(57)【要約】  リード線無しマーカー・アッセンブリ励起用励起場を発生するシステム。このシステムの一つの特徴は、相互に接続された電源、エネルギー蓄積装置、スイッチング・ネットワークおよびソースコイルを有し、磁気励起信号波形を提供するソース発生器アッセンブリを含む。電源は、エネルギー蓄積装置にエネルギーを与えるために、電力を供給するように構成される。スイッチング・ネットワークは、コイルに電流を流し、スイッチを第１のオン位置と第２のオン位置との間で交互に切り替え、蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置からソースコイルへ転送し、蓄積されたエネルギーをソースコイルからエネルギー蓄積装置へ逆転送することを交互に行うように構成されており、ソースコイルが、励起信号を発生するようにスイッチング・ネットワークに結合されている。
2005513450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内または体上のリード線無しマーカー・アッセンブリを励起するためのパルス励起場を発生するシステムが、
エネルギー蓄積装置、
体外で測定可能なマーカー信号を発生させるために十分な強度および十分に制限された期間を有するパルス磁気励起信号を、リード線無しマーカー・アッセンブリに与えるように構成されたソースコイル、および
エネルギー蓄積装置およびソースコイルに結合されたスイッチング・ネットワークから成り、スイッチング・ネットワークが、蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置からソースコイルに転送すること、およびエネルギーをソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送することを交互に行うように構成されているシステム。
【請求項２】
パルス磁気励起信号が、正および負の極性を有する略三角形状の両極波形を有する請求項１記載のシステム。
【請求項３】
パルス磁気励起信号が、単一の極性のみを有する略三角形状の単極波形を有する請求項１記載のシステム。
【請求項４】
パルス磁気励起信号が、正および負の極性を有する正弦波でない波形を有する請求項１記載のシステム。
【請求項５】
エネルギー蓄積装置が、コンデンサである請求項１記載のシステム。
【請求項６】
スイッチング・ネットワークが、正電圧極性と負電圧極性との間で、ソースコイルを横切る電圧を切り替えるように構成されている少なくとも２つのスイッチを含む請求項１記載のシステム。
【請求項７】
スイッチング・ネットワークが、Ｈブリッジを含む請求項１記載のシステム。
【請求項８】
スイッチング・ネットワークが、正電圧極性と負電圧極性との間で、ソースコイルを横切る電圧を切り替えるように構成されているＨブリッジを含む請求項１記載のシステム。
【請求項９】
ソースコイルに流される電流が、略三角形状の波形を有し、スイッチング・ネットワークが、正極性と負極性との間で、ソースコイルを横切る電圧を周期的に切り替えるように構成されているＨブリッジを含む請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
エネルギー蓄積装置にエネルギーを与えるために、電流を供給する電源を更に有し、正極性および負極性を有して電流が周期的に変化して、信号パルスバーストを与えるようにスイッチング・ネットワークが構成されており、各信号パルスバーストにおいて、実質的に同じ期間に電流が正極性および負極性を有する請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
スイッチング・ネットワークが略零アンペアである時に、スイッチング・ネットワークが、オフ位置に移動するように構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
ソースコイルおよびソース発生器アッセンブリから離れ、パルス磁気励起信号によって励起可能であり、選択された周波数成分でマーカー共振信号を発生するリード線無し共振マーカーを更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
マーカー共振信号の１周期以内に、ソースコイルが励起信号を発生することを実施的に防止するようにスイッチング・ネットワークが構成されている請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
パルス磁気励起信号による励起の際に、リード線無しマーカー・アッセンブリからの信号を測定するように構成された複数のセンサーを更に有する請求項１２のシステム。
【請求項１５】
スイッチング・ネットワークに結合されて、パルス磁気励起信号の残留ソース信号減衰の時定数を減少するように構成されているパルス消滅器回路を更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
ソース発生器に結合されているマーカー信号位置決めシステムを更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項１７】
パルス磁気励起信号が、パルスバースト期間プログラム可能な磁気励起信号である請求項１記載のシステム。
【請求項１８】
パルス磁気励起信号が、パルス反復周波数プログラム可能な磁気励起信号である請求項１記載のシステム。
【請求項１９】
スイッチング・ネットワークおよびソースコイルが、それぞれ第１の空間方向に第１のソース信号を発生する第１スイッチ・ネットワークおよび第１のソースコイルであり、更に、第１の空間方向とは異なる第２の空間方向で第２のソース信号を発生する第２のスイッチ・ネットワークおよび第２のソースコイルを更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項２０】
第１および第２の空間方向とは異なる第３の空間方向での第３のソース信号を発生する第３のスイッチ・ネットワークおよび第３のソースコイルを更に有する請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
パルス励起ソース信号によって励起可能であり、かつ、パルス励起ソース信号の終了の際に選択された共振周波数でマーカー信号を発生するように構成された共振リード線無しマーカー・アッセンブリ、
互いに結合されたエネルギー蓄積装置、スイッチング・ネットワーク、およびソースコイルを有し、リード線無しマーカー・アッセンブリを励起するように構成されたパルスソース信号発生システム、
マーカー・アッセンブリが励起された後、マーカー信号を受信するように構成され、かつ、マーカー・アッセンブリから離れている複数の位置センサー、から成るマーカー励起システム。
【請求項２２】
パルスソース信号発生システムが、正および負の極性の両方を有する正弦波ではない磁場ソース信号を発生する請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
エネルギー蓄積装置にエネルギーを与えるために電力を与えるように構成された電源を更に有し、
前記スイッチング・ネットワークが、
パルス磁気励起場を発生するようにソースコイルに電流を流し、
ソースコイルからパルス磁場を発生するように第１の位置と第２の位置との間で交互に切り替わり、
エネルギー蓄積装置からソースコイルへのエネルギー転送を防ぐようにオフ位置に切り替わり、そして
蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置からソースコイルへ転送すること、および蓄積されたエネルギーをソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送することを交互に行うように構成されている請求項１９記載のシステム。
【請求項２４】
スイッチング・ネットワークおよびソースコイルが、それぞれ第１の空間方向に第１のソース信号を発生する第１のスイッチ・ネットワークおよび第１のソースコイルであって、第１の空間方向と異なる第２の空間方向に第２のソース信号を発生する第２のスイッチ・ネットワークおよび第２のソースコイルを更に有する請求項２１記載のシステム。
【請求項２５】
第１および第２の空間方向と異なる第３の空間方向に第３のソース信号を発生する第３のスイッチ・ネットワークおよび第３のソースコイルを更に有する請求項２４記載のシステム。
【請求項２６】
スイッチング・ネットワークおよびソースコイルが、第１の空間位置に第１のソース信号を発生する第１のスイッチ・ネットワークおよび第１のソースコイルであって、第１の空間位置と異なる第２の空間位置に第２のソース信号を発生する第２のスイッチ・ネットワークおよび第２のソースコイルを更に有する請求項２３記載のシステム。
【請求項２７】
第１および第２の空間位置と異なる第３の空間位置に第３のソース信号を発生する第３のスイッチ・ネットワークおよび第３のソースコイルを更に有する請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
パルス磁気励起場によって励起可能な複数の共振マーカー・アッセンブリを更に有する請求項２１記載のシステム。
【請求項２９】
電源を更に有し、スイッチング・ネットワークおよびソースコイルが相互に接続して、第１の回路を形成しており、複数の位置センサーが第１の回路から分離した第２の回路を形成するように互いに結合している請求項２１記載のシステム。
【請求項３０】
スイッチング・ネットワークに結合し、かつ、パルス磁気励起場の残留ソース信号の時定数を減少するように構成されたパルス消滅器回路を更に有する請求項２１記載のシステム。
【請求項３１】
パルス消滅器回路が、パルスソース信号発生システムに電力散逸を全体として追加しない請求項３０記載のシステム。
【請求項３２】
パルス磁気励起信号によって励起可能であり、かつ、励起信号の終了の際に、時間減衰共振マーカー信号を発生するように構成されている共振リード線無しマーカー・アッセンブリ、
マーカー・アッセンブリから離れおり、かつ、マーカー信号を受信するように構成された複数の位置センサー、および
選択されたパルスバースト期間に調整可能なパルス反復周波数波形のパルス磁気励起場を与えるソース発生器アッセンブリ、から成り、ソース発生器アッセンブリが、互いに結合されたエネルギー蓄積装置、スイッチング・ネットワークおよびソースコイルを有し、ソース発生器アッセンブリがマーカーから離れているマーカー励起システム。
【請求項３３】
電力をエネルギー蓄積装置に与えるように構成された電源、および
