(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を発生することにより目的物を追跡するための装置において、
複数の発信機コイルと、
前記発信機コイルに連結されて、複数の駆動周波数で磁場を発生するように当該コイルを駆動する駆動回路であって、前記複数の発信機コイルのそれぞれは、当該駆動回路の駆動により単一で個別の駆動周波数において磁場を発生させる、駆動回路と、
前記複数の発信機コイルの少なくとも１個に付属して、その他のコイルにより発生される磁場に応じて当該少なくとも１個のコイルにより発生される磁場を概ね消去するための回路と、
を具備する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記消去するための回路は１個以上の調整コイルを備える、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記１個以上の調整コイルは前記複数の発信機コイルの少なくとも１個と絡み合っている、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記駆動回路が、前記複数の発信機コイルの少なくとも１個に付属する前記１個以上の調整コイルの１個を前記複数の発信機コイルの他の１個における個別の駆動周波数においてさらに駆動する、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記消去するための回路は適応電流供給源を含む、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記適応電流供給源は、前記複数の発信機コイルの少なくとも１個に前記複数の発信機コイルの他の１個における個別の駆動周波数において電流を発生させる、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記消去するための回路は、前記適応電流供給源に連結された電流アナライザをさらに含む、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、
前記電流アナライザは、前記複数の発信機コイルの少なくとも１個に前記複数の発信機コイルの他の１個における個別の駆動周波数において流れる寄生電流を測定して、前記適応電流供給源が発生させる電流を調節することにより当該寄生電流を最小にする、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
前期駆動回路は、前記複数の発信機コイルの各々においてその単一で個別の駆動周波数における一定電流を維持する、装置。
【請求項１０】
所望の狭い周波数帯域幅を有する磁場を発生することにより目的物を追跡するための方法において、
所望の狭い周波数帯域幅において所与の周波数における電流で１個の発信機コイルを駆動する工程と、
１個以上の不所望の周波数において誘導された電流成分を測定するために前記コイル中に流れる電流を解析する工程と、
前記発信機コイルを前記１個以上の不所望周波数の補正電流で適応駆動する工程であって、当該補正電流成分は前記１個以上のそれぞれの不所望周波数において測定される誘導電流成分に対して振幅がほぼ同じであるが位相が反対である、工程と、
を具備する方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
追跡する目的物の近傍に複数で個別の所望の狭い周波数帯域幅を有する複数の磁場を発生させる工程と、
目的物上の位置決め可能な部位に１個以上のセンサーコイルを配置する工程と、
前記磁場に応じて各センサーコイルにより発生された信号を受け取る工程と、
前記信号を解析して目的物の位置および方向の座標を決定する工程と、
を具備する方法。
【請求項１２】
目的物を追跡するための方法において、
複数で個別の周波数における電流で複数の発信機コイルを駆動して追跡する目的物の近傍に磁場を発生させる工程と、
目的物上の位置決め可能な部位に１個以上のセンサーコイルを配置する工程と、
前記磁場に応じて各センサーコイルにより発生された信号を受け取る工程と、
前記信号を解析して目的物の未補正の位置および方向の座標を決定する工程と、
前記複数の発信機コイル間の相互インダクタンスによる誤差を考慮して当該位置および方向の座標を補正する工程と、
