DE102005007631A1 - A method for driving a capsule within a patient by means of an electric coil system - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Antreiben einer einen Permanentmagneten (51) enthaltenden Kapsel (30) innerhalb eines Patienten (4), insbesondere dessen Gastrointestinaltrakt, mit Hilfe eines den Körper des Patienten (4) zumindest teilweise umfassenden elektrischen Spulensystems (6), DOLLAR A a) wird für verschiedene Rotationspositionen (53a, b) des Permanentmagneten (51) bezüglich des Spulensystems (6) die jeweils vom Spulensystem (6) zur Erzeugung einer gewünschten Antriebskraft (49) an der Kapsel (30) erforderliche Leistung (55a-d) ermittelt, DOLLAR A b) wird die Kapsel (30) durch Rotation (56) in die einer gewünschten Leistung (55b) zugeordnete Rotationsposition (53b) gebracht, DOLLAR A c) wird die Antriebskraft (49) an der Kapsel (30) vom Spulensystem (6) erzeugt.In a method for driving a capsule (30) containing a permanent magnet (51) within a patient (4), in particular its gastrointestinal tract, by means of an electrical coil system (6) at least partially enclosing the body of the patient (4), DOLLAR A a) for different rotational positions (53a, b) of the permanent magnet (51) relative to the coil system (6) the power (55a-d) respectively required by the coil system (6) to produce a desired drive force (49) on the capsule (30) is determined, DOLLAR A b), the capsule (30) by rotation (56) in the desired power (55 b) associated rotational position (53 b) brought, DOLLAR A c) is the driving force (49) on the capsule (30) from the coil system (6 ) generated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben einer einen Permanentmagneten enthaltenden Kapsel innerhalb eines Patienten, insbesondere dessen Gastrointestinaltrakt, mit Hilfe eines den Körper des Patienten zumindest teilweise umfassenden Spulensystems.The The invention relates to a method for driving a permanent magnet containing capsule within a patient, in particular its Gastrointestinal tract, with the help of a patient's body at least partially comprehensive coil system.

Zur Untersuchung bzw. Behandlung eines Menschen oder Tieres als Patienten werden immer häufiger minimal- bzw. nichtinvasive medizinische Techniken eingesetzt bzw. entwickelt. Seit längerem üblich ist die Benutzung von Endoskopen, welche durch Körperöffnungen oder kleine Einschnitte in den Patienten eingebracht werden. An der Spitze eines mehr oder weniger langen biegsamen Grundkörpers befinden sich hierbei Inspektions- bzw. Manipulationsgeräte, z. B. eine Kamera oder ein Greifer, zur Ausführung einer gewünschten Tätigkeit. Auf Grund von Reibungseffekten und der begrenzten Länge und Biegbarkeit von Endoskopen sind diese nur begrenzt einsetzbar. So lässt sich z. B. der menschliche Dünndarm mit einer Gesamtlänge von ca. 5 m und einer Vielzahl von Verschlingungen nur schwer in seiner Gesamtheit endoskopisch erreichen.to Examination or treatment of a human or animal as a patient are becoming more common minimal or non-invasive medical techniques used or developed. For a long time is common the use of endoscopes, which through body openings or small incisions be introduced into the patient. At the top of a more or less long flexible body this inspection or manipulation devices, eg. B. a camera or a gripper, for execution a desired one Activity. Due to frictional effects and the limited length and bendability These are of limited use by endoscopes. That's how it works z. For example, the human small intestine with a total length of about 5 m and a variety of entanglements difficult in reach his totality endoscopically.

Aus der DE 101 42 253 ist zur Endoskopie eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bekannt, welches drahtlos arbeitet. Ein sogenannter „Endoroboter" in Form einer Kapsel von ca. 2 cm Länge und ca. 1 cm Durchmesser enthält eine Inspektions-, Diagnose- oder Therapieeinrichtung. Dies können z. B. eine Videokamera, eine Biopsiezange, ein Clip oder ein Medikamentenreservoir sein. Die Kapsel enthält ein magnetisierbares oder permanentmagnetisches Element. Im Patienten wird die Kapsel drahtlos bewegt. Hierzu liegt der Patient ganz oder teilweise in einem elektrischen Spulensystem aus mehreren, z.B. vierzehn, Einzelspulen. Vom Spulensystem werden geeignete Magnet felder bzw. Gradientenmagnetfelder erzeugt, welche an der sich im Patienten befindlichen Kapsel Kräfte bzw. Drehmomente erzeugen, um diese im Patienten fortzubewegen. So kann die Kapsel im Patienten navigiert werden. Einsatzbereiche sind hier vor allem Hohlorgane, insbesondere z. B. der menschliche Gastrointestinaltrakt, der mit der Kapsel in einem einzigen Durchgang in seiner Gesamtheit durchfahrbar ist.From the DE 101 42 253 For endoscopy, a device or a method is known which operates wirelessly. A so-called "endorobot" in the form of a capsule of about 2 cm in length and about 1 cm in diameter contains an inspection, diagnostic or therapeutic device, which may be, for example, a video camera, a biopsy forceps, a clip or a drug reservoir. The capsule contains a magnetisable or permanent magnetic element In the patient, the capsule is moved wirelessly, for which the patient lies wholly or partly in an electrical coil system of several, eg fourteen, individual coils For example, the capsule can be moved in the patient to navigate the patient's capsule, in particular hollow organs, in particular, for example, the human gastrointestinal tract, which can be used with the capsule in a single pass in its entirety is durchfahrbar.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, dass zur Erzeugung bereits geringer Kräfte und Drehmomente an der Kapsel im Patienten die Leistungsaufnahme des felderzeugenden Spulensystems enorm hoch ist.adversely in the known method is that to produce already lower personnel and torques on the capsule in the patient's power consumption of the field-generating coil system is enormously high.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Antreiben einer derartigen Kapsel anzugeben.task The present invention is an improved method for Driving specify such a capsule.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Antreiben einer einen Permanentmagneten enthaltenden Kapsel innerhalb eines Patienten, insbesondere innerhalb dessen Gastrointestinaltrakt, mit Hilfe eines den Körper des Patienten zumindest teilweise umfassenden elektrischen Spulensystems, bei dem a) für verschiedene Rotationspositionen des Permanentmagneten bezüglich des Spulensystems die jeweils vom Spulensystem zur Erzeugung einer gewünschten Antriebskraft an der Kapsel erforderliche Leistung ermittelt wird. Die Kapsel wird dann im Schritt b) durch Rotation in die einer gewünschten Leistung zugeordnete Rotationsposition gebracht. Im Schritt c) wird die Antriebskraft an der Kapsel vom Spulensystem erzeugt.The Task is solved by a method for driving a permanent magnet containing capsule within a patient, especially within whose gastrointestinal tract, with the help of a body of Patients at least partially comprehensive electrical coil system, where a) for different rotational positions of the permanent magnet with respect to the Coil system each from the coil system to produce a desired Driving force at the capsule required power is detected. The capsule is then rotated in step b) to a desired performance associated rotational position brought. In step c), the driving force produced at the capsule by the coil system.

