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Die
Erfindung betrifft eine Endoskopiekapsel, enthaltend wenigstens
ein mit einem externen Magnetfeld wechselwirkendes magnetisches
Element zur magnetischen Navigation der Endoskopiekapsel.
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Zur
Untersuchung des Gastrointestinaltrakts wird üblicherweise ein flexibles
Katheterendoskop verwendet, das oral oder rektal eingeführt und
vorgeschoben wird. Nachteilig hierbei ist, dass der Katheter relativ
steif ist, da über
ihn die Vorschubkraft eingeleitet werden muss. Ein derartiges Vorwärtsschieben
der Katheterspitze bedeutet, dass von der Körperöffnung weiter entfernte Gebiete
schwer oder gar nicht erreichbar sind. Für den Patienten ist die Katheterendoskopie
relativ unangenehm, es kann zu Komplikationen wie einer Organperforation
kommen (wenn zu stark gegen eine Organwand gedrückt wird), ferner ist die manuelle
Bedienung für
den Arzt relativ aufwendig und kompliziert.
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Als
Alternative hierzu ist die Verwendung einer Endoskopiekapsel bekannt,
die über
ein integriertes magnetisches Element, das mit einem patientenextern
erzeugten, auf die Kapsel wirkenden Magnetfeld wechselwirkt, aktiv
bewegt und durch das Untersuchungsobjekt geführt werden kann, das heißt, die
magnetische Kapselnavigation erfolgt ferngesteuert, z. B. durch
Betätigen
eines Joysticks oder einer Maus oder dergleichen. Vorteilhaft ist
hierbei, dass eine weitgehende Automatisierung der medizinischen
Prozedur möglich
ist. Die Automatisierbarkeit hat im Wesentlichen zwei Gründe: Zum
einen erfolgt die magnetische Krafteinwirkung direkt an der Kapsel,
die Perforationsgefahr sinkt dadurch drastisch. Zum anderen erfolgt
die Steuerung der Kraft nicht mehr direkt manuell, sondern indirekt über die Steuerung
der Spulenströme
des externen Magnetsystems. Die Endoskopiekapsel kann dabei unter schiedlich
ausgestaltet sein. Es kann sich um eine reine Videokapsel handeln,
die eine Bildaufnahmeeinrichtung aufweist, über die Bilder aus dem Inneren des
Hohlorgans aufgenommen und über
Funk an eine externe Empfangs- oder Steuerungseinrichtung übertragen
werden. Es kann beispielsweise eine Biopsiezange oder ein anderes
mechanisches Instrument kapselseitig vorgesehen sein, das von außen per
Funk angesteuert werden kann, um beispielsweise Gewebeproben oder
dergleichen zu entnehmen etc. In jedem Fall lassen sich auf diese
Weise Bilder und andere Messwerte bzw. Handlungen an beliebigen
Orten im Gastrointestinaltrakt aufnehmen bzw. vornehmen.
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Nachteilig
bei der katheterfreien Kapselendoskopie ist jedoch, dass nur begrenzte
Ressourcen an Arbeits- oder Betriebsmitteln bzw. elektrischer Energie
kapselseitig mitgeführt
werden können.
Zum Betrieb elektrischer Verbraucher wie einer Bildaufnahmeeinrichtung
oder der Biopsiezange oder eines elektrischen Ventiles, das in der
Kapsel einen Gasdruckbehälter
mit einem Ballon verbindet, ist eine kleine Batterie integriert,
die jedoch nur begrenzt Strom liefert. Entsprechend klein bemessen
ist eine mitführbare
Gasmenge zum Aufblasen eines Ballons, der z. B. zum Gefäßweiten
oder zum Setzen eines Stents dient, wie auch eine mögliche Flüssigkeitsmenge,
die beispielsweise zum Spülen
der Darmwand oder dergleichen nötig
ist, wie auch die Menge eines Medikaments, das vor Ort zu applizieren
ist.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Endoskopiekapsel
anzugeben, die den bisher gegebenen Beschränkungen, die aus der begrenzten
Mitführbarkeit
von Arbeits- oder Betriebsmitteln bzw. der begrenzten Stromversorgungskapazität resultieren,
nicht mehr unterliegt.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einer Endoskopiekapsel der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass an ihr ein aus einem flexiblen und nicht schubsteifen Material
bestehender Schlauch angeordnet ist, über den der Kapsel ein oder
mehrere flüssige
oder gasförmige
Betriebs- oder Arbeitsmittel zuführbar
sind, und/oder in dem wenigstens eine der Signal- und/oder Stromleitung dienende
Leitung zur Kapsel geführt
sind.