を具備する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
前記位置および方向の座標を補正する工程は、
相互インダクタンスにより目的物の未補正の位置において発生される寄生磁場を決定する工程と、
前記寄生磁場に応じて各センサーコイルにより発生される寄生信号成分を計算する工程と、
各センサーコイルから受け取った信号から前記寄生信号成分を差し引くことにより補正された信号を計算する工程と、
前記補正された信号を解析して補正された位置および方向の座標を決定する工程と、
を具備する方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
前記寄生磁場を決定する工程は、複数の発信機コイルに流れる電流を解析して不所望周波数における誘導電流成分を測定することを含む、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、
前記寄生磁場を決定する工程は、複数の発信機コイル間の相互インダクタンスを理論的に計算することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
本出願は本明細書において参考文献として含まれる１９９６年３月２６日出願の米国仮特許出願第６０／０１４，０８４号に基づく恩典を主張する。
発明の技術分野
本発明は磁場を発生し、かつ、検出するための装置に一般に関するものであり、特に、目的物の位置および方向を追跡するための非接触式電磁的方法および装置に関する。
発明の背景
非接触式電磁追跡システムは当該技術分野の広範な用途範囲において周知である。例えば、米国特許第４，０５４，８８１号は目的物の近くに電磁場を発生するための３個のコイルを用いる追跡システムを記載している。これら３種の発生された場は時間、周波数または位相の開ループ多重化により互いに区別される。さらに、３個の直交センサーコイルを流れる信号電流が繰返し演算方法に基づく目的物の位置決定のために用いられる。
また、本明細書において参考文献として含まれ、本出願の出願人を出願人とする１９９３年７月２０日出願の米国特許第５，３９１，１９９号は医療プローブまたはカテーテルに関する三次元情報を発生するためのシステムを記載している。この場合、センサーコイルがカテーテル内に配置されて、外部的に加えられる磁場に応じて信号を発生する。これらの磁場は、既知の相互離間位置における外部規準フレームに固定される３個の発信機（radiator）コイルにより発生される。これら発信機コイルによる場に応じて発生されるそれぞれの信号の振幅が検出されてセンサーコイルの位置計算に用いられる。好ましくは、各発信機コイルは他の発信機コイルとは別の既知周波数において場を発生する駆動回路により駆動され、これによって、センサーコイルにより発生される信号が異なる発信機コイルに対応する成分に周波数により分離される。
また、本明細書において参考文献として含まれ、本出願の出願人を出願人とする１９９５年１月２４日出願の未公開国際特許出願等第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号はカテーテル先端部に関する６成分の位置および方向情報信号を発生するシステムを記載している。このシステムはカテーテルにおいて位置決め可能な位置、例えば、その先端部近傍の複数の非同心状センサーコイルと外部基準フレーム内に固定された複数の発信機コイルを使用する。これらのコイルは発信機コイルにより発生された磁場に応じて信号を発生し、その信号によって６種類の位置および方向の座標成分の計算が可能になる。上記‘５３９号特許出願の場合のように、発信機コイルは、例えば、１０００Ｈｚ，２０００Ｈｚおよび３０００Ｈｚのように、それぞれ異なる周波数において同時に動作する。
上記の追跡システムは位置応答信号を周波数成分に分離することに依存しており、そのような各成分は既知の狭い帯域周波数を発信する既知の位置における単一の発信機コイルに対して特異的に対応するように考えられる。しかしながら、実際には、上記発信機コイルは例えば相互誘導作用によって所望の帯域幅外の周波数においても磁場を発生し、これらの相互誘導された場によって、追跡している目的物の位置の決定に誤差が生じる。
発明の概要