スイッチング・ネットワークを更に含み、
前記スイッチング・ネットワークが、
パルス磁気励起場を発生するようにソースコイルに電流を流し、
ソースコイルからパルス磁場を発生するように第１の位置と第２の位置との間で交互に切り替わり、
エネルギー蓄積装置からソースコイルへのエネルギー転送を防ぐようにオフ位置に切り替わり、
第１および第２のオン位置の間で切り替わり、蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置からソースコイルへ転送すること、および蓄積されたエネルギーをソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送することを交互に行うように構成されている、請求項１９記載のシステム。
【請求項３４】
電源、エネルギー蓄積装置、スイッチング・ネットワークおよびソースコイルが相互に接続されて、第１の回路を形成し、複数の位置センサーが、第１の回路から分離された第２の回路を形成する請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】
複数のセンサーが、測定期間にパルス励起信号を実質的に受信せずにマーカー信号を受信するように構成される請求項３２記載のシステム。
【請求項３６】
スイッチング・ネットワークと結合され、パルス励起信号の残留ソース信号減衰の時定数を減少するように構成された請求項３２記載のシステム。
【請求項３７】
パルス磁気励起信号によって励起可能であり、かつ、励起信号の終了の際に一つ以上の選択された共振周波数の時間減衰マーカー共振信号を発生するように構成された複数のリード線無しマーカー・アッセンブリ、
マーカー・アッセンブリから離れ、かつ、マーカー信号を受信するように構成された複数の位置センサー、および
エネルギー蓄積装置、第１および第２のスイッチング・ネットワーク、および第１のソースコイルを有し、第１のスイッチング・ネットワークと第１のソースコイルは相互に接続されていて、第１のパルス反復周波数の第１のパルス磁気励起信号を与えるように構成されていて、第２のスイッチング・ネットワークおよび第２のソースコイルは相互に接続されていて、第２のパルス反復周波数の第２のパルス磁気励起信号を与えるように構成されるソース発生器アッセンブリ
から成るマーカー励起システム。
【請求項３８】
第１のスイッチング・ネットワークが、
第１のパルス磁場を発生するように第１のソースコイルに電流を流し、
第１のソースコイルから第１のパルス磁場を発生するように第１の位置と第２の位置との間で交互に切り替わり、
第１のエネルギー蓄積装置から第１のソースコイルへのエネルギー転送を防ぐようにオフ位置に切り替わり、
第１および第２のオン位置の間で切り替わり、蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置から第１のソースコイルへ転送すること、および蓄積されたエネルギーを第１のソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送することを交互に行うように構成さている請求項３７記載のシステム。
【請求項３９】
第２のスイッチング・ネットワークが、
第２のパルス磁場を発生するように第１のソースコイルに電流を流し、
第２のソースコイルから第２のパルス磁場を発生するように第１の位置と第２の位置との間で交互に切り替わり、
第２のエネルギー蓄積装置から第２のソースコイルへのエネルギー転送を防ぐようにオフ位置に切り替わり、
第１および第２のオン位置の間で切り替わり、蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置から第２のソースコイルへ転送すること、および蓄積されたエネルギーを第２のソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送することを交互に行うように構成された請求項３８記載のシステム。
【請求項４０】
第１および第２のソースコイルが、互いに異なる空間配向を有するパルス磁気励起信号を発生するように構成される請求項３７記載のシステム。
【請求項４１】
各ソースコイルが、他のパルスソース励起信号のものとは異なる空間位置を有するパルス励起信号を発生するように構成された請求項３７記載のシステム。
【請求項４２】
パルス励起ソース信号を発生するように、正および負の極性に交互に切り替わるパルス電位を加え、
パルス励起ソース信号で、リード線無し共振マーカー・アッセンブリを励起し、
共振マーカー・アッセンブリが励起された後、共振マーカー・アッセンブリからマーカー信号を発生し、
共振マーカー・アッセンブリがマーカー信号を発生している間、パルス励起ソース信号を終了し、
パルス励起ソース信号が終了した後に、マーカー信号を測定することから成る、マーカー・アッセンブリにエネルギーを与える方法。
【請求項４３】
ソースコイルを横切ってパルス電位を加えることが、正および負の両方の極性を有する正弦波でない波形を有する磁場ソース信号を発生することを含む請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
パルス励起ソース信号が終了して、実質的に測定不可能となった後に、マーカー信号の測定が行われる請求項４２記載の方法。
【請求項４５】
固有の共振周波数を有するマーカーを励起するためにパルス磁場のパルス励起ソース信号を調節することを有する請求項４２記載の方法。
【請求項４６】
固有の空間配向で位置する複数のソースコイルでマーカー信号を励起することを更に有する請求項４２記載の方法。
【請求項４７】
複数のマーカーを同時に励起するために、別々の波形で複数のソースコイルに同時にパルスを供給することを更に含む請求項４２記載の方法。
【請求項４８】
スイチッグ・ネットワークに結合されたパルス消滅器回路で、パルス励起信号の残留ソース信号減衰の時定数を減少することを更に有する請求項４２記載の方法。
【請求項４９】
励起ソース信号を発生するために、連続して増加する電流の時間変化率を有する第１の電流と、連続して減少する電流の時間変化率を有する第２の電流との間で交代する電流をソースコイルに流し、
励起ソース信号で、リード線無し共振マーカー・アッセンブリを励起し、
共振マーカー・アッセンブリからマーカー信号を発生し、そして
共振マーカー・アッセンブリがマーカー信号を発生している間、励起ソース信号を終了することから成るリード線無しマーカー・アッセンブリを励起する方法。
【請求項５０】
パルス励起ソース信号が、正および負の両方の極性を有する正弦波でない波形である請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
パルス励起ソース信号が終了した後に、マーカー信号を測定することを更に含む請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
体内または体上のリード線無しマーカー・アッセンブリにエネルギーを与える方法が、
ソースコイルに交番するソース電流を流して、パルス磁気ソース場を発生し、
ソース場で、リード線無し共振マーカー・アッセンブリにエネルギーを与え、
共振マーカー・アッセンブリにエネルギーが与えられる間、ソース場を終了し、そして
ソース場が終了している間、複数のセンサーでマーカー信号を受信することから成る方法。
【請求項５３】
スイッチング・ネットワークに結合されたパルス消滅器回路を使用することを更に有し、残留ソース信号減衰の時定数を減少するように構成されている請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
電流が、正および負の極性の間で変化する時に、電流が実質的に中性の状態にあり、電流が中性の状態にある時に、パルス磁場が終了される請求項５２記載の方法。
【請求項５５】
コイルインダクタンスを横切る電圧の正極性は、増大する電流時間変化率を与え、コイルインダクタンスを横切る電圧の負極性は、減少する電流時間変化率を与える、請求項５２記載の方法。
【請求項５６】
マーカー信号が共振周波数を有し、パルス磁場の終了が、選択された時間に電圧をオフにすることを含み、共振周波数のマーカー信号の１以下のサイクル内では実質的に電流がソースコイルに到達しないようにする請求項５２記載の方法。
【請求項５７】
パルス磁場のパルス波形を調整して、異なる共振周波数でマーカーを励起することを更に有する請求項５２記載の方法。
【請求項５８】
スイッチング・ネットワークに結合されたパルス消滅器回路を更に有し、残留ソース信号減衰の時定数を減少するように構成されたパルス消滅器回路を使用するように構成された請求項５２記載の方法。
【請求項５９】
体内または体上の遠隔の共振リード線無しマーカー・アッセンブリにエネルギーを与える方法であり、
選択されたパルス反復周波数の交流電流をソースコイルに加えて、ソースコイルからパルス磁気ソース場を発生し、
ソース場でリード線無し共振マーカー・アッセンブリにエネルギーを与えて、体から離れたリート線無し共振マーカー・アッセンブリからの信号を検出し、そして
検出された信号の特徴に少なくとも部分的に基づいて３次元空間におけるリード線無しマーカー・アッセンブの位置を決めること、から成る方法。
【請求項６０】
マーカー・アッセンブリに十分にエネルギーが与えられた後に、パルス磁場を完全に終了することを更に含む請求項５９記載の方法。
【請求項６１】
マーカー・アッセンブリにエネルギーが与えられる時、選択された共振周波数でマーカー信号を発生することを更に有し、スイッチング機構をオフ状態に切り替え、マーカー共振信号の略１サイクル内で、ソースコイル信号を実質的に零に減少する請求項５９記載の方法。
【請求項６２】
コイルインダクタンスを横切る電圧の正極性が、時間と共に増大する電流変化率を与え、コイルインダクタンスを横切る電圧の負極性が、時間と共に減少する電流変化率を与える請求項５９記載の方法。
【請求項６３】
電気エネルギーをエネルギー蓄積装置に蓄積し、
第１および第２のオン位置の間で交互に切り替わることにより、蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置からソースコイルへ転送すること、および蓄積されたエネルギーをソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送することを交互に行うために、極性スイッチング機構にエネルギー蓄積装置からエネルギーを通過し、
スイッチング機構からの電気エネルギーをソースコイルに通過して、磁場を発生し、
