DE102010028478B4 - Method and system for contactless magnetic navigation - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur berührungslosen magnetischen Navigation eines magnetischen Körpers in einem Arbeitsraum (1), der zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit (2) gefüllt ist, wobei die Flüssigkeit (2) an einer oberen horizontalen Grenzfläche (3) eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (9) mit einer geringeren Dichte als die Flüssigkeit (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (2) an einer unteren horizontalen Grenzfläche (4) eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (10) mit einer größeren Dichte als die Flüssigkeit (2) aufweist.

Figure DE102010028478B4_0000
Method for contactless magnetic navigation of a magnetic body in a work space (1) which is at least partially filled with a liquid (2), the liquid (2) having a hydrophobic liquid layer (9) at an upper horizontal interface (3) having a lower density than the liquid (2), characterized in that the liquid (2) has a hydrophobic liquid layer (10) with a greater density than the liquid (2) at a lower horizontal boundary surface (4).
Figure DE102010028478B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur berührungslosen magnetischen Navigation eines magnetischen Körpers in einem Arbeitsraum, der zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.The invention relates to a method and a system for contactless magnetic navigation of a magnetic body in a work space that is at least partially filled with a liquid.

Verfahren und Systeme der vorgenannten Art werden insbesondere im medizinischen Bereich eingesetzt. Dabei ist der magnetische Körper als Endoskopiekapsel ausgeführt. Mit dieser Endoskopiekapsel wird ein Patient im Arbeitsraum des Spulensystems untersucht. In diesem Arbeitsraum, der von außen zugänglich ist, wirken die magnetischen Kräfte des Spulensystems auf den magnetischen Körper. Zur Durchführung der Untersuchung werden der magnetische Körper, der sich im Patienten befindet, sowie der zu untersuchende Teil des Patientenkörpers in den Arbeitsraum des Spulensystems eingebracht. Der magnetische Körper (Endoskopiekapsel, Kapselendoskop) stellt dabei eine Sonde dar, mit der Messungen an - insbesondere Bildaufnahmen von - inneren Organen des Patienten gemacht werden können.Methods and systems of the aforementioned type are used in particular in the medical field. The magnetic body is designed as an endoscopy capsule. This endoscopy capsule is used to examine a patient in the working area of the coil system. In this work space, which is accessible from the outside, the magnetic forces of the coil system act on the magnetic body. To carry out the examination, the magnetic body, which is located in the patient, and the part of the patient body to be examined are introduced into the working space of the coil system. The magnetic body (endoscopy capsule, capsule endoscope) represents a probe with which measurements can be taken on - in particular images of - internal organs of the patient.

Die Endoskopiekapsel weist ein biokompatibles Gehäuse auf, in dem wenigstens ein Magnetelement zur Navigation mittels eines von einem externen Magnetsystem (Spulensystem) erzeugbaren Magnetfeldes sowie wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung medizinisch relevanter Daten und/oder wenigstens eine Therapievorrichtung zur Verabreichung eines Therapiemittels angeordnet sind.The endoscopy capsule has a biocompatible housing in which at least one magnetic element for navigation by means of a magnetic field that can be generated by an external magnet system (coil system) and at least one sensor device for recording medically relevant data and / or at least one therapy device for administering 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. Such an endoscopy capsule, which is also referred to as a capsule endoscope, is known, for example, from US Pat DE 101 42 253 C1 as well as from the corresponding US 2003/0060702 A1 known. and is referred to there as "endo-robot" or "endo-robot".

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.The one from the DE 101 42 253 C1 Known endorobots can be navigated in a hollow organ (eg gastrointestinal tract) of a patient by means of a magnetic field which is generated by an external (ie outside the patient) magnetic system (coil system). Changes in the position of the endorobot in the hollow organ of the patient can be automatically recognized and compensated for via an integrated system for position control, which includes position measurement of the endorobot and automatic regulation of the magnetic field or the coil currents. Furthermore, the endorobot can be navigated specifically to desired regions of the hollow organ. This type of capsule endoscopy is therefore also called MGCE (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. Die vor der oralen Verabreichung der Endoskopiekapsel vorgenommene Aufweitung des Magens erfolgt mittels einer Flüssigkeit, die wahlweise mit einer Magensonde in den Magen des Patienten verbracht wird oder die dem Patienten zur selbstständigen Aufnahme verabreicht wird (Trinklösung).In gastroscopy (endoscopic examination of the human or animal stomach), the endoscopic capsule is administered orally to the patient and reaches the stomach via the esophagus. The expansion of the stomach before oral administration of the endoscopic capsule is carried out by means of a liquid which is either brought into the patient's stomach with a gastric tube or which is administered to the patient for self-absorption (drinking solution).

