CN116761547A - 基于无源无线线圈的标记物和跟踪系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种要跟踪的无线无源标记物设备(1)和相应跟踪系统(3)，其利用感测单元(10)，所述感测单元包括具有压电性质的谐振器元件(11)和线圈元件(13)，由此施加具有特定频率的外部施加的激励场以作用在所述感测单元(10)上，并且其中，所述感测单元(10)通过所述谐振器元件(11)以谐振模式执行持续的机械振荡来响应于所述外部施加的激励场，所述持续的机械振荡引起使得所述线圈元件(13)生成磁场的压电电压，所述磁场然后可以由所述跟踪系统(3)检测并且用于确定所述标记物设备(1)的位置和/或感测所述标记物设备(1)的周围环境中的物理性质。

Description

基于无源无线线圈的标记物和跟踪系统

技术领域

本发明涉及要跟踪的无源标记物设备、用于跟踪这种标记物设备的跟踪系统、用于跟踪标记物设备的方法以及用于控制跟踪系统的计算机程序。

背景技术

对于某些医学流程，在流程期间跟踪在所述流程中使用的医学设备(诸如医学介入设备)是有益的。因此，这种跟踪应当尽可能准确。

此外，在这些流程期间，能够感测设备(特别是医学设备)的周围环境中的某些物理参数可能是有益的。在这种情况下，感测也应当对变化非常敏感。

在非常小的设备的情况下，提供允许以高准确度跟踪设备和/或感测物理参数的措施可能是具有挑战性的。

为此目的，最近在WO2019243098中已经描述了一种用于微型标记物和传感器的系统，其基于所谓的微磁振荡器(MMO)的使用。在这些系统中，响应于磁或电磁激励场而在微磁振荡器中起始机械振荡用于跟踪包括这些微磁振荡器的标记物设备，并且因此跟踪这些标记物设备所附接到的设备。

由此，微磁振荡器的机械振荡导致振荡磁场，该振荡磁场可以由相应跟踪阵列(诸如包括多个线圈的线圈阵列)检测。取决于磁场到线圈阵列中的个体线圈的距离和取向，在每个线圈中感应的响应将是不同的。也就是说，对于每个线圈，提供一个值，这意味着例如在4×4线圈阵列中提供16个值。为了执行跟踪，即，确定标记物设备并且因此标记物设备所附接到的设备的位置和取向，需要6个值。因此，由16个线圈检测到的响应足以确定标记物设备在激励场中的位置和取向。

这些微磁振荡器的益处在于，它们已经显示出具有高质量因子并且因此仅表现出很小的阻尼的事实。这样一来，相应读出系统可以相对慢，从而允许使用相对简单且便宜的读出系统用于检测机械振荡并且因此检测标记物设备。

在涉及跟踪和/或感测的模态中，所实现的视场受到可用信噪比的限制。对于微磁振荡器，该信噪比与设备的线性尺寸的平方成比例。因此，随着可用空间的增加，这些设备变得越来越不有益。

相比之下，众所周知的磁线圈谐振器(诸如LC谐振器)具有与线性维度的五次幂成比例的信噪比。这意味着，在较大的大小下，这些磁线圈谐振器可能优于微磁振荡器。然而，这种方法的缺点在于这些磁线圈谐振器的质量因子非常低，导致这些种类的谐振器表现出相对强的阻尼。因此，为了准确，需要快速读出磁线圈谐振器。这意味着需要快速并且因此复杂且昂贵的读出系统。

此外，由于低质量因子，磁线圈谐振器的频率分辨率也很低。这意味着磁线圈谐振器对物理参数变化仅具有有限的灵敏度。它们也不允许执行基于梯度的位置跟踪。

发明内容

如上文所讨论的，磁线圈谐振器的缺点主要在于其低质量因子，这意味着需要非常复杂的读出系统来获得准确的结果。这种情况是因为在典型的读出系统中，必须在提供激励场和接收响应场之间执行切换，因为激励场通常远大于响应场。因此，对于切换发生的时间，跟踪阵列可能是不可操作的。

对于质量因子低并且谐振器电路的阻尼因此强的情况，需要非常快速的切换以便不使结果劣化。为了获得足够快的切换，需要使用昂贵的电子开关，以便尽可能快地执行切换，同时确保跟踪阵列不被损坏。这使得该过程有些复杂并且容易出错。它还承受对跟踪阵列造成损坏的更高风险。

相比之下，对于质量因子高且阻尼低的情况，不需要快速切换。因此，不需要使用昂贵的电子器件。此外，由于可以以更慢的方式执行切换，因此降低了对跟踪阵列造成损坏的风险。

鉴于上述内容，本发明的一些实施例的目的是提供允许克服上述缺点的标记物设备，特别是被配置为被附接到设备(特别是医学设备)的标记物设备。

更具体地，本发明的一些实施例的目的是改进现有技术中已知的跟踪和感测方法。

此外，本发明的一些实施例的目的是提供一种允许在更多种类的不同情况下和在不同条件下对设备的跟踪和对物理参数变化的感测的标记物设备。

甚至更具体地，本发明的一些实施例的目的是提供一种要跟踪的标记物设备和用于跟踪该标记物设备的对应的跟踪系统，其可以用于跟踪和感测物理参数变化，其使用相对简单的读出系统表现出高准确性。

在第一方面，该目的通过一种要跟踪的标记物设备来实现，其中，所述标记物设备包括感测单元，所述感测单元包括具有压电性质的谐振器元件和线圈元件，其中，所述线圈元件可以被配置为将外部磁或电磁激励场转换成输出电压以提供给谐振器元件，并且所述谐振器元件可以被配置为将所述输出电压转换成谐振模式下的相应机械振荡并向线圈元件提供压电电压。然后，所述线圈元件可以被配置为将所述压电电压转换成要由跟踪系统中的跟踪阵列检测的磁场。

也就是说，该目的通过一种方法来解决，其中，标记物设备包括感测单元，在该感测单元中，就线圈元件而言的磁线圈谐振器与就具有压电性质的谐振器元件而言的储能振荡器组合。更具体地，通过使用外部施加的磁或电磁激励场引起谐振器元件的谐振频率处的机械振荡来解决该目的。因此，由于电路的高质量因子，振荡是持久的。该质量因子可以特别地是具有高于10³或甚至更高的值的质量因子。

在此背景下，术语标记物设备可以特别地被理解为指代可以被附接到要被跟踪的设备(特别是医学设备)以便跟踪所述医学设备的设备。标记物设备由此可以用于确定它所附接到的医学设备的位置。

