特許 7475934 三次元配線アセンブリを用いた磁気ピックアップの打ち消し

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-19

(45)【発行日】2024-04-30

(54)【発明の名称】三次元配線アセンブリを用いた磁気ピックアップの打ち消し

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20240422BHJP

   A61B 5/25 20210101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

G01B7/00 103M

A61B5/25

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020066469

(22)【出願日】2020-04-02

(65)【公開番号】P2020169992

(43)【公開日】2020-10-15

【審査請求日】2023-03-16

(31)【優先権主張番号】16/374,514

(32)【優先日】2019-04-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】511099630

【氏名又は名称】バイオセンス・ウエブスター・（イスラエル）・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ （Ｉｓｒａｅｌ）， Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100088605

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 公延

(74)【代理人】

【識別番号】100130384

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 孝文

(72)【発明者】

【氏名】エフゲニー・ボニャック

(72)【発明者】

【氏名】マイケル・レビン

(72)【発明者】

【氏名】エーヤル・ロットマン

(72)【発明者】

【氏名】アレク・ビレンスキー

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１３４１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５３５７０５０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ７／００ー ７／３４

Ａ６１Ｂ ５／０５－ ５／０５３８

Ａ６１Ｂ ５／２４－ ５／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配線アセンブリであって、
前記配線アセンブリの第１の端部においてセンサから差分信号を受信するように構成されている差分入力ポートと、
前記配線アセンブリの第２の端部において、前記差分信号を出力するように構成されている差分出力ポートと、
互いに対して三次元（３Ｄ）で交差する構成にレイアウトされ、前記差分信号を前記第１の端部から前記第２の端部へと伝導し、前記配線アセンブリによる磁場のピックアップを打ち消すように構成されている導電体の第１の対及び第２の対であって、各対のうちの前記導電体どうしは、前記第１の端部及び前記第２の端部において互いに接続されている、導電体の第１の対及び第２の対と、を備える、配線アセンブリ。

【請求項2】

前記第１の対が第１の導電体及び第２の導電体を含み、かつ前記第２の対が第３の導電体及び第４の導電体を含み、
前記配線アセンブリは、前記配線アセンブリの長手方向軸線に沿ってレイアウトされた４つのセクションを含み、
前記第１の導電体が、右上セクションにレイアウトされ、前記第２の導電体は左下セクションにレイアウトされ、前記第３の導電体は左上セクションにレイアウトされ、前記第４の導電体は右下セクションにレイアウトされている、請求項１に記載の配線アセンブリ。

【請求項3】

基板と、
前記基板の第１の側に配設された第１の層と、
前記基板の第２の側に配設された第２の層と、
を有する回路基板（ＣＢ）を備え、
前記第１の導電体及び前記第３の導電体が、前記第１の層内で互いに平行に形成された第１の電気トレース及び第３の電気トレースを含み、
前記第２の導電体及び前記第４の導電体が、前記第２の層内で互いに平行に形成された第２の電気トレース及び第４の電気トレースを含み、
前記第１の電気トレース及び前記第４の電気トレースが、前記基板を挟んで互いに向かい合っており、
前記第２の電気トレース及び前記第３の電気トレースが、前記基板を挟んで互いに向かい合っている、請求項２に記載の配線アセンブリ。

【請求項4】

基板と、
前記基板の第１の側に配設された第１の層と、
前記基板の第２の側に配設された第２の層と、
を有する回路基板（ＣＢ）を備え、
前記第１の対及び前記第２の対の前記導電体が、前記回路基板（ＣＢ）内に形成された電気トレースを含む、請求項１に記載の配線アセンブリ。

【請求項5】

前記差分出力ポートは、前記差分信号を増幅するために差分増幅器に電気的に接続するように構成されている、請求項１に記載の配線アセンブリ。

【請求項6】

配線アセンブリを製造する方法であって、
前記配線アセンブリの第１の端部においてセンサから差分信号を受信するための差分入力ポートを提供することと、
前記配線アセンブリの第２の端部において前記差分信号を出力するための差分出力ポートを提供することと、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に、互いに対して三次元（３Ｄ）で交差する構成で、導電体の第１の対及び第２の対をレイアウトし、前記導電体の各対を、前記第１の端部及び前記第２の端部で互いに接続することと、
前記導電体の各対を、前記第１の端部において前記差分入力ポートに連結し、かつ前記第２の端部において前記差分出力ポートに連結することと、
を含む、方法。

【請求項7】

前記第１の対が第１の導電体及び第２の導電体を含み、かつ前記第２の対が第３の導電体及び第４の導電体を含み、
前記配線アセンブリが、前記配線アセンブリの長手方向軸線に沿ってレイアウトされた４つのセクションを備え、
前記第１の対及び前記第２の対をレイアウトすることが、
（ａ）右上セクションに前記第１の導電体を、
（ｂ）左下セクションに前記第２の導電体を、
（ｃ）左上セクションに前記第３の導電体を、
（ｄ）右下セクションに前記第４の導電体を
レイアウトすることを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

基板を有する回路基板（ＣＢ）を提供することと、
前記基板の第１の側に第１の層を配設することと、
前記基板の第２の側に第２の層を配設することと、を含み、
前記第１の導電体及び前記第３の導電体をレイアウトすることは、前記第１の層内で互いに平行に、第１の電気トレース及び第３の電気トレースを形成することを含み、
前記第２の導電体及び第４の導電体をレイアウトすることは、前記第２の層内で互いに平行に、第２の電気トレース及び第４の電気トレースを形成することを含み、
前記第１の電気トレース及び前記第４の電気トレースが、前記基板を挟んで互いに向かい合っており、かつ前記第２の電気トレース及び前記第３の電気トレースが、前記基板を挟んで互いに向かい合っている、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