本発明の目的は目的物の追跡精度を高めるために目的物の追跡システムに用いられる改善された電磁発信機コイルとそのための駆動回路を提供することである。
本発明の別の目的は磁場発生コイルと、これに付属して狭い帯域幅の周波数領域を有する場を発生する駆動回路を提供することである。
本発明の一態様において、狭められた場の帯域幅が異なる周波数において場を発生する複数のコイル間の相互誘導作用を消去することにより達成される。
本発明のさらに別の目的は相互誘導作用を考慮した位置決定補正により、目的物追跡システムにより決定される位置精度を改善するための方法を提供することである。
本発明の好ましい実施形態においては、複数の発信機コイルが複数のそれぞれ異なる駆動周波数において磁場を発生する。
本発明の好ましい実施形態においては、各発信機コイルの近傍に１個以上の付加的な調整コイルが備えられている。好ましくはこれらの調整コイルは発信機コイルの巻き線と互いに絡み合って（interwound）いる。各発信機コイルの調整コイルは、駆動回路により駆動されて振幅および周波数においてほぼ等しく他の発信機コイルにより当該発信機コイルの軸に沿って誘導される磁場成分に反対方向の磁場を発生する。
本発明の他の好ましい実施形態においては、駆動回路が各コイルに付属して駆動電流をその中に生じる。この電流は、各コイルに対応して、そのコイルの特定の駆動周波数における主成分と他の周波数における二次的成分から構成されている。これらの二次的成分は振幅および周波数においてほぼ等しく他の発信機コイルにより発生される磁場により対応するコイル内に誘導される電流に対して位相が１８０度ずれているために、その誘導電流による作用をほぼ相殺することができる。
本発明のそのような好ましい実施形態の一例においては、駆動回路が感知装置を備えており、この装置が特定コイルにおける誘導電流の振幅、周波数および位相を計測する。この駆動回路はさらに適応電流供給源を備えており、この装置が上記感知装置により計測された振幅、周波数および位相データを受けとって、当該誘導電流の作用を相殺するために位相ずれ二次電流成分を発生する。
本発明のさらに別の実施形態においては、駆動回路が理想電流供給源を備えており、この装置が各コイルにおけるその特定駆動周波数において一定電流を維持するように機能する。
本発明の他の好ましい実施形態においては、目的物追跡システムが追跡される目的物上の位置決め可能な点に近接する１個以上のセンサーコイルと、複数の発信機コイルを備えており、これらの発信機コイルが駆動回路によって駆動される時に目的物の近傍においてそれぞれの異なる駆動周波数で磁場を発生する。センサーコイルはそれらの磁場に応じて信号を発生し、それらの信号が信号処理回路に受け取られてコンピュータ等の処理装置により解析される。これらの信号は各発信機コイルの駆動周波数において当該コイルから発生される磁場に応じる位置信号成分と、発信器コイル間の相互誘導により生じる磁場に応じる寄生信号成分を含む。コンピュータは、好ましくは、以下に述べるような繰返し法を用いて、信号処理することにより位置信号成分を寄生信号成分から分離して、当該位置信号成分を目的物の位置決定に用いる。
このような本発明の好ましい実施形態の一例においては、位置成分と寄生成分を含む信号が目的物の位置および方向の座標を概算するために用いられる。次に、コイル間の相互誘導作用により発信機コイルによりその位置において発生される磁場の強度が理論的に計算されて、寄生成分の理論的強度を決定するために用いられる。その後、補正された信号が元信号から理論的な寄生成分強度を差し引くことにより得られ、これらの補正信号が目的物の補正された位置および方向を計算するために用いられる。これらの工程はその補正された位置および方向が収斂するまで反復的に（iteratively）繰返される。
本発明の好ましい実施形態においては、当該技術分野において既知の方法を用いて、目的物追跡システムにおける発信機コイル間の相互インダクタンスが経験的測定方法により決定できる。例えば、一対の発信機コイルの相互インダクタンスが、第１のコイルの駆動回路をその一定駆動周波数において磁場を発生するように駆動し、次いで、第２のコイルに流れる電流を計測することにより決定される。その後、これらの相互インダクタンスを用いて寄生成分の理論的強度を算出して、上述の方法に従って補正信号を計算する。また、上記のように決定した相互インダクタンスを用いて駆動回路を制御して、相互誘導された電流に対して１８０度位相のずれた駆動電流を発生する。
