CN102014729B - 位置测量和导引装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种位置测量和导引装置(1)，包括一个用于确定位置的位置测量单元，以及一个用于不接触式导引病人体内医疗器械，尤其属于胶囊式内窥镜检查领域的胶囊式内窥镜的导引单元(4)，其中，位置测量和导引装置(1)的位置测量单元，作为位置测量单元的至少另一个组成部分，有一个至少基本上空心圆柱形，尤其管状的支承体(3)，它装在导引单元(4)的一个内部区中。

Description

位置测量和导引装置

本发明涉及一种位置测量和导引装置，包括一个用于确定位置的位置测量单元，以及一个用于不接触式导引病人体内医疗器械，尤其是属于胶囊式内窥镜检查领域的胶囊式内窥镜的导引单元。

在各种检查和手术中，需要在病人体内置入医疗器械或仪器。例如胶囊式内窥镜检查领域，其中使用一个包含在胶囊中的数字摄像机，病人将它吞咽后在其通过体内时沿途摄像，并发送给接收或储存单元。

为在这种检查和手术时能达到尽可能高的利用率，有利的是，能知道医疗器械在病人体内的位置，而且能有针对性地导引，尤其不接触式导引此医疗器械。仅仅通过认知位置，在胶囊式内窥镜检查领域的情况下，便例如可以按照体位正确部署摄像。在体内的例如有针对性地通过摄像应能准确察看的某些部位，有时只是在有可能导引胶囊或另一个医疗器械时才能做到。

因此，单独或互相组合地使用并在现有技术中介绍了不同的位置测量和导引装置，例如形式上为由DE10340952B3已知的用于不接触地运动在工作腔内一个磁体的励磁线圈系统，或WO2005/120345A2的位置检测系统及导引系统。其中在WO2005/120345A2的位置检测系统中的各个接收线圈，分成多个组以立方体的形状装在不同的支承件上。

在DE10340952B3中展示的不接触式运动磁体的系统，由在圆柱体内部区中构成的多个线圈组成。

在这里存在的疑难问题是，当组合已知的位置测量和导引装置时，能提供使用的工作区太小或受很大的限制，或只能为必须置于这些装置内部区中的病人提供小的使用空间。尚不知道有用于医疗器械位置测量和导引的一种集成的方案，按这种方案，位置测量单元和导引单元或它们各个构件不仅或多或少互相不连接，而且在鉴于避免阻塞可提供使用的工作容积或可为病人提供使用的空间方面，它们能达到最佳定位。

因此本发明的目的是，提供一种在这方面改进的位置测量和导引装置。

为达到此目的，采用一种位置测量和导引装置，它包括一个用于确定位置的位置测量单元，以及一个用于不接触式导引病人体内医疗器械，尤其属于胶囊式内窥镜检查领域的胶囊式内窥镜的导引单元，按照本发明，所述位置测量和导引装置的位置测量单元，有一个用于该位置测量单元的至少一部分的，至少基本上空心圆柱形、尤其管状的支承体，该支承体装在导引单元的一个内部区中。

因此，按本发明的位置测量和导引装置，以一种包括一个位置测量单元和一个导引单元的集成的形式设计为，将位置测量用的传感器和可能的其他(重要)组成部分，安装在一个用于不接触式导引医疗器械的、形式上为一个标准化的支承体的系统的内部区中，或设在一个标准化的支承体上和/或旁。也就是说，位置传感器安置在一个至少近似或准确的空心圆柱形支承体上，它可以称为位置测量管。电磁式确定位置用的线圈和/或位置侧量用的其他组成部分，设在此支承体上或旁，必要时集成在此支承体内。在这里，在一种以电磁作用原理为基础的位置测量系统或相应的位置测量单元中，基于位置测量单元不同的(已或多或少集成在管内的)组成部分，如线圈，可能导致偏离准确的圆柱体形状。然而对于本发明重要的是，位置测量单元的一些主要组成部分或一些部分，全部集成在一个位置测量管内或一个基本上圆柱形的圆柱体内，或安装在它上面。在这里，空心圆柱体不一定必须有圆的横截面，而是也可以有椭圆形或矩形横截面。

然后，圆柱形位置测量单元，根据作为其构建基础的工作原理，与位置测量和导引装置的其他组成部分，例如与在医疗器械内或上的LC振荡回路本身或与控制器等配合作用。

通过将位置测量单元或支承体，尤其是电磁式位置测量单元的线圈系统设计成例如有圆形横截面的管状，不会不必要地堵塞可供使用的工作区或规定用于放置病人的空间。确切地说，制备一种最佳的管形，管型例如作为工作区的形状在磁共振X射线断层照相术中是已知的。有空心圆柱形的、必要时位置测量装置一些不同的组成部分集成在其中的位置测量管或位置测量单元，全部设在一个不接触式导引医疗器械的系统内部区中。因此，不仅通过位置测量单元的空心圆柱形支承体本身，提供位置测量系统构件彼此相对的准确定位，而且除此之外还通过位置测量单元和导引单元的互相套叠，造成位置测量单元相对于导引系统或导引单元的准确定位。在与之相应设计的导引单元内部区内的这种布局，可以实现顺利地装配和具有所要求或所期望精度的定位。采用围绕位置测量单元的导引单元，也就是说导引单元围绕位置测量单元设置，防止位置测量或导引用的各个组成部分彼此挡路或相互阻塞，以及为了构件的彼此协调必须设置比较复杂的构件。