Um die Kapsel innerhalb des Patienten zu bewegen, muss diese während einer Untersuchung oder Behandlung des Patienten gedreht oder verschoben werden. Ein magnetisches Dipolmoment in der Kapsel ist unabdingbare Voraussetzung, um durch äußere, vom Spulensystem erzeugte Magnetfelder Kräfte oder Drehmomente auf die Kapsel ausüben zu können. Im vorliegenden Text sind der Einfachheit halber im Folgenden an der Kapsel bzw. dem darin enthaltenen magnetischen Element angreifende Kräfte und/oder Drehmomente unter dem Begriff „Antriebskräfte" vereint. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Permanentmagnet verwendet. Gegenüber einem magnetisierbaren Körper entfällt so die Erzeugung eines eine Magnetisierung im Körper hervorrufenden Magnetfeldes durch das Spulensystem. Hierdurch wird bereits die vom Spulensystem aufgenommenen Leistung reduziert.Around To move the capsule within the patient, this must be done during one Examination or treatment of the patient rotated or postponed become. A magnetic dipole moment in the capsule is indispensable Prerequisite to go through outer, from Magnetic field generated magnetic forces or torques on the coil system Exercise capsule to be able to. For the sake of simplicity, the following text is used in the following text the capsule or the magnetic element contained therein attacking personnel and / or torques are combined under the term "driving forces." In the process according to the invention a permanent magnet is used. Opposite a magnetizable body deleted so the generation of a magnetization in the body causing magnetic field through the coil system. This is already the case of the coil system recorded power reduced.

Die Richtung und Stärke der notwendigen Antriebskraft der Kapsel richtet sich nach der Position der Kapsel im Körper des Patienten und der gewünschten Kapselbewegung. Z.B. soll die Kapsel im Patienten um 10° gekippt und in Kapsellängsrichtung verschoben werden entsprechend dem Verlauf einer Dünndarmschlinge am aktuellen Kapselort, durch die die Kapsel navigiert werden soll. An der Kapsel soll also eine gewünschte Antriebskraft in Form einer Kraft und eines Drehmomentes angreifen. Hierzu müssen vom Spulensystem am Ort der Kapsel geeignete magnetische Felder erzeugt werden, die wiederum in Wechselwirkung mit dem Permanentmagneten der Kapsel die gewünschte Antriebskraft erzeugen. Das Spulensystem muss hierzu von geeigneten Strömen derart durchflossen sein, dass es die entsprechenden Magnetfelder erzeugt.The Direction and strength the necessary driving force of the capsule depends on the position of the capsule Capsule in the body of the patient and the desired Capsule movement. For example, the capsule in the patient should be tilted by 10 ° and shifted in the longitudinal direction of the capsule become current according to the course of a small bowel loop Capsule location through which the capsule is to be navigated. At the capsule So should a desired Driving force in the form of a force and a torque attack. To do this from the coil system at the location of the capsule suitable magnetic fields be generated, which in turn interacts with the permanent magnet of the Capsule the desired To generate motive power. The coil system must be suitable Stream be traversed such that it is the corresponding magnetic fields generated.

Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, dass zur Erzeugung ein und derselben gewünschten Antriebskraft an ein und demselben Kapselort bzw. Ort des Permanentmagneten für verschiedene Rotationspositionen des Permanentmagneten bezüglich des Spulensystems die Leistungsaufnahme des Spulensystems in einem weiten Bereich variiert. Grund hierfür ist der unsymmetrische Aufbau des Spulensystems, welcher eben nicht kugelsymmetrisch bezüglich eines Mittelpunktes und erst recht nicht bezüglich des aktuellen Ortes der Kapsel ist. Um den Patienten in das Spulensystem einbringen zu können, ist dieses nämlich eher zylindrisch bzw. tonnenförmig ausgeführt.The invention now starts from the knowledge from that in order to generate one and the same desired driving force at one and the same capsule location or location of the permanent magnet for different rotational positions of the permanent magnet with respect to the coil system, the power consumption of the coil system varies within a wide range. The reason for this is the asymmetrical structure of the coil system, which is just not spherically symmetric with respect to a center and certainly not with respect to the current location of the capsule. In order to be able to introduce the patient into the coil system, this is rather cylindrical or barrel-shaped.

Vor dem tatsächlichen Aufbringen der Antriebskraft an der Kapsel bzw. Erzeugen des Magnetfeldes durch das Spulensystem wird deshalb die Leistungsaufnahme des Spulensystems zur Erzeugung der Antriebskraft an der Kapsel für verschiedene Rotationspositionen des Permanentmagneten bezüglich des Spulensystems ermittelt. Verschiedene Rotationspositionen des Permanentmagneten sind alleine durch Aufbringen von Drehmomenten und nicht durch Aufbringen von translatorischen Kräften an der Kapsel einstellbar. Rotationspositionen der Kapsel sind also z. B. Drehungen der Kapsel in beliebige Richtungen um einen Drehpunkt im Kapselinneren.In front the actual Applying the driving force to the capsule or generating the magnetic field therefore, the power consumption of the coil system through the coil system for generating the driving force on the capsule for different rotational positions of the permanent magnet with respect to of the coil system determined. Different rotational positions of the Permanent magnets are alone by applying torques and not by applying translational forces the capsule adjustable. Rotation positions of the capsule are so z. B. rotations of the capsule in any direction about a pivot point in the capsule interior.

Die vom Spulensystem benötigte Leistung (Ohmsche Verlustleistung) ist gleich der Summe der elektrischen Verlustleistung der einzelnen Spulenströme, die zur Felderzeugung notwendig sind. Die Ermittlung der zur Erzeugung einer gewünschten Antriebskraft erforderlichen Leistung kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Möglich sind z. B. Simulationsrechnungen für gegebenen Kapselort und gewünschte Antriebskraft zum Zeitpunkt der Erzeugung der Antriebskraft, also in Echtzeit. Es können auch vorab für ein gegebenes Spulensystem an ausgewählten Orten für ausgewählte Antriebskräfte und Rotationspositionen von Kapseln Leistungsaufnahmen des Spulensystems tabellarisch berechnet werden und beim Betrieb des Systems lediglich Tabellenwerte nachgesehen bzw. soweit möglich interpoliert werden (look-up-table).The needed from the coil system Power (ohmic power dissipation) is equal to the sum of the electrical Power loss of the individual coil currents necessary for field generation are. The determination of the required for generating a desired driving force Performance can be done in several ways. Possible are z. B. Simulation calculations for given capsule location and desired Driving force at the time of generation of the driving force, ie Real time. It can also in advance for a given coil system at selected locations for selected driving forces and rotational positions of capsules power consumption of the coil system calculated in tabular form and only look at table values when operating the system or as far as possible be interpolated (look-up-table).

Die Erfindung benutzt weiterhin die Erkenntnis, dass zum Aufbringen von Drehmomenten an der Kapsel in der Regel eine Leistungsaufnahme des Spulensystems benötigt wird, welche deutlich geringer als diejenige ist, welche zur Erzeugung einer translatorischen Kraft an der Kapsel notwendig ist.The Invention further uses the knowledge that for application torques on the capsule usually a power consumption of the coil system needed which is significantly lower than that used to produce a translational force on the capsule is necessary.

Da zur Erzeugung der gewünschten bzw. ein und derselben Antriebskraft an der Kapsel in Abhängigkeit der Rotationsposition nun im allgemeinen verschiedene, vom Spulensystem aufgenommene Leistungen zur Verfügung stehen, die im vorigen Schritt ermittelt wurden, kann zur tatsächlichen Erzeugung der Antriebskraft eine entsprechende gewünschte Leistung ausgewählt werden.There to produce the desired or one and the same driving force on the capsule in dependence The rotational position now generally different, from the coil system recorded services available which were determined in the previous step, can lead to the actual Generating the driving force a corresponding desired performance selected become.

Aus den zu verschiedenen Rotationspositionen gehörigen verschiedenen erforderlichen Leistungen wird nun die gewünscht Leistung ausgewählt und die Kapsel durch Rotation in die entsprechende Rotationslage gebracht. Danach oder gleichzeitig wird die tatsächliche Antriebskraft durch geeignete Wahl der einzelnen Spulenströme an der Kapsel erzeugt.Out the different required for various rotational positions required Services are now desired Performance selected and the capsule by rotation in the appropriate rotational position brought. Thereafter or at the same time, the actual driving force will be through suitable choice of individual coil currents generated on the capsule.

Die Schritte b) und c) erfolgen also zunächst sequentiell. Bei kontinuierlicher Kapselfahrt können jedoch beide Schritte auch quasi – kontinuierlich und zeitlich parallel erfolgen.The Steps b) and c) are therefore initially sequential. In continuous Capsule ride, however, can both steps also quasi - continuous and parallel in time.

Im Verfahrensschritt b) kann als gewünschte Leistung die minimale Leistung gewählt werden. Hierdurch wird die Gesamtleistungsaufnahme des Systems minimiert, was möglichst wenig Verlustleistung und damit Abwärme bewirkt, eine geringere Dimensionierung der die Spulenströme liefernden Leistungsendstufen des Spulensystems ermöglicht und sowohl Herstellungs-, als auch Betriebskosten des Gesamtsystems senkt.in the Process step b) can be the desired minimum power Performance chosen become. This minimizes the overall system power consumption, what possible low power loss and thus waste heat causes a lower Dimensioning of the coil currents supplying power output stages of the coil system allows and both manufacturing and operating costs of the overall system lowers.

Die Kapsel kann eine Längsachse aufweisen, und der Permanentmagnet kann starr in die Kapsel integriert sein und ein quer zur Längsachse ausgerichtetes Dipolmoment besitzen. Im erfindungsgemäßen Verfahren können dann in Schritt a) als Rotationspositionen verschiedene Drehwinkel der Kapsel um ihre Längsachse gewählt werden.The Capsule can have a longitudinal axis and the permanent magnet can be rigidly integrated into the capsule be and a transversely aligned to the longitudinal axis Possess dipole moment. In the process according to the invention can then in step a) as rotation positions different rotation angle of the capsule around its longitudinal axis chosen become.

In vielen Fällen weist eine entsprechende, im Verfahren benutzte Kapsel eine bestimmte Kapselvorzugsrichtung auf bzw. ist länglich ausgebildet. Z.B. kann an deren Spitze eine Videokamera vorgesehen sein. Die Kapsel weist dann eine Längsachse auf, zu welcher sie äußerlich meist rotationssymmetrisch ausgeführt ist. Sinnvollerweise wird der Permanentmagnet dann ein quer zur Längsachse ausgerichtetes Dipolmoment aufweisen, um die Kapsel um ihre Längsachse durch Anlegen eines äußeren magnetischen Feldes rotieren zu können. Üblicherweise soll die Kapsel in Richtung der Längsachse vorwärtsbewegt werden. Die Richtung der gewünschten Antriebskraft ist also parallel zur Längsachse.In many cases has a corresponding, used in the process capsule a specific Capsule preferred direction on or is elongated. For example, can at the top of a video camera to be provided. The capsule points then a longitudinal axis, to which she outwardly is usually rotationally symmetrical. It makes sense the permanent magnet then have a dipole moment oriented transversely to the longitudinal axis, around the capsule around its longitudinal axis by applying an external magnetic To be able to rotate field. Usually should the capsule in the direction of the longitudinal axis moved forward become. The direction of the desired Driving force is therefore parallel to the longitudinal axis.

Aufgrund des quer zur Längsachse ausgerichteten Dipolmoments ist eine Drehung der Kapsel um deren Längsachse durch ein quer zur Längsachse verlaufendes magnetisches Drehfeld möglich.by virtue of the transverse to the longitudinal axis aligned dipole moment is a rotation of the capsule around their longitudinal axis through a transverse to the longitudinal axis running magnetic rotating field possible.

Ist die Kapsel zudem rotationssymmetrisch, wird die Außenform der Kapsel bei jeder Drehposition in sich selbst abgebildet, was möglichst geringe Reibung mit an der Kapsel anliegenden Organen beim Drehen der Kapsel verursacht. Außerdem muss beim Drehen das die Kapsel umschließende Hohlorgan dann nicht zusätzlich aufgeweitet bzw. verformt werden. So sind nur geringstmögliche Drehmomente zur Rotation der Kapsel notwendig, was wiederum die Leistungsaufnahme des Gesamtsystems reduziert.If the capsule is also rotationally symmetrical, the outer shape of the capsule is imaged in itself at each rotational position, which causes the least possible friction with the organs abutting the capsule when the capsule is rotated. In addition, when turning the hollow organ enclosing the capsule must then not additionally widened or deformed. Thus, only the lowest possible torques for rotation of the capsule are necessary, which in turn reduces the power consumption of the entire system.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann in Schritt b) der Permanentmagnet innerhalb oder an der Kapsel drehbar befestigt sein. Bei Rotation des Permanentmagneten muss dann die Kapsel gar nicht oder nur teilweise rotiert werden, was zu keinerlei oder geringeren Reibungsverlusten zwischen Innenwandung des Hohlorgans und der Kapsel führt. Die Rotation kann z.B. auch motorisch im Inneren der Kapsel erfolgen und nicht durch äußere Felder verursacht sein.in the inventive method In step b) the permanent magnet can be inside or on the capsule be rotatably mounted. During rotation of the permanent magnet must then the capsule is not or only partially rotated what no or no friction losses between the inner wall of the hollow organ and the capsule leads. The rotation can e.g. also motorized inside the capsule and not by external fields be caused.

Auch kann der Permanentmagnet in einen Teil der Kapsel und in Schritt b) nur dieser Teil rotiert werden. Auch so werden Reibungsverluste beim Rotieren reduziert und die Rotation kann durch eine in der Kapsel erzeugte Kraft erfolgen.Also The permanent magnet can be placed in a part of the capsule and in step b) only this part are rotated. Even so, friction losses reduced during rotation and the rotation can be achieved by a in the Capsule generated force.

Das Spulensystem kann mehr als sechs Einzelspulen, deren Spulenströme unabhängig voneinander regelbar sind, umfassen und für die gewünschte Antriebskraft sechs vektorielle Komponenten vorgegeben sein. In Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens können dann zur Ermittlung der erforderlichen Leistung die Spulenströme mit dem Widerstand ihrer Spulenwicklung widerstandsgewichtet werden. Ein unterbestimmtes Gleichungssystem zwischen gewünschter Antriebskraft und widerstandsgewichteten Spulenströmen wird dann aufgestellt. Es werden Spulenströme ermittelt, die sowohl einen Restfehler des Gleichungssystems als auch die gewichteten Spulenströme bezüglich ihrer jeweiligen 2-Normen minimieren.The Coil system can have more than six individual coils whose coil currents are independent of each other are controllable, include and for the desired Driving force six vectorial components be predetermined. In Step a) of the method according to the invention can then to determine the required power the coil currents with the Resistance of their coil winding are resistance weighted. One undefined system of equations between desired driving force and resistance-weighted coil currents is then set up. Coil currents are determined which are both a residual error of the equation system as well as the weighted coil currents with respect to their Minimize the relevant 2 standards.

Ein Spulensystem weist z.B. insgesamt vierzehn Einzelspulen auf, die jeweils von einem unabhängigen Spulenstrom durchfließbar sind. Jede Einzelspule hat einen Ohmschen Widerstand. Als Antriebskraft sind z.B. die drei unabhängigen Komponenten der an der Kapsel erwünschten Kraft und die drei Komponenten eines an der Kapsel erwünschten Drehmoments vorgegeben, die zusammen den 6-dimensionalen Vektor F ⇀ =(Tx, Ty, Tz, Fx, Fy, Fz)T bilden. Anstelle des Drehmoments können in F auch die drei Komponenten Bx, By, Bz eines erwünschten magnetischen Feldes am Ort der Kapsel vorgegeben werden. Somit entsteht mit dem 14-dimensionalen Vektor I⇀ = (I1, I2, ..., I14)T der unbekannten Spulenströme, dem magnetischen Dipolmoment des Permanentmagneten in der Kapsel m ⇀ = (mx, my, mz)T und dem Ort r ⇀ = (x, y, z)T ein Gleichungssystem F ⇀ = W(r ⇀, m ⇀)I ⇀, mit der 6 × 14-Matrix W(r ⇀, m ⇀), welche von der Geometrie des Spulensystems, dem Kapselort und dem magnetischen Moment der Kapsel abhängt und nach dem Gesetz von Biot-Savart und den Grundgleichungen der Magnetostatik berechenbar ist.A coil system has, for example, a total of fourteen individual coils, each of which can be flowed through by an independent coil current. Each single coil has an ohmic resistance. For example, the three independent components of the desired force on the capsule and the three components of a desired torque on the capsule, which together form the 6-dimensional vector F ⇀ = (T x , T y , T z , F x , F y , F z ) form T. Instead of the torque, the three components B x , B y , B z of a desired magnetic field at the location of the capsule can also be specified in F. Thus, with the 14-dimensional vector I⇀ = (I 1 , I 2 ,..., I 14 ) T of the unknown coil currents, the magnetic dipole moment of the permanent magnet in the capsule m ⇀ = (m x , m y , m z T and the place r ⇀ = (x, y, z) T is a system of equations F ⇀ = W (r ⇀, m ⇀) I ⇀, with the 6 × 14 matrix W (r ⇀, m ⇀), which depends on depends on the geometry of the coil system, the capsule location and the magnetic moment of the capsule and can be calculated according to the law of Biot-Savart and the basic equations of magnetostatics.

Durch Gewichtung jedes einzelnen Spulenstromes Ii mit i ∊ {1, 2, ..., 14} mit der Quadratwurzel des Ohmschen Widerstands √Ri der zugehörigen Spule entsteht ein gewichteter Stromvektor

Figure 00070001
By weighting each individual coil current I i with i ε {1, 2, ..., 14} with the square root of the ohmic resistance √R i of the associated coil, a weighted current vector is produced
Figure 00070001

Die Leistungsaufnahme des elektrischen Spulensystems ist ge geben als

Figure 00080001
. Zur Ermittlung der gesamtleistungsminimierenden Spulenströme wird die 2-Norm
Figure 00080002
minimiert und unterer allen lösungen
Figure 00080003
wird die mit der minimalen 2-Norm
Figure 00080004
gewählt.The power consumption of the electric coil system is ge give as
Figure 00080001
, To determine the total power minimizing coil currents is the 2-standard
Figure 00080002
minimized and lower of all solutions
Figure 00080003
will be the one with the minimum 2 norm
Figure 00080004
selected.

Im Fall vorgegebener Drehmomente und Kräfte ist der Rang der Matrix W gleich fünf, weil in Richtung des permanentmagnetischen Dipolmoments an der Kapsel kein Drehmoment ausgeübt werden kann. Bei Vorgabe der 3 B-Feld-Komponenten und der Kraft am Ort der Kapsel ist der Rang von W gleich sechs. Für die Lösung des unterbestimmten Gleichungssystems mit Rangabfall kann eine aus [G. H. Golub und C. F. Van Loan: „Matrix Computations". Third Edition. John Hopkins University Press, 1996] bekannte Singulärwertzerlegung oder eine vollständige orthogonale Zerlegung benutzt werden. Bei vollem Zeilenrang kann z.B. die in der gleichen Quelle beschriebene QR-Zerlegung benutzt werden.in the Case of given torques and forces is the rank of the matrix W is five, because in the direction of the permanent magnetic dipole moment on the capsule no torque is exercised can. When specifying the 3 B-field components and the force at the location the capsule is the rank of W equal to six. For the solution of the underdetermined system of equations with rank drop one can be from [G. H. Golub and C.F. Van Loan: "Matrix Computations. "Third Edition. John Hopkins University Press, 1996] known singular value decomposition or a complete one orthogonal decomposition. With full row rank can e.g. uses the QR decomposition described in the same source become.

Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:For another Description of the invention is directed to the embodiments of the drawings. They show, in each case in a schematic outline sketch:

1 eine Anlage zur nichtinvasiven Befundung oder Behandlung eines Patienten mit einem Endoroboter, 1 a facility for the non-invasive diagnosis or treatment of a patient with an endorobot,

2 den Endoroboter aus 1 in einer Detailansicht. 2 the endorobot 1 in a detailed view.

1 zeigt eine Endoskopieanlage 2 zur nichtinvasiven Befundung bzw. Behandlung eines Patienten 4. Die Endoskopieanlage 2 umfasst ein Spulensystem 6 mit daran angeschlossener Energieversorgung 8 sowie eine Steuerung 10 und eine Videoeinheit 12. 1 shows an endoscopy system 2 for non-invasive diagnosis or treatment of a patient 4 , The endoscopy system 2 includes a coil system 6 with connected power supply 8th and a controller 10 and a video unit 12 ,

Das Spulensystem 6 besteht aus vierzehn Einzelspulen. Von den Spulen sind wegen der Übersichtlichkeit in 1 nur vier mit Bezugszeichen versehen. Diese untergliedern sich in sechs quaderförmig angeordnete, rechteckige Helmholtzspulen 14a, b und acht gemeinsam einen Zylindermantel im Quader bildende Sattelspulen 16a, b. Jede der Sattelspulen 16a, b überstreicht bezüglich einer Mittellängsachse 18 des Spulensystems 6 einen Winkelbereich von ca. 90°. Je vier Sattelspulen 16a, b bilden also eine Zylindermantel, die axial aneinandergesetzt sind.The coil system 6 consists of fourteen individual coils. Of the coils are in for clarity 1 only four provided with reference numerals. These are subdivided into six cuboid rectangular Helmholtz coils 14a , b and eight together a cylinder jacket in the cuboid forming saddle coils 16a , b. Each of the saddle coils 16a , b passes over with respect to a central longitudinal axis 18 of the coil system 6 an angular range of about 90 °. Four saddle coils each 16a , b thus form a cylinder jacket, which are axially juxtaposed.

Der in jeder der vierzehn Einzelspulen fließende Spulenstrom wird von einem von vierzehn, je einer Einzelspule zugeordneten Leistungsverstärkern 20a–c erzeugt, von welchen in 1 wiederum nur drei dargestellt sind. Die vierzehn Leistungsverstärker 20a–c zusammen bilden die Energieversorgung 8. Sämtliche Leistungsverstärker 20a–c werden von der Steuerung 10 über je eine Steuerleitung 22 angesteuert bzw. geregelt.The coil current flowing in each of the fourteen individual coils is provided by one of fourteen power amplifiers associated with a single coil 20a -C generated, of which in 1 again only three are shown. The fourteen power amplifiers 20a -C together make up the power supply 8th , All power amplifiers 20a -C are from the controller 10 via one control line each 22 controlled or regulated.

Der Patient 4 ist entlang der Mittellängsachse 18 in das Spulensystem 6 eingefahren. Der Patient 4 wird so im Spulensystem 6 platziert, dass die von ihm geschluckte Endoskopiekapsel 30 etwa in der Mitte des Spulensystems zu liegen kommt. Dort besitzt das Spulensystem 6 ein sogenanntes Arbeitsvolumen, innerhalb dessen die Kapsel navigiert werden kann.The patient 4 is along the central longitudinal axis 18 in the coil system 6 retracted. The patient 4 is so in the coil system 6 placed that endoscopy capsule swallowed by him 30 comes to lie approximately in the middle of the coil system. There has the coil system 6 a so-called work volume within which the capsule can be navigated.

Dem Spulensystem 6 ist ein Koordinatensystem 32 fest zugeordnet. Die Ortsposition sowie die Orientierung der Längsachse 34 der Endoskopiekapsel 30 im Koordinatensystem 32 werden über eine Positionserkennung 36 erfasst. Die Positionserkennung 36 übermittelt die Positionsdaten der Endoskopiekapsel 30 wiederum an die Steuerung 10.The coil system 6 is a coordinate system 32 permanently assigned. The spatial position as well as the orientation of the longitudinal axis 34 the endoscopy capsule 30 in the coordinate system 32 be via a position detection 36 detected. The position detection 36 transmits the position data of the endoscopy capsule 30 turn to the controller 10 ,

In 2 ist die Endoskopiekapsel 30 stark vergrößert dargestellt. An ihrem vorderen Ende 38 trägt die Endoskopiekapsel 30 in ihrem Inneren eine nicht dargestellte Kamera und Beleuchtungseinrichtung. Durch ein Sichtfenster 40 wird die Umgebung der Endoskopiekapsel 30 beleuchtet und kann die Kameraeinrichtung ein Bild der Kapselumgebung in Richtung des Pfeils 42 aufnehmen. Die aufgenommenen Bilddaten werden per Funk an einen Videoempfänger 44 außerhalb des Patienten 4 übertragen und auf einem Bildschirm 46 dargestellt.In 2 is the endoscopy capsule 30 shown greatly enlarged. At the front end 38 carries the endoscopy capsule 30 in its interior a camera and lighting device, not shown. Through a window 40 becomes the environment of the endoscopy capsule 30 Illuminates and the camera device can take a picture of the capsule environment in the direction of the arrow 42 take up. The recorded image data is transmitted by radio to a video receiver 44 outside the patient 4 transferred and on a screen 46 shown.

Zur Steuerung der Kapselbewegung im Spulensystem 6 bzw. im Patienten 4 dient ein Eingabegerät in Form einer 6D-Maus 48, welche von einem nicht dargestellten Bediener, z. B. einem den Patienten 4 untersuchenden Arzt, bedient wird aufgrund des auf dem Bildschirm 46 dargestellten Bildes.For controlling the capsule movement in the coil system 6 or in the patient 4 serves an input device in the form of a 6D mouse 48 which by an operator, not shown, for. B. one the patient 4 examining doctor, is operated due to the on-screen 46 represented image.

Aus der in 1 dargestellten Position im Magen des Patienten soll nun die Endoskopiekapsel 30 von dort aus in dessen Dünndarm und durch diesen bis zum Dickdarm hindurchbewegt werden. Der nicht dargestellte Arzt betrachtet hierzu das von der Endoskopiekapsel 30 gelieferte Videobild auf dem Monitor 46 und navigiert die Endoskopiekapsel 30 händisch auf Sicht zum Magenausgang und durch den Dünndarm. Für jeden Navigationsschritt gilt nun die im Folgenden erläuterte Vorgehensweise.From the in 1 now shown position in the stomach of the patient is the endoscopy capsule 30 from there into the small intestine and through this to the colon are moved. The doctor, not shown, considers this from the endoscopy capsule 30 delivered video image on the monitor 46 and navigate the endoscopy capsule 30 by hand visually to the stomach outlet and through the small intestine. For each navigation step, the procedure explained below applies.

In 2 befindet sich die Endoskopiekapsel 30 mit ihrem Mittelpunkt 50 an einem durch die Positionserkennung 36 ermittelten und damit bekannten Ort im Koordinatensystem 32. Auch die Ausrichtung der Endoskopiekapsel 30, also deren Längsachse 34, ist somit bekannt. Sie soll in Richtung des Pfeils 42, also entlang ihrer Längsachse 34, bewegt werden. Hierzu muss auf die Endoskopiekapsel 30 eine Kraft 49 in Richtung des Pfeils 42 vom Spulensystem 6 ausgeübt werden, welches in 2 lediglich symbolisch dargestellt ist.In 2 there is the endoscopy capsule 30 with its center 50 at one through the position detection 36 determined and thus known location in the coordinate system 32 , Also the orientation of the endoscopy capsule 30 , ie their longitudinal axis 34 , is thus known. It should be in the direction of the arrow 42 , ie along its longitudinal axis 34 to be moved. For this, the endoscopy capsule must be on 30 a force 49 in the direction of the arrow 42 from the coil system 6 be exercised, which in 2 is shown only symbolically.

In der Endoskopiekapsel 30 ist ein Permanentmagnet 51 mit einem quer zur Längsachse 34 ausgerichteten Dipolmoment 52 enthalten. Die augenblickliche Richtung bzw. Rotationsposition 53a des Dipolmoments 52 im Koordinatensystem 32 ist ebenfalls bekannt (über die Positionserkennung 36 und aufgrund der Tatsache, dass sich ein magnetisches Dipolmoment entlang eines äußeren B-Feldes ausrichtet). Da die Sollkraft 49 und das Dipolmoment 52 und die Kapselposition bekannt sind, kann die Steuerung 10 ein hypothetisches Strommuster im Spulensystem 6, d.h. die Ströme der vierzehn Einzelspulen 14a, b und 16a, b, ermitteln, um im Inneren des Spulensystems 6 ein magnetischen Feld 54 zu erzeugen, welches derart mit dem Dipolmoment 52 zusammenwirkt, dass die Kraft 49 an der Endoskopiekapsel 30 bzw. am nicht dargestellten Permanentmagneten erzeugt würde. Gleichzeitig ist somit in der Steuerung 10 die von den vierzehn Endstufen 20a–c aufzunehmende elektrische Leistung bekannt. Diese wird als Leistungswert 55a in der Steuerung 10 gespeichert und der Orientierung bzw. Rotationsposition 53a zugeordnet. Die Ermittlung der unbekannten Spulenströme erfolgt durch die Lösung des sie beschreibenden unterbestimmten Gleichungssystems.In the endoscopy capsule 30 is a permanent magnet 51 with a transverse to the longitudinal axis 34 aligned dipole moment 52 contain. The current direction or rotational position 53a of the dipole moment 52 in the coordinate system 32 is also known (via the position detection 36 and due to the fact that a magnetic dipole moment aligns along an outer B-field). Because the required force 49 and the dipole moment 52 and the capsule position are known, the controller can 10 a hypothetical current pattern in the coil system 6 , ie the currents of the fourteen individual coils 14a , Federation 16a , b, identify to inside the coil system 6 a magnetic field 54 to generate, which is so with the dipole moment 52 interacts that force 49 at the endoscopy capsule 30 or would be generated on the permanent magnet, not shown. At the same time is thus in the control 10 those of the fourteen power amplifiers 20a C known electrical power known. This is called the power value 55a in the controller 10 stored and the orientation or rotational position 53a assigned. The determination of the unknown coil currents takes place by the solution of the sub-determined equation system which describes them.

Das Feld 54 wird also zunächst nicht tatsächlich erzeugt, d.h. kein derartiges Strommuster auf das Spulensystem 6 gegeben, sondern lediglich der hierzu theoretisch notwendige Leistungsverbrauch ermittelt bzw. berechnet.The field 54 is therefore not initially generated, ie no such current pattern on the coil system 6 given, but only determines the theoretically necessary power consumption or calculated.

Ausgehend von der tatsächlichen Orientierung 53a des Dipolmoments 52 wird für verschiedene gedachte Rotationswinkel 56 des Dipolmoments 52 um die Längsachse 34 auf gleiche Weise ein hypothetischer Wert der Leistungsaufnahme der Energieversorgung 8 berechnet. In 2 ist dies z.B. durch die um 10° rotierte Position 53b des Dipolmoments 52 gestrichelt dargestellt. In der gestrichelten Position des Dipolmoments 52 im Spulensystem 6 bzw. Koordinatensystems 32 ist zur Erzeugung der Kraft 49 eine von der Feldverteilung 54 verschiedene Feldverteilung 58 notwendig. Zur Erzeugung dieser Feldverteilung 58 ist ein anderes Strommuster im Spulensystem 6 bzw. den Einzelspulen notwendig. Deshalb ist auch die Leistungsaufnahme der Energieversorgung 8 verändert. Dieser Wert der Leistungsaufnahme wird als Leistungswert 55b ebenfalls in der Steuerung 10 gespeichert und der Rotationsposition 53b zugeordnet.Based on the actual orientation 53a of the dipole moment 52 is used for different imaginary rotation angles 56 of the dipole moment 52 around the longitudinal axis 34 in the same way a hypothetical value of the power consumption of the power supply 8th calculated. In 2 this is for example through the position rotated by 10 ° 53b of the dipole moment 52 shown in dashed lines. In the dashed position of the dipole moment 52 in the coil system 6 or coordinate system 32 is for generating the force 49 one from the field distribution 54 different field distribution 58 necessary. To generate this field distribution 58 is another current pattern in the coil system 6 or the individual coils necessary. Therefore, the power consumption of the power supply 8th changed. This value of power consumption is considered a power value 55b also in the controller 10 stored and the rotational position 53b assigned.

Auf diese Weise werden für verschiedene Rotationswinkel 56 des Dipolmoments 52 ausgehend von der jetzigen Position als 0°-Lage, die jeweils zughörigen Leistungswerte 55a–d der Energieversorgung 8 für Rotationswinkel 56 von z.B. 0°, +/–5° und +/–10° hypothetisch ermittelt.This way, for different rotation angles 56 of the dipole moment 52 starting from the current position as 0 ° position, the respectively associated performance values 55a -D the power supply 8th for rotation angle 56 of eg 0 °, +/- 5 ° and +/- 10 ° hypothetically determined.

Anschließend wird aus den Leistungswerten 55a–d eine gewünschte Leistungsaufnahme, z. B. die minimale Leistung 55b, ausgewählt und das Dipolmoment 52 tatsächlich in die entsprechende Ortsposition 53b um den Rotationswinkel 56 gedreht, im Beispiel von 2 also um +10°, wie gestrichelt gezeichnet. Hierzu wird die gesamte Endoskopiekapsel 30 mitgedreht, was jedoch aufgrund deren Rotationssymmetrie keine äußere Veränderung der Kapselgeometrie bedeutet. Anschließend wird in der nun veränderten Position 53b des Dipolmomentes 52 das entsprechende Spulenstrommuster im Spulensystem 6 tatsächlich erzeugt, was eine entsprechende Feldverteilung 58 zur Folge hat und die Kraft 49 am Dipolmoment 52 und damit an der Endoskopiekapsel 30 tatsächlich wirkt. Auf Grund der Kraft 49 bewegt sich die Endoskopiekapsel 30 entlang ihrer Mittelachse 34 in Richtung des Pfeils 42.Subsequently, from the power values 55a -D a desired power consumption, z. For example, the minimum power 55b , selected and the dipole moment 52 actually in the appropriate location 53b around the rotation angle 56 shot, in the example of 2 ie by + 10 °, as shown in dashed lines. For this, the entire endoscopy capsule 30 rotated, but due to their rotational symmetry means no external change in the capsule geometry. Subsequently, in the now changed position 53b of the dipole moment 52 the corresponding coil current pattern in the coil system 6 actually generates what a corresponding field distribution 58 entails and the power 49 at the dipole moment 52 and thus on the endoscopy capsule 30 actually works. Because of the power 49 the endoscopy capsule moves 30 along its central axis 34 in the direction of the arrow 42 ,

Nach Verschiebung der Endoskopiekapsel 30 um ein bestimmtes Wegstück entlang ihrer Mittelachse 34 wird der eben beschriebene Vorgang wiederholt, um am neuen Ort der Endoskopiekapsel 30 wiederum die minimale Leistungsaufnahme des Spulensystems 6 zur weiteren Erzeugung einer neuen Kraft zu ermitteln. Auf diese Weise ist es möglich, die Endoskopiekapsel 30 mit minimalem Leistungsaufwand entlang eines Weges z.B. durch den gesamten Dünndarm des Patienten 4 zu bewegen.After displacement of the endoscopy capsule 30 around a certain distance along its central axis 34 The process just described is repeated to the new location of the endoscopy capsule 30 again the minimum power consumption of the coil system 6 for further generation of a new force. In this way it is possible to use the endoscopy capsule 30 with minimal effort along a path eg through the entire small intestine of the patient 4 to move.

Eine ähnliche Vorgehensweise gilt auch für das Erzeugen von Drehmomenten durch Einwirkung von magnetischen Feldern auf das Dipolmoment 52, um so eine Drehung der Endoskopiekapsel 30 mit möglichst geringer Leistungsaufnahme des Spulensystems 6 zu ermöglichen. Hierbei wird die Rotationsposition des Permanentmagneten zunächst so gewählt, dass der Rich tungskosinus zwischen Permantentmagnetrichtung und Drehmomentrichtung minimal wird. Die optimale Permanentmagnetausrichtung, bei der die Leistungsaufnahme des Spulensystems so gering wie möglich ist, kann von dieser Rotationsposition aufgrund der Asymmetrie des Spulensystems etwas differieren und wird nachgelagert bestimmt.A similar approach applies to the generation of torques by the action of magnetic fields on the dipole moment 52 so as to rotate the endoscopy capsule 30 with the lowest possible power consumption of the coil system 6 to enable. Here, the rotational position of the permanent magnet is initially selected so that the Rich tungskosinus between Permantentmagnetrichtung and torque direction is minimal. The optimum permanent magnet orientation, in which the power consumption of the coil system is as low as possible, can differ slightly from this rotational position due to the asymmetry of the coil system and is determined downstream.

Claims (6)

