DE102007023059A1 - Miniaturized device - Google Patents

Miniaturized device Download PDF

Info

Publication number
DE102007023059A1
DE102007023059A1 DE102007023059A DE102007023059A DE102007023059A1 DE 102007023059 A1 DE102007023059 A1 DE 102007023059A1 DE 102007023059 A DE102007023059 A DE 102007023059A DE 102007023059 A DE102007023059 A DE 102007023059A DE 102007023059 A1 DE102007023059 A1 DE 102007023059A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
miniaturized device
miniaturized
designed
position information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102007023059A
Other languages
German (de)
Inventor
Rainer Dr. Graumann
Rainer Kuth
Horst Dr. Siebold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102007023059A priority Critical patent/DE102007023059A1/en
Priority to PCT/EP2008/055946 priority patent/WO2008138962A1/en
Publication of DE102007023059A1 publication Critical patent/DE102007023059A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/041Capsule endoscopes for imaging
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00147Holding or positioning arrangements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/73Manipulators for magnetic surgery
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/061Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A61B5/062Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using magnetic field
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/065Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe
    • A61B5/067Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe using accelerometers or gyroscopes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/07Endoradiosondes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein miniaturisiertes Gerät (1) mit einer Sonde (5) und mit einem ersten Sensor (S1), der eine erste Positionsinformation ermittelt, und mit einem zweiten Sensor (S2), der eine zweite Positionsinformation ermittelt, wobei der erste Sensor (S1) und der zweite Sensor (S2) voneinander unabhängig sind.The invention relates to a miniaturized device (1) with a probe (5) and with a first sensor (S1), which determines a first position information, and with a second sensor (S2), which determines a second position information, wherein the first sensor ( S1) and the second sensor (S2) are independent of each other.

Description

Die Erfindung betrifft ein miniaturisiertes Gerät.The The invention relates to a miniaturized device.

Ein derartiges miniaturisiertes Gerät ist z. B. als technisches Endoskop (Hohlraumbetrachtungsgerät) ausgeführt und ermöglicht beispielsweise die technische Prüfung von schwer zugänglichen Hohlräumen oder Bauteilen bei Motoren, Maschinen und Fahrzeugen sowie Flugzeugen, Anlagen und Bauwerken, ohne hierfür aufwändige Demontage- oder Abrissarbeiten ausführen zu müssen.One Such miniaturized device is z. B. as a technical Endoscope (cavity viewing device) executed and allows, for example, the technical examination of hard-to-reach cavities or components in engines, machinery and vehicles as well as aircraft, plants and structures without the need for disassembly or to carry out demolition work.

In der US 2001/0049497 A1 ist ein miniaturisiertes Gerät bekannt, das als medizinisches Endoskop ausgeführt ist. Das bekannte Endoskop dient zur Behandlung von inneren Blutungen oder zum Schließen von offenen Schnittwunden im Körperinneren eines Lebewesens und ist mit einem Clip ausgestattet. Der Clip weist endseitig eine Zange auf, die in einer dem medizinisches Endoskop zugeordneten Führung gelagert ist. Zum Verklemmen der inneren Blutung oder zum Schließen der Schnittwunde wird der Clip aus der Führung des medizinisches Endoskops heraus gefahren, wobei nach einer Aktivierung des Clips das von der Zange umfasste Gewebe verklemmt und die Blutung gestoppt oder die Schnittwunde geschlossen wird.In the US 2001/0049497 A1 is a miniaturized device is known, which is designed as a medical endoscope. The known endoscope is used to treat internal bleeding or to close open cuts in the body of a living organism and is equipped with a clip. The clip has a pair of pliers which is mounted in a guide associated with the medical endoscope. To clamp the internal bleeding or to close the incision, the clip is moved out of the guide of the medical endoscope, wherein after activation of the clip, the tissue enclosed by the forceps clamped and the bleeding is stopped or the incision wound is closed.

Weiterhin ist aus DE 100 12 560 A1 ein als Roboterendoskop ausgebildetes miniaturisiertes Gerät zur Durchführung von medizinischen Endoskopien bekannt. Das bekannte Roboterendoskop weist mehrere Segmente auf, die über eine biegsame Gliederverbindungen miteinander verbunden sind. Durch eine Vielzahl von biegsamen linearen Vortriebselementen, die in Bezug auf die Längsachse des Roboterendoskops schräg seitlich in Umfangsrichtung um jedes Segment herum angebracht sind und die pneumatisch oder hydraulisch druckangetrieben sind, wird das Roboterendoskop innerhalb eines menschlichen oder tierischen Hohlorgans bewegt.Furthermore, it is off DE 100 12 560 A1 a designed as a robotic endoscope miniaturized device for performing medical endoscopy known. The known robot endoscope has a plurality of segments which are interconnected via a flexible link connections. By means of a plurality of flexible linear propulsion elements obliquely laterally circumferentially around each segment with respect to the longitudinal axis of the robot endoscope and pneumatically or hydraulically pressure driven, the robotic endoscope is moved within a human or animal hollow organ.

Aus der DE 101 42 253 C1 ist ein miniaturisiertes medizinisches Gerät bekannt, das als magnetisch navigierbare Endoskopiekapsel (Endoroboter) ausgebildet ist. Im Gehäuse des bekannten Endoroboters ist ein Stabmagnet angeordnet, der von einem externen Magnetspulensystem, das auch ein Magnetfeld-Regelsystem umfasst, mit definierten Magnetfeldern wechselwirkt, wodurch der Endoroboter im Hohlraum eines Patienten navigierbar ist. Die auf den Endoroboter wirkende magnetische Kraft hängt ab von der Lage des magnetischen Dipols zum externen Magnetfeld. Nur wenn dieses bekannt ist, kann die magnetische Kraft optimal dosiert werden.From the DE 101 42 253 C1 is a miniaturized medical device known, which is designed as a magnetically navigable endoscopy capsule (Endoroboter). In the housing of the known Endoroboters a bar magnet is arranged, which interacts with defined magnetic fields of an external magnetic coil system, which also includes a magnetic field control system, whereby the Endoroboter is navigable in the cavity of a patient. The magnetic force acting on the endorobot depends on the position of the magnetic dipole to the external magnetic field. Only if this is known, the magnetic force can be optimally dosed.

Der aus der DE 101 42 253 C1 bekannte Endoroboter kann nicht mit Hilfe von Magnetfeldern frei schwebend an einem vorbestimmten Ort gehalten werden. Der Grund hierfür ist, dass nach dem Earnshaw Theorem (vergleiche "Transactions of the Cambridge Philosophical Society", Vol. 7, 1842, Seiten 97 bis 120 ) jede solche Konfiguration in mindestens einer Richtung instabil ist. Ein Freischweben ist damit niemals stabil, sondern erfordert eine ständige Stabilisierung und Anwendung von Korrekturkräften, die ohne Kenntnis der Position des miniaturisierten medizinischen Gerätes (Endoskopiekapsel, Katheter) nicht applizierbar sind.The from the DE 101 42 253 C1 known Endoroboter can not be held in a predetermined location with the help of magnetic fields levitating. The reason for this is that according to the Earnshaw Theorem (cf. Transactions of the Cambridge Philosophical Society, Vol. 7, 1842, pages 97 to 120 ) any such configuration is unstable in at least one direction. Free-floating is thus never stable, but requires constant stabilization and application of correction forces that can not be applied without knowing the position of the miniaturized medical device (endoscopy capsule, catheter).

