JP2000221006A - 光学的位置センサ― - Google Patents

光学的位置センサ―

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JP2000221006A
JP2000221006A JP2000005679A JP2000005679A JP2000221006A JP 2000221006 A JP2000221006 A JP 2000221006A JP 2000005679 A JP2000005679 A JP 2000005679A JP 2000005679 A JP2000005679 A JP 2000005679A JP 2000221006 A JP2000221006 A JP 2000221006A
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probe
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物の位置を決定する。 【解決手段】 近い方の端と遠い方の端を有し、被検者
の体内の内部における位置を追跡する細長い医療用のプ
ローブは、遠い方の端に隣接した磁場応答性光学要素を
含み、この要素は外部からかけられた磁場に応答してそ
の中を通る光を変調する。このプローブはまた該光学要
素からの変調された光を受取り、これをプローブの近い
方の端へ送って変調を解析するために結合された光ファ
イバーを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の分野】本発明は一般に対象物の追跡システム
に関し、特に対象物の位置および向きを追跡する非接触
的電磁気法および装置に関する。本出願は１９９８年１
月２１日付けの米国特許暫定出願第６０／０７２，１４
９号の正式出願である。
【０００２】
【本発明の背景】磁場を発生させ対象物の所におけるそ
の強さを測定することに基づく、対象物の位置および向
きを決定する非接触的な方法は当業界において公知であ
る。例えば米国特許５，３９１，１９９号およびＰＣＴ
特許明細書ＷＯ９６／０５７６８号には、体内の医療用
プローブまたはカテーテルの座標を決定するこのような
システムが記載されている。これらの特許は参考のため
に添付されている。これらのシステムは典型的にはプロ
ーブの内部のその遠い方の近傍に１個またはそれ以上の
コイルを含み、このコイルはプローブの近い方の端に結
合された信号処理回路に電線によって連結されている。
【０００３】Ｂｌｏｏｄの米国特許４，８４９，６９２
号には、ＤＣ磁場の検出に基づいた位置追跡システムが
記載されている。この特許に記載された好適具体化例
は、磁場に応答して発生する電流を検出することに基礎
をおいている。光ファイバーを用いる磁場センサーを使
用する可能性も示唆されているが、該特許にはこのよう
なセンサーを位置の測定に用いる可能性についてこれ以
上の記述はない。
【０００４】磁場の強さを測定することにより磁気光学
性をもった材料を使用することも当業界に公知であり、
例えばＭ．Ｎ．Ｄｅｅｔｅｒ等によりＰｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ誌、２９２２巻に「磁気光学的
に磁場を感知するための新規塊状鉄ガーネット」と題す
る論文に記載されている。この論文は参考のために添付
されている。磁気光学性をもった材料はその中を通る偏
光の偏光面を磁場の強さに比例した量だけ回転させる。
偏光面の回転は°（度）／ｃｍ／テスラの単位で表され
るＶｅｒｄｅｔの定数として知られたパラメータによっ
て特徴付けられる。強い磁気光学性をもつ材料、例えば
イットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）に対しては、Ｖｅ
ｒｄｅｔの定数は約１０8である。しかし磁気光学性材
料は履歴現象を示し、時間と共に変動する一定でない磁
場が関与する場合、磁場の測定が困難になる。
【０００５】磁気歪みをもった光ファイバーの歪みゲー
ジも当業界に公知である。例えばＫ．Ｐ．ＫｏｏのＯｐ
ｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ誌所載の「光ファイバーによ
る磁場センサー」という論文には、光ファイバーの磁気