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Über den
dünnen,
hochflexiblen Versorgungsschlauch ist die Kapsel mit externen Versorgungs-
oder Zuführeinrichtungen
verbunden, so dass eine kontinuierliche Zufuhr benötigter Betriebs-
oder Arbeitsmittel oder eine Stromzufuhr möglich ist. Die hervorragende
Navigierbarkeit der Kapsel mit all ihren Vorteilen bleibt erhalten,
die Kapsel zieht lediglich den dünnen,
selbst nicht schubsteifen Schlauch hinter sich her, was sich auf
die Bewegbarkeit über
die externe Magnetfeldnavigationseinrichtung nicht auswirkt, da
der dünne,
hochflexible Schlauch einerseits ohne weiteres entlang der Organwände gleitet
und ohne weiteres durch entsprechende Darmwindungen oder dergleichen
nachgezogen werden kann. Der Schlauch, der bevorzugt aus einem unelastischen,
d. h. biegsamen, aber nicht dehnbaren, Material wie Polypropylen
oder Polytetraflurethylen besteht, so dass er sich beispielsweise
bei Zufuhr eines gasförmigen Betriebs-
oder Arbeitsmittels nicht elastisch dehnt, kann sehr dünnwandig
und vom Durchmesser her sehr klein ausgeführt werden, gleichwohl ist
eine Zufuhr bzw. Versorgung bzw. Kommunikation ohne weiteres möglich. Die
Wandstärke
des Schlauches kann zwischen 0,1–0,5 mm, bevorzugt 0,2 mm,
betragen, während
der Außendurchmesser
des Schlauches zwischen 2–6
mm, insbesondere 3–4
mm, betragen kann. Das Eigengewicht des Schlauches ist extrem gering
und liegt im Bereich weniger Gramm, auch wenn der Schlauch sehr
lang ausgeführt
wird. Längen
von mehr als 2 m sind ohne weiteres realisierbar, denkbar ist auch
eine Länge
von bis zu 8 m, so dass der Schlauch von der Länge nach durch den gesamten
Gastrointestinaltrakt nachgezogen werden kann.
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Zweckmäßigerweise
sind in dem Schlauch, der über
eine ausreichende Zugfestigkeit verfügen sollte, so dass er zusammen
mit der Endoskopiekapsel unbeschadet aus dem Gastrointesti naltrakt
bei Bedarf herausgezogen werden kann, zwei oder mehr separate, gegeneinander
abgedichtete Kanäle
ausgebildet, über
die bei Bedarf sogar gleichzeitig verschiedene Betriebs- oder Arbeitsmittel
zugeführt
werden können.
Selbstverständlich
sind die entsprechenden Kanäle
kapselseitig zu den entsprechenden Funktionseinrichtungen der Kapsel,
die mit dem jeweiligen Betriebs- oder Arbeitsmittel versorgt werden sollen,
geführt,
wobei die Kanäle
oder kapselseitigen Weiterführungsleitungen über entsprechende, über eine
kapselseitige Steuerungseinrichtung ansteuerbare elektrische Ventile
bei Bedarf geöffnet
und geschlossen werden können.
Denkbar ist hier beispielsweise, über einen ersten Kanal ein
Gas zuzuführen, mittels
dessen beispielsweise ein kapselseitig angeordneter Ballon aufgeblasen
wird, über
den die Kapselgröße, also
der Kapseldurchmesser, an die Größe des umgebenden
Hohlorgans für
eine gleitend-berührende
Bewegung der Kapsel entlang der Organwand angepasst werden kann,
zugeführt
wird, oder über
den beispielsweise ein Stent oder eine Tamponade oder dergleichen
gesetzt werden kann, während über den
zweiten Kanal beispielsweise eine Spülflüssigkeit, die an einer kapselseitigen
Austrittsöffnung
austritt, um beispielsweise die Darmwand oder das Sichtfenster eines
optischen Sensors in der Kapsel zu spülen, zugeführt werden kann.
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Die
mindestens eine, üblicherweise
aber mehreren elektrischen Leitungen sind zweckmäßigerweise in die Schlauchwand
eingelassen, sie können
aber auch an ihr geführt
sein. Über
diese Leitungen sind im Falle einer Stromversorgung nur sehr geringe
Ströme
zu führen.
Es kann über
dieselben Leitungen auch die Kommunikation zwischen der externen
Bedien- oder Steuerungseinrichtung und der kapselseitigen Steuerungseinrichtung
erfolgen, d.h. es können über die
Bild- und sonstigen Messdaten, die kapselseitig aufgenommen werden,
an die externe Bedien- oder Steuerungseinrichtung übertragen werden
oder Steuerbefehle von extern an kapselinterne Funktionseinrichtungen
gegeben werden.