Das vorstehend beschriebene Problem stellt sich in besonderem Maße dann, wenn mit dem miniaturisierten medizinischen Gerät interventionelle Eingriffe vorgenommen werden sollen, beispielsweise Biopsien. Bei derartigen interventionellen Eingriffen ist es erforderlich, das miniaturisierte medizinische Gerät sehr exakt an einer bestimmten Position zu halten, wozu auch feine Auslenkungen exakt erfasst werden müssen.The The problem described above arises to a particular extent then, if with the miniaturized medical device interventional procedures, such as biopsies. In such interventional intervention, it is necessary the miniaturized medical device very precisely at one certain position, including fine deflections exactly must be recorded.

In der EP 1 543 766 A1 ist ein System zur In-Vivo-Positionsbestimmung einer Endoskopiekapsel bekannt, die auch als magnetisch navigierbarer Endoroboter ausgebildet sein kann. Bei diesem System ist die Zuordnung einer Bildaufnahme einer kapselinternen Kamera zur jeweiligen räumlichen Position (Ort und Orientierung) der Endoskopiekapsel bzw. des Endoroboters während dieser Bildaufnahme möglichIn the EP 1 543 766 A1 a system for in vivo positioning of an endoscopy capsule is known, which may also be designed as a magnetically navigable endorobot. In this system, it is possible to associate an image acquisition of an intra-capsule camera with the respective spatial position (location and orientation) of the endoscopy capsule or the endo-robot during this image acquisition

Das System gemäß der der EP 1 543 766 A1 umfasst einen Magnetfeldgenerator, der sich außerhalb eines Körpers befindet und in dem Bereich, in dem sich die Endoskopiekapsel bzw. der Endoroboter bewegt und Bilder aufnimmt, ein stark variierendes magnetisches Wechselfeld erzeugt (Gradientenfeld, Quadropolfeld). Die Frequenz dieses magnetischen Wechselfeldes liegt in der Größenordnung von einigen kHz, so dass dieses Wechselfeld den menschlichen Körper nahezu störungsfrei durchdringt. Um die Endoskopiekapsel bzw. den Endoroboter dennoch für dieses Wechselfeld sensibel zu machen, ist die Endoskopiekapsel bzw. der Endoroboter mit einer Sensorspule ausgestattet, die so dimensioniert ist, dass das magnetische Wechselfeld von dieser Sensorspule erfasst wird. Die Sensorspule besitzt fünf oder sechs Freiheitsgrade, die in Abhängigkeit des räumlich stark variierenden Wechselfeldes gemessen werden. Die Messung definiert den Ort und die Orientierung der kapselinternen Sensorspule im Wechselfeld und damit die Position der Endoskopiekapsel bzw. des Endoroboters relativ zum Körper bzw. relativ zum umgebenden Raum.The system according to the EP 1 543 766 A1 comprises a magnetic field generator which is located outside a body and generates a strongly varying alternating magnetic field in the area in which the endoscopy capsule or the endo-robot moves and takes pictures (gradient field, quadrupole field). The frequency of this alternating magnetic field is of the order of a few kHz, so that this alternating field penetrates the human body almost without interference. In order to make the endoscopy capsule or the endorobot nevertheless sensitive to this alternating field, the endoscopy capsule or the endorobot is equipped with a sensor coil which is dimensioned such that the magnetic alternating field is detected by this sensor coil. The sensor coil has five or six degrees of freedom, which are measured as a function of the spatially strongly varying alternating field. The measurement defines the location and orientation of the capsule-internal sensor coil in the alternating field and thus the position of the endoscopy capsule or the endo-robot relative to the body or relative to the surrounding space.

Die eindeutige Beziehung zwischen der Position (Ort und Orientierung) der Sensorspule und der Anatomie des Patienten wird durch ein konventionelles Registrierverfahren hergestellt. Dabei werden vom Anwender anatomische Landmarken (Knochen, Organe) am Patienten angewählt, die in den die Messung unterstützenden anatomischen Aufnahmen unterschiedlicher Bildgebungsmodalitäten (z. B. Computertomografie, C-Bogen, Ultraschall, Magnetresonanztomografie) ebenso identifiziert werden können. Eine externe Navigations-Einheit verknüpft rechnerisch das Signal der kapselinternen Sensorspule mit dem durch die Registrierung definierten Koordinatensystem. Das diesem System zugrunde liegende Registrierverfahren ist aufgrund der notwendigen anatomischen Landmarken im Körper des Patienten relativ aufwändig. Darüber hinaus kann die theoretische Genauigkeit der Positionsbestimmung von ca. 1 mm in einem durch die Registrierung definierten Koordinatensystem praktisch nicht erreicht werden. Praktisch ist nur eine orientierende Genauigkeit (je nach Patient und Untersuchungsbereich) von einigen Zentimetern gegeben, da wegen der stets gegebenen Organbewegung eine zeitabhängige Abweichung zwischen der Anatomie zum Zeitpunkt der Registrierung und zum Zeitpunkt der aktuellen Sensorspulenmessung besteht.The unique relationship between the position (location and orientation) of the sensor coil and the anatomy of the patient is established by a conventional registration procedure. It will be The user selects anatomical landmarks (bones, organs) on the patient, which can also be identified in the anatomical images of different imaging modalities that support the measurement (eg computer tomography, C-arm, ultrasound, magnetic resonance tomography). An external navigation unit computationally links the signal of the capsule-internal sensor coil with the coordinate system defined by the registration. The registration method on which this system is based is relatively complicated because of the necessary anatomical landmarks in the body of the patient. In addition, the theoretical accuracy of the position determination of about 1 mm in a coordinate system defined by the registry can not be practically achieved. Practically, only an orienting accuracy (depending on the patient and examination area) of a few centimeters is given because there is a time-dependent deviation between the anatomy at the time of registration and the time of the current sensor coil measurement because of the always given organ movement.

Die DE 10 2005 032 577 A1 beschreibt ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Endoroboters, der in einem Magnetfeld navigierbar ist, das von einem externen, durch ein Magnetfeld-Regelsystem regelbaren Magnetsystem erzeugt wird. Das bekannte Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:

  • 1. Vorgabe eines Sollwertes für eine Bewegung des Endroboters an das Magnetfeld-Regelsystem,
  • 2. Aufnahme eines ersten Bildes von einem Zielgebiet vor der Bewegung des Endroboters,
  • 3. Einstellung des Magnetfeldes durch das Magnetfeld-Regelsystem, wodurch die Bewegung des Endroboters entsprechend dem Sollwert ausgeführt wird,
  • 4. Aufnahme eines zweiten Bildes von dem Zielgebiet nach der Bewegung des Endroboters,
  • 5. Bestimmung eines Istwertes für die Bewegung des Endroboters aus dem ersten und dem zweiten Bild,
  • 6. Ermittlung der Abweichung des Istwertes von einem durch das Magnetfeld-Regelsystem vorgebbaren Sollwert,
  • 7. Rückmeldung der Abweichung an das Magnetfeld-Regelsystem,
  • 8. Berechnung eines optimierten Magnetfeldes aus der Abweichung.
The DE 10 2005 032 577 A1 describes a method for determining the position of an endo-robot that can be navigated in a magnetic field that is generated by an external magnetic system that can be regulated by a magnetic field control system. The known method comprises the following method steps:
  • 1. Specification of a desired value for a movement of the end robot to the magnetic field control system,
  • 2. taking a first image of a target area before moving the end robot,
  • 3. adjustment of the magnetic field by the magnetic field control system, whereby the movement of the end robot is carried out according to the target value,
  • 4. taking a second image of the target area after the movement of the end robot,
  • 5. determination of an actual value for the movement of the end robot from the first and the second image,
  • 6. determination of the deviation of the actual value from a setpoint that can be predetermined by the magnetic field control system,
  • 7. feedback of the deviation to the magnetic field control system,
  • 8. Calculation of an optimized magnetic field from the deviation.