磁場で、リード線無し共振マーカー・アッセンブリにエネルギーを与えることから成る、リード線無しマーカー・アッセンブリにエネルギーを与える方法。
【請求項６４】
磁場ソース信号が、正および負の極性の両方を有する正弦波でない波形である請求項６３記載の方法。
【請求項６５】
磁場の波形周波数が、複数のマーカーを別々の共振周波数で励起するように調節される請求項６３記載の方法。
【請求項６６】
磁場の波形周波数が、第１のマーカーを第１の共振周波数で励起するように調節される請求項６３記載の方法。
【請求項６７】
リード線無しマーカー・アッセンブリを励起するための励起場を発生するためのシステムであり、
エネルギー蓄積装置、
磁気励起信号波形をリード線無しマーカー・アッセンブリに与えるように構成されたソースコイル、および
エネルギー蓄積装置およびソースコイルに結合されたスイッチング・ネットワークから成り、
前記スイッチング・ネットワークが、
（ａ）ソースコイルに電流を通過させ、
（ｂ）第１のオン位置と第２のオン位置とき間で切り替わり、そして
（ｃ）蓄積されたエネルギーを、エネルギー蓄積装置からソースコイルに転送し、エネルギーをソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送するように構成されているシステム。
【請求項６８】
磁気励起信号が、正および負の両極性を有する略三角形状の両極波形である請求項６７記載の方法。
【請求項６９】
磁気励起信号が正および負の両極性を有する正弦波でない波形を有する請求項６７記載の方法。
【請求項７０】
スイッチング・ネッワークが、ソースコイル電圧を正の電圧極性と負の電圧極性の間で切り替わるように構成された少なくとも２つのスイッチを含む請求項６７記載のシステム。
【請求項７１】
スイッチング・ネットワークが、正の電圧極性と負の電圧極性との間で、ソースコイル電圧を切り替わるように構成されたＨブリッジを含む請求項６７記載のシステム。
【請求項７２】
エネルギー蓄積装置にエネルギーを与えるために電流を供給する電源を更に有し、スイッチング・ネットワークが、正の極性および負の極性を有して、電流が周期的に変動するように構成されており、電流が、実質的に同じ期間、正の極性および負の極性を有するように構成されている請求項６７記載のシステム。
【請求項７３】
磁気励起信号が連続波形励起信号であり、連続波励起信号による励起中に、リード線無しマーカー・アッセンブリからの信号を測定するための複数のセンサーを更に有する請求項６７記載のシステム。
【請求項７４】
マーカー信号位置決めシステムを更に有する請求項６７記載のシステム。
【請求項７５】
磁気励起信号が、周波数プログラム可能な連続波磁気励起信号である請求項６７記載のシステム。
【請求項７６】
スイッチング・ネットワークおよびソースコイルが、それぞれ、第１の空間配向に第１のソース信号を発生する第１のスイッチ・ネットワークおよび第２のソースコイルであり、第１の空間配向と異なる第２の空間配向に第２のソース信号を発生する第２のスイッチ・ネットワークおよび第２のソースコイルを更に有する請求項６７記載のシステム。
【請求項７７】
体内および体上に埋設可能であり、一つ以上の選択された共振周波数のマーカー共振信号を発生する複数のリード線無しマーカー・アッセンブリ、
体外にあって、マーカー信号を受信するように構成された複数の位置センサー、および
エネルギー蓄積装置、エネルギー蓄積装置に結合された第１および第２のスイッチング・ネットワーク、および第１および第２のソースコイルを有し、第１のスイッチング・ネットワークおよび第１のソースコイルが互いに接続されており、第２のスイッチング・ネットワークおよび第２のソースコイルが互いに接続されているソース発生器アッセンブリから成るマーカーシステム。
【請求項７８】
第１のスイッチング・ネットワークが、
第１の磁場を発生するために、第１のソースコイルに電流を通過し、
第１の磁場を発生するために、第１のオンおよび第２のオン位置の間で、交互に切り替わり、そして
第１および第２のオン位置の間で交互に切り替わることにより、蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置から第１のソースコイルへ転送すること、および蓄積されたエネルギーを第１のソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送することを交互に行うように構成されている請求項７７記載のシステム。
【請求項７９】
第２のスイッチング・ネットワークが、
第２の磁場を発生するために、第２のソースコイルに電流を流し、
第２の磁場を発生するために、第１のオンおよび第２のオン位置の間で、交互に切り替わり、そして
第１および第２のオン位置の間で交互に切り替わることにより、蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置から第２のソースコイルへ転送すること、および蓄積されたエネルギーを第２のソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送することを交互に行うように構成されている請求項７８記載のシステム。
【請求項８０】
ソースコイルが、互いに異なる配向を有する励起信号を発生するように構成される請求項７７記載のシステム。
【請求項８１】
励起ソース信号によって励起可能であり、かつ励起ソース信号から区別可能なマーカー信号を発生するための共振リード線無しマーカー・アッセンブリ、
互いに結合された、エネルギー蓄積装置、スイッチング・ネットワークおよびソースコイルを有するソース信号発生システム、から成り、
スイッチング・ネットワークが、
磁場を発生するために、第１の位置および第２の位置の間で交互に切り替わり、
蓄積されたエネルギーを蓄積装置からソースコイルへ転送すること、および蓄積されたエネルギーをソースコイルからエネルギー蓄積装置へ逆に転送することを交互に行い、
パルス励起ソース信号を発生するために、ソースコイルに電流を流し、
マーカー・アッセンブリから離れていて、かつマーカー信号を受信するように構成された複数の位置センサーを含む、マーカー位置決めシステム。
【請求項８２】
パルス励起ソース信号が、正および負の両極を有する正弦波でない波形である請求項８１記載のシステム。
【請求項８３】
体内または体上のリード線無しマーカー・アッセンブリを励起する方法が、
時間と共に連続的に増加する電流変化率を有する第１の電流と、時間と共に連続的に減少する電流変化率を有する第２の電流との間で交代する電流をソースコイルに流すことにより、パルス励起ソース信号を発生し、
パルス励起ソース信号で、リード線無し共振マーカー・アッセンブリを励起し、
共振マーカー・アッセンブリからマーカー信号を発生し、
マーカー信号を検出し、そして
リード線無しマーカー・アッセンブリの３次元空間の位置と通信することから成る方法。
【請求項８４】
励起ソース信号を発生することが、正および負の両極性を有する正弦波でない波形を発生することを含む請求項８３記載の方法。
【請求項８５】
マーカー信号の測定中に、複数のセンサーによってソース信号を受信することをさらに有する請求項８３記載の方法。
【請求項８６】
体内または体上のリード線無しマーカー・アッセンブリにエネルギーを与える方法であり、
（ａ）  電気エネルギーをエネルギー蓄積装置に蓄積し、
（ｂ）  蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置からソースコイルに転送すること、およびエネルギーをソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に放電することを交互に行うために、エネルギー蓄積装置からのエネルギーをスイッチング機構に通過して、磁場を発生し、そして
（ｃ）  磁場で、リード線無し共振マーカー・アッセンブリにエネルギーを与えることから成る、方法。
【請求項８７】
磁場ソース信号が、正および負の両極性を有する正弦波でない波形である請求項８６記載の方法。
【請求項８８】
磁場ソース信号が連続波形であり、マーカー共振信号および励起ソース信号が、同じ時間に測定される請求項８６記載の方法。
【請求項８９】
磁場の波形周波数が、別々の共振周波数を有する複数のマーカーを励起するように調整される請求項８６記載の方法。
【請求項９０】
磁場の波形周波数が、第１の共振周波数で第１のマーカーを励起するように調整される請求項８６記載の方法。
【請求項９１】
ソース信号から区別可能なマーカー信号を発生するために、励起ソース信号によって励起可能な共振リード線無しマーカーであって、マーカーが別体のカプセル封入部材中に収容封止され、患者内に永久的に埋設可能に構成された共振リード線無しマーカー、
エネルギー蓄積装置、エキルギー蓄積装置に結合されたスイッチング・ネットワーク、およびスイッチング・ネットワークに結合されたソースコイルを有し、スイッチング・ネットワークが、励起ソース信号を発生するために、ソースコイルに電流を流すソース信号発生システム、および
マーカー・アッセンブリから離れていて、かつマーカー信号を受信するように構成された複数の位置センサーから成る、マーカー位置決めシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連する適用への相互参照〕
この出願は、リード線無し小型マーカー励起用システム（SYSTEM FOR EXCITATION OF LEADLESS MINIATURE MARKER）と題され、西暦２００１年１２月２０日に出願された米国特許出願１０/０２７,６７５号の部分継続出願である。
【０００２】
〔技術分野〕
この発明は、小型マーカーを活動するためのシステム、特に、３次元内でのマーカーの位置決めする際に使用するための共振小型マーカー・アッセンブリの励起用システムに、に関係する。
【背景技術】
【０００３】
例えば、選択された品物か物体の中またはその上に位置した遠隔の活動可能なマーカー・アッセンブリを活動しかつ検知するためのシステムが開発されている。マーカーは、マーカーの存在を検知するために使用される信号を生成する。活動可能なマーカーの多くは、電源あるいは物体外部の他の設備に結線される。共振リード線無しマーカーを利用する他のシステムが開発されており、これは、無線活動マーカーと呼ばれていて、選択された目標で、あるいはその目標の近くで位置を決めることができる。これらの無線活動マーカーは、通常、強い連続的な励起信号を生成する遠隔の励起源によって活動されるかエネルギーを与えられる。従って、マーカーは、検知可能なマーカー信号を生成するが、これは、強い連続的な励起信号と識別される必要があり、次いで、正確に目標の位置を決定するために分析される必要がある。