基板を有する回路基板（ＣＢ）を提供することと、
前記基板の第１の側に第１の層を配設することと、
前記基板の第２の側に第２の層を配設することと、を含み、
前記第１の対及び前記第２の対の前記導電体をレイアウトすることが、前記回路基板（ＣＢ）内に電気トレースを形成することを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項10】

前記差分信号を増幅するために、前記差分出力ポートを差分増幅器に電気的に接続することを含む、請求項６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、電子システムにおけるノイズ及び干渉の低減に関し、特に、磁気位置追跡システムにおいて誘導される寄生電圧を低減するための方法及びシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

磁気位置追跡システムなどのいくつかの電子システムは、体内プローブとコントローラとの間で電気信号を伝導する。電気信号は、磁場の存在下で誘導される寄生電圧を生じやすい。電子システムが、誘導された寄生電圧からより影響を受けにくくするために、様々な技術が使用され得る。

【0003】

例えば、米国特許第５，３７１，４６９号は、環境の特性を測定するための定電流ループ測定システムを記載している。システムは、環境内に位置付けられた第１のインピーダンスと、第１のインピーダンスと直列に結合された第２のインピーダンスと、第１及び第２のインピーダンスに電気的に結合された寄生インピーダンスとを備える。前記第１及び第２インピーダンスと直列に電気的に結合された電流発生装置が、第１及び第２インピーダンスを介して定電流を提供すると、第１及び第２のインピーダンスそれぞれの両端間にはそれぞれ第１及び第２の電圧が生成され、寄生インピーダンスの両端間には寄生電圧が生成される。高インピーダンス電圧測定装置が、寄生電圧とは無関係に、第１電圧と第２電圧との間の電圧差を測定して、環境の特性を表す特性電圧を生成する。

【0004】

米国特許出願公開第２０１４／０１１３８２８号は、極めて低抵抗の（ＥＬＲ）材料から形成される構成要素を含む、電気装置、機械装置、計算機、及び／又は他の装置を記載し、そのＥＬＲ材料としては、変性ＥＬＲ材料、積層ＥＬＲ材料、及び新しいＥＬＲ材料が挙げられるが、これらに限定されない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書で説明される本発明の一実施形態は、差分入力ポートと、差分出力ポートと、第１の対の導電体及び第２の対の導電体と、を含む配線アセンブリを提供する。差分入力ポートは、配線アセンブリの第１の端部においてセンサから差分信号を受信するように構成されている。差分出力ポートは、配線アセンブリの第２の端部において差分信号を出力するように構成されている。導電体の第１の対及び第２の対は、互いに対して三次元（３Ｄ）で交差する構成にレイアウトされ、第１の端部から第２の端部に差分信号を伝導し、配線アセンブリによる磁場のピックアップを打ち消すように構成されている。各対のうちの導電体どうしは、第１の端部及び第２の端部において、互いに接続される。

【0006】

一部の実施形態では、第１の対は第１の導電体及び第２の導電体を含み、第２の対は第３の導電体及び第４の導電体を含む。配線アセンブリは、配線アセンブリの長手方向軸線に沿ってレイアウトされた４つのセクションを含む。第１の導電体は、右上セクションにレイアウトされ、第２の導電体は左下セクションにレイアウトされ、第３の導電体は左上セクションにレイアウトされ、第４の導電体は右下セクションにレイアウトされている。他の実施形態では、配線アセンブリは、基板と、基板の第１の側に配設された第１の層と、基板の第２の側に配設された第２の層と、を有する回路基板（ＣＢ）を含む。第１の導電体及び第３の導電体は、第１の層内で互いに平行に形成された、第１の電気トレース及び第３の電気トレースを含む。第２の導電体及び第４の導電体は、第２の層内で互いに平行に形成された、第２の電気トレース及び第４の電気トレースを含む。第１の電気トレース及び第４の電気トレースは、基板を挟んで互いに向かい合っており、第２の電気トレース及び第３の電気トレースは、基板を挟んで互いに向かい合っている。

【0007】

一実施形態では、配線アセンブリは、基板と、基板の第１の側に配設された第１の層と、基板の第２の側に配設された第２の層とを有する回路基板（ＣＢ）を含む。第１の対及び第２の対のうちの導電体は、ＣＢ内に形成された電気トレースを含む。別の実施形態では、差分出力ポートは、差分信号を増幅するために、差分増幅器に電気的に接続するように構成される。

【0008】

本発明の一実施形態によると、配線アセンブリの製造方法が更に提供され、その方法は、配線アセンブリの第１の端部においてセンサから差分信号を受信するための差分入力ポートを設けることを含む。差分出力ポートが、配線アセンブリの第２の端部において差分信号を出力するために設けられている。導電体の第１の対及び第２の対は、第１の端部と第２の端部との間に、互いに対して三次元（３Ｄ）で交差する構成にレイアウトされ、各対のうちの導電体どうしは、第１の端部及び第２の端部において互いに接続されている。各対のうちの導電体どうしは、第１の端部で差分入力ポートに、及び第２の端部で差分出力ポートに結合される。