歪み的な摂動を用い磁場を測定する方法が記載されてい
る。この論文は参考のために添付されている。例えばエ
キシマ・レーザーで光ファイバーを照射して光ファイバ
ーの内部に回折格子をつくる。この回折格子では一般に
光ファイバーの内部において屈折率が周期的に変動す
る。回折格子の間隔の２倍に等しい波長の光が光ファイ
バーの近い方の端に入射すると、反射波は干渉して強度
が強くなり、近い方の端へ戻る強い反射を生じる。機械
的な歪みをかけて繊維を伸長させた場合、回折格子の間
隔が変化し、反射光に応答する波長はこの機械的な歪み
に、従って磁場の強さに比例するであろう。
【０００６】
【本発明の概要】本発明の或る態様の目的は、磁場を光
学的に感知することに基づく改善された位置感知装置を
提供することである。
【０００７】本発明の一態様においては、この装置を使
用して患者の体内に侵入させたプローブの位置を決定す
る。
【０００８】本発明の好適具体化例においてカテーテル
の位置を感知する装置は、該カテーテルの中に埋込まれ
た光ファイバーを具備し、この光ファイバーは該カテー
テルにかけられた磁場を感知する。光はカテーテルの近
い方の端の所で光ファイバーに注入され、その遠い方の
端へと伝播し、ここで下記に説明するように磁場の効果
により変調される。変調された光は反射された近い方の
端へ戻され、ここで検知されて該遠い方の端の所での磁
場の測定値を与える。上記の米国特許５，３９１，１９
９号およびＰＣＴ明細書ＷＯ９６／０５７６８号と同様
な信号解析法によって磁場の測定を行なってカテーテル
の遠い方の端の座標を決定する。
【０００９】本発明の若干の好適な具体化例において
は、光ファイバーをその遠い方の端で、カテーテルの遠
い方の端の近傍で適当な向きをもつ磁気光学性結晶、好
ましくはイットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）の一つの
面と結合させる。この結晶の相対する面は反射させるた
めに被覆されている。光ファイバーは当業界に公知の単
一モードの偏光を保持する繊維であることが好ましい。
偏光は光ファイバーの近い方の端に注入され、磁場の強
さに比例した角度だけＹＩＧによって回転させられる。
近い方の端へ戻ってくる反射光の偏光を解析して磁場の
強さを決定し、従ってカテーテルの遠い方の端の位置を
決定する。
【００１０】別法として、光ファイバーの遠い方の端と
結晶との間に偏光器を配置し、反射光の強度を検出して
偏光の回転角を決定する。この場合光ファイバーは偏光
を保持する特性をもっている必要はない。
【００１１】これらの好適具体化例においては、結晶に
結合されていない別の光ファイバーをカテーテルの中に
存在させ、温度を参照する役目をさせることが好まし
い。この別の光ファイバーから受取られる反射信号を使
用してセンサーの光ファイバー中の信号の温度変化によ
る変化を補償する。
【００１２】さらに、本発明の好適具体化例において偏
光の回転効果における履歴現象を相殺するために、結晶
から反射されて戻された光の偏光の変化をカテーテルに
備えられた信号処理回路が追跡し、履歴曲線のどの場所
でセンサーが動作しているかを決定する。
【００１３】本発明の他の好適な具体化例においては、
上記のＫｏｏの論文に記載されているように、光ファイ
バーは回折格子構造物を含み、磁気歪みをもつ材料でク
ラッディングされている。磁気歪みをもつ材料は外部の
磁場に正比例して膨張または収縮する。このような膨張
または収縮は光ファイバーの中の回折格子の間隔を変化
させ、従って反射光の強度を使用して磁場の強さを測定
し、従って上記のようにカテーテルの位置を決定するこ
とができる。
【００１４】磁場はＡＣ磁場の成分を含み、その周波数
は十分に低く、磁気歪みをもった材料が磁場の変動と同
期して収縮および膨張し得ることが好ましい。反射光の
検出は磁場のＡＣ周波数に固定され、曲げのようなカテ
ーテルの他の歪みによる反射のスプリアスな（疑似的
な）変化を相殺するようにする。
【００１５】これらの好適具体化例のいくつかにおいて
は、光ファイバーはその長さに沿った異なった点におい
ていくつかの回折格子を含み、各回折格子は異なった個
別的な間隔を有している。この回折格子の異なった間隔
にそれぞれ対応する波長をもった多色性の光が光ファイ
バーに注入され、各波長における強度の変化を監視し、
