DE102009013573A1 - Endoscopy capsule comprises biocompatible casing in which magnet element is provided for navigation of magnetic field that is produced from extreme magnetic system, where sensor device is provided for detecting medicinally relevant data - Google Patents

Endoscopy capsule comprises biocompatible casing in which magnet element is provided for navigation of magnetic field that is produced from extreme magnetic system, where sensor device is provided for detecting medicinally relevant data Download PDF

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Abstract

The endoscopy capsule (1) comprises a biocompatible casing (2) in which a magnet element (3) is provided for navigation of a magnetic field that is produced from an extreme magnetic system. A sensor device is provided for detecting the medicinally relevant data, where a therapy device is provided for processing a therapy unit. The housing partially has a nano-structure at its outer area.

Description

Die Erfindung betrifft eine Endoskopiekapsel mit einem biokompatiblen Gehäuse, in dem wenigstens ein Magnetelement zur Navigation mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes sowie wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung medizinisch relevanter Daten und/oder wenigstens eine Therapievorrichtung zur Verabreichung eines Therapiemittels angeordnet sind.The The invention relates to an endoscopy capsule with a biocompatible Housing in which at least one magnetic element for navigation by means of a magnetic field which can be generated by an external magnet system and at least one sensor device for detecting medical relevant data and / or at least one therapy device for Administration of a therapeutic agent are arranged.

Eine derartige Endoskopiekapsel, die auch als Kapselendoskop bezeichnet wird, ist beispielsweise aus der DE 101 42 253 C1 sowie aus der korrespondierenden US 2003/0060702 A1 bekannt. und wird dort als ”Endoroboter” bzw. ”endo-robot” bezeichnet. Der aus der DE 101 42 253 C1 bekannte Endoroboter kann mittels eines Magnetfeldes, das von einem externen (d. h. außerhalb des Patienten angeordneten) Magnetsystem (Spulensystem) erzeugt wird, in einem Hohlorgan (z. B. Magen-Darm-Trakt) eines Patienten navigiert werden. Über ein integriertes System zur Lagekontrolle, das eine Positionsmessung des Endoroboters und eine automatische Regelung des Magnetfeldes bzw. der Spulenströme umfasst, können automatisch Änderungen der Lage des Endoroboters im Hohlorgan des Patienten erkannt und kompensiert werden. Weiterhin kann der Endoroboter gezielt in gewünschte Regionen des Hohlorgans navigiert werden. Diese Art der Kapselendoskopie wird deshalb auch als MGCE (Magnetically Guided Capsule Endoscopy – magnetisch geführte Kapselendoskopie) bezeichnet.Such an endoscopy capsule, which is also referred to as a capsule endoscope is, for example, from DE 101 42 253 C1 as well as from the corresponding US 2003/0060702 A1 known. and is referred to there as "endorobot" or "endo-robot". The from the DE 101 42 253 C1 Known endorobots may be navigated in a hollow organ (eg, gastrointestinal tract) of a patient by means of a magnetic field generated by an external (ie, outside the patient) magnet system (coil system). An integrated system for position control, which includes a position measurement of the endo-robot and an automatic control of the magnetic field or the coil currents, can automatically detect and compensate for changes in the position of the endorobot in the hollow organ of the patient. Furthermore, the endorobot can be specifically navigated to desired regions of the hollow organ. This type of capsule endoscopy is therefore also referred to as MGCE (Magnetically Guided Capsule Endoscopy - magnetically guided capsule endoscopy).

Bei einer Gastroskopie (endoskopisch durchgeführte Untersuchung des menschlichen oder tierischen Magens) wird die Endoskopiekapsel dem Patienten oral verabreicht und gelangt über die Speiseröhre in den Magen. während der Gastroskopie (flüssige Phase der MGCE) werden verschiedene Größen, Messwerte oder Proben im Inneren des Magens aufgenommen und einem Arzt oder Assistenten zur Auswertung zur Verfügung gestellt. Bei spielsweise werden Inhaltsstoffe oder Konzentrationen des Mageninhalts gemessen, die chemische Zusammensetzung des Magensaftes bestimmt oder Bilddaten von der Magenschleimhaut gesammelt.at a gastroscopy (endoscopically performed examination of the human or animal stomach) becomes the endoscopy capsule administered orally to the patient and passes over the esophagus in the stomach. during gastroscopy (liquid Phase of MGCE) will be different sizes, readings or samples taken inside the stomach and a doctor or Assistants provided for evaluation. For example Ingredients or concentrations of gastric contents are measured, the chemical composition of the gastric juice determines or image data of the gastric mucosa collected.

