控制以使子配件554中的永磁体556旋转。

第一组线圈558A、第二组线圈558B和第三组线圈558C围绕外壳552缠绕，外壳552容纳子配件554和磁体556。尽管外壳552示出为立方体形状，但是外壳552可以是其他形状(例如，长方体、球体、椭圆体、圆柱体)。为简单起见，示出了仅几个线圈匝被包括在第一、第二和第三组线圈558A-558C中，但是每组线圈可以包括许多线圈匝。在一些实施例中，线圈组被缠绕为使得线圈基本覆盖外壳552。在一些实施例中，线圈组相对于彼此正交地缠绕。在一些实施例中，每组线圈以亥姆霍兹线圈布置缠绕，该亥姆霍兹线圈布置可以被称为3轴亥姆霍兹布置。例如，如图5B中示出的，每组线圈包括在外壳552的端部(例如，接近顶点)处的、由没有线圈绕组的区域分开的线圈绕组的子组。与由覆盖外壳552的面的单个连续线圈组生成的磁场相比，亥姆霍兹线圈可以在外壳552的体积内提供更均匀的磁场。

磁体556可以包括各种磁性材料，诸如Nd、Fe、Co、Sm和诸如此类。例如，磁体556可以包括永磁材料，诸如NdFeB、SmCo和诸如此类。在一些实施例中，磁体556包括涂层，该涂层被涂覆在永磁材料周围并且具有低摩擦系数和/或高耐磨性。例如，涂层可以包括围绕永磁材料的金属镀层(例如，Ni)。在某些实施例中，磁体556涂覆有低摩擦塑料材料，诸如聚甲醛或聚四氟乙烯。磁体556可以是偶极子、具有优选的磁取向(由箭头表示)、并且在磁体556内遍及永磁材料具有均匀的磁化强度。在一些实施例中，磁体366是球形的并且直径为0.25”至2”。在一些实施例中，磁体366的直径为0.25”至1”。

磁体556可以定位在子配件554中，其可以形成围绕磁体556的蛤壳状外壳。子配件554和外壳552可以包括具有低摩擦系数的非磁性材料(例如，聚四氟乙烯、陶瓷)。在某些实施例中，子配件554包括相对于磁体556的涂层具有低摩擦系数的材料。可以将润滑剂(例如，油、蜡、硅酮、石墨、含氟聚合物)施加到子配件554的内表面以减小内表面和磁体556之间的摩擦。在操作期间，磁场发生器配件550可以被配置为生成旋转磁场。旋转磁场是通过旋转磁体556而生成的。通过施加和控制施加到围绕外壳552的线圈的电流来旋转磁体556。所施加的电流生成了磁场，该磁场在受到控制时导致磁体556经由控制扭矩旋转。第一磁场传感器560A、第二磁场传感器560B和第三磁场传感器560C可以耦合到外壳552，并被配置为感测由磁体556生成的旋转磁场。第一、第二和第三磁场传感器560A-560C可以包括感应式感测线圈和/或各种传感元件，诸如MR传感元件、GMI传感元件和/或磁通门传感元件。

参考回图3-图4，磁场发生器配件304A-304D可以包括类似于图5A和图5B中示出的那些的磁场发生器配件(即，磁场发生器配件500和550)。如上面提到的，磁场发生器配件304A-304D每个都被配置为生成磁场。在某些实施例中，磁场发生器配件304A-304D被配置为生成旋转磁场。基于旋转磁场的踪迹(tracking)可以利用检测到的旋转磁场的相位来确定探针(例如，图1的医疗设备104)的位置和取向。

当被激励时(例如，当电流通过磁场发生器配件的线圈绕组时)，每个磁场发生器配件304A-304D都被配置为生成磁场。通过以特定的频率和/或特定的时间间隔施加电流来生成磁场。使用图5A的磁场发生器配件500作为示例，可以通过将电流施加到第一线圈绕组558A、第二线圈绕组558B和第三线圈绕组558C来生成磁场。