光ファイバーの長さに沿った異なった回折格子の点にお
ける（従ってその位置における）磁場を検出する。この
方法で単一の光ファイバーを使用して多数の位置におけ
る測定を同時に行なうことができる。
【００１６】次に本発明を下記の好適具体化例の詳細な
説明および添付図面にによりにさらに詳細に説明する。
【００１７】
【好適具体化例】図１Ａを参照すれば、この図は本発明
の好適具体化れに従った磁場応答型の位置センサー２０
を含むプローブ２４、好ましくはカテーテルを示してい
る。センサー２０は、磁気光学性結晶、好ましくはイッ
トリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）および光ファイバー、
この場合は単一モードの偏光保存性光ファイバーを含ん
でいる。図１Ａに示した具体化例においては、結晶２２
は、光ファイバーの遠い方の端の対称軸５０に対して直
交している相対した平行な面、即ち近い方の面２６と遠
い方の面２８を有している。面２８は当業界に公知のよ
うに反射材料、例えばアルミニウムまたは誘電材料で被
覆され、それによって光ファイバーから磁気光学性材料
に入射し面２６を通る光の大部分が面２８から光ファイ
バーの方へ反射して戻されることが好ましい。磁場が存
在すると、反射光の偏光面は軸５０に平行な磁場の成分
に比例して回転する。
【００１８】図１Ａに示されているように、プローブ２
４は１個、２個またはそれ以上の磁場発生器のコイル４
８の磁場の中におかれており、該コイルの磁場は当業界
に公知の方法で前以てマッピングおよび／または較正が
行なわれていることが好ましい。一般に磁場発生器のコ
イルの磁場はＤＣ磁場、ＡＣ磁場、またはＤＣ磁場とＡ
Ｃ磁場との組み合わせである。
【００１９】図１Ａに示した好適具体化例においては、
波長λ1の分極した光を光源６から光ファイバー３０の
近い方の端へ、好ましくはビーム分割器を介して入射さ
せる。ここでλ1は１μｍの程度であることが好まし
い。光は光ファイバーを横切ってその遠い方の端に達
し、磁気光学性結晶２２に入る。光は面２８から反射さ
れて磁気光学性結晶および光ファイバーを通り、ビーム
分割器３２へと戻される。ビーム分割器３２は、反射さ
れた光を反射光の強度を測定する検出器３４の方へ直接
向かわせるような構造をもっている。図１Ａに示された
好適具体化例においては、検出器３４は一般に偏光要素
５４を具備している。検出器で測定される反射光の強度
は磁気光学性結晶２２によって生じる偏光面の回転の程
度に依存している。
【００２０】反射光の強度は磁気光学性結晶２２の所に
おける軸５０に沿った磁場の成分の目安であるが、この
強度はまた光ファイバーの温度変化または機械的な変形
の影響を受ける。従って磁気光学性材料と結合されてい
ない第２の補償用の光ファイバー４０を光ファイバー３
０の近傍においてプローブに固定し、光ファイバー３０
に関して上記に説明したように光を光ファイバー４０の
中に注入する。光ファイバー４０の遠い方の端から反射
された光はビーム分割器４２および偏光要素５４を通っ
て検出器４４へ至る。検出器４４で測定される反射光の
強度は磁気光学性材料２２に作用する磁場の影響は受け
ない。検出器３４および４４からの電気信号は電線３８
で信号処理回路３６へ供給され、この回路により信号は
差をとる処理または当業界に公知の他の信号処理技術に
よって処理され、結晶２２の所における磁場の強さ（振
幅）が決定される。米国特許５，３９１，１９９号に記
載されているように、センサーの位置は磁場の強さから
導かれる。
【００２１】図１Ｂは本発明の好適な具体化例に従って
プローブ２４に使用するのに同様に適した他の磁気光学
的位置センサー６０を模式的に示している。下記に述べ
る相違以外は、位置センサー６０の操作は一般に位置セ
ンサー２０と同様であり、この場合同じ参照番号を付け
られた部材は一般に構造上および操作上同じ働きをす
る。図１Ｂに示した好適具体化例においては、波長λ1
およびλ1と実質的に異なった参照波長λ2を有する分極
した光が光源４７から光ファイバー３０の近い方の端
へ、好ましくは第１および第２の二色ビーム分割器３３
および３５を介して入射される。ビーム分割器３５はλ
1を実質的に完全に透過してλ2の所で光を偏倚させるよ
うに設計されている。ビーム分割器３３は波長λ1の反
射光を偏光器５２を介して検出器４４の方へ向ける。λ