従って、本発明の好ましい実施形態によれば、複数の発信機コイルとこれらに連結する駆動回路から成る磁場を発生するための装置が提供でき、当該駆動回路がコイルを駆動して複数の駆動周波数で磁場を発生させ、各発信機コイルが概ね単一の駆動周波数において場を発生する。
好ましくは、上記磁場を発生するための装置は、上記複数の発信機コイルの少なくとも１個に付属して当該少なくとも１個のコイルがその他のコイルにより発生される磁場に応じて発生する磁場を概ね消去するための回路を備えている。
好ましくは、上記磁場を消去するための回路は１個以上の調整コイルを備えており、当該調整コイルは上記複数の発信機コイルの少なくとも１個と互いに絡み合っているのが好ましい。さらに、上記駆動回路は上記複数の発信機コイルの少なくとも１個に付属する１個以上の調整コイルの１個を当該複数の発信機コイルの他の１個の各駆動周波数において駆動するのが好ましい。
好ましくは、上記磁場を消去するための回路は適応電流供給源を備えており、当該電流供給源は上記複数の発信機コイルの少なくとも１個の中に当該複数の発信機コイルの他の１個の各駆動周波数において電流を発生する。
好ましくは、上記回路はさらに上記適応電流供給源に連結する電流アナライザを備えており、この電流アナライザは上記複数の発信機コイルの少なくとも１個の中に当該複数の発信機コイルの他の１個の各駆動周波数において流れる寄生電流を測定して、適応電流供給源を用いて発生した電流を調節することによりその寄生電流を最小にする。
さらに、本発明の好ましい実施形態の一例によれば、所望の狭い周波数帯域幅を有する磁場を発生するための方法が提供でき、当該方法は、所望周波数において電流で発信機コイルを駆動する工程と、当該コイルに流れる電流を解析して１個以上の不所望周波数の誘導電流成分を測定する工程と、当該１個以上の不所望周波数の補正電流成分で発信機コイルを適応駆動する工程とから成り、当該補正電流成分が１個以上の不所望周波数の各々において上記誘導電流成分に対してほぼ同一振幅で位相が反対である。
また、本発明の好ましい実施形態の一例によれば、目的物を追跡するための方法が提供でき、当該方法は、前記方法に従って、追跡する目的物の近傍に複数の所望の狭い周波数帯域幅をそれぞれ有する複数の磁場を発生する工程と、目的物上の位置決め可能な部位に１個以上のセンサーコイルを配置する工程と、上記磁場に応じて各センサーコイルにより発生された信号を受け取る工程と、当該信号を解析して目的物の位置および方向の座標を決定する工程とから成る。
さらに、本発明の好ましい実施形態の一例によれば、目的物を追跡するための方法が提供でき、当該方法は、複数の周波数において電流で複数の発信機コイルをそれぞれ駆動して追跡する目的物の近傍に磁場を発生する工程と、目的物上の位置決め可能な部位に１個以上のセンサーコイルを配置する工程と、上記磁場に応じて各センサーコイルにより発生された信号を受け取る工程と、当該信号を解析して目的物の未補正の位置および方向の座標を決定する工程と、上記複数の発信機コイル間の相互インダクタンスによる誤差を考慮して当該位置および方向の座標を補正する工程とから成る。
好ましくは、上記位置および方向の座標は、相互インダクタンスにより目的物の未補正の位置において発生される寄生磁場を決定する工程と、当該寄生磁場に応じて各センサーコイルにより発生される寄生信号成分を計算する工程と、各センサーコイルから受け取った信号から寄生信号成分を差し引くことにより補正された信号を計算する工程と、当該補正された信号を解析して補正された位置および方向の座標を決定する工程により補正される。
好ましくは、上記寄生磁場を決定する工程は、複数の発信機コイルに流れる電流を解析して不所望周波数の誘導電流成分を測定する工程から成る。
また、上記寄生磁場を決定する工程は、複数の発信機コイル間の相互インダクタンスを理論的に計算する工程から成る。
従って、本発明の好ましい実施形態の一例によれば、磁場を発生するための装置が提供でき、当該装置は、
複数の発信機コイルと、
これらに連結する駆動回路を備えており、当該駆動回路は各コイルを駆動して複数の駆動周波数で磁場を発生し、
上記複数の発信機コイルの各々が概ね単一の駆動周波数でそれぞれ場を発生する。