在某些实施例中，每个线圈绕组一次一个顺序地被激励，使得磁场发射器配件300中的所有绕组中的仅一个线圈绕组在给定时间点被激励。该顺序激励可以被认为是基于时序的复用方法。当使用基于时序的多路复用方法时，每个线圈绕组可以每秒被激励多次(例如，20次/秒、40次/秒、60次/秒)。在某些实施例中，施加到每个线圈绕组的电流具有不同的频率。例如，电流频率可以是500Hz至10kHz、500Hz至30kHz，并且在磁场发生器配件之间可以相差大约25Hz至1kHz(例如50Hz、100Hz、500Hz和1kHz)。例如，一个线圈绕组可以由频率为800Hz的电流激励，而另一线圈绕组可以由840Hz的电流激励，而另一线圈绕组可以由880Hz的电流激励。在该示例中，激励电流的频率相差40Hz。

在某些实施例中，磁场发生器配件304A-304D的每个线圈绕组同时但以不同的频率被激励。例如，如果四个磁场发生器配件中的每个都包括三组线圈绕组，则磁场发射器配件将以十二个不同的频率发送磁场。使线圈绕组以不同的频率被激励可以认为是基于频率的多路复用方法。例如，电流频率可以是500Hz至10kHz、500Hz至30kHz，并且在磁场发射器配件之间可以相差大约25Hz至1kHz(例如50Hz、100Hz、500Hz和1kHz)。例如，一个线圈绕组可以由频率为800Hz的电流激励，而另一线圈绕组可以由840Hz的电流激励，而另一线圈绕组可以由880Hz的电流激励。在该示例中，激励电流的频率相差40Hz。

磁场发生器配件304A-304D可以被定位成使得它们相应生成的磁场在壳体302之内和之上的共享磁场体积中基本上彼此填充和/或部分重叠。在某些实施例中，共享磁场体积在磁场发生器配件304A-304D的矩形布置内中心定位。共享磁场体积应定位在接收器/传感器(例如，图1中的接收器102)和要跟踪的医疗设备(例如，图1中的医疗设备104)在程序期间可能要被定位的地方。例如，磁场发生器配件304A-304D的布置(经由磁场发射器配件300的定位)可以被定位成使得共享磁场体积覆盖患者的心脏和/或肺部。

磁场发射器配件的一个关注是磁场发射器配件的结构刚度及其在磁场发生器配件、参考传感器和其他组件之间保持预定尺寸的能力。另一个关注是磁场发射器配件的重量。尽管诸如碳纤维的材料可以提供磁场发射器配件所需的重量和结构刚度的类型，但是碳纤维可以导电。当受到磁场(例如，由磁场发生器配件304A-304D生成的磁场)时，电导体(诸如碳纤维)会生成涡流，该涡流继而会本身生成磁场。像这样，当在磁场发射器配件中使用时，碳纤维可能是磁场畸变的来源。因此，本公开的某些实施例涉及有助于解决上面列出的问题的壳体材料和布置，包括减轻磁场畸变。

图6示出了多层蒙皮308的局部剖视图。如上面提到的，多层蒙皮提供了壳体302以及因此磁场发射器配件300的外部形状。多层蒙皮308被示为具有第一层600、第二层602、第三层604、第四层606和第五层608。

在某些实施例中，第一层600、第三层604和第五层608包括诸如碳纤维的导电材料，其提供结构刚度并且重量轻。在某些实施例中，第一层600、第三层604和第五层608还包括电绝缘材料，诸如对位芳纶纤维。在这样的实施例中，可以将导电材料(例如，碳纤维)和电绝缘材料(例如，对位芳纶纤维)编织在一起以形成独立的层。图7示出了利用导电材料610(黑色)和电绝缘材料612(白色)编织的层的示意性俯视图。每种材料都可以分成丝束，其可以被编织成各种图案。在第一方向614上，图7中示出的编织图案包括导电材料610的丝束，其每个在电绝缘材料612的两个丝束下方，并且然后在电绝缘材料612的两个丝束上方。在第二方向616(例如，与第一方向614正交)上，电绝缘材料612中的每两个在导电材料610的两个丝束下方，并且然后在导电材料610的两个丝束上方。如图7中指示出的，导电材料610通常在单个方向(即，第一方向614)上延伸。已经发现，将导电材料和电绝缘材料组合有助于降低包含导电材料的层的块体电导率(bulk electrical conductivity)。在某些实施例中，第三层604的编织图案从第一层600和第五层608中的相同编织图案旋转大约九十度。这种交替的逐层对准可以通过多层蒙皮308的编织电绝缘材料和电绝缘材料的附加层来进行。