当然，特别有利的是，围绕的导引单元本身设计为至少基本上(空心)圆柱形或设计为基本上空心圆柱形的圆柱体(有一个与位置测量单元支承体相应的内部横截面)，因为在这种情况下这些形状彼此调谐，以及位置测量单元和导引单元在形状一致时可以简单地互相插套。

有突出优点的是，位置测量单元设计为电磁式位置测量单元，和/或，导引单元设计为磁性导引单元。也就是说，为了测量位置采用电磁工作原理，而导引有利地借助磁力进行。为此必要时在医疗器械内或在医疗器械上可安置至少一个相应的传感器或一个作用元件，例如为了测量位置安置感应线圈，为了导引安置永久磁铁。因此磁性导引单元恰当地设计为具有一个通常(圆)柱形孔或钻孔的电磁铁，圆柱形位置测量单元可以插入孔内，为此这两个管的尺寸应彼此协调。与由现有技术已知的长方六面体形状或立方形的位置检测系统不同，在位置测量单元具有外部圆形横截面的空心圆柱形设计的情况下，它能最佳地与磁铁大多同样有圆形横截面的内腔相匹配。

位置测量单元的空心圆柱形支承体可以至少基本上由一种玻璃纤维增强的塑料制成，和/或有厚度为几毫米，尤其在2至10mm范围内，特别约为4mm或在4mm至6mm范围内。内径可约为600mm。一个典型的范围为590mm至710mm。也就是说，位置测量管有利地用一种玻璃纤维增强的塑料(GFK)制成，就此而言，至少不涉及强制由其他材料制成的功能性组成部分，如电磁式位置测量单元的线圈。这样做带来的优点是，位置测量单元的基体(不包括功能性组成部分)因而是非磁性的而且也不导电，所以在医疗器械位置测量或导引时，通过圆柱形基体本身不会导致干扰。

位置测量管的厚度有利地在几毫米范围内，以保证必要的稳定性。一个恰当的典型值为4mm。当然，同样可以考虑其他的壁厚，或沿位置测量管的长度变化的壁厚，尤其在4至6mm范围内。

当存在一个电磁式位置测量单元时，可以在位置测量单元的至少基本上空心圆柱形支承体的内侧，尤其在至少一个固定在基本上空心圆柱形支承体内侧的壳体内，必要时在两个固定在空心圆柱形支承体对置侧的壳体内，安装至少一个接收线圈(作为位置测量单元重要的组成部分)。也就是说，基本上空心圆柱形或准确的空心圆柱形的支承体，有一个或多个壳体，它们设计用于容纳接收线圈以及安装在圆柱体内套上或圆柱体外套的内表面区域内。典型地，设有两个或甚至更多个用于接收线圈的壳体。这些壳体可以粘结在圆柱体内套上。在这种情况下，这些壳体可根据需要设计用于至少一个接收线圈或一组接收线圈。例如可以设想一种设计，据此为了容纳一组接收线圈，将一个壳体或一个机箱安装在处于水平卧放的圆柱体上侧，以及将其他三个壳体分别通过导引病人卧榻的轨道置入下部区内。与之不同，在用于病人卧榻的轨道之间的下部区内仅设置单个壳体。在这里，壳体上侧，亦即没有粘结在圆柱体内套上的那一侧，可以设计为互不相同。典型地，提供一个平的壳体上侧。但同样也可以考虑带台阶之类的壳体上侧。

每个电磁式位置测量单元有接收线圈，而当有待测定位置的医疗器械本身发射时，便不一定需要发射线圈。

在电磁式位置测量单元中，位置测量单元(基本上)空心圆柱形的支承体可以在其外表面有至少一个槽，尤其与发射线圈形状相配的槽，用于容纳至少一个作为位置测量单元另一个组成部分的发射线圈。在多个发射线圈时，相应地槽可以有一种适用于容纳多个发射线圈的形状。

此外，至少一个发射线圈也可以粘结在槽内，和/或封闭至少一个具有至少一个装在其中的发射线圈的槽。有利地，线圈首先粘在槽中，然后将槽封闭，为的是获得一个统一且平坦的外部界面，或得到一种有相应外观的成品。仍可以用胶粘剂或用环氧树脂以及其他适用的材料完成封装。

在有发射线圈的电磁式位置测量单元中，至少一个发射线圈设计有单层导线，或设计有两层导线，包括至少一圈，尤其包括几圈，尤其包括一些由一根铜线和/或一根漆包线和/或一根有圆形横截面的金属线绕的圈。

也就是说，发射线圈典型地设置为单层，必要时也设置为多层，其中一层分别有例如一根圆形漆包铜线的几圈。然后将这些层例如粘结在上述槽内。

通过在电磁式位置测量单元中将发射和接收线圈固定安放在空心圆柱形支承体的区域上或内，提供了一种详尽固定和准确的装置，由它们可以集成为单个构件，亦即位置测量管。因此各组成部分(在按其他工作原理时也许是一些不同设计的组成部分)的相对位置不会改变并因而是已知的。

导引单元可设计有一个至少基本上圆柱形的孔，尤其在磁性导引单元中设计为有圆柱形内管或孔的磁铁，用于容纳位置测量单元。也就是说，导引单元在总体上或至少就其(必要时贯通的)孔或内表面而言设计为圆柱形或设计为空心圆柱体，所以位置测量单元的位置测量管，在相应地有利的横截面情况下，可以直接插入此孔中或相应的管内，从而得到一种在空间位置需求方面最佳的配置。因此位置测量系统或单元可以方便而准确地定位在磁性导引系统内部。