好ましくは、上記装置は複数の発信機コイルの少なくとも１個に付属する回路を備えており、当該回路はその少なくとも１個のコイルにより発生される磁場をその他のコイルにより発生される場に応じて概ね消去する。この回路は、好ましくは、１個以上の調整コイルを備えており、当該コイルは上記複数のコイルの少なくとも１個と絡み合っているのが好ましい。
好ましくは、上記駆動回路はさらに上記複数の発信機コイルの少なくとも１個に付属する１個以上の調整コイルの１個を上記複数の発信機コイルの他の１個の各駆動周波数で駆動する。
好ましくは、上記消去するための回路は適応電流供給源を備えており、当該電流供給源は上記複数の発信機コイルの少なくとも１個において当該複数の発信機コイルの他の１個の各駆動周波数で電流を発生する。
好ましくは、上記消去するための回路はさらに上記適応電流供給源に連結する電流アナライザを備えており、当該電流アナライザは上記複数の発信機コイルの少なくとも１個において当該複数の発信機コイルの他の１個の各駆動周波数で流れる寄生電流を測定して、上記適応電流供給源を用いて発生した電流を調節することにより当該寄生電流を最小にする。
好ましくは、上記駆動回路は上記複数の発信機コイルの各々においてそれぞれの単一の駆動周波数で一定電流を維持するように構成されている。
さらに、本発明の好ましい実施形態の一例によれば、所望の狭い周波数帯域幅を有する磁場を発生するための方法が提供でき、当該方法は、
所望の狭い周波数帯域幅において一定周波数において電流で１個の発信機コイルを駆動する工程と、
１個以上の不所望の周波数において誘導された電流成分を測定するために上記コイル中に流れる電流を解析する工程と、
上記発信機コイルを上記１個以上の不所望周波数の補正電流で適応駆動する工程とから成り、当該補正電流成分が上記１個以上のそれぞれの不所望周波数において測定される誘導電流成分に対して振幅がほぼ同じであるが位相が反対である。
また、本発明の好ましい実施形態の一例によれば、目的物を追跡するための方法が提供でき、当該方法は、前記方法に従って、追跡する目的物の近傍に複数の所望の狭い周波数帯域幅をそれぞれ有する複数の磁場を発生する工程と、
目的物上の位置決め可能な部位に１個以上のセンサーコイルを配置する工程と、
上記磁場に応じて各センサーコイルにより発生された信号を受け取る工程と、
当該信号を解析して目的物の位置および方向の座標を決定する工程とから成る。
さらに、本発明の好ましい実施形態の一例によれば、目的物を追跡するための方法が提供でき、当該方法は、
複数の周波数において電流で複数の発信機コイルをそれぞれ駆動して追跡する目的物の近傍に磁場を発生する工程と、
目的物上の位置決め可能な部位に１個以上のセンサーコイルを配置する工程と、
上記磁場に応じて各センサーコイルにより発生された信号を受け取る工程と、
当該信号を解析して目的物の未補正の位置および方向の座標を決定する工程と、
上記複数の発信機コイル間の相互インダクタンスによる誤差を考慮して当該位置および方向の座標を補正する工程とから成る。
好ましくは、上記位置および方向の座標は、
相互インダクタンスにより目的物の未補正の位置において発生される寄生磁場を決定する工程と、
当該寄生磁場に応じて各センサーコイルにより発生される寄生信号成分を計算する工程と、
各センサーコイルから受け取った信号から寄生信号成分を差し引くことにより補正された信号を計算する工程と、
当該補正された信号を解析して補正された位置および方向の座標を決定する工程により補正される。
好ましくは、上記寄生磁場は、複数の発信機コイルに流れる電流を解析して不所望周波数の誘導電流成分を測定することにより決定される。
また、上記寄生磁場は、複数の発信機コイル間の相互インダクタンスを理論的に計算することにより決定される。
【図面の簡単な説明】
本発明の以下の好ましい実施形態を下記の添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の好ましい一実施形態に従って動作する目的物追跡システムの概略図である。
図２は本発明の好ましい一実施形態に従う発信機コイルの概略図である。
図３は本発明の別の好ましい実施形態に従うコイル駆動回路の概略図である。
図４は本発明の好ましい一実施形態に従って目的物を追跡する方法の概略的フローチャート図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