【0009】

本発明は、以下の「発明を実施するための形態」を図面と併せて考慮することで、より完全に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態による、カテーテルベースの磁気位置追跡及びアブレーションシステムの概略的な描画説明図である。

【図2】本発明の一実施形態による、磁気ピックアップノイズを打ち消すための配線アセンブリの概略ブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態による、磁気ピックアップノイズを打ち消すための三次元（３Ｄ）配線アセンブリの概略的な描画説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

概論
以下に記載される本発明の実施形態は、交番磁界によって配線アセンブリ内に誘導され得る寄生電圧を低減するための、改良された技術を提供する。交番磁界は、例えば身体の器官内の医療用プローブの位置を追跡するためのような医療用途に使用されることがある。

【0012】

一部の実施形態では、磁気位置センサは、医療用プローブの遠位端に連結され、位置追跡システムの交番磁界に応答して、遠位端の、患者の体内における位置を示す差分信号を生成するように構成されている。

【0013】

一部の実施形態では、医療用プローブは、配線アセンブリを備え、配線アセンブリは、配線アセンブリの近位端に連結された差分増幅器に、位置センサから差分信号を伝導するように構成される。

【0014】

一部の実施形態では、配線アセンブリは、配線アセンブリの遠位端において差分信号を受信するように構成された差分入力ポートと、差分信号を増幅器に出力するように構成された差分出力ポートと、を備える。

【0015】

一部の実施形態では、配線アセンブリは、回路基板（ＣＢ）を更に備え、その回路基板（ＣＢ）は、配線アセンブリの近位端と遠位端との間で差分信号を伝導するように構成された、２対の電気トレースを有する。その２対は、配線アセンブリの長手方向軸に沿って、互いに対して三次元（３Ｄ）で交差する構成でパターン化される。各対のうちのトレースどうしは、配線アセンブリの入力ポート及び出力ポートの両方で互いに電気的に接続されている。トレースの２対は、本明細書では、第１の対及び第２の対とも称される。

【0016】

例示的な実施形態では、第１の対は、第１のトレース及び第２のトレースを含み、第２の対は、第３のトレース及び第４のトレースを含む。３Ｄで交差する構成では、第１の対の第１及び第２のトレースがそれぞれ、ＣＢの左上及び右下側にレイアウトされ、第２の対の第３及び第４のトレースがそれぞれ、ＣＢの右上及び左下側にレイアウトされる。

【0017】

この構成では、第１及び第２のトレースは、入力ポート及び出力ポートのそれぞれにおいて、ＣＢの左上側と右下側との間の第１の対角線方向において相互接続される。同様に、第３及び第４のトレースは、各ポートにおいて、ＣＢの右上側と左下側との間の第２の対角線方向において相互接続される。なお、第１及び第２の対角線は互いに空間的に交差するが、対角線に沿ったトレースは電気的に接続されないことに留意されたい。

【0018】

一部の実施形態では、上述のような対角線方向接続の構成は、配線アセンブリの入力ポート及び出力ポートにおいて実装される。この構成では、第１の対及び第２の対は、それぞれ、同様の断面積を有する第１の導電性ループ及び第２の導電性ループを形成する。したがって、ほぼ等しい磁束（位置追跡システムの交番磁界によって生成される）が、第１のループ及び第２のループを横断する。しかしながら、その２つのループは、互いに反対の向きを有する（すなわち、一方は時計回りの向きを有し、他方は反時計回りの向きを有する）。したがって、交番磁界（第１の寄生電圧及び第２の寄生電圧、又は第１の磁気ピックアップ及び第２の磁気ピックアップと呼ばれる）によって、２つのループに誘導される寄生電圧は、同様の絶対値を有するが、反対の極性を有する。したがって、第１の寄生電圧及び第２の寄生電圧は、配線アセンブリの出力ポートにおいて、互いに打ち消されるか、又は少なくとも大幅に低減される。

【0019】

開示された技術は、医療用プローブの遠位端に連結された様々な種類のセンサから受信された信号内の外部磁場によって誘発される、望ましくないノイズを打ち消すために使用され得る。更に、開示された技術は、外部磁場によって誘導された干渉に対して電気信号を保護するため、例えば磁気共鳴映像（ＭＲＩ）システムのような、任意の電子システム内に実装されてもよい。

【0020】

システムの説明
図１は、本発明の一実施形態による、カテーテルベースの磁気位置追跡及びアブレーションシステム２０の概略的な描画説明図である。システム２０は、医師３０によって血管系を介して患者２８の心臓２６に誘導される、シャフト遠位端２２を有するカテーテル２１を備える。一部の実施形態では、医師３０は、カテーテル２１の近位端近くに位置する遠隔操縦器３２を使用して、シャフト遠位端２２を操作しながら、シース２３からシャフト遠位端２２を挿入する。

【0021】

ここでインセット２５を参照する。一部の実施形態では、システム２０は、磁気センサ５１（本明細書では磁気位置追跡センサと呼ばれるもの、又は簡略化のためセンサ５１とも呼ばれるもの）と、アブレーションカテーテル５０とを備え、センサ５１とアブレーションカテーテル５０とは遠位端２２に連結されている。

【0022】

そのような実施形態では、カテーテル２１は、例えば、心臓２６の電気生理学的（ＥＰ）マッピング、及び心臓２６の選択された組織のアブレーションなどの様々な処置に使用され得る。

