JP2012503510A - 作業空間において磁性体を非接触式に磁気ナビゲーションするためのコイルシステム - Google Patents
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Abstract
Description
1.固有の位置Pにおける磁場B→は十分に大きなものでなければならず、また正確に整列されていなければならず、それによりカプセルの所望の配向が達成される。したがって、点Pの周りの十分に大きい周辺領域においては、磁場B→がほぼ同一の方向を示さなければならない。この周辺領域は少なくとも上述の位置P1,P2,P3,P4を含むことが望ましい。十分に強い磁場が固有の空間位置Pにおいて要求される場合には、この条件が満たされている。
2.図3のように矩形によって表される、所定の凸状の周辺領域における点P1,P2,P3,P4に関して、カプセルに作用する磁力はこの凸状の周辺領域内のそれらの点の各々に位置する。すなわち磁力は凸状の周辺領域へと向けられている。このようにして、外部の妨害が存在しない場合には、カプセルが凸状の周辺領域に進入した後には、力は常にカプセルを周辺領域内にずらすように配向されているので、カプセルがこの周辺領域を決して離れないことが保証される。さらに、磁力が消失する点はこの凸状の周辺領域の内部で点Pの近傍に位置することが保証される。したがって、外部の妨害が存在しない場合には、カプセルは常に固有の点Pに向かって移動され、その後は点Pに留まる。
3.個々のコイルに流れる電流の絶対値はそれぞれの最大値よりも小さくなければならない。一般性を制限することなく、ここで説明する実施例においては、各コイルに関する最大電流は同じ大きさであるとする。この電流を以下ではImaxと記す。
Claims (15)
- 複数のコイルと、該複数のコイルにおけるそれぞれの電流を制御するための電流制御部とを有する、作業空間において磁性体(1)を非接触式に磁気ナビゲーションするためのコイルシステムにおいて、
前記作業空間における可変に設定可能な位置(P)に前記磁性体(1)をナビゲーションするために、前記電流によって形成される磁力(F1,F2,F3,F4)が、前記設定可能な位置(P)の周りの凸状の周辺領域(Ω)の縁部の複数の位置(P1,P2,P3,P4)において前記磁性体(1)に作用し、かつ、前記周辺領域(Ω)に向かって示されるように、前記電流制御部は前記複数のコイルにおける電流を調整することを特徴とする、コイルシステム。 - 前記周辺領域(Ω)は、該周辺領域(Ω)の縁部から前記設定可能な位置(P)までの最大距離が0.005mから0.1m、例えば0.01mであるように構成されている、請求項1記載のコイルシステム。
- 前記設定可能な位置(P)の周りの周辺領域(Ω)は多角形および/または多面体である、請求項1または2記載のコイルシステム。
- 前記複数の位置(P1,P2,P3,P4)は、前記多角形および/または前記多面体の1つまたは複数の頂点、例えば全ての頂点にある、請求項3記載のコイルシステム。
- 前記電流制御部は、前記設定可能な位置(P)に関して、コイルシステムの動作時に前記電流を算出するよう構成されている、請求項1から4までのいずれか1項記載のコイルシステム。
- 複数の設定可能な位置(P)に関して調整すべき電流が前記電流制御部のメモリに格納されている、請求項1から5までのいずれか1項記載のコイルシステム。
- 前記設定可能な位置(P)に前記磁性体(1)をナビゲーションするために調整すべき電流は、境界条件を有する最適化問題の解であり、該境界条件は、前記電流によって形成される磁力(F1,F2,F3,F4)が、前記設定可能な位置(P)の周りの凸状の周辺領域(Ω)の縁部の複数の位置(P1,P2,P3,P4)において前記磁性体(1)に作用し、かつ、前記周辺領域(Ω)に向かって示されることを内容とする、請求項1から6までのいずれか1項記載のコイルシステム。
- 前記最適化問題は、線形計画問題および/または2次計画問題である、請求項7記載のコイルシステム。
- 前記最適化問題は、前記複数のコイルの電流を含む電流ベクトルの絶対値の最小化であり、別の境界条件として、前記電流によって形成される磁力(F1,F2,F3,F4)が、前記設定可能な位置(P)の周りの前記周辺領域(Ω)の縁部の複数の位置(P1,P2,P3,P4)において前記磁性体(1)に作用し、かつ、絶対値ではそれぞれ所定の値を上回ることが考慮される、請求項7または8記載のコイルシステム。
- 前記最適化問題は、前記設定可能な位置(P)の周りの前記凸状の周辺領域(Ω)の縁部の複数の位置(P1,P2,P3,P4)において前記磁性体(1)に作用する、前記電流によって形成される磁力(F1,F2,F3,F4)の絶対値の最小化であり、別の境界条件として、前記複数のコイルの電流が絶対値ではそれぞれの最大値を下回ることが考慮される、請求項7から9までのいずれか1項記載のコイルシステム。
- 前記最適化問題を解く際に、前記設定可能な位置(P)において前記電流によって形成される磁場が実質的に所定の方向を示し、かつ、所定の値を上回る絶対値を有することが付加的な境界条件として考慮される、請求項7から10までのいずれか1項記載のコイルシステム。
- 前記最適化問題を解く際に、複数のコイルのそれぞれの電流が種々に重み付けされる、請求項7から11までのいずれか1項記載のコイルシステム。
- 前記電流制御部は、2つ以下の並進自由度を有する前記磁性体(1)の移動を考慮する、請求項1から12までのいずれか1項記載のコイルシステム。
- 請求項1から13までのいずれか1項記載のコイルシステムを有する医療機器において、
該医療機器は、患者を前記コイルシステム内に位置決めすることができ、かつ、前記コイルシステムの電流制御部によって、前記患者の器官を検査するためのプローブの形態の磁性体(1)を前記患者の体内の設定可能な位置(P)にナビゲーションできるよう構成されていることを特徴とする、医療機器。 - 請求項1から13までのいずれか1項記載のコイルシステムを用いて、作業空間において磁性体(1)を非接触式に磁気ナビゲーションするための方法において、
前記作業空間における設定可能な位置(P)に前記磁性体(1)をナビゲーションするために、複数のコイルにおける電流によって形成される磁力(F1,F2,F3,F4)が、前記設定可能な位置(P)の周りの凸状の周辺領域(Ω)の縁部の複数の位置(P1,P2,P3,P4)において前記磁性体(1)に作用し、かつ、前記周辺領域(Ω)に向かって示されるように、前記電流を電流制御部によって調整することを特徴とする、作業空間において磁性体(1)を非接触式に磁気ナビゲーションするための方法。
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