术语感测单元可以特别地被理解为定义允许借助于跟踪阵列来跟踪标记物设备和/或在一些实施例中允许使用标记物设备来感测物理参数的单元。在感测单元中，提供了线圈元件(即磁线圈谐振器，诸如LC谐振器)和压电谐振器元件。

因此，线圈元件和谐振器元件可以特别地彼此电连接。线圈元件可以特别地包括铜或由铜制成。线圈元件可以替代地或另外地包括银或由银制成。在一些实施例中，在标记物设备应该对辐射透明的特定实施例中，线圈元件可以包括铝或由铝制成。在一些实施例中，在标记物设备应该对辐射不透明的特定实施例中，可以选择金用于绕组以服务于双重目的。

此外，在此背景下，术语谐振器元件可以被理解为对应于连接到线圈元件的元件，以便通过分别变形并且因此开始执行机械振荡来响应于外部施加的磁场或电磁场而响应于线圈元件的电压输出。谐振器元件可以特别地包括晶体，诸如石英晶体。谐振器元件可以由不同的材料(诸如某些陶瓷等)制成。

谐振器设备的机械振荡可以特别地以谐振模式提供。这应被理解为意指谐振器设备可以响应于施加到它的输出电压而以谐振频率或接近谐振频率开始振荡。在一些实施例中，这通过使外部施加的磁场或电磁场被提供有正确的频率分量以导致实现这种谐振机械振荡的线圈元件的输出电压来实现。由于谐振器元件以其谐振频率振荡，即使在不再施加输出电压的情况下，它也用作能量存储设备。这减小了由线圈元件和谐振器元件形成的谐振电路的阻尼。

谐振器元件可以经由相应接触部电连接到线圈元件。

此外，谐振器元件可以具有压电性质。在此背景下，术语压电性质应当在常规含义内理解，即，理解为描述响应于施加到其上的电压而变形并且响应于由变形施加的机械应力而积聚的材料以及可以根据压电电压输出的电荷。因此，电荷的积聚可以以可逆的方式发生，即机械应力从第一状态到第二状态的变化可以导致电荷积聚，并且机械应力从第二状态到第一状态的变化将导致材料再次具有与之前相同的(电)性质。

术语线圈元件可以特别地指代包括和/或对应于具有特定数量的绕组的磁线圈装置的元件。线圈元件可以是现成的磁性线圈，其具有适当数量的绕组、适当的大小和绕组之间的适当距离。因此，绕组的数量和大小以及绕组之间的距离可以特别地基于线圈元件的期望磁性质来确定。在一些实施例中，特别是在需要节省空间的实施例中，谐振器元件可以被提供在线圈元件内部并且可以电连接到线圈元件的接触部。替代地，谐振器元件可以被提供在远离线圈元件的一定距离处，同时仍然经由相应接触部电连接到线圈元件。线圈元件可以特别地通过围绕谐振器元件缠绕线圈来提供，由此线圈以使得它不接触谐振器元件的方式缠绕。

线圈元件可以布置在距谐振器元件一定距离处。为此目的，谐振器元件和线圈元件可以经由相应连接部分连接。在一些实施例(特别是必须节省空间的特定实施例)中，该距离可以通过在谐振器元件周围提供绕组使得在线圈元件和谐振器元件的绕组之间存在空间来实现。因此，应当根据标记物设备的尺寸来适当地选择该空间的尺寸。因此，应当注意，当线圈元件的绕组更远离线圈元件的旋转轴线时，线圈元件的绕组变得更有效。因此，谐振器元件与线圈元件之间的布置可以为使得谐振器元件可以被提供在线圈元件中并且沿着其轴线延伸。

根据所要求保护的概念，可以提供外部施加的磁或电磁激励场。该外部施加的磁或电磁激励场可以具有至少一个频率分量，其允许线圈元件生成并输出允许激励谐振器元件以谐振模式执行机械振荡的输出电压。

为此目的，外部施加的磁场或电磁场可以作用在线圈元件上。响应于此，线圈元件可以将外部施加的磁场或电磁场转换成相应输出电压。

如所指示的，线圈元件电连接到谐振器元件。因此，由线圈元件提供的输出电压经由电连接通过谐振器元件的输入/输出端子输出到谐振器元件。因此，输出电压被馈送到谐振器元件的相应输入/输出端子。

然后，具有压电性质的谐振器元件通过从线圈元件施加到它的电压而变形。因此，谐振器元件开始执行机械振荡。因此，变形取决于所施加的输出电压的频率分量，所施加的输出电压的频率分量继而取决于外部施加的磁或电磁激励场的频率分量。

如上所述，频率分量可以被提供为在谐振器元件的谐振频率内。在这种情况下，在谐振模式下激励机械振荡。也就是说，谐振器元件在其谐振频率附近振荡。然后，相应振荡可以持续一段时间，而与是否从线圈提供电压无关。

具有压电性质的谐振器元件的变形继而引起压电电压被生成并通过其输入/输出端子输出。然后经由输入/输出端子将该压电电压提供给线圈元件。这引起通过线圈元件的电流。响应于此，线圈元件产生磁场，该磁场然后可以由跟踪系统拾取作为振荡响应。

为此目的，跟踪系统可以包括相应跟踪阵列，其包括被配置为检测磁场的多个振荡响应检测单元。因此，这些振荡响应检测单元可以以特定的几何布置(诸如4×4阵列)来布置。振荡响应检测单元可以特别地包括多个线圈，其可以以4×4线圈阵列布置，所述4×4线圈阵列具有在平面上以棋盘结构布置的4×4个扁平线圈。

由此，由个体振荡响应检测单元(特别是线圈)中的每一个拾取的磁场取决于标记物设备相对于相应振荡响应检测单元的距离和取向。这可以给出针对磁场的多达16个不同的测量值。

然后可以将由此生成的响应信号提供给充当位置确定单元的处理器。位置确定单元可特别地被配置为对将针对标记物设备的不同位置和取向生成的响应信号进行建模且将其与接收到的响应信号进行比较。然后，最佳匹配被认为是根据幅度、三个坐标和两个角度描述的位置。

可以通过基于梯度的位置编码来确定位置。在这些实施例中，外部施加的磁场被提供为作用在标记物设备上，所述外部施加的磁场可以对应于激励场或可以替代地在单独的饱和磁场方面除了激励场之外被提供，由此磁场具有超过线圈元件的饱和值的磁场强度。