Während der Gastroskopie werden verschiedene Größen, Messwerte oder Proben im Inneren des Magens aufgenommen und einem Arzt oder Assistenten zur Auswertung zur Verfügung gestellt. Beispielsweise werden Inhaltsstoffe oder Konzentrationen des Mageninhalts gemessen, die chemische Zusammensetzung des Magensafts bestimmt oder Bilddaten von der Magenschleimhaut gesammelt.During gastroscopy, various sizes, measurements or samples are recorded inside the stomach and made available to a doctor or assistant for evaluation. For example, ingredients or concentrations of the stomach contents are measured, the chemical composition of the gastric juice is determined or image data from the gastric mucosa are collected.

Zur Übertragung von Mess- und/oder Bilddaten aus dem Inneren des Magens steht die Endoskopiekapsel z.B. über eine Funkverbindung mit einer in der Nähe des Patienten aufgestellten Übertragungsstation in Verbindung. Zur gezielten Erfassung von Mess- und/oder Bilddaten aus bestimmten Regionen des Magens ist die Endoskopiekapsel entsprechend magnetisch navigierbar.The endoscopy capsule is used to transmit measurement and / or image data from inside the stomach, e.g. via a radio link to a transmission station set up near the patient. The endoscopy capsule can be magnetically navigated accordingly for the specific acquisition of measurement and / or image data from specific regions of the stomach.

Das Gehäuse der Endoskopiekapsel ist beispielsweise entweder ellipsoidförmig oder zylinderförmig ausgebildet. Ein zylinderförmig ausgebildetes Gehäuse weist in wenigstens einem seiner beiden stirnseitigen Bereiche eine halbsphärische Kappe auf. Vorzugsweise weisen beide stirnseitigen Bereiche des Gehäuses jeweils eine halbsphärische Kappe aus einem optisch transparenten Material auf. Eine derartige Endoskopiekapsel kann dann an beiden stirnseitigen Bereichen jeweils eine optische Sensoreinrichtung (z.B. CMOS-Kamera oder CCD-Chip) aufweisen.The housing of the endoscopy capsule is, for example, either ellipsoidal or cylindrical. A cylindrical housing has a semispherical cap in at least one of its two end areas. Preferably, both front areas of the housing each have a semi-spherical cap made of an optically transparent material. Such an endoscopy capsule can then have an optical sensor device (e.g. CMOS camera or CCD chip) on each of the two end areas.

Schwimmt bei der MGCE eine Endoskopiekapsel in einer Flüssigkeit, dann kann die Endoskopiekapsel bereits durch ein relativ schwaches Magnetfeld im Raum ausrichtet und in der Horizontalen und Vertikalen bewegt werden. Da es sich bei der Flüssigkeit üblicherweise um normales Wasser handelt, ergeben sich eine Vielzahl von Nachteilen.If the MGCE has an endoscopy capsule floating in a liquid, the endoscopy capsule can already be aligned by a relatively weak magnetic field in space and moved horizontally and vertically. Since the liquid is usually normal water, there are a number of disadvantages.

Befindet sich die Endoskopiekapsel unterhalb der Oberfläche der Flüssigkeit, so wirkt Flüssigkeitsoberfläche aufgrund von Reflexionen wie ein Spiegel und die Grenze zur Flüssigkeitsoberfläche ist über die von der Endoskopiekapsel aufgenommenen Bilder nicht immer klar auszumachen. Dies kann zu Fehlinterpretationen von anatomischen Strukturen führen und damit auch Fehldiagnosen verursachen.If the endoscopy capsule is located below the surface of the liquid, the liquid surface acts like a mirror due to reflections and the boundary to the liquid surface cannot always be clearly identified from the images recorded by the endoscopy capsule. This can lead to misinterpretation of anatomical structures and thus cause misdiagnoses.