Verfahren zum Antreiben einer einen Permanentmagneten (51) enthaltenden Kapsel (30) innerhalb eines Patienten (4), insbesondere dessen Gastrointestinaltrakt, mit Hilfe eines den Körper des Patienten (4) zumindest teilweise umfassenden elektrischen Spulensystems (6), bei dem: a) für verschiedene Rotationspositionen (53a, b) des Permanentmagneten (51) bezüglich des Spulensystems (6) die jeweils vom Spulensystem (6) zur Erzeugung einer gewünschten Antriebskraft (49) an der Kapsel (30) erforderliche Leistung (55a–d) ermittelt wird, b) die Kapsel (30) durch Rotation (56) in die einer gewünschten Leistung (55b) zugeordnete Rotationsposition (53b) gebracht wird, c) die Antriebskraft (49) an der Kapsel (30) vom Spulensystem (6) erzeugt wird.Method for driving a permanent magnet ( 51 ) containing capsule ( 30 ) within a patient ( 4 ), especially its gastrointestinal tract, with the help of a patient's body ( 4 ) at least partially comprehensive electrical coil system ( 6 ), in which: a) for different rotational positions ( 53a , b) the permanent magnet ( 51 ) with respect to the coil system ( 6 ) each from the coil system ( 6 ) for generating a desired driving force ( 49 ) on the capsule ( 30 ) required service ( 55a -D), b) the capsule ( 30 ) by rotation ( 56 ) into a desired service ( 55b ) associated rotational position ( 53b ), c) the driving force ( 49 ) on the capsule ( 30 ) from the coil system ( 6 ) is produced. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: – in Schritt b) als gewünschte Leistung (55b) die minimale Leistung gewählt wird.The method of claim 1, wherein: - in step b), as desired performance ( 55b ) the minimum power is selected. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kapsel (30) eine Längsachse (34) und der Permanentmagnet (51) ein quer zur Längsachse (34) ausgerichtetes Dipolmoment (52) aufweist, bei dem: – in Schritt a) als Rotationspositionen (53a, b) verschiedene Drehwinkel der Kapsel (30) um ihre Längsachse (34) gewählt werden.Method according to claim 1 or 2, wherein the capsule ( 30 ) a longitudinal axis ( 34 ) and the permanent magnet ( 51 ) a transverse to the longitudinal axis ( 34 ) aligned dipole moment ( 52 ), in which: - in step a) as rotational positions ( 53a , b) different rotation angles of the capsule ( 30 ) about its longitudinal axis ( 34 ) to get voted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: – in Schritt b) der Permanentmagnet (51) innerhalb der Kapsel (30) rotiert wird.Method according to one of the preceding claims, in which: - in step b) the permanent magnet ( 51 ) within the capsule ( 30 ) is rotated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem – der Permanentmagnet in einem Teil der Kapsel enthalten ist und im Schritt b) nur dieser Teil der Kapsel rotiert wird.Method according to one of claims 1 to 3, in which - the permanent magnet is contained in a part of the capsule and in step b) only this Part of the capsule is rotated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spulensystem mehr als sechs, von je einem unabhängigen Strom Ii durchfließbare Einzelspulen umfasst, und für die gewünschte Antriebskraft F ⇀ (49) sechs vektorielle Komponenten vorgegeben sind, bei dem in Schritt a) zur Ermittlung der erforderlichen Leistung (55a–d): – die Spulenströme Ii mit der Quadratwurzel des Ohmschen Widerstands √Ri ihrer Spulenwicklung gewichtet werden, – ein unterbestimmtes Gleichungssystem
Figure 00150001
zwischen gewünschter Antriebskraft F ⇀ (49) und widerstandsgewichteten Spulenströmen
Figure 00150002
aufgestellt wird, – Spulenströme Ii ermittelt werden, die sowohl einen Restfehler des Gleichungssystems
Figure 00150003
als auch die gewichteten Spulenströme
Figure 00150004
bezüglich ihrer 2-Normen minimieren.Method according to one of the preceding claims, wherein the coil system comprises more than six individual coils which can be flowed through by an independent current I i , and for the desired drive force F ⇀ ( 49 ) six vector components are specified, in which in step a) for determining the required power ( 55a D): - the coil currents I i with the square root of the ohmic resistance √R are weighted i its coil winding, - an underdetermined equation system
Figure 00150001
between desired driving force F ⇀ ( 49 ) and resistance weighted coil currents
Figure 00150002
coil currents I i are determined, which are both a residual error of the equation system
Figure 00150003
as well as the weighted coil currents
Figure 00150004
minimize their 2-norms.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007043729A1 (en) 2007-09-13 2009-04-02 Siemens Ag Medical system for e.g. endoscopic surgery, has X-ray window arranged in magnetic coil system, and X-ray diagnostic system with X-ray emitter emitting X-ray radiation that is irradiated into three-dimensional work space through window
EP2090215A1 (en) * 2006-11-13 2009-08-19 Olympus Medical Systems Corp. System for detecting position of medical device, medical device guidance system, position detection method for medical device guidance system, and method for guiding medical device guidance system
DE102010028115A1 (en) 2010-04-22 2011-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Method for treating cardiac insufficiency of human heart, involves providing magnetic body in walls of ventricles, and producing force in body to support contraction of ventricles using magnetic gradient field during ventricle contraction

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109730625B (en) * 2019-03-08 2021-08-10 大连理工大学 Three-dimensional space voltage vector control method of space universal rotating magnetic field
CN110327011B (en) * 2019-06-26 2021-04-20 大连理工大学 Double-hemisphere capsule robot attitude detection method based on magnetic vector error calibration image

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030229268A1 (en) * 2002-04-08 2003-12-11 Olympus Optical Co., Ltd. Encapsulated endoscope system in which endoscope moves in lumen by itself and rotation of image of region to be observed is ceased
US20040111011A1 (en) * 2002-05-16 2004-06-10 Olympus Optical Co., Ltd. Capsule medical apparatus and control method for capsule medical apparatus
WO2005013811A1 (en) * 2003-08-06 2005-02-17 Olympus Corporation Medical device, medical device guide system, capsule-type medical device, and capsule-type medical device guide device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030229268A1 (en) * 2002-04-08 2003-12-11 Olympus Optical Co., Ltd. Encapsulated endoscope system in which endoscope moves in lumen by itself and rotation of image of region to be observed is ceased
US20040111011A1 (en) * 2002-05-16 2004-06-10 Olympus Optical Co., Ltd. Capsule medical apparatus and control method for capsule medical apparatus
WO2005013811A1 (en) * 2003-08-06 2005-02-17 Olympus Corporation Medical device, medical device guide system, capsule-type medical device, and capsule-type medical device guide device
US20050085696A1 (en) * 2003-08-06 2005-04-21 Akio Uchiyama Medical apparatus, medical apparatus guide system, capsule type medical apparatus, and capsule type medical apparatus guide apparatus

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2090215A1 (en) * 2006-11-13 2009-08-19 Olympus Medical Systems Corp. System for detecting position of medical device, medical device guidance system, position detection method for medical device guidance system, and method for guiding medical device guidance system
EP2090215A4 (en) * 2006-11-13 2014-01-22 Olympus Medical Systems Corp System for detecting position of medical device, medical device guidance system, position detection method for medical device guidance system, and method for guiding medical device guidance system
DE102007043729A1 (en) 2007-09-13 2009-04-02 Siemens Ag Medical system for e.g. endoscopic surgery, has X-ray window arranged in magnetic coil system, and X-ray diagnostic system with X-ray emitter emitting X-ray radiation that is irradiated into three-dimensional work space through window
DE102010028115A1 (en) 2010-04-22 2011-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Method for treating cardiac insufficiency of human heart, involves providing magnetic body in walls of ventricles, and producing force in body to support contraction of ventricles using magnetic gradient field during ventricle contraction
DE102010028115B4 (en) * 2010-04-22 2013-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Device for the therapy of myocardial insufficiency

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