因此，外部施加的磁场可以特别地对应于被添加到外部施加的磁或电磁激励场的相对强(即，高于饱和值)的直流(DC)磁场。磁场强度超过线圈元件的饱和值的事实意味着线圈元件将变得饱和。在此背景下，术语变得饱和和/或饱和应被理解为意指与没有这种场的电感值相比，对于外部施加的磁场(诸如饱和场)中的非常低的电流，线圈的电感值减小。在这种情况下，与没有这种场相比，在施加磁场或饱和场的情况下，电感值可以特别地低超过5％，更特别地低超过10％，甚至更特别地低超过15％，即当线圈饱和时，电感可以小于其原始值的95％，更特别地小于其原始值的90％，甚至更特别地小于其原始值的85％。

作为这种饱和的结果，线圈元件响应于外部施加的磁或电磁激励场的效率并且因此感测单元将所述磁或电磁激励场转换成振荡响应的效率受到影响，特别是降低。这意味着振荡响应的绝对振荡幅度将减小。如上文所讨论的，振荡响应由包括多个振荡响应检测单元(诸如多个线圈)的相应跟踪阵列检测。由此，幅度也由振荡响应检测单元检测。

对于基于梯度的方法，引起饱和的磁场可以被提供有梯度，即，可以被提供为使得所施加的磁力在每单位距离的量上发生变化。如上文所指出的，引起饱和的磁场可以是除了外部施加的磁或电磁激励场之外提供的饱和场。

由于饱和场具有梯度，由跟踪阵列中的位置确定单元拾取的幅度将根据感测单元在梯度场中被提供的位置和取向而不同。因此，所测量的幅度允许将标记物设备的位置限制到激励场中的特定区(诸如特定平面)-即由磁场表现出的磁力为使得获得特定测量幅度的区。

然后可以利用具有不同梯度的饱和场重复测量。以不同的梯度重复这种种类的测量若干次允许确定标记物设备的具体位置。

替代地，特别是对于低于10μT的饱和值，饱和也可以/替代地可以通过外部施加的磁或电磁激励场来实现。也就是说，可能不需要额外的磁场来使线圈元件饱和，但是线圈元件被外部施加的磁或电磁激励场饱和。在这些情况下，基于梯度的方法也可以通过向外部施加的磁或电磁激励场提供梯度来执行。

在这些实施例中，标记物设备中的激励(即由线圈元件生成的输出电压的幅度和由谐振器元件执行的机械振荡的幅度)对应于外部施加的磁或电磁激励场的非线性函数。虽然缺少额外饱和场可能意味着感测单元的振荡响应可能比根据简单线性模型所预期的更弱，但是这仍然允许确定标记物设备的位置和取向。该因素仅仅必须包括到用于确定位置的模型中。

基于梯度的位置方法具有以下益处：当在足够低的激励场处实现感测单元(即，其中的线圈元件)的饱和并且使用足够强的梯度时，它比基于针对不同振荡响应确定单元确定的不同强度值来执行位置确定的方法甚至更准确。作为另外的益处，这种种类的位置确定中所涉及的频率低得多，导致非铁磁材料对位置确定过程的干扰更少。

注意，在一些实施例中，必须考虑另外的因素。在一些实施例中，外部施加的磁或电磁激励场包括仅为谐振器元件的谐振频率的一半的频率分量。在这种情况下，如果没有提供额外饱和场，则没有谐振器元件的激励，并且因此，感测单元将不提供振荡响应。相比之下，如果提供相对小的额外饱和场，则可以在线圈元件中生成频率分量的偶次谐波和奇次谐波两者。这导致频率加倍，这意味着提供给谐振器元件的输出电压可以激励谐振器元件以谐振模式执行机械振荡，如上所述，这引起压电电压被提供给线圈元件，线圈元件继而生成可以由跟踪阵列检测的磁场。进一步相比之下，如果施加相对强的缝合场，则这可以再次减少激励，从而导致检测到较小的振荡响应，直到不再检测到振荡响应。

感测单元的振荡响应的相位可以取决于饱和场的极性。因此，如果饱和场被提供有梯度，则可以确定振荡响应(即磁场)的不同幅度和相位。因此，变化可以非常强烈地取决于感测单元相对于激励场生成器和跟踪阵列的位置和取向。基于该理解，可以针对梯度饱和场中的不同位置并且针对不同的梯度饱和场来计算幅度和相位的值，从而允许非常精确地确定位置和/或取向。

上述半频率方法也可以利用三分之一频率或利用甚至更低的频率来执行。代替于一个线圈，可以使用具有不同频率的两个或更多个线圈，其总和和/或总和的谐波对应于谐振频率。这些措施同样允许获得针对标记物设备的特定位置和取向的特定振荡响应曲线。通过施加梯度饱和场可以特别地增加这种效果。

由于执行标记物设备的位置跟踪的上述可能性中的每个具有取决于相对于跟踪阵列的位置和取向的不同能力，因此在一些实施例中，执行优化流程。该优化流程可以通过指定允许导出标记物设备的位置和取向的跟踪阵列的灵敏度分布而开始。此外，可以提供用户输入。用户输入可以包括指定分辨率(通常沿着差不多垂直于线圈元件的绕组的旋转轴线的方向)应当被最大化，而重复率不应当低于特定值。基于这些规范，然后可以使用计算机来模拟或建模激励-幅度、频率和磁场的所有不同配合。基于此，计算机可以确定在哪种配合的情况下用户所需的设置对于标记物的给定区域是最佳满足的。

应注意，可以考虑另外的边界条件，诸如激励场生成器和/或缝合场生成器的能力，而不增加模型的复杂性。可以通过使用优化算法来执行建模，该优化算法用于为不同的跟踪情况生成不同的参数集，然后将这些参数集存储在存储器中并在特定跟踪流程所需时进行检索。

基于梯度的方法也可以在接收侧使用，即在跟踪系统中使用。也就是说，通常包括多个磁线圈作为振荡响应检测单元的跟踪阵列可以用于在检测或拾取振荡响应时生成梯度。在标记物设备的感测单元饱和(即，被提供在磁场或电磁场中的磁场强度超过线圈元件的饱和值的位置处)的情况下，振荡响应对应于示出随时间的缓慢衰减的相对小的信号。相比之下，在标记物设备的感测单元不饱和的情况下，可以检测到的振荡响应具有更大的信号强度，但是随时间表现出更快的衰减。

感测单元还可以包括电容元件。

感测单元还可以被提供有电容元件，诸如电容器。电容元件可以特别地被添加到感测单元，以便并联连接到线圈元件。也就是说，在包括电容元件的感测单元中，线圈元件和谐振器元件可以串联连接，并且电容元件可以并联连接到线圈元件。这实质上提供了具有彼此组合的LC谐振器和压电谐振器的谐振器电路。