図１は本発明の好ましい実施形態に従って動作する、医療用カテーテルのような、プローブ２０を追跡するためのシステムを概略的に示している。本明細書に参考文献として含まれるBen-Haimに付与された米国特許第５，３９１，１９９号および本出願と出願人を同一にする１９９５年１月２４日出願の未公開国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号に記載されるように、このシステムは複数の発信機コイル２２，２４および２６を備えている。これらのコイルはプローブ２０の近傍においてそれぞれの周波数ω1，ω2およびω3でそれぞれの磁場Ｈ1，Ｈ2およびＨ3を発生する。このプローブはさらにセンサーコイル２７，２８および２９を備えており、これらのセンサーは各磁場に応じて電流信号を発生する。これらの信号はプローブ２０の位置および方向によって決まるそれぞれの振幅を有する各周波数ω1，ω2およびω3における成分から構成されている。
このシステムはさらに各発信機コイルに連結する駆動回路３０，３２および３３を備えており、当該回路はコイル２２，２４および２６をそれぞれの駆動周波数ω1，ω2およびω3で駆動する。好ましくは、センサーコイル２７，２８および２９により発生する信号は信号処理回路３４によって処理されて、コンピュータ３６によりプローブ２０の位置および方向の座標を計算するために用いられる。
簡明のために、図１では、３個の発信機コイル２２，２４および２６と３個のセンサーコイル２７，２８および２９がプローブ２０内に示されている。しかしながら、本発明が２個，４個またはそれ以上の発信機コイルと１個，２個またはそれ以上のセンサーコイルから成る追跡システムにも同様に適用可能であることが理解されると考える。さらに、本発明は他の種類の目的物の追跡にも使用可能である。
相互インダクタンスの作用が無い場合は、周波数ω1においてセンサーコイル２７，２８および２９により発生される信号は各センサーコイルのそれぞれの軸に沿うプローブ２０における場Ｈ1による磁束放射（projection）の時間的導関数の振幅に比例する。同様に、周波数ω2およびω3で発生される信号はＨ2およびＨ3の放射に比例する。このような単一発信機コイルによる磁場の方向と振幅は当該技術分野において既知の方法により容易に計算できるので、単一の発信機コイルによるセンサーコイル信号を当該発信機コイルに対するセンサーコイルの距離と方向に直接関係付けることが可能になる。
しかしながら、実際は、発信機コイル２２により発生される磁場Ｈ1はプローブ２０の直ぐ近傍の空間内に限られておらず、コイル２４および２６の近傍においても０でない振幅で存在する。当該技術分野において周知のように（例えば、LorrainおよびCorsonの電磁場および電磁波（Electromagnetic Fields and Waves）第２版、１９７０年、第３４３頁〜第３４５頁参照）、コイル２２に流れる電流Ｉ1によりコイル２４を通る磁束Φ2は、
0004141502.tif 000002
と表すことができ、式中のＭ12はコイル２２および２４の相互インダクタンスである。この時、コイル２４に誘導される電圧は、
0004141502.tif 000003
となる。
ここで、コイル２４のインダクタンスがＬでその抵抗値がゼロとすると、コイルにおける全電圧値は、
0004141502.tif 000004
となる。
駆動回路３０および３２はコイル２２および２４のそれぞれの周波数ω1およびω2正弦波電流により当該コイル２２および２４を駆動するのが好ましいから、以下の式（４）により与えられる振幅を有する付加的な電流Ｉ12がコイル２４に周波数ω1で流れる。
0004141502.tif 000005
この発信機コイル２４を流れる電流Ｉ12は周波数ω1において発生する寄生磁場Ｈ12を生じ、この磁場の振幅はω1≒ω2である時にＭ12／Ｌの比にほぼ比例する。また、Ｍ12は幾何学的係数および各コイルの巻き線数によって決まる。例えば、互いに距離Ｒで離間する半径ａの２個の同一平面ループの場合（J.D.JacksonのClassical Electrodynamics、第２版、第２６３頁参照）、
0004141502.tif 000006