1を実質的に透過しλ2を反射する二色性の鏡が光ファイ
バー３０の遠い方の端と結晶３２の近い方の端との間に
配置されている。
【００２２】従って検出器３４によって測定される反射
光の強度は磁気光学性結晶２２によって生じる偏光面の
回転に依存するが、検出器４４によって測定される反射
光の強度は磁気光学性材料２２に作用する磁場には実質
的に依存しない。両方の強度は実質的に同じように光フ
ァイバーの温度変化または機械的変形に影響されるか
ら、検出器４４からの信号を補償用の参照信号として使
用することができる。センサー２０に関して上記に説明
したように、検出器３４および４４からの電気信号を使
用して結晶２２の所の磁場の強さを決定するのに使用さ
れ、センサーの位置は磁場の強さから導かれる。
【００２３】図１Ｃは本発明の他の好適な具体化例に従
ってプローブ２４に使用するのに同様に適した他の磁気
光学的位置センサー１２０を模式的に示す。センサー１
２０では、偏光器５６は光ファイバーの遠い方の端と磁
気光学的結晶２２の遠い方の端との間に配置されてい
る。この好適具体化例においては、光源４６によって光
ファイバーの中に入射した光は一般に偏光しておらず、
光ファイバーは必ずしも単一モードまたは偏光保持性の
光ファイバーである必要はない。このように偏光器５６
は面２８からの反射光のアナライザーとしての働きをす
る。この反射光はビーム分割器３２から検出器３４へ至
り、検出器によって上記のように磁場の強さを決定する
のに使用される電気信号が発生する。
【００２４】上記好適具体化例では磁場の単一方向の成
分だけを測定しているが、当業界の専門家にとっては明
らかなように、好ましくは複数の磁気光学性結晶を使用
し、それぞれに光ファイバーおよび検出器を取り付け、
二つまたは三つの磁場成分を測定するために同様なセン
サーをつくることができる。それぞれの結晶軸が子とな
った磁場の軸に沿うように結晶の方向を決める。図示さ
れていない本発明の好適な具体化例においては、このよ
うな３個の結晶を互いに実質的に直交させて配置し、上
記ＰＣＴ明細書ＷＯ９６／０５７６８号記載に方法を使
用してプローブの位置および方向に関する六次元の座標
を測定するのに使用することができる。他の好適具体化
例に従えば、３個の別々の光ファイバーを１個の磁気光
学性結晶に連結し、結晶の中に光を入射させ、それから
三つの互いに実質的に直交した光のビームを受け、位置
および方向に関する六次元の座標を得るようにする。
【００２５】上記の好適具体化例においては、結晶２２
の磁気光学的偏光効果は図２に模式的に示される履歴曲
線によって特徴付けることができる。従ってこの履歴曲
線のどこで結晶を動作させるかに依存して、或る与えら
れた偏光の回転を磁場の強さの二つの異なった値に対応
させることができる。検出器が受取る光の中における偏
光回転の変化を信号処理回路３６により追跡し、履歴に
よる不明確さを補償し補正することが好ましい。別法と
して、当業界に公知の方法により結晶２２の中の履歴効
果を補償するために、ＤＣおよびＡＣの磁場を組み合わ
せて磁気発生器のコイルにかけることができる。
【００２６】図３は、本発明の他の好適具体化例に従っ
たプローブ６８の内部にある他の位置センサー７８を模
式的に示している。センサー７８は、回折格子構造物６
４、好ましくは外表面へとエッチングされるかまたは当
業界に公知の他の方法で光ファイバーの芯の内部につく
られた構造物を含む光ファイバー６２を具備している。
光ファイバーは磁気歪みをもつクラッディング材料６
６、好ましくはニッケルにより、回折格子がつくられた
区域にクラッディングされている。この図においてセン
サー７８の要素の尺度は明瞭に図示するために誇張され
ている。
【００２７】上記のように、波長λ1の光は一般的にコ
ヒーレントな光を放射する光源７６から一般的にビーム
分割器７２を介して光ファイバー６２の近い方の端に入
射する。回折格子６４の回折周期は入射光の波長の半分
程度であることが好ましい。磁気歪みをもつクラッディ
ング６６は、磁気発生器のコイル６３によって生成され
る外部磁場の回折格子６４に平行な成分の関数として膨
張または収縮し、従って回折周期を変化させることがで
きる。従って回折格子６４からビーム分割器７２の方へ
反射して戻され検出器７４によって測定される波長λ1
の光の強度は、プローブ６８に沿ってかけられた磁場成