电容元件可以特别地被选择为具有响应于外部施加的磁或电磁激励场而放大由线圈元件提供的输出电压的电容。然后可以将该更高的输出电压提供给谐振器元件，从而在其中引起更强的变形，并且因此，对于给定的一组场参数(诸如幅度、频率和持续时间)，在具有压电性质的谐振器元件中引起更高水平的振荡。这继而导致更高的压电电压作用在线圈元件上，这意味着可以改善信号强度。

电容元件的电容的值可以被选择为使得LC谐振器中的线圈元件的谐振频率对应于谐振器元件(即压电谐振器)的谐振频率。这允许减少所需的绕组的量，因为谐振器电路的振荡期间的损耗变低。利用更少的绕组，简化了标记物设备的制造。

线圈元件还可以包括至少一个软磁元件。

在此背景下，术语软磁可以特别地被理解为指代不是永久磁化的材料，即不是永磁体，而是响应于外部磁场而变得被磁化。在没有这种磁场的情况下，软磁材料的磁化非常低。

在一些实施例中，至少一个软磁元件被提供在线圈元件处。在此背景下，至少一个软磁元件被提供在线圈元件处的定义可以特别地被理解为意味着至少一个软磁元件可以形成线圈元件的软磁芯。

至少一个软磁元件可以按照软磁箔来提供。软磁箔可以被切割成相应软磁条。软磁条可以放置在线圈元件中。

至少一个软磁元件可以包括具有高镍和更低铁含量的镍铁合金，例如具有约80％镍和20％铁的镍铁合金，也称为坡莫合金。至少一个软磁元件可以另外地或替代地包括纳米晶软磁合金或非晶软磁合金。应注意，所选择的合金应能够被提供有足够小的厚度。

软磁元件可以按照条带布置在线圈元件内部。因此，软磁元件可以特别地相对于线圈元件的磁轴线倾斜地插入。如果感测单元被磁场(其可以是直接外部施加的激励场和/或额外饱和场)以不同的饱和水平激励至少两次，则这种布置可以允许确定在位置跟踪中通常不可用的第六自由度(即，第三角度)。

替代地或另外地，第六自由度可以通过组合具有带有振荡响应具有不同频率的感测单元的两个标记物设备的测量结果来获得。

至少一个软磁元件可以包括具有在低于50μT，特别地低于10μT，更特别地低于5μT的强度的磁场下导致饱和的退磁因子的材料。

至少一个软磁元件可以被选择为具有低退磁因子的材料，即提供小的退磁场。退磁因子可以足够低以至于至少一个磁性物体的材料在几μT处饱和。至少一个磁性物体饱和的磁场强度可以低于10μT，更特别地低于5μT，甚至更特别地低于2μT。这具有快速达到磁性物体的饱和的益处，从而增加了谐振器电路的灵敏度。

谐振器元件可以包括晶体材料。谐振器元件可以具有低于300kHz的谐振频率。谐振器元件可以包括主体和附接到其上的至少一个叉状物。

谐振器元件可以包括晶体材料或由晶体材料制成。因此，晶体材料应当被选择为具有足够的压电性能。晶体材料可以特别地包括和/或对应于石英晶体。石英是众所周知的用于压电谐振器的材料，并且因此其谐振频率是众所周知的。因此，可能提供一种包括谐振器电路的感测单元，所述谐振器电路包括线圈元件和谐振器元件，其中，部件可以被容易地选择为提供具有接近或对应于石英晶体的谐振频率的频率的电场。这允许获得谐振器电路的高质量因子。

使用石英的另外的益处在于以下事实：石英可以在串联或并联谐振中使用，因为两个本征频率彼此非常接近，并且其谐振频率甚至可以通过分别提供并联或串联到石英晶体的额外元件(诸如微调器)来略微调整，这取决于石英晶体是并联还是串联连接。这甚至允许补偿制造公差等。同样可以预见具有类似性质的另外的晶体材料。

谐振器元件可以包括主体和附接到其上的至少一个叉状物。特别地，谐振器元件可以是叉型，特别是音叉型，其具有附接到主体的两个叉状物。为谐振器元件提供音叉的形状可以进一步改善谐振性质，并且在使用标记物设备用于感测物理性质方面也可以是有益的，如下面进一步概述的。

感测单元还可以包括耦合到谐振器元件的感测材料。感测材料可以包括辐射敏感材料和/或流体吸收材料。

标记物设备还可以用于感测标记物设备的周围环境的至少一个物理参数。在此背景下，术语物理参数可理解为指代指示标记物设备的周围环境的任何参数。术语物理参数可以特别地指物理相关值。术语物理参数可以替代地或另外地指化学相关值，即化学参数。物理参数可以指示作用在标记物设备上的辐射。物理参数可以指示周围环境中的湿度值。可以预见另外的种类的物理参数。

为了感测至少一个物理参数的目的，感测单元还可以包括耦合到谐振器元件的感测材料。术语耦合由此可以被理解为指代谐振器元件和感测材料之间的连接，其导致谐振器元件的振荡频率的变化。

为此目的，感测材料可以特别地布置在谐振器元件的表面上。就作为涂层提供而言，感测材料可以耦合到感测元件。感测材料可以根据谐振器元件和至少一个软磁元件之间的连接元件耦合到谐振器元件。可以预见提供感测材料与谐振器元件之间的耦合的其他方法。

感测材料可以特别地对应于由于其旨在感测的物理参数而改变其机械性质的材料。由于感测材料耦合到谐振器元件，机械性质的这种变化导致谐振器元件的频率和/或标记物设备的质量因子的变化，这两者都可以由跟踪系统中的相应感测单元检测，从而允许检测物理参数。

在一些实施例中，标记物设备应当也充当辐射剂量计。在这种情况下，所提供的感测材料可以特别地是辐射敏感材料。这样的辐射敏感性可以通过提供响应于辐射而固化的流体材料来实现。

在被辐照时，流体固化，导致流体中的先前移动-摆动-液滴固化，并且因此停止移动。这引起谐振器元件的谐振频率的变化，并且这样一来引起标记物设备的谐振频率的变化。此外，同样引起标记物设备的质量因子的改变，从而允许感测辐射的存在。

在一些实施例中，在谐振器元件是音叉型的情况下，流体(即流体液滴)可以放置在音叉的尖端处。在固化时，流体膨胀，这意味着流体的液滴膨胀。在更远离主体的位置处，叉尖端的移动因此变得更快，并且谐振频率由于惯性矩的增加而降低。

