Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Führen
eines medizinischen Gerätes, insbesondere einer Endoskopiekapsel
mit Hilfe einer Bedienvorrichtung, wobei es sowohl möglich ist,
die anzufahrende Position bzw. die Geschwindigkeit oder die zur
Führung verwendete Kraft bzw. das zur Führung
verwendete Drehmoment in diskreten, vorgebbaren Schritten einzustellen,
als auch eine kontinuierliche Bewegung des medizinischen Gerätes
zu erzeugen.The
The invention relates to a method and a device for guiding
a medical device, in particular an endoscopy capsule
by means of an operating device, whereby it is both possible
the position to be approached or the speed or the
Leadership used force or the leadership
set the torque used in discrete, predefinable steps,
as well as a continuous movement of the medical device
to create.
Die
Verwendung von Endoskopiekapseln findet in der Medizin zur Diagnose
oder zur Behandlung des Inneren eines Patienten immer breitere Anwendung.
Eine Endoskopiekapsel kann u. a. medizinische Instrumente beispielsweise
zur Biopsie oder zum Einbringen von Medikamenten in den Körper und/oder
bildgebende Systeme wie Kameras beinhalten. Darüber hinaus
kann in der Kapsel ein Permanentmagnet integriert sein, der der
Kapsel ein magnetisches Dipolmoment verleiht, so dass sie wie beispielsweise
in der DE 103 40 925
B3 beschrieben mit Hilfe einer Manövriervorrichtung
beliebig manövrierbar ist. Die Manövriervorrichtung
beinhaltet eine Magnetspulenanordnung zur Erzeugung von Komponenten
eines Magnetfeldes und von Gradientenfeldern, so dass im Zusammenwirken
mit dem Permanentmagneten der Kapsel Drehmomente und/oder Kräfte
auf die Endoskopiekapsel erzeugt werden können.The use of endoscopy capsules is becoming more widely used in medicine for diagnosing or treating the interior of a patient. An endoscopy capsule may include, for example, medical instruments for biopsy or for introducing drugs into the body and / or imaging systems such as cameras. In addition, in the capsule, a permanent magnet may be integrated, which gives the capsule a magnetic dipole moment, so that they as in the DE 103 40 925 B3 described with the help of a maneuvering device is arbitrarily maneuverable. The maneuvering device includes a magnet coil assembly for generating components of a magnetic field and gradient fields so that torques and / or forces can be generated on the endoscopy capsule in cooperation with the permanent magnet of the capsule.
Die
Magnetspulenanordnung besteht aus mehreren Einzelspulen, die zur
Felderzeugung mittels einer Steuerung gezielt bestromt werden. Es
ist damit möglich, die Endoskopiekapsel an beliebige Positionen
zu manövrieren.The
Magnet coil arrangement consists of several individual coils, the
Field generation are selectively energized by a controller. It
is thus possible, the endoscopy capsule to any position
to maneuver.
Aus
den Schriften US
2005/177054 A1 , US 6594517
B1 und US
2004/0236180 A1 ist die kontinuierliche Führung
der Kapsel mittels Joysticks bekannt. Mit solchen gängigen
Führungssystemen ist es nicht möglich, die Kapsel
beispielsweise um eine genau vorgegebene Strecke zu verschieben
oder sie mit einer genau vorgegebenen Geschwindigkeit zu bewegen.
Ebenso wenig ist es möglich, die zur Führung auf
die Kapsel einwirkende Kraft bzw. das einwirkende Drehmoment exakt
einzustellen. Es sind jedoch Situationen und Manöver denkbar,
in denen es notwendig ist, einen Führungsparameter, d.
h. beispielsweise eine anzufahrende Position, eine Geschwindigkeit,
eine auf die Kapsel auszuübende Kraft oder ein auf die
Kapsel auszuübendes Drehmoment exakt einzustellen.From the scriptures US 2005/177054 A1 . US 6594517 B1 and US 2004/0236180 A1 is the continuous guidance of the capsule by means of joysticks. With such current management systems, it is not possible to move the capsule, for example, by a precisely predetermined distance or to move it at a precisely predetermined speed. Nor is it possible to precisely adjust the force acting on the capsule for the guidance or the acting torque. However, situations and maneuvers are conceivable in which it is necessary to set a guiding parameter, ie for example a position to be approached, a speed, a force to be exerted on the capsule or a torque to be exerted on the capsule.
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein
medizinisches Gerät sowohl kontinuierlich als auch diskret,
d. h. mit einer vorgebbaren Schrittweite, geführt werden
kann.task
The invention is therefore to provide a method with which a
medical device both continuous and discreet,
d. H. be performed with a predetermined increment
can.
Diese
Aufgabe wird durch die in dem unabhängigen Anspruch angegebene
Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen.These
The object is achieved by that specified in the independent claim
Invention solved. Advantageous embodiments result
from the dependent claims.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit Hilfe
einer Bedienvorrichtung ein Ausgangssignal erzeugt, das an eine
Steuerung einer Magnetspulenanordnung weitergeleitet wird. Basierend
auf dem Ausgangssignal berechnet die Steuerung die Bestromung einer
Magnetspulenanordnung, welche ihrerseits in Abhängigkeit
von der Bestromung Komponenten eines Magnetfeldes und/oder Gradientenfelder
zur Führung eines medizinischen Gerätes erzeugt.
Die Bedienvorrichtung umfasst zumindest eine Bedienelementgruppe
mit mehreren Bedienelementen, mit denen das Ausgangssignal beeinflusst wird.
Somit ist es möglich, das Ausgangssignal sowohl kontinuierlich
als auch diskret, d. h. in vorgebbaren Schritten, einzustellen.at
the inventive method is using
an operating device generates an output signal to a
Control of a magnetic coil arrangement is forwarded. Based
On the output signal, the controller calculates the energization of a
Magnet coil arrangement, which in turn in dependence
from the energization components of a magnetic field and / or gradient fields
generated to guide a medical device.
The operating device comprises at least one operating element group
with several controls that affect the output signal.
Thus, it is possible to have the output signal both continuous
as well as discreet, d. H. in predeterminable steps.
Das
Ausgangssignal wird dazu verwendet, Führungsparameter des
medizinischen Gerätes wie beispielsweise die Position,
die Geschwindigkeit oder auf das medizinische Gerät auszuübende
Kräfte oder Drehmomente in mindestens einer Raumdimension
einzustellen. Vorteilhafterweise ist die Bedienelementgruppe derart
eingerichtet, dass ein weiteres Ausgangssignal erzeugt werden kann,
mit dem der einzustellende Führungsparameter des medizinischen
Gerätes in einer weiteren Raumdimension steuerbar ist.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Bedienvorrichtung für
jede Raumdimension eines jeden Führungsparameters jeweils
zwei Bedienelemente aufweist: eines für die diskrete und
das andere für die kontinuierliche Änderung des
Führungsparameters in der entsprechenden Raumdimension.The
Output signal is used to guide the parameters
medical device such as the position,
the speed or the medical device to be exercised
Forces or torques in at least one room dimension
adjust. Advantageously, the control group is such
set up so that a further output signal can be generated,
with the medical parameters to be adjusted
Device is controllable in a further space dimension.
Furthermore, it is advantageous if the operating device for
every space dimension of each guidance parameter respectively
has two controls: one for the discrete and
the other for the continuous change of the
Guiding parameters in the corresponding room dimension.
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie
anhand der Zeichnungen.Further
Advantages, features and details of the invention will become apparent
the embodiment described below as well
based on the drawings.
Dabei
zeigt:there
shows:
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung in Kombination
mit einer Manövriervorrichtung, 1 A first embodiment of an operating device in combination with a maneuvering device,
2 eine
Bedienelementgruppe einer Bedienvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform, 2 a control group of an operating device in a second embodiment,
3 eine
Bedienelementgruppe in einer dritten Ausführung, 3 a control group in a third embodiment,
4 eine
Bedienelementgruppe in einer vierten Ausführung, 4 a control group in a fourth embodiment,
5 ein
Diagramm zur Darstellung der Einstellbarkeit des maximal erzeugbaren
Betrages des Ausgangssignals, 5 a diagram showing the adjustability of the maximum amount of the Output signal
6 ein
Diagramm zur Darstellung der Einstellbarkeit des Wertebereichs des
Ausgangssignals. 6 a diagram illustrating the adjustability of the value range of the output signal.
Die 1 zeigt
eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung 10 zur
Führung eines medizinischen Gerätes 20 mit
Hilfe einer Manövriervorrichtung 30. Das medizinische
Gerät 20 ist vorzugsweise eine Endoskopiekapsel,
die beispielsweise mit einem Permanentmagneten und einer Videokamera
ausgerüstet ist (nicht dargestellt). Die Manövriervorrichtung 30 umfasst
eine Magnetspulenanordnung 31 sowie eine Steuerung 32.
Die Bedienvorrichtung 10 übermittelt zumindest
ein Ausgangssignal S1–S6 an die Steuerung 32,
welche ihrerseits basierend auf dem Ausgangssignal S1–S6
die Magnetspulenanordnung 31 steuert.The 1 shows an operating device according to the invention 10 to guide a medical device 20 with the help of a maneuvering device 30 , The medical device 20 is preferably an endoscopy capsule equipped, for example, with a permanent magnet and a video camera (not shown). The maneuvering device 30 includes a solenoid assembly 31 and a controller 32 , The operating device 10 transmits at least one output signal S1-S6 to the controller 32 which in turn, based on the output signal S1-S6, the magnetic coil assembly 31 controls.
Die
Magnetspulenanordnung 31 ist vorzugsweise eine Anordnung
mehrerer Einzelspulen zur drahtlosen Führung der Endoskopiekapsel 20 wie
sie beispielsweise in der DE
103 40 925 B3 beschrieben wird. Die Magnetspulenanordnung 31 erzeugt
durch eine geeignete, durch die Steuerung 32 vorgegebene Bestromung
der Einzelspulen eine oder mehrere Magnetfeldkomponenten Bx, By, Bz und/oder
eines oder mehrere Gradientenfelder Gij = ∂Bi/∂j mit i, j = x, y, z, womit durch
das Zusammenwirken mit dem magnetischen Dipolmoment des Permanentmagneten
in der Endoskopiekapsel 20 Drehmomente und/oder Kräfte auf
die Kapsel 20 ausgeübt werden. Hiermit ist es möglich,
die Endoskopiekapsel 20 in bis zu sechs Raumdimensionen
zu manövrieren.The magnet coil arrangement 31 is preferably an arrangement of a plurality of individual coils for wireless guidance of the endoscopy capsule 20 as in the example DE 103 40 925 B3 is described. The magnet coil arrangement 31 generated by a suitable, by the controller 32 predetermined energization of the individual coils one or more magnetic field components B x , B y , B z and / or one or more gradient fields G ij = ∂B i / ∂j with i, j = x, y, z, thus by the interaction with the magnetic Dipole moment of the permanent magnet in the endoscopy capsule 20 Torques and / or forces on the capsule 20 be exercised. This makes it possible to use the endoscopy capsule 20 to maneuver in up to six room dimensions.
Da
die Zusammenhänge zwischen der Bestromung einer oder mehrerer
der Einzelspulen und den so erzeugbaren Drehmomenten und Kräften
hinsichtlich Betrag und Richtung als bekannt vorauszusetzen sind,
kann in der Steuerung 32 ein Ausgangssignal der Bedienvorrichtung 10,
das beispielsweise eine neue, anzufahrende Position angibt, in die
entsprechend notwendige Bestromung der passenden Einzelspulen umgesetzt
werden. Dabei werden je nach vorgegebener Bewegungsrichtung und
Bewegungsamplitude oder -geschwindigkeit die entsprechenden Einzelspulen
bestromt.Since the relationships between the energization of one or more of the individual coils and the torques and forces that can be generated in terms of magnitude and direction are assumed to be known, can in the controller 32 an output signal of the operating device 10 , which indicates, for example, a new position to be approached, into which the correspondingly required energization of the matching individual coils is implemented. Depending on the given direction of movement and the movement amplitude or speed, the respective individual coils are energized.
Zur
grundsätzlichen Wirkungsweise der Manövriervorrichtung 30 wird
auf DE 103 40 925
B3 verwiesen. Die Manövriervorrichtung 30 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet in vergleichbarer
Weise, ist jedoch nicht auf das Design der Magnetspulenanordnung 31 der DE 103 40 925 B3 festgelegt,
sondern kann auch mehr oder weniger Einzelspulen umfassen und ggf.
ausgebildet sein, um eine andere Anzahl magnetischer Freiheitsgrade
zu erzeugen als die Magnetspulenanordnung der DE 103 40 925 B3 .The basic mode of operation of the maneuvering device 30 will be on DE 103 40 925 B3 directed. The maneuvering device 30 The device according to the invention operates in a comparable manner, but is not on the design of the magnetic coil assembly 31 of the DE 103 40 925 B3 but may also comprise more or fewer individual coils and may be designed to produce a different number of magnetic degrees of freedom than the magnetic coil arrangement of DE 103 40 925 B3 ,
Die
Bedienvorrichtung 10 umfasst zumindest eine Bedienelementgruppe 100 zur
Erzeugung zumindest eines Ausgangssignals S1. Im in der 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel sind drei Bedienelementgruppen 100–300 zur
Erzeugung von Ausgangssignalen S1–S6 zur Steuerung der
Magnetspulenanordnung 31 vorgesehen. Darüber hinaus
umfasst die Bedienvorrichtung eine weitere Bedienelementgruppe 400,
beispielsweise zur Steuerung einer Patientenliege (nicht dargestellt),
die innerhalb der Magnetspulenanordnung 31 positioniert
sein kann.The operating device 10 includes at least one control element group 100 for generating at least one output signal S1. I'm in the 1 shown embodiment are three control groups 100 - 300 for generating output signals S1-S6 for controlling the solenoid arrangement 31 intended. In addition, the operating device comprises a further operating element group 400 For example, for controlling a patient bed (not shown), within the magnet coil assembly 31 can be positioned.
Am
Beispiel der ersten Bedienelementgruppe 100 wird im Folgenden
die Funktionsweise der Bedienelementgruppen 100–300 beschrieben.
Die zweite 200 und die dritte Bedienelementgruppe 300 arbeiten
in gleicher Weise.The example of the first control group 100 Below is the operation of the control groups 100 - 300 described. The second 200. and the third control group 300 work in the same way.
Die
erste Bedienelementgruppe 100 umfasst ein erstes Bedienelement 110,
welches beispielsweise als Joystick ausgebildet sein kann, und ein
zweites Bedienelement 120. Durch eine Betätigung
des ersten 110 und/oder des zweiten Bedienelements 120 wird
ein Ausgangssignal S1 erzeugt bzw. verändert. Das erste
Bedienelement 110 befindet sich, wenn es nicht betätigt
wird, in einer Nullstellung, in der es keinen Einfluss auf das Ausgangssignal
S1 nimmt. Beispielsweise befindet sich das Bedienelement 110 in
der Nullstellung. Um das Ausgangssignal S1 zu variieren, kann das
erste Bedienelement 110 aus der Nullstellung ausgelenkt
werden, wobei die Auslenkung stufenlos erfolgen kann. Wenn das erste Bedienelement 110 als
Joystick ausgebildet ist, erfolgt die Auslenkung in einem ersten
Auslenkungsfreiheitsgrad als Kippbewegung in positiver oder negativer
Richtung einer Achse Ay1, wobei der Kippwinkel zwischen der Nullstellung
und der momentanen Stellung des Joysticks 110 das Ausgangssignal S1
bestimmt. Alternativ kann das erste Bedienelement 110 beispielsweise
auch als stufenlos einstellbarer Schiebe- oder Drehregler ausgebildet
sein.The first control group 100 includes a first operating element 110 , which may be formed for example as a joystick, and a second operating element 120 , By an actuation of the first 110 and / or the second operating element 120 an output signal S1 is generated or changed. The first control 110 when it is not actuated, it is in a zero position in which it has no influence on the output signal S1. For example, the control is located 110 in the zero position. In order to vary the output signal S1, the first operating element 110 be deflected from the zero position, the deflection can be made stepless. When the first control 110 is designed as a joystick, the deflection takes place in a first Auslenkungsfreiheitsgrad as a tilting movement in the positive or negative direction of an axis Ay1, wherein the tilt angle between the zero position and the current position of the joystick 110 the output signal S1 determined. Alternatively, the first operating element 110 for example, be designed as infinitely adjustable sliding or rotary control.
Wenn
der Joystick 110 in einer ersten Richtung, beispielsweise
in der 1 in Richtung der positiven Ay1-Achse ausgelenkt
wird, so wird ein positives Ausgangssignal S1 erzeugt, dessen Betrag
beispielsweise proportional zum Kippwinkel sein kann. Bei einer
Auslenkung in Richtung der negativen Ay1-Achse wird ein negatives
Ausgangssignal S1 erzeugt, dessen Betrag wiederum vom Kippwinkel
abhängt. Denkbar sind natürlich auch andere Zusammenhänge
zwischen dem Kippwinkel und dem Ausgangssignal, beispielsweise logarithmische
oder exponentielle Abhängigkeiten. Vorzugsweise kehrt der Joystick 110 nach
einer Betätigung, beispielsweise nach einer Auslenkung
in Richtung der positiven Ay1-Achse, selbständig in die
Nullstellung zurück, so dass das erste Bedienelement 110 keinen
Einfluss mehr auf das Ausgangssignal S1 nimmt. Alternativ kann das
erste Bedienelement 110 nach einer Betätigung
in der eingestellten Position bleiben, so dass das Ausgangssignal
S1 dementsprechend eingestellt bleibt.When the joystick 110 in a first direction, for example in the 1 is deflected in the direction of the positive Ay1 axis, so a positive output signal S1 is generated, the amount of which may be, for example, proportional to the tilt angle. In a deflection in the direction of the negative Ay1-axis, a negative output signal S1 is generated, the amount of which in turn depends on the tilt angle. Of course, other relationships between the tilt angle and the output signal are conceivable, for example, logarithmic or exponential dependencies. Preferably, the joystick reverses 110 after an operation, for example, after a deflection in the direction of the positive Ay1-axis, automatically back to the zero position, so that the first control element 110 no longer influences the output signal S1. Alternatively, the first operating element 110 remain in the set position after an actuation so that the output signal S1 remains set accordingly.
Das
zweite Bedienelement 120 beeinflusst ebenfalls das Ausgangssignal
S1. Im Unterschied zum ersten Bedienelement 110 bewirkt
eine Betätigung des zweiten Bedienelements 120 eine
diskrete Veränderung des Ausgangssignals S1 in vorgebbaren
Schritten. Im Ausführungsbeispiel der 1 umfasst
das zweite Bedienelement 120 ein erstes 121 und
ein zweites Einzelelement 122 sowie ein weiteres Einzelelement 125,
die jeweils vorzugsweise als Tastschalter ausgebildet sind. Bei
Betätigung des ersten Bedienelements 121 wird
das momentane Ausgangssignal S1 um einen vorgegebenen Betrag dS1
erhöht. Wird dagegen das zweite Bedienelement 122 betätigt,
so wird das Ausgangssignal S1 entsprechend um den Betrag dS1 verringert.
Betrag und Vorzeichen des Ausgangssignals S1 hängen demnach davon
ab, wie oft welches Einzelelement 121, 122 betätigt
wird. Eine Betätigung des weiteren Einzelelements 125 bewirkt,
dass das Ausgangssignal S1 auf Null gesetzt wird.The second control 120 also influences the output signal S1. In contrast to the first control element 110 causes an actuation of the second operating element 120 a discrete change of the output signal S1 in predetermined steps. In the embodiment of 1 includes the second control element 120 a first 121 and a second single element 122 as well as another single element 125 , which are each preferably designed as a key switch. Upon actuation of the first operating element 121 the instantaneous output signal S1 is increased by a predetermined amount dS1. Will, however, the second control 122 operated, the output signal S1 is correspondingly reduced by the amount dS1. The magnitude and sign of the output signal S1 therefore depend on how often which individual element 121 . 122 is pressed. An actuation of the further individual element 125 causes the output signal S1 to be set to zero.
Das
Ausgangssignal S1 dient dazu, die Endoskopiekapsel 20 in
einer der sechs Raumdimensionen, beispielsweise in Richtung der
Kapsellängsachse, zu bewegen. Um die Kapsel darüber
hinaus auch in weiteren Raumdimensionen bewegen zu können,
werden mit der Bedienungsvorrichtung weitere Ausgangssignale erzeugt.The output signal S1 serves to endoscopy capsule 20 to move in one of the six room dimensions, for example in the direction of the capsule longitudinal axis. In order to be able to move the capsule beyond that also in further space dimensions, further output signals are generated with the operating device.
Die
erste Bedienelementgruppe 100 kann mit Hilfe des ersten 110 und
des zweiten Bedienelements 120 neben dem Ausgangssig nal
S1 ein weiteres Ausgangssignal S2 erzeugen. Hierzu ist das erste
Bedienelement 110 in einem weiteren Auslenkungsfreiheitsgrad
aus der Nullstellung auslenkbar. Das als Joystick ausgebildete erste
Bedienelement 110 ist in positive oder negative Richtung
der weiteren Achse Axt verkippbar, wobei das weitere Ausgangssignal
S2 in Abhängigkeit vom Kippwinkel zwischen der Nullstellung
und der momentanen Stellung des Bedienelements 110 in dem
weiteren Auslenkungsfreiheitsgrad bestimmt wird. Der Kippwinkel
ist auch hier stufenlos einstellbar, der Zusammenhang zwischen dem
weiteren Ausgangssignal S2 und dem Kippwinkel kann wieder beispielsweise
proportional, logarithmisch oder exponentiell sein.The first control group 100 can with the help of the first 110 and the second operating element 120 in addition to the Ausgangssig signal S1 generate another output signal S2. This is the first control 110 in a further Auslenkungsfreiheitsgrad from the zero position deflected. The trained as a joystick first control 110 is tiltable in the positive or negative direction of the further axis ax, wherein the further output signal S2 in dependence on the tilt angle between the zero position and the current position of the operating element 110 is determined in the further Auslenkungsfreiheitsgrad. The tilt angle is also infinitely adjustable here, the relationship between the further output signal S2 and the tilt angle can again, for example, be proportional, logarithmic or exponential.
Wie
für den ersten Auslenkungsfreiheitsgrad beschrieben wurde,
kehrt der Joystick 110 auch nach einer Verkippung in Richtung
der Ax1-Achse, beispielsweise nach einer Auslenkung in Richtung
der positiven Ax1-Achse, selbständig in die Nullstellung zurück,
so dass das erste Bedienelement 110 keinen Einfluss mehr
auf das Ausgangssignal S2 nimmt. Alternativ kann das erste Bedienelement 110 nach
einer Betätigung in der eingestellten Position bleiben, so
dass das Ausgangssignal S2 dementsprechend eingestellt bleibt.As described for the first deflection degree of freedom, the joystick reverses 110 even after tilting in the direction of the Ax1 axis, for example after a deflection in the direction of the positive Ax1 axis, automatically back to the zero position, so that the first operating element 110 no longer influences the output signal S2. Alternatively, the first operating element 110 remain in the set position after an actuation, so that the output signal S2 remains set accordingly.
Das
zweite Bedienelement 120 beeinflusst ebenfalls das Ausgangssignal
S2, wobei eine Betätigung des zweiten Bedienelements 120 eine
diskrete Veränderung des Ausgangssignals S2 in vorgebbaren
Schritten bewirkt. Im Ausführungsbeispiel der 1 umfasst
das zweite Bedienelement 120 neben dem ersten 121,
dem zweiten 122 und dem weiteren Einzelelement 125 auch
ein drittes 123 und ein viertes Einzelelements 124,
die ebenfalls vorzugsweise als Tastschalter ausgebildet sind. Bei
Betätigung des dritten Bedienelements 123 wird
das momentane Ausgangssignal S2 um einen vorgegebenen Betrag dS2
verringert. Wird dagegen das vierte Bedienelement 124 betätigt,
so wird das Ausgangssignal S2 entsprechend um den Betrag dS2 erhöht.
Betrag und Vorzeichen des Ausgangssignals S2 hängen demnach
davon ab, wie oft welches Einzelelement 123, 124 betätigt
wird. Eine Betätigung des weiteren Einzelelements 125 bewirkt,
dass auch das Ausgangssignal S2 auf Null gesetzt wird.The second control 120 also influences the output signal S2, wherein an actuation of the second operating element 120 causes a discrete change of the output signal S2 in predetermined steps. In the embodiment of 1 includes the second control element 120 next to the first 121 , the second 122 and the further individual element 125 also a third one 123 and a fourth single element 124 , which are also preferably designed as a key switch. Upon actuation of the third control element 123 the instantaneous output signal S2 is reduced by a predetermined amount dS2. Will, however, the fourth control 124 actuated, the output signal S2 is correspondingly increased by the amount dS2. The magnitude and sign of the output signal S2 thus depend on how often which individual element 123 . 124 is pressed. An actuation of the further individual element 125 causes the output signal S2 to be set to zero.
Für
den Fall, dass das erste 121 oder das zweite Einzelelement 122 betätigt
wird, während das erste Bedienelement 110 im ersten
Auslenkungsfreiheitsgrad, d. h. beispielsweise in positive oder
negative Richtung der Ay1-Achse, aus der Nullstellung ausgelenkt
ist, so ergibt sich das Ausgangssignal S1 als Summe der Ausgangswerte
der Bedienelemente 110 und 120. Alternativ wird
das Ausgangssignal S1 auf ein ganzzahliges Vielfaches des vorgebbaren
Betrages dS1 gesetzt. Dabei wird dasjenige ganzzahlige Vielfache
ausgewählt, das am nächsten an dem durch das erste
Bedienelement 110 alleine vorgegebenen Ausgangssignal liegt.
Beispielsweise wird durch die Auslenkung des ersten Bedienelements 110 ein
Ausgangssignal S1 = 74 (beliebige Einheiten) erzeugt, während
dS1 = 5 vorgegeben ist. Eine Betätigung des ersten Einzelelementes 121 bewirkt
dann, dass ein Ausgangssignal S1 = 75 erzeugt wird. Entsprechendes
gilt für den Fall, dass das dritte 123 oder das
vierte Einzelelement 124 betätigt wird, während das
erste Bedienelement 110 im zweiten Auslenkungsfreiheitsgrad,
d. h. in positive oder negative Richtung der Ax1-Achse, aus der
Nullstellung ausgelenkt ist.In the event that the first 121 or the second single element 122 is pressed while the first control 110 in the first Auslenkungsfreiheitsgrad, ie, for example, in the positive or negative direction of the Ay1-axis, is deflected from the zero position, the output signal S1 results as the sum of the output values of the controls 110 and 120 , Alternatively, the output signal S1 is set to an integer multiple of the predeterminable amount dS1. In this case, that integer multiple is selected which is closest to that through the first operating element 110 alone predetermined output signal is. For example, by the deflection of the first control element 110 produces an output signal S1 = 74 (arbitrary units) while dS1 = 5 is given. An actuation of the first single element 121 then causes an output signal S1 = 75 to be generated. The same applies in the event that the third 123 or the fourth single element 124 is pressed while the first control 110 in the second Auslenkungsfreiheitsgrad, ie in the positive or negative direction of the Ax1-axis, is deflected from the zero position.
Alternativ
kann auch das zweite Bedienelement 120 beispielsweise als
Joystick ausgebildet sein, der jedoch in digitaler Weise arbeitet
und beispielsweise bei einer Auslenkung über einen vorgebbaren
Schwellwert hinaus lediglich wie die oben beschriebenen Taster 121–125 bewirkt,
dass das entsprechende Ausgangssignal S1 bzw. S2 um den vorgebbaren
Betrag dS1 bzw. dS2 verändert wird.Alternatively, also the second operating element 120 For example, be designed as a joystick, which, however, works in a digital manner and, for example, in a deflection beyond a predetermined threshold addition only as the buttons described above 121 - 125 causes the corresponding output signal S1 or S2 is changed by the predetermined amount dS1 or dS2.
Das
weitere Ausgangssignal S2 dient dazu, die Endoskopiekapsel in einer
weiteren der sechs Raumdimensionen zu bewegen. Beispielsweise kann
das Ausgangssignal S2 dazu verwendet werden, eine Rotation um die
Kapsellängsachse zu bewirken.The further output signal S2 serves to move the endoscopy capsule in a further one of the six spatial dimensions. For example the output signal S2 can be used to effect a rotation about the capsule longitudinal axis.
Die
zweite 200 und die dritte Bedienelementgruppe 300 arbeiten
in gleicher Weise wie die erste Bedienelementgruppe 100.
Die zweite Bedienelementgruppe kann demnach verwendet werden, um zwei
weitere Ausgangssignale S3, S4 zu erzeugen. Dabei kann das Ausgangssignal
S3 eine Bewegung der Endoskopiekapsel in Richtung einer ersten Kapselquerachse
bewirken, die senkrecht auf der Kapsellängsachse steht,
während das Ausgangssignal S4 eine Verdrehung der Kapsel
um diese Achse bewirkt. Dementsprechend kann die dritte Bedienelementgruppe 300 zwei
Ausgangssignale S5, S6 erzeugen, wobei das Ausgangssignal S5 eine
Bewegung in Richtung einer zweiten Kapselquerachse bewirken kann,
die senkrecht auf der Kapsellängsachse und der ersten Kapselquerachse
steht, während das Ausgangssignal S6 die entsprechende
Verdrehung der Kapsel um die zweite Kapselquerachse bewirkt. Die
Zuordnung der Raumdimensionen zu den Ausgangssignalen S1–S6
kann jedoch auch in beliebiger anderer Weise erfolgen.The second 200. and the third control group 300 work in the same way as the first control group 100 , Accordingly, the second group of controls may be used to generate two more outputs S3, S4. In this case, the output signal S3 can cause a movement of the endoscopy capsule in the direction of a first capsule transverse axis, which is perpendicular to the capsule longitudinal axis, while the output signal S4 causes a rotation of the capsule about this axis. Accordingly, the third control group 300 generate two output signals S5, S6, wherein the output signal S5 can cause a movement in the direction of a second capsule transverse axis, which is perpendicular to the capsule longitudinal axis and the first capsule transverse axis, while the output signal S6 causes the corresponding rotation of the capsule about the second capsule transverse axis. However, the assignment of the spatial dimensions to the output signals S1-S6 can also be done in any other way.
Die
Bedienvorrichtung erzeugt demnach mit den Bedienelementgruppen 100, 200, 300 sechs Ausgangssignale
S1–S6, die zur Manövrierung der Endoskopiekapsel
in sechs Raumdimensionen an die Steuerung übertragen werden.
In der Steuerung werden die Ausgangssignale S1–S6 verwendet,
um Steuersignale für die Magnetspulenanordnung zu berechnen.
Die Steuersignale geben die Bestromung der Einzelspulen der Magnetspulenanordnung
vor, so dass Magnetfeldkomponenten und/oder Gradientenfelder erzeugt
werden, die die gewünschte Bewegung der Endoskopiekapsel
bewirken.The operating device thus generates with the control groups 100 . 200. . 300 six output signals S1-S6, which are transmitted to the controller for maneuvering the endoscopy capsule in six room dimensions. In the controller, the output signals S1-S6 are used to calculate control signals for the solenoid assembly. The control signals specify the energization of the individual coils of the magnet coil arrangement, so that magnetic field components and / or gradient fields are produced which bring about the desired movement of the endoscopy capsule.
Die
vierte Bedienelementgruppe 400 arbeitet im Wesentlichen
wie die übrigen Bedienelementgruppen, weist jedoch nur
einen Auslenkungsfreiheitsgrad auf und erzeugt daher nur ein Ausgangssignal S7.
Das erste Bedienelement 410 der vierten Bedienelementgruppe 400,
beispielsweise ein Joystick, ist demnach nur um eine (gedachte)
Achse Ax4, die der Ax1-Achse entspricht, stufenlos verkippbar. Das zweite
Bedienelement 420 der vierten Bedienelementgruppe 400 umfasst
ein erstes 421, ein zweites 422 und ein weiteres
Einzelelement 423 zur schrittweisen Einstellung des Ausgangssignals
S7. In Abhängigkeit vom Ausgangssignal S7 kann beispielsweise
eine Verschiebung eines Patiententisches erfolgen. Ist ein in zwei
Raumdimensionen verschiebbarer Patiententisch vorgesehen, weist
die vierte Bedienelementgruppe 400 entsprechend zwei Ausgangssignale
S7 und S8 auf.The fourth control group 400 operates essentially like the other control groups, but has only one Auslenkungsfreiheitsgrad and therefore generates only an output signal S7. The first control 410 the fourth control group 400 , For example, a joystick, is therefore only about an imaginary axis Ax4, which corresponds to the Ax1 axis, continuously tiltable. The second control 420 the fourth control group 400 includes a first 421 , a second one 422 and another single element 423 for the stepwise adjustment of the output signal S7. Depending on the output signal S7, for example, a displacement of a patient table can take place. If a patient table which can be displaced in two room dimensions is provided, the fourth operating element group has 400 corresponding to two output signals S7 and S8.
Für
jede der Bedienelementgruppen 100, 200, 300, 400 ist
ein Modusschalter 190, 290, 390, 490 vorgesehen.
Mit Hilfe des Modusschalters kann ausgewählt werden, ob
die Ausgangssignale einer Bedienelementgruppe Sollgeschwindigkeiten
vorgeben, mit denen die Endoskopiekapsel bewegt werden soll, oder
eine anzufahrende Position bzw. eine zu erreichende Verdrehung um
eine Achse, oder eine Soll-Kraft, oder aber ein Soll-Drehmoment.For each of the control groups 100 . 200. . 300 . 400 is a mode switch 190 . 290 . 390 . 490 intended. With the aid of the mode switch, it is possible to select whether the output signals of a control group specify target speeds with which the endoscopy capsule is to be moved, or a position to be approached or a rotation to be achieved about an axis, or a setpoint force, or a desired torque ,
Die 2 zeigt
eine zweite Ausführungsform der Bedienvorrichtung, wobei
nur die erste Bedienelementgruppe 100 dargestellt ist.
Die übrigen Bedienelementgruppen 200–400 sind
entsprechend ausgestaltet.The 2 shows a second embodiment of the operating device, wherein only the first operating element group 100 is shown. The remaining control groups 200. - 400 are designed accordingly.
Das
erste Bedienelement 110 kann in der zweiten Ausführungsform
sowohl für eine kontinuierliche als auch für eine
diskrete Einstellung des Ausgangssignals S1 verwendet werden. Das
erste Bedienelement 110 ist wie oben beschrieben ausgebildet
und zumindest in einem ersten Freiheitsgrad stufenlos auslenkbar,
um das Ausgangssignal S1 zu erzeugen. Das zweite Bedienelement 120 umfasst
an Stelle der Einzelelemente 121–124 lediglich
ein Einzelelement 126 sowie das weitere Einzelelement 125.
Wie oben beschrieben bewirkt eine Auslenkung des ersten Bedienelements 110 aus
der Nullstellung eine entsprechende stufenlose Erzeugung des Ausgangssignals
S1. Wird das Einzelelement 126 betätigt, während
das erste Bedienelement 110 ausgelenkt ist, so wird das
Ausgangssignal S1 auf ein ganzzahliges Vielfaches des vorgebbaren
Betrages dS1 gesetzt. Dabei wird dasjenige ganzzahlige Vielfache
ausgewählt, das am nächsten an dem durch das erste
Bedienelement 110 alleine vorgegebenen Ausgangssignal liegt.
Wird nun das Einzelelement 126 nach Betätigung
nicht wieder losgelassen, so kann das Ausgangssignal S1 mit Hilfe
des ersten Bedienelements 110 in diskreten Schritten dS1
variiert werden. Beispielsweise wird das Ausgangssignal S1 um dS1
erhöht, wenn das Bedienelement 110 in Richtung
der positiven Ay1-Achse über einen Schwellwert hinaus ausgelenkt
wird. Entsprechend wird das Ausgangssignal S1 um dS1 verringert,
wenn das Bedienelement 110 in Richtung der negativen Ay1-Achse über
einen Schwellwert hinaus ausgelenkt wird. Eine Betätigung
des weiteren Einzelelements 125 bewirkt, dass das Ausgangssignal
S1 auf Null gesetzt wird.The first control 110 In the second embodiment, it can be used for both continuous and discrete adjustment of the output signal S1. The first control 110 is formed as described above and steplessly deflectable at least in a first degree of freedom to produce the output signal S1. The second control 120 includes in place of the individual elements 121 - 124 only a single element 126 as well as the further single element 125 , As described above, a deflection of the first operating element 110 from the zero position, a corresponding stepless generation of the output signal S1. Becomes the single element 126 pressed while the first control 110 is deflected, the output signal S1 is set to an integer multiple of the predetermined amount dS1. In this case, that integer multiple is selected which is closest to that through the first operating element 110 alone predetermined output signal is. Will now be the single element 126 after actuation not released again, so the output signal S1 using the first control element 110 be varied in discrete steps dS1. For example, the output signal S1 is increased by dS1 when the operating element 110 is deflected in the direction of the positive Ay1 axis beyond a threshold. Accordingly, the output signal S1 is reduced by dS1 when the operating element 110 is deflected in the direction of the negative Ay1 axis beyond a threshold. An actuation of the further individual element 125 causes the output signal S1 to be set to zero.
Gleiches
gilt ggf. für das weitere Ausgangssignal S2 bzw. für
den zweiten Auslenkungsfreiheitsgrad, d. h. bei festgehaltenem Einzelelement 126 wird
durch eine Auslenkung des ersten Bedienelements 110 im
zweiten Auslenkungsfreiheitsgrad über einen Schwellwert
das Ausgangssignal S2 in diskreten Schritten dS2 variiert. Alternativ
hierzu kann für den zweiten Auslenkungsfreiheitsgrad ein
weiteres, eigenes Einzelelement 127 vorgesehen sein, das
die Funktion des Einzelelements 126 für den zweiten Auslenkungsfreiheitsgrad übernimmt.
Selbstverständlich ist die zweite Ausführungsform
auch auf die übrigen Bedienelementgruppen 200, 300, 400 übertragbar.The same applies if necessary for the further output signal S2 or for the second Auslenkungsfreiheitsgrad, ie with a held individual element 126 is due to a deflection of the first operating element 110 in the second Auslenkungsfreiheitsgrad over a threshold value, the output signal S2 in discrete steps dS2 varies. Alternatively, for the second Auslenkungsfreiheitsgrad another own individual element 127 be provided that the function of the single element 126 for the second deflection degree of freedom. Selbstver Of course, the second embodiment is also on the other control groups 200. . 300 . 400 transferable.
Zusätzlich
oder alternativ kann wie in 3 dargestellt
je Bedienelementgruppe neben dem ersten 110 und dem zweiten
Bedienelement 120 ein drittes Bedienelement 130 umfassend
Einzelelemente 131, 132 vorgesehen sein, mit denen
der maximal erzeugbare Betrag S1max des
Ausgangssignals S1 einstellbar ist (siehe 5). Das
erste 110 und das zweite Bedienelement 120 sind
in der 3 nur noch symbolisch dargestellt und wie im Zusammenhang mit
der 1 oder der 2 beschrieben
ausgebildet. Das Ausgangssignal S1 lässt sich im Wertebereich
zwischen S1min und S1max variieren,
wobei gilt S1min = –S1max.
Ausgehend von einem Standardwert S1max,ref bewirkt
ein einmaliges Betätigen des Einzelelements 131,
dass der Maximalwert S1max um einen vorgebbaren
Betrag dS1 vergrößert wird, während der
Minimalwert S1min entsprechend um dS1 ver kleinert
wird. Nochmaliges Betätigen des Einzelelements 131 bewirkt
eine weitere Vergrößerung um dS1, so dass für
das maximale Ausgangssignal S1max gilt S1max – S1max,ref +
2·dS1. Entsprechendes gilt für S1min.
Einfache oder mehrfache Betätigung des Einzelelements 132 bewirkt
dementsprechend eine Verringerung des maximal erzeugbaren Ausgangssignals
S1max um jeweils dS1max.
Entsprechendes gilt ggf. für das weitere Ausgangssignal
S2max bzw. für den zweiten Auslenkungsfreiheitsgrad,
wobei die Einstellung von S2max mit denselben
Einzelelementen 131, 132 oder mit zusätzlichen
Einzelelementen (nicht dargestellt) erfolgen kann.Additionally or alternatively, as in 3 represented per control group next to the first 110 and the second operating element 120 a third control 130 comprising individual elements 131 . 132 be provided with which the maximum producible amount S1 max of the output signal S1 is adjustable (see 5 ). The first 110 and the second control 120 are in the 3 only symbolically represented and how in connection with the 1 or the 2 described trained. The output signal S1 can be varied in the value range between S1 min and S1 max , where S1 min = -S1 max . Starting from a standard value S1 max, ref effects a single actuation of the individual element 131 in that the maximum value S1 max is increased by a predefinable amount dS1, while the minimum value S1 min is correspondingly reduced by dS1. Pressing the single element again 131 causes a further increase by dS1, so that for the maximum output signal S1 max is S1 max - S1 max, ref + 2 · dS1. The same applies to S1 min . Single or multiple actuation of the single element 132 accordingly causes a reduction of the maximum producible output signal S1 max by dS1 max . The same applies, if appropriate, to the further output signal S2 max or to the second deflection degree of freedom, wherein the setting of S2 max with the same individual elements 131 . 132 or with additional individual elements (not shown) can take place.
In ähnlicher
Weise kann auch vorgesehen sein, dass der Wertebereich des Ausgangssignals S1,
der zwischen S1min und S1max liegt,
verschiebbar ist. Hierzu ist gemäß 4 eine
vierte Bedienelementgruppe 140 mit Einzelelementen 141, 142 vorgesehen,
die zusätzlich zu der ersten 110, der zweiten 120 und
ggf. der dritten Bedienelementgruppe 130 in der Bedienvorrichtung
integriert sein kann. Ausgehend von einer Standardeinstellung, in
der S1min = S1min,ref und
S1max = S1max,ref sowie
S1min,ref = –S1max,ref Gültigkeit
hat, kann durch Betätigen eines Einzelelements 141 einer
vierten Bedienelementgruppe 140 der Wertebereich um einen
Betrag dS1shift ins Positive verschoben
werden (siehe 6), d. h. S1min =
S1min,ref + dS1shift und
S1max = S1max,ref +
dS1shift. Nochmaliges Betätigen
des Einzelelements 141 bewirkt eine weitere Verschiebung
um +dS1shift. Dementsprechend bewirkt das
Betätigen eines weiteren Einzelelements 142 der
vierten Bedienelementgruppe 140 eine negative Verschiebung des
Wertebereichs um -dS1shift.Similarly, it can also be provided that the value range of the output signal S1, which is between S1 min and S1 max, is displaceable. This is according to 4 a fourth control group 140 with individual elements 141 . 142 provided in addition to the first 110 , The second 120 and possibly the third control group 130 can be integrated in the operating device. Starting from a standard setting, in which S1 min = S1 min, ref and S1 max = S1 max, ref as well as S1 min, ref = -S1 max, ref has validity, can be activated by pressing a single element 141 a fourth control group 140 the value range is shifted by an amount dS1 shift into positive (see 6 ), ie S1 min = S1 min, ref + ds1 shift and S1 max = S1 max, ref + ds1 shift . Pressing the single element again 141 causes a further shift by + dS1 shift . Accordingly, the actuation of another single element causes 142 the fourth control group 140 a negative shift of the value range by -dS1 shift .
In
der obigen Beschreibung werden die Ausgangssignale S1–S6
verwendet, um eine anzufahrende Position oder eine Geschwindigkeit
exakt einzustellen. Die Bedienvorrichtung 10 kann jedoch
allgemeiner dazu verwendet werden, einen beliebigen Führungsparameter
des medizinischen Gerätes 20 exakt einzustellen,
wobei als Führungsparameter vorzugsweise die Position,
die Geschwindigkeit oder auf das medizinische Gerät 20 auszuübende
Kräfte oder Drehmomente vorgesehen sind.In the above description, the output signals S1-S6 are used to exactly set a position to be approached or a speed. The operating device 10 however, more generally, it may be used to control any medical device management parameter 20 adjust exactly, as a guide parameter preferably the position, the speed or on the medical device 20 to be exerted forces or torques are provided.
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