Dieses Verfahren führt nur eine relative und damit nicht besonders genaue Positionsbestimmung für den Endoroboter aus zwei aufgenommenen Bildern durch, nämlich aus einem ersten Bild von einem Zielgebiet vor der Bewegung des Endoroboters und aus einem zweiten Bild von diesem Zielgebiet nach der Bewegung des Endoroboters.This Procedure only performs a relative and therefore not particularly exact position determination for the endorobot of two recorded images, namely from a first image from a target area before the movement of the endorobot and from one second picture of this target area after the movement of the endorobot.

Durch die RU 2 278 356 C1 ist eine Anordnung zur Bestimmung von Winkelpositionen bei beweglichen Objekten (U-Boote, schiffe, Flugzeuge) bekannt. Die bekannte Anordnung umfasst ein 3D-Magnetometer (Magnetfeldstärkenmessgerät) mit einem Magnetsensor sowie vier 3D-Accelerometer (Beschleunigungsmesser).By the RU 2 278 356 C1 is an arrangement for determining angular positions in moving objects (submarines, ships, aircraft) known. The known arrangement comprises a 3D magnetometer (magnetic field strength meter) with a magnetic sensor and four 3D accelerometers (accelerometers).

In der US 5,237,753 und der DE 41 06 932 A1 sind Sensoren bekannt, mit denen jeweils der aktuelle Winkel (Neigung) relativ zur Richtung der Schwerkraft gemessen werden kann.In the US 5,237,753 and the DE 41 06 932 A1 Sensors are known with which each of the current angle (inclination) can be measured relative to the direction of gravity.

Aus der WO 2005/120345 A2 ist ein Positionserfassungs-System für Kapselendoskope bekannt. Das Positionserfassungs-System umfasst eine Sensorspule, die das induzierte Magnetfeld detektiert, das von einer magnetischen Induktionsspule erzeugt wird. Das Positionserfassungs-System umfasst weiterhin eine Steuerspule, durch die die Magnetisierung bei einer Induktionsspule derart gesteuert wird, dass das Magnetfeld im Operationsbereich aus mindestens drei unterschiedlichen Richtungen auf das Kapselendoskop wirkt.From the WO 2005/120345 A2 is a position detection system for capsule endoscopes known. The position sensing system includes a sensor coil that detects the induced magnetic field generated by a magnetic induction coil. The position detection system further comprises a control coil, by which the magnetization is controlled in an induction coil such that the magnetic field in the operating area from at least three different directions acts on the capsule endoscope.

In der WO 2006/064972 A1 ist ein Positionserfassungs-System für ein Kapselendoskop offenbart. Das Positionserfassungs-System umfasst eine magnetische Induktionsspule, eine Steuerspule, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, sowie magnetische Sensoren, eine Einheit zur Frequenzerfassung und eine Einheit zur Positionsanalyse.In the WO 2006/064972 A1 discloses a position detection system for a capsule endoscope. The position detecting system includes a magnetic induction coil, a control coil that generates an alternating magnetic field, and magnetic sensors, a frequency detection unit, and a position analysis unit.

Aus der EP 1 723 898 A1 ist ein Positionserfassungs-System für eine kapselförmige medizinische Vorrichtung bekannt. Die kapselförmige medizinische Vorrichtung umfasst einen Hauptkörper, der in einen lebenden Körper einsetzbar ist. Im Hauptkörper ist eine Spule (Kapselspule) angeordnet, die einen Resonanzkreis erzeugt. Um den lebenden Körper herum sind Spulen (Steuerspulen) angeordnet, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugen und ein Magnetfeld in die Kapselspule induzieren. Weiterhin umfasst das Positionserfassungs-System eine Vielzahl von Spulen, die die Stärke eines induzierten Magnetfeldes erfassen, das in der Kapselspule durch die Steuerspule erzeugt wird.From the EP 1 723 898 A1 For example, a position sensing system for a capsular medical device is known. The capsular medical device comprises a main body insertable into a living body. In the main body, a coil (capsule coil) is arranged, which generates a resonant circuit. Arranged around the living body are coils (control coils) which generate an alternating magnetic field and induce a magnetic field in the capsule coil. Further, the position detecting system includes a plurality of coils that detect the magnitude of an induced magnetic field generated in the capsule coil by the control coil.

In der US 2004/0207389 A1 ist ein Verfahren zur Detektion und Kompensation von Wirbelströmen bekannt. Das Verfahren umfasst die Bestimmung einer ungestörten Phase für zumindest ein erstes und ein zweites Positionssignal, wobei unter anderem ein Verhältnis zwischen der Amplitude des ersten Positionssignals bei einer ersten Frequenz und der Amplitude des zweiten Positionssignals bei einer zweiten Frequenz ermittelt wird. Weiterhin wird bei diesem Verfahren das Verhältnis zwischen der Wirbelstrom-Phase des ersten Positionssignals und der Wirbelstrom-Phase des zweiten Positionssignals bestimmt. Durch dieses Verfahren kann die magnetische Ortung bei bildgestützten medizinischen Anwendungen verbessert werden, da bei der Positionsbestimmung der vom elektrisch leitfähigen Objekt erzeugte Wirbelstrom berücksichtigt wird.In the US 2004/0207389 A1 a method for the detection and compensation of eddy currents is known. The method comprises determining an undisturbed phase for at least a first and a second position signal, wherein inter alia a ratio between the amplitude of the first position signal at a first frequency and the amplitude of the second position signal at a second frequency is determined. Furthermore, in this method, the ratio between the eddy current phase of the first position signal and the eddy current phase of the second position signal be Right. By means of this method, magnetic positioning can be improved in image-supported medical applications, since the position determination determines the eddy current generated by the electrically conductive object.

Durch die US 6,553,326 B1 ist ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einer magnetischen Positionsbestimmung (Ort, Orientierung) einer Sonde in einem externen Magnetfeld bekannt. Das Verfahren umfasst eine Anzahl von gemessenen Werten der magnetischen Feldstärke, die vom Ort und der Orientierung einer in einem menschlichen Körper eingeführten Sonde abhängig sind. Die Position (Ort, Orientierung) der Sonde wird bestimmt aus einem Extremum einer Optimierungsfunktion. Die Optimierungsfunktion ist abhängig von den Differenzen zwischen der gemessenen magnetischen Feldstärke und der aus einem Modell ermittelten magnetischen Feldstärke. Liegt die ermittelte Differenz in einem vorgewählten Wertebereich, für den eine Störung des Magnetfeldes definiert ist, dann wird diese Störung des Magnetfeldes durch entsprechende Maßnahmen beseitigt.By the US 6,553,326 B1 is a method for detecting errors in a magnetic position (location, orientation) of a probe in an external magnetic field known. The method includes a number of measured values of magnetic field intensity that depend on the location and orientation of a probe inserted in a human body. The position (location, orientation) of the probe is determined from an extremum of an optimization function. The optimization function depends on the differences between the measured magnetic field strength and the magnetic field strength determined from a model. If the determined difference lies in a preselected value range for which a disturbance of the magnetic field is defined, then this disturbance of the magnetic field is eliminated by appropriate measures.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein miniaturisiertes Gerät zu schaffen, dessen Sonde in ihrer Position exakt bestimmbar ist.task The present invention is a miniaturized device to create whose probe is accurately determined in their position.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein miniaturisiertes Gerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The The object is achieved by a miniaturized Device solved according to claim 1. advantageous Embodiments of the invention are each the subject of further Claims.

Das miniaturisierte Gerät nach Anspruch 1 umfasst eine Sonde und einen ersten Sensor, der eine erste Positionsinformation ermittelt, sowie einen zweiten Sensor, der eine zweite Positionsinformation ermittelt, wobei der erste Sensor und der zweite Sensor voneinander unabhängig sind.The The miniaturized device according to claim 1 comprises a probe and a first sensor that determines a first position information, and a second sensor, which determines a second position information, wherein the first sensor and the second sensor are independent of one another are.