分の関数である。図１Ａに示されているように検出器４
４からの電気信号は信号処理回路に供給され、この信号
が処理されて回折格子６４の所での磁場の強さが、従っ
てプローブ６８の位置が決定される。
【００２８】コイル６３によって生じる磁場はＡＣ磁場
から成り、磁気歪めをもったクラッディングが磁場と同
期して収縮および膨張することが好ましい。検出器７４
からの信号の検出はＡＣ磁場の周波数に固定され、光フ
ァイバーの磁気歪みの変動によらないで生じる反射光の
強度のスプリアスな変化による妨害を最低限度に抑制す
ることが最も好ましい。
【００２９】図４は、本発明のさらに他の具体化例に従
ったプローブ９０の内部にある一組の位置センサー８０
を模式的に示している。センサー８０は、多色光源９
４、好ましくは多数の実質的に異なったコヒーレントな
波長λ1、λ2、λ3およびλ4を放射するレーザーと組み
合わされて動作する。光は広帯域ビーム分割器８８を介
して、或いは当業界に公知の他の方法により光ファイバ
ー８２の近い方の端へ入射される。光ファイバーは複数
の入射波長に対応し上記のようにつくられた多数の回折
格子８４を具備している。回折格子８４の各々は実質的
に異なった回折格子周期９２をもち、これは入射光の多
数の波長のそれぞれの半分に等しいことが好ましい。波
長λ1、λ2、λ3およびλ4は各回折格子が一般に一つの
波長の光を反射し他の光は大部分透過するように選ばれ
る。
【００３０】回折格子８４の各々は磁気歪みをもつクラ
ッディング８６によって別々にクラッディングされてい
る。クラッディング８６は、磁気発生器のコイルによっ
てかけられた磁場が存在すると、上記のように回折格子
の周期を変化させ、従って各回折格子から反射される光
の強度を変化させる。反射された光はビーム分割器８８
によって回折格子９６または他の適当な波長分散要素へ
と送られる。回折格子９６は波長に従って検出器９８、
最も好ましくは線形配列検出器の上に光を分散させ、多
数の波長の各々を別々に出力する。上記のように、各回
折格子８４から反射され検出器９８の所で測定された光
の強度は、個々の回折格子の所において磁気発生器のコ
イルによって生じた磁場の関数である。図１Ａに示され
ているように、検出器９８からの電気信号を信号処理回
路へ供給し、この信号を処理して各回折格子の所におけ
る磁場の強さを決定する。このようにして多数の回折格
子８４に対応してプローブ９０に沿った多数の点の個々
の位置が決定される。
【００３１】好適具体化例における磁場はＡＣ磁場を含
み、磁気歪をもった材料が磁場と同期して収縮および膨
張することが好ましい。検出器９８からの信号の検出
は、上記のようにＡＣ磁場の周波数に固定することが最
も好ましい。
【００３２】上記の好適な具体化例では、結晶２２また
は回折格子６４または８４から光ファイバーを通って戻
ってくる反射光を使用してセンサーからの変調された光
を検出器へと送っているが、当業界の専門家には明らか
なように、他の光学的配置を使用して光を移送すること
ができる。特に結晶または回折格子中の透過を使用して
センサーからの変調された光を検出器へと送ることがで
きる。
【００３３】上記好適具体化例は例示のためのものであ
り、本発明の全範囲は添付特許請求の範囲だけに限定さ
れることを了解されたい。
【００３４】本発明の主な特徴および態様は次の通りで
ある。
【００３５】１．光源；光源からの光を受け、予め定め
られた周波数を有する外部ＡＣ磁場に応答して光を変調
する、対象物に連結された磁場応答性の光学要素；変調
された光の少なくとも一部を磁場応答性の光学要素から
受取り、それに応答した信号を発生する検出器；および
該検出器から信号を受取り、該信号を処理して対象物の
位置を決定する信号処理回路を具備する対象物の位置を
決定する装置。
【００３６】２．光源を光学要素に連結している光ファ
イバーをさらに具備している上記第１項記載の装置。
【００３７】３．磁場応答性要素によって実質的に変調
されていない光を受取り、それに対応する参照信号を該
回路に与える参照検出器をさらに具備している上記第２
項記載の装置。
【００３８】４．参照検出器に連結された参照光ファイ
バーをさらに具備している上記第３項記載の装置。
【００３９】５．光源は、検出器の波長における磁場応
答性要素により変調された光、および実質的に変調され
ていない参照波長の光を放射し、参照検出器は参照波長
