デジタル信号方式を用いた無線式位置トランスデューサ
【課題】物体を追跡する装置を提供する。
【解決手段】物体を追跡する装置は、物体に取り付けられるように構成された位置トランスデューサを含む。位置トランスデューサは、デジタルマイクロコントローラを含み、そのマイクロコントローラは、複数の出力ピンを含み、マイクロコントローラは、それらの出力ピンの少なくとも一つに、選択された周波数で交流デジタル出力を生み出すように動作する。少なくとも一つの送信アンテナが、少なくとも一つの出力ピンに直接接続されていて、その少なくとも一つの送信アンテナが交流デジタル出力に応答して選択された周波数で磁界を送信するようにされている。フィールドセンサーが、磁界を検出し、その磁界に応答して信号を生み出す。プロセッサがその信号を受信し、位置トランスデューサの座標を求めるために、その信号を処理する。
【解決手段】物体を追跡する装置は、物体に取り付けられるように構成された位置トランスデューサを含む。位置トランスデューサは、デジタルマイクロコントローラを含み、そのマイクロコントローラは、複数の出力ピンを含み、マイクロコントローラは、それらの出力ピンの少なくとも一つに、選択された周波数で交流デジタル出力を生み出すように動作する。少なくとも一つの送信アンテナが、少なくとも一つの出力ピンに直接接続されていて、その少なくとも一つの送信アンテナが交流デジタル出力に応答して選択された周波数で磁界を送信するようにされている。フィールドセンサーが、磁界を検出し、その磁界に応答して信号を生み出す。プロセッサがその信号を受信し、位置トランスデューサの座標を求めるために、その信号を処理する。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、概して、位置検出システムに関し、より詳しく言うと、無線式位置トランスデューサの動作に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
医療手技に関わる物体の座標を追跡するためのさまざまな方法およびシステムが当業者に知られている。これらのシステムのいくつかは、磁界の送信および受信に基づいている。いくつかの場合では、磁界は、体の外側の放射器によって送信されて、体内の物体に固定されたセンサーによって受信され、他の場合では、体内の物体に取り付けられた放射器が体の外側の受信機に向けて磁界を送信する。検出された磁界に基づいて物体の座標を算出するための基本的な技術は、いずれの場合でもほぼ等しい。
【０００３】
例えば、ベン−ハイム（Ben-Haim）に付与された米国特許第５，３９１，１９９号および同第５，４４３，４８９号は、その開示内容が参照することによって本明細書に組み込まれ、体内のプローブの座標が、ホール効果デバイス、コイル、または、その他のアンテナ、のような一つまたは複数の磁界トランスデューサを用いて求められる、システムを記載している。そのようなシステムは、医療用プローブまたはカテーテルに関する位置情報を生み出すために用いられる。コイルのようなセンサーが、プローブ内に配置されていて、外側から加えられた磁界に応答して信号を生み出す。磁界は、既知の外部基準フレームに固定され、相互に隔てられた複数の位置にある放射器コイルのような磁界トランスデューサによって生み出されている。それに代わって、プローブ内の送信アンテナが、磁界を生み出し、そして、その磁界が体の外側の受信機によって検出されてもよい。
【０００４】
ＰＣＴ特許公開ＷＯ９６／０５７６８号、米国特許第６，６９０，９６３号、および、米国特許出願公開第２００２／００６５４５５号は、全てベン−ハイムら（Ben-Haim et al.）によるもので、それらの開示内容は参照することによって本明細書に組み込まれ、カテーテルの先端に関する６次元の位置および方向の情報を生み出すシステムを記載している。このシステムは、例えばカテーテルの遠位の端部などのカテーテルの配置可能な部位に隣接した複数のセンサーコイルと、外部の基準フレームに固定された複数の放射器コイルと、を用いている。センサーコイルは、放射器コイルによって生み出された磁界に応答して信号を生み出し、その信号が６次元の位置および方向の座標の算出を可能にしている。
【０００５】
米国特許第６，２３９，７２４号は、ドロンら（Doron et al.）に付与され、その開示内容は、参照することによって本明細書に組み込まれ、体内の物体の座標を提供するための無線式の遠隔測定システムを記載している。そのシステムは、植え込み可能な遠隔測定ユニットを含み、そのユニットは、（ａ）遠隔測定ユニットに電力を供給するために、体の外側から受信した電力信号を電力に変換する第１のトランスデューサと、（ｂ）体の外側から受信したポジショニングフィールド信号を受信する第２のトランスデューサと、（ｃ）ポジショニングフィールド信号に応答して、ロケーティング信号を体の外側の部位に送信する第３のトランスデューサと、を有する。
【０００６】
米国特許出願公開第２００３／０１２０１５０号は、ゴバリ（Govari）に付与され、その開示内容は参照することによって本明細書に組み込まれ、無線式のトランスポンダが物体に固定されている、システムを記載している。そのトランスポンダは、固定された放射器によって生み出された電磁界に応答して、信号電流がその中を流れる少なくとも一つのセンサーコイルと、無線周波数（ＲＦ）の駆動フィールドを受け取り駆動フィールドからの電気エネルギーを搬送してトランスポンダに電力を供給する電力コイルと、を含んでいる。電力コイルは、信号電流に応答して、信号受信機に出力信号を送信し、信号受信機がその出力信号を処理して物体の座標を求める。
【０００７】
米国特許第５，０９９，８４５号は、ベッツら（Besz et al.）に付与され、その開示内容は参照することによって本明細書に組み込まれ、医療器具の位置決定装置を記載していて、その装置は、物体（ヒトの体のような）内に挿入される器具の一部を形成する放射素子を有している。その素子は、信号を放射し、その信号が少なくとも一つの受信素子によって検出される。受信された信号のエネルギーレベルが、受信素子からの放射素子の距離を測定するのに用いられ、次にその距離が、操作者が物体内での器具の位置を求めることができるように、器具の操作者に表示される。
【０００８】
米国特許第５，７６２，０６４号は、ポルバーニ（Polvani）に付与され、その開示内容が参照することによって本明細書に組み込まれ、体内の磁気プローブの位置を求めるための磁気的な医療用位置決定システムおよび方法を記載している。離れて配置された少なくとも２つの磁力計が、体の内側のプローブの望ましい位置の近くで体の外側部分の領域に固定される。プローブの３次元磁界が、磁力計で検出され、プローブの位置が検出された３次元磁界の位置に基づいて求められる。
【０００９】
〔発明の概要〕
本明細書で以下に記載される本発明の実施の形態では、小型の無線式位置トランスデューサが、患者の体内に挿入される物体に固定されている。そのトランスデューサは、例えば、移植片内に収容されていて、または、患者に手術手技を実施するのに用いられる器具に取り付けられている。位置トランスデューサは磁界を生み出し、その磁界は、典型的には（しかし、必ずということではなく）患者の体の外側の、固定された位置にある受信機によって検出される。検出された磁界に応答して、受信機は位置信号を出力し、その位置信号は、トランスデューサの、したがって、物体の、体内での座標を求めるために分析される。
【００１０】
本発明のいくつかの実施の形態では、位置トランスデューサは、デジタルマイクロコントローラを含み、そのマイクロコントローラがトランスデューサの動作を制御する。そのマイクロコントローラは、磁界を生み出すためにコイルアンテナのような一つまたは複数の送信アンテナを駆動するために結合されている。トランスデューサをできるだけ小さくそしてできるだけ簡単にするために、アンテナはマイクロコントローラの出力ピンに直接接続されていて、すなわち、マイクロコントローラとコイルとの間に介在する追加のアナログ増幅器なしに接続されている。マイクロコントローラは、所望の駆動周波数で、これらの出力ピンの間に、方形波などの交流デジタル出力を出力するようにプログラムされている。その結果、アンテナは、駆動周波数の磁界を生み出し、受信機がこの駆動周波数で磁界を検出するように同調される。ある実施の形態では、３個のコイルが、異なる方向で巻かれていて、３つの異なる区別可能な磁界を送信するために、マイクロコントローラの異なるピンによって駆動される。
【００１１】
本発明のいくつかの実施の形態では、マイクロコントローラは、無線式ダウンリンクを介してデジタルデータを受信するように構成されていて、トランスデューサが体内に配置された状態で外部から制御および再プログラミングできるようになっている。この目的のために、無線周波数（ＲＦ）搬送波が、体の外側のアンテナから、トランスデューサに向けて送信される。その搬送波は、データをセンサーに搬送するために、振幅変調されている。搬送波は、共振回路中のコイルのようなアンテナによって受信されて、アンテナは整流器を介してマイクロコントローラの入力ピンに直接接続されている。増幅器またはアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器は、この受信回路には必要ない。そうではなく、マイクロコントローラは、整流器によって供給される包絡線のレベルを単に検出する。
【００１２】
ある実施の形態では、無線式ダウンリンクは、トランスデューサによって生み出される磁界の望ましい駆動周波数で高周波数の搬送波信号を変調することによって、周波数同期化信号を位置トランスデューサに送信するために用いられる。マイクロコントローラは、送信アンテナを変調された搬送波信号に正確に同期させて駆動する。体の外側の受信機は、同期化信号の周波数に（そしておそらく位相にも）同調され、したがって、大きなバックグラウンドノイズが存在していても、位置トランスデューサによって送信された弱い磁界を高い信頼性で検出できる。したがって、デジタル制御されたトランスデューサは、正確な周波数および位相制御を、最小の追加の回路を用いて、かつ、トランスデューサ内の高価な周波数制御コンポーネントを必要とせずに、獲得する。
【００１３】
本発明のいくつかの実施の形態では、デジタルマイクロコントローラへの電力が、体の外側の無線周波数（ＲＦ）放射器から誘導的に供給される。ＲＦ電力は、トランスデューサユニット中の一つまたは複数の電力コイルに電流が流れるようにする。その電流が整流されて、整流された電流が調整器に入力され、調整器が適切なＤＣ電圧をマイクロコントローラに供給する。
【００１４】
ある実施の形態では、マイクロコントローラは、フラッシュメモリのような、プログラム可能な不揮発性メモリを含んでいる。トランスデューサが患者の体内に配置された状態で、メモリを再プログラミングするために、マイクロコントローラへの入力電圧のレベルが通常の動作電圧からプログラミングに必要なより高い電圧レベルへ切り換えられる。電圧レベルの切り換えは、簡単な一定出力の調整器を用いて達成され、その調整器はマイクロコントローラの切り換え可能な入力ピンに接続されている。マイクロコントローラは、内部的にこの入力ピンを切り換えて、調節器のグランド出力ピンが、交互に、接地状態、および、接地状態から選択された電圧だけ高いフロート状態、になる。調整器のグランドピンをフロート状態にすることによって、マイクロコントローラへの電圧入力レベルが上昇し、無線式ダウンリンクを介してトランスデューサに送信されたデジタルデータでメモリを再プログラミングできるようになる。同様の方法が、トランスデューサがその電力供給源として、誘導されたＲＦ電力ではなく、バッテリーを含んでいる場合に、遠隔プログラミングに対しても用いられてよい。
【００１５】
したがって、本発明のある実施の形態に基づいて、物体を追跡する装置が提供され、その装置は、
物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、そのトランスデューサは、
複数の出力ピンを含むデジタルマイクロコントローラであって、そのマイクロコントローラが、出力ピンの少なくとも一つに、選択された周波数で交流デジタル出力を生み出すように動作する、デジタルマイクロコントローラ、および、
出力ピンの少なくとも一つに直接接続された少なくとも一つの送信アンテナであって、少なくとも一つの送信アンテナが、交流デジタル出力に応答して選択された周波数で磁界を送信する、少なくとも一つの送信アンテナ、 を含む、位置トランスデューサと、
磁界を検出するように、かつ、磁界に応答して信号を生み出すように、構成されたフィールドセンサーと、
位置トランスデューサの座標を求めるために、信号を受信して処理するように結合されたプロセッサと、
を具備する。
【００１６】
開示された実施の形態では、少なくとも一つの送信アンテナは、選択された周波数の付近の共振周波数を有するコイルを含んでいる。典型的には、デジタルマイクロコントローラの複数の出力ピンは、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、コイルは第１および第２のピンの間に直接接続されている。デジタルマイクロコントローラは、第１および第２の出力ピンに、選択された周波数で相異なる位相の第１および第２の交流デジタル出力を、各々、生み出すように動作してよい。
【００１７】
開示されたある実施の形態では、交流デジタル出力は、方形波を含んでいる。
【００１８】
いくつかの実施の形態では、複数の出力ピンは、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、少なくとも一つの送信アンテナは、少なくとも第１および第２のアンテナコイルを含み、第１および第２のアンテナコイルは、各々、第１および第２の出力ピンに直接接続されていて、デジタルマイクロコントローラは、第１および第２のアンテナコイルを交互に駆動するために、第１および第２の出力ピンに交流デジタル出力を生み出すように動作する。ある実施の形態では、複数の出力ピンは、もう一つの出力ピンを含み、第１および第２のアンテナコイルは、もう一つの出力ピンと、第１および第２の出力ピンとの間に、各々、直接接続されている。典型的には、少なくとも第１および第２のアンテナコイルは、互いに直交する軸を中心にして巻かれている。
【００１９】
いくつかの実施の形態では、装置は、基準送信機であって、その送信機は、無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作し、その信号は、バイナリデータ(binary data)を位置トランスデューサに搬送するように変調されていて、位置トランスデューサは、受信アンテナを含み、受信アンテナは、信号を受信するように適合されている、基準送信機と、復調回路であって、その復調回路は、バイナリデータを復調してデジタルマイクロコントローラへ通過させるように受信アンテナに結合された、復調回路と、を含み、デジタルマイクロコントローラは、バイナリデータに応答して交流デジタル出力を生み出すように構成されている。開示されたある実施の形態では、ＲＦ信号は、予め決められたデータ速度でバイナリデータに応答して振幅変調されていて、デジタルマイクロコントローラは、デジタル入力ピンを含み、復調回路は、整流器を含み、整流器は、受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続されていて、ＲＦ信号を整流し、整流されたＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続する。典型的には、バイナリデータは、同期化信号を含んでいる。
【００２０】
いくつかの実施の形態では、装置は、電力送信機を含み、その電力送信機は、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを位置トランスデューサに送信するように動作し、位置トランスデューサは、送信されたＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナと、直流（ＤＣ）入力をデジタルマイクロコントローラに供給するためにＲＦエネルギーを整流するように接続された整流器と、を含む。
【００２１】
開示されたある実施の形態では、位置トランスデューサは、無線式装置であり、その装置は、被験者の体に挿入するためにカプセル封入されている。必要な場合には、位置トランスデューサは、体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加的なセンサーを含み、その少なくとも一つの追加的なセンサーは、センサーの読み取り値を送信するためにマイクロコントローラに接続されていて、それによって、少なくとも一つの送信アンテナを介して、センサーの読み取り値を送信する。
【００２２】
本発明のある実施の形態に基づけば、さらに、物体を追跡するための装置が提供され、その装置は、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機と、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、その位置トランスデューサは、
ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
ＲＦ信号から基準周波数を受信するように、かつ、少なくとも一つのアンテナを駆動して基準周波数で磁界を生み出すように、少なくとも一つのアンテナに接続されている、デジタルマイクロコントローラ、 を含む、位置トランスデューサと、
基準周波数で磁界を検出するように同調され、かつ、磁界に応答して信号を生み出すように構成されている、フィールドセンサーと、
位置トランスデューサの座標を求めるために、信号を受信して処理するために接続された、プロセッサと、
を含む。
【００２３】
開示されたある実施の形態では、デジタルマイクロコントローラは、デジタル入力ピンを含み、位置トランスデューサは、整流器を含み、その整流器は、少なくとも一つのアンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続されていて、ＲＦ信号を整流し、整流されたＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続する。
【００２４】
それに加えて、または、それに代わって、デジタルマイクロコントローラは、少なくとも一つのアンテナを駆動して、変調されたＲＦ信号に対して予め決められた位相関係にある磁界を生み出すように動作し、フィールドセンサーは、位相関係に応答して磁界を検出するように構成されている。
【００２５】
開示されたある実施の形態では、デジタルマイクロコントローラは、入力ピンおよび出力ピンを含み、少なくとも一つのアンテナは、入力ピンの少なくとも一つに接続されている受信アンテナと、出力ピンの少なくとも一つに接続されている送信アンテナと、を含んでいる。典型的には、デジタルマイクロコントローラは、出力ピンの少なくとも一つに基準周波数で方形波を生み出すことによって送信アンテナを駆動するように動作する。
【００２６】
本発明のある実施の形態に基づけば、無線式装置がさらに提供され、その装置は、
バイナリデータを受信するように構成されたデジタル入力ピンを含むデジタルマイクロコントローラと、
バイナリデータを無線式装置に搬送するように予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を、受信するように構成された、受信アンテナと、
ＲＦ信号を整流し、かつ、整流されたＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続された、整流器と、
を含む。
【００２７】
開示されたある実施の形態では、整流器は、受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直列に接続された単一のダイオードを含む。
【００２８】
典型的には、ＲＦ信号は搬送周波数を有し、受信アンテナは、搬送周波数の付近で共振するコイルを含む。
【００２９】
ある実施の形態では、デジタルマイクロコントローラは、整流されたＲＦ信号がデジタル入力ピンに現れることでデジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、構成されている。
【００３０】
いくつかの実施の形態では、装置は送信アンテナを含み、デジタルマイクロコントローラはデジタル出力ピンを含み、そのデジタル出力ピンは、送信アンテナを駆動してバイナリデータに応答して磁界を送信するように接続されている。典型的には、デジタルマイクロコントローラは、バイナリデータの変調速度と同期して方形波をデジタル出力ピンに生み出すように構成されている。
【００３１】
本発明のある実施の形態に基づけば、無線式装置がさらに提供され、その装置は、
直流（ＤＣ）電圧を生み出すように構成された電源と、
電源に接続された電力入力、電力出力、および、グランド出力を含む調整器であって、その調整器は、ＤＣ電圧に応答して、電力出力とグランド出力との間に第１の電圧を生み出すように動作する、調整器と、
調整器のグランド出力に接続された第１の端子、および第２の端子、を含むダイオードと、
デジタルマイクロコントローラであって、そのデジタルマイクロコントローラが、
第１の電圧で動作しているときに読み出し専用モードでアクセス可能であり、第１の電圧より高い第２の電圧で動作しているときにプログラム可能な、不揮発性メモリ、
調整器の電力出力に接続された電力入力、
ダイオードの第２の端子に接続されたグランドピン、
入力ピンであって、入力ピンが、グランドピンに接続された第１の構成と入力ピンがフロート状態にある第２の構成との間を、マイクロコントローラによって切り換え可能な、入力ピン、および、
空中を通って送信されるデータ信号を受信するように接続されたデータ入力であって、そのデータ信号がプログラミング命令とデータとを含む、データ入力、 を含む、デジタルマイクロコントローラと、
を具備し、
マイクロコントローラが、プログラミング命令に応答して、入力ピンを第１の構成から第２の構成に切り換え、それによって、電力入力とグランドピンとの間の電圧を第２の電圧まで上昇させ、かつ、入力ピンが第２の構成である間にデータを不揮発性メモリに書き込むように構成されている。
【００３２】
開示されたある実施の形態では、デジタルマイクロコントローラは、データに応答して、無線式装置の座標を求めるのに用いるための信号を送信するように構成されている。
【００３３】
ある実施の形態では、不揮発性メモリは、フラッシュメモリを含む。
【００３４】
典型的には、データ信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を含み、その無線周波数信号は、バイナリデータを装置へ搬送するように変調されていて、装置は、ＲＦ信号を受信するように構成された受信アンテナと、バイナリデータを復調してデジタルマイクロコントローラのデータ入力へ通過させるように受信アンテナに接続された復調回路と、を含んでいる。開示されたある実施の形態では、ＲＦ信号は、ＲＦ搬送波を含み、ＲＦ搬送波は、バイナリデータに応答して振幅変調されていて、復調回路は、整流器を含み、その整流器は、受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続されていて、ＲＦ信号を整流する。
【００３５】
本発明のある実施の形態に基づけば、物体を追跡する方法がさらに提供され、その方法は、
位置トランスデューサを物体に固定する過程であって、位置トランスデューサが、複数の出力ピンを含むデジタルマイクロコントローラを含む、過程と、
少なくとも一つの送信アンテナを出力ピンの少なくとも一つに直接接続する過程と、
選択された周波数で交流デジタル出力を、デジタルマイクロコントローラの出力ピンの少なくとも一つに生み出して、少なくとも一つのアンテナが、選択された周波数で磁界を送信するようにする過程と、
位置トランスデューサの座標を求めるために磁界を検出する過程と、
を含む。
【００３６】
本発明のある実施の形態に基づけば、物体を追跡する方法がさらに提供され、その方法は、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を基準送信機から送信する過程と、
位置トランスデューサを物体に固定する過程であって、位置トランスデューサが、ＲＦ信号を受信するため、かつ、磁界を送信するための少なくとも一つのアンテナと、ＲＦ信号から基準周波数を受信するように、かつ、少なくとも一つのアンテナを駆動して基準周波数で磁界を生み出すように、少なくとも一つのアンテナに接続されたデジタルマイクロコントローラと、を含む、過程と、
位置トランスデューサの座標を求めるために、基準周波数で磁界を検出する過程と、
を含む。
【００３７】
本発明のある実施の形態に基づけば、デジタルマイクロコントローラを含む無線式装置を操作する方法が提供され、その方法は、
バイナリデータを無線式装置に搬送するように予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信する過程と、
ＲＦ信号を整流するように、かつ、整流されたＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続するように、整流器を受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続することによって、受信アンテナをデジタルマイクロコントローラと接続する過程と、
を含む。
【００３８】
本発明が、図面と共に考慮される本発明の実施の形態の以下の詳細な記載からより十分に理解されるであろう。
【００３９】