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Wie
ausgeführt
kann kapselseitig wenigstens eine Auslassöffnung für ein zugeführtes Arbeits- oder Betriebsmittel
vorgesehen sein, welche Auslassöffnung
vorzugsweise benachbart zu einer kapselseitig integrierten Bildaufnahmeeinrichtung
positioniert ist. Hierüber
kann also beispielsweise für
eine verbesserte Bildaufnahme eine Spülflüssigkeit von außen zugeführt und
unmittelbar am Ort der Bildaufnahme über die Auslassöffnung abgegeben
werden. Es können
natürlich
auch mehrere solcher Auslassöffnungen
vorgesehen sein. Der schlauchseitige, an der Kapsel mündende Kanal
wäre dann über ein
entsprechendes Verbindungskanalsystem mit den jeweiligen Auslassöffnungen
gekoppelt. Auch hier ist selbstverständlich ein Schließen und Öffnen der
jeweiligen Kanäle
bzw. Auslassöffnungen über elektrisch
angesteuerte Ventile zweckmäßig. Die
Spülöffnungen
können
auch mit anderen Sensoren oder Sonden auf der Kapseloberfläche kombiniert
sein, z.B. einem Leitfähigkeitssensor
oder einer Bipolarsonde für
die thermische Koagulation.
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Für den Fall,
dass über
den sehr dünnen Schlauch
ein Arbeits- oder
Betriebsmittel nicht mit dem hinreichenden Druck, der für ein ausreichendes Spülen beispielsweise
der Darmwand oder ein hinreichend starkes Aufblasen eines Ballons
oder dergleichen erforderlich wäre,
zugeführt
werden kann, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung
vor, in der Kapsel ein Reservoir für ein zugeführtes Arbeits- oder Betriebsmittel
vorzusehen, aus dem das Arbeits- oder Betriebsmittel über eine
Pumpe oder dergleichen zur Abgabe an eine Funktionseinrichtung der
Kapsel oder in die Kapselumgebung entnehmbar ist. Von außen kann
also das Reservoir kontinuierlich befüllt werden, während über die
Pumpe der hinreichende Druck aufgebaut werden kann, dass das Arbeits-
oder Betriebsmittel seine Funktion auch ausführen kann.
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Mitunter
ist es auch zweckmäßig, neben
der Entnahme von Gewebeproben über
eine Biopsieeinrichtung beispielsweise auch Flüssigkeits- oder Gasproben vom
Untersuchungsort aufzuneh men. Hierzu ist zweckmäßigerweise kapselseitig eine
Ansaugeinrichtung zum Ansaugen von Flüssigkeit oder Gas aus der Kapselumgebung über eine
kapselseitige Einlassöffnung
und zum Zuführen
in den Schlauch, gegebenenfalls das Reservoir, vorgesehen. Die entsprechende
Einlassöffnung,
die wie beschrieben über
ein entsprechendes elektrisch ansteuerbares Ventil geöffnet und
geschlossen werden kann, ermöglicht
also die unmittelbare Aufnahme lokaler Flüssigkeit oder lokalen Gases,
das dann mit der Kapsel nach außen transportiert
werden kann. Selbstverständlich
kann die Probenaufnahme über
eine ohnehin vorgesehene Auslassöffnung
erfolgen, die beispielsweise mit der bereits beschriebenen Pumpe
gekoppelt ist, welche Pumpe dann im umgekehrten Funktionsbetrieb als
Ansaugeinrichtung betrieben sind.
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Wie
bereits beschrieben erfolgt das Öffnen und
Schließen
der Auslass- und Einlassöffnungen oder
von zu Funktionseinrichtungen führenden
Verbindungsleitungen über
entsprechende, über
eine kapselseitig integrierte Steuerungseinrichtung elektrisch ansteuerbare
Ventile. Diese Steuerungseinrichtung kann – sofern im Schlauch keine
elektrische Kommunikationsleitung zu einer externen Bedieneinrichtung
vorgesehen ist – auch
drahtlos per Funk mit der externen Bedien- oder Steuerungseinrichtung kommunizieren,
alternativ natürlich über die schlauchseitigen
Signalleitungen. Die Steuerungseinrichtung, ein kleiner Mikroprozessor,
steuert sämtliche
elektrisch ansteuerbaren bzw. arbeitenden Funktions- oder Betriebselemente,
die kapselseitig integriert sind.