の光を受取り、それに対応する参照信号を与える上記第
４項記載の装置。
【００４０】６．光ファイバーは偏光を保存する光ファ
イバーである上記第５項記載の装置。
【００４１】７．磁場応答性光学要素は磁気光学性結晶
から成る上記第１〜６項記載の装置。
【００４２】８．磁気光学性結晶によって光の偏光の回
転を解析するための偏光要素をさらに具備している上記
第７項記載の装置。
【００４３】９．磁場応答性光学要素は光ファイバー中
にある予め定められた回折周期をもつ少なくとも一つの
回折格子、およびそれに結合され磁場に応答して回折周
期を変える磁気歪み材料を具備している上記第６項記載
の装置。
【００４４】１０．光源は回折格子の周期の２倍にほぼ
等しい単一の波長の光を実質的に放射する上記第９項記
載の装置。
【００４５】１１．該少なくとも一つの回折格子はそれ
ぞれ異なった回折周期をもつ多数の回折格子を具備して
いる上記第９項記載の装置。
【００４６】１２．光源は多数の回折格子の少なくとも
若干のものの回折周期の２倍にそれぞれほぼ等しい波長
を含む多数の異なった波長を放射する上記第１１項記載
の装置。
【００４７】１３．検出器は多数の回折格子のそれぞれ
の一つによって変調された光をそれぞれ受取る多数の検
出器から成っている上記第１２項記載の装置。
【００４８】１４．ＤＣ磁場と共に外部ＡＣ磁場を発生
する磁場発生器をさらに具備している上記第１項記載の
装置。
【００４９】１５．信号処理回路は信号を処理し予め決
定された周波数においてその変調を測定する上記第１項
記載の装置。
【００５０】１６．信号処理回路は磁場応答性要素の履
歴現象を追跡して記録する上記第１項記載の装置。
【００５１】１７．対象物は被検者の体内に挿入するカ
テーテルを具備してる上記第１項記載の装置。
【００５２】１８．対象物に磁場応答性光学要素を固定
し；磁場応答性光学要素の中に光を入射し；対象物に変
調された磁場をかけ；磁場応答性光学要素から光を受取
り、磁場に応答して光の変調を検出し；変調を解析して
対象物の位置を決定することから成る対象物の位置を決
定する方法。
【００５３】１９．対象物に対する磁場応答性要素の固
定は磁気光学性材料を対象物に固定することにより行わ
れる上記１８項記載の方法。
【００５４】２０．磁場応答性要素への光の入射は磁場
応答性要素の中に偏光を注入することにより行われる上
記１９項記載の方法。
【００５５】２１．光の中の変調の検出は材料による光
の偏光の回転を解析することにより行われる上記２０項
記載の方法。
【００５６】２２．磁場応答性要素の中への光の注入は
光源を光ファイバーを用いて磁場応答性要素に結合させ
ることにより行われる上記２１項記載の方法。
【００５７】２３．対象物に対する磁場応答性要素の固
定は、光ファイバーの中に少なくとも一つの回折格子を
つくり、予め定められた回折周期を有する少なくとも一
つの回折格子に隣接して光ファイバーに対し磁気歪み材
料をクラッディングすることにより行われる上記第２２
項記載の方法。
【００５８】２４．光の注入は回折周期の２倍にほぼ等
しい実質的に単一の波長の光を注入することにより行わ
れる上記第２３項記載の方法。
【００５９】２５．光ファイバーの内部に少なくとも一
つの回折格子をつくるには光ファイバーの内部に異なっ
た個別的な回折周期を有する多数の回折格子をつくるこ
とにより行われる上記第２３項記載の方法。
【００６０】２６．光の注入は多数の回折格子のそれぞ
れの一つの回折周期の２倍にほぼ等しい異なった多数の
波長をもつ光を注入することにより行われる上記第２３
項記載の方法。
【００６１】２７．磁場をかけるには予め定められた周
波数の磁場をかけ、この場合変調の検出は予め定められ
た周波数において光の強度の変調を検出することにより
行なわれる上記第２６項記載の方法。
【００６２】２８．該変調の解析は磁場応答性要素の履
歴現象を追跡することにより行われる上記第２７項記載
の方法。
【００６３】２９．近い方の端および遠い方の端を有
し、被検者の体内でその位置を追跡する細長い医療用の
プローブにおいて、外部からかけられた磁場に応答して
その中を通る光を変調する遠い端の近傍にある磁場応答
性光学要素；および該光学要素からの変調された光を受
取り、変調を解析するためにこれをプローブの近い方の
端へと送るように結合された光ファイバーを具備するプ
ローブ。