単位長さ当たりｎ1およびｎ2の巻き線から成り、ほぼ同一の長さｌで内径ｒ1および外径ｒ2であるコイル２２および２４において、磁場Ｈ1がコイル２４の全ての巻き線にわたってほぼ均一である場合に、上式（５）を調整してこれらのコイルにおける相互インダクタンスが、
0004141502.tif 000007
のように得られる。
従って、例えば、米国特許第５，３９１，１９９号および未公開国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号に記載されるようなコイル２２および２４が２５ミリの内径と約６０ミリの外径を有し互いに３９センチの距離で離間する追跡システムにおいては、Ｉ12＝０．００２５（ω1／ω2）Ｉ1となり、この値はω1＝２ω2の場合に０．５％の誤差になる。従って、周波数ω1においてセンサーコイル２７，２８および２９により発生される信号はＨ1による位置信号成分とＨ12による寄生信号成分の両方を含むことになり、このことによって、プローブ２０の位置決定において１％までの誤差が生じることになる。さらに、周波数ω1における付加的な寄生信号成分はコイル２６と他の発信機コイルのいずれかにおける相互インダクタンスによっても生じる。同様に、周波数ω2およびω3におけるセンサーコイル信号もまた寄生成分を含むことになる。
このため、図２に示す本発明の好ましい実施形態においては、１個以上の調整コイル４０が発信機コイル２４に近接配置されており、好ましくは、絡み合っている。駆動回路３２はコイル２４を当該コイルの駆動周波数ω2において電流Ｉ2で駆動する。回路３２はさらに周波数ω1において電流Ｉ2(1)で調整コイル４０を駆動する。この電流Ｉ2(1)は磁場Ｈ2(1)をコイル２４の軸に沿って発生し、この磁場は磁場Ｈ12に対して振幅が等しく位相が１８０度ずれている。これにより、相互誘導された電流Ｉ12が場Ｈ2(1)により誘導される等しい反対方向の電流によって概ね相殺される。
簡明のため、図２および上述の説明は単一周波数において駆動される単一の調整コイルのみに関するものであるが、本発明の好ましい実施形態においては、コイル２２，２４および２６のそれぞれが少なくとも１個の調整コイルと絡み合っており、適当な電流および周波数で駆動されて他のコイルによる相互誘導される電流を概ね相殺できることが理解されると考える。
図３は本発明の別の好ましい実施形態を概略的に示しており、同実施形態においては、駆動回路３２がコイル２４を駆動して相互誘導される電流を概ね相殺するように構成されている。すなわち、回路３２はコイル２４をその駆動周波数ω2で駆動するシステム電流供給源５０と、電流アナライザ５４により決められた振幅と位相を有し、コイル２２および２６のそれぞれの周波数ω1およびω3でコイル２４を駆動する電流を発生する適応電流供給源５２を備えている。この電流アナライザはコイル２４における電流を当該技術分野において既知の方法でサンプリングして、そのサンプリングした電流を周波数成分に分離する。さらに、アナライザ５４は適応電流供給源５２を用いて発生されるω1およびω3の電流の振幅および位相を調節して、コイル２４からサンプリングされる電流において周波数ω1およびω3で感知される成分を最小化する。すなわち、一般的に、発生されるω1およびω3の電流は相互誘導電流Ｉ12およびＩ32に対してほぼ同等の振幅で位相が１８０度ずれている。さらに、コイル２２および２６もまた同様の適応駆動回路により駆動されることが理解できると考える。
本発明の他の好ましい実施形態においては、信号処理回路３４とコンピュータ３６が発信機コイル間の相互インダクタンスによりセンサーコイル２７，２８および２９によって発生される寄生信号成分の振幅および位相を決定するように機能して、当該寄生成分を考慮してプローブ２０の位置決定を補正する。
このような本発明の好ましい実施形態の一例においては、各コイルによる磁場の振幅および位相は調和検出法によって検出できる。すなわち、この方法によれば、信号をサンプリングして、各信号の一定整数周期、すなわち、２πｆs／ω＝Ｎが測定される。この式中、ｆsはサンプリング周波数であり、Ｎはサンプリング点の数である。この方法においては、信号サンプリングが磁場の周波数に同期している。すなわち、Ｎが小さな数であれば、サンプリングは磁場に同期しているのが好ましく、周期的な磁場のピーク値において生じるように同期するのが好ましい。このようにして周波数ωにおいて得られる信号は、