Weiterhin bleibt die Endoskopiekapsel aufgrund von durch die magnetischen Kräfte verursachten physikalischen Effekten an der Flüssigkeitsoberfläche nicht stabil an einer gewünschten Stelle stehen. Die Bewegungen der Endoskopiekapsel müssen deshalb durch den Benutzer manuell nachgeregelt werden, was einiger Übung bedarf. Eine mögliche Lösung für eine Stabilisierung einer Endoskopiekapsel ist eine Generierung von sogenannten Peak-Feldern, wie dies in der DE 10 2008 049 198 A1 beschrieben ist. Die durch die Peak-Felder erzeugten starken Magnetfelder können die Endoskopiekapsel in der horizontalen Ebene stabil halten. Hierdurch steigt der Stromverbrauch jedoch signifikant und es sind nur sehr bedingt vertikale Bewegungen der Endoskopiekapsel möglich. Furthermore, the endoscopy capsule does not remain stable at a desired location due to physical effects on the liquid surface caused by the magnetic forces. The movements of the endoscopy capsule must therefore be readjusted manually by the user, which requires some practice. A possible solution for stabilizing an endoscopy capsule is to generate so-called peak fields, as is the case in the DE 10 2008 049 198 A1 is described. The strong magnetic fields generated by the peak fields can keep the endoscopy capsule stable in the horizontal plane. However, this significantly increases power consumption and vertical movements of the endoscopy capsule are only possible to a very limited extent.

Darüber hinaus kann es sein, dass für eine beabsichtigte Abwärtsbewegung der Endoskopiekapsel die auf die Endoskopiekapsel ausgeübten Kräfte hierfür nicht ausreichen, da die Spitze der Endoskopiekapsel aus der Flüssigkeit (z.B. Wasser) herausragt und somit erst die Oberflächenspannung der Flüssigkeit überwunden werden muss. Um in diesen Fällen Abhilfe zu schaffen, wird die Endoskopiekapsel mithilfe von ruckartigen Bewegungen auch an ihrer Spitze befeuchtet und geht so leichter unter. Dies führt aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit dem diese Maßnahme durchgeführt werden muss, jedoch für kurze Zeit zu unbrauchbaren Videobildern, wodurch der Bediener des Magnetspulensystems möglicherweise die Orientierung verliert.In addition, the forces exerted on the endoscopy capsule may not be sufficient for an intended downward movement of the endoscopy capsule, since the tip of the endoscopy capsule protrudes from the liquid (e.g. water) and therefore the surface tension of the liquid first has to be overcome. In order to remedy these cases, the endoscopy capsule is moistened at the tip with the help of jerky movements and is therefore easier to sink. However, due to the high speed at which this measure must be carried out, this leads to unusable video images for a short time, as a result of which the operator of the magnetic coil system may lose orientation.

US 2008/0300453 A1 beschreibt ein Verfahren zur endoskopischen Untersuchung eines Hohlorgans, dass mit zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte gefüllt wird. EP 2 172 146 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur endoskopischen Untersuchung eines Hohlorgans, bei dem das mit vagabundierenden Partikeln einhergehende Problem durch Waschen des Magens vor der Untersuchung gelöst wird. US 2006/0 157 069 A1 beschreibt ein weiteres Verfahren zur endoskopischen Untersuchung eines Hohlorgans. US 2008/0300453 A1 describes a method for endoscopic examination of a hollow organ that is filled with two liquids of different densities. EP 2 172 146 A1 describes, for example, a method for endoscopic examination of a hollow organ, in which the problem associated with stray particles is solved by washing the stomach before the examination. US 2006/0 157 069 A1 describes another method for endoscopic examination of a hollow organ.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein magnetischer Körper in einem Arbeitsraum auf einfache Weise berührungslos in eine gewünschte Position navigiert werden kann.The object of the present invention is to create a method with which a magnetic body in a work space can be easily navigated in a desired position without contact.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein System anzugeben, mit dem ein magnetischer Körper in einem Arbeitsraum auf einfache Weise berührungslos in eine gewünschte Position navigiert werden kann.The invention is also based on the object of specifying a system with which a magnetic body can easily be navigated in a desired position in a work space without contact.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein System gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The object is achieved by a method according to claim 1 or by a system according to claim 8. Advantageous embodiments of the invention are the subject of further claims.

Das Verfahren nach Anspruch 1 dient zur berührungslosen magnetischen Navigation eines magnetischen Körpers in einem Arbeitsraum, der zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die Flüssigkeit erfindungsgemäß an wenigstens einer horizontalen Grenzfläche eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht aufweist.The method according to claim 1 is used for contactless magnetic navigation of a magnetic body in a work space which is at least partially filled with a liquid, the liquid according to the invention having a hydrophobic liquid layer on at least one horizontal interface.

Das System nach Anspruch 8 dient zur berührungslosen magnetischen Navigation eines magnetischen Körpers in einem Arbeitsraum, der zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die Flüssigkeit erfindungsgemäß an wenigstens einer horizontalen Grenzfläche eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht aufweist.The system according to claim 8 is used for contactless magnetic navigation of a magnetic body in a work space which is at least partially filled with a liquid, the liquid according to the invention having a hydrophobic liquid layer at at least one horizontal interface.