【0023】

一部の実施形態では、カテーテル２１の近位端は、導線及び／又はトレースを介して制御コンソールボックス２４に電気的に接続される。一実施形態では、コンソールボックス２４は、プロセッサ３９及びインターフェース回路３８を備え、インターフェース回路３８は、プロセッサ３９と、システム２０の様々な構成要素及びアセンブリとの間で信号を交換するように構成されている。

【0024】

一部の実施形態では、インターフェース回路３８は、カテーテル２１、及びシステム２０の他のセンサから電気信号を受信するように構成されている。回路３８は、電気信号を、プロセッサ３８からシステム２０の他の構成要素及びアセンブリに送信するように更に構成されているが、具体的には、心臓２６の組織をアブレーションしたり、システム２０の他の構成要素及びアセンブリを制御したりするために、カテーテル２１を介して電力を印加する。

【0025】

一部の実施形態では、システム２０は、交番磁界を生成するように構成されている複数の（例えば、３つの）磁場発生器３６を備える。磁場発生器３６は、例えば、患者台２９の下など、患者２８の外部の既知の位置に配置される。

【0026】

一部の実施形態では、コンソールボックス２４は、駆動回路３４とディスプレイ２７とを更に備え、駆動回路３４は、磁場発生器３６を駆動するように構成されている。

【0027】

医療処置の間、医師３０は、カテーテル２１の遠位端２２を、心臓２６内で誘導する。一部の実施形態では、磁気センサ５１は、磁場発生器３６から放出された磁場に応答して、心臓２６内での遠位端２２の位置を示す差分電気信号（差分信号又は位置信号とも称される）を生成するように構成されている。

【0028】

一部の実施形態では、プロセッサ３９は、センサ５１から受信した差分信号に基づいて、例えばディスプレイ２７上に、システム２０の座標系内の遠位端２２の位置を表示するように構成されている。

【0029】

この位置検出方法は、例えば、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ Ｉｎｃ．（Ｉｒｖｉｎｅ，Ｃａｌｉｆ．）が製造するＣＡＲＴＯ（商標）システムにおいて実現されており、米国特許第５，３９１，１９９号、同第６，６９０，９６３号、同第６，４８４，１１８号、同第６，２３９，７２４号、同第６，６１８，６１２号及び同第６，３３２，０８９号、国際公開第９６／０５７６８号、並びに米国特許出願公開第２００２／００６５４５５（Ａ１）号、同第２００３／０１２０１５０（Ａ１）号及び同第２００４／００６８１７８（Ａ１）号に詳細に記載されており、それらの開示は全てが参照により本明細書に組み込まれる。

【0030】

プロセッサ３９は通常、本明細書に記載される機能を実行するようにソフトウェアでプログラムされた汎用プロセッサを含む。ソフトウェアは、例えば、ネットワーク上で、コンピュータに電子形態でダウンロードすることができるか、又は代替として、又は更には、磁気メモリ、光学メモリ若しくは電子メモリなどの、非一時的実体的媒体上で提供及び／若しくは記憶されてもよい。

【0031】

複数のトレースを有する配線アセンブリを使用した磁気ピックアップの打ち消し
図２は、本発明の一実施形態による、カテーテル２１の配線アセンブリ１１１の概略ブロック図である。一部の実施形態では、配線アセンブリ１１１は、本明細書では増幅器５２と称される差分増幅器などの電気的読み出し回路を介して、センサ５１とコンソールボックス２４との間で前述の差分信号を伝導するために、カテーテル２１内に実装されてもよい。

【0032】

一部の実施形態では、配線アセンブリ１１１は、配線アセンブリ１１１の遠位端に配置されたセンサ５１から、差分信号を受信するように構成された差分入力ポート１００を備える。一部の実施形態では、配線アセンブリ１１１は、入力ポート１００から受信した差分信号を、配線アセンブリ１１１の近位端に配置された増幅器５２に出力するように構成された差分出力ポート１０１を更に備える。

【0033】

一部の実施形態では、増幅器５２は、カテーテル２１に沿った任意の好適な位置に取り付けられてもよい。例えば、増幅器５２は、医師３０によって保持される遠隔操縦器３２内に、又はカテーテル２１の近位端に連結されたコンソールボックス２４内に取り付けられてもよい。

【0034】

一部の実施形態では、入力ポート１００は、センサ５１のコイルのそれぞれの端部に結合された入力点６０ａ及び入力点６０ｂを含む。出力ポート１０１は、差分増幅器５２のそれぞれの入力に結合された出力点６２ａ及び出力点６２ｂを含む。

【0035】

一部の実施形態では、配線アセンブリ１１１は、ポート１００とポート１０１との間に電気的に接続された、本実施例では、電気トレース５４ａ及び電気トレース５４ｂである、第１の導電体差分対を備える。図２の例示的構成では、トレース５４ａは入力点６０ａと出力点６２ａとの間で電気的に接続され、トレース５４ｂは入力点６０ｂと出力点６２ｂとの間で電気的に接続される。

【0036】

一部の実施形態では、トレース５４ａ及びトレース５４ｂは、ポート１００及びポート１０１を介してセンサ５１から増幅器５２へと、前述の差分信号を伝導するように構成される。上記図１に記載されるように、磁場発生器３６は、患者２８の身体内に、配線アセンブリ１１１を横断する磁力線４８として示される１つ以上の交番磁界を生成する。