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のように表現できる。
相互インダクタンスの存在下においては、ｊ番目のセンサーコイルにより発生される信号は、発信機コイル周波数ωiにおいて以下のようなそれぞれの振幅ＵijおよびＶijを有する各周波数成分から構成されている。
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上式（８）および式（９）において、Ａijおよびφiは、相互インダクタンスの作用を無視した、ｊ番目の発信機コイルの磁場による周波数ωiでセンサーコイル２８（ここでは、ｊ番目のセンサーコイルとして定めされる）から受け取られる位置信号成分における振幅と位相をそれぞれ表している。さらに、Ａijkmおよびφikmはｉ番目およびｋ番目の発信機コイル間の相互インダクタンスによる周波数ωiでｊ番目のセンサーコイルにより発生される寄生信号成分のそれぞれの振幅と位相である。
センサーコイル２７，２８および２９とプローブ２０の位置を正確に決定するために、図４に示す方法を用いてコイルから受け取った信号を処理するのが好ましい。最初（６０）に、信号を、調和検出法のような当該技術分野において知られる方法を用いて、周波数ω1，ω2およびω3における成分ＵijおよびＶijに分離する。次に、相互インダクタンスの作用が無視できる、すなわち、全てのＡijkmがゼロであるとして、これらの信号の振幅Ａijを決定（６２）する。発信機コイルのみによって決まる位相ψiおよびψikmをそれぞれの発信機コイルの位相を計算することによって導き出す（６４）。次いで、振幅Ａijを用いてコイル２７，２８および２９の位置および方向を、例えば、未公開国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号に記載されるように推定する（６６）。
推定した各センサーコイルの位置についてＡijkmの理論値を計算する（６８）。この計算を行なうために、発信機コイル間の相互インダクタンスにより発生する寄生磁場Ｈikを各センサーコイルの推定された位置において決定する。これらの寄生磁場は、各センサーコイルの軸に沿う寄生磁場の放射に基づいて、発信機コイルの座標フレームからセンサーコイルの座標フレームに変換される。この場の放射は以下の関係式を用いて各センサーコイルにより発生される寄生信号成分の理論的振幅を計算するために用いられる。
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上式中、
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の３個の値は発信機コイルの基準座標フレームにおける理論的な信号振幅値であり、Ｍjpは方向マトリクスの各成分である。
各センサーコイルの位置における寄生磁場Ｈikの振幅および方向を決定するために種々の方法を使うことができる。本発明の好ましい一実施形態においては、コイル間の相互インダクタンスおよび結果として生じる磁場を当該技術分野において周知の方法を用いて幾何学的考察に基づいて理論的に計算する。また、別の好ましい実施形態においては、一対の発信機コイルの相互インダクタンスを、当該コイルの一方の駆動回路をその駆動周波数で磁場を発生するように起動して、その周波数において他の一方のコイルに流れる電流を測定することにより決定する。さらに、これらの測定した相互インダクタンスを用いて、上述の説明のように、結果として生じる寄生磁場を計算する。
最後に、式（８）および式（９）に係数Ａijkmの理論値を代入して９個のＡij成分の補正値を決定し（７０）、これらの値を用いてプローブの位置および方向の座標を補正する（７２）。上記の工程（６８），（７０）および（７２）はプローブの位置および方向の座標が収斂するまで反復的に繰返されるのが好ましい。
上述の方法は３個の発信機コイルおよび３個のセンサーコイルから成るシステムに基づいて説明したが、本発明の方法はより多数または少数のコイルまたはアンテナを使用する他の電磁式目的物追跡システムにも同等に適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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