[发明专利]自包含的电磁跟踪单元

说明书

一种电磁跟踪系统包括：被配置为输出磁场的磁发射器、响应于磁场的接收器、具有导致磁场的失真的导电元件的电子组件、以及被配置为输出接收器相对于磁发射器的位置的输出机构，其中磁发射器具有围绕由导电材料构成的中空铁磁芯设置的至少一个绕组，通过电子设备使电流流过中空铁磁芯，其中，电子组件至少部分地包含在中空铁磁芯的中空部分内。制造方法包括：将壁成形为中空壳以包围电子组件，用铁磁材料覆盖中空壳，将被包裹的中空壳插入塑料线轴中，以及用线圈导线缠绕塑料线轴以产生三个正交绕组。

优先权要求

本申请要求于2019年1月8日提交的序列号No.16/242,765的美国专利申请的权益。由此通过引用将前述美国专利申请的全部内容并入。

技术领域

本发明涉及一种自包含的电磁跟踪单元。

背景技术

为了提高场强，电磁(EM)跟踪系统中使用的导线线圈包裹在铁磁芯周围。由此产生的装配件很重，并且需要到外部驱动电路和信号处理的单独连接。

发明内容

EM跟踪单元中的电子设备必须与由围绕其铁磁芯设置的导线绕组(或线圈)产生的磁场屏蔽。新的轻质芯材已经可用，其允许EM单元去掉芯，甚至完全中空。本文描述的EM跟踪单元发射器利用芯内部现在可用的空的空间来包含线圈的所有必要驱动电路。线圈驱动电路包含在芯内，以实现与以前的单元相比更小、更轻的组合单元，同时利用铁磁层屏蔽。屏蔽减少了由围绕中空铁磁芯设置的绕组产生的磁场的失真。这种减少的失真提高了电磁跟踪器输出的位置的准确性。

在一些实施例中，电磁跟踪系统包括被配置为输出磁场的磁发射器、响应于磁场的接收器、具有导致磁场失真的导电元件的电子组件、以及被配置为输出接收器相对于磁发射器的位置的输出机构，其中磁发射器具有围绕由导电材料构成的中空铁磁芯设置的至少一个绕组，电流通过电子组件使电流流过所述铁磁芯，其中电子组件至少部分地包含在中空铁磁芯的中空部分内。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。电子组件完全包含在中空铁磁芯的中空部分内。中空铁磁芯包括柔性铁磁材料。柔性铁磁材料包括织物。铁磁芯包括粘合层和附接到织物的背衬层。电子组件印刷在柔性电路上，该柔性电路包含在铁磁芯的中空部分内。塑料线轴包围柔性电路。柔性电路具有折叠特征，其允许柔性电路折叠成长方体形状。折叠特征限定壁部分和中央支撑部分。中央支撑部分被配置为靠在两个壁部分上。中空铁磁芯包括刚性铁磁材料。刚性铁磁材料是形成的铁氧体。刚性铁磁材料是烧结的铁氧体/粘合剂复合材料。

在一些实施例中，一种制造磁发射器的方法，该方法包括：将壁成形为中空壳以包围电子组件，用铁磁材料覆盖中空壳，将被包裹的中空壳插入塑料线轴中，以及用线圈导线缠绕塑料线轴以产生三个正交绕组。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。壁包括柔性电路，该柔性电路包括电子组件，并且使壁成形包括将柔性电路折叠成包括中央部分和四个壁部分的部分。将壁成形为中空壳包括支撑两个壁部分之间的中央部分的边缘。将壁成形为中空壳包括折叠柔性电路，其中柔性电路的一侧上的电子组件朝向中空壳的内部。使中空壳电路成形包括将柔性电路折叠成长方体形状。覆盖中空壳包括用刚性烧结铁氧体材料包裹在中空壳周围。

在附图和下面的描述中阐述了本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求中显而易见。

附图说明

图1A是电磁跟踪(EMT)系统的示例性实施例。

图1B示出了EMT系统的另一示例。

图2是用于图1A和图1B的EMT系统的组装的自包含的跟踪单元。

图3A-3B是用于图2的单元的柔性电路的视图。

图4A-4C是用于制造图2的自包含的跟踪单元的步骤。