〔実施の形態の詳細な説明〕
図１は、本発明のある実施の形態に基づく、手術に用いられる磁気的追跡システム２０の模式図である。外科医２２は、器具２４を用いて、患者２３に医療手技を施す。移植片２６は、手術部位で患者の体内に導入され、手術部位はこの例では患者の脚３０に位置している。追跡システムは、移植片２６および器具２４の位置を測定および表示して、外科医が、この例では膝関節手術である手術手技を実施するときの案内をする。追跡システムは、手術部位を含む作業体積の全体に亘って位置および方向座標を測定する。
【００４０】
移植片２６および器具２４は、小型の無線式位置トランスデューサを収容していて、そのトランスデューサは、以下に詳細に記載される。各位置トランスデューサは、典型的にはコイルである一つまたは複数の送信アンテナを含み、送信アンテナは磁界を生み出すように駆動される。器具２４および移植片２６の座標は、位置パッド３４のようなフィールドセンサーに対して求められ、そのフィールドセンサーは、患者の体に固定されていて、位置トランスデューサによって生み出された磁界を検出する。図１に示された例では、パッドは、移植片の近くの、患者のふくらはぎ、および、大腿部に配置されている。位置パッドは、図２に示されているように、コイルなどの検出アンテナを含んでいる。それに代わって、または、それに加えて、フィールドセンサーは、手術台に、または、患者２３の近くの別の構造に、固定されていてもよい。
【００４１】
器具２４および移植片２６内の位置トランスデューサによって生み出された磁界は、位置パッド３４中に電流を誘起し、その電流は、検出アンテナに対する位置トランスデューサの位置および方向を示している。誘起された電流（または電流に対応する電圧）に応答して、位置パッドは、位置信号を信号処理コンソール３８に送信する。コンソールは、器具２４および移植片２６の位置および方向座標を算出するために、受信した信号を処理する。コンピュータ４１（コンソール３８の機能をも実行することもある。）が、外科医に対して位置情報を図表的にディスプレイ４２上に表示する。例えば、外科医２２が手術手技中に器具を操作すると、ディスプレイは移植片２６に対する器具２４の位置および方向を表示してよい。
【００４２】
システム２０の使用が、説明の目的のために、整形外科手術に関連して示されているが、本発明の原理は、その他の無線式位置検出システムおよび応用にも同様に用いられてよい。例えば、本明細書に記載されたタイプの無線式位置トランスデューサは、心臓血管に用いるためのカテーテルのようなその他のタイプの医療移植片および器具に組み込まれてもよく、そして、非医療的用途にも同様に用いられてもよい。
【００４３】
図２は、本発明のある実施の形態に基づく、移植片２６内にカプセル封入された位置トランスデューサ５０の模式図である。それに代わって、トランスデューサ５０は、その他のタイプの移植片、器具、または、その他の侵襲的装置の中に収容されているか別な方法で取り付けられていてもよい。トランスデューサ５０は、この例示的な実施の形態では、一つまたは複数の送信コイル５２を含んでいて、その送信コイル５２は、典型的には、磁気コアに巻かれたコイル巻き線を含んでいる。トランスデューサ５０は、一つまたは複数の電力コイル６２、および、無線通信コイル６０を、さらに含んでいる。これらのコイルは、柔軟なプリント回路基板（ＰＣＢ）のような適切な基板５６に取り付けられていて、マイクロコントローラ５８、および、同じように基板に取り付けられた周辺回路素子５９、に接続されている。マイクロコントローラ５８は、例えば、テキサス・インスツルメンツ（Texas Instruments：アメリカ合衆国テキサス州ダラス（Dallas, Texas））によって製造された超低電力１６ビットＲＩＳＣ混合信号プロセッサ（ultra-low-power 16-bit RISC mixed-signal processors）のＭＳＰ４３０ファミリーの一つを含んでもよい。トランスデューサ５０は、典型的には、移植片内にカプセル封入されていて、トランスデューサの素子と、患者の組織および体液とが、接触するのを防止している。
【００４４】
マイクロコントローラ５８は、磁界を生み出すために送信コイル５２を駆動し、その磁界は、以下に記載されるように、位置パッド３４によって検出される。マイクロコントローラは、電力コイル６２によって受信された無線周波数（ＲＦ）エネルギーによって電力を供給され、通信コイル６０によって受信された制御信号を用いて制御される。典型的には、送信コイル５２によって生み出された磁界を検出するという位置パッドの役割に加えて、ＲＦエネルギーおよび制御信号は、位置パッド３４によって送信される。それに代わって、または、それに加えて、ＲＦ電力および通信信号は、別の供給源からトランスデューサ５０に送信されてもよい。さらに、それに代わって、または、それに加えて、トランスデューサ５０は、マイクロコントローラに電力を供給するためのバッテリー（図示されていない。）を含んでいてもよい。別の選択肢として、マイクロコントローラは、いずれの通信入力もなしに、トランスデューサ内のメモリに記憶されたマイクロコードに基づいて、独立して動作してもよい。
【００４５】
簡単化のために、図２は、送信コイルアセンブリおよび電力コイルアセンブリの各々で一つだけのコイルを示しているが、実際には、各アセンブリは、３つの送信コイルおよび３つの電力コイルというように、複数のコイルを典型的に含んでいる。送信コイルは、一つのコアに、互いに直交する方向で、一体に巻かれていてよく、一方、電力コイルは、別のコアに、互いに直交する方法で、一体に巻かれていてよい。それに代わって、送信コイルおよび電力コイルは、その開示内容が参照することによって本明細書に組み込まれる２００４年１月９日に出願された米国特許出願第１０／７５４，７５１号に、例えば、記載されているように、同じコアに重ねて巻かれていてもよい。
【００４６】
図３は、本発明のある実施の形態に基づく、位置パッド３４および位置トランスデューサ５０の機能的な要素を概略的に示すブロック図である。位置パッド３４は、処理ユニット７０を含み、処理ユニット７０は、コンソール３８との間で通信を行う。処理ユニットは、電力送信アンテナ７２を駆動して、ＲＦ電力を電力コイル６２に送信し、また、通信アンテナ７４を駆動して、同期化信号および制御信号を通信コイル６０に送信する。それに代わって、上述されたように、これらの機能は、システム２０内の別の送信機（図示されていない。）によって実行されてもよく、または、これらの機能は全て省略されてもよい。
【００４７】
検出コイル７６は、トランスデューサ５０内の送信コイル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ（全体で送信コイル５２と呼ぶ。）によって生み出された磁界を検出する。処理ユニット７０は、コンソール３８に搬送される位置信号を導出するために、検出コイル７６内に誘起された信号をフィルタリング、増幅、および、デジタル化する。上述されたように、送信コイルは、異なる空間的な向きの磁界を生み出すために、互いに直交する方向で典型的には巻かれている。同様に、検出コイル７６は、検出コイル７６が検出する磁界の方向的な分解能を与えるために、相互に直交する方向で巻かれていてよい。それに代わって、異なる個数および異なる構成の送信コイルおよび検出コイルが、用いられてもよい。例えば、空間を節約しトランスデューサ５０の複雑さを減らすために、トランスデューサは、一つまたは２つのみのコイルを含んでいてもよい。それに加えて、または、それに代わって、送信コイル、および／または、検出コイルは、非同軸的であってよく、各コイルが別個のコアに巻かれていてもよい。その他のコイル構成が、当業者には明らかであろう。
【００４８】
電力コイル６２によって受信されたＲＦエネルギーは、整流器７８によって整流され、したがって、整流器７８は、電圧制御回路８０へのＤＣ入力を生み出す。この回路は、マイクロコントローラ５８の適切なピン８２に調整された電圧を供給するように接続されている。マイクロコントローラへの入力電圧は、図７を参照して以下に記載されるように、変更されてもよい。
【００４９】
通信コイル６０からの同期化信号および制御信号は、復調回路８４によって復調され、復調回路８４は、二進の振幅変調された信号をマイクロコントローラの別のピン８２に出力する。復調回路の動作は、図５および図６を参照して、以下に記載される。図３には唯一つの通信コイルが示されているが、トランスデューサ５０は、それに代わって、２つまたは３つの通信コイルを含んでいてもよく、それらのコイルは直交する方向で巻かれていてもよい。これらのコイルは、復調回路に対して全て並列にまたは直列に接続されていてよい。
【００５０】
さらに別のピン８２（図３では、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが付されている。）が、送信コイル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを駆動するために接続されている。送信コイルの各々は、それぞれのピン（Ａ，Ｂ，Ｃ）と共通のピンＤとの間に接続されている。これらのピンは、典型的には、汎用入力／出力（ＧＰＩＯ）ピンであり、マイクロコントローラによって、ソフトウェアの制御の下で、高（二進１）電圧値または低（二進０）電圧値にセットされる。図３に示された実施の形態では、これらのピンは、マイクロコントローラのチップの外部の増幅器のような能動コンポーネントが介在することなく、コイル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに直接接続されている。
【００５１】
図４は、本発明のある実施の形態に基づいて、マイクロコントローラ５８によってピンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに生み出された駆動信号９０，９２を模式的に示したグラフである。この実施の形態では、マイクロコントローラのピンは、プログラム指令に基づいて、所望の送信周波数で方形波を生み出すように駆動される。典型的には、送信周波数は、可聴範囲であり、例えば、５ｋＨｚ前後であるが、より高いまたはより低い周波数範囲が、それに代わって、用いられてもよい。それに代わって、マイクロコントローラが適正な計算能力およびデジタルＩ／Ｏ能力を備えている場合には、マイクロコントローラは、三角波または正弦波を近似した出力のような、その他の形状の交流デジタル出力を生み出してもよい。送信コイル５２（コイル、および、おそらく、マイクロコントローラのピンに取り付けられたその他の受動的コンポーネント、に接続された配線と共に）は、送信周波数の付近で共振周波数を有し、より高い周波数をフィルタリングして除去するように設計されている。その結果、送信コイルは、図４に示された方形波信号を、ほぼ正弦波の形に平滑化する。
【００５２】
検出コイル７６は、結果として得られた正弦波の磁界を検出する。マイクロコントローラのピンとコイルとの間に外部の増幅器が存在しないことは、磁界が弱いことを意味し、したがって、位置パッド３４がトランスデューサ５０の直ぐ近くに配置されることが望ましい。もう一方では、送信される磁界の周波数は、非常に正確に制御でき、検出コイル７６は、好都合に非常に高いＱを有することができ、駆動信号９０，９２の周波数に正確に同調される。送信周波数を好都合に制御するのに用いることのできる方法が、図５および図６を参照して以下に記載される。
【００５３】
図４に示されているように、マイクロコントローラ５８は、プッシュプル構成で送信コイル５２を駆動するようにプログラムされていてよい。この目的のために、各コイルの両側は、マイクロコントローラの能動出力ピンに接続されていて、能動出力ピンは、逆の極性の信号で駆動されている。図示された例では、コイル５２Ａの片側でピンＡに信号９０を加え、同時に、コイル５２Ａの反対側でピンＤに逆の極性の信号９２を加えることによって、コイル５２Ａは駆動される。この特徴によって、コイルを流れる電流が、したがって、送信される信号の強度が、増加される。
【００５４】
図３に示されているように、複数の送信コイルが設けられている場合、マイクロコントローラ５８は、それらのコイルを時間領域の多重化（ＴＤＭ）モードで駆動してよく、各コイルは、一連の予め割り当てられたタイムスロット内で、順番に、送信する。したがって、図４に示された例では、コイル５２Ａが磁界を送信するように駆動されている間は、非送信中のコイル５２Ｂ，５２Ｃ（ピンＢ，Ｃで）は、戻りピンＤと同じ極性の信号９２で駆動されている。その結果、送信中のコイル５２Ａによって引き上げられることによって、コイル５２Ｂ，５２Ｃを流れる寄生電流が抑止される。続いて、ピンＢおよびピンＣの各々が、順番に、割り当てられたタイムスロットの間に信号９０で駆動され、その間は、残りのピンは信号９２で駆動される。
【００５５】
必要な場合には、マイクロコントローラ５８は、磁界を生み出すため用いられるのと同じＧＰＩＯピンを用いて、符号化されたメッセージを送信するようにプログラムされていてよい。例えば、システム２０のスタートアップ時に、マイクロコントローラは、センサーＩＤおよび較正パラメータを送信してよい。これらのメッセージは、検出コイル７６を用いてコンソール３８によって受信される。
【００５６】
図５は、本発明のある実施の形態に基づいて、通信アンテナ７４によって送信される振幅変調された高周波数信号９４を模式的に示すグラフである。信号９４は、高周波数ＲＦ搬送波を含み、その搬送波は、典型的には、４０ＭＨｚの範囲内にあるが、より高いまたはより低い周波数範囲が用いられてもよい。搬送波は、データをセンサーに搬送するために、振幅変調されている。図に示された例では、変調周期Ｔは、２００マイクロ秒であり、言い換えれば、搬送波は、５ｋＨｚで変調されていて、この周波数は、駆動信号９０，９２（図４）の例示的な周波数と等しい。
【００５７】
図６は、本発明のある実施の形態に基づく、復調回路８４の細部を模式的に示した電気回路図である。キャパシタ９６は、通信コイル６０の両端に接続されていて、信号９４の搬送波の周波数を共振周波数とする共振回路を画定している。そのコイル回路は、整流器（ダイオード９８など）を通して、マイクロコントローラ５８のＧＰＩＯピンなどの一対のピン８２に直接接続されている。復調回路は、整流器とマイクロコントローラとの間にキャパシタ１００のようなフィルターを含んでいてよい。しかし、増幅器、Ａ／Ｄ変換器、または、その他の能動的なコンポーネントは、いずれも、必要ではない。そうではなく、マイクロコントローラ５８は、復調回路８４によって供給される信号９４の包絡線のレベルを単に検出する。
【００５８】
図５および図６によって示された例では、４０ＭＨｚの搬送波の包絡線変調が、５ｋＨｚのクロックをマイクロコントローラ５８に搬送するために用いられている。マイクロコントローラは、マイクロコントローラがコイル６０から受信した入力クロックの周波数での磁界を生み出すように、送信コイル５２を駆動するように、プログラムされている。したがって、アンテナ７４は、基準送信機として役立ち、トランスデューサ５０の送信周波数は、アンテナ７４によって送信される搬送波の変調周波数を単に設定することによって、コンソール３８によって外部から制御される。この同じクロック速度が、システム２０全体を通して用いられ、処理ユニット７０内のフィルター回路（図示されていない）が、この同じ周波数に正確に同調される。その他の同期化は必要ない。システムの全ての要素が同じ基本周波数に同調されているので、時間の経過と共に周波数の小さな変化が生じても、問題にはならない。さらに、信号９４の変調と駆動信号９０，９２との間の位相関係が既知なので、処理ユニット７０は、大きなバックグラウンドノイズが存在する場合でも、トランスデューサ５０によって生み出された弱い磁界を正確に検出するために、位相感知検出を用いることができる。
【００５９】
図５に示された信号９４は、タイミング信号を搬送するために、単に、断続的に変調されているが、より複雑な変調パターンも、バイナリデータを搬送するために用いられてよい（この種のデジタル変調は、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）と一般的に呼ばれている）。データは、マイクロコントローラ５８への動作命令を含んでいてよい。それに加えて、または、それに代わって、このデータチャネルは、以下に記載されるように、トランスデューサ５０に記憶されたソフトウェアコードを再プログラミングするのに用いられてもよい。
【００６０】
典型的には、マイクロコントローラ５８は、トランスデューサ５０がシステム２０での位置検出のために用いられているアクティブ状態ではないときは、「スリープ」状態である。必要なときにマイクロコントローラを「ウエイクアップ」させるためには、回路８４から復調された信号を受信するように接続されたマイクロコントローラのピンが、そのピンの信号が特定されたインタラプトを生み出すように、選択される。このインタラプトは、マイクロコントローラにそのオペレーションプログラムの実行を開始させ、上述したようにコイル５２の駆動を開始させる。したがって、入力データすなわちアンテナ７４によって送信されたクロック信号自体が、トランスデューサをウエイクアップさせ、動作を開始させる。
【００６１】
図７は、本発明のある実施の形態に基づく、電圧制御回路８０およびマイクロコントローラ５８の要素を模式的に示したブロック図である。整流器７８は、典型的には、ローパスフィルター（図示されていない。）を備えた全ブリッジ整流器を含み、電力コイル６２によって受信されたＲＦエネルギーの強さに応じて、可変ＤＣ電圧を出力する。ＤＣ調整器１０４は、この可変ＤＣ電圧を受け取り、マイクロコントローラ５８を動作させるのに必要な、典型的には２．５Ｖの範囲内の一定レベルの電圧を出力する。調整器１０４は、例えば、ナショナル・セミコンダクター（National Semiconductor：アメリカ合衆国カリフォルニア州サンタ・クララ（Santa Clara, California））によって製造された、（マイクロＳＭＤパッケージの）ＬＰ３９８３マイクロ電力・低零入力電流（micropower, low quiescent current）ＣＯＭＳ電圧調整器を含んでいてよい。この調整器は、２．５Ｖの出力電圧を供給する。調整器１０４の正電圧出力ピンは、マイクロコントローラの電力入力ピン（ＰＷＲ）に接続されていて、一方、グランド出力ピンは、以下に記載される理由から、ＧＰＩＯピンに接続されている。ダイオード１０６は、このＧＰＩＯピンと、マイクロコントーラのグランドピンと、の間に接続されている。しかし、通常は、マイクロコントローラ内の内部スイッチ１０８は、ＧＰＩＯピンをグランドに接続していて、マイクロコントローラが、調整器１０４によって出力された動作電圧レベルを受け取るようにされている。
【００６２】
典型的には、マイクロコントローラ５８は、フラッシュメモリのような、不揮発性読み出し専用メモリ１０２を含み、そのメモリは、マイクロコントローラによって動作中に用いられるソフトウェア（マイクロコード）を記憶している。メモリ１０２は、図に示されているように、マイクロコントローラのチップ上に配置されていてよく、または、チップの外部に配置されていてもよい。フラッシュメモリに書き込むためには、マイクロコントローラに、動作目的のために調整器１０４によって通常供給されているものよりも高いＤＣ電圧を供給する必要がある。より高い電圧を供給するために、スイッチ１０８は、図７に示されているように、開かれて、ＧＰＩＯピンが、グランドに対して、ダイオード１０６の順方向電圧降下にほぼ等しい電圧だけ高い、フロート状態になるようにされる。その結果、より高い電圧（この例では、約３．７Ｖ）が、ＰＷＲ入力ピンとグランドとの間に現れる（必要な場合には、より高い電圧を得るために、追加のダイオードがダイオード１０６と直列に接続されてもよい）。より高い電圧によって、フラッシュメモリが再プログラミングされるようになる。
【００６３】
トランスデューサ５０の動作中にメモリ１０２が再プログラミングされなければならないと判定された場合、予め決められた一連のビットは、通信アンテナ７４が送信する信号に変調される。通信コイル６０は、その信号を受信し、復調器８４は、一連のビットを復調してマイクロコントローラ５８に入力する。マイクロプロセッサは、この一連のビットがプログラミングモードに入るための命令であることを認識するようにプログラムされている。この命令に応答して、マイクロプロセッサはスイッチ１０８を開き、したがって、調整器１０４のグランド側に接続されたＧＰＩＯピンをフロート状態にする。その結果、マイクロコントローラへの入力電圧は増加する。プログラミングモードに入ると、マイクロコントローラは、アンテナ７４によって送信されるデータを受信し続け、このデータをフラッシュメモリに書き込み、したがって、例えば、フラッシュメモリに以前に記憶されていたプログラムに上書きする。プログラミングシーケンスの完了時に、マイクロコントローラは、スイッチ１０８を閉じて、ＧＰＩＯピンをグランドに接地し、通常の動作モードに戻す。
【００６４】
したがって、電圧制御回路８０は、標準的な定電圧調整器を入力として用いることによって、マイクロコントローラ５８が、それ自身の入力電圧を変更するための、非常に簡単かつ経済的な方法を提供する。特別のプログラミング回路、または、高電圧調整器は、何れも必要ない。本発明のこの態様によって、位置トランスデューサ５０が移植片２６内へカプセル封入された後にプログラミングできるようになり、さらに、現場での再プログラミングおよびソフトウェアのアップグレードでさえもできるようになる。この実施の形態の原理は、外部から電力を供給されていても（トランスデューサ５０の場合のように）、また、内部のバッテリーによって電力を供給されていても、その他のタイプの無線式装置のプログラミングに適用されてよい。この方法は、マイクロコントローラ５８の再プログラミングだけでなく、較正ルックアップテーブルのようなその他の記憶されたデータをフラッシュメモリ１０２に書き込むためにも、用いられてよい。
【００６５】
より一般化して言えば、本発明の実施の形態は無線式位置トランスデューサに関連してこれまで記載されたが、本発明の態様はその他のタイプの無線式デジタルトランスデューサおよびセンサーで実現されてもよい。例えば、上述された方法および装置の構成は、位置の検出に加えて、温度、圧力、および／または、流量などの生理学的パラメータを検出するために用いられる植え込み可能な装置で用いられてよい。その場合、マイクロコントローラは、上述されたような方法で、センサーの読み取り値を送信してよい。それに代わって、別個の送信チャネルが、センサーの読み取り値を送信するために、設けられてもよい。例えば、読み取り値は、送信コイル５２とは別個の、専用のアンテナを用いて送信されてよい。それに加えて、または、それに代わって、センサーの出力は、別個の専用のマイクロコントローラによって処理されてもよい。
【００６６】
したがって、上記の実施の形態が例として記載されたこと、および、本発明が本明細書に具体的に示され記載されたものに限定されないことが適正に評価されるであろう。そうではなく、本発明の範囲は、本明細書に記載されたさまざまな特徴部の組み合わせおよび部分的な組み合わせの両方、および、これまでの記載を読んだときに当業者が思いつき従来技術では開示されていないさまざまな特徴部の変形および変更、を含む。
【００６７】
〔実施の態様〕
この発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
（１）物体を追跡する装置において、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、前記位置トランスデューサが、
複数の出力ピンを備え、前記出力ピンの少なくとも一つに、選択された周波数の交流デジタル出力を生み出すように動作する、デジタルマイクロコントローラ、および、
前記出力ピンの前記少なくとも一つに直接接続された少なくとも一つの送信アンテナであって、前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記交流デジタル出力に応答して、前記選択された周波数の磁界を送信する、少なくとも一つの送信アンテナ、
を含む、位置トランスデューサと、
前記磁界を検出し、前記磁界に応答して信号を生み出すように構成されたフィールドセンサーと、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記信号を受信し処理するように接続されたプロセッサと、
を具備する、装置。
（２）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記選択された周波数付近の共振周波数を有するコイルを含む、
装置。
（３）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記少なくとも一つの送信アンテナがコイルを含み、
前記デジタルマイクロコントローラの前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記コイルが、前記第１および第２の出力ピンの間に直接接続されている、
装置。
（４）前記実施態様（３）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記第１および第２の出力ピンの各々に、前記選択された周波数で互いに逆の位相の第１および第２の交流デジタル出力を生み出すように動作する、
装置。
（５）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記交流デジタル出力が方形波を含む、
装置。
（６）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、少なくとも第１および第２のアンテナコイルを含み、前記第１および第２のアンテナコイルが、各々、前記第１および第２の出力ピンに直接接続されていて、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記第１および第２の出力ピンに前記交流デジタル出力を生み出して、前記第１および第２のアンテナコイルを交互に駆動するように動作する、
装置。
（７）前記実施態様（６）に記載の装置において、
前記複数の出力ピンが、追加の出力ピンを含み、
前記第１および第２のアンテナコイルが、前記追加の出力ピンと前記第１および第２の出力ピンとの間に、各々、直接接続されている、
装置。
（８）前記実施態様（６）に記載の装置において、
前記少なくとも第１および第２のアンテナコイルが、互いに直交する軸を中心にして巻かれている、
装置。
（９）前記実施態様（１）に記載の装置において、
位置トランスデューサにバイナリデータを搬送するように変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機（reference transmitter）をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、前記信号を受信するように構成された受信アンテナ、および、前記バイナリデータを復調して前記デジタルマイクロコントローラへ向けて通過させるように前記受信アンテナに接続された復調回路、を含み、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータに応答して、前記交流デジタル出力を生み出すように構成されている、
装置。
（１０）前記実施態様（９）に記載の装置において、
前記ＲＦ信号が、予め決められたデータ速度で前記バイナリデータに応答して振幅変調されていて、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記復調回路が、整流器を含み、前記整流器は、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続されている、
装置。
【００６８】
（１１）前記実施態様（９）に記載の装置において、
前記バイナリデータが、同期化信号を含む、
装置。
（１２）前記実施態様（１）に記載の装置において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信するように動作する電力送信機をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、送信された前記ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナ、および、直流（ＤＣ）入力を前記デジタルマイクロコントローラに供給するために前記ＲＦエネルギーを整流するように接続された整流器、を含む、
装置。
（１３）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、被験者の体に挿入するためにカプセル封入された無線式装置である、
装置。
（１４）前記実施態様（１３）に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、前記体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加のセンサーを含み、
前記少なくとも一つの追加のセンサーが、前記マイクロコントローラに接続されていて、それによって、少なくとも一つの送信アンテナを通して、センサーの読み取り値を送信する、
装置。
（１５）物体を追跡する装置において、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機と、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、前記トランスデューサが、
前記ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
前記ＲＦ信号から前記基準周波数を受信するよう、かつ、前記少なくとも一つのアンテナを駆動して前記基準周波数で前記磁界を生み出すように、前記少なくとも一つのアンテナに接続された、デジタルマイクロコントローラ、
を含む、位置トランスデューサと、
前記基準周波数で前記磁界を検出するように同調され、かつ、前記磁界に応答して信号を生み出すように構成された、フィールドセンサーと、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記信号を受信して処理するように接続されたプロセッサと、
を具備する、装置。
（１６）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記位置トランスデューサが、整流器を含み、前記整流器は、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記少なくとも一つのアンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続されている、
装置。
（１７）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記少なくとも一つのアンテナを駆動し、前記変調されたＲＦ信号と予め決められた位相関係にある前記磁界を生み出すように動作し、
前記フィールドセンサーが、前記位相関係に応答して、前記磁界を検出するように構成されている、
装置。
（１８）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、入力ピンおよび出力ピンを含み、
前記少なくとも一つのアンテナが、前記入力ピンの少なくとも一つに接続された受信アンテナ、および、前記出力ピンの少なくとも一つに接続された送信アンテナ、を含む、
装置。
（１９）前記実施態様（１８）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記出力ピンの前記少なくとも一つに前記基準周波数で方形波を生み出すことによって、前記送信アンテナを駆動するように動作する、
装置。
（２０）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信するように動作する電力送信機をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、送信された前記ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナ、および、前記ＲＦエネルギーを整流して直流（ＤＣ）入力を前記デジタルマイクロコントローラに供給するように接続された整流器、を含む、
装置。
【００６９】
（２１）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、被験者の体の中に挿入するためにカプセル封入された無線式装置である、
装置。
（２２）無線式装置において、
バイナリデータを受信するように構成されたデジタル入力ピンを備えたデジタルマイクロコントローラと、
前記バイナリデータを前記無線式装置に搬送するために予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を受信するように構成された受信アンテナと、
前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに結合するように、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続された整流器と、
を具備する、無線式装置。
（２３）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
前記整流器が、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直列接続された単一のダイオードを含む、
無線式装置。
（２４）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
前記ＲＦ信号が搬送波周波数を有し、
前記受信アンテナが、前記搬送波周波数の付近で共振するコイルを含む、
無線式装置。
（２５）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラは、前記整流されたＲＦ信号が前記デジタル入力ピンに現れることによって、前記デジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、構成されている、
無線式装置。
（２６）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
送信アンテナをさらに具備し、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータに応答して磁界を送信するために前記送信アンテナを駆動するように接続されたデジタル出力ピンを含む、
無線式装置。
（２７）前記実施態様（２６）に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータの前記変調速度に同期して前記デジタル出力ピンに方形波を生み出すように構成されている、
無線式装置。
（２８）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの電力アンテナと、
前記ＲＦエネルギーを整流し、前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するように連結された整流器と、
をさらに具備する、無線式装置。
（２９）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラ、前記受信アンテナ、および、前記整流器が、被験者の体の中に挿入するためにカプセル封入されている、
無線式装置。
（３０）無線式装置において、
直流（ＤＣ）電圧を生み出すように構成された電源と、
前記電源に接続された電力入力、電力出力、および、グランド出力（ground output）を含み、前記ＤＣ電圧に応答して、前記電力出力および前記グランド出力との間に、第１の電圧を生み出すように動作する、調整器と、
前記整流器の前記グランド出力に接続された第１の端子、および、第２の端子を含むダイオードと、
デジタルマイクロコントローラであって、前記デジタルマイクロコントローラが、
前記第１の電圧で動作しているときに読み出し専用モードでアクセス可能であり、前記第１の電圧より高い第２の電圧で動作しているときにプログラム可能である、不揮発性メモリ、
前記調整器の前記電力出力に接続された電力入力、
前記ダイオードの前記第２の端子に接続されたグランドピン、
入力ピンであって、前記入力ピンが、前記グランドピンに接続された第１の構成と前記入力ピンがフロート状態にある第２の構成との間を、前記マイクロコントローラによって切り換え可能な、入力ピン、および、
大気を通して送信され、プログラミング命令およびデータを含むデータ信号を、受信するように接続されたデータ入力、
を含む、デジタルマイクロコントローラと、
を具備し、
前記マイクロコントローラが、前記プログラミング命令に応答して、前記入力ピンを前記第１の構成から前記第２の構成に切り換え、それによって、前記電力入力および前記グランドピンの間の電圧を前記第２の電圧まで増加させるよう、かつ、前記入力ピンが前記第２の構成である間に前記不揮発性メモリに前記データを書き込むように、構成されている、
無線式装置。
【００７０】
（３１）前記実施態様（３０）に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記データに応答して、前記無線式装置の座標を求めるのに用いるための信号を送信するように構成されている、
無線式装置。
（３２）前記実施態様（３０）に記載の無線式装置において、
前記不揮発性メモリが、フラッシュメモリを含む、
無線式装置。
（３３）前記実施態様（３０）に記載の無線式装置において、
前記データ信号が、バイナリデータを前記無線式装置に搬送するために変調された無線周波数（ＲＦ）信号を含み、
前記無線式装置が、前記ＲＦ信号を受信するように構成された受信アンテナ、および、前記バイナリデータを復調して前記デジタルマイクロコントローラの前記データ入力に向けて通過させるように、前記受信アンテナに接続された復調回路、を含む、
無線式装置。
（３４）前記実施態様（３３）に記載の無線式装置において、
前記ＲＦ信号が、前記バイナリデータに応答して振幅変調されたＲＦ搬送波を含み、
前記復調回路が、前記ＲＦ信号を整流するように前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続された整流器を含む、
無線式装置。
（３５）前記実施態様（３０）に記載の無線式装置において、
前記電源が、ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの電力アンテナ、および、前記ＤＣ電圧を生み出すように前記ＲＦエネルギーを整流するために接続された整流器、を含む、
無線式装置。
（３６）物体を追跡する方法において、
前記物体に位置トランスデューサを固定する過程であって、前記位置トランスデューサが、複数の出力ピンを備えたデジタルマイクロコントローラを含む、過程と、
少なくとも一つの送信アンテナを前記出力ピンの少なくとも一つに直接接続する過程と、
前記少なくとも一つのアンテナに選択された周波数で磁界を送信させるために、前記マイクロコントローラの前記少なくとも一つの出力ピンに前記選択された周波数で交流デジタル出力を生み出す過程と、
位置トランスデューサの座標を求めるために、前記磁界を検出する過程と、
を含む、方法。
（３７）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記選択された周波数付近の共振周波数を有するコイルを含む、
方法。
（３８）前記実施態様（３７）に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記コイルが、前記第１および第２の出力ピンの間に直接接続されている、
方法。
（３９）前記実施態様（３８）に記載の方法において、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、前記選択された周波数で互いに逆の位相の第１および第２の交流デジタル出力を、前記第１および第２の出力ピンに、各々、生み出す過程を含む、
方法。
（４０）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、方形波を生み出す過程を含む、
方法。
【００７１】
（４１）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記少なくとも一つの送信アンテナを接続する過程が、前記第１および第２の出力ピンに、各々、第１および第２のアンテナを直接接続する過程を含み、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、前記第１および第２のアンテナを交互に駆動するように前記第１および第２の出力ピンに交流デジタル出力を生み出す過程を含む、
方法。
（４２）前記実施態様（４１）に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、第３の出力ピンを含み、
前記第１および第２のアンテナを接続する過程が、前記第３の出力ピンと前記第１および第２の出力ピンの各々との間に、第１および第２のコイルを直接接続する過程を含む、
方法。
（４３）前記実施態様（４１）に記載の方法において、
前記第１および第２のアンテナが、互いに直交する軸を中心にして巻かれたコイルを含む、
方法。
（４４）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
バイナリデータを搬送するように変調された無線周波数（ＲＦ）信号を前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに前記バイナリデータを入力するように、前記位置トランスデューサで前記ＲＦ信号を受信しかつ復調する過程と、
をさらに含み、
前記方形波を生み出す過程が、前記バイナリデータに応答して前記方形波を生み出す過程を含む、
方法。
（４５）前記実施態様（４４）に記載の方法において、
前記ＲＦ信号を送信する過程が、予め決められたデータ速度で前記バイナリデータに応答して前記ＲＦ信号の振幅を変調する過程を含み、
前記ＲＦ信号を受信しかつ復調する過程が、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナと前記デジタルマイクロコントローラのデジタル入力ピンとの間に整流器を直接接続する過程を含む、
方法。
（４６）前記実施態様（４４）に記載の方法において、
前記バイナリデータが、同期化信号を含み、
前記方形波を生み出す過程が、前記同期化信号で前記方形波を同期化する過程を含む、
方法。
（４７）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラへ直流（ＤＣ）入力を供給するために、送信された前記ＲＦエネルギーを受信しかつ整流する過程と、
をさらに具備する、方法。
（４８）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
前記物体を前記位置トランスデューサと共に、被験者の体の中に挿入する過程、
をさらに具備する、方法。
（４９）前記実施態様（４８）に記載の方法において、
前記位置トランスデューサが、前記体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加のセンサーを含み、
前記方法が、センサーの読み取り値を送信するために、前記少なくとも一つの追加のセンサーを前記マイクロコントローラに接続し、それによって、前記少なくとも一つの送信アンテナを介して送信する過程を含む、
方法。
（５０）物体を追跡する方法において、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を基準送信機から送信する過程と、
位置トランスデューサを前記物体に固定する過程であって、前記位置トランスデューサが、
前記ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
前記ＲＦ信号から前記基準周波数を受信するよう、かつ、前記基準周波数で前記磁界を生み出すために前記少なくとも一つのアンテナを駆動するように、前記少なくとも一つのアンテナに接続された、デジタルマイクロコントローラ、
を備える、過程と、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記基準周波数で前記磁界を検出する過程と、
を含む、方法。
【００７２】
（５１）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記少なくとも一つのアンテナと前記デジタル入力ピンとの間に整流器を直接接続する過程を含む、
方法。
（５２）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記変調されたＲＦ信号と予め決められた位相関係にある前記磁界を生み出すために、前記デジタルマイクロコントローラを用いて、前記少なくとも一つのアンテナを駆動する過程を含み、
前記磁界を検出する前記過程が、前記位相関係に応答して前記磁界を検出する過程を含む、
方法。
（５３）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
前記デジタルマイクロコントローラが、入力ピンおよび出力ピンを含み、
前記少なくとも一つのアンテナが、前記入力ピンの少なくとも一つに接続された受信アンテナ、および、前記出力ピンの少なくとも一つに接続された送信アンテナ、を含む、
方法。
（５４）前記実施態様（５３）に記載の方法において、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記出力ピンの前記少なくとも一つに前記基準周波数で方形波を生み出すことによって前記送信アンテナを駆動する過程を含む、
方法。
（５５）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するために送信された前記ＲＦエネルギーを受信し整流する過程と、
をさらに含む、方法。
（５６）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
前記物体を前記位置トランスデューサと共に被験者の体の中に挿入する過程、
をさらに含む、方法。
（５７）デジタルマイクロコントローラを含む無線式装置を操作する方法において、
前記方法が、
前記無線式装置にバイナリデータを搬送するように予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信する過程と、
前記ＲＦ信号を整流し、整流された前記ＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に、整流器を直接接続することによって、前記受信アンテナを前記デジタルマイクロコントローラに接続する過程と、
を含む、方法。
（５８）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
前記整流器が、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直列に接続された単一のダイオードを含む、
方法。
（５９）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
前記ＲＦ信号が、搬送波周波数を有し、
前記受信アンテナが、前記搬送波周波数付近で共振するコイルを含む、
方法。
（６０）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
前記受信アンテナを接続する前記過程が、前記整流されたＲＦ信号が前記デジタル入力ピンに現れることによって、前記デジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、前記デジタルマイクロコントローラを構成する過程を含む、
方法。
【００７３】
（６１）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
前記バイナリデータに応答して磁界を送信するために送信アンテナを駆動するように前記デジタルマイクロコントローラのデジタル出力ピンを接続する過程、
をさらに含む、方法。
（６２）前記実施態様（６１）に記載の方法において、
前記デジタル出力ピンを接続する前記過程が、前記バイナリデータの前記変調速度と同期して前記デジタル出力ピンに方形波を生み出す過程を含む、
方法。
（６３）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記無線式装置に送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するために、前記無線式装置で、送信された前記ＲＦエネルギーを受信し整流する過程と、
をさらに含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のある実施の形態に基づく位置検出システムの模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に基づく位置トランスデューサの細部を示す模式図である。
【図３】本発明のある実施の形態に基づく位置検出システムの機能的な要素を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明のある実施の形態に基づく位置トランスデューサのマイクロコントローラによって生み出された駆動信号を模式的に示すグラフである。
【図５】本発明のある実施の形態に基づく位置トランスデューサへ送信される振幅変調されたダウンリンク信号を模式的に示すグラフである。
【図６】本発明のある実施の形態に基づくマイクロコントローラに接続された復調回路を模式的に示す電気回路図である。
【図７】本発明のある実施の形態に基づく位置トランスデューサの電力入力回路およびプログラミング制御回路を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
２０ 磁気的追跡システム
２２ 外科医
２３ 患者
２４ 器具
２６ 移植片
３０ 脚
３４ 位置パッド
３８ 信号処理コンソール
４１ コンピュータ
４２ ディスプレイ
５０ トランスデューサ
５２ 送信コイル
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ 送信コイル
５６ 基板
５８ マイクロコントローラ
５９ 周辺回路素子
６０ 無線通信コイル
６２ 電力コイル
７０ 処理ユニット
７２ 電力送信アンテナ
７４ 通信アンテナ
７６ 検出コイル
７８ 整流器
８０ 電圧制御回路
８２ ピン
８４ 復調回路
９０，９２ 駆動信号
９４ 信号
９６ キャパシタ
９８ ダイオード
１００ キャパシタ
１０２ メモリ
１０４ ＤＣ調整器
１０６ ダイオード
１０８ 内部スイッチ
【開示の内容】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、概して、位置検出システムに関し、より詳しく言うと、無線式位置トランスデューサの動作に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
医療手技に関わる物体の座標を追跡するためのさまざまな方法およびシステムが当業者に知られている。これらのシステムのいくつかは、磁界の送信および受信に基づいている。いくつかの場合では、磁界は、体の外側の放射器によって送信されて、体内の物体に固定されたセンサーによって受信され、他の場合では、体内の物体に取り付けられた放射器が体の外側の受信機に向けて磁界を送信する。検出された磁界に基づいて物体の座標を算出するための基本的な技術は、いずれの場合でもほぼ等しい。
【０００３】
例えば、ベン−ハイム（Ben-Haim）に付与された米国特許第５，３９１，１９９号および同第５，４４３，４８９号は、その開示内容が参照することによって本明細書に組み込まれ、体内のプローブの座標が、ホール効果デバイス、コイル、または、その他のアンテナ、のような一つまたは複数の磁界トランスデューサを用いて求められる、システムを記載している。そのようなシステムは、医療用プローブまたはカテーテルに関する位置情報を生み出すために用いられる。コイルのようなセンサーが、プローブ内に配置されていて、外側から加えられた磁界に応答して信号を生み出す。磁界は、既知の外部基準フレームに固定され、相互に隔てられた複数の位置にある放射器コイルのような磁界トランスデューサによって生み出されている。それに代わって、プローブ内の送信アンテナが、磁界を生み出し、そして、その磁界が体の外側の受信機によって検出されてもよい。
【０００４】
ＰＣＴ特許公開ＷＯ９６／０５７６８号、米国特許第６，６９０，９６３号、および、米国特許出願公開第２００２／００６５４５５号は、全てベン−ハイムら（Ben-Haim et al.）によるもので、それらの開示内容は参照することによって本明細書に組み込まれ、カテーテルの先端に関する６次元の位置および方向の情報を生み出すシステムを記載している。このシステムは、例えばカテーテルの遠位の端部などのカテーテルの配置可能な部位に隣接した複数のセンサーコイルと、外部の基準フレームに固定された複数の放射器コイルと、を用いている。センサーコイルは、放射器コイルによって生み出された磁界に応答して信号を生み出し、その信号が６次元の位置および方向の座標の算出を可能にしている。
【０００５】
米国特許第６，２３９，７２４号は、ドロンら（Doron et al.）に付与され、その開示内容は、参照することによって本明細書に組み込まれ、体内の物体の座標を提供するための無線式の遠隔測定システムを記載している。そのシステムは、植え込み可能な遠隔測定ユニットを含み、そのユニットは、（ａ）遠隔測定ユニットに電力を供給するために、体の外側から受信した電力信号を電力に変換する第１のトランスデューサと、（ｂ）体の外側から受信したポジショニングフィールド信号を受信する第２のトランスデューサと、（ｃ）ポジショニングフィールド信号に応答して、ロケーティング信号を体の外側の部位に送信する第３のトランスデューサと、を有する。
【０００６】
米国特許出願公開第２００３／０１２０１５０号は、ゴバリ（Govari）に付与され、その開示内容は参照することによって本明細書に組み込まれ、無線式のトランスポンダが物体に固定されている、システムを記載している。そのトランスポンダは、固定された放射器によって生み出された電磁界に応答して、信号電流がその中を流れる少なくとも一つのセンサーコイルと、無線周波数（ＲＦ）の駆動フィールドを受け取り駆動フィールドからの電気エネルギーを搬送してトランスポンダに電力を供給する電力コイルと、を含んでいる。電力コイルは、信号電流に応答して、信号受信機に出力信号を送信し、信号受信機がその出力信号を処理して物体の座標を求める。
【０００７】
米国特許第５，０９９，８４５号は、ベッツら（Besz et al.）に付与され、その開示内容は参照することによって本明細書に組み込まれ、医療器具の位置決定装置を記載していて、その装置は、物体（ヒトの体のような）内に挿入される器具の一部を形成する放射素子を有している。その素子は、信号を放射し、その信号が少なくとも一つの受信素子によって検出される。受信された信号のエネルギーレベルが、受信素子からの放射素子の距離を測定するのに用いられ、次にその距離が、操作者が物体内での器具の位置を求めることができるように、器具の操作者に表示される。
【０００８】
米国特許第５，７６２，０６４号は、ポルバーニ（Polvani）に付与され、その開示内容が参照することによって本明細書に組み込まれ、体内の磁気プローブの位置を求めるための磁気的な医療用位置決定システムおよび方法を記載している。離れて配置された少なくとも２つの磁力計が、体の内側のプローブの望ましい位置の近くで体の外側部分の領域に固定される。プローブの３次元磁界が、磁力計で検出され、プローブの位置が検出された３次元磁界の位置に基づいて求められる。
【０００９】
〔発明の概要〕
本明細書で以下に記載される本発明の実施の形態では、小型の無線式位置トランスデューサが、患者の体内に挿入される物体に固定されている。そのトランスデューサは、例えば、移植片内に収容されていて、または、患者に手術手技を実施するのに用いられる器具に取り付けられている。位置トランスデューサは磁界を生み出し、その磁界は、典型的には（しかし、必ずということではなく）患者の体の外側の、固定された位置にある受信機によって検出される。検出された磁界に応答して、受信機は位置信号を出力し、その位置信号は、トランスデューサの、したがって、物体の、体内での座標を求めるために分析される。
【００１０】
本発明のいくつかの実施の形態では、位置トランスデューサは、デジタルマイクロコントローラを含み、そのマイクロコントローラがトランスデューサの動作を制御する。そのマイクロコントローラは、磁界を生み出すためにコイルアンテナのような一つまたは複数の送信アンテナを駆動するために結合されている。トランスデューサをできるだけ小さくそしてできるだけ簡単にするために、アンテナはマイクロコントローラの出力ピンに直接接続されていて、すなわち、マイクロコントローラとコイルとの間に介在する追加のアナログ増幅器なしに接続されている。マイクロコントローラは、所望の駆動周波数で、これらの出力ピンの間に、方形波などの交流デジタル出力を出力するようにプログラムされている。その結果、アンテナは、駆動周波数の磁界を生み出し、受信機がこの駆動周波数で磁界を検出するように同調される。ある実施の形態では、３個のコイルが、異なる方向で巻かれていて、３つの異なる区別可能な磁界を送信するために、マイクロコントローラの異なるピンによって駆動される。
【００１１】
本発明のいくつかの実施の形態では、マイクロコントローラは、無線式ダウンリンクを介してデジタルデータを受信するように構成されていて、トランスデューサが体内に配置された状態で外部から制御および再プログラミングできるようになっている。この目的のために、無線周波数（ＲＦ）搬送波が、体の外側のアンテナから、トランスデューサに向けて送信される。その搬送波は、データをセンサーに搬送するために、振幅変調されている。搬送波は、共振回路中のコイルのようなアンテナによって受信されて、アンテナは整流器を介してマイクロコントローラの入力ピンに直接接続されている。増幅器またはアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器は、この受信回路には必要ない。そうではなく、マイクロコントローラは、整流器によって供給される包絡線のレベルを単に検出する。
【００１２】
ある実施の形態では、無線式ダウンリンクは、トランスデューサによって生み出される磁界の望ましい駆動周波数で高周波数の搬送波信号を変調することによって、周波数同期化信号を位置トランスデューサに送信するために用いられる。マイクロコントローラは、送信アンテナを変調された搬送波信号に正確に同期させて駆動する。体の外側の受信機は、同期化信号の周波数に（そしておそらく位相にも）同調され、したがって、大きなバックグラウンドノイズが存在していても、位置トランスデューサによって送信された弱い磁界を高い信頼性で検出できる。したがって、デジタル制御されたトランスデューサは、正確な周波数および位相制御を、最小の追加の回路を用いて、かつ、トランスデューサ内の高価な周波数制御コンポーネントを必要とせずに、獲得する。
【００１３】
本発明のいくつかの実施の形態では、デジタルマイクロコントローラへの電力が、体の外側の無線周波数（ＲＦ）放射器から誘導的に供給される。ＲＦ電力は、トランスデューサユニット中の一つまたは複数の電力コイルに電流が流れるようにする。その電流が整流されて、整流された電流が調整器に入力され、調整器が適切なＤＣ電圧をマイクロコントローラに供給する。
【００１４】
ある実施の形態では、マイクロコントローラは、フラッシュメモリのような、プログラム可能な不揮発性メモリを含んでいる。トランスデューサが患者の体内に配置された状態で、メモリを再プログラミングするために、マイクロコントローラへの入力電圧のレベルが通常の動作電圧からプログラミングに必要なより高い電圧レベルへ切り換えられる。電圧レベルの切り換えは、簡単な一定出力の調整器を用いて達成され、その調整器はマイクロコントローラの切り換え可能な入力ピンに接続されている。マイクロコントローラは、内部的にこの入力ピンを切り換えて、調節器のグランド出力ピンが、交互に、接地状態、および、接地状態から選択された電圧だけ高いフロート状態、になる。調整器のグランドピンをフロート状態にすることによって、マイクロコントローラへの電圧入力レベルが上昇し、無線式ダウンリンクを介してトランスデューサに送信されたデジタルデータでメモリを再プログラミングできるようになる。同様の方法が、トランスデューサがその電力供給源として、誘導されたＲＦ電力ではなく、バッテリーを含んでいる場合に、遠隔プログラミングに対しても用いられてよい。
【００１５】
したがって、本発明のある実施の形態に基づいて、物体を追跡する装置が提供され、その装置は、
物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、そのトランスデューサは、
複数の出力ピンを含むデジタルマイクロコントローラであって、そのマイクロコントローラが、出力ピンの少なくとも一つに、選択された周波数で交流デジタル出力を生み出すように動作する、デジタルマイクロコントローラ、および、
出力ピンの少なくとも一つに直接接続された少なくとも一つの送信アンテナであって、少なくとも一つの送信アンテナが、交流デジタル出力に応答して選択された周波数で磁界を送信する、少なくとも一つの送信アンテナ、 を含む、位置トランスデューサと、
磁界を検出するように、かつ、磁界に応答して信号を生み出すように、構成されたフィールドセンサーと、
位置トランスデューサの座標を求めるために、信号を受信して処理するように結合されたプロセッサと、
を具備する。
【００１６】
開示された実施の形態では、少なくとも一つの送信アンテナは、選択された周波数の付近の共振周波数を有するコイルを含んでいる。典型的には、デジタルマイクロコントローラの複数の出力ピンは、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、コイルは第１および第２のピンの間に直接接続されている。デジタルマイクロコントローラは、第１および第２の出力ピンに、選択された周波数で相異なる位相の第１および第２の交流デジタル出力を、各々、生み出すように動作してよい。
【００１７】
開示されたある実施の形態では、交流デジタル出力は、方形波を含んでいる。
【００１８】
いくつかの実施の形態では、複数の出力ピンは、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、少なくとも一つの送信アンテナは、少なくとも第１および第２のアンテナコイルを含み、第１および第２のアンテナコイルは、各々、第１および第２の出力ピンに直接接続されていて、デジタルマイクロコントローラは、第１および第２のアンテナコイルを交互に駆動するために、第１および第２の出力ピンに交流デジタル出力を生み出すように動作する。ある実施の形態では、複数の出力ピンは、もう一つの出力ピンを含み、第１および第２のアンテナコイルは、もう一つの出力ピンと、第１および第２の出力ピンとの間に、各々、直接接続されている。典型的には、少なくとも第１および第２のアンテナコイルは、互いに直交する軸を中心にして巻かれている。
【００１９】
いくつかの実施の形態では、装置は、基準送信機であって、その送信機は、無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作し、その信号は、バイナリデータ(binary data)を位置トランスデューサに搬送するように変調されていて、位置トランスデューサは、受信アンテナを含み、受信アンテナは、信号を受信するように適合されている、基準送信機と、復調回路であって、その復調回路は、バイナリデータを復調してデジタルマイクロコントローラへ通過させるように受信アンテナに結合された、復調回路と、を含み、デジタルマイクロコントローラは、バイナリデータに応答して交流デジタル出力を生み出すように構成されている。開示されたある実施の形態では、ＲＦ信号は、予め決められたデータ速度でバイナリデータに応答して振幅変調されていて、デジタルマイクロコントローラは、デジタル入力ピンを含み、復調回路は、整流器を含み、整流器は、受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続されていて、ＲＦ信号を整流し、整流されたＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続する。典型的には、バイナリデータは、同期化信号を含んでいる。
【００２０】
いくつかの実施の形態では、装置は、電力送信機を含み、その電力送信機は、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを位置トランスデューサに送信するように動作し、位置トランスデューサは、送信されたＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナと、直流（ＤＣ）入力をデジタルマイクロコントローラに供給するためにＲＦエネルギーを整流するように接続された整流器と、を含む。
【００２１】
開示されたある実施の形態では、位置トランスデューサは、無線式装置であり、その装置は、被験者の体に挿入するためにカプセル封入されている。必要な場合には、位置トランスデューサは、体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加的なセンサーを含み、その少なくとも一つの追加的なセンサーは、センサーの読み取り値を送信するためにマイクロコントローラに接続されていて、それによって、少なくとも一つの送信アンテナを介して、センサーの読み取り値を送信する。
【００２２】
本発明のある実施の形態に基づけば、さらに、物体を追跡するための装置が提供され、その装置は、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機と、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、その位置トランスデューサは、
ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
ＲＦ信号から基準周波数を受信するように、かつ、少なくとも一つのアンテナを駆動して基準周波数で磁界を生み出すように、少なくとも一つのアンテナに接続されている、デジタルマイクロコントローラ、 を含む、位置トランスデューサと、
基準周波数で磁界を検出するように同調され、かつ、磁界に応答して信号を生み出すように構成されている、フィールドセンサーと、
位置トランスデューサの座標を求めるために、信号を受信して処理するために接続された、プロセッサと、
を含む。
【００２３】
開示されたある実施の形態では、デジタルマイクロコントローラは、デジタル入力ピンを含み、位置トランスデューサは、整流器を含み、その整流器は、少なくとも一つのアンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続されていて、ＲＦ信号を整流し、整流されたＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続する。
【００２４】
それに加えて、または、それに代わって、デジタルマイクロコントローラは、少なくとも一つのアンテナを駆動して、変調されたＲＦ信号に対して予め決められた位相関係にある磁界を生み出すように動作し、フィールドセンサーは、位相関係に応答して磁界を検出するように構成されている。
【００２５】
開示されたある実施の形態では、デジタルマイクロコントローラは、入力ピンおよび出力ピンを含み、少なくとも一つのアンテナは、入力ピンの少なくとも一つに接続されている受信アンテナと、出力ピンの少なくとも一つに接続されている送信アンテナと、を含んでいる。典型的には、デジタルマイクロコントローラは、出力ピンの少なくとも一つに基準周波数で方形波を生み出すことによって送信アンテナを駆動するように動作する。
【００２６】
本発明のある実施の形態に基づけば、無線式装置がさらに提供され、その装置は、
バイナリデータを受信するように構成されたデジタル入力ピンを含むデジタルマイクロコントローラと、
バイナリデータを無線式装置に搬送するように予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を、受信するように構成された、受信アンテナと、
ＲＦ信号を整流し、かつ、整流されたＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続された、整流器と、
を含む。
【００２７】
開示されたある実施の形態では、整流器は、受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直列に接続された単一のダイオードを含む。
【００２８】
典型的には、ＲＦ信号は搬送周波数を有し、受信アンテナは、搬送周波数の付近で共振するコイルを含む。
【００２９】
ある実施の形態では、デジタルマイクロコントローラは、整流されたＲＦ信号がデジタル入力ピンに現れることでデジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、構成されている。
【００３０】
いくつかの実施の形態では、装置は送信アンテナを含み、デジタルマイクロコントローラはデジタル出力ピンを含み、そのデジタル出力ピンは、送信アンテナを駆動してバイナリデータに応答して磁界を送信するように接続されている。典型的には、デジタルマイクロコントローラは、バイナリデータの変調速度と同期して方形波をデジタル出力ピンに生み出すように構成されている。
【００３１】
本発明のある実施の形態に基づけば、無線式装置がさらに提供され、その装置は、
直流（ＤＣ）電圧を生み出すように構成された電源と、
電源に接続された電力入力、電力出力、および、グランド出力を含む調整器であって、その調整器は、ＤＣ電圧に応答して、電力出力とグランド出力との間に第１の電圧を生み出すように動作する、調整器と、
調整器のグランド出力に接続された第１の端子、および第２の端子、を含むダイオードと、
デジタルマイクロコントローラであって、そのデジタルマイクロコントローラが、
第１の電圧で動作しているときに読み出し専用モードでアクセス可能であり、第１の電圧より高い第２の電圧で動作しているときにプログラム可能な、不揮発性メモリ、
調整器の電力出力に接続された電力入力、
ダイオードの第２の端子に接続されたグランドピン、
入力ピンであって、入力ピンが、グランドピンに接続された第１の構成と入力ピンがフロート状態にある第２の構成との間を、マイクロコントローラによって切り換え可能な、入力ピン、および、
空中を通って送信されるデータ信号を受信するように接続されたデータ入力であって、そのデータ信号がプログラミング命令とデータとを含む、データ入力、 を含む、デジタルマイクロコントローラと、
を具備し、
マイクロコントローラが、プログラミング命令に応答して、入力ピンを第１の構成から第２の構成に切り換え、それによって、電力入力とグランドピンとの間の電圧を第２の電圧まで上昇させ、かつ、入力ピンが第２の構成である間にデータを不揮発性メモリに書き込むように構成されている。
【００３２】
開示されたある実施の形態では、デジタルマイクロコントローラは、データに応答して、無線式装置の座標を求めるのに用いるための信号を送信するように構成されている。
【００３３】
ある実施の形態では、不揮発性メモリは、フラッシュメモリを含む。
【００３４】
典型的には、データ信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を含み、その無線周波数信号は、バイナリデータを装置へ搬送するように変調されていて、装置は、ＲＦ信号を受信するように構成された受信アンテナと、バイナリデータを復調してデジタルマイクロコントローラのデータ入力へ通過させるように受信アンテナに接続された復調回路と、を含んでいる。開示されたある実施の形態では、ＲＦ信号は、ＲＦ搬送波を含み、ＲＦ搬送波は、バイナリデータに応答して振幅変調されていて、復調回路は、整流器を含み、その整流器は、受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続されていて、ＲＦ信号を整流する。
【００３５】
本発明のある実施の形態に基づけば、物体を追跡する方法がさらに提供され、その方法は、
位置トランスデューサを物体に固定する過程であって、位置トランスデューサが、複数の出力ピンを含むデジタルマイクロコントローラを含む、過程と、
少なくとも一つの送信アンテナを出力ピンの少なくとも一つに直接接続する過程と、
選択された周波数で交流デジタル出力を、デジタルマイクロコントローラの出力ピンの少なくとも一つに生み出して、少なくとも一つのアンテナが、選択された周波数で磁界を送信するようにする過程と、
位置トランスデューサの座標を求めるために磁界を検出する過程と、
を含む。
【００３６】
本発明のある実施の形態に基づけば、物体を追跡する方法がさらに提供され、その方法は、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を基準送信機から送信する過程と、
位置トランスデューサを物体に固定する過程であって、位置トランスデューサが、ＲＦ信号を受信するため、かつ、磁界を送信するための少なくとも一つのアンテナと、ＲＦ信号から基準周波数を受信するように、かつ、少なくとも一つのアンテナを駆動して基準周波数で磁界を生み出すように、少なくとも一つのアンテナに接続されたデジタルマイクロコントローラと、を含む、過程と、
位置トランスデューサの座標を求めるために、基準周波数で磁界を検出する過程と、
を含む。
【００３７】
本発明のある実施の形態に基づけば、デジタルマイクロコントローラを含む無線式装置を操作する方法が提供され、その方法は、
バイナリデータを無線式装置に搬送するように予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信する過程と、
ＲＦ信号を整流するように、かつ、整流されたＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続するように、整流器を受信アンテナとデジタル入力ピンとの間に直接接続することによって、受信アンテナをデジタルマイクロコントローラと接続する過程と、
を含む。
【００３８】
本発明が、図面と共に考慮される本発明の実施の形態の以下の詳細な記載からより十分に理解されるであろう。
【００３９】
〔実施の形態の詳細な説明〕
図１は、本発明のある実施の形態に基づく、手術に用いられる磁気的追跡システム２０の模式図である。外科医２２は、器具２４を用いて、患者２３に医療手技を施す。移植片２６は、手術部位で患者の体内に導入され、手術部位はこの例では患者の脚３０に位置している。追跡システムは、移植片２６および器具２４の位置を測定および表示して、外科医が、この例では膝関節手術である手術手技を実施するときの案内をする。追跡システムは、手術部位を含む作業体積の全体に亘って位置および方向座標を測定する。
【００４０】
移植片２６および器具２４は、小型の無線式位置トランスデューサを収容していて、そのトランスデューサは、以下に詳細に記載される。各位置トランスデューサは、典型的にはコイルである一つまたは複数の送信アンテナを含み、送信アンテナは磁界を生み出すように駆動される。器具２４および移植片２６の座標は、位置パッド３４のようなフィールドセンサーに対して求められ、そのフィールドセンサーは、患者の体に固定されていて、位置トランスデューサによって生み出された磁界を検出する。図１に示された例では、パッドは、移植片の近くの、患者のふくらはぎ、および、大腿部に配置されている。位置パッドは、図２に示されているように、コイルなどの検出アンテナを含んでいる。それに代わって、または、それに加えて、フィールドセンサーは、手術台に、または、患者２３の近くの別の構造に、固定されていてもよい。
【００４１】
器具２４および移植片２６内の位置トランスデューサによって生み出された磁界は、位置パッド３４中に電流を誘起し、その電流は、検出アンテナに対する位置トランスデューサの位置および方向を示している。誘起された電流（または電流に対応する電圧）に応答して、位置パッドは、位置信号を信号処理コンソール３８に送信する。コンソールは、器具２４および移植片２６の位置および方向座標を算出するために、受信した信号を処理する。コンピュータ４１（コンソール３８の機能をも実行することもある。）が、外科医に対して位置情報を図表的にディスプレイ４２上に表示する。例えば、外科医２２が手術手技中に器具を操作すると、ディスプレイは移植片２６に対する器具２４の位置および方向を表示してよい。