流体材料也可以用于将谐振器元件连接到软磁元件。在一些实施例中，在谐振器元件是音叉型的情况下，特别地，谐振器元件的叉状物可以经由流体连接到软磁元件。

在一些实施例中，标记物设备应充当水分传感器。在这种情况下，感测材料应当对水分敏感。这种水分敏感性可以通过使材料是流体吸收性的来实现。在这种情况下，当存在水分时，材料从周围环境吸收部分水分。这改变了材料的机械性质，并且因此影响如上所述的谐振器元件的谐振频率。

流体吸收材料可以特别地沉积在谐振器元件的表面上。流体吸收材料可以按照涂层沉积在谐振器元件上。在其中谐振器元件是音叉型的一些实施例中，流体吸收材料可以特别地沉积在叉状物的表面上。流体吸收材料可以按照涂层沉积在叉状物上。还可以预见另外的沉积方式。在谐振器元件上沉积流体吸收材料的概念基于以下理解：在流体吸收材料吸收部分水分的情况下，流体吸收材料沉积在其上的谐振器元件的有效质量增加。有效质量的这种增加导致谐振器元件的谐振频率的增加，其然后可以为了感测的目的而拾取。

感测单元可以包括过电压保护。术语过电压保护由此被理解为指代保护感测单元免受由于非常大的外部施加的磁或电磁激励场作用在标记物设备上并且因此由于标记物设备太靠近激励场生成器而作用在感测单元上而经历过电压的单元。

可能必须跟踪多于一个标记物设备。也就是说，可以一次跟踪多个标记物设备。在这种情况下，可能难以协调外部施加的磁场或电磁场仅当所有标记物设备足够远离激励场生成器而不经历可能导致感测单元的线圈元件生成可能破坏谐振器元件的过电压的过场时才被提供。对于那些情况，可以提供过电压保护。特别地，可以按照包括串联连接的两个反并联二极管(例如齐纳二极管)的电路来提供过电压保护，然后将两个反并联二极管并联连接到线圈元件。因此，二极管的击穿电压应当被提供在低于谐振器元件或谐振器电路中具有甚至更低额定电压的任何其他部件将被破坏的电压的参数值的值处。

根据另外的方面，提供了一种用于跟踪如上所述的标记物设备的跟踪系统。所述跟踪系统包括用于生成作用在标记物设备的感测单元上的磁或电磁的激励场生成器、用于检测感测单元的磁场并用于基于磁场生成一个或多个响应信号的跟踪阵列、以及用于基于一个或多个响应信号确定标记物设备的位置的位置确定单元。所述跟踪系统还可以包括用于基于一个或多个响应信号来确定物理参数的物理参数确定单元。所述跟踪系统还可以包括用于生成饱和磁场的饱和场生成器，所述饱和磁场具有被设置为使得线圈元件和/或软磁元件达到饱和的磁场强度。在一些实施例中，激励场生成器和/或饱和场生成器和/或跟踪阵列被配置为生成梯度场。

根据另外的方面，提供了一种跟踪系统。所述跟踪系统可以包括激励场生成器。激励场生成器可以特别地对应于包括多个磁线圈(特别是线圈阵列)的磁场或电磁场生成器。也就是说，激励场可以是磁或电磁激励场。如上所述，激励场用于在感测单元中引起振荡。

这些振荡导致感测单元的振荡响应是可检测的。为此目的，跟踪系统包括能够检测振荡响应的相应跟踪阵列。由此，跟踪阵列可以特别地由与激励场生成器相同的多个线圈提供。也就是说，激励场生成器还可以用作跟踪阵列，即由系统中的谐振器电路生成的磁场的检测器。跟踪阵列也可以被提供为单独的单元，即，就第二多个磁线圈而言，特别是第二线圈阵列。

跟踪阵列由此被配置为检测由感测单元提供的磁场并且基于该检测生成相应响应信号。跟踪阵列可以特别地包括可以按照磁线圈提供的多个振荡响应检测单元。这些振荡响应检测单元可以被布置成特定的几何布置，诸如线圈阵列。由于多个振荡响应检测单元的几何布置，由个体振荡响应检测单元拾取的振荡响应可以取决于标记物设备相对于相应振荡响应检测单元的距离和取向，这意味着每个振荡响应检测单元可以获得要包括在响应信号中的振荡响应的不同值。

然后将响应信号提供给相应位置确定单元。所述位置确定单元被配置为使用所述响应信号来基于所述响应信号确定所述标记物设备的所述位置。该位置确定基于如下假设：由跟踪阵列中的特定振荡响应检测单元获得的振荡响应取决于标记物设备在外部施加的磁或电磁激励场中的位置和取向以及相对于特定振荡响应检测单元的距离和取向。位置确定单元由此基本上将针对标记物设备的多个不同位置和取向的建模响应信号与所获得的响应信号进行比较，并选择最接近的匹配。基于该匹配，位置确定单元确定标记物设备的位置。

跟踪系统还可以执行如上所述的基于梯度的方法。因此，线圈元件和/或软磁元件的饱和可以直接通过外部施加的激励场来实现。替代地，可以通过饱和场来实现饱和。为了生成该饱和场，跟踪系统可以包括饱和场生成器。饱和场生成器可以对应于用于生成磁或电磁激励场的激励场生成器。饱和场生成器可以是单独的元件。

也就是说，外部施加的磁或电磁激励场和/或饱和场可以具有超过线圈元件和/或软磁元件的饱和值的磁场强度，导致线圈元件的饱和以及响应于外部施加的磁或电磁激励场的效率的相应降低。因此，磁场的绝对振荡幅度减小。

为了执行基于梯度的方法，外部施加的磁或电磁激励场和/或饱和场可以对应于梯度场。由于外部施加的磁场或电磁场是梯度场，由跟踪阵列检测到的振荡响应(即磁场)的幅度将取决于感测单元被提供在梯度场中的位置而不同，从而允许限制标记物设备的位置。然后可以使用跟踪系统来重复针对若干梯度的测量。这允许如上所述的那样以高准确性确定标记物设备的位置。

跟踪系统可以被配置为也在跟踪阵列侧使用基于梯度的方法。也就是说，跟踪阵列可以用于在检测或拾取由感测单元生成的磁场时生成梯度。在标记物设备的感测单元饱和的情况下，由跟踪阵列拾取的磁场将相对较并且显示出随时间的缓慢衰减。相比之下，在标记物设备的感测单元不饱和的情况下，由跟踪阵列拾取的磁场很大并且随时间表现出快速衰减。这可能有益于进一步提高准确性。