Zur Übertragung von Messdaten aus dem Inneren des Magens steht die Endoskopiekapsel beispielsweise über eine Funkverbindung mit einer in der Nähe des Patienten aufgestellten Übertragungsstation in Verbindung. Zur gezielten Aufnahme von Mess- und/oder Bilddaten aus bestimmten Regionen des Magens ist die Endoskopiekapsel entsprechend magnetisch navigierbar. Im Gegensatz zur konventionellen Gastroskopie wird der Magen bei der Kapselendoskopie nicht mit einem Gas, sondern mit Hilfe einer zugeführten Flüssigkeit (Trinklösung, z. B. Wasser) aufgeweitet, die wahlweise mit einer Magensonde in den Magen des Patienten verbracht wird oder die dem Patienten zur selbstständigen Aufnahme verabreicht wird.For transmission From measured data from the inside of the stomach stands the endoscopy capsule For example, via a radio link with a in the Near the patient's transfer station in connection. For targeted recording of measurement and / or image data from certain regions of the stomach, the endoscopy capsule is correspondingly magnetic navigable. Unlike conventional gastroscopy the stomach at the capsule endoscopy not with a gas, but with the help of a supplied liquid (drinking solution, z. As water), optionally with a nasogastric tube in the patient's stomach is spent or the patient's stomach self-administered intake.

Obwohl die Endoskopiekapsel ein höheres spezifisches Gewicht als die zugeführte Flüssigkeit (Trinklösung) aufweist, sinkt die Endoskopiekapsel aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit nicht, sondern schwimmt in der Flüssigkeit. Um die Endoskopiekapsel gegen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit zum Absinken zu bringen, werden ca. 1,5 mN benötigt. Demgegenüber werden zum Navigieren der Endoskopiekapsel an der Oberfläche der Flüssigkeit oder im abgetauchten Zustand (Endoskopiekapsel ist vollständig von der Flüssigkeit umgeben) nur ca. 0,1 mN bis 0,2 mN benötigt. Das externe Magnetsystem, das das Magnetfeld für die Navigation der Endoskopiekapsel erzeugt, und das Magnetelement, das innerhalb des Gehäuses der Endoskopiekapsel angeordnet ist, müssen somit für die vergleichsweise großen Kräfte für das Abtauchen der Endoskopiekapsel ausgelegt sein. Die Baugröße für das externe Magnetsystem und damit auch der Energieverbrauch sowie die Kosten werden hierdurch maßgeblich bestimmt.Even though the endoscopy capsule has a higher specific gravity than the added liquid (drink solution) has decreased, the endoscopy capsule due to the surface tension not the liquid, but floats in the liquid. To the endoscopy capsule against the surface tension of the Liquid to bring down, about 1.5 mN needed. In contrast, to navigate the Endoscopy capsule on the surface of the fluid or in the submerged state (endoscopy capsule is complete surrounded by the liquid) only about 0.1 mN to 0.2 mN needed. The external magnet system, which is the magnetic field generated for the navigation of the endoscopy capsule, and that Magnetic element inside the housing of the endoscopy capsule Thus, for the comparatively great powers for submerging the endoscopy capsule be designed. The size for the external magnet system and therefore also the energy consumption as well as the Costs are thereby determined significantly.

Alternativ zu stärkeren Magneten, mit denen die benötigten stärkeren Magnetfelder und stärkeren Gradienten erzeugt wer den können, ist es auch möglich, die Endoskopiekapsel durch das Ausführen komplizierter Bewegungen zum Abtauchen zu veranlassen. So kann die Endoskopiekapsel durch komplizierte Regelmechanismen in Resonanzschwingungen versetzt oder zum Kippen gebracht werden, wodurch die Endoskopiekapsel benetzt wird und anschließend abtaucht.alternative to stronger magnets, with which the needed stronger magnetic fields and stronger gradients whoever can, it is also possible, the Endoscopy capsule by performing complicated movements to induce to descend. So can the endoscopy capsule through complicated control mechanisms are put into resonance vibrations or be tipped, which wets the endoscopy capsule is and then submerged.