【００４２】
システム２０の使用が、説明の目的のために、整形外科手術に関連して示されているが、本発明の原理は、その他の無線式位置検出システムおよび応用にも同様に用いられてよい。例えば、本明細書に記載されたタイプの無線式位置トランスデューサは、心臓血管に用いるためのカテーテルのようなその他のタイプの医療移植片および器具に組み込まれてもよく、そして、非医療的用途にも同様に用いられてもよい。
【００４３】
図２は、本発明のある実施の形態に基づく、移植片２６内にカプセル封入された位置トランスデューサ５０の模式図である。それに代わって、トランスデューサ５０は、その他のタイプの移植片、器具、または、その他の侵襲的装置の中に収容されているか別な方法で取り付けられていてもよい。トランスデューサ５０は、この例示的な実施の形態では、一つまたは複数の送信コイル５２を含んでいて、その送信コイル５２は、典型的には、磁気コアに巻かれたコイル巻き線を含んでいる。トランスデューサ５０は、一つまたは複数の電力コイル６２、および、無線通信コイル６０を、さらに含んでいる。これらのコイルは、柔軟なプリント回路基板（ＰＣＢ）のような適切な基板５６に取り付けられていて、マイクロコントローラ５８、および、同じように基板に取り付けられた周辺回路素子５９、に接続されている。マイクロコントローラ５８は、例えば、テキサス・インスツルメンツ（Texas Instruments：アメリカ合衆国テキサス州ダラス（Dallas, Texas））によって製造された超低電力１６ビットＲＩＳＣ混合信号プロセッサ（ultra-low-power 16-bit RISC mixed-signal processors）のＭＳＰ４３０ファミリーの一つを含んでもよい。トランスデューサ５０は、典型的には、移植片内にカプセル封入されていて、トランスデューサの素子と、患者の組織および体液とが、接触するのを防止している。
【００４４】
マイクロコントローラ５８は、磁界を生み出すために送信コイル５２を駆動し、その磁界は、以下に記載されるように、位置パッド３４によって検出される。マイクロコントローラは、電力コイル６２によって受信された無線周波数（ＲＦ）エネルギーによって電力を供給され、通信コイル６０によって受信された制御信号を用いて制御される。典型的には、送信コイル５２によって生み出された磁界を検出するという位置パッドの役割に加えて、ＲＦエネルギーおよび制御信号は、位置パッド３４によって送信される。それに代わって、または、それに加えて、ＲＦ電力および通信信号は、別の供給源からトランスデューサ５０に送信されてもよい。さらに、それに代わって、または、それに加えて、トランスデューサ５０は、マイクロコントローラに電力を供給するためのバッテリー（図示されていない。）を含んでいてもよい。別の選択肢として、マイクロコントローラは、いずれの通信入力もなしに、トランスデューサ内のメモリに記憶されたマイクロコードに基づいて、独立して動作してもよい。
【００４５】
簡単化のために、図２は、送信コイルアセンブリおよび電力コイルアセンブリの各々で一つだけのコイルを示しているが、実際には、各アセンブリは、３つの送信コイルおよび３つの電力コイルというように、複数のコイルを典型的に含んでいる。送信コイルは、一つのコアに、互いに直交する方向で、一体に巻かれていてよく、一方、電力コイルは、別のコアに、互いに直交する方法で、一体に巻かれていてよい。それに代わって、送信コイルおよび電力コイルは、その開示内容が参照することによって本明細書に組み込まれる２００４年１月９日に出願された米国特許出願第１０／７５４，７５１号に、例えば、記載されているように、同じコアに重ねて巻かれていてもよい。
【００４６】
図３は、本発明のある実施の形態に基づく、位置パッド３４および位置トランスデューサ５０の機能的な要素を概略的に示すブロック図である。位置パッド３４は、処理ユニット７０を含み、処理ユニット７０は、コンソール３８との間で通信を行う。処理ユニットは、電力送信アンテナ７２を駆動して、ＲＦ電力を電力コイル６２に送信し、また、通信アンテナ７４を駆動して、同期化信号および制御信号を通信コイル６０に送信する。それに代わって、上述されたように、これらの機能は、システム２０内の別の送信機（図示されていない。）によって実行されてもよく、または、これらの機能は全て省略されてもよい。
【００４７】
検出コイル７６は、トランスデューサ５０内の送信コイル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ（全体で送信コイル５２と呼ぶ。）によって生み出された磁界を検出する。処理ユニット７０は、コンソール３８に搬送される位置信号を導出するために、検出コイル７６内に誘起された信号をフィルタリング、増幅、および、デジタル化する。上述されたように、送信コイルは、異なる空間的な向きの磁界を生み出すために、互いに直交する方向で典型的には巻かれている。同様に、検出コイル７６は、検出コイル７６が検出する磁界の方向的な分解能を与えるために、相互に直交する方向で巻かれていてよい。それに代わって、異なる個数および異なる構成の送信コイルおよび検出コイルが、用いられてもよい。例えば、空間を節約しトランスデューサ５０の複雑さを減らすために、トランスデューサは、一つまたは２つのみのコイルを含んでいてもよい。それに加えて、または、それに代わって、送信コイル、および／または、検出コイルは、非同軸的であってよく、各コイルが別個のコアに巻かれていてもよい。その他のコイル構成が、当業者には明らかであろう。
【００４８】
電力コイル６２によって受信されたＲＦエネルギーは、整流器７８によって整流され、したがって、整流器７８は、電圧制御回路８０へのＤＣ入力を生み出す。この回路は、マイクロコントローラ５８の適切なピン８２に調整された電圧を供給するように接続されている。マイクロコントローラへの入力電圧は、図７を参照して以下に記載されるように、変更されてもよい。
【００４９】
通信コイル６０からの同期化信号および制御信号は、復調回路８４によって復調され、復調回路８４は、二進の振幅変調された信号をマイクロコントローラの別のピン８２に出力する。復調回路の動作は、図５および図６を参照して、以下に記載される。図３には唯一つの通信コイルが示されているが、トランスデューサ５０は、それに代わって、２つまたは３つの通信コイルを含んでいてもよく、それらのコイルは直交する方向で巻かれていてもよい。これらのコイルは、復調回路に対して全て並列にまたは直列に接続されていてよい。
【００５０】
さらに別のピン８２（図３では、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが付されている。）が、送信コイル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを駆動するために接続されている。送信コイルの各々は、それぞれのピン（Ａ，Ｂ，Ｃ）と共通のピンＤとの間に接続されている。これらのピンは、典型的には、汎用入力／出力（ＧＰＩＯ）ピンであり、マイクロコントローラによって、ソフトウェアの制御の下で、高（二進１）電圧値または低（二進０）電圧値にセットされる。図３に示された実施の形態では、これらのピンは、マイクロコントローラのチップの外部の増幅器のような能動コンポーネントが介在することなく、コイル５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに直接接続されている。
【００５１】
図４は、本発明のある実施の形態に基づいて、マイクロコントローラ５８によってピンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに生み出された駆動信号９０，９２を模式的に示したグラフである。この実施の形態では、マイクロコントローラのピンは、プログラム指令に基づいて、所望の送信周波数で方形波を生み出すように駆動される。典型的には、送信周波数は、可聴範囲であり、例えば、５ｋＨｚ前後であるが、より高いまたはより低い周波数範囲が、それに代わって、用いられてもよい。それに代わって、マイクロコントローラが適正な計算能力およびデジタルＩ／Ｏ能力を備えている場合には、マイクロコントローラは、三角波または正弦波を近似した出力のような、その他の形状の交流デジタル出力を生み出してもよい。送信コイル５２（コイル、および、おそらく、マイクロコントローラのピンに取り付けられたその他の受動的コンポーネント、に接続された配線と共に）は、送信周波数の付近で共振周波数を有し、より高い周波数をフィルタリングして除去するように設計されている。その結果、送信コイルは、図４に示された方形波信号を、ほぼ正弦波の形に平滑化する。
【００５２】
検出コイル７６は、結果として得られた正弦波の磁界を検出する。マイクロコントローラのピンとコイルとの間に外部の増幅器が存在しないことは、磁界が弱いことを意味し、したがって、位置パッド３４がトランスデューサ５０の直ぐ近くに配置されることが望ましい。もう一方では、送信される磁界の周波数は、非常に正確に制御でき、検出コイル７６は、好都合に非常に高いＱを有することができ、駆動信号９０，９２の周波数に正確に同調される。送信周波数を好都合に制御するのに用いることのできる方法が、図５および図６を参照して以下に記載される。
【００５３】
図４に示されているように、マイクロコントローラ５８は、プッシュプル構成で送信コイル５２を駆動するようにプログラムされていてよい。この目的のために、各コイルの両側は、マイクロコントローラの能動出力ピンに接続されていて、能動出力ピンは、逆の極性の信号で駆動されている。図示された例では、コイル５２Ａの片側でピンＡに信号９０を加え、同時に、コイル５２Ａの反対側でピンＤに逆の極性の信号９２を加えることによって、コイル５２Ａは駆動される。この特徴によって、コイルを流れる電流が、したがって、送信される信号の強度が、増加される。
【００５４】
図３に示されているように、複数の送信コイルが設けられている場合、マイクロコントローラ５８は、それらのコイルを時間領域の多重化（ＴＤＭ）モードで駆動してよく、各コイルは、一連の予め割り当てられたタイムスロット内で、順番に、送信する。したがって、図４に示された例では、コイル５２Ａが磁界を送信するように駆動されている間は、非送信中のコイル５２Ｂ，５２Ｃ（ピンＢ，Ｃで）は、戻りピンＤと同じ極性の信号９２で駆動されている。その結果、送信中のコイル５２Ａによって引き上げられることによって、コイル５２Ｂ，５２Ｃを流れる寄生電流が抑止される。続いて、ピンＢおよびピンＣの各々が、順番に、割り当てられたタイムスロットの間に信号９０で駆動され、その間は、残りのピンは信号９２で駆動される。
【００５５】
必要な場合には、マイクロコントローラ５８は、磁界を生み出すため用いられるのと同じＧＰＩＯピンを用いて、符号化されたメッセージを送信するようにプログラムされていてよい。例えば、システム２０のスタートアップ時に、マイクロコントローラは、センサーＩＤおよび較正パラメータを送信してよい。これらのメッセージは、検出コイル７６を用いてコンソール３８によって受信される。
【００５６】
図５は、本発明のある実施の形態に基づいて、通信アンテナ７４によって送信される振幅変調された高周波数信号９４を模式的に示すグラフである。信号９４は、高周波数ＲＦ搬送波を含み、その搬送波は、典型的には、４０ＭＨｚの範囲内にあるが、より高いまたはより低い周波数範囲が用いられてもよい。搬送波は、データをセンサーに搬送するために、振幅変調されている。図に示された例では、変調周期Ｔは、２００マイクロ秒であり、言い換えれば、搬送波は、５ｋＨｚで変調されていて、この周波数は、駆動信号９０，９２（図４）の例示的な周波数と等しい。
【００５７】
図６は、本発明のある実施の形態に基づく、復調回路８４の細部を模式的に示した電気回路図である。キャパシタ９６は、通信コイル６０の両端に接続されていて、信号９４の搬送波の周波数を共振周波数とする共振回路を画定している。そのコイル回路は、整流器（ダイオード９８など）を通して、マイクロコントローラ５８のＧＰＩＯピンなどの一対のピン８２に直接接続されている。復調回路は、整流器とマイクロコントローラとの間にキャパシタ１００のようなフィルターを含んでいてよい。しかし、増幅器、Ａ／Ｄ変換器、または、その他の能動的なコンポーネントは、いずれも、必要ではない。そうではなく、マイクロコントローラ５８は、復調回路８４によって供給される信号９４の包絡線のレベルを単に検出する。
【００５８】
図５および図６によって示された例では、４０ＭＨｚの搬送波の包絡線変調が、５ｋＨｚのクロックをマイクロコントローラ５８に搬送するために用いられている。マイクロコントローラは、マイクロコントローラがコイル６０から受信した入力クロックの周波数での磁界を生み出すように、送信コイル５２を駆動するように、プログラムされている。したがって、アンテナ７４は、基準送信機として役立ち、トランスデューサ５０の送信周波数は、アンテナ７４によって送信される搬送波の変調周波数を単に設定することによって、コンソール３８によって外部から制御される。この同じクロック速度が、システム２０全体を通して用いられ、処理ユニット７０内のフィルター回路（図示されていない）が、この同じ周波数に正確に同調される。その他の同期化は必要ない。システムの全ての要素が同じ基本周波数に同調されているので、時間の経過と共に周波数の小さな変化が生じても、問題にはならない。さらに、信号９４の変調と駆動信号９０，９２との間の位相関係が既知なので、処理ユニット７０は、大きなバックグラウンドノイズが存在する場合でも、トランスデューサ５０によって生み出された弱い磁界を正確に検出するために、位相感知検出を用いることができる。
【００５９】
図５に示された信号９４は、タイミング信号を搬送するために、単に、断続的に変調されているが、より複雑な変調パターンも、バイナリデータを搬送するために用いられてよい（この種のデジタル変調は、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）と一般的に呼ばれている）。データは、マイクロコントローラ５８への動作命令を含んでいてよい。それに加えて、または、それに代わって、このデータチャネルは、以下に記載されるように、トランスデューサ５０に記憶されたソフトウェアコードを再プログラミングするのに用いられてもよい。
【００６０】
典型的には、マイクロコントローラ５８は、トランスデューサ５０がシステム２０での位置検出のために用いられているアクティブ状態ではないときは、「スリープ」状態である。必要なときにマイクロコントローラを「ウエイクアップ」させるためには、回路８４から復調された信号を受信するように接続されたマイクロコントローラのピンが、そのピンの信号が特定されたインタラプトを生み出すように、選択される。このインタラプトは、マイクロコントローラにそのオペレーションプログラムの実行を開始させ、上述したようにコイル５２の駆動を開始させる。したがって、入力データすなわちアンテナ７４によって送信されたクロック信号自体が、トランスデューサをウエイクアップさせ、動作を開始させる。
【００６１】
図７は、本発明のある実施の形態に基づく、電圧制御回路８０およびマイクロコントローラ５８の要素を模式的に示したブロック図である。整流器７８は、典型的には、ローパスフィルター（図示されていない。）を備えた全ブリッジ整流器を含み、電力コイル６２によって受信されたＲＦエネルギーの強さに応じて、可変ＤＣ電圧を出力する。ＤＣ調整器１０４は、この可変ＤＣ電圧を受け取り、マイクロコントローラ５８を動作させるのに必要な、典型的には２．５Ｖの範囲内の一定レベルの電圧を出力する。調整器１０４は、例えば、ナショナル・セミコンダクター（National Semiconductor：アメリカ合衆国カリフォルニア州サンタ・クララ（Santa Clara, California））によって製造された、（マイクロＳＭＤパッケージの）ＬＰ３９８３マイクロ電力・低零入力電流（micropower, low quiescent current）ＣＯＭＳ電圧調整器を含んでいてよい。この調整器は、２．５Ｖの出力電圧を供給する。調整器１０４の正電圧出力ピンは、マイクロコントローラの電力入力ピン（ＰＷＲ）に接続されていて、一方、グランド出力ピンは、以下に記載される理由から、ＧＰＩＯピンに接続されている。ダイオード１０６は、このＧＰＩＯピンと、マイクロコントーラのグランドピンと、の間に接続されている。しかし、通常は、マイクロコントローラ内の内部スイッチ１０８は、ＧＰＩＯピンをグランドに接続していて、マイクロコントローラが、調整器１０４によって出力された動作電圧レベルを受け取るようにされている。
【００６２】
典型的には、マイクロコントローラ５８は、フラッシュメモリのような、不揮発性読み出し専用メモリ１０２を含み、そのメモリは、マイクロコントローラによって動作中に用いられるソフトウェア（マイクロコード）を記憶している。メモリ１０２は、図に示されているように、マイクロコントローラのチップ上に配置されていてよく、または、チップの外部に配置されていてもよい。フラッシュメモリに書き込むためには、マイクロコントローラに、動作目的のために調整器１０４によって通常供給されているものよりも高いＤＣ電圧を供給する必要がある。より高い電圧を供給するために、スイッチ１０８は、図７に示されているように、開かれて、ＧＰＩＯピンが、グランドに対して、ダイオード１０６の順方向電圧降下にほぼ等しい電圧だけ高い、フロート状態になるようにされる。その結果、より高い電圧（この例では、約３．７Ｖ）が、ＰＷＲ入力ピンとグランドとの間に現れる（必要な場合には、より高い電圧を得るために、追加のダイオードがダイオード１０６と直列に接続されてもよい）。より高い電圧によって、フラッシュメモリが再プログラミングされるようになる。
【００６３】
トランスデューサ５０の動作中にメモリ１０２が再プログラミングされなければならないと判定された場合、予め決められた一連のビットは、通信アンテナ７４が送信する信号に変調される。通信コイル６０は、その信号を受信し、復調器８４は、一連のビットを復調してマイクロコントローラ５８に入力する。マイクロプロセッサは、この一連のビットがプログラミングモードに入るための命令であることを認識するようにプログラムされている。この命令に応答して、マイクロプロセッサはスイッチ１０８を開き、したがって、調整器１０４のグランド側に接続されたＧＰＩＯピンをフロート状態にする。その結果、マイクロコントローラへの入力電圧は増加する。プログラミングモードに入ると、マイクロコントローラは、アンテナ７４によって送信されるデータを受信し続け、このデータをフラッシュメモリに書き込み、したがって、例えば、フラッシュメモリに以前に記憶されていたプログラムに上書きする。プログラミングシーケンスの完了時に、マイクロコントローラは、スイッチ１０８を閉じて、ＧＰＩＯピンをグランドに接地し、通常の動作モードに戻す。
【００６４】
したがって、電圧制御回路８０は、標準的な定電圧調整器を入力として用いることによって、マイクロコントローラ５８が、それ自身の入力電圧を変更するための、非常に簡単かつ経済的な方法を提供する。特別のプログラミング回路、または、高電圧調整器は、何れも必要ない。本発明のこの態様によって、位置トランスデューサ５０が移植片２６内へカプセル封入された後にプログラミングできるようになり、さらに、現場での再プログラミングおよびソフトウェアのアップグレードでさえもできるようになる。この実施の形態の原理は、外部から電力を供給されていても（トランスデューサ５０の場合のように）、また、内部のバッテリーによって電力を供給されていても、その他のタイプの無線式装置のプログラミングに適用されてよい。この方法は、マイクロコントローラ５８の再プログラミングだけでなく、較正ルックアップテーブルのようなその他の記憶されたデータをフラッシュメモリ１０２に書き込むためにも、用いられてよい。
【００６５】
より一般化して言えば、本発明の実施の形態は無線式位置トランスデューサに関連してこれまで記載されたが、本発明の態様はその他のタイプの無線式デジタルトランスデューサおよびセンサーで実現されてもよい。例えば、上述された方法および装置の構成は、位置の検出に加えて、温度、圧力、および／または、流量などの生理学的パラメータを検出するために用いられる植え込み可能な装置で用いられてよい。その場合、マイクロコントローラは、上述されたような方法で、センサーの読み取り値を送信してよい。それに代わって、別個の送信チャネルが、センサーの読み取り値を送信するために、設けられてもよい。例えば、読み取り値は、送信コイル５２とは別個の、専用のアンテナを用いて送信されてよい。それに加えて、または、それに代わって、センサーの出力は、別個の専用のマイクロコントローラによって処理されてもよい。
【００６６】
したがって、上記の実施の形態が例として記載されたこと、および、本発明が本明細書に具体的に示され記載されたものに限定されないことが適正に評価されるであろう。そうではなく、本発明の範囲は、本明細書に記載されたさまざまな特徴部の組み合わせおよび部分的な組み合わせの両方、および、これまでの記載を読んだときに当業者が思いつき従来技術では開示されていないさまざまな特徴部の変形および変更、を含む。
【００６７】
〔実施の態様〕
この発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
（１）物体を追跡する装置において、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、前記位置トランスデューサが、
複数の出力ピンを備え、前記出力ピンの少なくとも一つに、選択された周波数の交流デジタル出力を生み出すように動作する、デジタルマイクロコントローラ、および、
前記出力ピンの前記少なくとも一つに直接接続された少なくとも一つの送信アンテナであって、前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記交流デジタル出力に応答して、前記選択された周波数の磁界を送信する、少なくとも一つの送信アンテナ、
を含む、位置トランスデューサと、
前記磁界を検出し、前記磁界に応答して信号を生み出すように構成されたフィールドセンサーと、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記信号を受信し処理するように接続されたプロセッサと、
を具備する、装置。
（２）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記選択された周波数付近の共振周波数を有するコイルを含む、
装置。
（３）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記少なくとも一つの送信アンテナがコイルを含み、
前記デジタルマイクロコントローラの前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記コイルが、前記第１および第２の出力ピンの間に直接接続されている、
装置。
（４）前記実施態様（３）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記第１および第２の出力ピンの各々に、前記選択された周波数で互いに逆の位相の第１および第２の交流デジタル出力を生み出すように動作する、
装置。
（５）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記交流デジタル出力が方形波を含む、
装置。
（６）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、少なくとも第１および第２のアンテナコイルを含み、前記第１および第２のアンテナコイルが、各々、前記第１および第２の出力ピンに直接接続されていて、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記第１および第２の出力ピンに前記交流デジタル出力を生み出して、前記第１および第２のアンテナコイルを交互に駆動するように動作する、
装置。
（７）前記実施態様（６）に記載の装置において、
前記複数の出力ピンが、追加の出力ピンを含み、
前記第１および第２のアンテナコイルが、前記追加の出力ピンと前記第１および第２の出力ピンとの間に、各々、直接接続されている、
装置。
（８）前記実施態様（６）に記載の装置において、
前記少なくとも第１および第２のアンテナコイルが、互いに直交する軸を中心にして巻かれている、
装置。
（９）前記実施態様（１）に記載の装置において、
位置トランスデューサにバイナリデータを搬送するように変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機（reference transmitter）をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、前記信号を受信するように構成された受信アンテナ、および、前記バイナリデータを復調して前記デジタルマイクロコントローラへ向けて通過させるように前記受信アンテナに接続された復調回路、を含み、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータに応答して、前記交流デジタル出力を生み出すように構成されている、
装置。
（１０）前記実施態様（９）に記載の装置において、