为了能互相顺利地插装，导引系统(基本上)圆柱形的孔设计为比位置测量单元空心圆柱形支承体(在不同于圆形横截面时是多个直径中最大的那个)外径大，尤其大几个毫米，和/或，位置测量单元空心圆柱形支承体设计为比导引单元基本上圆柱形(和必要时贯通的)孔长，尤其长几个厘米。如果例如一块作为导引单元的导引磁铁的内径比位置测量系统圆柱体的外径大1至4mm，典型地大2mm，便可以将位置测量系统的圆柱体方便地插入导引磁铁内。圆柱体比导引单元的内孔/钻孔或内管长几个厘米，则位置测量系统的圆柱体可以通过一些磁性元件调整，这些磁性元件固定在伸出的区域上或作用在这里，以及将该突伸出的区域例如与导引单元的端板之类连接。

空心圆柱形支承体和/或导引单元圆柱形孔的横截面，可至少基本上是圆形或椭圆形或矩形。也可以考虑其他形状或将上述形状略加变更。

导引单元可设计有至少一块端板。典型地在围绕位置测量单元的导引单元两端设此类端板，尤其位置测量单元在各自端部伸出的管可以固定在端板上，不会对位置测量单元与导引单元在内部区的去耦带来问题。

此外，可以设至少一个固定装置，用于将位置测量单元或支承体固定在导引单元内或上，尤其固定在导引单元的至少一块端板上。也就是说，位置测量和导引装置通常有多个固定装置，位置测量单元或支承体，亦即圆柱形管，借助这些固定装置相对于导引单元，例如相对于磁性导引系统的磁铁固定或安装。例如，所述位置测量单元可以借助固定装置或装配装置，固定在磁性导引单元的导引磁铁的两块端板上。因此在这两个单元的内部没有连接，从而与之相应地存在机械去耦。

例如至少一个固定装置可以是装配块，尤其是一个作用在位置测量单元空心圆柱形支承体上和导引单元端板上的装配块。也就是说，采用一个或多个装配块，它们在其中一侧固定在位置测量管上，在另一侧固定在导引单元的端板或导引单元另一个组成部分上，从而将这两个单元彼此固定。

此外，至少一个固定装置可以是装配环和/或装配法兰，尤其是一个在外面围绕位置测量单元的空心圆柱形支承体和/或稳定支承体形状的装配环和/或装配法兰。装配环可以是一个法兰，它就内径而言与(圆形)位置测量管的外径相配，或通过螺钉固定在位置测量管上和/或导引单元端板上。借助定位销可以确定位置测量管与法兰之间的转角。另一些定位销可以在与端板连接时使用。

例如位置测量单元或支承体可以借助至少一个固定装置和/或位置测量单元的至少一个长孔和/或至少一个定距器调整。也就是说，可以采取下列措施实现可调性，即，装配装置和必要时还有位置测量单元的圆柱形管有长孔，在这种情况下例如长孔可以相对于圆柱形导引单元，尤其相对于导引磁铁，沿径向设在装配块内，它们与在位置测量圆柱体内的长孔一起，可以实现沿方位角方向的可调性。然后通过在固定装置或装配块下面恰当厚度的定距器，可以在总体上实现位置测量系统的圆柱体相对于导引单元的径向(同心的)、方位角方向以及还有轴向的可调性。

有利地，沿所有三个方向的调节或调整可以作为总体上的三维调整进行，因为只有这样，才能达到在电磁式位置测量系统中存在的接收线圈和必要时还存在的发射线圈相对于磁性导引系统的线圈准确和仔细的定位，其中，所述磁性导引系统的线圈对于位置测量系统或位置测量单元产生电磁干涉。因此可以根据已知的然后被保持固定的相对位置，借助用于所述装置的位置测量系统的软件来补偿电磁干涉。

至少一个固定装置可以设计为，使所述位置测量单元，尤其支承体，可尤其借助至少一个调整螺钉，相对于导引单元沿轴向和/或径向和/或方位角方向调整。

例如可以使用三个或更多个装配块，借助它们可以相对于导引单元固定位置测量单元。因此这些固定装置可以实现位置测量管相对于导引单元，例如相对于磁性导引单元中的磁铁的可调性，在这里，所述的可调性有利地沿三个不同的轴线提供，亦即就位置测量和导引装置纵轴线而言的轴向(亦即沿病人的卧躺方向)，沿位置测量单元圆柱体半径方向的径向，以及沿位置测量单元圆柱体周向的方位角方向。

位置测量单元或支承体，可以相对于导引单元以小于0.1mm(或在其范围内)的调整误差调整。

为了能够尽可能准确地调整位置测量单元相对于导引单元的位置(例如为了可靠计算导引系统对位置测量系统的电磁干扰影响)，调整精度应在0.1mm的范围内或更高。如此高的调整精度是需要的，例如因为在具有磁性导引系统的电磁式位置测量系统中，用于导引医疗器械的导航磁铁的导航线圈，作为导电物成为所述位置测量和导引装置的电磁式位置测量系统的干扰体。然而若通过调整和固定能使位置测量管及其组成部分相对于导航磁铁或相对于导引单元处于一个固定的位置，便可以在确定位置的同时“计算出”导航线圈的干扰影响。通过准确的调整，如按照具体的例如调整误差小于0.1mm的设计所实施的调整那样，无需过多实验的校准工作量，便可以在计算时达到要求的精度。在这里，为了调整位置测量单元相对于导引单元的位置使用调整螺钉，意味着是调节或调整的一种特别简单的可能性。借助每转一圈约1mm的螺旋导引装置，可以达到在0.1mm范围内的精度或更好。