跟踪系统还可以包括用于基于一个或多个响应信号来确定物理参数的物理参数确定单元。在这些情况下，感测单元优选地包括感测材料。如上所述，当针对其感测材料敏感的物理参数存在时，感测材料改变谐振器元件振荡的频率。频率的这种变化影响由线圈元件生成的磁场，并且因此在由跟踪阵列拾取的振荡响应中是可感知的。因此，由响应检测单元生成的响应信号也将指示该频率变化。然后，物理参数确定单元可以处理响应信号以提供关于已经感测到的物理参数的另外的信息。物理参数的值由此可以由物理参数确定单元确定。

根据又一方面，提供了一种用于跟踪如上所述的标记物设备的方法，包括以下步骤：生成作用在所述标记物设备的感测单元上的磁或电磁激励场，检测所述感测单元的振荡响应，基于所述振荡响应生成一个或多个响应信号，并且基于所述一个或多个响应信号确定所述标记物设备的位置。

在更另外的方面中，提供了一种用于控制如上所述的跟踪系统跟踪同样如上所述的标记物设备的计算机程序，所述计算机程序在由处理设备运行时适于执行如上所述的方法。在另外的方面中，提供了一种在其上存储有计算机程序的计算机可读介质。所述计算机可读介质可以是例如非瞬态计算机可读介质。

应当理解，根据权利要求1所述的标记物设备、根据权利要求9所述的跟踪系统、根据权利要求13所述的方法、根据权利要求14所述的计算机程序和根据权利要求15所述的计算机可读介质具有相似和/或相同的优选实施例，特别地是如从属权利要求中所限定的。

应当理解，本发明的优选实施例也能够是独立权利要求或以上实施例与相应从属权利要求的任何组合。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将显而易见并得到阐述。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。

附图说明

图1A示意性且示例性地示出了根据第一实施例的感测单元，

图1B示意性且示例性地示出了表示根据第一实施例的感测单元的谐振电路，

图2A以正视图示意性且示例性地示出了根据第二实施例的感测单元，

图2B以侧视图示意性且示例性地示出了根据第二实施例的感测单元，

图2C以俯视图示意性且示例性地示出了根据第二实施例的感测单元，

图3示意性且示例性地示出了根据第一实施例的用于跟踪标记物设备的跟踪系统的实施例，并且

图4示意性且示例性地示出了根据第二实施例的用于跟踪标记物设备的跟踪系统的实施例。

具体实施方式

图1A示意性且示例性地示出了用于被附接到设备(特别是医学设备)的标记物设备1的实施例，所述设备用于例如在对患者执行的流程(诸如侵入性流程)期间由跟踪系统跟踪。标记物设备1包括根据第一示例性实施例的感测单元10。在根据图1A的具体实施例中，感测单元10包括谐振器元件11、线圈元件13和电容元件20。谐振器元件11和线圈元件13由此彼此串联连接。此外，电容元件20并联连接到线圈元件。

标记物设备1可以用于使用相应跟踪系统来跟踪标记物设备1所附接到的设备。为此目的，可以提供激励场生成器以生成具有特定频率分量的外部施加的磁或电磁激励场。该磁或电磁激励场作用在线圈元件13上。在根据图1的特定实施例中，此外，饱和场(特别是DC磁场)由具有导致线圈元件13饱和的强度的激励场生成器生成。

线圈元件13将磁或电磁激励场转换成具有接近谐振器元件11的谐振频率的特定频率的相应输出电压。因此，由于线圈元件13被DC磁场饱和，因此该换能的效率降低，并且输出电压相当小。

然后，经由线圈元件的端子131经由相应电连接将输出电压提供给谐振器元件11的端子111。因此，输出电压经由端子111馈送到谐振器元件11。由此，输出电压在被馈送到谐振器元件11之前被电容元件20放大。也就是说，电容元件20被提供为具有允许放大由线圈元件13提供给谐振器元件11的输出电压的电容。然后，输出电压由谐振器元件11接收并在其中实现变形。

在图1A的具体实施例中，谐振器元件11对应于压电晶体。响应于从线圈元件13接收到经调整的输出电压，谐振器元件11变形。由于频率分量在谐振器元件11的谐振频率内，所以在谐振模式下激励变形。因此，谐振器元件11开始以谐振模式执行机械振荡，导致振荡持续一段时间，即使没有从线圈提供输出电压。

谐振器元件11的变形由此导致由谐振器元件11由于其压电性质而生成电压。所生成的电压(在下文中称为压电电压)然后被提供给线圈元件13，导致通过线圈元件13生成电流。该电流导致在线圈元件13中生成磁场。然后，该生成的磁场可以由跟踪系统检测并用于位置确定和/或感测，如下面进一步描述的。现在，由于振荡是持续的，即使谐振器元件11没有接收输出电压，谐振器元件11也用作能量存储设备，继续向线圈元件13提供压电电压。这导致通过线圈元件13连续生成电流，这意味着线圈元件13继续提供可以由跟踪阵列检测的磁场。因此，通过使用谐振器元件11作为能量存储设备，可以引起由谐振器元件11、电容元件20和线圈元件13形成的谐振电路的阻尼，这意味着该电路具有高质量因子。

图1B示意性且示例性地示出了表示由谐振器元件11、线圈元件13和电容元件20形成的谐振电路的电路图2。如电路图中所示，谐振器元件11和线圈元件13串联连接，并且电容元件20并联连接到线圈元件13。

现在参考图2A至2C，这些图分别以前视图、侧视图和顶视图示出了包括根据第二实施例的感测单元10的标记物设备1’。图2A到2C中所示的布置对于空间可能是问题的标记物设备1’(即，对于应适当小的标记物设备1’)特别有益。

在根据图2A的具体实施例中，感测单元10包括谐振器元件11、软磁元件12和线圈元件13。标记物设备1’还包括被提供为连接谐振器元件11和软磁元件12中的至少一个的感测材料(图2A中未示出)。

感测单元10的谐振器元件11具有压电性质。也就是说，谐振器元件11由具有压电性质的材料制成或包括具有压电性质的材料。在根据图2A至2C的特定实施例中，谐振器元件11包括石英晶体。石英是针对其压电性质而众所周知的材料。

在图2A至2C的特定实施例中，软磁元件12按照由磁箔形成的两个磁条12来提供。两个磁条12布置在线圈元件13中，以便形成线圈元件13的软磁芯。在图2A至2C的具体实施例中，软磁元件12由具有退磁因子的材料制成，使得磁性物体12的饱和达到几μT、特别地低于50μT、更特别地低于10μT、甚至更特别地低于5μT。在根据图2A至2C的特定实施例中，为此目的，软磁元件可以由具有高含量镍的镍铁合金(诸如坡莫合金)制成。

在图2A至2C的示例性实施例中，标记物设备1的感测单元10还包括线圈元件13。在根据图2A至2C的特定实施例中，线圈元件13特别地对应于缠绕在谐振器元件11周围并且软磁元件12布置在其中的绕组。因此，绕组缠绕在谐振器元件11周围，以便在围绕其提供绕组13的轴之间实现一定距离，以便改善效率。为了获得足够的效率而同时允许线圈元件13容易饱和，线圈元件13应当由合适的材料提供。在根据图2A至2C的特定实施例中，线圈元件13的绕组由铜制成。

在图2A中，已经以正视图示意性且示例性地示出了包括感测单元10的标记物设备1。从图2B和2C可以意识到感测单元10的谐振器元件11、软磁元件12和线圈元件13的几何布置的进一步图示。

因此，如图2B所示，谐振器元件11具有包括由石英晶体制成的主体111和也可以由石英制成或可以由不同材料制成的叉状物112的音叉型形状。因此，叉状物112被提供为使得可以向其添加一些东西，例如涂层等，以便修改谐振频率和/或质量因子，而不修改主体111。谐振器元件11的这种音叉型形状的益处在于谐振器元件11的振荡性质的改善。

在根据图2A、2B和2C的特定实施例中，标记物设备1’还被配置为充当辐射剂量计。如图2C所示，为此目的，提供辐射敏感材料113以将谐振器元件11和软磁元件12(即软磁条)彼此连接。在根据图2A、2B和2C的特定实施例中，辐射敏感材料113对应于在辐射下固化的流体。也就是说，当感测单元10暴露于辐射时，辐射敏感材料113从流体状态变为固态。这种状态变化影响谐振器元件11的机械性质，并且因此影响谐振器元件11振荡的频率。频率的这种变化也可以由跟踪系统检测，并且被相应物理参数确定单元用于感测辐射的存在。

图3示意性且示例性地示出了跟踪系统3的实施例。跟踪系统3包括激励场生成器100和跟踪阵列200，激励场生成器100用于生成外部磁或电磁激励场以及饱和场，跟踪阵列200用于根据标记物设备1的磁场检测标记物设备1中的感测单元10的振荡响应并且用于基于振荡响应生成一个或多个响应信号。此外，跟踪系统3包括位置确定单元300和物理参数确定单元400，位置确定单元300用于基于一个或多个响应信号来确定标记物设备1的位置，物理参数确定单元400用于基于一个或多个响应信号来确定物理参数。也就是说，在根据图3的实施例中，激励场生成器和饱和场生成器由相同的单元100提供，而跟踪阵列200由不同的单元提供。然而，激励场生成器和饱和场生成器可以是单独的单元。激励场生成器、饱和场生成器和跟踪阵列可以被提供为一个单元，如下面进一步讨论的图4中示例性地示出的。激励场生成器和跟踪阵列可以被提供为单个单元，而饱和场生成器被提供为不同的单元。饱和场生成器和跟踪阵列可以对应于相同的单元，其中，激励场生成器被提供为不同的单独单元。

在根据图3的实施例中，激励场生成器100生成外部激励场，在根据图3的实施例中，该外部激励场对应于电磁激励场。外部激励场引起由标记物设备1中的感测单元10生成振荡响应，如上面关于图1A至2C所描述的。

也就是说，外部施加的电磁激励场导致线圈元件13受到电磁激励场的影响。这导致生成线圈元件13的输出电压。该输出电压由此提供接近谐振器元件11的谐振频率的频率分量。这可以通过适当地选择线圈元件13(相应地选择其材料和绕组)和/或通过适当地选择电磁场和/或通过使用将频率调整为接近谐振频率的电容器来实现。

然后将输出电压提供给谐振器元件11。响应于接收到的输出电压，谐振器元件11由于其压电性质而变形。由于输出电压的频率分量，这引起以谐振模式执行机械振荡。这继而意味着，即使当外部施加的激励场被关闭时，机械振荡也是持续的。机械振荡引起压电电压的生成，该压电电压然后被提供回给线圈元件13。这引起在线圈元件13中生成电流，导致由线圈元件13发射磁场。由于机械振荡由于在谐振模式下被激励而持续，因此谐振电路的阻尼由于谐振器元件的能量存储性质而是低的。因此，由此产生的谐振电路具有高质量因子，并且因此具有高频率分辨率和高灵敏度。此外，由于高质量因子，它可以以相当简单的方式读出。在根据图3的示例性实施例中，标记物设备1还包括耦合到谐振器元件11的感测材料。在根据图3的具体实施例中，感测材料是作为谐振器元件11和磁性物体12之间的连接材料提供的辐射敏感材料。因此，感测材料对应于在经受辐射时固化的流体。在根据图3的具体实施例中，当标记物设备1经历辐射时，流体感测材料变成固体。这引起谐振器元件11的振荡频率的变化，这继而改变了由谐振器元件11输出的压电电压和由线圈元件13响应于此而生成的磁场。因此，该变化影响整个谐振电路的振荡响应。

谐振电路的这种振荡响应可以由跟踪阵列200拾取。跟踪阵列200使用振荡响应来生成响应信号。从跟踪阵列200向位置确定单元300提供响应信号。位置确定单元300从跟踪阵列200接收响应信号，并且还从激励场生成器100接收位置信息。基于来自激励场生成器100的位置信息和来自跟踪阵列200的响应信号，位置确定单元300可以确定标记物设备1相对于激励场生成器100和跟踪阵列200的位置，并且因此确定标记物设备所附接到的设备相对于激励场生成器100和跟踪阵列200的位置。这允许位置检测单元300确定标记物设备1的位置。

特别地，对于位置跟踪，根据图3的特定实施例预见使用基于梯度的跟踪方法，其采用标记物设备1中的线圈元件13的饱和。也就是说，饱和场生成器100被提供用于生成引起线圈元件13饱和的外部饱和场。因此，该饱和场被提供有梯度。

该梯度意味着由跟踪阵列200拾取的幅度将根据感测单元被提供在梯度场中的位置和取向而不同。因此，所测量的幅度允许通过使从激励场生成器100和跟踪阵列200提供的位置信息相关来将标记物设备1的位置限制到激励场中的特定区，诸如特定平面。

然后可以利用具有不同梯度的饱和场重复该测量。以不同的梯度重复这种种类的测量若干次允许确定标记物设备的特定位置。然后可以在显示单元500上为用户输出标记物设备的具体位置。

尽管在根据图3的具体实施例中，生成并使用额外的饱和场，但是在其他实施例中，外部施加的激励场可以用于直接使线圈元件13饱和。在这些实施例中，标记物设备1中的激励(即由线圈元件13生成的输出电压的幅度和由谐振器元件11执行的机械振荡的幅度)对应于外部施加的激励场的非线性函数。