【0037】

配線アセンブリ１１１が差分信号を伝導するとき、磁界は、矢印８８によって示される、時計回り（ＣＷ）ループ内に第１の寄生電圧を誘導し得る。誘導された第１の寄生電圧の値は、とりわけ、ループを横断する磁界の大きさ及び方向に依存し、かつ、ＣＷループ内に所定の極性（例えば、正）を有するということに留意されたい。第１の寄生電圧は、増幅器５２の入力において差分信号を歪ませる場合があり、したがって、磁気位置追跡システムの精度及び全体的性能を低減させる場合がある。

【0038】

本発明の文脈において、また請求項において、用語「磁気ピックアップ」、「磁場ピックアップ」、「磁気ノイズピックアップ」、及び「寄生電圧」は、互換的に使用され、図２のＹ－Ｚ平面に平行ではない任意の方向に配線アセンブリ１１１を横断する磁場によって誘導される望ましくない電圧を指す。上述のように、寄生電圧は、センサ５１によって生成された差分信号に干渉させる場合があるため、システム２０の位置追跡性能を低減させる場合がある。

【0039】

一部の実施形態では、配線アセンブリ１１１は、本実施例では、電気トレース５５ａ及び電気トレース５５ｂである、第２の導電体対を更に備え、それらの第２の導電体対は、ポート１００とポート１０１との間で差分信号を伝導するように構成されている。一部の実施形態では、トレース５５ａは入力点６０ａと出力点６２ａとの間で電気的に接続され、トレース５５ｂは入力点６０ｂと出力点６２ｂとの間で電気的に接続される。

【0040】

一部の実施形態では、トレース５４ａ及びトレース５５ａは、入力ポート６０ａ及び出力ポート６２ａにおいて、互いに電気的に接続される。同様に、トレース５４ｂ及びトレース５５ｂは、入力ポート６０ｂ及び出力ポート６２ｂにおいて、互いに電気的に接続される。

【0041】

一部の実施形態では、差分信号を伝導する際に、磁力線４８は、矢印９９によって示される反時計回り（ＣＣＷ）ループ内に、負の極性を有する第２の寄生電圧を、配線アセンブリ１１１内に誘導する場合がある。一実施形態では、配線アセンブリ１１１は、ＣＷループ及びＣＣＷループ内の領域が実質的に同様であるように設計される。結果として、第１の寄生電圧及び第２の寄生電圧は、実質的に同様の絶対値を有するが、反対の極性を有し得る。したがって、この構成では、第１の寄生電圧及び第２の寄生電圧が互いに打ち消されることになる。

【0042】

したがって、配線アセンブリ１１１は、差分信号が、センサ５１と増幅器５２との間で、横断的磁場の存在下で伝導される際には、誘導された寄生電圧を互いに打ち消させるように構成される。

【0043】

この実施形態では、配線アセンブリ１１１がセンサ５１と増幅器５２との間で差分信号を伝導させると、第１の寄生電圧及び第２の寄生電圧が互いに打ち消され、その結果、センサ５１によって生成される差分信号に対する干渉が低減されることになる。

【0044】

例えば、センサ５１は、数十マイクロボルト～数十ミリボルトの好適な差分信号を生成することができる。例えば、概ねマイクロヘンリーレベル～概ねヘンリーレベルの交番磁界に応答して、第１及び第２のループはそれぞれの、数十マイクロボルト～数十ミリボルトの磁気ピックアップを誘導することができる。

【0045】

他の実施形態では、上記の第１の対及び第２の対は、ワイヤ又はリードなどの任意の他の好適な種類の導電体を含んでもよい。配線アセンブリの構成はまた、例えば、本特許出願の譲受人に譲渡され、その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１６／０１８，６１４号にも記載されている。

【0046】

配線アセンブリ１１１のこの特定の構成は、本発明の実施形態によって対処される特定の問題（例えば、誘導される寄生電圧の問題）を例示し、かつこれらの実施形態を適用してシステム２０の性能を向上させることを実証するために示される。しかしながら、本発明の実施形態は決して、この特定の種類の例示的構成に限定されるものではなく、本明細書に記載される原理は、様々な種類の横断的外部場の存在下で動作する他の種類の電子システムにおける磁気ピックアップを打ち消すために、他の種類の配線アセンブリに同様に適用され得る。

【0047】

３Ｄ配線アセンブリを使用した磁気ピックアップの打ち消し
図３は、本発明の一実施形態による、配線アセンブリ２００の概略的な描画説明図である。一部の実施形態では、配線アセンブリ２００は、上記の図２の配線アセンブリ１１１の三次元（３Ｄ）構成バージョンを実装する。

【0048】

一部の実施形態では、カテーテル２１がセンサ５１と増幅器５２との間で前述の差分信号を伝導する際に、上述のように磁場によって誘導された磁気ピックアップノイズを打ち消させるように、カテーテル２１に配線アセンブリ２００が統合されてもよい。追加的に又は代替的に、配線アセンブリ２００は、外部磁場によって影響され得るシステム２０の任意の他の構成要素どうしの間で、電気信号を伝導するように構成されている。

【0049】

一部の実施形態では、配線アセンブリ２００は、図３のＸＹＺ座標系のＸ－Ｙ平面における一般性を失うことなく、レイアウトされた回路基板（ＣＢ）２１０を備える。

【0050】

一部の実施形態では、ＣＢ２１０は、典型的には多層エポキシから作製され、予め含浸された（「プリプレグ」）ガラス繊維の織り物によって強化された基材２０４、又は任意の他の好適な材料から作製された基材２０４を含む。