【０００４】
弱いマーカー信号と強い連続的な励起信号を区別する過程は、マーカーの位置を決定するための十分な精度および再現性を維持する場合には、非常に困難であると分かった。
他のシステムは、ゲーム・ボード、手術用タグ探知装置および医療用チューブ配置確認システムと共に使用するために、検知器への２次元的の近接（例えばＸおよびＹ座標）を決定するためのリード線無しマーカーの検知を提供した。
【０００５】
ゲーム・ボードの場合には、所定周波数の共振装置を備えた単一のゲーム部品片が、ゲーム・ボードを横切って移動される。また、プレーヤーがゲーム・ボード上のゲーム部品片の全体的な位置を決定することができるように、ゲーム・ボードに関するゲーム部品片のＸおよびＹ位置座標が表示される。
ギルボア（Gilboa）への米国特許５,８５３,３２７号は、Ｘ、Ｙ座標は、振幅または位相の関数として、与えられたゲーム・ボード設計のために実験的に決定することができることを示している。従って、もし信号がＸとＹの位置の強い関数でなければ、ゲーム・ボードから遠ざかるＺ距離は、ゲーム・ボードの上の信号の強さによってゲーム使用に対して十分な精度で決定することができる。
【０００６】
ライアン（Ryan）への米国特許５,１８８,３６８号は、チェス・ゲーム中に、特定のチェスのこまがチェス盤のどの個々の正方形中にあるか２次元中で決めるためのシステムを提供する。ライアンによって示されたシステムはＺ方向を決定しない。
手術用タグおよび探知装置の場合には、ブレア（Blair）への米国特許６,０２６,８１８号が、活動可能な共振装置タグが乗っているスポンジのような手術用装置を開示している。インテロゲイション・リングを備えたプローブが提供されていて、共振装置タグを有するいずれかの手術用装置が後に残されたかどうかを判断するために、手術の後に患者のエリア一帯をそれでスキャンすることができる。したがって、ブレアの探知装置は、活動可能なタグの実際の位置ではなく、インテロゲイション・リングを備えた手術用タグの存在か接近を検知するだけである。医療チューブ配置確認装置の場合には、ヒルシ（Hirschi）らへの米国特許５,３２５,８７３号は、人体組織内の物体の一般的な位置を探知するシステムを教示する。この探知システムは、物体に付けられた共振回路、および別体の検知プローブを含んでおり、検知プローブを物体の中心上に位置するために、プローブが移動すべき方向を指示する視覚的なディスプレイを有する。
【０００７】
上記の特許のシステムは、広帯域インパルス関数を生じる単極の極性あるいはマーカーの所望の共振周波数とより近接して一致する波形を生成する両極の極性のいずれかで、同調されていないソースコイルを駆動することにより生成されたパルス励起信号でマーカーを活動する。上記の特許のマーカーのための磁気励起の必要なレベルは比較的低く、ソースコイル中の励起エネルギーは、パルス回路抵抗損失により各パルスの後に実質的に消費されるようなものである。ソースコイルは、線形増幅器、或るケースでは、コイルの両端の線形増幅器に、およびコイルにエネルギーを与えて、抵抗によって消滅させる単純なパルス・ネットワークによって駆動される。位置決めされる共振装置回路のサイズが大きくて、その中で共振装置が位置決めされねばならない体積が比較的小さいか、あるいは、共振装置の位置決め精度要求は極めて低いので、これらの応用に必要なパルス励起信号の振幅は比較的低い。従って、既存のシステムは多くの状況で使用するにふさわしくない、そこで、マーカーの３次元中の位置の非常に正確な決定が要求される。遠隔センサーに対して相対的に３次元中のマーカーの位置を決定する際に使用するために十分なマーカー信号を供給するように、マーカー・アッセンブリにエネルギーを与えるための効率的な高エネルギーシステムと共に使用するためには、既存のシステムは、ふさわしくない場合がある。
【０００８】
他のシステムは、電子商品監視（EAS）システムのための共振装置タグの接近検知のために開発された。EASシステムに対する要請は、１つのアンテナ・アッセンブリを、通路内のタグの励起および検知の両方に使用して、６フィート幅の通路内でセキュリティ・タグの存在を検知することである。いくつかのEASシステムは、パルス共振装置タグ動作のために、同調式共振励起ソースコイル駆動回路を利用する。例として、ボールチ（Balch）らへの米国特許５,２３９,６９６号は、パルスEASシステムで使用される共振コイルに同調された励起源を駆動するための、電流帰還電力増幅器を使用する線形増幅器を開示する。電流帰還は、同調式励起ソースコイルの負荷に加えられる線形増幅器の駆動電流のレベルを調節するために使用される。電流帰還は、また、この分野で、共振EASタグを励起するための比較的一定の電流を提供するために使用される。ソースコイルは、単純な低電圧線形増幅器回路設計の使用を可能とするために同調される。ソースコイル電流パルス波形は、正弦波制御信号および線形増幅器への駆動電流帰還信号入力の和によって決定される。
【０００９】
ボールチ（Balch） 等への米国特許５,６４０,６９３号は、パルスEASシステムで使用するための同調式励起ソースコイルを駆動するために線形電力増幅器を使用することを開示する。線形増幅器への電力をスイッチするための装置が提供されていて、同調型励起ソースコイルの出力駆動パルスバーストをコントロールするために、「オン」状態および「オフ」状態に切り替えられる。ボールチ等の'６９３も、線形増幅器は通常約３０乃至４０パーセントだけの効率であるので、一つの同調式ソースコイルに対して、複数の線形増幅器が駆動信号を発生すること示している。線形増幅器駆動の固有の非能率性は、電源へのパルス制御入力信号が「オン」および「オフ」に切り替わる時に、同時に、増幅器電力を「オン」および「オフ」に切り替えることによって、改善される。
【００１０】
ヘーリング（Herring）への米国特許５,８１５,０７６号は、励起ソースコイルと直列に提供され、個々の信号のパルスの終わりにパルス励起インテロゲイション信号の迅速な減衰を促進するために使用される一つ以上の減衰回路を教示している。アンテナと直列にスイッチ可能な減衰回路を設けると、アンテナ電流路内に加えられた減衰回路スイッチ抵抗によるパルス伝達中の装置の電力損失が増加する。
上記のシステムは、パルス励起信号でエネルギーを与えられる共振装置回路を使用する。また、共振装置応答信号は検知コイルで測定される。位置決めされる共振装置回路のサイズが大きくて、その中で共振装置が位置決めされねばならない体積が比較的小さいか、あるいは、共振装置の位置決めの精度要求が極めて低いので、これらの応用に必要なパルス励起信号の振幅は、比較的低い。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの特徴の下では、リード線無しマーカー・アッセンブリ励起用の磁場を生成するためのシステムが提供されます。このシステムは、連続的な両極または単極の波形あるいはパルス波形のような選択された磁気励起信号波形を伝達する様に相互に連結して構成されている電源を有するソース発生器アッセンブリ、エネルギー蓄積装置、スイッチング・ネットワークおよび非同調式ソースコイルを含む。
【００１２】
１つの実施形態では、波形は、周囲の環境背景雑音を十分上回ってマーカーにエネルギーを与えるように、選択されたリード線無しマーカー共振周波数で十分なエネルギーを含むように構成することができる。さらに、波形はパルス周波数とパルス期間の両方においてプログラム可能とすることができる。例えば、周波数は、単一の反復周波数あるいは２つ以上の反復周波数の合成物であるようにプログラム可能とすることができる。期間は、事実上実質的に連続な反復パルスからなる連続波（CW）波形乃至、定められたパルスバースト反復率を有する離散数のパルスからなる単一パルスバーストまでにプログラムすることができる。連続波（CW）の実施形態では、ソース信号が実質的に存在する間、マーカー信号が測定される。或るパルスの実施形態では、ソース信号が消滅しており、実質的に存在していない後、マーカー信号が測定される。電源はエネルギー蓄積装置にエネルギーを与える電力を与えるように構成することができる。スイッチング・ネットワークは、パルス磁場を生成するように、ソースコイルに電流を流すように構成ことができる。第１の「オン」位置および第２の「オン」位置の間で交互に切り替わり、第１および第２の「オン」の間で交互に切り替わり、第１および第２の「オン」位置に切り替わる時に、エネルギー蓄積装置から蓄積されたエネルギーをソースコイルに転送すると、ソースコイルから蓄積されたエネルギーをエネルギー蓄積装置に逆転送することを交互に行い、非同調式ソースコイルは、選択された励起信号を発生するようにスイッチング・ネットワークに結合されている。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、別の特徴を有することができ、他の実施形態は、方法に向けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の記述では、発明の様々な実施形態についての完全な理解を提供するために、ある特定例について詳述される。しかしながら、当業者は、本発明をこれらの詳細無しで実施することができる場合もあることを理解するであろう。他の形態では、磁気励起システムに関連した周知な構造、共振マーカーおよび。活動手段は、本発明の実施形態の記述を不必要に不明瞭することを回避するために、図示、記載されない。
【００１５】
図１−９は、本発明の実施形態に従って、共振マーカー・アッセンブリを活動するための励起信号を発生し、３次元空間でのマーカーの位置決めをするためのシステムと構成要素を図示している。図１−９に関して以下に記述された構成要素のいくつかのものは、本発明の特徴に従った方法を実施するためのシステムで使用することもできる。したがって、様々な図の全体を通して、同様の参照番号が、同様の構成要素および特徴を参照する。
【００１６】