在某些实施例中，第二层602定位于第一层600与第三层604之间，并且第四层606定位于第三层604与第五层608之间。在某些实施例中，第二层602和第四层606包括电绝缘材料，诸如对位芳纶纤维。

已经发现具有导电和电绝缘材料的交替层的多层结构允许使用诸如碳纤维的结构刚性的轻质材料、而同时减轻了碳纤维引入的基于涡流的磁场畸变的影响。例如，电绝缘材料减小了导电材料的整体“块(bulk)”体积。而且，电绝缘材料有助于中断否则将存在的传导式导电材料的回路，这继而减轻了所生成的涡电流和磁场的大小。

尽管在图6中示出了五层，但是多层蒙皮308可以包括更少或附加的层。例如，厚度小于.07”的多层蒙皮可以包括十一个不同的层(例如，六层所编织的电绝缘材料和电绝缘材料以及五层电绝缘材料)。在某些实施例中，电绝缘材料的层比所编织的电绝缘材料和电绝缘材料的层更薄。

在某些实施例中，多层蒙皮308通过以下方式形成：如上面讨论的布置和堆叠各个层(在其织物状态下)、将环氧树脂施加到织物的堆叠层上、并且然后使环氧树脂固化。在某些实施例中，在对层进行布置和堆叠之前，将环氧树脂施加到层上。相同的环氧树脂可用于所有层，使得这些层是交联的(cross-linked)。在一些实施例中，多层蒙皮308首先以片形成，并且然后被切割成期望的尺寸。各个切口部分可以经由非金属材料(例如环氧树脂)和/或紧固件耦合在一起以形成壳体302的外部形状。在一些实施例中，壳体302使用一个或多个模具形成并且使用非金属材料和/或紧固件耦合在一起。可以使用非金属材料和/或紧固件(例如，塑料紧固件如夹子和螺钉、环氧树脂)将壳体302的各个组件装配在一起。

图8A-图8C示出了磁场发射器配件800的各种布置，其可以在跟踪系统100中使用，并且包含以上针对图3的磁场发射器配件300描述的特征。磁场发射器配件800包括壳体802和垫子804。壳体802包括顶表面806，垫子804的至少一部分搁置在顶表面806上。壳体802还包括第一突出结构808A和第二突出结构808B。第一突出结构808A和第二突出结构808B可以与壳体802一体形成(并且因此包括多层蒙皮)，或者可以可移除地耦合到壳体802。当将患者定位在磁场发射器配件800上时，突出结构808A和808B提供引导。例如，突出结构808A和808B可以定位为使得当患者在垫子804上休息时，患者的头部和/或颈部可以定位在突出结构808A和808B之间，并且患者肩膀的顶部通常对准突出结构808A和808B、定位在突出结构808A和808B的下方、或抵靠突出结构808A和808B。

垫子804可以可移除地耦合到壳体802，并且能够在延伸状态(见图8A)和折叠状态(见图8C)之间转换。垫子804包括头部支撑区部810和三个附加区部(即，第一区部812A、第二区部812B和第三区部812C)。头部支撑区部810在突出结构808A和808B之间延伸，并且宽度小于附加区部812A-812C。在某些实施例中，头部支撑区部810和第一区部812A比其他区部薄。其他区部(即，第二区部812B和第三区部812C)的厚度可以基本等于壳体802和第一区部812A的组合厚度，使得在延伸位置中，磁场发射器配件800具有基本均匀的厚度。在某些实施例中，沿着壳体802和垫子804的底平面814是基本均匀的，使得磁场发射器配件800具有可以搁置在平坦桌子表面上的平坦底侧。