Unabhängig davon, auf welche Weise das Abtauchen der Endoskopiekapsel in der vom Patienten aufgenommenen Flüssigkeit realisiert wird, ist eine manuelle Steuerung der Endoskopiekapsel durch einen Bediener schwierig, da eine geringe vertikale Kraft auf die Endoskopiekapsel nicht zum Abtauchen der Endoskopiekapsel führt. Ein Abtauchen kann erst erreicht werden, wenn eine vergleichsweise hohe Kraft auf die Endoskopiekapsel ausgeübt wird. Dabei wird die Kapsel sehr stark nach unten beschleunigt, was für eine Orientierung der Endoskopiekapsel ausgesprochen ungünstig ist.Independently of how the descent of the endoscopy capsule in the realized by the patient liquid is realized, is a manual control of the endoscopy capsule by an operator difficult as a small vertical force on the endoscopy capsule does not lead to the descent of the endoscopy capsule. A dive can be achieved only when a comparatively high force on the Endoscopy capsule is exercised. At the same time the capsule becomes very accelerated down sharply, what an orientation the endoscopy capsule is extremely unfavorable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Endoskopiekapsel zu schaffen, die bei einer Gastroskopie ein Abtauchen mit einem geringeren Kraftaufwand ermöglicht.task Therefore, it is the object of the present invention to provide an endoscopy capsule to create a descent with a gastroscopy allows less effort.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Endoskopiekapsel gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The The object is achieved by an endoscopy capsule solved according to claim 1. advantageous Embodiments of the endoscopy capsule according to the invention are each the subject of further claims.

Die Endoskopiekapsel nach Anspruch 1 umfasst ein biokompatibles Gehäuse, in dem wenigstens ein Magnetelement zur Navigation mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes sowie wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung medizinisch relevanter Daten und/oder wenigstens eine Therapievorrichtung zur Verabreichung eines Therapiemittels angeordnet sind. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse an seiner Außenfläche zumindest teilweise eine Nano-Strukturierung auf.The The endoscopic capsule according to claim 1 comprises a biocompatible housing, in which at least one magnetic element for navigation by means of one of an external magnetic system can be generated magnetic field and at least a sensor device for acquiring medically relevant data and / or at least one therapy device for administering a Therapy means are arranged. According to the invention the housing on its outer surface at least partially a nano-structuring.

Bei der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel wird die Nano-Strukturierung der Außenfläche des Gehäuses der Endoskopiekapsel (im Folgenden auch als Kapseloberfläche bezeichnet) während des Herstellungsprozesses des Gehäuses eingeprägt. Dies kann z. B. durch gesputterte Oxidschichten auf vorzugsweise durchsichtigen Glas- oder Kunststoffsubstraten erfolgen.at the endoscopy capsule according to the invention is the Nano-structuring of the outer surface of the housing the endoscopy capsule (hereinafter also referred to as capsule surface referred to) during the manufacturing process of the housing imprinted. This can be z. B. by sputtered oxide layers on preferably transparent glass or plastic substrates respectively.

Ein weiteres Verfahren zum Aufbringen einer Nanostruktur ist das Aufbringen von Nanopartikeln auf die Oberfläche des Gehäuses. Die Nanopartikel dienen dann als Nanomaske für wenigstens einen nachfolgenden Ätzprozess. Entsprechende Nanostrukturen werden beispielsweise durch reaktives Ionenätzen auf die darunter liegende Außenfläche des Gehäuses übertragen Nach der Übertragung des vorgegebenen Nanomusters auf die darunterliegende Außenfläche des Gehäuses (Nanolithographie) werden die Nanopartikel wieder von der Oberfläche des Gehäuses entfernt. Da die Nanopartikel lediglich als Nanomaske während des Ätzprozesses dienen, müssen die Nanopartikel nicht notwendigerweise biokompatibel sein. Der eigentliche Ätzprozess verändert lediglich die mechanischen Eigenschaften der Kapseloberfläche, nicht jedoch ihre biologischen Eigenschaften. Ein ursprünglich biokompatibles Gehäuse ist also auch nach Abschluss des Ätzprozesses biokompatibel.One Another method of applying a nanostructure is application of nanoparticles on the surface of the housing. The nanoparticles then serve as a nanomask for at least a subsequent etching process. Corresponding nanostructures For example, by reactive ion etching on the transferred underlying outer surface of the housing After the transfer of the given nanopattern to the underlying outer surface of the housing (Nanolithography), the nanoparticles are returned to the surface of the Housing removed. Because the nanoparticles merely serve as nanomask serve during the etching process the nanoparticles are not necessarily biocompatible. Of the actual etching process only changes the mechanical properties of the capsule surface, not but their biological properties. An original biocompatible housing is therefore also after completion of the etching process biocompatible.

Dadurch, dass die Außenfläche des Gehäuses der Endoskopiekapsel eine Nano-Strukturierung aufweist, wird die hydrophile Oberfläche (vollständige Benetzung der Oberfläche, Kontaktwinkel gegenüber Wasser nahe 0°) der Endoskopiekapsel hydrophobisiert. Bei einer entsprechend starken Hydrophobisierung der Oberfläche ziehen sich Flüssigkeitstropfen, welche die Oberfläche berühren zu fast kugelförmigen Tropfen zusammen und es treten Kontaktwinkel von über 160° (superhydrophobe Oberfläche) auf. Die mit einer Nano-Strukturierung versehenen Teile der Außenfläche des Gehäuses der Endoskopiekapsel weisen somit nur eine extrem geringe Benetzbarkeit auf. Die Flüssigkeit gleitet ohne jegliche Flüssigkeitsrückstände an den mit einer Nano-Strukturierung versehenen Teilen der Kapseloberfläche herunter, die Flüssigkeit perlt sozusagen ab. Bei der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel tritt bei den mit einer Nano-Strukturierung versehenen Bereichen der Außenfläche des Gehäuses somit praktisch keine Benetzung auf.Thereby, that the outer surface of the housing of the Endoscopy capsule has a nano-structuring, the hydrophilic Surface (complete wetting of the surface, Contact angle to water near 0 °) of the endoscopy capsule hydrophobized. With a correspondingly strong hydrophobization the surface drips liquid droplets, which touch the surface to almost spherical Drops together and there are contact angles of over 160 ° (superhydrophobic Surface). Those provided with a nano-structuring Parts of the outer surface of the housing Endoscopy capsule thus have only an extremely low wettability on. The liquid slides without any liquid residues on the nano-structured parts of the capsule surface down, the liquid rolls off, so to speak. In the inventive Endoscopy capsule occurs in the nano-structured areas the outer surface of the housing thus practical no wetting on.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird aufgrund der superhydrophoben Oberfläche der Einfluss der Oberflächenspannung der dem Magen zugeführten Flüssigkeit auf die Endoskopiekapsel signifikant reduziert. Dies wird auch als Lotusblüteneffekt bezeichnet. Der Lotusblüteneffekt reduziert damit die Kraft, die erforderlich ist, um die Endoskopiekapsel nach Anspruch 1 zum Abtauchen in der dem Magen zugeführten Flüssigkeit (Trinklösung, z. B. Wasser) zu veranlassen, sie also ”unter Wasser” zu ziehen.at the solution according to the invention is due the superhydrophobic surface of the influence of the surface tension the liquid supplied to the stomach on the Endoscopy capsule significantly reduced. This is also called lotus flower effect. The lotus flower effect thus reduces the force required is to the endoscopy capsule according to claim 1 for diving in the the liquid supplied to the stomach (drinking solution, z. As water), so they "under water" too pull.

Das externe Magnetsystem, das das Magnetfeld für die Navigation der Endoskopiekapsel erzeugt, und das Magnetelement, das innerhalb des Gehäuses der Endoskopiekapsel angeordnet ist, müssen bei der erfindungsgemäßen Lösung somit nicht mehr für die vergleichsweise großen Kräfte für das Abtauchen der Endoskopiekapsel in einer Flüssigkeit ausgelegt sein. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel müssen für das Abtauchen nur noch Kräfte von ca. 0,1 mN bis 0,2 mN aufgewandt werden. Damit können die Magnete des externen Magnetfeldes entsprechend kleiner dimensioniert sein und benötigen somit auch entsprechend weniger Energie. Darüber hinaus entfallen auch komplizierte Regelmechanismen für die Magnete des externen Magnetfeldes, um die Endoskopiekapsel in Resonanzschwingungen zu versetzen oder um die Endoskopiekapsel zum Kippen zu bringen.The external magnet system, which is the magnetic field for navigation the endoscopy capsule is generated, and the magnetic element inside the housing of the endoscopy capsule is arranged in the solution according to the invention thus not more for the comparatively large forces for submerging the endoscopy capsule in a liquid be designed. When using the inventive Endoscopy capsule must be for diving only still forces of about 0.1 mN to 0.2 mN are expended. This allows the magnets of the external magnetic field accordingly be smaller sized and therefore need accordingly less energy. In addition, also eliminates complicated Control mechanisms for the magnets of the external magnetic field, to resonate the endoscopy capsule or to tilt the endoscopy capsule.

Das Gehäuse der Endoskopiekapsel kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise ellipsoidförmig ausgebildet sein. Eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zylinderförmig ausgebildet ist und in wenigstens einem seiner beiden stirnseitigen Bereiche eine halbsphärische Kappe aufweist.The Housing of the endoscopy capsule can according to a preferred embodiment, for example, ellipsoidal be educated. A likewise advantageous embodiment is characterized in that the housing is cylindrical is formed and in at least one of its two end-side Areas having a hemispherical cap.

Dadurch, dass die Kapseloberfläche im Rahmen der Erfindung eine vollständige Nano-Strukturierung oder eine teilweise Nano-Strukturierung aufweisen kann, ist es auf einfache Weise möglich, für das jeweils zur Verfügung stehende Magnetsystem eine optimierte Endoskopiekapsel zu schaffen.Thereby, that the capsule surface in the context of the invention a complete nano-structuring or partial nano-structuring it is easily possible for each available magnetic system optimized To create endoscopy capsule.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Endoskopiekapsel weist das Gehäuse eine zu seiner Längsachse asymmetrische Nano-Strukturierung auf. Alternativ oder zusätzlich weist das Gehäuse an wenigstens einem seiner beiden stirnseitigen Bereiche eine Nano-Strukturierung auf.According to one advantageous embodiment of the endoscopy capsule, the housing an asymmetric to its longitudinal axis nano-structuring. Alternatively or additionally, the housing has at least one of its two frontal areas a nano-structuring on.

Bei der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel müssen ihr Schwerpunkt und ihr geometrischer Mittelpunkt nicht notwendigerweise zusammenfallen.In the endoscopy capsule according to the invention, its center of gravity and its geometric Center does not necessarily coincide.

So liegt bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel der Schwerpunkt der Endoskopiekapsel im geometrischen Mittelpunkt der Endoskopiekapsel. Ohne Beeinflussung durch das externe Magnetfeld ist die Orientierung der Endoskopiekapsel in der Magenflüssigkeit rein zufällig. Irgendwann hat die Sensoreinrichtung der Endoskopiekapsel alles erfasst (z. B. optisch).So lies in a preferred embodiment of the invention Endoscopy capsule the focus of the endoscopy capsule in the geometric Center of the endoscopy capsule. Without influence of the external Magnetic field is the orientation of the endoscopy capsule in the gastric fluid by chance. At some point, the sensor device has the Endoscopy capsule everything recorded (eg visually).

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel liegt der Schwerpunkt der Endoskopiekapsel außerhalb des geometrischen Mittelpunktes der Endoskopiekapsel. In diesem Fall nimmt die Endoskopiekapsel in der dem Magen zugeführten Flüssigkeit eine ”senkrechte” Lage ein, d. h. eine Ausrichtung, die durch die Schwerkraft bestimmt ist. Durch Anlegen eines homogenen Magnetfeldes wird auf die Endoskopiekapsel ein Drehmoment ausgeübt. In Verbindung mit einer zur Längsachse des Gehäuses asymmetrischen Nano-Strukturierung ist die Endoskopiekapsel besonders leicht in der dem Magen zugeführten Flüssigkeit drehbar. Bei einer Nano-Strukturierung an einem der beiden stirnseitigen Bereiche des Gehäuses der Endoskopiekapsel ist diese durch ein externes 3D-Gradientenfeld besonders leicht in senkrechter Richtung bis unter die Oberfläche der dem Magen zugeführten Flüssigkeit absenkbar.According to one further advantageous embodiment of the invention Endoscopy capsule is the focus of the endoscopy capsule outside the geometric center of the endoscopy capsule. In this Case takes the endoscopy capsule in the stomach Liquid a "vertical" position, d. H. an orientation determined by gravity. Applying a homogeneous magnetic field is applied to the endoscopy capsule a torque exerted. In conjunction with one to the longitudinal axis the case asymmetric nano-structuring is the Endoscopy capsule particularly easily in the stomach supplied Fluid rotatable. In a nano-structuring on a the two frontal areas of the housing of the endoscopy capsule This is particularly easy due to an external 3D gradient field in a vertical direction to below the surface of the Lowerable gastric fluid.

Bei einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Endoskopiekapsel ist die Nano-Strukturierung optisch transparent ausgeführt. Umfasst die Endoskopiekapsel eine optische Sensoreinrichtung, dann ist die Nano-Strukturierung zumindest im Bereich der optischen Sensoreinrichtung optisch transparent auszuführen.at a likewise advantageous embodiment of the endoscopy capsule the nano-structuring is optically transparent. Does the endoscopy capsule includes an optical sensor device, then the nano-structuring is at least in the area of the optical sensor device optically transparent.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand von zwei schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein. Es zeigen:The Invention and further advantageous embodiments are hereinafter with reference to two schematically illustrated embodiments explained in detail in the drawing, but without limited to the illustrated embodiments to be. Show it:

1 und 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel, 1 and 2 A first embodiment of an endoscopy capsule according to the invention,

3 und 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel. 3 and 4 A second embodiment of an endoscopy capsule according to the invention.

Eine in den 1 bis 4 dargestellte Endoskopiekapsel 1 umfasst jeweils ein biokompatibles Gehäuse 2, in dem ein Magnetelement 3 zur Navigation mittels eines Magnetfeldes angeordnet ist. Das Magnetfeld ist beispielsweise als 3D-Gradientenfeld ausgebildet und wird von einem externen (in den 1 bis 4 nicht gezeigten) Magnetsystem erzeugt. In dem Gehäuse 2, das in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils eine elipsoid-förmige Außenkontur aufweist, sind weiterhin wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung medizinisch relevanter Daten und/oder wenigstens eine Therapievorrichtung zur Verabreichung eines Therapiemittels angeordnet. Die Sensoreinrichtung sowie die Therapieeinrichtung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 1 bis 4 nicht dargestellt. Eine mögliche Anordnung von Sensoreinrichtungen und Therapieeinrichtungen im Gehäuse 2 der Endoskopiekapsel 1 ist in der DE 101 42 253 C1 sowie in der korrespondierenden US 2003/0060702 A1 beschrieben.One in the 1 to 4 illustrated endoscopy capsule 1 each includes a biocompatible housing 2 in which a magnetic element 3 is arranged for navigation by means of a magnetic field. The magnetic field is formed, for example, as a 3D gradient field and is from an external (in the 1 to 4 not shown) generates magnetic system. In the case 2 , which in each case has an ellipsoid-shaped outer contour in the exemplary embodiments illustrated, at least one sensor device for acquiring medically relevant data and / or at least one therapy device for administering a therapeutic agent are arranged. The sensor device and the therapy device are for reasons of clarity in the 1 to 4 not shown. A possible arrangement of sensor devices and therapy devices in the housing 2 the endoscopy capsule 1 is in the DE 101 42 253 C1 as well as in the corresponding US 2003/0060702 A1 described.

Das Magnetelement 3 ist bei der gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel 1 als stabförmiger Permanentmagnet ausgebildet und mit seiner Magnetachse 4 (magnetische Achse zwischen den beiden magnetischen Polen) senkrecht zur Längsachse 5 des Gehäuses 2 angeordnet.The magnetic element 3 is in the illustrated embodiment of the endoscopy capsule according to the invention 1 designed as a rod-shaped permanent magnet and with its magnetic axis 4 (magnetic axis between the two magnetic poles) perpendicular to the longitudinal axis 5 of the housing 2 arranged.

Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel 1 liegen der Schwerpunkt 6 und der geometrische Mittelpunkt 7 zwar beide in der Längsachse 5, fallen jedoch nicht zusammen. Vielmehr liegt der Schwerpunkt 6 der Endoskopiekapsel 1 außerhalb des geometrischen Mittelpunktes 7 der Endoskopiekapsel 1. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die schweren Bauteile der Endoskopiekapsel 1, wie z. B. der Permanentmagnet 3 und ein Energiespeicher (in den 1 bis 4 nicht dargestellt) im Gehäuse 2 entsprechend angeordnet sind.In this embodiment of the endoscopy capsule according to the invention 1 are the focus 6 and the geometric center 7 Although both in the longitudinal axis 5 but do not coincide. Rather, the focus is 6 the endoscopy capsule 1 outside the geometric center 7 the endoscopy capsule 1 , This can for example be achieved by the heavy components of the endoscopy capsule 1 , such as B. the permanent magnet 3 and an energy store (in the 1 to 4 not shown) in the housing 2 are arranged accordingly.

Dadurch, dass der Schwerpunkt 6 der Endoskopiekapsel 1 außerhalb des geometrischen Mittelpunktes 7 der Endoskopiekapsel 1 liegt, nimmt die Endoskopiekapsel 1 in einer dem Magen des Patienten zugeführten Flüssigkeit 8 (Trinklösung) eine ”senkrechte” Lage ein, d. h. eine Ausrichtung, die durch die Schwerkraft bestimmt ist (1).Because of that, the focus 6 the endoscopy capsule 1 outside the geometric center 7 the endoscopy capsule 1 lies, takes the endoscopy capsule 1 in a liquid supplied to the stomach of the patient 8th (Drinking solution) a "vertical" position, ie an orientation, which is determined by gravity ( 1 ).

Erfindungsgemäß weist das Gehäuse 2 der Endoskopiekapsel 1 an seiner Außenfläche zumindest teilweise eine Nano-Strukturierung 9 auf.According to the invention, the housing 2 the endoscopy capsule 1 on its outer surface at least partially a nano-structuring 9 on.

Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Endoskopiekapsel 1 weist ein stirnseitiger Bereich 10, und zwar der aus der Flüssigkeit 8 herausragende stirnseitige Bereich, eine Nano-Strukturierung 9 auf. Die Nano-Strukturierung 9 ist zur Verdeutlichung stark vergrößert dargestellt. Durch die Nano-Strukturierung 9 des stirnseitigen Bereichs 10 des Gehäuses 2 ist die Endoskopiekapsel 1 gemäß 1 durch ein externes 3D-Gradientenfeld besonders leicht in senkrechter Richtung bis unter die Oberfläche der dem Magen zugeführten Flüssigkeit 8 absenkbar. Die Endoskopiekapsel 1 gemäß 1 nimmt dann die in 2 dargestellte Position ein.In the in the 1 and 2 illustrated embodiment of the endoscopy capsule 1 has a frontal area 10 , and that from the liquid 8th outstanding frontal area, a nano-structuring 9 on. The nano-structuring 9 is shown greatly enlarged for clarity. Through the nano-structuring 9 of the frontal area 10 of the housing 2 is the endoscopy capsule 1 according to 1 by an external 3D gradient field particularly easily in a vertical direction to below the surface of the liquid supplied to the stomach 8th lowered. The endoscopy capsule 1 ge Mäss 1 then take the in 2 shown position.

Demgegenüber weist bei dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Endoskopiekapsel 1 das Gehäuse 1 in seinem stirnseitigen Bereich 10 eine zu seiner Längsachse 5 asymmetrische Nano-Strukturierung 9 auf. Wiederum ist die Nano-Strukturierung 9 zur Verdeutlichung stark vergrößert dargestellt. Durch Anlegen eines homogenen Magnetfeldes wird auf die Endoskopiekapsel 1 gemäß 3 ein Drehmoment ausgeübt. In Verbindung mit einer zur Längsachse 5 des Gehäuses 1 asymmetrischen Nano-Strukturierung 9 ist die Endoskopiekapsel 1 besonders leicht in der dem Magen zugeführten Flüssigkeit 8 drehbar. Die Endoskopiekapsel 1 gemäß 3 nimmt dann die in 4 dargestellte Position ein.In contrast, in the in the 3 and 4 illustrated embodiment of the endoscopy capsule 1 the housing 1 in its frontal area 10 one to its longitudinal axis 5 asymmetric nano-structuring 9 on. Again, the nano-structuring 9 shown greatly enlarged for clarity. Applying a homogeneous magnetic field is applied to the endoscopy capsule 1 according to 3 a torque exerted. In conjunction with one to the longitudinal axis 5 of the housing 1 asymmetric nano-structuring 9 is the endoscopy capsule 1 especially light in the liquid supplied to the stomach 8th rotatable. The endoscopy capsule 1 according to 3 then take the in 4 shown position.

Bei den beiden Ausführungsformen der Endoskopiekapsel 1, die beide vorteilhafte Varianten der erfindungsgemäße Lösung benutzen, wird aufgrund der im Bereich der Nano-Strukturierung 9 superhydrophoben Oberfläche des Gehäuses 2 der Einfluss der Oberflächenspannung der Flüssigkeit 8 auf die Endoskopiekapsel 1 signifikant reduziert (Lotusblüteneffekt).In the two embodiments of the endoscopy capsule 1 which use both advantageous variants of the solution according to the invention is due to the in the field of nano-structuring 9 superhydrophobic surface of the housing 2 the influence of the surface tension of the liquid 8th on the endoscopy capsule 1 significantly reduced (lotus flower effect).

Die mit der Nano-Strukturierung 9 versehenen Teile der Außenfläche des Gehäuses 2 der Endoskopiekapsel 1 weisen somit nur eine extrem geringe Benetzbarkeit auf. Die Flüssigkeit gleitet ohne jegliche Flüssigkeitsrückstände an den mit einer Nano-Strukturierung versehenen Teilen der Kapseloberfläche herunter, die Flüssigkeit perlt sozusagen ab. Bei der erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel 1 tritt bei den mit der Nano-Strukturierung 9 versehenen Bereichen der Außenfläche des Gehäuses 2 somit praktisch keine Benetzung auf.The one with the nano-structuring 9 provided parts of the outer surface of the housing 2 the endoscopy capsule 1 thus have only an extremely low wettability. The liquid slides down without any liquid residue on the nano-structured parts of the capsule surface, the liquid rolls off, so to speak. In the endoscopy capsule according to the invention 1 occurs in the case of nano-structuring 9 provided areas of the outer surface of the housing 2 thus virtually no wetting on.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10142253 C1 [0002, 0002, 0026] - DE 10142253 C1 [0002, 0002, 0026]
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Claims (12)

Endoskopiekapsel (1) mit einem biokompatiblen Gehäuse (2), in dem wenigstens ein Magnetelement (3) zur Navigation mittels eines von einem externen Magnetsystem erzeugbaren Magnetfeldes sowie wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung medizinisch relevanter Daten und/oder wenigstens eine Therapievorrichtung zur Verabreichung eines Therapiemittels angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) an seiner Außenfläche zumindest teilweise eine Nano-Strukturierung (9) aufweist.Endoscopy capsule ( 1 ) with a biocompatible housing ( 2 ), in which at least one magnetic element ( 3 ) are arranged for navigation by means of a magnetic field generated by an external magnetic system and at least one sensor device for detecting medically relevant data and / or at least one therapy device for administering a therapeutic agent, characterized in that the housing ( 2 ) on its outer surface at least partially a nano-structuring ( 9 ) having. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des Gehäuses (2) vollständig mit einer Nano-Strukturierung (9) versehen ist.Endoscopy capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the outer surface of the housing ( 2 ) completely with a nano-structuring ( 9 ) is provided. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des Gehäuses (2) teilweise mit einer Nano-Strukturierung (9) versehen ist.Endoscopy capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the outer surface of the housing ( 2 ) partially with a nano-structuring ( 9 ) is provided. Endoskopiekapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des Gehäuses (2) mit einer Nano-Strukturierung versehen ist, die asymmetrisch zu einer Längsachse (5) des Gehäuses verläuft.Endoscopy capsule ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer surface of the housing ( 2 ) is provided with a nano-structuring asymmetric to a longitudinal axis ( 5 ) of the housing extends. Endoskopiekapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens in einem seiner beiden stirnseitigen Bereiche (10) eine Nano-Strukturierung (9) aufweist.Endoscopy capsule ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing ( 2 ) at least in one of its two end regions ( 10 ) a nano-structuring ( 9 ) having. Endoskopiekapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) in beiden stirnseitigen Bereichen (10) eine Nano-Strukturierung (9) aufweist.Endoscopy capsule ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing ( 2 ) in both frontal areas ( 10 ) a nano-structuring ( 9 ) having. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nano-Strukturierung (9) optisch transparent ausgeführt ist.Endoscopy capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the nano-structuring ( 9 ) is made optically transparent. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung als optische Sensoreinrichtung ausgebildet ist und die Nano-Strukturierung (9) zumindest im Bereich der optischen Sensoreinrichtung optisch transparent ausgeführt ist.Endoscopy capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the sensor device is designed as an optical sensor device and the nano-structuring ( 9 ) is designed to be optically transparent at least in the region of the optical sensor device. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ellipsoidförmig ausgebildet ist.Endoscopy capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the housing ( 2 ) is formed ellipsoidal. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zylinderförmig ausgebildet ist und in wenigstens einem seiner beiden stirnseitigen Bereiche (10) eine halbsphärische Kappe aufweist.Endoscopy capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the housing ( 2 ) is cylindrical and in at least one of its two frontal areas ( 10 ) has a hemispherical cap. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schwerpunkt (6) und einen geometrischen Mittelpunkt (7), wobei der Schwerpunkt (6) im geometrischen Mittelpunkt (7) liegt.Endoscopy capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized by a focus ( 6 ) and a geometric center ( 7 ), focusing on ( 6 ) in the geometric center ( 7 ) lies. Endoskopiekapsel (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schwerpunkt (6) und einen geometrischen Mittelpunkt (7), wobei der Schwerpunkt (6) in einer Längsachse (5) des Gehäuses (2) und außerhalb des geometrischen Mittelpunktes (7) liegt.Endoscopy capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized by a focus ( 6 ) and a geometric center ( 7 ), focusing on ( 6 ) in a longitudinal axis ( 5 ) of the housing ( 2 ) and outside the geometric center ( 7 ) lies.
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