【0051】

ここで、ＸＹＺ座標系のＸ－Ｚ平面における配線アセンブリ２００の断面図２１６であるインセット２０８を参照する。

【0052】

概念を明確にするために、配線アセンブリ２００の断面図２１６及びインセット２０８は、配線アセンブリ２００の長手方向軸線であるＹ軸に沿った４つの仮想セクションに分割される。４つの仮想セクションは、左上（ＵＬ）セクション、右上（ＵＲ）セクション、左下（ＬＬ）セクション、及び右下（ＬＲ）セクションを含む。４つのセクションは、破線２１５及び２１７によって互いに分離され、各セクションは、インセット２０８のフレーム内に限定される。図３の実施例では、全てのセクションは、同様の面積を有するが、他の実施形態では、セクションのうちの少なくとも１つは、異なる面積を有してもよい。

【0053】

一部の実施形態では、ＣＢ２１０は、それぞれが基板２０４の上面２１２及び下面２１４上にそれぞれ形成された１つ以上の副層からそれぞれ形成される、任意の好適なポリマー系層２０２及び層２０６を含む。なお、基板２０４並びに層２０２及び層２０６は、電気絶縁性である。

【0054】

再び、図３に示す配線アセンブリ２００の等角図を参照する。一部の実施形態では、配線アセンブリ２００は、Ｙ軸に沿って配置された２対の導電体を備える。第１の対は電気トレース２２０ａ及び電気トレース２２０ｂを含み、第２の対は電気トレース２３０ａ及び電気トレース２３０ｂを含む。

【0055】

一部の実施形態では、第１の対の電気トレース及び第２の対の電気トレースは、互いに対して三次元（３Ｄ）で交差する構成でレイアウトされる。この構成では、各対のうちのトレースは、インセット２０８の斜め方向のセクション内にレイアウトされる。

【0056】

例えば、電気トレース２２０ａ及び電気トレース２２０ｂは、それぞれ、インセット２０８の、互いに対角線上にある、ＵＬセクション及びＬＲセクション内にレイアウトされる。同様に、電気トレース２３０ａ及び電気トレース２３０ｂは、それぞれ、インセット２０８の、やはり互いに対角線上にあるＵＲセクション及びＬＬセクション内にレイアウトされる。したがって、２対の導電体は、互いに対して３Ｄで交差する構成にレイアウトされている。

【0057】

一部の実施形態では、電気トレースは、層２０２及び層２０６内にパターン化され、したがって、基板２０４並びに層２０２及び層２０６によって互いに電気的に絶縁される。

【0058】

一部の実施形態では、第１の対及び第２の対それぞれのうちの電気トレース２２０ａ及び電気トレース２３０ａが層２０２内に配設され、第１の対及び第２の対それぞれのうちの電気トレース２２０ｂ及び電気トレース２３０ｂが層２０６内に配設される。

【0059】

一部の実施形態では、Ｘ軸又はＺ軸に沿って隣接する電気トレースどうしは、互いに所定の距離内に配置される。例えば、トレース２２０ａとトレース２３０ｂとの間及びトレース２３０ａとトレース２２０ｂとの間は、第１の、実質的に同様の距離となっている。同様に、トレース２２０ａとトレース２３０ａとの間及びトレース２２０ｂとトレース２３０ｂとの間は、第２の、実質的に同様の距離となっている。一実施形態では、第１の距離及び第２の距離は、互いに実質的に同様である。換言すれば、Ｘ軸及びＺ軸に沿って互いに隣接する電気トレースどうしは、互いに同様の距離内に配置される。

【0060】

一部の実施形態では、カテーテル２１内に実装される場合、配線アセンブリ２００のトレース２２０ａ、２２０ｂ、２３０ａ、及び２３０ｂは、上の図２に示される入力ポート１００及び出力ポート１０１などの、任意の好適な入力ポート及び出力ポートを使用して、遠位端２８０でセンサ５１（図示せず）に電気的に結合され、かつ、近位端２７０で増幅器５２（図示せず）に電気的に結合される。

【0061】

再びインセット２０８を参照する。差分信号をトレース２２０ａ、２２０ｂ、２３０ａ、及び２３０ｂと、磁場発生器３６によって生成された前述の交番磁界とに印加すると、配線アセンブリ２００は、上の図２において説明したＣＷループ及びＣＣＷループと同様の、複数のループを有することになる。

【0062】

インセット２０８の断面図２１６に示されるように、本明細書でＢｘ及びＢｚと称される、交番磁界が、それぞれＸ軸方向及びＺ軸方向で、配線アセンブリ２００に印加される。なお、Ｂｘ及びＢｚは、明確にするために例として提供されていることに留意されたい。しかしながら、電気生理学的（ＥＰ）手術では、実際の交番磁界の方向は、とりわけ磁場発生器３６の構成及び遠位端２２の向きに依存する。したがって、配線アセンブリ２００に印加される実際の交番磁界の方向は、本明細書でＢｘｚと称され、インセット２０８にも示されるＢｘ及びＢｚの任意の組み合わせであってよい。