【００６４】３０．該光学要素は磁気光学性結晶である
上記第２９項記載のプローブ。
【００６５】３１．該結晶は光の偏光を回転させ、該プ
ローブは偏光の回転を解析する偏光器を具備している上
記第３０項記載のプローブ。
【００６６】３２．偏光器は結晶の近傍に固定されてい
る上記第３１項記載のプローブ。
【００６７】３３．光ファイバーは偏光を保持する光フ
ァイバーであり、偏光器はプローブの近い方の端に隣接
して固定されている上記第３１項記載のプローブ。
【００６８】３４．光学要素は光ファイバーの中につく
られた１個またはそれ以上の回折格子、およびそれに固
定された磁気歪み材料のクラッディングを含んでいる上
記第２９項記載のプローブ。
【００６９】３５．１個またはそれ以上の回折格子はプ
ローブの長さの少なくとも一部に沿って間隔を置いて配
置された多数の回折格子から成っている上記第３４項記
載のプローブ。
【００７０】３６．１個またはそれ以上の回折格子はそ
れぞれ、光ファイバーの中に入射した狭帯域の波長のほ
ぼ半分に等しい個々の回折周期を有する上記第３５項記
載のプローブ。
【００７１】３７．光ファイバーの中に光を注入する光
源を具備し、該光は該光学要素によって変調されている
上記第３６項記載のプローブ。
【００７２】３８．変調された光を受取りそれに応答し
て信号を発生させる検出器、および該検出器に結合され
た信号解析回路を具備し、該信号解析回路は信号を受取
り変調を解析してプローブの位置座標を決定する上記第
３７項記載のプローブ。
【００７３】３９．参照光ファイバーを具備し、参照光
ファイバーから受取られた光は変調された光と一緒に解
析され、解析の誤差を補償する上記第３８項記載のプロ
ーブ。
【００７４】４０．プローブに時間と共に変動する磁場
をかける磁場発生器を具備している上記第３９項記載の
プローブ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適具体化例に従った光ファイバーの
位置センサーを含むカテーテルを示す模式図（Ａ）、及
び本発明の他の好適具体化例に従った図１Ａのカテーテ
ルに使用するための光ファイバーの位置センサーの模式
図（Ｂ，Ｃ）。
【図２】図１Ａまたは図１Ｂまたは図１Ｃのセンサーに
関連した履歴曲線を示すグラフ。
【図３】本発明の好適具体化例に従った磁気歪みクラッ
ディングを有する光ファイバーの位置センサーを含むカ
テーテルを示す模式図。
【図４】本発明の好適具体化例に従った位置を感知する
ための多数の回折格子から成る単一の光ファイバーを含
むカテーテルを示す模式図。
【符号の説明】
２０ 位置センサー ２２ 結晶 ２４ プローブ ３０ 光フアイバー ３２ ビーム分割器 ３４ 検出器 ４０ 光フアイバー ４８ コイル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源；光源からの光を受け、予め定めら
    れた周波数を有する外部ＡＣ磁場に応答して光を変調す
    る、対象物に連結された磁場応答性の光学要素；変調さ
    れた光の少なくとも一部を磁場応答性の光学要素から受
    取り、それに応答した信号を発生する検出器；および該
    検出器から信号を受取り、該信号を処理して対象物の位
    置を決定する信号処理回路を具備することを特徴とする
    対象物の位置を決定する装置。
  2. 【請求項２】 対象物に磁場応答性光学要素を固定し；
    磁場応答性光学要素の中に光を入射し；対象物に変調さ
    れた磁場をかけ；磁場応答性光学要素から光を受取り、
    磁場に応答して光の変調を検出し；変調を解析して対象
    物の位置を決定することから成ることを特徴とする対象
    物の位置を決定する方法。
  3. 【請求項３】 近い方の端および遠い方の端を有し、被
    検者の体内でその位置を追跡する細長い医療用のプロー
    ブにおいて、 外部からかけられた磁場に応答してその中を通る光を変
    調する遠い端の近傍にある磁場応答性光学要素；および
    該光学要素からの変調された光を受取り、変調を解析す
    るためにこれをプローブの近い方の端へと送るように結
    合された光ファイバーを具備するこことを特徴とするプ
    ローブ。
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