Bei der MGCE ist der magnetische Körper als magnetisch navigierbare Endoskopiekapsel ausgebildet.In the MGCE, the magnetic body is designed as a magnetically navigable endoscopy capsule.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Flüssigkeit (z.B. entgastes Wasser), in der der magnetische Körper (z.B. Endoskopiekapsel, Kapselendoskop) schwimmt, um zumindest eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht zu ergänzen. Die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht ist an wenigstens einer horizontalen Grenzfläche der Flüssigkeit vorzusehen. Handelt es sich um eine MGCE, dann müssen alle Stoffe, aus denen die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht besteht, biokompatibel und für die Verdauung gut verträglich sein.According to the invention, the liquid (e.g. degassed water) in which the magnetic body (e.g. endoscopy capsule, capsule endoscope) floats is proposed in order to supplement at least one hydrophobic liquid layer. The hydrophobic liquid layer is to be provided on at least one horizontal interface of the liquid. If it is an MGCE, then all substances that make up the hydrophobic liquid layer must be biocompatible and well tolerated for digestion.

Die horizontale Grenzfläche muss nicht notwendigerweise eben sein. Abhängig von der Form und/oder der Struktur des Arbeitsraumes (z.B. Magen) und abhängig von den physikalischen und/oder chemischen Parametern der Flüssigkeit, in welcher der magnetische Körper (z.B. Endoskopiekapsel) navigiert wird, kann die Grenzfläche auch eine oder mehrere Wölbungen umfassen. Darüber hinaus muss die Dicke der hydrophoben Flüssigkeits-Schicht ebenfalls nicht zwingend konstant sein. Bei geteilten Arbeitsräumen können sich für jeden Teilraum jeweils eine eigene Grenzfläche und eine eigene hydrophobe Flüssigkeits-Schicht ausbilden. Die horizontale Grenzfläche der Flüssigkeit und die hydrophobe Schicht werden außerdem von dem Befüllungsvorgang des Arbeitsraumes beeinflusst.The horizontal interface does not necessarily have to be flat. Depending on the shape and / or structure of the working space (e.g. stomach) and the physical and / or chemical parameters of the liquid in which the magnetic body (e.g. endoscopic capsule) is navigated, the interface can also include one or more arches. In addition, the thickness of the hydrophobic liquid layer also does not necessarily have to be constant. In divided workspaces, a separate interface and a separate hydrophobic liquid layer can be formed for each subspace. The horizontal interface of the liquid and the hydrophobic layer are also influenced by the filling process in the work area.

Mithilfe der hydrophoben Flüssigkeits-Schicht können die Reflexionen an der Flüssigkeitsoberfläche weitestgehend reduziert werden, so dass keine „Spiegelwirkung“ auftritt und anatomische Strukturen oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche gut zu erkennen sind.With the help of the hydrophobic liquid layer, the reflections on the liquid surface can be reduced as far as possible, so that there is no “mirror effect” and anatomical structures above the liquid surface are clearly visible.

Der magnetische Körper wird bei korrekt gewählter Dicke der hydrophoben Flüssigkeits-Schicht an der horizontalen Grenzfläche lediglich geringfügig abgebremst. Diese geringe Bremswirkung reicht aus, um ungewollte Bewegungen des magnetischen Körpers zu eliminieren. Die benötigten Kräfte für Bewegung des magnetischen Körpers steigen hierbei nicht an, so dass sich der Stromverbrauch des Magnetsystems nicht erhöht. If the thickness of the hydrophobic liquid layer is correctly selected, the magnetic body is only slightly slowed down at the horizontal interface. This low braking effect is sufficient to eliminate unwanted movements of the magnetic body. The forces required for moving the magnetic body do not increase, so that the current consumption of the magnet system does not increase.

Darüber hinaus verändert die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht die entsprechende horizontale Grenzfläche derart, dass der magnetische Körper die Oberfläche der Flüssigkeit mithilfe der eigenen Auftriebskraft nicht mehr durchstoßen kann. Die negativen Auswirkungen der Oberflächenspannung treten somit nicht mehr auf und ein Absinken der Endoskopiekapsel kann ohne große Kräfte und ohne ruckartige Bewegungen bewerkstelligt werden.In addition, the hydrophobic liquid layer changes the corresponding horizontal interface in such a way that the magnetic body can no longer penetrate the surface of the liquid using its own buoyancy. The negative effects of surface tension no longer occur and the endoscopy capsule can be lowered without great force and without jerky movements.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden dadurch, dass die Flüssigkeit an wenigstens einer horizontalen Grenzfläche eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht aufweist, die beim Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden bzw. stark verringert.In the solution according to the invention, the fact that the liquid has a hydrophobic liquid layer on at least one horizontal interface avoids or greatly reduces the disadvantages known from the prior art.

Gemäß der Erfindung weist eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht eine geringere Dichte und eine weitere Flüssigkeits-Schicht eine größere Dichte als die Flüssigkeit auf.According to the invention, a hydrophobic liquid layer has a lower density and a further liquid layer has a higher density than the liquid.

Im Rahmen der Erfindung weist eine untere horizontale Grenzfläche eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht mit einer größeren Dichte als die Flüssigkeit auf. Diese untere hydrophobe Flüssigkeits-Schicht kann dann im Arbeitsraum vagabundierende Partikel (bei einem nicht vollständig entleerten Magen sind dies Nahrungsmittelreste) von der Flüssigkeit fernhalten.In the context of the invention, a lower horizontal interface has a hydrophobic liquid layer with a greater density than the liquid. This lower hydrophobic liquid layer can then keep vagabonding particles (in the case of an incompletely empty stomach these are food residues) away from the liquid.

Das System nach einem der Ansprüche 9 bis 14 wird bevorzugt bei einem medizinischen Gerät gemäß Anspruch 15 eingesetzt. Falls es sich um eine magnetisch geführte Kapselendoskopie handelt (MGCE), dann ist der als Sonde ausgeführte magnetische Körper als Endoskopiekapsel ausgebildet (Anspruch 16).The system according to one of claims 9 to 14 is preferably used in a medical device according to claim 15. If it is a magnetically guided capsule endoscopy (MGCE), then the magnetic body designed as a probe is designed as an endoscopy capsule (claim 16).

Um eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Systems im medizinischen Bereich zu ermöglichen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 7 (Verfahren) bzw. nach Anspruch 14 (System) die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht als biokompatible hydrophobe Flüssigkeits-Schicht ausgebildet.In order to enable the method according to the invention or the system according to the invention to be used in the medical field, according to a preferred embodiment according to claim 7 (method) or according to claim 14 (system) the hydrophobic liquid layer is designed as a biocompatible hydrophobic liquid layer.

Handelt es sich bei der Flüssigkeit, in der sich der magnetische Körper (Endoskopiekapsel, Kapselendoskop) bewegt, um Wasser, dann kann die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht beispielsweise aus Öl bestehen, das eine geringere Dichte als Wasser besitzt (Anspruch 6 bzw. Anspruch 13). Die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht bedeckt dann wenigstens eine obere horizontale Grenzfläche des Wassers.If the liquid in which the magnetic body (endoscopy capsule, capsule endoscope) moves is water, the hydrophobic liquid layer can consist, for example, of oil that has a lower density than water (claim 6 or claim 13). . The hydrophobic liquid layer then covers at least one upper horizontal interface of the water.

Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht als inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (Anspruch 2 bzw. Anspruch 9) oder als nicht-inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (Anspruch 3 bzw. Anspruch 10) ausgebildet. Eine inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht ist beispielsweise Öl. Eine derartige hydrophobe Flüssigkeits-Schicht ist für „Langzeit“-Untersuchungen geeignet. Demgegenüber können beispielsweise mit einer nichtinerten hydrophoben Flüssigkeits-Schicht (z.B. Farbstoffe, die als Indikator dienen) Veränderungen im pH-Wert oder im Sauerstoffgehalt der Flüssigkeit detektiert werden.According to further preferred exemplary embodiments, the hydrophobic liquid layer is designed as an inert hydrophobic liquid layer (claim 2 or claim 9) or as a non-inert hydrophobic liquid layer (claim 3 or claim 10). An inert hydrophobic liquid layer is, for example, oil. Such a hydrophobic liquid layer is suitable for “long-term” examinations. In contrast, changes in the pH or the oxygen content of the liquid can be detected, for example, with a non-inert hydrophobic liquid layer (e.g. dyes that serve as an indicator).

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein.The invention and further advantageous refinements are explained in more detail below on the basis of schematically illustrated exemplary embodiments in the drawing, but without being restricted to the exemplary embodiments explained.

1 bis 10 zeigen jeweils einen im Längsschnitt dargestellten Arbeitsraum 1. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich jeweils um einen menschlichen Magen, dessen Regionen in 1 erläutert sind. 1 to 10th each show a work area shown in longitudinal section 1 . The illustrated exemplary embodiments are each a human stomach, the regions of which in 1 are explained.

Der Magen 1 weist eine große Kurvatur 11 (Curvatura major) und eine kleine Kurvatur 12 (Curvatura minor) 12 auf und umfasst die Kardia 13 (Cardia), die den Übergang zwischen der Speiseröhre 14(Oesophagus) und dem Magen 1 darstellt. Über der Kardia 13 liegt der Fundus 15. Der Fundus 15 ist der Teil des Magens 1, in dem sich in der Regel die mit der Nahrungsaufnahme verschluckte Luft ansammelt. Fundus 15 und Kardia 13 grenzen am Korpus 16 (Corpus) an, der den größten Teil des Magens 1 ausmacht. Der Korpus 16 geht in das Antrum 17 über, an das sich der Pylorus 18 („Pförtner“) anschließt, der den Magen 1 mit dem Zwölffingerdarm (Duodenum) 19 verbindet. Der Pylorus 18 hat die Aufgabe, den Weitertransport des Nahrungsbreis vom Magen 1 in den Zwölffingerdarm 19 zu regulieren. The stomach 1 exhibits a large curvature 11 (Curvatura major) and a small curvature 12th (Curvatura minor) 12 and includes the cardia 13 (Cardia), which is the transition between the esophagus 14 (esophagus) and the stomach 1 represents. Over the cardia 13 lies the fund 15 . The fund 15 is the part of the stomach 1 , in which the air swallowed with food usually accumulates. Fundus 15 and Kardia 13 border on the body 16 (Corpus) that covers most of the stomach 1 matters. The body 16 goes into the antrum 17th over to which the pylorus 18th ("Gatekeeper") who connects the stomach 1 with the duodenum 19th connects. The pylorus 18th has the task of transporting the food pulp from the stomach 1 in the duodenum 19th to regulate.

Der Magen 1 ist in den in 2 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils mittels einer Flüssigkeit 2 (z.B. entgastes Wasser) aufgeweitet, die wahlweise mit einer Magensonde in den Magen 1 des Patienten verbracht wird oder die dem Patienten zur selbstständigen Aufnahme verabreicht wird (Trinklösung). Anschließend schluckt der Patient eine in den 2 bis 10 nicht dargestellte Endoskopiekapsel, die über die Speiseröhre 14 in den Magen 1 gelangt.The stomach 1 is in the in 2nd to 10th shown embodiments each by means of a liquid 2nd (eg degassed water) widened, optionally with a gastric tube in the stomach 1 of the patient or which is administered to the patient for self-admission (drinking solution). Then the patient swallows one 2nd to 10th Endoscopy capsule, not shown, over the esophagus 14 in the stomach 1 reached.

Die Flüssigkeit 2, in der die magnetisch navigierbare Endoskopiekapsel (magnetischer Körper) schwimmt, ist erfindungsgemäß um wenigstens eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht 9 bzw. 10 ergänzt. Die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht 9 ist leichter als das vom Patienten aufgenommene Wasser (Flüssigkeit 2), wohingegen die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht 10 schwerer ist als das im Magen 1 vorhandene Wasser (Flüssigkeit 2). Die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht 9 bzw. 10, die in der Regel zähflüssiger ist als die Flüssigkeit 2, ist an wenigstens einer der horizontalen Grenzflächen 3 bis 6 der Flüssigkeit 2 vorgesehen.The liquid 2nd , in which the magnetically navigable endoscopy capsule (magnetic body) floats, is according to the invention around at least one hydrophobic liquid layer 9 respectively. 10th added. The hydrophobic liquid layer 9 is lighter than the water (liquid 2nd ), whereas the hydrophobic liquid layer 10th is heavier than that in the stomach 1 existing water (liquid 2nd ). The hydrophobic liquid layer 9 respectively. 10th which is usually more viscous than the liquid 2nd , is on at least one of the horizontal interfaces 3rd to 6 the liquid 2nd intended.

Bei den in den 2, 4, 6 und 8 dargestellten Beispielen ist die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht 10 jeweils schwerer als Wasser; bei den in den 3, 5, 7 und 9 dargestellten Beispielen ist die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht 9 jeweils leichter als Wasser. Das in 10 dargestellte Beispiel enthält eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht 9 (geringere Dichte als Wasser) und eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht 10 (höhere Dichte als Wasser).In the in the 2nd , 4th , 6 and 8th The examples shown are the hydrophobic liquid layer 10th each heavier than water; in the in the 3rd , 5 , 7 and 9 The examples shown are the hydrophobic liquid layer 9 each lighter than water. This in 10th The example shown contains a hydrophobic liquid layer 9 (lower density than water) and a hydrophobic liquid layer 10th (higher density than water).

Abhängig von der Position des Magens 1, die von der Position des Patienten abhängig ist sowie abhängig von dem Füllgrad des Magens 1 mit Wasser (Flüssigkeit 2) und abhängig von der Dichte der hydrophoben Flüssigkeits-Schicht 9 bzw. 10 (Dichte größer oder kleiner als die Dichte der Flüssigkeit 2) ergeben sich die verschiedenen, in den 2 bis 10 dargestellten Konstellationen.Depending on the position of the stomach 1 , which depends on the position of the patient and the degree of filling of the stomach 1 with water (liquid 2nd ) and depending on the density of the hydrophobic liquid layer 9 respectively. 10th (Density greater or less than the density of the liquid 2nd ) arise the different, in the 2nd to 10th shown constellations.

Da die Flüssigkeits-Schichten 9 und 10 an den horizontalen Grenzflächen 3 und 4 des Wassers 2 hydrophob (wasserabweisend) sind, lösen sich die hydrophoben Flüssigkeits-Schichten 9 und 10 nicht im Wasser 2 und werden auch nicht vom Wasser 2 benetzt. Somit findet höchstens kapp über der Grenzfläche 2 bzw. 3 und/oder knapp unter der Grenzfläche 2 bzw. 3 eine geringfügige Vermischung zwischen dem Wasser 2 und der hydrophoben Flüssigkeits-Schicht 9 bzw. 10 statt.Because the liquid layers 9 and 10th at the horizontal interfaces 3rd and 4th of the water 2nd are hydrophobic (water-repellent), the hydrophobic liquid layers dissolve 9 and 10th not in the water 2nd and neither are they from the water 2nd wetted. Thus, at most, there is a cut above the interface 2nd respectively. 3rd and / or just below the interface 2nd respectively. 3rd a slight mix between the water 2nd and the hydrophobic liquid layer 9 respectively. 10th instead of.

Ist die Flüssigkeit 2 (Wasser) nicht ausreichend entgast oder wird die Flüssigkeit nicht gleichmäßig genug zugeführt, dann kann es zu einem nicht vollständig mit Flüssigkeit 2 gefüllten Magen 1 kommen (2, 6 und 7). In den (abhängig von der Position des Magens 2) jeweils oberen Bereichen des Magens 2 ist dann Luft 20 vorhanden.Is the liquid 2nd (Water) is not sufficiently degassed or if the liquid is not supplied evenly enough, it can result in an incomplete liquid 2nd full stomach 1 come ( 2nd , 6 and 7 ). In the (depending on the position of the stomach 2nd ) upper areas of the stomach 2nd is then air 20th available.

Die in 8 und 9 dargestellten Fälle einer nicht gleichmäßig im Magen 1 verteilten hydrophoben Flüssigkeits-Schicht 10 bzw. 9 treten auf, wenn die hydrophobe Flüssigkeits-Schicht 10 bzw. 9 (unter Umständen beabsichtigt) dem Magen 1 ungleichmäßig zugeführt wird.In the 8th and 9 illustrated cases of a not uniform in the stomach 1 distributed hydrophobic liquid layer 10th respectively. 9 occur when the hydrophobic liquid layer 10th respectively. 9 (possibly intended) the stomach 1 is fed unevenly.

Claims (16)

Verfahren zur berührungslosen magnetischen Navigation eines magnetischen Körpers in einem Arbeitsraum (1), der zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit (2) gefüllt ist, wobei die Flüssigkeit (2) an einer oberen horizontalen Grenzfläche (3) eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (9) mit einer geringeren Dichte als die Flüssigkeit (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (2) an einer unteren horizontalen Grenzfläche (4) eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (10) mit einer größeren Dichte als die Flüssigkeit (2) aufweist.Method for contactless magnetic navigation of a magnetic body in a work space (1) which is at least partially filled with a liquid (2), the liquid (2) having a hydrophobic liquid layer (9) at an upper horizontal interface (3) having a lower density than the liquid (2), characterized in that the liquid (2) has a hydrophobic liquid layer (10) with a greater density than the liquid (2) at a lower horizontal boundary surface (4). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophoben Flüssigkeits-Schichten (9, 10) als inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schichten ausgebildet sind.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the hydrophobic liquid layers (9, 10) are designed as inert hydrophobic liquid layers. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der hydrophoben Flüssigkeits-Schichten (9, 10) als nicht-inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht ausgebildet ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that at least one of the hydrophobic liquid layers (9, 10) is designed as a non-inert hydrophobic liquid layer. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere horizontale Grenzfläche (3) die inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht und die untere horizontale Grenzfläche (4) die nicht-inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht aufweist.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the upper horizontal interface (3) has the inert hydrophobic liquid layer and the lower horizontal interface (4) has the non-inert hydrophobic liquid layer. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere horizontale Grenzfläche (3) die nicht-inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht und die untere horizontale Grenzfläche (4) die inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht aufweist.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the upper horizontal interface (3) has the non-inert hydrophobic liquid layer and the lower horizontal interface (4) has the inert hydrophobic liquid layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (9) aus Öl besteht.Procedure according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the inert hydrophobic liquid layer (9) consists of oil. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Körper als Endoskopiekapsel ausgebildet ist, die hydrophoben Flüssigkeits-Schichten (9, 10) biokompatibel sind und ein Organ eines Patienten den Arbeitsraum (1) bildet.Procedure according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the magnetic body is designed as an endoscopy capsule, the hydrophobic liquid layers (9, 10) are biocompatible and an organ of a patient forms the work space (1). System zur berührungslosen magnetischen Navigation eines magnetischen Körpers in einem Arbeitsraum (1), der zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit (2) gefüllt ist, wobei die Flüssigkeit (2) an einer oberen horizontalen Grenzfläche (3) eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (9) mit einer geringeren Dichte als die Flüssigkeit (2) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (2) an einer unteren horizontalen Grenzfläche (4) eine hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (10) mit einer größeren Dichte als die Flüssigkeit (2) aufweist.System for contactless magnetic navigation of a magnetic body in a work space (1) which is at least partially filled with a liquid (2), the liquid (2) having a hydrophobic liquid layer (9) at an upper horizontal interface (3) having a lower density than the liquid (2), characterized in that the liquid (2) has a hydrophobic liquid layer (10) with a greater density than the liquid (2) at a lower horizontal boundary surface (4). System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophoben Flüssigkeits-Schichten (9,10) als inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schichten ausgebildet sind. System according to Claim 8 , characterized in that the hydrophobic liquid layers (9, 10) are designed as inert hydrophobic liquid layers. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der hydrophoben Flüssigkeits-Schichten (9,10) als nicht-inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht ausgebildet ist.System according to Claim 8 , characterized in that at least one of the hydrophobic liquid layers (9, 10) is designed as a non-inert hydrophobic liquid layer. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die obere horizontale Grenzfläche (3) die inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht und die untere horizontale Grenzfläche (4) die nicht-inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht aufweist.System according to Claim 10 , characterized in that the upper horizontal interface (3) has the inert hydrophobic liquid layer and the lower horizontal interface (4) has the non-inert hydrophobic liquid layer. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die obere horizontale Grenzfläche (3) die nicht-inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht und die untere horizontale Grenzfläche (4) die inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht aufweist.System according to Claim 10 , characterized in that the upper horizontal interface (3) has the non-inert hydrophobic liquid layer and the lower horizontal interface (4) has the inert hydrophobic liquid layer. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die inerte hydrophobe Flüssigkeits-Schicht (9) aus Öl besteht.System according to one of the Claims 8 to 12th , characterized in that the inert hydrophobic liquid layer (9) consists of oil. System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Körper als Endoskopiekapsel ausgebildet ist, die hydrophoben Flüssigkeits-Schichten (9,10) biokompatibel sind und ein Organ eines Patienten den Arbeitsraum (1) bildet.System according to one of the Claims 8 to 13 , characterized in that the magnetic body is designed as an endoscopy capsule, the hydrophobic liquid layers (9, 10) are biocompatible and an organ of a patient forms the work space (1). Medizinisches Gerät, gekennzeichnet durch ein System nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der magnetische Körper in Form einer Sonde zur Untersuchung eines Organs (1) des Patienten an eine vorgebbare Position innerhalb des Organs (1) magnetisch navigierbar ist.Medical device, characterized by a system according to one of the Claims 8 to 14 The magnetic body in the form of a probe for examining an organ (1) of the patient can be magnetically navigated to a predefinable position within the organ (1). Medizinisches Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde als Endoskopiekapsel ausgebildet ist, die an eine vorgebbare Position innerhalb eines Magens (1) magnetisch navigierbar ist.Medical device after Claim 15 , characterized in that the probe is designed as an endoscopy capsule which can be magnetically navigated to a predeterminable position within a stomach (1).
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