【0063】

一部の実施形態では、配線アセンブリ２００の構成は、差分信号及び磁場に応答して、Ｚ軸に沿った第１の対のループ２７２及びループ２７４、並びにＸ軸に沿った第２の対のループ２７６及びループ２７８を形成する。交番磁界Ｂｚの磁力線は、ループ２７２及びループ２７４の両方を横断することに留意されたい。この構成では、ループ２７２及びループ２７４は、それぞれ、上の図２に示されるＣＷループ及びＣＣＷループに対応する。換言すれば、交番磁界Ｂｚに応答してセンサ５１によって生成された差分信号を伝導するとき、ループ２７２及びループ２７４は、同様の絶対値を有するが互いに反対の極性を有する寄生電圧を生成する。

【0064】

これらの実施形態では、ループ２７２及び２７４に基づいて、配線アセンブリ２００は、交番磁界Ｂｚに応答して誘導される寄生電圧を打ち消すように構成される。

【0065】

同様に、交番磁界Ｂｘの磁力線は、ループ２７６及びループ２７８の両方を横断する。この構成では、ループ２７６及びループ２７８は、それぞれ、上の図２のＣＷループ及びＣＣＷループに対応する。一部の実施形態では、ループ２７６及びループ２７８に基づいて、配線アセンブリ２００は、交番磁界Ｂｘに応答して誘導される寄生電圧を打ち消すように構成される。

【0066】

更に、上述のように、ＣＷループとＣＣＷループとの組み合わせは、磁場の任意の組み合わせを打ち消すように構成される。したがって、上記の実施形態によれば、ループ２７２、２７４、２７６、及び２７６は、ＢｘとＢｚとの組み合わせとして形成された交番磁界Ｂｘｚ又は任意の他の交番磁界に応答して誘導される、任意の寄生電圧を打ち消すように更に構成される。

【0067】

再び図３の等角図を参照する。一部の実施形態では、配線アセンブリ２００は、近位端２７０及び遠位端２８０にそれぞれ配置されたリード線２４０及びリード線２４２などの導電体を備える。リード線２４０及びリード線２４２は、第１の対の電気トレース２２０ａと電気トレース２２０ｂとの間を電気的に接続する。配線アセンブリ２００は、第２の対の電気トレース２３０ａと電気とレース２３０ｂとの間を、近位端２７０及び遠位端２８０においてそれぞれ電気的に接続するリード線２５０及びリード線２５２などの追加の導電体を備える。

【0068】

一部の実施形態では、ともに上記図２に示されるように、リード線２４０及びリード線２５０が増幅器５２に接続され、リード線２４２及びリード線２５２がセンサ５１に接続されてもよい。配線アセンブリ２００の磁気ピックアップを相殺する性能を評価するために、本発明者らは、リード線２４０、２４２、２５０、及び２５２による暫定的接続を行い、Ｂｘ及びＢｚなどの交番磁界を配線アセンブリ２００に印加した。このような実験の１つでは、ノイズレベルが２０ｄＢ低減したことが測定された。

【0069】

これらの性能評価実施形態では、リード線２４０、２４２、２５０、及び２５２は試験のためにのみ使用されており、したがって、図３に示される配線アセンブリ２００の等角図において破線として示されている。

【0070】

他の実施形態では、配線アセンブリ２００のトレースは、選択された方向の交番磁界によって引き起こされる寄生電圧を打ち消すように、異なる構成で配置されてもよい。例えば、第１の対のうちのトレース２２０ｂは、第２の対のうちのトレース２３０ａの代わりに配設されてもよく、その逆でも良い。換言すれば、トレース２２０ａ及びトレース２２０ｂが層２０２内に配設され、トレース２３０ａ及びトレース２３０ｂが層２０６内に配設される。

【0071】

この構成では、配線アセンブリは、２つの対角ループを有してもよく、したがって、交番磁界Ｂｚによって誘導される寄生電圧を打ち消すように構成されるのに対し、交番磁界Ｂｘによって誘導される寄生電圧は打ち消されない。

【0072】

別の例示的な構成では、トレース２２０ａ及びトレース２２０ｂは、配線アセンブリ２００のＵＲセクション及びＬＲセクション内にそれぞれ配設され、トレース２３０ａ及びトレース２３０ｂは、配線アセンブリ２００のＵＬセクション及びＬＬセクション内にそれぞれ配設される。

【0073】

この構成では、配線アセンブリ２００は、２つの対角ループを有してもよく、したがって、交番磁界Ｂｘによって誘導される寄生電圧を打ち消すように構成されるのに対し、交番磁界Ｂｚによって誘導される寄生電圧は打ち消されない。

【0074】

配線アセンブリ２００のこの特定の構成は、本発明の実施形態によって対処される特定の問題を例示するため、及びシステム２０内に含まれる磁気位置追跡システムの性能を向上させることにおけるこれらの実施形態の適用を実証するため、例として示される。しかしながら、本発明の実施形態は、この特定の種類の例示的な配線アセンブリ及び磁気位置追跡システムに限定されるものではなく、本明細書に記載される原理は、交番磁界及び／又は電界下で動作する、他の種類の電子システムにも同様に適用され得る。

【0075】

本明細書に記載される実施形態は、主に低侵襲性医療用途で使用される磁気位置追跡システムに対処するものであるが、本明細書に記載される方法及びシステムは、外部磁場によって影響される低振幅差分信号の任意の送信などの他の用途にも使用することができる。