図１は、１つ以上のリード線無しマーカー・アッセンブリ１４にエネルギーを与え、それらの、センサーアレイ１６との相対的な３次元中の位置決めをする、本発明の１つの実施形態に従ったシステム１０の概略等角図である。システム１０は、マーカー・アッセンブリ１４にエネルギーを与える、選択された磁気励起場あるいは信号２０を生成する発生器１８を含んでいる。エネルギーを与えられたマーカー・アッセンブリ１４は、励起ソース信号および環境ノイズ源の両方の存在下で十分に測定することができる測定可能なマーカー信号２２を生成する。図示された実施形態において、複数のマーカー・アッセンブリ１４が、互いに相対的な既知の方向で、選択された物体２４中、あるいはその上に位置する。マーカー信号２２は、センサーアレイ１６中の複数のセンサー２６によって測定される。センサー２６は、信号処理装置２８につながれており、この処理装置は、センサー２６からのマーカー信号２２の測定値を利用して、センサーアレイ１６のような既知の基準座標系に対して相対的な３次元空間内での各マーカー・アッセンブリ１４の位置を計算する。
【００１７】
図示された実施形態において、以下でより詳しく議論されるように、１つ以上のマーカー・アッセンブリ１４が、マーカー信号２２を生成するに十分なエネルギーを与えられるように、発生器１８が、励起信号２０を生成するように構成されている。１つの実施形態では、マーカー・アッセンブリにエネルギーが与えられた後、発生器１８のスイッチを切ることができる。一旦発生器１８のスイッチが切られれば、励起信号２０は終了し、測定可能ではなくなる。従って、センサーアレイ１６中のセンサー２６は、励起信号２０によって引き起こされる妨害または磁場ひずみがなくして、マーカー信号２２だけを受け取る。励起信号２０の終了が、マーカー信号２２が測定される測定過程の前に生じる。エネルギーを与えられたマーカー・アッセンブリ１４がマーカー信号２２を生成している測定過程前においてこの様に励起信号を終了すると、センサーアレイ１６の感度を増加することが可能になる。このセンサーアレイは、センサーアレイまたは他の基準座標系に対して相対的に、マーカー・アッセンブリ１４の３次元位置を非常に正確に決定するために、処理装置２８に高い信号対雑音比のデータを供給することができる。
【００１８】
図示された実施形態のシステム１０での小型マーカー・アッセンブリ１４は、目標２４から遠いセンサーアレイ１６によって測定可能な共振周波数での信号を生成するように励起されることができる、不活性な、活動可能なアッセンブリである。１つの実施形態では、小型マーカー・アッセンブリ１４は、１例として、約２mmの直径および約５mmの長さを有しているが、他のマーカー・アッセンブリは異なる大きさを持つことができます。マーカー検出システムの例は、GUIDED RADIATION THERAPＹ SＹSTEMと題され、２００１年６月８日に出願された、全体が参考として本願に組み入れられる、同時継続米国特許出願０９/８７７１４９８号に詳細に記述される。
【００１９】
図示されたマーカー・アッセンブリ１４は、インダクタを形成するために強磁性芯３２のまわりに巻かれたコイル３０を含んでいる。インダクタは信号要素３６を形成するように、コンデンサ３４に接続される。従って、信号要素３６はインダクタ（L）コンデンサ（C）共振回路である。１つの実施形態において、信号要素３６は、プラスチック、ガラスあるいは他の不活性な材料で作られたカプセル化部材３８で囲まれ密閉される。図示されたマーカー・アッセンブリ１４は、完全に包み込まれた不活性ユニットであって、例えば、マーカー・アッセンブリが患者の身体上に固定され、かつ／または身体内に埋設される医学的処置で使用することができる。
他のマーカー・アッセンブリ１４は、MINIATURE RESONATING BEACON ASSEMBLＹと題され、２００１年９月１４日に出願された、全体が参考として本願に組み入れられる同時継続米国特許出願０９/９５４,７００号に詳細に記述されます。使用可能な他のリード線無しマーカー・アッセンブリ１４は、それら全てが全体が参考として本願に組み入れられるSＹSTEM AND METHOD FOR BRACKETING AND REMOVING TISSUEと題され、１９９８年５月１４日に出願された米国特許出願０９/０７８,９８２号、SＹSTEMS AND METHODS FOR LOCATING AND、DEFINING、TARGET LOCATION WITHINと題され、２０００年１１月１７日に出願されたPCT出願PCT/US００/３１６６７号、 SＹSTEMS AND METHODS FOR STABILIＺING、TARGET LOCATION WITHIN、HUMAN BODＹと題され、２０００年１１月１７日に出願されたPCT/US００/３１６７３に詳細に記述される。
【００２０】
マーカー・アッセンブリ１４は、発生器１８によって発生された磁気励起場または信号２０によってエネルギーを与えられて、活動され、マーカーの信号要素３６が測定可能なマーカー信号２２を生成するようにする。測定可能なマーカー信号２２の強度は、マーカー共振周波数で環境背景雑音に比べて高く、それによって、マーカー・アッセンブリ１４が、センサーアレイ１６に対して相対的に３次元空間内で正確に位置決めされることが可能になる。
【００２１】
発生器１８は、１つの実施形態で、特に周波数調整されたマーカー・アッセンブリ１４の共振周波数と実質的に一致する、選択された周波数でエネルギーを含んでいる波形を有する磁場２０を生成するように周波数調整可能である。マーカー・アッセンブリ１４が磁場２０によって励起される場合、信号要素３６はマーカーの共振周波数に中心がある周波数成分を含んでいる応答マーカー信号２２を生成する。マーカー・アッセンブリ１４が、或る選択された期間の間エネルギーを与えられた後、発生器１８は「オフ」位置に切り替わり、したがって、パルス励起信号２０は終了して、センサーアレイ１６によって受け取られるマーカー信号２２との測定可能な干渉を与えない。
【００２２】
マーカー・アッセンブリ１４は、マーカー特性の最適化により、および所定周波数に正確にマーカー・アッセンブリを同調させることにより、適切に強いかつ別個の信号を提供するように構成される。従って、多数の個別に周波数調整され、エネルギーを与えられたマーカー・アッセンブリ１４は、センサーアレイ１６によって信頼性よくかつ個別に測定することができる。固有の共振周波数を有するそれぞれのマーカー・アッセンブリ１４は、同時にあるいは別々の期間中に励起されかつ測定されることができる。周波数調整された小型マーカー・アッセンブリ１４からの信号は、環境信号雑音よりも著しく高く、かつ信号処理装置２８（図１）が、センサーアレイ１６または他の選択された基準座標系に対して相対的に、３次元空間内での、マーカー・アッセンブリの識別、正確な位置、および方向を決定することを可能にするように著しく強い。
【００２３】
図１に図示された形態１０は、約１mmの正確さでの小型マーカーの正確な３次元の位置を、１２cm×１２cm×１２cm以上の体積のような、比較的大きな、ナビゲーション体積内で、ユニークに識別することができる様々な応用例の中で使用することができる。そのような応用例の１つは、人体内の目標（例えば組織）の位置を正確に追跡するシステム１０の使用である。この応用例では、リード線無しマーカー・アッセンブリ１４は目標の位置で、あるいはその近くに埋設される。したがって、マーカー・アッセンブリは目標と共に単一ユニットとして移動し、身体の外側の基準座標系に関連して、目標の位置の基準を提供します。そのようなシステムは、さらに、同じ固定基準座標系に対する治療装置（つまり手術道具、組織除去装置、放射線伝達装置あるいは他の医療機器）の相対的位置を、既知の位置にあるこれらの装置上の追加のリード線無しマーカー・アッセンブリ１４の位置を決めるによって、あるいは基準座標系に対するこれらの装置の位置を決めることによって、追跡することができる。治療装置上で使用されるリード線無しマーカーのサイズは、より大きなマーカー信号レベル、およびこれに対応して、これらの装置に対するのナビゲーションの体積を増加することを可能とするために増加される場合がある。
【００２４】
システム１０は、環境背景雑音よりも著しく高く１つ以上のマーカー・アッセンブリにエネルギーを与えるために、適切な周波数で、例えば、０.５A*m2よりも大きいソース励起コイル磁気双極子モーメントの様な、十分なソース励起磁場信号を生成するように構成されている。実質的に単一の軸に沿って配向しており、他の２つの軸に沿った励起エネルギーと空間的に直交する単一のコイル有する共振装置とすることができるマーカー・アッセンブリ１４を励起させるために、システム１０は、さらに、直交空間の向きで（例えばＸ、ＹおよびＺ軸に沿った）励起ソース磁束信号を生成する。システム１０は、これらの固有の周波数に同調させられた共振回路を含んでいる複数のマーカー・アッセンブリ１４にエネルギーを与えるために、可変周波数の励起ソース磁束信号を生成するように構成することもできる。従って、多数のマーカー・アッセンブリ１４には、順次的にあるいは同時にエネルギーを与えることができる。
【００２５】
システム１０は、ソース信号が実質的に存在しない場合の期間にマーカー信号を測定することにより、はるかにより強力なソース励起信号２０から小さなマーカー信号２２を分離する困難な工程を回避するように構成することもできる。残余のソース励起信号２０は、それが制御されない場合、位置の決定において、それほど正確でない結果を生じる場合がある。
【００２６】
信号処理装置２８中に設けられている逆変換アルゴリズムが、センサーアレイ１６の既知の基準座標系に対する特定のマーカー・アッセンブリ１４の３次元の位置を正確に解くことができるように、システム１０は、空間に分布された十分な数のセンサー２６を用いての十分な信号対雑音比での、マーカー信号２２の測定に対応している。
【００２７】
図３は一つの実施形態に従ったシステム１０の概略のブロック図ある。図３で見られるように、目標２４上の複数のリード線無し小型マーカー・アッセンブリ１４は、ソース発生器１８から、およびセンサーアレイ１６から離れている。センサーアレイ１６は、処理装置２８に作動的に結合されている。
【００２８】
ソース発生器１８は、エネルギー蓄積装置４２につながれた高電圧電源４０を含んでいる。一つの実施形態では、電源４０は５００ボルトの電源であるが、より高いかより低い電圧の他の電源を使用することができる。
【００２９】
１つの実施形態におけるエネルギー蓄積装置４２は、電源４０によって充電されかつ比較的一定の電荷に維持されることができる高電圧コンデンサである。蓄積装置２４に蓄積されたエネルギーは、ソースコイルインダクタにエネルギーを与え、かつこれからエネルギーを取り除くことを可能にする。エネルギー蓄積装置４２に蓄積されたエネルギーと比較して、少量の蓄積エネルギーが、極大電流でソースコイルインダクタの中に存在する。
【００３０】