如图8B中示出的，第一区部812A和第二区部812B被第一枢轴816A分开，并且第二区部812B和第三区部812C被第二枢轴816B分开。第一枢轴816A和第二枢轴816B允许垫子804折叠成较小的占地面积(例如，用于存储)。枢轴816A和816B可以是单独的组件(例如，可枢转的支架、钩环紧固件，如尼龙搭扣(Velcro))或可折叠的垫子804的外层的延伸。如图8C中示出的，垫子804的第二区部812B和第三区部812C可以折叠，使得第二区部812搁置在第一区部812A以及突出结构808A和808B的顶表面上，而第三区部812C搁置在第二区部812B上。

图9-图11示出了磁场发射器配件的各种布置，每种布置都可以在跟踪系统100中使用，并且包含以上针对图3的磁场发射器配件300描述的特征。

图9示出了包括壳体902和垫子904的磁场发射器配件900。壳体902包括顶表面906，垫子904的至少一部分搁置在该顶表面906上。壳体902还包括第一突出结构908A、第二突出结构908B、第三突出结构908C和第四突出结构908D。突出结构示出为立方体或长方体形状，但是可以使用其他形状。突出结构可以与壳体902一体形成(并且因此包括多层蒙皮)，或者可以可移除地耦合到壳体902。突出结构在将患者定位在磁场发射器配件900上时提供引导。例如，可以将第一突出结构908A和第二突出结构908B定位为使得当患者在垫子904上休息时，患者的头部和/或颈部定位于突出结构908A和908B之间，并且患者肩膀的顶部通常对准突出结构908A和908B、定位在突出结构908A和908B下方、或抵靠突出结构908A和908B。第三突出结构908C和第四突出结构908D定位为使得患者的肩膀定位于第一突出结构908A和第二突出结构908B以及第三突出结构908C和第四突出结构908D之间。垫子904在图9中示出为弯曲的，以适应患者的身体并帮助稳定患者。垫子904还可包括类似于图8的垫子804的特征。

图10示出了包括壳体1002和垫子1004的磁场发射器配件1000。壳体1002包括第一突出结构1006A、第二突出结构1006B、第三突出结构1006C和第四突出结构1006D。突出结构被示出为成形为包括模拟身体形状的表面，以在将患者定位在磁场发射器配件1000上时帮助提供引导。例如，第一突出结构1006A和第二突出结构1006B包括以下表面，该表面被弯曲以适应患者肩膀的形状，其将抵靠这样的表面。第三突出结构1006C和第四突出结构1006D包括以下表面，该表面被弯曲以适应患者上腹部(midsection)的形状，以帮助保持患者的定位。突出结构可以与壳体1002一体形成(并且因此包括多层蒙皮)，或者可以可移除地耦合到壳体1002。垫子1004可以包括与图8和图9的垫子804、904相似的特征。

图11示出了包括壳体1102、第一夹具配件1104和第二夹具配件1106的磁场发射器配件1100。与上面描述的某些磁场发射器配件不同，磁场发射器配件1100不具有配件顶部的突出表面。使用这种布置，磁场发射器配件1100可以定位在桌子下面。例如，第一夹具配件1104和第二夹具配件1106可用于耦合到桌子，使得壳体1102定位在桌子下方。每个夹具配件1104和1106可以是可调节的，使得在配件的相对端上的夹具1108可以被定位成(例如，滑动)更靠近彼此或更远离彼此以适应不同宽度的桌子。此外，夹具1108本身可被调节以适应不同尺寸的桌子。第一夹具配件1104和第二夹具配件1106可以结合一个或多个锁定机构，一旦耦合到工作台就将配件的可调节部分锁定在适当位置。

在不脱离本发明范围的情况下，可以对所讨论的示例性实施例进行各种修改和增加。例如，尽管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特征的不同组合的实施例和不包括所有描述的特征的实施例。因此，本发明的范围旨在涵盖落入权利要求范围之内的所有这样的替代、修改和变化及其所有等同物。