前記ＲＦ信号が、予め決められたデータ速度で前記バイナリデータに応答して振幅変調されていて、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記復調回路が、整流器を含み、前記整流器は、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続されている、
装置。
【００６８】
（１１）前記実施態様（９）に記載の装置において、
前記バイナリデータが、同期化信号を含む、
装置。
（１２）前記実施態様（１）に記載の装置において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信するように動作する電力送信機をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、送信された前記ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナ、および、直流（ＤＣ）入力を前記デジタルマイクロコントローラに供給するために前記ＲＦエネルギーを整流するように接続された整流器、を含む、
装置。
（１３）前記実施態様（１）に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、被験者の体に挿入するためにカプセル封入された無線式装置である、
装置。
（１４）前記実施態様（１３）に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、前記体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加のセンサーを含み、
前記少なくとも一つの追加のセンサーが、前記マイクロコントローラに接続されていて、それによって、少なくとも一つの送信アンテナを通して、センサーの読み取り値を送信する、
装置。
（１５）物体を追跡する装置において、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機と、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、前記トランスデューサが、
前記ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
前記ＲＦ信号から前記基準周波数を受信するよう、かつ、前記少なくとも一つのアンテナを駆動して前記基準周波数で前記磁界を生み出すように、前記少なくとも一つのアンテナに接続された、デジタルマイクロコントローラ、
を含む、位置トランスデューサと、
前記基準周波数で前記磁界を検出するように同調され、かつ、前記磁界に応答して信号を生み出すように構成された、フィールドセンサーと、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記信号を受信して処理するように接続されたプロセッサと、
を具備する、装置。
（１６）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記位置トランスデューサが、整流器を含み、前記整流器は、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記少なくとも一つのアンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続されている、
装置。
（１７）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記少なくとも一つのアンテナを駆動し、前記変調されたＲＦ信号と予め決められた位相関係にある前記磁界を生み出すように動作し、
前記フィールドセンサーが、前記位相関係に応答して、前記磁界を検出するように構成されている、
装置。
（１８）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、入力ピンおよび出力ピンを含み、
前記少なくとも一つのアンテナが、前記入力ピンの少なくとも一つに接続された受信アンテナ、および、前記出力ピンの少なくとも一つに接続された送信アンテナ、を含む、
装置。
（１９）前記実施態様（１８）に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記出力ピンの前記少なくとも一つに前記基準周波数で方形波を生み出すことによって、前記送信アンテナを駆動するように動作する、
装置。
（２０）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信するように動作する電力送信機をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、送信された前記ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナ、および、前記ＲＦエネルギーを整流して直流（ＤＣ）入力を前記デジタルマイクロコントローラに供給するように接続された整流器、を含む、
装置。
【００６９】
（２１）前記実施態様（１５）に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、被験者の体の中に挿入するためにカプセル封入された無線式装置である、
装置。
（２２）無線式装置において、
バイナリデータを受信するように構成されたデジタル入力ピンを備えたデジタルマイクロコントローラと、
前記バイナリデータを前記無線式装置に搬送するために予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を受信するように構成された受信アンテナと、
前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに結合するように、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続された整流器と、
を具備する、無線式装置。
（２３）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
前記整流器が、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直列接続された単一のダイオードを含む、
無線式装置。
（２４）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
前記ＲＦ信号が搬送波周波数を有し、
前記受信アンテナが、前記搬送波周波数の付近で共振するコイルを含む、
無線式装置。
（２５）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラは、前記整流されたＲＦ信号が前記デジタル入力ピンに現れることによって、前記デジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、構成されている、
無線式装置。
（２６）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
送信アンテナをさらに具備し、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータに応答して磁界を送信するために前記送信アンテナを駆動するように接続されたデジタル出力ピンを含む、
無線式装置。
（２７）前記実施態様（２６）に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータの前記変調速度に同期して前記デジタル出力ピンに方形波を生み出すように構成されている、
無線式装置。
（２８）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの電力アンテナと、
前記ＲＦエネルギーを整流し、前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するように連結された整流器と、
をさらに具備する、無線式装置。
（２９）前記実施態様（２２）に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラ、前記受信アンテナ、および、前記整流器が、被験者の体の中に挿入するためにカプセル封入されている、
無線式装置。
（３０）無線式装置において、
直流（ＤＣ）電圧を生み出すように構成された電源と、
前記電源に接続された電力入力、電力出力、および、グランド出力（ground output）を含み、前記ＤＣ電圧に応答して、前記電力出力および前記グランド出力との間に、第１の電圧を生み出すように動作する、調整器と、
前記整流器の前記グランド出力に接続された第１の端子、および、第２の端子を含むダイオードと、
デジタルマイクロコントローラであって、前記デジタルマイクロコントローラが、
前記第１の電圧で動作しているときに読み出し専用モードでアクセス可能であり、前記第１の電圧より高い第２の電圧で動作しているときにプログラム可能である、不揮発性メモリ、
前記調整器の前記電力出力に接続された電力入力、
前記ダイオードの前記第２の端子に接続されたグランドピン、
入力ピンであって、前記入力ピンが、前記グランドピンに接続された第１の構成と前記入力ピンがフロート状態にある第２の構成との間を、前記マイクロコントローラによって切り換え可能な、入力ピン、および、
大気を通して送信され、プログラミング命令およびデータを含むデータ信号を、受信するように接続されたデータ入力、
を含む、デジタルマイクロコントローラと、
を具備し、
前記マイクロコントローラが、前記プログラミング命令に応答して、前記入力ピンを前記第１の構成から前記第２の構成に切り換え、それによって、前記電力入力および前記グランドピンの間の電圧を前記第２の電圧まで増加させるよう、かつ、前記入力ピンが前記第２の構成である間に前記不揮発性メモリに前記データを書き込むように、構成されている、
無線式装置。
【００７０】
（３１）前記実施態様（３０）に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記データに応答して、前記無線式装置の座標を求めるのに用いるための信号を送信するように構成されている、
無線式装置。
（３２）前記実施態様（３０）に記載の無線式装置において、
前記不揮発性メモリが、フラッシュメモリを含む、
無線式装置。
（３３）前記実施態様（３０）に記載の無線式装置において、
前記データ信号が、バイナリデータを前記無線式装置に搬送するために変調された無線周波数（ＲＦ）信号を含み、
前記無線式装置が、前記ＲＦ信号を受信するように構成された受信アンテナ、および、前記バイナリデータを復調して前記デジタルマイクロコントローラの前記データ入力に向けて通過させるように、前記受信アンテナに接続された復調回路、を含む、
無線式装置。
（３４）前記実施態様（３３）に記載の無線式装置において、
前記ＲＦ信号が、前記バイナリデータに応答して振幅変調されたＲＦ搬送波を含み、
前記復調回路が、前記ＲＦ信号を整流するように前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続された整流器を含む、
無線式装置。
（３５）前記実施態様（３０）に記載の無線式装置において、
前記電源が、ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの電力アンテナ、および、前記ＤＣ電圧を生み出すように前記ＲＦエネルギーを整流するために接続された整流器、を含む、
無線式装置。
（３６）物体を追跡する方法において、
前記物体に位置トランスデューサを固定する過程であって、前記位置トランスデューサが、複数の出力ピンを備えたデジタルマイクロコントローラを含む、過程と、
少なくとも一つの送信アンテナを前記出力ピンの少なくとも一つに直接接続する過程と、
前記少なくとも一つのアンテナに選択された周波数で磁界を送信させるために、前記マイクロコントローラの前記少なくとも一つの出力ピンに前記選択された周波数で交流デジタル出力を生み出す過程と、
位置トランスデューサの座標を求めるために、前記磁界を検出する過程と、
を含む、方法。
（３７）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記選択された周波数付近の共振周波数を有するコイルを含む、
方法。
（３８）前記実施態様（３７）に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記コイルが、前記第１および第２の出力ピンの間に直接接続されている、
方法。
（３９）前記実施態様（３８）に記載の方法において、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、前記選択された周波数で互いに逆の位相の第１および第２の交流デジタル出力を、前記第１および第２の出力ピンに、各々、生み出す過程を含む、
方法。
（４０）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、方形波を生み出す過程を含む、
方法。
【００７１】
（４１）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記少なくとも一つの送信アンテナを接続する過程が、前記第１および第２の出力ピンに、各々、第１および第２のアンテナを直接接続する過程を含み、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、前記第１および第２のアンテナを交互に駆動するように前記第１および第２の出力ピンに交流デジタル出力を生み出す過程を含む、
方法。
（４２）前記実施態様（４１）に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、第３の出力ピンを含み、
前記第１および第２のアンテナを接続する過程が、前記第３の出力ピンと前記第１および第２の出力ピンの各々との間に、第１および第２のコイルを直接接続する過程を含む、
方法。
（４３）前記実施態様（４１）に記載の方法において、
前記第１および第２のアンテナが、互いに直交する軸を中心にして巻かれたコイルを含む、
方法。
（４４）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
バイナリデータを搬送するように変調された無線周波数（ＲＦ）信号を前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに前記バイナリデータを入力するように、前記位置トランスデューサで前記ＲＦ信号を受信しかつ復調する過程と、
をさらに含み、
前記方形波を生み出す過程が、前記バイナリデータに応答して前記方形波を生み出す過程を含む、
方法。
（４５）前記実施態様（４４）に記載の方法において、
前記ＲＦ信号を送信する過程が、予め決められたデータ速度で前記バイナリデータに応答して前記ＲＦ信号の振幅を変調する過程を含み、
前記ＲＦ信号を受信しかつ復調する過程が、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナと前記デジタルマイクロコントローラのデジタル入力ピンとの間に整流器を直接接続する過程を含む、
方法。
（４６）前記実施態様（４４）に記載の方法において、
前記バイナリデータが、同期化信号を含み、
前記方形波を生み出す過程が、前記同期化信号で前記方形波を同期化する過程を含む、
方法。
（４７）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラへ直流（ＤＣ）入力を供給するために、送信された前記ＲＦエネルギーを受信しかつ整流する過程と、
をさらに具備する、方法。
（４８）前記実施態様（３６）に記載の方法において、
前記物体を前記位置トランスデューサと共に、被験者の体の中に挿入する過程、
をさらに具備する、方法。
（４９）前記実施態様（４８）に記載の方法において、
前記位置トランスデューサが、前記体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加のセンサーを含み、
前記方法が、センサーの読み取り値を送信するために、前記少なくとも一つの追加のセンサーを前記マイクロコントローラに接続し、それによって、前記少なくとも一つの送信アンテナを介して送信する過程を含む、
方法。
（５０）物体を追跡する方法において、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を基準送信機から送信する過程と、
位置トランスデューサを前記物体に固定する過程であって、前記位置トランスデューサが、
前記ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
前記ＲＦ信号から前記基準周波数を受信するよう、かつ、前記基準周波数で前記磁界を生み出すために前記少なくとも一つのアンテナを駆動するように、前記少なくとも一つのアンテナに接続された、デジタルマイクロコントローラ、
を備える、過程と、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記基準周波数で前記磁界を検出する過程と、
を含む、方法。
【００７２】
（５１）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記少なくとも一つのアンテナと前記デジタル入力ピンとの間に整流器を直接接続する過程を含む、
方法。
（５２）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記変調されたＲＦ信号と予め決められた位相関係にある前記磁界を生み出すために、前記デジタルマイクロコントローラを用いて、前記少なくとも一つのアンテナを駆動する過程を含み、
前記磁界を検出する前記過程が、前記位相関係に応答して前記磁界を検出する過程を含む、
方法。
（５３）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
前記デジタルマイクロコントローラが、入力ピンおよび出力ピンを含み、
前記少なくとも一つのアンテナが、前記入力ピンの少なくとも一つに接続された受信アンテナ、および、前記出力ピンの少なくとも一つに接続された送信アンテナ、を含む、
方法。
（５４）前記実施態様（５３）に記載の方法において、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記出力ピンの前記少なくとも一つに前記基準周波数で方形波を生み出すことによって前記送信アンテナを駆動する過程を含む、
方法。
（５５）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するために送信された前記ＲＦエネルギーを受信し整流する過程と、
をさらに含む、方法。
（５６）前記実施態様（５０）に記載の方法において、
前記物体を前記位置トランスデューサと共に被験者の体の中に挿入する過程、
をさらに含む、方法。
（５７）デジタルマイクロコントローラを含む無線式装置を操作する方法において、
前記方法が、
前記無線式装置にバイナリデータを搬送するように予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信する過程と、
前記ＲＦ信号を整流し、整流された前記ＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に、整流器を直接接続することによって、前記受信アンテナを前記デジタルマイクロコントローラに接続する過程と、
を含む、方法。
（５８）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
前記整流器が、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直列に接続された単一のダイオードを含む、
方法。
（５９）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
前記ＲＦ信号が、搬送波周波数を有し、
前記受信アンテナが、前記搬送波周波数付近で共振するコイルを含む、
方法。
（６０）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
前記受信アンテナを接続する前記過程が、前記整流されたＲＦ信号が前記デジタル入力ピンに現れることによって、前記デジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、前記デジタルマイクロコントローラを構成する過程を含む、
方法。
【００７３】
（６１）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
前記バイナリデータに応答して磁界を送信するために送信アンテナを駆動するように前記デジタルマイクロコントローラのデジタル出力ピンを接続する過程、
をさらに含む、方法。
（６２）前記実施態様（６１）に記載の方法において、
前記デジタル出力ピンを接続する前記過程が、前記バイナリデータの前記変調速度と同期して前記デジタル出力ピンに方形波を生み出す過程を含む、
方法。
（６３）前記実施態様（５７）に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記無線式装置に送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するために、前記無線式装置で、送信された前記ＲＦエネルギーを受信し整流する過程と、
をさらに含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のある実施の形態に基づく位置検出システムの模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に基づく位置トランスデューサの細部を示す模式図である。
【図３】本発明のある実施の形態に基づく位置検出システムの機能的な要素を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明のある実施の形態に基づく位置トランスデューサのマイクロコントローラによって生み出された駆動信号を模式的に示すグラフである。
【図５】本発明のある実施の形態に基づく位置トランスデューサへ送信される振幅変調されたダウンリンク信号を模式的に示すグラフである。
【図６】本発明のある実施の形態に基づくマイクロコントローラに接続された復調回路を模式的に示す電気回路図である。
【図７】本発明のある実施の形態に基づく位置トランスデューサの電力入力回路およびプログラミング制御回路を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
２０ 磁気的追跡システム
２２ 外科医
２３ 患者
２４ 器具
２６ 移植片
３０ 脚
３４ 位置パッド
３８ 信号処理コンソール
４１ コンピュータ
４２ ディスプレイ
５０ トランスデューサ
５２ 送信コイル
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ 送信コイル
５６ 基板
５８ マイクロコントローラ
５９ 周辺回路素子
６０ 無線通信コイル
６２ 電力コイル
７０ 処理ユニット
７２ 電力送信アンテナ
７４ 通信アンテナ
７６ 検出コイル
７８ 整流器
８０ 電圧制御回路
８２ ピン
８４ 復調回路
９０，９２ 駆動信号
９４ 信号
９６ キャパシタ
９８ ダイオード
１００ キャパシタ
１０２ メモリ
１０４ ＤＣ調整器
１０６ ダイオード
１０８ 内部スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を追跡する装置において、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、前記位置トランスデューサが、
複数の出力ピンを備え、前記出力ピンの少なくとも一つに、選択された周波数の交流デジタル出力を生み出すように動作する、デジタルマイクロコントローラ、および、
前記出力ピンの前記少なくとも一つに直接接続された少なくとも一つの送信アンテナであって、前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記交流デジタル出力に応答して、前記選択された周波数の磁界を送信する、少なくとも一つの送信アンテナ、
を含む、位置トランスデューサと、
前記磁界を検出し、前記磁界に応答して信号を生み出すように構成されたフィールドセンサーと、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記信号を受信し処理するように接続されたプロセッサと、
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、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記選択された周波数付近の共振周波数を有するコイルを含む、
装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記少なくとも一つの送信アンテナがコイルを含み、
前記デジタルマイクロコントローラの前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記コイルが、前記第１および第２の出力ピンの間に直接接続されている、
装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記第１および第２の出力ピンの各々に、前記選択された周波数で互いに逆の位相の第１および第２の交流デジタル出力を生み出すように動作する、