エネルギー蓄積装置４２は、エネルギー蓄積装置中の電圧降下を最小にするのに適切なエネルギーを蓄積することができ、電力損を最小限にするために低い直列抵抗値を有している。エネルギー蓄積装置４２は、さらに、ソースコイル４６を駆動するための最大のソース発生器励起能力を可能とするために低い直列インダクタンスを有している。フラッシュ・エネルギー応用の中で使用される特別のアルミニウム電解コンデンサは、システム１０の実施形態の内の１つの中で使用することができる。代替エネルギー蓄積装置は、さらに、ＮｉＣｄと鉛酸蓄電池、およびタンタル、フィルムあるいはその他同種のもののような代替のコンデンサ形態を含むことができる。
【００３１】
図示された実施形態のソース発生器１８は、さらにエネルギー蓄積装置４２と複数の非同調型ソースコイル４６との間に結合されたスイッチング・ネットワーク４４を含む。スイッチング・ネットワーク４４は、ソースコイル４６の各々が、マーカー・アッセンブリ（図１）を活動化するための高エネルギー励起場２０を発生する様にして、ソースコイル４６を横切る複数の電圧、この結果のソースコイルを流れる電流強度および極性を時間と共に制御する様に構成される。
【００３２】
図示された実施形態では、励起ソースコイル４６は、選択された基準座標系のＸ、ＹおよびＺ軸に対応させる様に、直角に配向させられた３個のコイルを含んでいる。３個のコイルは、Ｘのコイル４８、Ｙコイル５０およびＺコイル５２とここに呼ばれる。その各々はそれぞれのＸ、ＹおよびＺ軸に沿った磁束信号を提供するように構成される。直角の配向のＸ、ＹおよびＺコイル４８、５０、５２は、マーカー・アッセンブリ１４の励起に盲点が生じることを効果的に回避し、マーカー・アッセンブリがソース発生器１８に対して任意の配向となることを可能にし、かつ励起ソースコイル４６の活動の際に、依然として高度にエネルギーが与えられる。
【００３３】
図示された実施形態のソースコイル４６は、適切なソース励起磁場を与えるように形成され、それは、コイルの領域、巻き数、電流および他の特性によって定義される。ソースコイル４６は、抵抗性の損失による電力損および表皮効果による抵抗性の損失を最小限にするように設計された導体で構成されている。例としては、表皮効果を最小限にするためにLITZワイヤー配置で巻かれた小さな直径のワイヤー、または代替的に、表皮効果を最小限にする導体の薄いシートが含まれる。非常に短いスイッチング・ネットワーク電圧遷移時間および他の意図しないソースコイル共振回路の影響による、意図しないコイル電流スパイクを減少するために、ソースコイルインダクタンス捲線間および配線間寄生容量は最小にされるべきである。
【００３４】
図示された実施形態において、スイッチング・ネットワーク４４は、Ｘ、ＹおよびＺコイル４８、５０および５２へのエネルギー流を制御する複数のスイッチを含む。これらのスイッチは、Ｘコイル４８に結合されたＸスイッチ５４、Ｙコイル５０に結合されたＹスイッチ５６、およびＺコイル５２に結合されたＺスイッチ５８を含んでいる。Ｘスイッチ５４は、Ｘコイル４８を横切る電圧の極性を制御して、Ｘコイルを流れる電流の時間導関数の極性を制御するようにする、複数の活動可能なスイッチ機構を含んでいる。Ｙスイッチ５６は、Ｙコイル５０を横切る電圧の極性をコントロールして、Ｙコイルを流れる電流の時間導関数の極性を制御するようにする。同様に、Ｚスイッチ５８は、Ｚコイル５２を横切る電圧の極性を制御して、Ｚコイルを流れる電流の時間導関数を制御するように構成される。特定のソースコイルを横切った特別の電圧極性の電流の時間導関数は、ソースコイルを流れる電流時間変化率の増加か減少に帰着する。
【００３５】
図示された実施形態において、Ｘ、ＹおよびＺスイッチ５４、５６、５８の各々は、電流をＸ、ＹまたはＺコイル４８、５０、５２に選択的に流すように制御される４つのスイッチ機構を有するＨブリッジ構成を有し、これによって、各ソースコイルからパルス磁場を発生する。
【００３６】
Ｘ、ＹおよびＺスイッチ５４、５６、５８は、両極波形を有する電流を発生するように第１および第２の「オン」位置の間で交互に切り替わるように構成されている。第１の「オン」位置において、電流は、各Ｘ、ＹまたはＺコイル４８、５０、５２を介して連続的に時間と共に増加する電流変化率を有して、励起磁場を発生する。第２の「オン」位置において、電流は、各Ｘ、ＹまたはＺコイル４８、５０、５２を介して連続的に時間と共に減少する電流変化率を有して、励起磁場を発生する。パルス波形期間にわたるそのような交互のスイッチングは、正極性から負極性への電流の極性を交互にすることに対して効果的に備えられている。Ｘ、ＹおよびＺスイッチは５４、５６、５８は、第１および第２の「オン」位置間での交互に切り替えを行う時、蓄積されたエネギーをエネルギー蓄積装置４２からそれぞれのＸ、ＹあるいはＺ軸ソースコイル４８、５０、５２に転送すること、蓄積されたエネルギーを各ソースコイルからエネルギー蓄積装置に逆に転送することを交互に行うように構成されている。
【００３７】
一実施形態におけるＸ、ＹおよびＺスイッチ５４、５６および５８は、「オフ」位置に移動して、エネルギーがエネルギー蓄積装置４２から各Ｘ、ＹまたはＺコイル４８、５０、５２に転送されることを防ぐように構成されている。ソースコイル中のエネルギー（つまり電流）が実質的に０である時に、一旦、Ｘ、Ｙ、またはＺスイッチ５４、５６、５８が、適当な時間に「オフ」位置に切り替わると、各Ｘ、ＹまたはＺコイル４８、５０、５２は、もはや磁場を生成しなく、パルス励起信号２０が終わる。したがって、マーカー・アッセンブリ１４から放出されるマーカー信号２２だけが測定可能である。
【００３８】
代替の実施形態において、ソース発生器１８はＸ、ＹおよびＺ５４、５６、５８が、第１および第２の「オン」位置の間で交互に切り替わる時に、連続波励起信号を与え、リード線無しマーカー・アッセンブリ１４にエネルギーを与えるように構成されている。図８は、連続的な励起信号を生成するソースコイル６４を横切るバイポーラの電圧を示す概略の電圧図形を示す。図９は、図８の電圧図形に対応する連続的な励起信号の概略の両極電流図形である。複数のマーカー・アッセンブリ１４の異なる共振周波数と一致するように励起信号２０の周波数を変更するか修正することができるように、Ｘ、Ｙ、Ｚコイル４８、５０、５２は、同調されていないコイルである。マーカー・アッセンブリ１４にエネルギーが与えられた後に、励起信号２０の周波数を変更することができる。従って、ソース信号が実質的に存在するが、測定されたマーカー周波数とは異なった周波数を有する場合、センサーアレイ１６および処理装置信号２８はマーカー共振信号を測定することによって、マーカー信号を励起信号から識別することができる。従って、ソース信号発生器励起波形は、リード線無しマーカー信号２２の測定の間に、実質的に存在する。非同調式ソースコイルを駆動する高度にエネルギー効率的なソース発生器１8を使用すると、同調式共振ソースコイル回路の同調コンデンサを調整または修正すること無しに、ソースコイル連続波励起信号周波数の動的調整が可能になる。この特徴は、ソースコイル連続波形励起信号周波数を調整して、同調式ソースコイルの実施形態で存在するソースコイル同調コンデンサを修正すること無しに、同じソースコイルから、異なる時間期間の間に、複数の固有に周波数調整されたマーカー共振装置を励起することを可能とする。更に、同調されていないソースコイルの実施形態は、同調式ソースコイルの実施形態のソース離調(デチューン)作用の影響を受けない。
【００３９】
別の代替の実施形態では、ソース発生器１８は、指数関数的なＦＭチャープでコイルを駆動することにより、励起場１４内のマーカー・アッセンブリの共振周波数に対して、連続的な波形励起周波数をスイープする。その後、１つ以上のマーカー信号２２を、マーカー共振装置の振幅と位相特性が周波数の関数であることにより、存在する励起信号と組み合わされた測定から抽出することができる。マーカーに定常状態までエネルギーを与えた後、マーカー信号とソース信号とが組合わさったものの測定が行われる。その後、マーカー信号は、信号処理で、ソース信号とマーカー信号との組合せたものから分けられる。
【００４０】
別の実施形態では、マーカー・アッセンブリ１４がマーカー・アッセンブリの共振周波数で起動される時、マーカー信号２２が励起信号２０と９０度遅れた位相差を有するように、ソース周波数が調節される場合がある。従って、ソースと１つ以上のマーカー信号との間の位相差のために、信号をマーカー信号と区別することができる。
【００４１】
したがって、発明の異なる実施形態は、時間、位相あるいはソースと１つ以上のマーカー信号間の位相または周波数差のために、マーカー信号をソース信号とを区別することができる。
【００４２】
Ｘ、ＹまたはＺコイル４８、５０、５２を通過する交流電流は、選択された軸にパルス磁場を生成し、コイルから決定できる距離にあるマーカー・アッセンブリ１４を励起する。下記は、ソレノイド形のソースコイルインダクタからの距離での磁場励起を計算するための式である。
【００４３】
【数１】
2005513450.tif 000003
【００４４】
ここで、
Bmarker（距離） = コイル軸に沿ったソースコイルからの或る距離における磁束密度
μ。 = ソースコイルとマーカー・アッセンブリの間の自由空間の透磁率
ｒsource = ソースコイルの半径（メータ）
Nsource = ソースコイルの周りのワイヤの巻き数
距離 = ソースコイルからの距離（メータ）
Ｉsource = ソースコイルを流れる電流（アンペア）
【００４５】
Ｘ、ＹまたはＺコイル４８、５０、５２を流れる電流（Isource）は、コイルインダクタンス（L）の両端に印加された電圧によって決定される。空気コアコイル（ソレノイド）のインダクタンス（L）は、
【００４６】
【数２】
2005513450.tif 000004
【００４７】
ここで、
L = ソースコイルのインダクタンス
μ。 = 自由空間の透磁率
r source = ソースコイルの半径（メータ）
Ｎsource = ソースコイルの周りのワイヤーの巻き数
Length source = ソースコイルの長さ（メータ）
【００４８】
ソースコイルのインダクタンスは、ソースコイルインダクタを通過する電流の時間導関数を以下のように決定する。
V=L* dI/dtあるいはV/L=dI/dt
ここで、
V = コイルを横切る電位（ボルト）
L = ソースコイルのインダクタンス
dI/dt = コイル電流の時間変化
【００４９】
効率的にコイルにエネルギーを転送して、励起磁場を作るために、ソースコイル回路中の抵抗による電力損は最小限にされるべきである。システムでの電力（つまりRMSパワー）は以下のように決定される。
P = I2RTOTAL
ここで、
Ｉ = 電流の実効値
RTOTAL = ソースコイル回路の全抵抗値
【００５０】
システム１０の電力損は、システムが与えることのできる励起磁場の強さを制限する。励起磁場の強さは、磁場ソース（例えばソースコイル４６）からの距離の３乗で減少する。更に、励起磁場は、電流と共に直線的に増加するが、システム内の電力の散逸は、電流の２乗で増加する。従って、ソース駆動電子回路に対する要求は、励起磁場の要求が増加すると、マーカー信号２２の適当なレベルを可能とするためには、より厳しいものとなる。
【００５１】
１つの実施形態では、ソースコイル４６は、同調回路として動作することができる。ソースコイルのインダクタはマーカー・アッセンブリ１４の所望の共振周波数のために選ばれたコンデンサと共に周波数を設定する。インダクタのリアクタンスは、ソースコイル回路の抵抗だけが駆動電子回路によって見られように、関心のある周波数でコンデンサと等しくかつ符号が反対である。実質的な蓄積エネルギーが同調回路に生じる場合がある。しかし、そのことが、ソースコイル励起信号が遮断される時を制限する場合もある。より長い遮断時間は、マーカー共振装置信号がソース信号が無い状態で有効に測定できる期間を縮小する。従って、より短い遮断時間が非常に望ましくなり得る。より短い遮断時間はさらに、ソース信号が減衰した後に、適切なマーカーリングダウン信号が残ることを可能にし、マーカーの正確な位置のために十分な信号対雑音比でマーカー信号を測定できるようにする。
【００５２】
１つの実施形態のシステム１０は、リード線無しマーカー・アッセンブリを高レベルのソース励起エネルギーを有するパルス励起信号２０で励起するように構成された非同調式ソースコイル４６を提供する。システム１０は、さらに、ソース励起信号２０が著しく消滅した後にマーカー信号２２を測定するのに最適な性能を発揮するための非常に短いソース励起遮断時間を提供する。従って、非同調式ソースコイルに対する遮断時間はシステム１０の有効性に重要な影響を及ぼす場合があり、したがって、システムは遮断時間の後は制限された蓄積エネルギーのみを有するように構成されている。したがって、システム１０のソース発生器１８は、最適のマーカー励起周波数で大きいソースコイル電流振幅を与えて、時間減衰マーカーリングダウン信号が測定される前に、リード線無しマーカー１４にエネルギーを与えるように構成される。
【００５３】
図４は、１つの実施形態のソース発生器１８の概略ブロック図である。この図示された実施形態では、高圧電源４０とエネルギー蓄積装置４２は単一のスイッチ・ネットワーク４４に結合されて示されている。スイッチ・ネットワーク４４は、単一のＨブリッジ・スイッチング配置を有している。このスイッチ・ネットワーク４４は単一のソースコイル６４への電流の流れをコントロールするために互いに結合された４つのスイッチ６２ａ−ｄを有している。この実施形態において、複数のソースコイルが使用される場合、ソースコイルはそれぞれ、個別のスイッチ・ネットワーク、電源およびエネルギー蓄積装置につながれる。１つの実施形態では、複数のスイッチング・ネットワークおよび対応するソースコイルに対して共通のエネルギー蓄積装置および共通の電源が使用される。
【００５４】
図示された実施形態のスイッチ・ネットワーク４４はMOSFET素子で構成されたＨブリッジ配置を備えている。スイッチング装置は、電力損失を最小にするために、（約１オーム以下の）低い直列「オン」抵抗を有している。更に、（約２５ナノセカンド未満の）非常に短いスイッチング時間が、スイッチング誘導電力損失を最小にしかつ励起放出を最大にするため与えられる。
【００５５】
短いスイッチング時間は、ソース、マーカーおよびセンサーコイルの間の電磁結合効率が周波数と共に増加するので、全体としてのシステム性能を改善する（例えば５０-６００kHｚの）高周波システム動作を可能とする。代替の実施形態は、ソースコイル４６に両極駆動電圧を与えるように構成された整合のとれた電源の組と２つの整合のとれたエネルギー蓄積装置を有する２分の１の（２個のみのスイッチを有する）Ｈブリッジ配置を含むスイッチ・ネットワーク４４を有する。代替のスイッチング構成要素は、バイポーラ接合トランジスタ（BJT）、JFETおよび様々な可能な真空管構成を含むことができる。
【００５６】
電源４０は、充電を行い、エネルギー蓄積装置に平均電力を与えることによりエネルギー蓄積装置４２に比較的一定のエネルギー蓄積レベルを維持する。充電電流の振幅は、パルス発生器の平均電力消費を補うことができ、かつ比較的一定の電圧でエネルギー蓄積装置を維持することができるほど十分に大きい。エネルギー蓄積コンデンサは、パルス生成中の電圧降下を最小限にすることができるほど十分に大きく、スイッチ・ネットワークに高い瞬時電力を供給し、かつスイッチ・ネットワーク４４から高い瞬時電力を返すことができる必要がある。１つの実施形態での次の例は、電源平均電力およびパルス発生器瞬時電力の計算の両方のための式である。
【００５７】
Ｖcap = ５００V                          コンデンサ・チャージ電圧
Rswitching = ２.０オーム                「オン」状態の全抵抗値（２個のスイッチが
一度に閉じている）
Rcoil = ０.２５オーム                    ソースコイル抵抗値
Renergy_storage_device = ０.０５オーム    エネルギー蓄積装置の抵抗値
IL（rms） = ４.８アンペア                ソース・コイルrms電流
デューティ・サイクル = ５０%              発生器の％時間がパルス
平均ワット損 = （Rswitchinig + Rcoil + Renergy_storage_device）* IL（rms）2*デューティ・サイクル
PPowe_supply（平均） = （２ + ０.２５ + ０.０５）*（４.８）2*０.５ワット
PPower_suppIy（平均） = ２６ワット
Pinstanstaneous（パルス期間） = ５００V*４.８アンペアRMS=２,４００VA RMS
一定のエネルギー蓄積を維持するために:
IPower_supply （平均） = PPower_supply （平均）/Vcap
LPower_supply （平均） = ２６W/５００V = ５２ミリ・アンペア
【００５８】
スイッチ・ネットワーク４４は、スイッチペア６２ａ−ｄが開閉されるのと同時に、他方のスイッチペアが閉開されるように構成される。その結果、スイッチ・ネットワーク４４は、ソースコイル６４を横切る電圧の極性を交互になすようにコントロールするように構成される。その結果、ソースコイル６４を通過する電流は、パルス磁気励起信号波形パルスバースト期間にわたって、正極および負極の間で交番する。ソースコイルを流れる電流を正極および負極の間で交番すると、ソースコイルからのパルス磁気励起信号２０が得られる。
【００５９】
１つの実施形態では、スイッチ・ネットワーク４４は、スイッチ６２bおよび６２cが閉じておりかつスイッチ６２aおよび６２dが開いている場合の第１の「オン」位置と、スイッチ６２bおよび６２cが開いておりかつスイッチ６２aおよび６２dが閉じている第２の「オン」位置の間を移動する。第１の「オン」位置において、ソースコイル６４を横切る順方向電圧は、矢印６５の方向で、「オン」時間に渡ってソースコイルを流れる電流を増加する。パルスバースト時間に渡る複数のパルスおよびパルスバーストの反復周波数に依存して得られるパルス励起信号は、マーカー（図示せず）の活動のためのマーカー・アッセンブリ１４の共振周波数に対応る決定可能な周波数成分を有している。
【００６０】
一つの実施形態におけるスイッチ・ネットワーク４４は、回路を開いて、電流がソースコイルに流れることを防止する「オフ」位置を含む。従って、磁場は生成さず、パルス励起信号２０が、ソースコイル６４から放射されない。スイッチ・ネットワーク４４は、スイッチ６２cおよび６２dを開き、スイッチ６２aおよび６２bを閉じた位置に切り替えることにより、「オフ」位置に切り替えることができ、ソースコイルをシャントして、ソースコイル内の残留エネルギーの指数的減衰を可能にする。残留電流の極性に依存して、２つのスイッチ６２cおよび６２dのうちの一方、およびスイッチに結合された２つのHブリッジ保護ダイオード６８のうちの一方を通して循環する。ソースコイル中の残留電流は次の指数関数的な時定数によって減衰する。
τ = LSC/（RL + Rswitch + Rprotection_diode）
ここで:
LSC = ソースコイル・インダクタンス
RL = ソースコイルの抵抗値
Rswitch = スイッチ「オン」抵抗値
Rprotection_diode = 保護ダイオード「オン」抵抗値 
【００６１】
その結果、スイッチ・ネットワーク４４は励起信号２０をコントロールするように制御可能で、マーカー・アッセンブリに十分にエネルギーを与えられた後に励起信号を終了するために「オフ」位置に切り替わることができる。励起信号がオフである時で、マーカー信号が測定されており、かつ上に議論されるように分析されている場合、マーカー信号２２は励起信号２０から区別される必要はない。
【００６２】
代替の実施形態では、スイッチ・ネットワーク４４は、スイッチ６２a-dをすべて開くことにより、「オフ」位置に切り替わることができる。しかしながら、全てのスイッチが「オフ」に切り替わる時に、残留のエネルギーがソースコイルにほとんど残っていないこと保証することに注意を払う必要がある。さもないと、インダクタを通過する瞬時電流の時間変化による誘導キックバック誘導電圧スパイクが、スイッチ・ネットワークに損傷を起こすか、または、ソースコイル内の残留電流に非所望の発振をもたらす場合がある。
【００６３】
図５は、パルス励起信号を生成するためにソースコイル６４を横切る両極電圧を示す概略の電圧図である。図４に関して上に議論されるように、電圧はスイッチ・ネットワーク４４を活動することによって、制御される。スイッチ・ネットワーク４４が第１の「オフ」位置に切り替えられる場合、図５の中で参照番号６６で示されるように、ソースコイル６４を横切った電圧は正である。スイッチ・ネットワーク４４が第２の「オン」位置に切り替えられる場合、ソースコイル６４を横切る電圧はシフトし、図５の中で参照番号６8で示されるように負であり、従って負の極性を与える。
【００６４】
スイッチ・ネットワーク４４（図４）は、ソースコイル６４を横切る電圧を正および負極の間で交番するように、第１と第２の「オン」位置の間で交番する。スイッチ・ネットワーク４４が第１の「オン」位置に切り替えられる場合、エネルギーはコンデンサ４２からソースコイル６４へ取り出される。スイッチ・ネットワーク４４が第２の「オン」位置に切り替えられる場合、エネルギーは、電流が極性を変化する時間までコンデンサ４２に向けられ、その後、エネルギーは、コンデンサから再び取り出される。スイッチ・ネットワーク４４が第１の「オン」位置に戻して切り替えられる場合は、電流が極性を再び変化し、そしてエネルキーがコンデンサから再び取り出される時まで、エネルキーが、再び、コンデンサ４２に戻される。その結果、スイッチング・ネットワーク４４は、第１と第２の「オン」位置間で交互に切り替わる場合、エネルギー蓄積装置４２からソースコイル６４まで蓄積エネルギーを転送すること、およびエネルギー蓄積装置にソースコイルから蓄積エネルギーを逆に転送することを交互に行うように構成される。
【００６５】
１つの実施形態では、スイッチ・ネットワーク４４は、そのスイッチ６２a-d（図４）が、第２の「オン」位置にあって特定のパルスバーストに対するのと同じ全期間、第１の「オン」位置にあるように構成されている。従って、正極性の期間はソースコイル６４を横切る電圧の負極性と同じ期間である。１つの実施形態において、スイッチ・ネットワーク４４が「オフ」位置に切り替わる時、電圧図形中の参照符号７０で反映されるように、ソースコイル６４を横切る電圧は０である。ソースコイル６４（図４）を流れる電流が０である場合、ソースコイルは、上に議論されるように、マーカー・アッセンブリ１４によって生成されたマーカー信号２２と干渉する励起信号２０を提供しない。
【００６６】
図６は、図５の電圧図形に対応する概略の両極電流図形である。図４、５および６を参照する。スイッチ・ネットワーク４４（図４）が、電圧が正極性６６（図５）を有することに従って、第１の「オン」位置にある時、ソースコイル６４（図４）を流れる電流は、連続的に増加する電流変化率７０（図６）を有し、正極性を有する磁気励起場２０を生成するようにする。スイッチ・ネットワーク４４（図４）が負極性に対応する第２の「オン」位置にある時、電流は連続的に減少する電流変化率７２（図６）を有する。スイッチ・ネットワーク４４が第１の「オン」位置に戻って切り替わる時、電流は増加する電流変化率７０に戻って切り替えされる。従って、電流は、両極の正弦波でない略三角形状波形を有する。
【００６７】
図６に示されるように、電流の流の方向が、例えば、減少する電流変化率７２から増加する電流変化率７０に切り替わる時、ソースコイル中の電流が実質的に零アンペアであるポイント７４が示されている。同様に、電流が減少する電流変化率７２を有する時、ソースコイル６４（図４）中の電流が０アンペアであるポイント７６が示されている。ソースコイル６４を流れる電流が実質的にこれらの零ポイント点７４および７６にある時に、スイッチ・ネットワーク４４が、「オフ」位置に切り替わるように構成される。ソースコイル６４中の電流が零アンペアに近づく時、パルス励起信号２０に対する信号遅延時間は零に近づき、エネルギーを与えられたマーカー・アッセンブリ１４によって生成されたマーカー信号２２に対して干渉を与えないようにパルス励起信号が実質的に瞬間的に止められるようにされる。
【００６８】
励起信号２０がCW信号である実施形態において、スイッチ・ネットワーク４４は、マーカー信号が測定される期間中絶えず第１と第２の「オン」位置の間で連続的に切り替わる。スイッチ・ネットワーク４４が「オフ」位置に切り替わる時に励起信号が終了されるパルス励起信号の実施形態において、ソースコイル６４の電流の時間信号減衰の程度は、スイッチ・ネットワークの抵抗値およびソースコイル回路の抵抗値およびインダクタンスの関数である。図示された実施形態では、スイッチ・ネットワークが「オフ」位置に切り替わる時に、ソースコイルからのパルス励起信号２０が、エネルギーが与えられたマーカー・アッセンブリの略１サイクル内では測定不可能であるように、スイッチ・ネットワーク４４およびソースコイル６４は構成されている。したがって、センサーアレイ１６（図１）および信号処理装置２８は、マーカー・アッセンブリ１４の１サイクルの後にマーカー信号２２を測定し始めるように構成される。
【００６９】
図７は、代替の実施形態に従ったパルス消滅器回路１００を有するソース信号発生器９０のブロック図である。この代替の実施形態では、上に議論された実施形態と同様に、ソース信号発生器９０は、スイッチ・ネットワーク４４に結合された電源４０およびエネルギー蓄積装置４２を含む。スイッチ・ネットワーク４４はソースコイル６４にも結合されている。スイッチ・ネットワーク４４は、ソースコイルと並列のパルス消滅器回路１００に接続されており、パルス消滅器回路がパルス生成中に電流を流さないようにしている。この代替の実施形態のソース信号発生器９０はスイッチ・ネットワーク４４を、上で議論されたように第１の「オン」位置、第２の「オン」位置、およびスイッチ６２a-６２dのすべてが開く「オフ」位置の間で移動可能にする。スイッチ・ネットワーク４４が「オフ」位置に切り替わる時、パルス消滅器回路１００のスイッチ１０４は、ソースコイル６４中の残留エネルギーを急速に消すために閉まり、スイッチ・ネットワークが「オフ」位置に移動した後にも励起場が生成され続ける時間を制限するようにする。
【００７０】
パルス消滅器回路１００は、この回路が閉じた時にソースコイル内の残留エネルギーを急速に消し、かつ励起パルス発生中にスイッチ１０４が開いている時に、消滅器回路を流れる電流を妨害するように活動することができる抵抗器１０２とスイッチ１０４の対を含むように構成されている。パルスバーストの終わりに、残留のソースコイル電流は、残留電流の極性に依存して、２つのスイッチ１０４のうちの一方、２つの抵抗器１０２のうちの一方、および２つのＨブリッジ保護ダイオード１０５のうちの一方を流れる。残留電流が正か負極性のいずれかであるように、スイッチ１０４および抵抗器１０２の対が提供される。ソースコイルインダクタからエネルギーを除去するための時定数は次の方程式によって決定される。
τ = LSC/(RL + Rswitch + Rprotection_diode + Rpulse_extinguisher)
ここで:
LSC =ソースコイル・インダクタンス
RL =ソースコイルの抵抗値
Rswitch =スイッチ「オン」抵抗値
Rprotection_diode =保護ダイオード「オン」抵抗値
Rpulse_extinguisher =パルス消滅器抵抗器抵抗値 
【００７１】
パルス消滅器回路の抵抗器１０２は、オフ期間中のみ追加の抵抗値をソースコイルに加えることにより、ソースコイル中に残留電流の指数関数的な時定数を減少させる。その結果、パルス消滅器回路１００は、ソース発生器のオフ時間を減少するが、ソース信号発生器９０の全面的なエネルギー効率あるいは電力損失を減少させない。
【００７２】
図示された実施形態では、スイッチ・ネットワーク４４が共振マーカー・アッセンブリ１４（図１）の１サイクル未満で「オフ」位置に移動した後に、測定可能か検知可能な励起磁場が残らないように、構成されている。従って、センサーアレイ１６に対する共振マーカー・アッセンブリの３次元の位置を正確に識別するために、共振マーカー・アッセンブリ１４が信号処理アッセンブリ２８で容易に検知できかつ位置決めされるように、パルス消火器回路１００は、パルス励起信号２０の終了を促進する。
【００７３】
パルス消滅器回路１００は、図示された実施形態においては、抵抗器１０２およびスイッチ１０４および追加の保護ダイオード１０５を提供するとして定義されているが、他のパルス消滅器回路を、スイッチ・ネットワークが「オフ」位置にある時に、ソースコイル回路全体の抵抗値を増加するために使用することができる。代替のパルス消滅器回路は、パルス供給の間に付加的なスイッチ抵抗を加えることにより、その存在のためにシステム電力損を増加させずかつ、エネルギー効率を減少させるべきではない。
【００７４】
本発明の特定の実施形態および例が、説明の目的のためにここに記述されたが、種々の均等な修正は、当業者によって認識されるように、発明の精神および範囲から外れずに、なすことができる。本発明のここに提供される教示は、リード線無し小型マーカーの励起用システムに適用することができ、上述された例示システムには限られない。
【００７５】
本発明の特定の実施形態が説明の目的のためにここに記述されたが、様々な修正が発明の精神および範囲に反せずになされることができることが、以上の記述から認識されるであろう。従って、本発明は、添付の請求の範囲による以外は、制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態に従ってリード線無し小型マーカーにエネルギーを与えてその位置決めをするためのシステムの概略の等角図。
【図２】図１のシステムにおいて使用可能な埋設可能な小型共振マーカー・アッセンブリの実施形態の等角図。
【図３】ソース信号発生器、処理装置、センサーアレイおよびリード線無しマーカーを例証する図１の励起システムの概略ブロック図。
【図４】図３のソース信号発生器の実施形態の概略のブロック図。
【図５】マーカー・アッセンブリのパルス励起および位置決めのための時間に渡って、励起「オン」および励起「オフ」中に、図１のシステムのソースコイルを横切る電圧を示す概略の電圧図形。
【図６】パルス励起およびマーカー・アッセンブリの位置決めのための図５の時間に渡って、励起「オン」および励起「オフ」過程中の概略の両極電流図形。
【図７】パルス消滅回路を含む、図３のシステムの代替の実施形態の概略の電気回路図。
【図８】マーカー・アッセンブリの持続波（CW）励起および位置決めのための時間に渡った励起過程中の、図１のシステムのソースコイルを横切る電圧を示す概略の電圧図形。
【図９】マーカー・アッセンブリの持続波（CW）励起および位置決めのための図８の時間に渡った励起過程中の概略の両極電流図形。
【図１】
2005513450.tif 000005
【図２】
2005513450.tif 000006
【図３】
2005513450.tif 000007
【図４】
2005513450.tif 000008
【図５】
2005513450.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2005513450.tif 000012
【図９】
2005513450.tif 000013
【国際調査報告】
2005513450.tif 000014
2005513450.tif 000015
2005513450.tif 000016
2005513450.tif 000017
2005513450.tif 000018