Bei dem miniaturisierten Gerät gemäß der Erfindung ist von zwei unabhängigen Sensoren jeweils eine Positionsinformation ermittelbar. Aus diesen beiden unabhängig voneinander ermittelten Positionsinformationen ist dann die genaue Position der Sonde bestimmbar.at the miniaturized device according to the invention is from two independent sensors each position information determined. From these two independently determined Position information is then the exact position of the probe determined.

Die beiden unabhängigen Sensoren können räumlich an verschiedenen Stellen sowohl innerhalb des miniaturisierten Gerätes als auch an der Außenseite oder in der Außenwand des miniaturisierten Gerätes angeordnet sein, wobei innerhalb des miniaturisierten Gerätes angeordnete Sensoren die bevorzugte Variante darstellt.The two independent sensors can be spatially in different places both within the miniaturized device as well as on the outside or in the outside wall be arranged in the miniaturized device, wherein within the miniaturized device arranged sensors the preferred Variant represents.

Im Rahmen der Erfindung kann es sich bei dem miniaturisierten Gerät beispielsweise um ein technisches Gerät, beispielsweise technisches Endoskop, oder um ein medizinisches Gerät, z. B. Endoskop, Endoskopiekapsel oder Endoroboter, handeln. Eine Endoskopiekapsel wird passiv, also nach ihrer Einnahme allein aufgrund der Peristaltik durch den Magen-Darm-Trakt befördert. Demgegenüber handelt es sich bei einem Endoroboter um ein miniaturisiertes medizinisches Gerät, das über ein internes Magnetelement mittels eines externen Magnetfeldes aktiv navigierbar ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist somit unter dem Begriff "Endoroboter" eine magnetische Endoskopiekapsel zu verstehen, die auch als magnetisches Kapselendoskop bezeichnet wird.in the The scope of the invention may be the miniaturized device for example, a technical device, for example technical endoscope, or a medical device, z. As endoscope, endoscopy capsule or Endoroboter act. A Endoscopy capsule becomes passive, ie after taking it alone due peristalsis through the gastrointestinal tract. In contrast, acts an endo robot is a miniaturized medical one Device that uses an internal magnetic element via an external magnetic field is actively navigable. At the present Invention is thus under the term "Endoroboter" a magnetic To understand endoscopy capsule, also called magnetic capsule endoscope referred to as.

Bei dem miniaturisierten Gerät umfasst die erste Positionsinformation vorzugsweise eine Information über den Ort der Son de (Angabe z. B. in kartesischen Koordinaten) und die zweite Positionsinformation vorzugsweise eine Information über den Raumwinkel der Sonde (Orientierung im 3D-Raum). Mit dem Ort der Sonde und dem Raumwinkel der Sonde an diesem Ort liegt eine vollständige Information über die Position der Sonde vor.at The miniaturized device includes the first position information preferably information about the location of the Son de (information z. In Cartesian coordinates) and the second position information preferably information about the solid angle of the probe (Orientation in 3D space). With the location of the probe and the solid angle the probe at this location has complete information about the position of the probe in front.

Im Rahmen der Erfindung können der erste Sensor und der zweite Sensor nach demselben physikalischen Prinzip detektieren. Weiterhin umfasst die Erfindung auch Ausgestaltungen, bei denen der erste Sensor und der zweite Sensor nach unterschiedlichen physikalischen Prinzipien detektieren.in the Under the invention, the first sensor and the second Detect sensor according to the same physical principle. Farther The invention also includes embodiments in which the first sensor and the second sensor according to different physical principles detect.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des miniaturisierten Gerätes ist der erste Sensor als 3D-Hallsensor und der zweite Sensor als 3D-Gravitationsrichtungssensor ausgebildet.According to one preferred embodiment of the miniaturized device is the first sensor as a 3D Hall sensor and the second sensor as 3D gravity direction sensor formed.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen miniaturisierten Gerätes misst der 3D-Hallsensor (erster Sensor) die Flussdichte eines magnetischen Grundfeldes, das benutzt wird, um mit der bekannten Amplitude des magnetischen Flusses den Ort der Sonde (erste Positionsinformation) in einem Hohlraum (z. B. in einem Hohlorgan eines Säugetiers oder in einem Hohlraum einer Anlage) zu bestimmen. Der 3D-Gravitationsrichtungssensor (zweiter Sensor) misst hierbei relativ zu einer bezüglich der Sonde feststehenden Achse (z. B. Längs-, Quer- oder Hochachse) die Richtung der Gravitation, wodurch der Raumwinkel der Sonde (zweite Positionsinformation) ermittelbar ist.at this embodiment of the invention miniaturized device measures the 3D Hall sensor (first Sensor) the flux density of a basic magnetic field that uses is to use the known amplitude of the magnetic flux the place the probe (first position information) in a cavity (e.g. in a hollow organ of a mammal or in a cavity a plant). The 3D gravitational direction sensor (second Sensor) measures relative to a fixed with respect to the probe Axis (eg longitudinal, transverse or vertical axis) the direction of gravity, whereby the solid angle of the probe (second position information) can be determined is.

Der 3D-Gravitationsrichtungssensor kann hierbei verschiedene Ausgestaltungen aufweisen.Of the 3D gravitational direction sensor can in this case various configurations exhibit.

So kann der 3D-Gravitationsrichtungssensor wenigstens eine Hohlkugel mit einer darin frei beweglichen und optisch detektierbaren Flüssigkeit und wenigstens einen optischen Detektor zur Erfassung der Lage der optisch detektierbaren Flüssigkeit umfassen.So For example, the 3D gravity direction sensor may include at least one hollow sphere with a freely movable and optically detectable liquid and at least one optical detector for detecting the position of comprise optically detectable liquid.

Weiterhin ist es möglich, den 3D-Gravitationsrichtungssensor als Beschleunigungssensor auszuführen.Furthermore, it is possible to 3D Gravitati onsrichtungssensor perform as an acceleration sensor.

Gemäß einer weiteren Variante umfasst der 3D-Gravitationsrichtungssensor wenigstens ein mechanisches Element, bei dem unter dem Einfluss der Gravitation eine Verformung auftritt, die detektierbar ist.According to one In another variant, the 3D gravity direction sensor comprises at least a mechanical element under the influence of gravity a deformation occurs that is detectable.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung berechnet der 3D-Gravitationsrichtungssensor seine benötigten Informationen aus Daten eines analytischen Modells und/oder ermittelt seine benötigten Informationen aus einer punktuellen Erfassung von Amplitude und Flussdichte eines magnetischen Grundfeldes.To In another advantageous embodiment, the 3D gravity direction sensor calculates its required information from data of an analytical model and / or determine its required information from a selective detection of amplitude and flux density of a magnetic field.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des miniaturisierten Gerätes ist der erste Sensor als 3D-Hallsensor und der zweite Sensor als Gyroskop ausgebildet. Die Anordnung eines Gyroskops in einem miniaturisierten medizinischen Gerät, das vorzugsweise als Endoskopiekapsel oder als Endoroboter ausgebildet ist, ist aus der DE 10 2005 031 652 A1 bekannt. Hinsichtlich des 3D-Hallsensors (erster Sensor) wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Zusammen mit der Positionsinformation, die der 3D-Hallsensor liefert, kann damit die Position genau bestimmt werden.According to a further preferred embodiment of the miniaturized device, the first sensor is designed as a 3D Hall sensor and the second sensor as a gyroscope. The arrangement of a gyroscope in a miniaturized medical device, which is preferably designed as an endoscopy capsule or as an endorobot is from the DE 10 2005 031 652 A1 known. With regard to the 3D Hall sensor (first sensor), reference is made to the above statements. Together with the position information provided by the 3D Hall sensor, so that the position can be accurately determined.