装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記交流デジタル出力が方形波を含む、
装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、少なくとも第１および第２のアンテナコイルを含み、前記第１および第２のアンテナコイルが、各々、前記第１および第２の出力ピンに直接接続されていて、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記第１および第２の出力ピンに前記交流デジタル出力を生み出して、前記第１および第２のアンテナコイルを交互に駆動するように動作する、
装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記複数の出力ピンが、追加の出力ピンを含み、
前記第１および第２のアンテナコイルが、前記追加の出力ピンと前記第１および第２の出力ピンとの間に、各々、直接接続されている、
装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置において、
前記少なくとも第１および第２のアンテナコイルが、互いに直交する軸を中心にして巻かれている、
装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
位置トランスデューサにバイナリデータを搬送するように変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機（reference transmitter）をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、前記信号を受信するように構成された受信アンテナ、および、前記バイナリデータを復調して前記デジタルマイクロコントローラへ向けて通過させるように前記受信アンテナに接続された復調回路、を含み、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータに応答して、前記交流デジタル出力を生み出すように構成されている、
装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、
前記ＲＦ信号が、予め決められたデータ速度で前記バイナリデータに応答して振幅変調されていて、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記復調回路が、整流器を含み、前記整流器は、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続されている、
装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の装置において、
前記バイナリデータが、同期化信号を含む、
装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信するように動作する電力送信機をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、送信された前記ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナ、および、直流（ＤＣ）入力を前記デジタルマイクロコントローラに供給するために前記ＲＦエネルギーを整流するように接続された整流器、を含む、
装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、被験者の体に挿入するためにカプセル封入された無線式装置である、
装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、前記体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加のセンサーを含み、
前記少なくとも一つの追加のセンサーが、前記マイクロコントローラに接続されていて、それによって、少なくとも一つの送信アンテナを通して、センサーの読み取り値を送信する、
装置。
【請求項１５】
物体を追跡する装置において、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機と、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、前記トランスデューサが、
前記ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
前記ＲＦ信号から前記基準周波数を受信するよう、かつ、前記少なくとも一つのアンテナを駆動して前記基準周波数で前記磁界を生み出すように、前記少なくとも一つのアンテナに接続された、デジタルマイクロコントローラ、
を含む、位置トランスデューサと、
前記基準周波数で前記磁界を検出するように同調され、かつ、前記磁界に応答して信号を生み出すように構成された、フィールドセンサーと、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記信号を受信して処理するように接続されたプロセッサと、
を具備する、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記位置トランスデューサが、整流器を含み、前記整流器は、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記少なくとも一つのアンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続されている、
装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記少なくとも一つのアンテナを駆動し、前記変調されたＲＦ信号と予め決められた位相関係にある前記磁界を生み出すように動作し、
前記フィールドセンサーが、前記位相関係に応答して、前記磁界を検出するように構成されている、
装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、入力ピンおよび出力ピンを含み、
前記少なくとも一つのアンテナが、前記入力ピンの少なくとも一つに接続された受信アンテナ、および、前記出力ピンの少なくとも一つに接続された送信アンテナ、を含む、
装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記出力ピンの前記少なくとも一つに前記基準周波数で方形波を生み出すことによって、前記送信アンテナを駆動するように動作する、
装置。
【請求項２０】
請求項１５に記載の装置において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信するように動作する電力送信機をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、送信された前記ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナ、および、前記ＲＦエネルギーを整流して直流（ＤＣ）入力を前記デジタルマイクロコントローラに供給するように接続された整流器、を含む、
装置。
【請求項２１】
請求項１５に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、被験者の体の中に挿入するためにカプセル封入された無線式装置である、
装置。
【請求項２２】
無線式装置において、
バイナリデータを受信するように構成されたデジタル入力ピンを備えたデジタルマイクロコントローラと、
前記バイナリデータを前記無線式装置に搬送するために予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を受信するように構成された受信アンテナと、
前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに結合するように、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続された整流器と、
を具備する、無線式装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の無線式装置において、
前記整流器が、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直列接続された単一のダイオードを含む、
無線式装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の無線式装置において、
前記ＲＦ信号が搬送波周波数を有し、
前記受信アンテナが、前記搬送波周波数の付近で共振するコイルを含む、
無線式装置。
【請求項２５】
請求項２２に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラは、前記整流されたＲＦ信号が前記デジタル入力ピンに現れることによって、前記デジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、構成されている、
無線式装置。
【請求項２６】
請求項２２に記載の無線式装置において、
送信アンテナをさらに具備し、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータに応答して磁界を送信するために前記送信アンテナを駆動するように接続されたデジタル出力ピンを含む、
無線式装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータの前記変調速度に同期して前記デジタル出力ピンに方形波を生み出すように構成されている、
無線式装置。
【請求項２８】
請求項２２に記載の無線式装置であって、
ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの電力アンテナと、
前記ＲＦエネルギーを整流し、前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するように連結された整流器と、
をさらに具備する、無線式装置。
【請求項２９】
請求項２２に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラ、前記受信アンテナ、および、前記整流器が、被験者の体の中に挿入するためにカプセル封入されている、
無線式装置。
【請求項３０】
無線式装置において、
直流（ＤＣ）電圧を生み出すように構成された電源と、
前記電源に接続された電力入力、電力出力、および、グランド出力（ground output）を含み、前記ＤＣ電圧に応答して、前記電力出力および前記グランド出力の間に、第１の電圧を生み出すように動作する、調整器と、
前記整流器の前記グランド出力に接続された第１の端子、および、第２の端子を含むダイオードと、
デジタルマイクロコントローラであって、前記デジタルマイクロコントローラが、
前記第１の電圧で動作しているときに読み出し専用モードでアクセス可能であり、前記第１の電圧より高い第２の電圧で動作しているときにプログラム可能である、不揮発性メモリ、
前記調整器の前記電力出力に接続された電力入力、
前記ダイオードの前記第２の端子に接続されたグランドピン、
入力ピンであって、前記入力ピンが、前記グランドピンに接続された第１の構成と前記入力ピンがフロート状態にある第２の構成との間を、前記マイクロコントローラによって切り換え可能な、入力ピン、および、
大気を通して送信され、プログラミング命令およびデータを含むデータ信号を、受信するように接続されたデータ入力、
を含む、デジタルマイクロコントローラと、
を具備し、
前記マイクロコントローラが、前記プログラミング命令に応答して、前記入力ピンを前記第１の構成から前記第２の構成に切り換え、それによって、前記電力入力および前記グランドピンの間の電圧を前記第２の電圧まで増加させるよう、かつ、前記入力ピンが前記第２の構成である間に前記不揮発性メモリに前記データを書き込むように、構成されている、
無線式装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記データに応答して、前記無線式装置の座標を求めるのに用いるための信号を送信するように構成されている、
無線式装置。
【請求項３２】
請求項３０に記載の無線式装置において、
前記不揮発性メモリが、フラッシュメモリを含む、
無線式装置。
【請求項３３】
請求項３０に記載の無線式装置において、
前記データ信号が、バイナリデータを前記無線式装置に搬送するために変調された無線周波数（ＲＦ）信号を含み、
前記無線式装置が、前記ＲＦ信号を受信するように構成された受信アンテナ、および、前記バイナリデータを復調して前記デジタルマイクロコントローラの前記データ入力に向けて通過させるように、前記受信アンテナに接続された復調回路、を含む、
無線式装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の無線式装置において、
前記ＲＦ信号が、前記バイナリデータに応答して振幅変調されたＲＦ搬送波を含み、
前記復調回路が、前記ＲＦ信号を整流するように前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続された整流器を含む、
無線式装置。
【請求項３５】
請求項３０に記載の無線式装置において、
前記電源が、ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの電力アンテナ、および、前記ＤＣ電圧を生み出すように前記ＲＦエネルギーを整流するために接続された整流器、を含む、
無線式装置。
【請求項３６】
物体を追跡する方法において、
前記物体に位置トランスデューサを固定する過程であって、前記位置トランスデューサが、複数の出力ピンを備えたデジタルマイクロコントローラを含む、過程と、
少なくとも一つの送信アンテナを前記出力ピンの少なくとも一つに直接接続する過程と、
前記少なくとも一つのアンテナに選択された周波数で磁界を送信させるために、前記マイクロコントローラの前記少なくとも一つの出力ピンに前記選択された周波数で交流デジタル出力を生み出す過程と、
位置トランスデューサの座標を求めるために、前記磁界を検出する過程と、
を含む、方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法において、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記選択された周波数付近の共振周波数を有するコイルを含む、
方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記コイルが、前記第１および第２の出力ピンの間に直接接続されている、
方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法において、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、前記選択された周波数で互いに逆の位相の第１および第２の交流デジタル出力を、前記第１および第２の出力ピンに、各々、生み出す過程を含む、
方法。
【請求項４０】
請求項３６に記載の方法において、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、方形波を生み出す過程を含む、
方法。
【請求項４１】
請求項３６に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記少なくとも一つの送信アンテナを接続する過程が、前記第１および第２の出力ピンに、各々、第１および第２のアンテナを直接接続する過程を含み、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、前記第１および第２のアンテナを交互に駆動するように前記第１および第２の出力ピンに交流デジタル出力を生み出す過程を含む、
方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、第３の出力ピンを含み、
前記第１および第２のアンテナを接続する過程が、前記第３の出力ピンと前記第１および第２の出力ピンの各々との間に、第１および第２のコイルを直接接続する過程を含む、
方法。
【請求項４３】
請求項４１に記載の方法において、
前記第１および第２のアンテナが、互いに直交する軸を中心にして巻かれたコイルを含む、
方法。
【請求項４４】
請求項３６に記載の方法において、
バイナリデータを搬送するように変調された無線周波数（ＲＦ）信号を前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに前記バイナリデータを入力するように、前記位置トランスデューサで前記ＲＦ信号を受信しかつ復調する過程と、
をさらに含み、
前記方形波を生み出す過程が、前記バイナリデータに応答して前記方形波を生み出す過程を含む、
方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、
前記ＲＦ信号を送信する過程が、予め決められたデータ速度で前記バイナリデータに応答して前記ＲＦ信号の振幅を変調する過程を含み、
前記ＲＦ信号を受信しかつ復調する過程が、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナと前記デジタルマイクロコントローラのデジタル入力ピンとの間に整流器を直接接続する過程を含む、
方法。
【請求項４６】
請求項４４に記載の方法において、
前記バイナリデータが、同期化信号を含み、
前記方形波を生み出す過程が、前記同期化信号で前記方形波を同期化する過程を含む、
方法。
【請求項４７】
請求項３６に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラへ直流（ＤＣ）入力を供給するために、送信された前記ＲＦエネルギーを受信しかつ整流する過程と、
をさらに具備する、方法。
【請求項４８】
請求項３６に記載の方法において、
前記物体を前記位置トランスデューサと共に、被験者の体の中に挿入する過程、
をさらに具備する、方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法において、
前記位置トランスデューサが、前記体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加のセンサーを含み、
前記方法が、センサーの読み取り値を送信するために、前記少なくとも一つの追加のセンサーを前記マイクロコントローラに接続し、それによって、前記少なくとも一つの送信アンテナを介して送信する過程を含む、
方法。
【請求項５０】
物体を追跡する方法において、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を基準送信機から送信する過程と、
位置トランスデューサを前記物体に固定する過程であって、前記位置トランスデューサが、
前記ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
前記ＲＦ信号から前記基準周波数を受信するよう、かつ、前記基準周波数で前記磁界を生み出すために前記少なくとも一つのアンテナを駆動するように、前記少なくとも一つのアンテナに接続された、デジタルマイクロコントローラ、
を備える、過程と、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記基準周波数で前記磁界を検出する過程と、
を含む、方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法において、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記少なくとも一つのアンテナと前記デジタル入力ピンとの間に整流器を直接接続する過程を含む、
方法。
【請求項５２】
請求項５０に記載の方法において、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記変調されたＲＦ信号と予め決められた位相関係にある前記磁界を生み出すために、前記デジタルマイクロコントローラを用いて、前記少なくとも一つのアンテナを駆動する過程を含み、
前記磁界を検出する前記過程が、前記位相関係に応答して前記磁界を検出する過程を含む、
方法。
【請求項５３】
請求項５０に記載の方法において、
前記デジタルマイクロコントローラが、入力ピンおよび出力ピンを含み、
前記少なくとも一つのアンテナが、前記入力ピンの少なくとも一つに接続された受信アンテナ、および、前記出力ピンの少なくとも一つに接続された送信アンテナ、を含む、
方法。
【請求項５４】
請求項５３に記載の方法において、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記出力ピンの前記少なくとも一つに前記基準周波数で方形波を生み出すことによって前記送信アンテナを駆動する過程を含む、
方法。
【請求項５５】
請求項５０に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するために送信された前記ＲＦエネルギーを受信し整流する過程と、
をさらに含む、方法。
【請求項５６】
請求項５０に記載の方法において、
前記物体を前記位置トランスデューサと共に被験者の体の中に挿入する過程、
をさらに含む、方法。
【請求項５７】
デジタルマイクロコントローラを含む無線式装置を操作する方法において、
前記方法が、
前記無線式装置にバイナリデータを搬送するように予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信する過程と、
前記ＲＦ信号を整流し、整流された前記ＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に、整流器を直接接続することによって、前記受信アンテナを前記デジタルマイクロコントローラに接続する過程と、
を含む、方法。
【請求項５８】
請求項５７に記載の方法において、
前記整流器が、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直列に接続された単一のダイオードを含む、
方法。
【請求項５９】
請求項５７に記載の方法において、
前記ＲＦ信号が、搬送波周波数を有し、
前記受信アンテナが、前記搬送波周波数付近で共振するコイルを含む、
方法。
【請求項６０】
請求項５７に記載の方法において、
前記受信アンテナを接続する前記過程が、前記整流されたＲＦ信号が前記デジタル入力ピンに現れることによって、前記デジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、前記デジタルマイクロコントローラを構成する過程を含む、
方法。
【請求項６１】
請求項５７に記載の方法において、
前記バイナリデータに応答して磁界を送信するために送信アンテナを駆動するように前記デジタルマイクロコントローラのデジタル出力ピンを接続する過程、
をさらに含む、方法。
【請求項６２】
請求項６１に記載の方法において、
前記デジタル出力ピンを接続する前記過程が、前記バイナリデータの前記変調速度と同期して前記デジタル出力ピンに方形波を生み出す過程を含む、
方法。
【請求項６３】
請求項５７に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記無線式装置に送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するために、前記無線式装置で、送信された前記ＲＦエネルギーを受信し整流する過程と、
をさらに含む、方法。
【請求項１】
物体を追跡する装置において、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、前記位置トランスデューサが、
複数の出力ピンを備え、前記出力ピンの少なくとも一つに、選択された周波数の交流デジタル出力を生み出すように動作する、デジタルマイクロコントローラ、および、
前記出力ピンの前記少なくとも一つに直接接続された少なくとも一つの送信アンテナであって、前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記交流デジタル出力に応答して、前記選択された周波数の磁界を送信する、少なくとも一つの送信アンテナ、
を含む、位置トランスデューサと、
前記磁界を検出し、前記磁界に応答して信号を生み出すように構成されたフィールドセンサーと、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記信号を受信し処理するように接続されたプロセッサと、
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、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記選択された周波数付近の共振周波数を有するコイルを含む、
装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記少なくとも一つの送信アンテナがコイルを含み、
前記デジタルマイクロコントローラの前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記コイルが、前記第１および第２の出力ピンの間に直接接続されている、