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Nachdem
die Kapsel während
der Magnetnavigation mitunter um ihre eigene Achse dreht, ist es
zweckmäßig, wenn
an oder in der Kapsel ein Kupplungselement angeordnet ist, an dem
der Schlauch befestigt ist, und das eine Rotation der Kapsel relativ
zum Schlauch ermöglicht.
Die Kapsel kann also frei bezüglich
des Schlauches rotieren, der die Kapselrotationsbewegung nicht nachvollziehen muss,
er verwindet sich also nicht. Das Kupplungselement ist so ausgestaltet,
dass selbstver ständlich die
entsprechenden Leitungsverbindungen vom Schlauch zur Kapsel auch
bei einer Rotation nicht unterbrochen werden. Das Kupplungselement
selbst muss nicht unbedingt an der Stelle, an der der Schlauch in
die Kapsel mündet,
angeordnet sein, vielmehr kann die Kupplung an einer beliebigen
Stelle auch längs
des Schlauches, bevorzugt natürlich kapselnah,
vorgesehen sein.
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Weiterhin
ist es mitunter zweckmäßig, den Schlauch
bei Bedarf von der Kapsel entkoppeln zu können, was gegebenenfalls über das
Kupplungselement erfolgen kann. Dies kann beispielsweise über ein
von der kapselseitigen Steuerungseinrichtung gegebenes elektrisches
Signal erfolgen, das eine Halterung am Kupplungselement oder an
der Verbindung des Schlauches mit der Kapsel gezielt öffnet, oder beispielsweise
durch definierten mechanischen Zug am Schlauch, so dass eine Verbindungsmechanik zwischen
Schlauch und Kapsel hierdurch definiert geöffnet wird. Der Schlauch kann
dann herausgezogen werden, während
die Kapsel, die beispielsweise keine weitere Versorgung mit Arbeits-
oder Betriebsmitteln oder dergleichen benötigt, von außen gesteuert
weiter durch den Darm oder dergleichen geführt werden. Alternativ kann
natürlich
auch der Schlauch im Körper
verbleiben, um z. B. als Ernährungs-
oder Ableitungssonde genutzt zu werden, während die Endoskopiekapsel
nicht mehr benötigt
wird. Die Kapsel kann in diesem Fall magnetisch weiter navigiert und
geborgen werden. Als besonders vorteilhaft erweist sich hier die
Zugängigkeit
des gesamten Darms über
die navigierbare Kapsel, so dass beispielsweise eine Entlastungssonde
bei Ileus sehr weit aboral (z. B. im Jejunum oder Ileum) platziert
werden kann, oder eine Ernährungssonde
bei fehlender Kontinuität der
oralen Abschnitte des Gastrointestinaltrakts durch das Kolon in
den Dünndarm
eingebracht werden kann.
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Bei
Verwendung von Schläuchen,
die kürzer als
die gesamte Länge
des Gastrointestinaltrakts sind, bietet die Abkoppelbarkeit die
Möglichkeit,
bei oralen Untersuchungen (Gastro skopien) den Schlauch nach Entkopplung über Mund
oder Nase schmerzfrei zu entfernen, während die Kapsel weiter navigiert
wird oder durch natürliche
Peristaltik bewegt und anal geborgen wird. Mitunter ist es auch denkbar,
die Kapsel zur weiteren gastroenterologischen Untersuchung oder
Behandlung im Inneren des Gastrointestinaltrakts, gegebenenfalls
lokal fixiert, zu belassen, den Schlauch aber bereits zu entfernen,
nachdem keine weitere Arbeits- oder Betriebsmittel- bzw. Energiezufuhr
erforderlich ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Erfindungsausgestaltung sieht vor, das magnetische
Element in einem vom restlichen Kapselgehäuse bei Bedarf abkoppelbaren
Gehäuseabschnitt
anzuordnen. Dies ermöglicht
es, das magnetische Element nach dem Positionieren der Endoskopiekapsel
in einem Zielgebiet über
den Schlauch zurückzuholen,
das heißt,
der abkoppelbare Gehäuseabschnitt
ist mit dem Schlauch verbunden und kann mit diesem herausgezogen
werden. Dies ermöglicht
es, den Patienten nach dem Positionieren der Endoskopiekapsel in
einer Magnetresonanzanlage zu untersuchen, da die Endoskopiekapsel
nach Entfernen des magnetischen Elements bei entsprechender Ausgestaltung
keine Bestandteile mehr enthält,
die auf die während
der Magnetresonanzuntersuchung herrschenden Magnetfelder reagieren
würden.
Auch ist es denkbar, eine weitere magnetische Endoskopiekapsel zum
selben Ort magnetisch gesteuert zu führen, wobei die bereits positionierte
Kapsel mit dem Navigationsfeld nicht mehr wechselwirkt, d.h. von
letzterem nicht mehr in Bewegung versetzt wird. Das Lösen des
Gehäuseabschnitts
vom Restgehäuse
kann in der oben beschriebenen Weise wie bei der Schlauchentkopplung erfolgen.
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Weiterhin
kann der Endoskopiekapsel ein in eine Körperöffnung eines Untersuchungsobjekts, beispielsweise
das Rektum, einzuführendes
Einführelement,
z. B. ein Rohr oder dergleichen, zugeordnet sein, über das
die Kapsel in das Untersuchungsobjekt einführbar ist, und das eine Arretier- und/oder
Vorschub- und Rückzugseinrichtung
für den
Schlauch aufweist.
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Durch
die Arretierung kann in einem abwärts gerichteten Darmabschnitt
die Kapsel am Schlauch „baumeln", ein magnetisches
Schweben ist nicht nötig.
Besonders bei der retrograden Kapselbewegung kann die Zugeinrichtung
im Einführelement
die magnetische Kapselnavigation unterstützen, wenn beide „Bewegungsarten" (magnetische Kraft
auf Kapsel und Zug am Schlauch) aufeinander abgestimmt ausgeübt werden.
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Über das
Einführelement
ist also eine leichtere Kapselnavigation möglich. Die Arretier- und/oder Vorschub-
und Rückzugseinrichtung
kann manuell bzw. mechanisch zu betätigen sein, kann aber auch automatisch
und elektrisch gesteuert werden.
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Das
Einführelement
selbst kann gasdicht ausgeführt
sein, um eine Füllung
des Kolon mit Gas zur Erweiterung desselben zu ermöglichen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel, und
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2 eine
Schnittansicht durch den in 1 gezeigten
Schlauch.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Endoskopiekapsel 1 mit
einem Kapselgehäuse 2,
in dem ein magnetisches Element 3, bei dem es sich um einen
Permanentmagneten, ein in einem Magnetfeld aufmagnetisierbares weichmagnetisches
Element oder eine elektronische Spule handeln kann, integriert ist.
Dieses magnetische Element 3 wechselwirkt mit Navigationsmagnetfeldern,
die über
eine nicht dargestellte externe Navigationseinrichtung erzeugt werden,
so dass die im Patientenkörper
aufgenom mene Endoskopiekapsel 1 von außen gesteuert aktiv geführt und
bewegt werden kann.
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In
der länglichen,
zylindrischen und einen Durchmesser von beispielsweise 10 mm aufweisenden
Kapsel ist ferner eine Steuerungseinrichtung 5 in Form
eines Mikrocontrollers integriert, die sämtliche Steuerungsaufgaben
betreffend die Funktionseinrichtungen der Kapsel, die nachfolgend
noch beschrieben werden, übernimmt.
Vorgesehen ist ferner eine Bildaufnahmeeinrichtung 6 umfassend
eine Kamera, z. B. eine CCD-Kamera 7, der zwei Beleuchtungseinrichtungen
in Form zweier LEDs 8 zugeordnet sind. Über die Bildaufnahmeeinrichtung 6,
die hinter einer transparenten Kapselfensterabdeckung 9 angeordnet
ist, ist es möglich,
Bilder vom Untersuchungsvolumen, das über die LEDs 8 ausgeleuchtet wird,
aufzunehmen. Die Bildsignale werden der Steuerungseinrichtung 5 übergeben,
die diese, wie nachfolgend noch beschrieben wird, über eine
Leitungsverbindung nach außen
zu einer externen Steuerungs- oder Bedieneinrichtung überträgt.
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Die
Erfassung der Position der Kapsel im Inneren des Untersuchungsobjekts
erfolgt in Verbindung mit einem kapselseitig vorgesehenen Positionssensor 10,
der mit einem nicht näher
gezeigten magnetischen Positionserfassungssystem zusammenwirkt.
Vorgesehen ist ferner im gezeigten Beispiel eine Funktionseinrichtung
in Form einer Biopsiezange 11, die über die Steuerungseinrichtung 5 angesteuert
werden kann, um Gewebeproben zu entnehmen. Schließlich ist
am Kapselgehäuse 2 ein Ballon 12 angeordnet,
der reversibel aufgeblasen werden kann, worauf nachfolgend noch
eingegangen wird. Über
diesen Ballon 12 kann das Äußere der Kapsel angepasst bzw.
verändert
werden, um sich ändernden
Durchmessern des untersuchten bzw. zu untersuchenden Hohlorgans
anzupassen.
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Die
Endoskopiekapsel 1 weist ferner bzw. ist ferner mit einem
hochflexiblen, nicht schubsteifen Schlauch 13 über ein
Kupplungselement 14 verbunden. Dieser Schlauch besteht
aus Po lypropylen (PP) oder Polytetraflurethylen (PTFE), also aus
einem unelastischen, sich bei Druckbeaufschlagungen im Inneren nicht
ausdehnenden Material und ist extrem dünn im Durchmesser wie auch
hinsichtlich der Wandstärke.
Letztere liegt bei bevorzugt ca. 0,2 mm, der Durchmesser beträgt bevorzugt
zwischen 3–4 mm.
Dieser Schlauch 13, der zwei oder mehr Meter lang sein
kann, wird mitsamt der Endoskopiekapsel dem Patienten eingeführt. Die
aktiv vorwärts
bewegte Endoskopiekapsel zieht den Schlauch hinter sich her. Der
Schlauch selbst ist außenseitig
extrem glatt, gleitet also praktisch widerstandslos an der Organwand
entlang und vollzieht ohne weiteres jedwede Biegung nach, nachdem
er wie ausgeführt
extrem dünnwandig
und hochflexibel ist.
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Im
Inneren des Schlauches sind, siehe 2, drei
verschiedene Lumen oder Kanäle 15a, 15b und 15c über entsprechende
Trennwände 16 voneinander
abgegrenzt. Über
diese Kanäle 15a–15c ist
es möglich,
unterschiedliche Arbeits- oder Betriebsmittel von extern zur Endoskopiekapsel 1 zu
führen,
die diese in irgendeiner Form benötigt, also zum internen Betrieb
benötigt
oder extern in das Untersuchungsorgan abgeben möchte. Beispielsweise kann hierüber ein
CO2-Gas als Spülgas zugeführt werden, das kapselseitig über eine
Auslassöffnung
in den Darm abgegeben wird. Auch kann Wasser als Spüllösung zugeführt werden,
oder eine medikamentöse
Substanz, die nach außen
abgegeben wird. Weiterhin kann hierüber das zum Aufblasen des Ballons 12 nötige Gas
zugeführt
werden. Hierzu ist der oder sind die Kanäle mit entsprechenden Leitungen im
Kapselinneren, die zu den Funktionseinrichtungen oder Auslässen, wo
die Arbeits- oder Betriebsmittel benötigt werden, führen, gekoppelt,
worauf noch eingegangen wird.
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Gezeigt
sind weiterhin mehrere elektrische Leitungen 17a, 17b, 17c,
die im gezeigten Beispiel als Dünnschichtleiter
direkt an der Innenwand 18 des Schlauchs 13 aufgebracht
sind und im gezeigten Beispiel mit einer dünnen Membran 19 zum
Kanal 15a hin abgedichtet sind. Über diese elektrischen Leitun gen
ist es möglich,
zum einen die Stromversorgung der elektrischen Verbraucher in dem
Kapselinneren sicherzustellen. Hierzu dient beispielsweise die Leitung 17a,
die im Kapselinneren entsprechend weitergeschleift ist und mit den
entsprechenden Verbrauchern wie der Steuerungseinrichtung 5,
der Bildaufnahmeeinrichtung 6 mit ihren Komponenten oder
der Biopsiezange 11 aber auch einer kapselseitig integrierten
Pumpe 20, auf die nachfolgend noch eingegangen wird, verbunden
ist. Die Leitung 17b dient beispielsweise der bidirektionalen
Signal- oder Datenübertragung.
So kann über
die Leitung 17b beispielsweise die Kommunikation zwischen
einer externen Steuerungs- oder Bedieneinrichtung und der Steuerungseinrichtung 5 erfolgen.
Die Leitung 17c ist z.B. ein gemeinsamer Nullleiter für die Leitungen 17a und 17b. Über die
Bildaufnahmeeinrichtung 6 aufgenommene Bildsignale können von
der Steuerungseinrichtung 5 z.B. über die Leitung 17b zur
externen Steuerung- oder
Bedieneinrichtung, die die Bildsignale verarbeitet und aufbereitet
und an einem zugeordneten Monitor ausgibt, übertragen werden.
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Ersichtlich
ist also die erfindungsgemäße Endoskopiekapsel 1 nicht
autark, das heißt,
sie führt nicht
die benötigten
Arbeits- und Betriebsmittel mit sich, vielmehr wird sie im gezeigten
Beispiel mit sämtlichen
benötigten
Arbeits- oder Betriebsmitteln einschließlich des benötigten elektrischen
Stroms von außen
versorgt. Diese Versorgung geschieht über den ausschließlich als
Verbindungselement dienenden hochflexiblen, extrem dünnen Schlauch,
der hinter der Kapsel hergezogen wird, und dem ansonsten hinsichtlich
der mechanischen Kapselbewegung keinerlei Funktion zukommt. Vielmehr
erfolgt die Kapselbewegung ausschließlich über die magnetische Navigation.
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Im
Inneren der Kapsel ist wie ausgeführt eine Pumpe 20 integriert,
der ein Reservoir 21 vorgeschalten ist, das über ein
Leitungsverbindungsstück 22 mit dem
Schlauch 13, der am Kupplungselement 14 mündet, gekoppelt
ist. Das Reservoir 21 weist im gezeigten Beispiel drei
separate Kammern 21a, 21b und 21c auf,
in die jeweils ein Kanal 15a, 15b oder 15c führt. In
diesem kann das zugeführte
Arbeits- oder Betriebsmittel, also beispielsweise ein Spülgas oder
eine Spülflüssigkeit
oder dergleichen zwischengespeichert werden und bei Bedarf über die
Pumpe 20, der ein über
die Steuerungseinrichtung 5 entsprechend schaltbares Mehrwegeventil 23 vorgeschaltet ist,
abgezogen werden. Die Pumpe 20 kann den mitunter erforderlichen
höheren
Druck, verglichen mit dem aufgrund des extrem geringen Kanaldurchmessers
möglichen
Zufuhrdruck, erzeugen, der beispielsweise erforderlich ist, um ein
ausreichendes Spülen zu
ermöglichen
oder den Ballon 12 aufzublasen. An dieser Stelle ist darauf
hinzuweisen, dass selbstverständlich
das Reservoir auch entfallen kann, sollte beispielsweise die Zufuhr
mit hinreichend hohem Druck möglich
sein, wenn beispielsweise nur ein Kanal schlauchseitig vorgesehen
ist und über
diesen beispielsweise sequentiell unterschiedliche Arbeits- oder
Betriebsmittel zugeführt
werden.
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Von
der Pumpe 20 gehen im gezeigten Beispiel diverse Leitungen
zu unterschiedlichen Funktionseinrichtungen ab. Eine erste Leitung 24 mit
integriertem Ventil 25, das über die Steuerungseinrichtung 5 ansteuerbar
ist, mündet
unterhalb des Ballons 12. Soll dieser also aufgeblasen
werden, pumpt die Pumpe 20 das entsprechend über den
Schlauch 13 zugeführte
Gas, gegebenenfalls nach vorheriger Entnahme aus dem Reservoir 21,
in den Ballon und bläst diesen
auf.
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Zwei
weitere Leitungen 26 mit zugeordneten und über die
Steuerungseinrichtung 5 schaltbaren Ventilen 27 münden am
Kapselgehäuse 2 kurz
vor der Bildaufnahmeeinrichtung 6 in den Öffnungen 28. Sie
dienen zum einen zum Ausbringen von Spülgas oder Spülflüssigkeit,
das über
die Pumpe 20 mit relativ hohem Druck angefördert wird.
Zum anderen ist es hierüber
auch möglich,
bei umgekehrtem Betrieb der Pumpe, wenn diese also als Ansaugpumpe
fungiert, Flüssigkeit
oder Gas aus der Kapselumgebung, also aus dem Hohlorgan, in die
Kapsel zu ziehen und beispielsweise in dem Reservoir 21 zwischenzuspeichern,
von wo sie, wenn die Kapsel geborgen ist, entnommen und untersucht
werden können.
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An
dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass die Pumpe 20 natürlich ebenfalls
wie das Reservoir 21 nur optional ist. Sollte wie ausgeführt eine
Zufuhr des oder der Arbeits- oder Betriebsmittel mit hinreichendem
Druck möglich
sein, werden diese Elemente nicht benötigt, vielmehr kann durch eine
entsprechende externe Zufuhrsteuerung das benötigte CO2-Gas
zum Aufblasen des Ballons unmittelbar zugeführt und in den Ballon geleitet
werden, bzw. das Spülgas
kann dann unmittelbar zu den Öffnungen 28, die
wie ausgeführt
als Auslass- oder Einlassöffnungen
dienen können,
geführt
werden.
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Das
Kupplungselement 14 ist derart ausgebildet, dass eine Rotation
der Kapsel 1 um ihre Längsachse
relativ zu dem feststehenden Schlauch möglich ist, das heißt, es ist
eine Drehkupplung, wie durch den Pfeil dargestellt ist. Dies ermöglicht es, dass
der Schlauch 13 etwaige Kapselrotationen um die Kapsellängsachse
(nicht eingezeichnet) nicht nachvollziehen muss. Diese Ausgestaltung
bietet sich insbesondere an, wenn der Schlauch 13 nur einen
Kanal aufweist. Ansonsten muss sichergestellt werden, dass trotz
Kapselrotation die Verbindung der schlauchseitigen Kanäle mit den
entsprechenden Weiterleitungen im Kapselinneren aufrechterhalten bleibt.
Die elektrische Verbindung kann über
entsprechende Schleifringverbindungen oder dergleichen im Kupplungselement 14 realisiert
sein.
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Um
eine Lösbarkeit
des Schlauchs 13 bei Bedarf von der Endoskopiekapsel zu
ermöglichen, kann
das Kupplungselement 14 über die Steuerungseinrichtung 5 angesteuert
werden, so dass ein kupplungselementseitig integrierter Öffnungsmechanismus
(nicht näher
gezeigt) betätigt
und der Schlauch 13 abgekoppelt wird. Hierbei kann es sich
um eine einfach ausgebildete elektrisch ansteuerbare Mechanik handeln.
Dies ermöglicht
es, bei Bedarf den Schlauch von der Kapsel zu lösen, den Schlauch herauszuziehen
und die Kapsel weiterzuführen
etc. Zusätzlich
oder alternativ ist es auch denkbar, das obere Kapselgehäuse 2a,
das unmittelbar an das Kupplungselement 14 anschließt, und
das über
eine hier nur gestrichelt dargestellte dichte Trennwand 29 mit dem
unteren Kapselgehäuse 2b verbunden
ist, abzutrennen. Im oberen Kapselgehäuse 2a ist ausschließlich das
magnetische Element 3 angeordnet. Bei Bedarf kann also
dieser obere Kapselteil samt magnetischem Element 3 entfernt
werden, so dass lediglich das untere Kapselteil 2b im Körper verbleibt. Der
Rest kann mit dem Schlauch 13 herausgezogen werden. Dies
bietet die Möglichkeit,
die Kapsel während
einer Magnetresonanzuntersuchung im Körper zu belassen.
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Um
den Betrieb der Kapsel allgemein auch dann, wenn der Schlauch 13 abgekoppelt
ist, aufrechtzuerhalten, ist es im Übrigen denkbar, eine Hilfsenergieversorgung 30 kapselseitig
zu integrieren, so dass sichergestellt wird, dass beispielsweise
die Bildaufnahmeeinrichtung auch nach der Abkopplung noch arbeiten
kann. Zum Übertragen
der aufgenommenen Bilder und Empfangen externer Steuersignale dient
dann beispielsweise der in 1 gezeigte Funksender/-empfänger 31,
der die Bildsignale drahtlos nach außen zur Bedien- oder Steuerungseinrichtung überträgt und/oder
Steuersignale zum Öffnen
oder Schließen
der Ventile 23, 25, 27 empfängt. Auch
ist es möglich,
optional einen oder mehrere Speicher 32 für Gas oder
Flüssigkeit
oder dergleichen vorzusehen, aus denen eine gewisse wenngleich geringe
Menge bei abgekoppeltem Schlauch im Bedarfsfall abgezogen und verwendet
werden kann. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn das optionale
Reservoir 21 nicht vorgesehen ist. Der oder die Speicher 32 sind
natürlich über entsprechende,
nicht näher
gezeigte Leitungen mit dem sonstigen Leitungssystem verbunden.
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Wie 1 ferner
zeigt, ist der Schlauch 13 an seinem äußeren Ende mit mehreren externen
Versorgungs- oder Bedien- oder Steuerungseinrichtungen verbunden.
Im gezeigten Beispiel sind beispielsweise die Versorgungseinrichtungen
A, B und C mit den Kanälen 15a, 15b und 15c verbunden, über sie kann
ein entsprechendes Arbeits- oder Betriebsmittel in gasförmiger oder
flüssiger
Form zugeführt
werden. D kennzeichnet exemplarisch die externe Steuerungs- oder
Bedieneinrichtung, über
die der gesamte Kapselbetrieb gesteuert werden kann, d.h. die elektrische
Stromzufuhr und der Datenaustausch erfolgen kann, und die über die
Leitungen 17a, b, c mit der Kapsel verbunden ist.