Das Gyroskop liefert bei dem miniaturisierten Gerät Informationen über Änderungen des Raumwinkels der Sonde (zweite Positionsinformation). Aufgrund der genauen Positionsbestimmung können bei einer Endoskopiekapsel, die ausschließlich durch die Peristaltik bewegt wird, dadurch Bewegungen im Magen und im Darm bzw. ausbleibende Bewegungen im Magen-Darm-Trakt zuverlässig erkannt werden. Damit sind zum Beispiel Diarrhö, Obstipation, Obstruktion oder Obturation zuverlässig detektierbar. Die vom Gyroskop hierbei erfassten Informationen können z. B. in wenigstens einer geräteinternen Speichereinheit erbgespeichert und/oder über wenigstens eine geräteinter ne Sendeeinheit an eine geräteexterne Auswerteeinheit übermittelt werden.The Gyroscope provides information on changes to the miniaturized device the solid angle of the probe (second position information). by virtue of exact positioning can be done with an endoscopy capsule, which is moved solely by peristalsis Movements in the stomach and intestine or lack of movement in the gastrointestinal tract be reliably recognized. For example, diarrhea, Constipation, obstruction or obturation reliably detectable. The information collected by the gyroscope here can z. B. in at least one device-internal storage unit erbespeichert and / or at least one deviceinter ne Sending unit transmitted to a device external evaluation become.

Bei einem Endoroboter, der über ein externes Magnetfeld navigierbar ist, können durch die vom Gyroskop erfassten Rotationen oder kleinen Translationen zusätzlich die Erfassung der absoluten Position im Magen-Darm-Trakt dienen, wodurch eine möglicherweise erforderliche Lagekorrektur noch genauer durchführbar ist. Insbesondere wenn der Endoroboter im externen Magnetfeld frei schwebend gehalten werden soll, ohne zu "wackeln", kann die ständige Stabilisierung, welche die Anwendung von Korrekturkräften erforderlich macht, wesentlich genauer durchgeführt werden.at an endo robot that navigates through an external magnetic field can be detected by the rotations detected by the gyroscope or small translations additionally capturing the absolute position in the gastrointestinal tract, which may cause one required position correction is even more accurate feasible. Especially if the endorobot levitates in the external magnetic field can be kept without "wiggling", the permanent Stabilization, which is the application of corrective forces required to be performed much more accurately.

Die Informationen des Gyroskops werden also genutzt, um die Lage des miniaturisierten medizinischen Gerätes zu korrigieren. Dies kann entweder im miniaturisierten medizinischen Gerät selbst erfolgen, wenn dieses über interne Möglichkeiten (eigener Antrieb) zur Lagekorrektur verfügt. Alternativ dazu kann die Lage des miniaturisierten medizinischen Gerätes extern, beispielsweise über ein externes Magnetfeld, das von einem Navigationsmagneten erzeugt wird, korrigiert werden.The Information from the gyroscope are thus used to determine the location of the miniaturized medical device to correct. This can be done either in the miniaturized medical device even if this is about internal possibilities (own drive) for the position correction has. Alternatively can the location of the miniaturized medical device externally, for example via an external magnetic field, the is generated by a navigation magnet can be corrected.

Unabhängig davon, ob die Bewegung des miniaturisierten medizinischen Gerätes durch die Peristaltik des Magen-Darm-Traktes (Endoskopiekapsel) oder durch eine manuelle Bewegung (Endoskop) oder durch einen geräteinternen Antrieb oder durch ein geräteexternes Magnetfeld (Endoroboter) erfolgt, kann die Positionsänderung durch ein geeignetes visuelles und/oder akustisches Signal angezeigt werden. Wird die Bewegung des miniaturisierten medizinischen Gerätes von einer Bedienperson veranlasst, dann kann diese entsprechende Korrekturbewegungen des miniaturisierten medizinischen Gerätes veranlassen.Independently of it, whether the movement of the miniaturized medical device through the peristalsis of the gastrointestinal tract (endoscopy capsule) or by a manual movement (endoscope) or by an internal device Drive or by a device external magnetic field (Endoroboter) takes place, the position change by a suitable visual and / or acoustic signal are displayed. Will the Movement of the miniaturized medical device of causes an operator, then this can correct corrections of the miniaturized medical device.

Das vorzugsweise dreiachsige Gyroskop kann beispielsweise als Kreiselgyroskop, als CVG (Coriolis Vibratory Gyroscope) oder als optisches Gyroskop, z. B. Lasergyroskop, ausgeführt sein.The preferably three-axis gyroscope, for example, as a gyro gyroscope, as CVG (Coriolis Vibratory Gyroscope) or as optical gyroscope, z. B. laser gyroscope.

Bei einem Lasergyroskop wird ein Laserstrahl über eine Spiegelanordnung in zwei Teilstrahlen aufgeteilt, die beide einen Ring durchlaufen und von einem Detektor erfasst werden. Bei einer Rotation des Systems ändern sich die Weglängen der beiden Teilstrahlen bis zum Detektor, wodurch es zu einer Phasenverschiebung der beiden Teilstrahlen relativ zueinander kommt ("Sagnac-Effect"). Aus dieser Phasenverschiebung lässt sich die Rotationsgeschwindigkeit des Gyroskops und daraus wiederum der Raumwinkel der Sonde bestimmen.at a laser gyroscope becomes a laser beam via a mirror arrangement divided into two sub-beams, both of which go through a ring and be detected by a detector. Change during a rotation of the system the path lengths of the two partial beams to the detector, causing a phase shift of the two partial beams relative comes to each other ("Sagnac Effect"). From this phase shift lets the rotation speed of the gyroscope and this in turn determines the solid angle of the probe.

Derartige miniaturisierte Gyroskope lassen sich beispielsweise als MEMS (Mikro-elektro-mechanische Systeme) realisieren. So befasst sich das SIGEM-Projekt mit der Herstellung von Gyroskopen auf der Oberfläche von konventionellen CMOS-Chips. Damit kann zukünftig die Gyroskop-Funktionalität in die ohnehin vorhandene Elektronik (z. B. für die Bildverarbeitung) integriert werden.such Miniaturized gyroscopes can be described, for example, as MEMS (micro-electro-mechanical Systems). This is how the SIGEM project deals with the Production of gyroscopes on the surface of conventional CMOS chips. This may in future be the gyroscope functionality into the already existing electronics (eg for image processing) to get integrated.

Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des miniaturisierten Gerätes sind der erste Sensor und der zweite Sensor jeweils als 3D-Hallsensor ausgebildet, wobei die beiden voneinander unabhängigen 3D-Hallsensoren räumlich an verschiedenen Stellen des miniaturisierten Gerätes angeordnet sind. Die beiden 3D-Hallsensoren erfassen dadurch zusätzlich zum 3D-Magnetfluss (Flussdichte eines magnetischen Grundfeldes), aus dem die erste Positionsinformation ermittelt wird, auch den 3D-Magnetflussgradienten, aus dem die zweite Positionsinformation ermittelt wird.According to a likewise preferred embodiment of the miniaturized device, the first sensor and the second sensor are each designed as a 3D Hall sensor, wherein the two independent 3D Hall sensors are arranged spatially at different locations of the miniaturized device. In addition to the 3D magnetic flux (flux density of a magnetic basic field) from which the first position information is determined, the two 3D Hall sensors also detect the 3D dimension gnetflussgradienten, from which the second position information is determined.