跟踪系统3还包括物理参数确定单元400。物理参数确定单元400也从跟踪阵列200接收响应信号。基于跟踪阵列10的振荡响应的响应信号包含关于由谐振器元件11和磁性物体12之间的流体连接材料的固化引起的频率变化的信息。基于关于频率的改变的该信息，物理参数确定单元400因此可以确定已经作用在标记物设备1上的辐射的存在。

然后，还可以将该感测信息提供给显示单元500，显示单元500被配置为生成跟踪和感测的图形表示并将该图形表示输出给用户。

使用这种布置，可能提供一种对于小尺寸和大尺寸两者(即独立于设备的尺寸)具有高频率分辨率和高质量因子的跟踪和感测系统。

为此目的，图4示意性且示例性地示出了跟踪系统3’的第二实施例。通常，根据图4的第二实施例以与根据图3的实施例相同的方式工作。在此范围内，为了简洁起见，应参考图3。

图4的实施例与如上所述的图3的实施例之间的差异在于以下事实：在根据图4的实施例中，激励和饱和场生成器100以及跟踪阵列200被提供为单个磁阵列1200。也就是说，在根据图4的实施例中，用于生成激励场和/或饱和场的相同磁性阵列也用于拾取标记物设备1的振荡响应。为此目的，磁性阵列1200包括允许在发射模式与接收模式之间切换的电路，在发射模式中，激励场和/或饱和场被生成并且被提供为作用在标记物设备1上，在接收模式中，由标记物设备1中的线圈元件13生成的磁场可以被拾取。由于标记物设备1中的谐振电路具有高质量因子，所以该切换可以是相对慢的。如上所述，标记物设备1中的感测单元10的响应生成以及位置确定单元300、物理参数确定单元400和显示单元500中的响应信号的处理与关于图3描述的相同，只是在两个单独的单元(即激励和饱和场生成器100以及跟踪阵列200)之间不存在必要的通信，因为磁性阵列1200已经知道所生成的激励场和/或饱和场的值和定位。

因此，根据图4的实施例，可以提供其中使用更少部件的相当简单的跟踪系统3’。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的本发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。

单个单元或设备可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

由一个或若干个单元或设备执行的像振荡响应的处理、响应信号的生成、标记物设备的位置的确定和/或基于响应信号的物理参数的感测等的流程能够由任何其他数量的单元或设备执行。这些流程(特别是如由跟踪系统根据用于跟踪标记物设备的方法执行的标记物设备的跟踪)可以被实施为计算机程序的程序代码模块和/或被实施为专用的硬件。

计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质上，但计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的电信系统分布。

权利要求中的任何附图标记物都不应被解释为对范围的限制。

提供了一种要跟踪的标记物设备和相应跟踪系统，无线无源标记物设备和相应跟踪系统利用感测单元，所述感测单元包括具有压电性质的谐振器元件和线圈元件，由此施加具有特定频率的外部施加的激励场以作用在所述感测单元上，并且其中，所述感测单元通过所述谐振器元件以谐振模式执行持续的机械振荡来响应于所述外部施加的激励场，所述持续的机械振荡导致引起所述线圈元件生成磁场的压电电压，所述磁场然后可以由所述跟踪系统检测并且用于确定所述标记物设备的位置和/或感测所述标记物设备的周围环境中的物理性质。

Claims (15)

1.一种无源标记物设备(1)，包括：

感测单元(10)，其包括谐振器元件(11)和线圈元件(13)，所述谐振器元件具有压电性质；

其中，所述线圈元件(13)被配置为响应于外部磁激励场或电磁激励场而向所述谐振器元件(11)提供输出电压，

其中，所述谐振器元件(11)被配置为将所述输出电压转换为谐振模式下的相应机械振荡并且向所述线圈元件(13)提供压电电压，并且

其中，所述线圈元件(13)被配置为将所述压电电压转换为磁场。

2.根据权利要求1所述的标记物设备(1)，其中，所述感测单元(10)还包括电容元件(20)。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的标记物设备(1)，其中，所述线圈元件(13)还包括至少一个软磁元件(12)。

4.根据权利要求3所述的标记物设备(1)，其中，所述至少一个软磁元件(12)包括具有去磁因子的材料，所述去磁因子引起在低于50μT的强度的磁场处的饱和、特别地低于10μT的强度的磁场处的饱和、更特别地低于5μT的强度的磁场处的饱和。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的标记物设备(1)，其中，所述谐振器元件(11)包括晶体材料。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的标记物设备(1)，其中，所述感测单元(10)还包括被耦合到所述谐振器元件的感测材料。

7.根据权利要求6所述的标记物设备(1)，其中，所述感测材料包括辐射敏感材料和/或流体吸收材料。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的标记物设备(1)，其中，所述感测单元(10)还包括过电压保护。

9.一种用于跟踪根据权利要求1至8中的任一项所述的标记物设备(1)的跟踪系统(3)，所述跟踪系统包括：

激励场生成器(100)，其用于生成磁激励场或电磁激励场；

跟踪阵列(200)，其用于检测来自所述标记物设备(1)的磁场并且用于基于所述磁场来生成一个或多个响应信号；以及

位置确定单元(300)，其用于基于所述一个或多个响应信号来确定所述标记物设备(1)的位置。

10.根据权利要求9所述的跟踪系统(3)，还包括物理参数确定单元(400)，所述物理参数确定单元用于基于所述一个或多个响应信号来确定物理参数。

11.根据权利要求9或10中的任一项所述的跟踪系统(3)，还包括饱和场生成器，所述饱和场生成器用于生成具有被设置为使得所述线圈元件(13)达到饱和的磁场强度的饱和磁场。

12.根据权利要求11所述的跟踪系统(3)，其中，所述激励场生成器(100)和/或所述饱和场生成器和/或所述跟踪阵列(200)被配置为生成梯度场。

13.一种用于跟踪根据权利要求1至8中的任一项所述的标记物设备(1)的方法，所述方法包括以下步骤：

生成(100)磁激励场或电磁激励场，

检测(200)所述标记物设备(1)的磁场，

基于所述磁场来生成一个或多个响应信号，并且

基于所述一个或多个响应信号来确定(300)所述标记物设备(1)的位置。

14.一种计算机程序，其用于控制根据权利要求9至12中的任一项所述的跟踪系统(3)以跟踪根据权利要求1至8中的任一项所述的标记物设备(1)，所述计算机程序在由处理设备运行时适于执行根据权利要求13所述的方法。

15.一种非瞬态计算机可读介质，在其上存储有根据权利要求14所述的计算机程序。