【0076】

したがって、上記に述べた実施形態は、例として引用したものであり、また本発明は、上文に具体的に示し説明したものに限定されないことが理解されよう。むしろ本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせ及びその一部の組み合わせの両方、並びに上述の説明を読むことで当業者により想到されるであろう、また従来技術において開示されていないそれらの変形及び修正を含むものである。参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献においていずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の一部とみなすものとする。

【0077】

〔実施の態様〕
（１） 配線アセンブリであって、
前記配線アセンブリの第１の端部においてセンサから差分信号を受信するように構成されている差分入力ポートと、
前記配線アセンブリの第２の端部において、前記差分信号を出力するように構成されている差分出力ポートと、
互いに対して三次元（３Ｄ）で交差する構成にレイアウトされ、前記差分信号を前記第１の端部から前記第２の端部へと伝導し、前記配線アセンブリによる磁場のピックアップを打ち消すように構成されている導電体の第１の対及び第２の対であって、各対のうちの前記導電体どうしは、前記第１の端部及び前記第２の端部において互いに接続されている、導電体の第１の対及び第２の対と、を備える、配線アセンブリ。
（２） 前記第１の対が第１の導電体及び第２の導電体を含み、かつ前記第２の対が第３の導電体及び第４の導電体を含み、
前記配線アセンブリは、前記配線アセンブリの長手方向軸線に沿ってレイアウトされた４つのセクションを含み、
前記第１の導電体が、右上セクションにレイアウトされ、前記第２の導電体は左下セクションにレイアウトされ、前記第３の導電体は左上セクションにレイアウトされ、前記第４の導電体は右下セクションにレイアウトされている、実施態様１に記載の配線アセンブリ。
（３） 基板と、
前記基板の第１の側に配設された第１の層と、
前記基板の第２の側に配設された第２の層と、
を有する回路基板（ＣＢ）を備え、
前記第１の導電体及び前記第３の導電体が、前記第１の層内で互いに平行に形成された第１の電気トレース及び第３の電気トレースを含み、
前記第２の導電体及び前記第４の導電体が、前記第２の層内で互いに平行に形成された第２の電気トレース及び第４の電気トレースを含み、
前記第１の電気トレース及び前記第４の電気トレースが、前記基板を挟んで互いに向かい合っており、
前記第２の電気トレース及び前記第３の電気トレースが、前記基板を挟んで互いに向かい合っている、実施態様２に記載の配線アセンブリ。
（４） 基板と、
前記基板の第１の側に配設された第１の層と、
前記基板の第２の側に配設された第２の層と、
を有する回路基板（ＣＢ）を備え、
前記第１の対及び前記第２の対の前記導電体が、前記ＣＢ内に形成された電気トレースを含む、実施態様１に記載の配線アセンブリ。
（５） 前記差分出力ポートは、前記差分信号を増幅するために差分増幅器に電気的に接続するように構成されている、実施態様１に記載の配線アセンブリ。

【0078】

（６） 配線アセンブリを製造する方法であって、
前記配線アセンブリの第１の端部においてセンサから差分信号を受信するための差分入力ポートを提供することと、
前記配線アセンブリの第２の端部において前記差分信号を出力するための差分出力ポートを提供することと、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に、互いに対して三次元（３Ｄ）で交差する構成で、導電体の第１の対及び第２の対をレイアウトし、前記導電体の各対を、前記第１の端部及び前記第２の端部で互いに接続することと、
前記導電体の各対を、前記第１の端部において前記差分入力ポートに連結し、かつ前記第２の端部において前記差分出力ポートに連結することと、
を含む、方法。
（７） 前記第１の対が第１の導電体及び第２の導電体を含み、かつ前記第２の対が第３の導電体及び第４の導電体を含み、
前記配線アセンブリが、前記配線アセンブリの長手方向軸線に沿ってレイアウトされた４つのセクションを備え、
前記第１の対及び前記第２の対をレイアウトすることが、
（ａ）右上セクションに前記第１の導電体を、
（ｂ）左下セクションに前記第２の導電体を、
（ｃ）左上セクションに前記第３の導電体を、
（ｄ）右下セクションに前記第４の導電体を
レイアウトすることを含む、実施態様６に記載の方法。
（８） 基板を有する回路基板（ＣＢ）を提供することと、
前記基板の第１の側に第１の層を配設することと、
前記基板の第２の側に第２の層を配設することと、を含み、
前記第１の導電体及び前記第３の導電体をレイアウトすることは、前記第１の層内で互いに平行に、第１の電気トレース及び第３の電気トレースを形成することを含み、
前記第２の導電体及び第４の導電体をレイアウトすることは、前記第２の層内で互いに平行に、第２の電気トレース及び第４の電気トレースを形成することを含み、
前記第１の電気トレース及び前記第４の電気トレースが、前記基板を挟んで互いに向かい合っており、かつ前記第２の電気トレース及び前記第３の電気トレースが、前記基板を挟んで互いに向かい合っている、実施態様７に記載の方法。
（９） 基板を有する回路基板（ＣＢ）を提供することと、
前記基板の第１の側に第１の層を配設することと、
前記基板の第２の側に第２の層を配設することと、を含み、
前記第１の対及び前記第２の対の前記導電体をレイアウトすることが、前記ＣＢ内に電気トレースを形成することを含む、実施態様６に記載の方法。
（１０） 前記差分信号を増幅するために、前記差分出力ポートを差分増幅器に電気的に接続することを含む、実施態様６に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3】