Nachfolgend ist ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines miniaturisierten Gerätes gemäß der Erfindung in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die einzige Figur zeigt das miniaturisierte Gerät, das als Endoroboter ausgeführt ist, in einem Längsschnitt.following is a schematically illustrated embodiment of a miniaturized device according to the invention explained in detail in the drawing, but without to be limited to it. The only figure shows that miniaturized device that runs as an endo robot is, in a longitudinal section.

In der Zeichnung ist mit 1 ein im Rahmen der Erfindung mögliches Ausführungsbeispiel einer magnetisch navigierbaren Endoskopiekapsel (magnetisches Kapselendoskop, Endoroboter) be zeichnet. Der Endoroboter 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das aus biokompatiblem Material gefertigt ist, welches gegen im Magen-Darm-Trakt auftretende Verdauungssekrete resistent ist.In the drawing is with 1 a possible within the scope of the invention embodiment of a magnetically navigable endoscopy capsule (magnetic capsule endoscope Endoroboter) be distinguished. The endorobot 1 has a housing 2 made of biocompatible material resistant to gastrointestinal digestive secretions.

Der Endoroboter 1 umfasst weiterhin ein Magnetelement 3, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 2 magnetisierter Permanentmagnet ausgeführt ist. Dadurch kann der Endoroboter 1 von außen durch ein Magnetfeld navigiert werden, das von in 1 nicht dargestellten externen Navigationsmagneten erzeugt wird. Bei diesem Magnetfeld handelt es sich üblicherweise um ein in einem Untersuchungsbereich erzeugtes 6D-Grund- und Gradientenfeld.The endorobot 1 further comprises a magnetic element 3 in the illustrated embodiment, as perpendicular to the longitudinal axis of the housing 2 magnetized permanent magnet is executed. This allows the endo robot 1 be navigated from the outside by a magnetic field, by in 1 not shown external navigation magnet is generated. This magnetic field is usually a 6D base and gradient field generated in an examination area.

Zur magnetischen Navigation eines Endoroboters sind typischerweise magnetische Flussdichten von bis zu 100 mT sowie Magnetfeldgradienten von bis zu 400 mT/m notwendig. Die Werte der Flussdichtegradienten liegen derzeit ungefähr um einen Faktor 10 über den typischen Werten für eine Magnetresonanztomografieanlage.to Magnetic navigation of an endo robot are typically magnetic Flux densities of up to 100 mT and magnetic field gradients from to to 400 mT / m necessary. The values of the flux density gradients are currently about a factor of 10 above the typical Values for a magnetic resonance imaging system.

Der Endoroboter 1 umfasst erfindungsgemäß einen ersten Sensor S1, der eine erste Positionsinformation ermittelt, und einen zweiten Sensor S2, der eine zweite Positionsinformation ermittelt. Der erste Sensor S1 und der zweite Sensor S2 sind voneinander unabhängig.The endorobot 1 according to the invention comprises a first sensor S1, which determines a first position information, and a second sensor S2, which determines a second position information. The first sensor S1 and the second sensor S2 are independent of each other.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der der erste Sensor S1 als 3D-Hallsensor und der zweite Sensor S2 als 3D-Gravitationsrichtungssensor ausgebildet.in the illustrated embodiment, the first sensor S1 formed as a 3D Hall sensor and the second sensor S2 as a 3D gravity direction sensor.

Bei dieser Ausführungsform des Endoroboters 1 misst der 3D-Hallsensor S1 die Flussdichte eines magnetischen Grundfeldes, das benutzt wird, um mit der bekannten Amplitude des magnetischen Flusses den Ort des Endoroboters 1 (erste Positionsinformation) in einem Hohlorgan eines Säugetiers zu bestimmen.In this embodiment of the endo-robot 1 The 3D Hall sensor S1 measures the flux density of a basic magnetic field used to determine the location of the endorobot with the known amplitude of the magnetic flux 1 To determine (first position information) in a hollow organ of a mammal.

Der 3D-Gravitationsrichtungssensor S2 misst relativ zu einer bezüglich der Sonde feststehenden Achse (beispielsweise Längs-, Quer- oder Hochachse) die Richtung der Gravitation, wodurch der Raumwinkel des Endoroboters 1 (zweite Positionsinformation) ermittelbar ist.The 3D gravitational direction sensor S2 measures the direction of gravity relative to a probe fixed axis (for example, the longitudinal, transverse or vertical axis), whereby the solid angle of the Endoroboters 1 (second position information) can be determined.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der 3D-Gravitationsrichtungssensor S2 wenigstens ein mechanisches Element 4, bei dem unter dem Einfluss der Gravitation eine Verformung auftritt, die detektierbar ist.In the illustrated embodiment, the 3D gravity direction sensor S2 comprises at least one mechanical element 4 in which, under the influence of gravity, a deformation occurs which is detectable.

Der in 1 dargestellte Endoroboter 1 umfasst weiterhin eine Detektoreinrichtung 5 zur Erfassung medizinisch relevanter Daten. Die Detektoreinrichtung 5 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Objektiv 6 mit einem dahinter liegenden CCD-Chip 7. Durch das Objektiv 6 und den CCD-Chip 7 werden Bilder von der Umgebung, also von der Innenwand des menschlichen oder tierischen Hohlorgans aufgenommen. Der Endoroboter 1 weist hierzu an seiner Frontseite einen transparenten Dom 8 auf. Im Rahmen der Erfindung kann anstelle des CCD-Chips 7 auch ein CMOS-Bauteil verwendet werden.The in 1 illustrated endo robot 1 further comprises a detector device 5 for recording medically relevant data. The detector device 5 includes in the illustrated embodiment, a lens 6 with a CCD chip behind it 7 , Through the lens 6 and the CCD chip 7 Images are taken from the environment, ie from the inner wall of the human or animal hollow organ. The endorobot 1 has this on its front a transparent dome 8th on. In the invention, instead of the CCD chip 7 Also, a CMOS device can be used.

Im Rahmen der Erfindung können alternativ oder zusätzlich auch andere Sensoreinrichtungen, so z. B. Sensoreinrichtungen, die einen pH-Sensor, einen Drucksensor oder einen Sensor zur Erfassung der Elektrolyt-Konzentration aufweisen, vorhanden sein.in the Framework of the invention may alternatively or additionally Other sensor devices, such. B. sensor devices that a pH sensor, a pressure sensor or a sensor for detecting the Electrolyte concentration, be present.

Die von der Sensoreinrichtung 5 detektierten medizinisch relevanten Daten werden in einer kapselinternen Speichereinheit 9 gespeichert, gegebenenfalls in einer kapselinternen Prozessoreinheit 10 verarbeitet und bei Bedarf über einen HF-Sender/HF-Empfänger 11 mit einer Antenne 12 an einen in der Zeichnung nicht dargestellten externen Empfänger gegeben.The of the sensor device 5 detected medically relevant data are stored in an in-capsule memory unit 9 stored, optionally in an on-chip processor unit 10 processed and if required via an RF transmitter / RF receiver 11 with an antenna 12 given to an external receiver not shown in the drawing.

Bei der gezeigten Ausführungsform werden über die Antenne 12 auch die erste Positionsinformation des ersten Sensors S1 sowie die zweite Positionsinformation des zweiten Sensors S2 an den externen Empfänger gegeben Über die Antenne 12 und die HF-Sender/HF-Empfänger 11 können auch externe Informationen und Steuerbefehle an die in der Endoskopiekapsel 1 angeordnete Prozessoreinheit 10 gegeben werden.In the embodiment shown are via the antenna 12 also the first position information of the first sensor S1 and the second position information of the second sensor S2 given to the external receiver via the antenna 12 and the RF transmitter / receiver 11 can also provide external information and control commands to those in the endoscopy capsule 1 arranged processor unit 10 are given.