装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記第１および第２の出力ピンの各々に、前記選択された周波数で互いに逆の位相の第１および第２の交流デジタル出力を生み出すように動作する、
装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記交流デジタル出力が方形波を含む、
装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、少なくとも第１および第２のアンテナコイルを含み、前記第１および第２のアンテナコイルが、各々、前記第１および第２の出力ピンに直接接続されていて、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記第１および第２の出力ピンに前記交流デジタル出力を生み出して、前記第１および第２のアンテナコイルを交互に駆動するように動作する、
装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記複数の出力ピンが、追加の出力ピンを含み、
前記第１および第２のアンテナコイルが、前記追加の出力ピンと前記第１および第２の出力ピンとの間に、各々、直接接続されている、
装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置において、
前記少なくとも第１および第２のアンテナコイルが、互いに直交する軸を中心にして巻かれている、
装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
位置トランスデューサにバイナリデータを搬送するように変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機（reference transmitter）をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、前記信号を受信するように構成された受信アンテナ、および、前記バイナリデータを復調して前記デジタルマイクロコントローラへ向けて通過させるように前記受信アンテナに接続された復調回路、を含み、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータに応答して、前記交流デジタル出力を生み出すように構成されている、
装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、
前記ＲＦ信号が、予め決められたデータ速度で前記バイナリデータに応答して振幅変調されていて、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記復調回路が、整流器を含み、前記整流器は、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続されている、
装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の装置において、
前記バイナリデータが、同期化信号を含む、
装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信するように動作する電力送信機をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、送信された前記ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナ、および、直流（ＤＣ）入力を前記デジタルマイクロコントローラに供給するために前記ＲＦエネルギーを整流するように接続された整流器、を含む、
装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、被験者の体に挿入するためにカプセル封入された無線式装置である、
装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、前記体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加のセンサーを含み、
前記少なくとも一つの追加のセンサーが、前記マイクロコントローラに接続されていて、それによって、少なくとも一つの送信アンテナを通して、センサーの読み取り値を送信する、
装置。
【請求項１５】
物体を追跡する装置において、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信するように動作する基準送信機と、
前記物体に固定されるように構成された位置トランスデューサであって、前記トランスデューサが、
前記ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
前記ＲＦ信号から前記基準周波数を受信するよう、かつ、前記少なくとも一つのアンテナを駆動して前記基準周波数で前記磁界を生み出すように、前記少なくとも一つのアンテナに接続された、デジタルマイクロコントローラ、
を含む、位置トランスデューサと、
前記基準周波数で前記磁界を検出するように同調され、かつ、前記磁界に応答して信号を生み出すように構成された、フィールドセンサーと、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記信号を受信して処理するように接続されたプロセッサと、
を具備する、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記位置トランスデューサが、整流器を含み、前記整流器は、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記少なくとも一つのアンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続されている、
装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記少なくとも一つのアンテナを駆動し、前記変調されたＲＦ信号と予め決められた位相関係にある前記磁界を生み出すように動作し、
前記フィールドセンサーが、前記位相関係に応答して、前記磁界を検出するように構成されている、
装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、入力ピンおよび出力ピンを含み、
前記少なくとも一つのアンテナが、前記入力ピンの少なくとも一つに接続された受信アンテナ、および、前記出力ピンの少なくとも一つに接続された送信アンテナ、を含む、
装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記出力ピンの前記少なくとも一つに前記基準周波数で方形波を生み出すことによって、前記送信アンテナを駆動するように動作する、
装置。
【請求項２０】
請求項１５に記載の装置において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信するように動作する電力送信機をさらに具備し、
前記位置トランスデューサが、送信された前記ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナ、および、前記ＲＦエネルギーを整流して直流（ＤＣ）入力を前記デジタルマイクロコントローラに供給するように接続された整流器、を含む、
装置。
【請求項２１】
請求項１５に記載の装置において、
前記位置トランスデューサが、被験者の体の中に挿入するためにカプセル封入された無線式装置である、
装置。
【請求項２２】
無線式装置において、
バイナリデータを受信するように構成されたデジタル入力ピンを備えたデジタルマイクロコントローラと、
前記バイナリデータを前記無線式装置に搬送するために予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を受信するように構成された受信アンテナと、
前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに結合するように、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続された整流器と、
を具備する、無線式装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の無線式装置において、
前記整流器が、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直列接続された単一のダイオードを含む、
無線式装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の無線式装置において、
前記ＲＦ信号が搬送波周波数を有し、
前記受信アンテナが、前記搬送波周波数の付近で共振するコイルを含む、
無線式装置。
【請求項２５】
請求項２２に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラは、前記整流されたＲＦ信号が前記デジタル入力ピンに現れることによって、前記デジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、構成されている、
無線式装置。
【請求項２６】
請求項２２に記載の無線式装置において、
送信アンテナをさらに具備し、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータに応答して磁界を送信するために前記送信アンテナを駆動するように接続されたデジタル出力ピンを含む、
無線式装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記バイナリデータの前記変調速度に同期して前記デジタル出力ピンに方形波を生み出すように構成されている、
無線式装置。
【請求項２８】
請求項２２に記載の無線式装置であって、
ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの電力アンテナと、
前記ＲＦエネルギーを整流し、前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するように連結された整流器と、
をさらに具備する、無線式装置。
【請求項２９】
請求項２２に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラ、前記受信アンテナ、および、前記整流器が、被験者の体の中に挿入するためにカプセル封入されている、
無線式装置。
【請求項３０】
無線式装置において、
直流（ＤＣ）電圧を生み出すように構成された電源と、
前記電源に接続された電力入力、電力出力、および、グランド出力（ground output）を含み、前記ＤＣ電圧に応答して、前記電力出力および前記グランド出力の間に、第１の電圧を生み出すように動作する、調整器と、
前記整流器の前記グランド出力に接続された第１の端子、および、第２の端子を含むダイオードと、
デジタルマイクロコントローラであって、前記デジタルマイクロコントローラが、
前記第１の電圧で動作しているときに読み出し専用モードでアクセス可能であり、前記第１の電圧より高い第２の電圧で動作しているときにプログラム可能である、不揮発性メモリ、
前記調整器の前記電力出力に接続された電力入力、
前記ダイオードの前記第２の端子に接続されたグランドピン、
入力ピンであって、前記入力ピンが、前記グランドピンに接続された第１の構成と前記入力ピンがフロート状態にある第２の構成との間を、前記マイクロコントローラによって切り換え可能な、入力ピン、および、
大気を通して送信され、プログラミング命令およびデータを含むデータ信号を、受信するように接続されたデータ入力、
を含む、デジタルマイクロコントローラと、
を具備し、
前記マイクロコントローラが、前記プログラミング命令に応答して、前記入力ピンを前記第１の構成から前記第２の構成に切り換え、それによって、前記電力入力および前記グランドピンの間の電圧を前記第２の電圧まで増加させるよう、かつ、前記入力ピンが前記第２の構成である間に前記不揮発性メモリに前記データを書き込むように、構成されている、
無線式装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の無線式装置において、
前記デジタルマイクロコントローラが、前記データに応答して、前記無線式装置の座標を求めるのに用いるための信号を送信するように構成されている、
無線式装置。
【請求項３２】
請求項３０に記載の無線式装置において、
前記不揮発性メモリが、フラッシュメモリを含む、
無線式装置。
【請求項３３】
請求項３０に記載の無線式装置において、
前記データ信号が、バイナリデータを前記無線式装置に搬送するために変調された無線周波数（ＲＦ）信号を含み、
前記無線式装置が、前記ＲＦ信号を受信するように構成された受信アンテナ、および、前記バイナリデータを復調して前記デジタルマイクロコントローラの前記データ入力に向けて通過させるように、前記受信アンテナに接続された復調回路、を含む、
無線式装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の無線式装置において、
前記ＲＦ信号が、前記バイナリデータに応答して振幅変調されたＲＦ搬送波を含み、
前記復調回路が、前記ＲＦ信号を整流するように前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直接接続された整流器を含む、
無線式装置。
【請求項３５】
請求項３０に記載の無線式装置において、
前記電源が、ＲＦエネルギーを受信するように構成された少なくとも一つの電力アンテナ、および、前記ＤＣ電圧を生み出すように前記ＲＦエネルギーを整流するために接続された整流器、を含む、
無線式装置。
【請求項３６】
物体を追跡する方法において、
前記物体に位置トランスデューサを固定する過程であって、前記位置トランスデューサが、複数の出力ピンを備えたデジタルマイクロコントローラを含む、過程と、
少なくとも一つの送信アンテナを前記出力ピンの少なくとも一つに直接接続する過程と、
前記少なくとも一つのアンテナに選択された周波数で磁界を送信させるために、前記マイクロコントローラの前記少なくとも一つの出力ピンに前記選択された周波数で交流デジタル出力を生み出す過程と、
位置トランスデューサの座標を求めるために、前記磁界を検出する過程と、
を含む、方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法において、
前記少なくとも一つの送信アンテナが、前記選択された周波数付近の共振周波数を有するコイルを含む、
方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記コイルが、前記第１および第２の出力ピンの間に直接接続されている、
方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法において、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、前記選択された周波数で互いに逆の位相の第１および第２の交流デジタル出力を、前記第１および第２の出力ピンに、各々、生み出す過程を含む、
方法。
【請求項４０】
請求項３６に記載の方法において、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、方形波を生み出す過程を含む、
方法。
【請求項４１】
請求項３６に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、少なくとも第１および第２の出力ピンを含み、
前記少なくとも一つの送信アンテナを接続する過程が、前記第１および第２の出力ピンに、各々、第１および第２のアンテナを直接接続する過程を含み、
前記交流デジタル出力を生み出す過程が、前記第１および第２のアンテナを交互に駆動するように前記第１および第２の出力ピンに交流デジタル出力を生み出す過程を含む、
方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、
前記複数の出力ピンが、第３の出力ピンを含み、
前記第１および第２のアンテナを接続する過程が、前記第３の出力ピンと前記第１および第２の出力ピンの各々との間に、第１および第２のコイルを直接接続する過程を含む、
方法。
【請求項４３】
請求項４１に記載の方法において、
前記第１および第２のアンテナが、互いに直交する軸を中心にして巻かれたコイルを含む、
方法。
【請求項４４】
請求項３６に記載の方法において、
バイナリデータを搬送するように変調された無線周波数（ＲＦ）信号を前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに前記バイナリデータを入力するように、前記位置トランスデューサで前記ＲＦ信号を受信しかつ復調する過程と、
をさらに含み、
前記方形波を生み出す過程が、前記バイナリデータに応答して前記方形波を生み出す過程を含む、
方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、
前記ＲＦ信号を送信する過程が、予め決められたデータ速度で前記バイナリデータに応答して前記ＲＦ信号の振幅を変調する過程を含み、
前記ＲＦ信号を受信しかつ復調する過程が、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナと前記デジタルマイクロコントローラのデジタル入力ピンとの間に整流器を直接接続する過程を含む、
方法。
【請求項４６】
請求項４４に記載の方法において、
前記バイナリデータが、同期化信号を含み、
前記方形波を生み出す過程が、前記同期化信号で前記方形波を同期化する過程を含む、
方法。
【請求項４７】
請求項３６に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラへ直流（ＤＣ）入力を供給するために、送信された前記ＲＦエネルギーを受信しかつ整流する過程と、
をさらに具備する、方法。
【請求項４８】
請求項３６に記載の方法において、
前記物体を前記位置トランスデューサと共に、被験者の体の中に挿入する過程、
をさらに具備する、方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法において、
前記位置トランスデューサが、前記体の生理学的パラメータを検出するための少なくとも一つの追加のセンサーを含み、
前記方法が、センサーの読み取り値を送信するために、前記少なくとも一つの追加のセンサーを前記マイクロコントローラに接続し、それによって、前記少なくとも一つの送信アンテナを介して送信する過程を含む、
方法。
【請求項５０】
物体を追跡する方法において、
基準周波数で変調された無線周波数（ＲＦ）信号を基準送信機から送信する過程と、
位置トランスデューサを前記物体に固定する過程であって、前記位置トランスデューサが、
前記ＲＦ信号を受信し、磁界を送信するための、少なくとも一つのアンテナ、および、
前記ＲＦ信号から前記基準周波数を受信するよう、かつ、前記基準周波数で前記磁界を生み出すために前記少なくとも一つのアンテナを駆動するように、前記少なくとも一つのアンテナに接続された、デジタルマイクロコントローラ、
を備える、過程と、
前記位置トランスデューサの座標を求めるために、前記基準周波数で前記磁界を検出する過程と、
を含む、方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法において、
前記デジタルマイクロコントローラが、デジタル入力ピンを含み、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記ＲＦ信号を整流するよう、かつ、整流された前記ＲＦ信号を前記デジタル入力ピンに接続するように、前記少なくとも一つのアンテナと前記デジタル入力ピンとの間に整流器を直接接続する過程を含む、
方法。
【請求項５２】
請求項５０に記載の方法において、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記変調されたＲＦ信号と予め決められた位相関係にある前記磁界を生み出すために、前記デジタルマイクロコントローラを用いて、前記少なくとも一つのアンテナを駆動する過程を含み、
前記磁界を検出する前記過程が、前記位相関係に応答して前記磁界を検出する過程を含む、
方法。
【請求項５３】
請求項５０に記載の方法において、
前記デジタルマイクロコントローラが、入力ピンおよび出力ピンを含み、
前記少なくとも一つのアンテナが、前記入力ピンの少なくとも一つに接続された受信アンテナ、および、前記出力ピンの少なくとも一つに接続された送信アンテナ、を含む、
方法。
【請求項５４】
請求項５３に記載の方法において、
前記位置トランスデューサを固定する前記過程が、前記出力ピンの前記少なくとも一つに前記基準周波数で方形波を生み出すことによって前記送信アンテナを駆動する過程を含む、
方法。
【請求項５５】
請求項５０に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記位置トランスデューサに送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するために送信された前記ＲＦエネルギーを受信し整流する過程と、
をさらに含む、方法。
【請求項５６】
請求項５０に記載の方法において、
前記物体を前記位置トランスデューサと共に被験者の体の中に挿入する過程、
をさらに含む、方法。
【請求項５７】
デジタルマイクロコントローラを含む無線式装置を操作する方法において、
前記方法が、
前記無線式装置にバイナリデータを搬送するように予め決められた変調速度で振幅変調された無線周波数（ＲＦ）信号を送信する過程と、
前記ＲＦ信号を整流し、整流された前記ＲＦ信号をデジタル入力ピンに接続するように、受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に、整流器を直接接続することによって、前記受信アンテナを前記デジタルマイクロコントローラに接続する過程と、
を含む、方法。
【請求項５８】
請求項５７に記載の方法において、
前記整流器が、前記受信アンテナと前記デジタル入力ピンとの間に直列に接続された単一のダイオードを含む、
方法。
【請求項５９】
請求項５７に記載の方法において、
前記ＲＦ信号が、搬送波周波数を有し、
前記受信アンテナが、前記搬送波周波数付近で共振するコイルを含む、
方法。
【請求項６０】
請求項５７に記載の方法において、
前記受信アンテナを接続する前記過程が、前記整流されたＲＦ信号が前記デジタル入力ピンに現れることによって、前記デジタルマイクロコントローラのインタラプトが誘発されるように、前記デジタルマイクロコントローラを構成する過程を含む、
方法。
【請求項６１】
請求項５７に記載の方法において、
前記バイナリデータに応答して磁界を送信するために送信アンテナを駆動するように前記デジタルマイクロコントローラのデジタル出力ピンを接続する過程、
をさらに含む、方法。
【請求項６２】
請求項６１に記載の方法において、
前記デジタル出力ピンを接続する前記過程が、前記バイナリデータの前記変調速度と同期して前記デジタル出力ピンに方形波を生み出す過程を含む、
方法。
【請求項６３】
請求項５７に記載の方法において、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを前記無線式装置に送信する過程と、
前記デジタルマイクロコントローラに直流（ＤＣ）入力を供給するために、前記無線式装置で、送信された前記ＲＦエネルギーを受信し整流する過程と、
をさらに含む、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２４８９２（Ｐ２００７−２４８９２Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−１９３１８３（Ｐ２００６−１９３１８３）
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（５００５２０８４６）バイオセンス・ウェブスター・インコーポレイテッド (75)
【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】３３３３ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｃａｎｙｏｎ Ｒｏａｄ， Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９１７６５， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９３１８３（Ｐ２００６−１９３１８３）
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（５００５２０８４６）バイオセンス・ウェブスター・インコーポレイテッド (75)
【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】３３３３ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｃａｎｙｏｎ Ｒｏａｄ， Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９１７６５， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]