为了相对于导引单元调整位置测量单元，至少一个固定装置可设计为多部分的，尤其包括一个轴向和/或一个方位角方向和/或一个径向的滑动件，用于能有沿各自的方向调整。采用这种多部分，尤其基本上(就主要组成部分而言)三部分设计的固定装置，例如装配块，仍可以达到位置测量单元的空心圆柱形支承体相对于导引单元，尤其相对于磁性导引单元磁铁的三维调整。固定装置例如是调整块，它们可借助调整螺钉之类沿三个轴线调整。若同时使用多个此类固定装置，例如在位置测量单元圆柱管每一端安装或配置三个，则可以经济地制造，因为总是涉及相同的构件。在为调整采用调整螺钉时带来的优点是，仅借助一把螺帽板手就可以完成调整，不需要其他附加设备或工具。因此调整可以快速和非常精确。此外，通过固定装置所述的多部分设计，仅通过固定装置便可以沿三条不同轴线实现可调性。通过滑动件，亦即包括设计为可移动的滑块和必要时其他组成部分的构件，分别沿一个方向实现一个可调性。

至少一个滑动件，亦即一个轴向或方位角方向或径向滑动件，可以有至少一块板，尤其两块互相垂直的板，和/或，一个轴向滑动件可以作用在位置测量单元的空心圆柱形支承体上，和/或一个径向滑动件可以作用在导引单元上，和/或一个方位角方向的滑动件设在轴向与径向滑动件之间。也就是说，这些滑动件可以有板状结构，尤其设计为总是有两块板互相垂直，所以用于不同方向的板或用于可沿不同方向调整的滑块，共同组合成一个稳定的构件，它尽管有所述的可调性或调整可能性，仍能承受在整个系统中产生的力，并借助它使位置测量单元相对于磁铁或导引单元固定地被支承。

尤其推荐这样一种结构，亦即将形式上为用于轴向调整的滑动件的装配件或固定装置，结合在位置测量单元的圆柱体上，而尤其按设计包括互相垂直的板和调整螺钉以及滑块的径向滑动件，为了以期望的方式调整，结合在导引单元上，其中，在这两个滑动件或固定装置之间，设有用于可沿方位角方向调整的滑动件或固定装置。

在所述位置测量单元的空心圆柱形支承体的两端可以分别设三个固定装置，它们尤其设置为，两个在空心圆柱形支承体下部区内对称于垂直轴布置的固定装置相交一个基本上90度的角，以及一个安排在上部区内的固定装置基本上处于垂直轴上。由此总共设置六个固定装置，这些固定装置分别呈星形地设置在位置测量单元(基本上)空心圆柱体各自的端部。在这里，在下部区内可以对称于水平定向的位置测量管的垂直轴设置两个固定装置，它们有利地，但并不强制，相交一个在90度范围内的角。就在位置测量单元管内部的卧榻的布局而言，可以将一个固定装置设在上部区，也就是设在通过其纵向相对于检查或治疗室的地板水平定向的圆柱体的垂直线上。

借助在每一侧的三个固定装置，可以方便地固定(装配)和以所要求的精度进行调整。当然，同样可以采用多于或少于三个固定装置，不过实际上在每一侧有三个固定装置的布局是特别有利的。

尤其在包括预装配在空心圆柱形支承体上的发射和接收线圈的电磁式位置测量单元中，位置测量单元可以设计为安装在导引单元内部的预装配单个构件。这样做带来的优点是，只须将(集成的)单个构件，亦即包括预装配的形式上为线圈等的组成部分的圆柱形位置测量管，插入导引单元内，尤其插入磁性导引系统的磁铁内。因此位置测量单元的这些构件有不同的固定的位置关系，也就是说，在任何情况下均能相互准确和无可指摘地定位。由此不会由于错误布置位置测量构件，导致位置确定时的误差。采用这种标准化设计的单个构件，还可以简化位置测量和导引装置的装配。

此外，位置测量和导引装置可以有至少一个计算器和/或与计算器连接，计算器设计用于在医疗器械的位置确定和/或导引时，借助至少一个程序装置，考虑通过和/或在位置测量单元和/或导引单元上的干扰影响，尤其在至少一个用于确定位置的程序装置的算法中，考虑位置测量单元受到的电磁干扰。位置测量和导引系统可分别有其自己的计算器。然而也可以设想一个公共的计算器。例如，当电磁式位置测量系统与磁性导引单元组合时，导引系统的线圈作为导电物成为位置测量系统或位置测量单元的干扰体。然而，在位置测量单元的组成部分相对于导引系统或导航系统的位置已知时，如在按本发明的位置测量和导引装置中通过使用空心圆柱形支承体给出的位置那样，支承体通过固定装置固定或可准确调整地相对于导引单元安装，可以计算出这些干扰影响。为此，位置测量和导引装置有一个适用的计算器，该计算器在必要时可以是一个原本就规定用于处理位置数据或导引数据，或用于控制器械的计算器。必要时还可以存在一个与相应设计的计算器的(数据)连接装置，在连接装置上运行一个软件，它例如作为用于所述位置测量装置的软件可以考虑所述干扰影响。

多个和/或一个计算器可设计用于考虑尤其通过发射线圈在导引单元内诱发的涡流和与之相关联的对于确定位置造成的干扰影响，尤其用于根据位置测量单元已知和准确调整的位置，计算和补偿所述干扰影响。

此外，一个在位置测量和导引装置内的或与位置测量和导引装置共同使用的用于支承病人的病人卧榻，可以在一个自由悬浮式轨道系统上导引，与位置测量单元的空心圆柱形支承体没有机械连接或至少没有直接的机械连接。通过将病人卧榻支承在自由悬浮式轨道系统上，避免了卧榻或轨道系统与位置测量管直接连接。不存在与位置测量管的机械接触，防止了干扰，特别是防止了所述位置测量管或圆柱体的变形，因此该位置测量管或圆柱体可以设计成薄壁的。为在位置测量管外部造成机械上去耦，轨道系统对于卧榻的这种支承借助一适用的支架系统进行，该支架系统必要时还用于支承导引单元。

尤其是用于支承病人的病人卧榻，可以在一个包括两个轨道和至少一个在轨道之间尤其机械增强的横向连接装置的轨道系统上导引。这个必要时可以设计为多个肋的形式的横向连接装置用于增强，以避免轨道系统变形，并因而避免在支承卧榻时带来问题。为了支承自由悬浮式轨道系统，在位置测量单元外部的区域内，亦即在那个圆柱体的端部，使用至少一个支架，为此轨道相应地比位置测量管长，以及直接设计有支架或固定在这种支架系统上。

此外，本发明还涉及一种位置测量单元，尤其用于上述位置测量和导引装置，它有一个至少基本上空心圆柱形的支承体。因此与现有技术不同，存在一个标准化的支承体，它必须有非立方体的基本形状或非长方六面体的基本形状，而是作为基本上管状体可以有圆形横截面，以及有利地成为一个(单个)预装配或集成的构件，在此构件上设置位置测量的所有要定位在要测位的医疗器械附近的组成部分。因此只需要单个构件，此外它通过空心圆柱形的设计可以最佳地例如插入磁性导引系统的孔内，尤其在圆形横截面的情况下插入相应的圆形管内。所述位置测量单元有利地由一种玻璃纤维增强的塑料制成。

此外，本发明还涉及一种方法，借助如上所述的位置测量和导引装置或借助一个此类位置测量单元，用于病人体内医疗器械的位置确定和导引，所述医疗器械尤其是属于胶囊式内窥镜检查领域的胶囊式内窥镜。也就是说，本方法涉及医疗器械的位置确定和导引，亦即一个(纯物理的)测量数据检测装置或向医疗仪器的信号传输装置。在这里，位置确定或导引借助位置测量和导引装置进行，其中，位置测量单元设计为基本上圆柱体。

与此同时，本发明还涉及一种方法，用于配置一个尤其如上所述的位置测量和导引装置的一个位置测量单元，尤其一个如上所述的位置测量单元，其中，位置测量单元在位置测量和导引装置的导引单元的一个内部区中，有一个至少基本上空心圆柱形支承体，以及，位置测量单元借助至少一个装配环和/或装配法兰固定在导引单元上，尤其是一块端板上，和/或，此时为了稳定空心圆柱形支承体，使用至少一个装配模具，该装配模具至少部分插入支承体的圆柱形空腔内。

所述位置测量或导引单元的组装或装配可以这样进行，即，位置测量管通过装配环或法兰与导引单元的端板连接，其中，(圆形)位置测量管的外径与法兰的内径相配。借助定位销确定位置测量管与法兰之间的旋转角。位置测量管借助螺钉固定在法兰上，该法兰环形地绕位置测量管的空心圆柱形孔安装。另一些定位销用于安装在导引单元的一块端板上，法兰借助螺钉固定在这块端板上。

装配可以如此实施，即，首先将一个法兰固定在位置测量管上，然后将接收和发射线圈与接线器连接，以及将一个与位置测量管横截面相配的装配模具，在没有固定法兰的另一侧装入空心圆柱形内腔，尤其插入管内。这一装配模具(assembly jig)在圆形管时可相应地设计为圆盘状。在这之后将位置测量管装在导引单元内腔中，亦即插入其中，并在已经安置了法兰的那一侧固定在导引单元上。在另一侧可以固定一个相应的法兰，必要时附加定距器。然后可以重新拆除装配模具，它用于保证位置测量管直至最终固定在导引磁铁或另一个导引单元上之前保持其形状。

装配模具可以有法兰部分或螺纹孔，为的是能指示旋转方向或可以在结束装配后拆除模具。借助在位置测量管与装配模具之间的销子，可以防止沿轴向运动。一些槽(Nuten)允许实施涉及位置测量管和导引磁铁或以另一种作用原理为基础的导引单元的装配作业。

若位置测量管借助例如分别由三个滑块组成的固定装置进行在导引系统上的固定，以及滑块位置通过调整螺钉调整，则可相宜地在使用激光三角测量器或其他测量仪器的情况下实施调整。

借助下面的实施例和附图说明本发明其他优点、特征和详情。其中：

图1表示按本发明的带有病人卧榻轨道系统的位置测量和导引装置的横截面，其中，导引装置只表示了内管；

图2表示图1的位置测量和导引装置的侧向剖视图；

图3表示按本发明的包括电磁式位置测量单元的位置测量和导引装置的发射线圈的布置简图；

图4表示按本发明的位置测量和导引装置的导引单元处于装配状态；

图5表示涉及按图4的导引单元的装配一个位置测量单元的简图；

图6表示将位置测量单元安装在导引单元内部管中的简图；

图7表示用于将位置测量单元固定在导引单元上的装配块形式的固定装置从下方看的视图；

图8表示按图7的固定装置从上方看的视图；以及

图9表示一种多部分结构的固定装置的分解图。

图1表示按本发明的包括病人卧榻轨道系统2的位置测量和导引装置1的横截面。轨道系统2是一个自由悬浮式轨道系统，因此在轨道系统2与位置测量单元的支承体3之间不存在直接的机械连接或接触，支承体3设计为空心圆柱形支承体，在这里具有圆形横截面。

位置测量单元或支承体3装在图中仅通过其内管4简化表示的导引单元内部，它的圆柱形内表面与支承体3圆柱套外表面相隔约2mm地邻接。

此外设不同的壳体5、6、7和8用于接收线圈或接收线圈组，在这方面按另一些设计例如在位置测量单元侧下方区域内的两个壳体5和7可以取消。在这种情况下在位置测量单元3空心圆柱形支承体3内，只在上部或下部存在壳体6和8。

按图中没有表示的另一些实施形式，在支承体3下侧的壳体6在侧面边缘区内有一个带台阶，尤其带两个台阶的表面取代平的表面。此外，位置测量和导引装量按另一些实施例也可以使用于不同的医疗器械或多个器械。

在图1和2中还作为举例示意地表示，为了用借助此位置测量和导引装量进行导引或位置监测的医疗器械实施医学检查或治疗，一个圆柱形工作区9可供使用。

图2表示图1的位置测量和导引装置1的侧向剖视图。图中又表示了圆柱形工作区9以及轨道系统2，后者还有肋状横向连接装置10。在这里作为举例表示两个窄肋。但也可以设计有许多和必要时宽的肋和/或有一块或多块盖板，它们必要时只留出用于壳体6的空间。轨道系统2如上所述不与位置测量单元接触，也就是说，既不接触支承体3，也不接触用于以电磁作用原理为基础的位置测量系统的接收线圈的壳体5、6以及7和8。

导引单元的内管4以一个小的间隔距离围绕着设计为具有一个圆柱形孔或内表面的圆柱体的空心圆柱形支承体3，所以在装配时位置测量单元的支承体3可以方便地插入导引单元的孔内。

通过使用互相插套的管作为按本发明的位置测量和导引装置1的位置测量单元或导引单元，形成一个用于病人的最大的工作区9或空间，不会在组合式位置测量和导引系统之内造成阻塞。支承体3以及导引单元的构件可以相互准确定位。

图3表示例如按图1和2的本发明的位置测量和导引装置的发射线圈11的布置简图，该位置测量和导引装置包括一个具有支承体12的电磁式位置测量单元。该位置测量单元为了容纳发射线圈11有一些不同的槽13，发射线圈11粘结在槽中。为此槽13按发射线圈11的形状设计。

支承体12用玻璃纤维增强的塑料，亦即一种既没有磁性也不导电的材料制造。

为了获得位置测量管光滑的表面，在支承体12外侧的槽13在将线圈11粘入后被封闭，在这里没有表示封闭装置。发射线圈11由包括多圈圆形漆包铜线的单层线圈组成。

与位置测量单元支承体12外表面相隔小的间距安装导引单元的内管14，在这里为了视图清晰起见没有表示导引单元的详细情况。

图4表示处于装配状态的导引单元17。此导引单元17借助不同的支承件18、19结合在一起，其中，除了用于磁性导引所需的线圈组件20外，在各自的端部还有端板21，它们有孔22，孔22具有导引单元17导引磁铁的圆柱形内表面23。

在导引单元17内部插入这里没有详细表示的位置测量单元。

三个分别有用于螺钉的螺纹的孔24处于导引单元17的端板21上，通过与这里没有表示的装配块的配合作用，实现将位置测量单元在导引单元17上固定为，可以为调整提供可调性。

图5表示涉及按图4的导引单元17装配一个位置测量单元的支承体27的简图。图中又表示两块有装配块25安装在其上的端板21。通过孔24的螺纹孔与装配块25长孔26的配合作用实现连接，其中，长孔26沿垂直方向延伸，由此达到位置测量单元相对于导引单元17圆柱形导引磁铁的可调性。

此外，位置测量单元的支承体27是其本身有一个长孔28的装置，在该长孔中装入螺钉29，在这里，长孔28沿周向延伸。因此通过长孔28可以沿方位角方向调整。装配块25下面放定距器30，它有适当的厚度，因而可以沿轴向调整支承体27。此外，在导引单元17的区域内，在具有按图4的圆柱形内表面23的内管33上表示了一些冷却管32。在内管33与支承体27之间有一个1mm的空隙。

在图示的情况下，位置测量单元的支承体27设计为内径为585mm和外径为593mm的空心圆管。内径为595mm的导引单元的内管33与之相邻接。当然在另一些实施例中可以存在不同的尺寸关系。例如位置测量管也可能要求厚度为6mm。

图6表示将位置测量单元安装在位置测量和导引装置67(在这里当然没有表示其所有的组成部分)的导引单元内部管66中的简图。在这里，设计为圆柱形空心体的位置测量单元支承体68，如图中用箭头表示的那样，插入此内部管66内。

事先将装配法兰69固定在支承体68的一个端部上。该装配法兰69设计为圆形地围绕支承体68的环。图中还表示在支承体68上用于位置测量的接收线圈组70。此接收线圈组由接收线圈15、16构成，它们分别装在壳体内。因此在作为集成构件的空心圆柱形支承体上，不仅必要时安装发射线圈，而且安装接收线圈15、16，从而用这一个构件规定了各线圈彼此确定的位置，而且除此之外通过将支承体68插入导引单元内部区中，可以简化装置的装配。

在没有固定装配法兰69那一侧，支承体68的形状借助设计为圆盘的装配模具71加以稳定，它为此有台阶状结构，其中，装配模具71的内部区的直径设计为，使它可以插入支承体68内，而装配模具71具有较大直径的外台阶构成一个终端。

在支承体68完全插入内部管66中后，可以在支承体68另一侧同样安装一个装配法兰，必要时加上附加的定距器，在这之后可以重新拆除装配模具71。装配法兰69或在另一侧的法兰的定位借助定位销和螺钉进行，当然按另一些实施例也可以采用其他定位或固定装置。

图7表示用于将位置测量单元的支承体35固定在导引单元端板36上的装配块形式的固定装置34从下方看的视图。此外还可以看到结构与固定装置34相同的另一个固定装置37。固定装置34设在支承体35下部区内，病人卧榻的自由悬浮式轨道系统38处于支承体35的圆柱形内腔中，轨道系统38在位置测量单元支承体35外部停放在一个支架上。

图中表示的固定装置34和37在相对于垂直的系统轴对称排列时相交一个约90度的角，此外补充另一个图中未表示的在支承体35管的上方处于垂直轴线本身上的固定装置，从而总体上得到固定装置的一种星形的布局。

固定装置34和37分别有多部分结构，包括轴向滑动件39、方位角方向滑动件41以及径向滑动件41。轴向滑动件39作用在支承体35上，以及与径向滑动件41一样，有基本上由两块互相垂直布置的板42、43、44和45组成的结构。用附图标记46表示方位角方向滑动件40的单板。通过滑块47、48和49，借助相应的螺钉，可以为各滑动件39、40和41提供沿各自轴线的可调性。由此使支承体35可以最佳地相对于导引单元的端板36并因而相对于导引单元定位，从而可以在位置测量系统的软件中，计算出在这里设计为磁性的导引单元的导航线圈的干扰影响，无需复杂的校准测量。采用图示的固定装置34、37，可以毫无疑问地实现精度在约0.1mm范围内的调整。

图8表示按图7的固定装置34从上方看的视图。仍可以看到轴向滑动件39、方位角方向滑动件41以及径向滑动件41和板42、43、46、44和45。此外还可以看到滑动件39、40和41各自的滑块47、48和49与它们各自的(调整)螺钉。出自于视图清晰的原因，不再表示位置测量和导引装置的其他构件。

图9表示一种相应于图7和8所示固定装置结构的多部分组成的固定装置50的分解图。固定装置50有轴向滑动件51、方位角方向滑动件52以及径向滑动件53，它们分别由板54a、54、55、56及57和58以及具有滑动导引装置59、60和61的滑块组成。具有滑动导引装置59、60和61的滑块安装在各自的板54、56和57上借助螺钉62进行，它们中只有几个作为举例在图中用附图标记表示。螺钉62同样用于安装调整螺钉支架65a。固定装置50分别针对轴向、方位角方向和径向的三轴可调性，通过调整螺钉63、64a、64b和65达到。通过沿方位角方向的调整螺钉64a、64b，产生板55垂直于径向的运动。通过板55借助两个定位销64c在板56的圆弧形轨道64d中导引，以及借助在滑动导引装置60中的第三个定位销在板55的长孔内沿径向导引，使调整螺钉64a、64b的直线运动，转换为板55绕位置测量管旋转中心的旋转运动，并因而转换为位置测量管的转动。在这里，方向指示分别表示在圆柱形位置测量单元上或(磁性)导引单元相应形状的磁铁上。因此用固定装置50可以简化位置测量单元空心管例如在磁性导引系统中的装配。

当然，图7至9的固定装置不仅可以使用在位置测量和导引装置中，而且同样可以在医疗和非医疗领域中装配其他构件时采用。

Claims (26)

1.一种位置测量和导引装置(1、67)，包括一个用于确定位置的位置测量单元，以及一个用于不接触式导引病人体内医疗器械的导引单元(17)，其特征为：所述位置测量和导引装置(1、67)的位置测量单元有一个基本上空心圆柱形的、用于该位置测量单元的至少一个组成部分的支承体(3、12、27、35)，该支承体(3、12、27、35)装在所述导引单元(17)的一个内部区中，其中，所述位置测量单元为电磁式位置测量单元，该位置测量单元的空心圆柱形支承体(3、12、27、35)在其外表面有至少一个槽(13)，用于容纳至少一个作为位置测量单元组成部分的发射线圈(11)。

2.按照权利要求1所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，所述导引单元(17)设计为磁性导引单元(17)。

3.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，所述位置测量单元的空心圆柱形支承体(3、12、27、35)由一种玻璃纤维增强的塑料制成，厚度在2mm至10mm范围内。

4.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，在该位置测量单元的空心圆柱形支承体(3、12、27、35)内侧安装至少一个接收线圈(15、16)作为所述位置测量单元的另一个组成部分。

5.按照权利要求4所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，在至少一个固定在空心圆柱形支承体内侧的壳体(5、6、7、8)内安装所述至少一个接收线圈(15、16)。

6.按照权利要求1所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，至少一个发射线圈(11)粘结在槽(13)内，和/或封闭至少一个具有至少一个装在其中的发射线圈(11)的槽(13)。

7.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，至少一个发射线圈(11)设计有单层导线或设计有两层导线，包括至少一圈由一根铜线和/或一根漆包线和/或一根有圆形横截面的金属线绕的圈。

8.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，所述导引单元(17)设计有一个基本上圆柱形的孔(22)，在所述导引单元(17)设计为磁性导引单元(17)时，该导引单元(17)设计为有圆柱形内管(33)的磁铁，用于容纳所述位置测量单元(3、12、27、35)。

9.按照权利要求8所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，所述导引单元(17)的圆柱形孔(22)设计为比所述位置测量单元的空心圆柱形支承体(3、12、27、35)的外径大；和/或，所述位置测量单元的空心圆柱形支承体(3、12、27、35)设计为比所述导引单元(17)的圆柱形孔(22)长。

10.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，所述空心圆柱形支承体(3、12、27、35)和/或所述导引单元(17)圆柱形孔的横截面，基本上是圆形或椭圆形或矩形。

11.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，所述导引单元(17)设计有至少一块端板(21、36)。

12.按照权利要求11所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，设有至少一个固定装置(34、37、50)，用于将所述支承体(3、12、27、35)固定在所述导引单元(17)的至少一块端板(21、36)上。

13.按照权利要求12所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，至少一个固定装置(34、37、50)是作用在所述位置测量单元的空心圆柱形支承体(3、12、27、35)上和所述导引单元(17)端板(21、36)上的装配块。

14.按照权利要求12所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，至少一个固定装置(34、37、50)是在外面围绕所述位置测量单元的空心圆柱形支承体和/或稳定所述支承体(3、12、27、35)形状的装配环和/或装配法兰。

15.按照权利要求12所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，所述支承体(3、12、27、35)，可以借助至少一个固定装置和/或所述位置测量单元的至少一个长孔(26、28)和/或至少一个定距器(30)相对于所述导引单元(17)调整。

16.按照权利要求12所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，至少一个固定装置(34、37、50)设计为，使所述支承体(3、12、27、35)，可借助至少一个调整螺钉(63、64a、64b、65)相对于所述导引单元(17)沿轴向和/或径向和/或方位角方向调整。

17.按照权利要求15所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，所述支承体(3、12、27、35)，可相对于所述导引单元(17)以小于0.1mm的调整误差进行调整。

18.按照权利要求12所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，为了相对于所述导引单元(17)调整所述支承体(3、12、27、35)，至少一个固定装置(34、37、50)设计为多部分的，其包括一个轴向和/或一个方位角方向和/或一个径向的滑动件(39、40、41、51、52、53)，用于能沿各自的方向调整。

19.按照权利要求18所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，至少一个滑动件有至少一块板(42、43、44、45、46、54、54a、55、56、57、58)；和/或，一个轴向滑动件(39、51)作用在所述位置测量单元的空心圆柱形支承体(3、12、27、35)上，和/或一个径向滑动件(41、53)作用在所述导引单元(17)上，和/或一个方位角方向的滑动件(40、52)设在一轴向滑动件与一径向滑动件(39、51、41、53)之间。

20.按照权利要求12所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，在所述位置测量单元的空心圆柱形支承体(3、12、27、35)的两端分别设有三个固定装置(34、37、50)，它们如此设置，即，其中两个固定装置(34、37、50)在所述空心圆柱形支承体(3、12、27、35)的下部区内对称于垂直轴布置并相交一个基本上90度的夹角，剩下的一个固定装置(34、37、50)则安排在上部区内并基本上处于垂直轴上。

21.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，在所述位置测量单元包括预装配在所述空心圆柱形支承体(3、12、27、35)上的发射和接收线圈(11、15、16)时，所述位置测量单元设计为用于安装在所述导引单元内部的单个预装配构件。

22.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，所述位置测量和导引装置(1、67)有至少一个计算器和/或与计算器连接，所述计算器设计用于在医疗器械的位置确定和/或导引时，借助至少一个程序装置，考虑通过所述位置测量单元和/或导引单元(17)引起的和/或在所述位置测量单元和/或导引单元(17)上造成的干扰影响。

23.按照权利要求22所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，多个和/或一个计算器设计用于考虑通过发射线圈(11)在导引单元(17)内诱发的涡流和与之相关联的在确定位置时造成的干扰影响，用于根据所述位置测量单元已知的和准确调整的位置，计算和补偿所述干扰影响。

24.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，用于支承病人的病人卧榻在一个自由悬浮式轨道系统(2、38)上导引，与所述位置测量单元的空心圆柱形支承体(3、12、27、35)没有机械连接或没有直接的机械连接。

25.按照权利要求1或2所述的位置测量和导引装置(1、67)，其特征为，用于支承病人的病人卧榻在一个包括两个轨道和至少一个在轨道之间的横向连接装置(10)的轨道系统(2、38)上导引。

26.一种方法，用于在按照权利要求1至25中之一所述的位置测量和导引装置(1、67)中设置位置测量单元，其中，所述位置测量单元有一个基本上空心圆柱形的支承体(3、12、27、35)，该方法包括如下步骤：

将所述空心圆柱形的支承体(3、12、27、35)设置在所述位置测量和导引装置(1、67)的导引单元(17)的一个内部区中，以及，

借助至少一个装配环和/或装配法兰将所述位置测量单元固定在所述导引单元(17)上，其中，为了稳定所述空心圆柱形支承体(3、12、27、35)，使用至少一个装配模具，并将该装配模具至少部分插入所述支承体(3、12、27、35)的圆柱形空腔内。

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