Der Datenaustausch innerhalb des Endoroboters 1 und mit externen Geräten (externe Speichereinheit, externe Steuereinrichtung) erfolgt über eine I/O-Schnittstelle 13, die im dargestellten Ausführungsbeispiel der Prozessoreinheit 10 zugeordnet ist.The data exchange within the endorobot 1 and with external devices (external storage device, external control device) via an I / O interface 13 in the illustrated embodiment of the processor unit 10 assigned.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 2001/0049497 A1 [0003] US 2001/0049497 A1 [0003]
  • - DE 10012560 A1 [0004] - DE 10012560 A1 [0004]
  • - DE 10142253 C1 [0005, 0006] - DE 10142253 C1 [0005, 0006]
  • - EP 1543766 A1 [0008, 0009] EP 1543766 A1 [0008, 0009]
  • - DE 102005032577 A1 [0011] - DE 102005032577 A1 [0011]
  • - RU 2278356 C1 [0013] - RU 2278356 C1 [0013]
  • - US 5237753 [0014] - US 5237753 [0014]
  • - DE 4106932 A1 [0014] - DE 4106932 A1 [0014]
  • - WO 2005/120345 A2 [0015] WO 2005/120345 A2 [0015]
  • - WO 2006/064972 A1 [0016] WO 2006/064972 A1 [0016]
  • - EP 1723898 A1 [0017] - EP 1723898 A1 [0017]
  • - US 2004/0207389 A1 [0018] US 2004/0207389 A1 [0018]
  • - US 6553326 B1 [0019] - US 6553326 B1 [0019]
  • - DE 102005031652 A1 [0035] DE 102005031652 A1 [0035]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - "Transactions of the Cambridge Philosophical Society", Vol. 7, 1842, Seiten 97 bis 120 [0006] "Transactions of the Cambridge Philosophical Society", Vol. 7, 1842, pages 97 to 120 [0006]

Claims (14)

Miniaturisiertes Gerät (1) mit einer Sonde (5) und mit einem ersten Sensor (S1), der eine erste Positionsinformation ermittelt, und mit einem zweiten Sensor (S2), der eine zweite Positionsinformation ermittelt, wobei der erste Sensor (S1) und der zweite Sensor (S2) voneinander unabhängig sind.Miniaturized device ( 1 ) with a probe ( 5 ) and with a first sensor (S1), which determines a first position information, and with a second sensor (S2), which determines a second position information, wherein the first sensor (S1) and the second sensor (S2) are independent of each other. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Positionsinformation eine Information über den Ort der Sonde und die zweite Positionsinformation eine Information über den Raumwinkel der Sonde (5) umfasst.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 1, wherein the first position information contains information about the location of the probe and the second position information contains information about the solid angle of the probe ( 5 ). Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Sensor (S1) und der zweite Sensor (S2) nach demselben physikalischen Prinzip detektieren.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the first sensor (S1) and the second sensor (S2) detect according to the same physical principle. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Sensor (1) und der zweite Sensor (S2) nach unterschiedlichen physikalischen Prinzipien detektieren.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the first sensor ( 1 ) and the second sensor (S2) detect according to different physical principles. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Sensor (S1) als 3D-Hallsensor und der zweite Sensor (S2) als 3D-Gravitationsrichtungssensor ausgebildet ist.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the first sensor (S1) is designed as a 3D Hall sensor and the second sensor (S2) as a 3D gravitational direction sensor. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Sensor als 3D-Hallsensor und der zweite Sensor als Gyroskop ausgebildet ist.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the first sensor is designed as a 3D Hall sensor and the second sensor as a gyroscope. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Sensor als 3D-Hallsensor und der zweite Sensor als 3D-Hallsensor ausgebildet sind.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the first sensor is designed as a 3D Hall sensor and the second sensor as a 3D Hall sensor. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 5, wobei der 3D-Gravitationsrichtungssensor wenigstens eine Hohlkugel mit einer darin frei beweglichen und optisch detektierbaren Flüssigkeit und wenigstens einen optischen Detektor zur Erfassung der Lage der optisch detektierbaren Flüssigkeit umfasst.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 5, wherein the 3D gravity direction sensor comprises at least one hollow sphere with a freely movable and optically detectable liquid therein and at least one optical detector for detecting the position of the optically detectable liquid. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 5, wobei der 3D-Gravitationsrichtungssensor als Beschleunigungssensor ausgebildet ist.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 5, wherein the 3D gravity direction sensor is designed as an acceleration sensor. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 5, wobei der 3D-Gravitationsrichtungssensor (S2) wenigstens ein mechanisches Element (4) umfasst, das unter dem Einfluss der Gravitation verformbar ist, wobei die auftretende Verformung detektierbar ist.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 5, wherein the 3D gravity direction sensor (S2) comprises at least one mechanical element ( 4 ), which is deformable under the influence of gravity, wherein the deformation occurring is detectable. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei der zweite Sensor seine benötigten Positionsinformationen zumindest teilweise aus einem analytischen Modell berechnet und/oder aus einer punktuellen Erfassung von Amplitude und Flussdichte eines magnetischen Grundfeldes ermittelt.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 5, 6 or 7, wherein the second sensor calculates its required position information at least partially from an analytical model and / or determined from a punctual detection of amplitude and flux density of a magnetic basic field. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 1, das als medizinisches Gerät ausgebildet ist.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 1, which is designed as a medical device. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 12, das als Endoskopiekapsel ausgebildet ist.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 12, which is designed as endoscopy capsule. Miniaturisiertes Gerät (1) nach Anspruch 12, das als Endoroboter ausgebildet ist.Miniaturized device ( 1 ) according to claim 12, which is designed as Endoroboter.
DE102007023059A 2007-05-16 2007-05-16 Miniaturized device Ceased DE102007023059A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007023059A DE102007023059A1 (en) 2007-05-16 2007-05-16 Miniaturized device
PCT/EP2008/055946 WO2008138962A1 (en) 2007-05-16 2008-05-15 Miniaturized device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007023059A DE102007023059A1 (en) 2007-05-16 2007-05-16 Miniaturized device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007023059A1 true DE102007023059A1 (en) 2008-12-04

Family

ID=39767204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007023059A Ceased DE102007023059A1 (en) 2007-05-16 2007-05-16 Miniaturized device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007023059A1 (en)
WO (1) WO2008138962A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009043652A1 (en) * 2009-09-29 2011-03-31 Richard Wolf Gmbh Endoscopic instrument
DE102010040580A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for navigating magnetically guided endoscopy capsule in digestive tract of patient for gastrointestinal endoscopic examination, involves measuring muscular activity of digestive tract during navigation of capsule in digestive tract

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITPI20120071A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-23 Scuola Superiore Di Studi Universit Ari E Di Perfe METHOD FOR THE LOCALIZATION OF MAGNETICALLY GUIDED DEVICES AND RELATIVE MAGNETIC DEVICE.
CN108042094B (en) * 2017-12-22 2024-02-13 宜宾学院 Positioning system and positioning method for freedom degree of wireless capsule endoscope 5

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4106932A1 (en) 1991-03-05 1992-09-10 Bosch Gmbh Robert INCLINATION SENSOR
US5237753A (en) 1992-05-18 1993-08-24 Lucas Sensing Systems, Inc. Capacitive gravity sensor and inclinometer
DE10012560A1 (en) 1998-12-07 2001-09-20 Ng Wan Sing Self-propelled robotic endoscope for performing endoscopic procedures in a tubular organ, constructed using a number of segments with linear actuators attached, joined by flexible articulated joints
US20010049497A1 (en) 2000-03-24 2001-12-06 Kalloo Anthony Nicolas Methods and devices for diagnostic and therapeutic interventions in the peritoneal cavity
US6553326B1 (en) 2000-04-07 2003-04-22 Northern Digital Inc. Errors in systems using magnetic fields to locate objects
DE10142253C1 (en) 2001-08-29 2003-04-24 Siemens Ag endorobot
WO2004086958A1 (en) * 2003-04-03 2004-10-14 Glenn Wakefield Magnetically propelled capsule endoscopy
US20040207389A1 (en) 2003-04-17 2004-10-21 Nieminen John M. Eddy current detection and compensation
EP1543766A1 (en) 2003-12-19 2005-06-22 Siemens Aktiengesellschaft System and method for in vivo determining the position and orientation of an endoscopic capsule
WO2005120345A2 (en) 2004-06-14 2005-12-22 Olympus Corporation Position detection system for a medical device and medical-device guidance system
WO2005122866A1 (en) * 2004-06-21 2005-12-29 Korea Institute Of Science And Technology Capsule type endoscope control system
RU2278356C1 (en) 2005-01-31 2006-06-20 Борис Михайлович Смирнов Arrangement for definition of angular position of a movable object
WO2006064972A1 (en) 2004-12-17 2006-06-22 Olympus Corporation Position detection system, guidance system, position detection method, medical device, and medical magnetic-induction and position-detection system
US20060152309A1 (en) * 2005-01-11 2006-07-13 Mintchev Martin P Magnetic levitation of intraluminal microelectronic capsule
DE102005031652A1 (en) 2005-07-06 2006-10-12 Siemens Ag Miniaturized medical instrument e.g. for endoscope, has housing in which gyroscope is arranged and instrument is designed as endoscope or endorobot
EP1723898A1 (en) 2004-03-08 2006-11-22 Olympus Corporation Capsule medical device position/posture detecting system
DE102005032577A1 (en) 2005-07-11 2007-01-25 Siemens Ag End robot position determination method for use during e.g. biopsy process, involves presetting reference value for robot`s movement, recording images of target area before and after movement, and finding actual value from images

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602005027223D1 (en) * 2004-08-30 2011-05-12 Olympus Corp POSITION SENSOR

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4106932A1 (en) 1991-03-05 1992-09-10 Bosch Gmbh Robert INCLINATION SENSOR
US5237753A (en) 1992-05-18 1993-08-24 Lucas Sensing Systems, Inc. Capacitive gravity sensor and inclinometer
DE10012560A1 (en) 1998-12-07 2001-09-20 Ng Wan Sing Self-propelled robotic endoscope for performing endoscopic procedures in a tubular organ, constructed using a number of segments with linear actuators attached, joined by flexible articulated joints
US20010049497A1 (en) 2000-03-24 2001-12-06 Kalloo Anthony Nicolas Methods and devices for diagnostic and therapeutic interventions in the peritoneal cavity
US6553326B1 (en) 2000-04-07 2003-04-22 Northern Digital Inc. Errors in systems using magnetic fields to locate objects
DE10142253C1 (en) 2001-08-29 2003-04-24 Siemens Ag endorobot
WO2004086958A1 (en) * 2003-04-03 2004-10-14 Glenn Wakefield Magnetically propelled capsule endoscopy
US20040207389A1 (en) 2003-04-17 2004-10-21 Nieminen John M. Eddy current detection and compensation
EP1543766A1 (en) 2003-12-19 2005-06-22 Siemens Aktiengesellschaft System and method for in vivo determining the position and orientation of an endoscopic capsule
EP1723898A1 (en) 2004-03-08 2006-11-22 Olympus Corporation Capsule medical device position/posture detecting system
WO2005120345A2 (en) 2004-06-14 2005-12-22 Olympus Corporation Position detection system for a medical device and medical-device guidance system
WO2005122866A1 (en) * 2004-06-21 2005-12-29 Korea Institute Of Science And Technology Capsule type endoscope control system
WO2006064972A1 (en) 2004-12-17 2006-06-22 Olympus Corporation Position detection system, guidance system, position detection method, medical device, and medical magnetic-induction and position-detection system
US20060152309A1 (en) * 2005-01-11 2006-07-13 Mintchev Martin P Magnetic levitation of intraluminal microelectronic capsule
RU2278356C1 (en) 2005-01-31 2006-06-20 Борис Михайлович Смирнов Arrangement for definition of angular position of a movable object
DE102005031652A1 (en) 2005-07-06 2006-10-12 Siemens Ag Miniaturized medical instrument e.g. for endoscope, has housing in which gyroscope is arranged and instrument is designed as endoscope or endorobot
DE102005032577A1 (en) 2005-07-11 2007-01-25 Siemens Ag End robot position determination method for use during e.g. biopsy process, involves presetting reference value for robot`s movement, recording images of target area before and after movement, and finding actual value from images

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Transactions of the Cambridge Philosophical Society", Vol. 7, 1842, Seiten 97 bis 120

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009043652A1 (en) * 2009-09-29 2011-03-31 Richard Wolf Gmbh Endoscopic instrument
DE102010040580A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for navigating magnetically guided endoscopy capsule in digestive tract of patient for gastrointestinal endoscopic examination, involves measuring muscular activity of digestive tract during navigation of capsule in digestive tract
DE102010040580B4 (en) * 2010-09-10 2017-04-13 Siemens Healthcare Gmbh Method for navigating a magnet-guided endoscopy capsule in the digestive tract of a patient and endoscopy device operating according to this method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008138962A1 (en) 2008-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005040528B4 (en) Wireless detection of the orientation of an endoscope
US6185445B1 (en) MR tomograph comprising a positioning system for the exact determination of the position of a manually guided manipulator
DE10142253C1 (en) endorobot
DE60317358T2 (en) System for positioning a medical device
US6505062B1 (en) Method for locating magnetic implant by source field
DE102007059599B4 (en) Device for a medical intervention and method of operation for a device for a medical intervention
DE102005032289B4 (en) endoscopy system
DE102007051861B4 (en) Method for guiding a capsule endoscope and endoscope system
EP2867855A1 (en) Movably manoeuvrable device for treating or observing a body
JP2005081147A (en) Noncontact transfer and/or fixing device of magnetic body within action space using magnet coil system
EP1713387A1 (en) Method and device for creating at least one section of a virtual 3d model of a body cavity
DE102005018943A1 (en) Arrangement and method for recorded video endoscopy and virtual endoscopy
EP2606825A1 (en) Image producing apparatus and method for nuclear imaging
DE10359981A1 (en) System and method for in vivo positioning and orientation determination of an endoscopy capsule or an endo-robot in the context of a wireless endoscopy
DE102005032370A1 (en) Method for determining the position and orientation of an endoscope capsule for an investigation of the gastrointestinal tract comprises determining the position and orientation of the capsule based on the images produced by an X-ray device
CN102341033A (en) Method and device for navigating an endoscopic capsule
JP2006519041A (en) Device for tracking object orientation, operation and guidance, and method for operation of marking device
DE102007023059A1 (en) Miniaturized device
DE102014108055A1 (en) Apparatus for detecting a nuclear radiation distribution
CN102946785A (en) Method and apparatus for displaying information in magnetically guided capsule endoscopy
EP3033997B1 (en) Endsocope system for determining a position and an orientation of an endoscope within a cavity
Wang et al. 3-D electromagnetic position estimation system using high-magnetic-permeability metal for continuum medical robots
DE102008009266A1 (en) Calibrating an instrument locator with an imaging device
WO2012152264A1 (en) Apparatus and method for determining the relative position and orientation of objects
DE102007030747A1 (en) Carrying out minimally invasive intervention in human or animal hollow organ involves introducing remotely positionable wireless endoscope capsule into hollow organ, positioning capsule with surgical instrument in video camera field of view

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection