RU2683204C1 - Device for controlling the movement of a foreign body inside the patient by external magnetic field - Google Patents
Device for controlling the movement of a foreign body inside the patient by external magnetic field Download PDFInfo
- Publication number
- RU2683204C1 RU2683204C1 RU2017141008A RU2017141008A RU2683204C1 RU 2683204 C1 RU2683204 C1 RU 2683204C1 RU 2017141008 A RU2017141008 A RU 2017141008A RU 2017141008 A RU2017141008 A RU 2017141008A RU 2683204 C1 RU2683204 C1 RU 2683204C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coils
- passage
- movement
- magnetic field
- working area
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 85
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 20
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 11
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 230000005293 ferrimagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012283 microsurgical operation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000033912 thigmotaxis Effects 0.000 description 1
- 210000004127 vitreous body Anatomy 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/73—Manipulators for magnetic surgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N2/00—Magnetotherapy
- A61N2/004—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Magnetic Treatment Devices (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Robotics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к медицинской технике, в целом к медицинской системе для дистанционного беспроводного управления движением инородного тела, расположенного внутри субъекта, а конкретнее, к магнитной системе управления перемещением в пространстве и угловой ориентацией объекта, находящегося в теле субъекта, посредством внешнего магнитного поля. Однако, следует понимать, что описанная система может также найти применение в других системах и сценариях для управлением движением объекта, имеющим намагниченность.The present invention relates to medical equipment, in General, to a medical system for remote wireless control of the movement of a foreign body located inside the subject, and more particularly, to a magnetic system for controlling the movement in space and the angular orientation of an object located in the body of the subject through an external magnetic field. However, it should be understood that the described system may also find application in other systems and scenarios for controlling the movement of an object having magnetization.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Так как любое намагниченное тело или может рассматриваться как магнитный диполь или их совокупность и испытывать силовое воздействие за счет приложенного внешнего магнитного поля, то имеет важное практическое значение возможность использования магнитных полей в качестве инструмента для управления перемещением и ориентацией указанных объектов, в частности, для медицинских применений.Since any magnetized body can either be considered as a magnetic dipole or a combination of them and experience force due to the applied external magnetic field, the possibility of using magnetic fields as a tool to control the movement and orientation of these objects, in particular, for medical purposes, is of great practical importance. applications.
В организм человека преднамеренно вводятся инородные тела, имеющие намагниченность, для выполнения различных задач. Управление ими с помощью внешнего магнитного поля позволяет безболезненно для пациента проводить различные диагностические и/или терапевтические процедуры. Foreign bodies that are magnetized are intentionally introduced into the human body to perform various tasks. Controlling them using an external magnetic field allows the patient to carry out various diagnostic and / or therapeutic procedures without serious consequences.
В начале 2000х Американская компания «Stereotaxis Inc.» разработала магнитную систему для управления микророботами в нейрохирургии. Этот прибор обладал высокой точностью и большой скоростью реакции. Первое поколение этой системы - «Telstar system» состоит из 3-х сверхпроводящих электромагнитов (0.15Т), охлаждаемых жидким гелием. Точность манипуляций теоретически составляла менее 1 мм.In the early 2000s, the American company Stereotaxis Inc. developed a magnetic system for controlling microrobots in neurosurgery. This device possessed high accuracy and a high reaction rate. The first generation of this system - “Telstar system” consists of 3 superconducting electromagnets (0.15T), cooled by liquid helium. The accuracy of the manipulations was theoretically less than 1 mm.
Магнитная система управления для минимально инвазивных операций (Catheter Guidance Control and Imaging (CGCI)) от компании «Magnetic Corp» из US2013006100 A1, опубл.03.01.2013, состоит из 8 охлаждаемых электромагнитов, создающих требуемое магнитное поле вокруг объекта. Эти магниты способны в режиме реального времени изменять направление и величину действующей силы поля.The magnetic control system for minimally invasive operations (Catheter Guidance Control and Imaging (CGCI)) from Magnetic Corp from US2013006100 A1, published 03.01.2013, consists of 8 cooled electromagnets that create the required magnetic field around the object. These magnets are able in real time to change the direction and magnitude of the effective field strength.
В US8452377 B2 (опубл. 28.05.2013) описывается магнитная система, включающая конфигурацию из 12 отдельных катушек для управления движением магнитного объекта, такого как эндоскопическая капсула, в рабочем пространстве, и соответствующие блоки активации для подачи тока в соответствующие катушки. Пациент расположен вдоль оси z системы, а рабочий объем центрирован между катушками 1-6 (фиг. 1). В зависимости от текущего состояния объекта система ориентирует его и продвигает в нужном направлении за счет генерации компонент магнитного поля и его градиентов катушками 1-12. При этом электромагнитные катушки 8 и 10 (а также 7 и 9) физически пересекаются, что не позволяет использовать в системе электромагнитные катушки с сердечниками.US8452377 B2 (published May 28, 2013) describes a magnetic system comprising a configuration of 12 separate coils for controlling the movement of a magnetic object, such as an endoscopic capsule, in the workspace, and corresponding activation units for supplying current to the respective coils. The patient is located along the z axis of the system, and the working volume is centered between coils 1-6 (Fig. 1). Depending on the current state of the object, the system orientates it and advances in the desired direction due to the generation of magnetic field components and its gradients by coils 1-12. In this case, the
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является разработанная группой ученых из ETH Zurich система управления микроботами внутри глаза «OctoMag» (Michael P. Kummer, Jake J. Abbott, Bradley E. Kratochvil, Ruedi Borer, Ali Sengul, Bradley J. Nelson. OctoMag: An Electromagnetic System for 5-DOF Wireless Micromanipulation. IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, VOL. X, NO. X, JANUARY 2010). Через иглу микроскопический робот (285 µm) вводится в стекловидное тело. Управление движением робота осуществляется при помощи магнитного поля, генерируемого 8 магнитными катушками. Как правило, магнитное управление реализуется в однородном магнитном поле. «Octomag» уникален тем, что управление происходит в сложных неоднородных полях. Манипуляции осуществляются оператором, который визуально наблюдает за системой, или посредством видеокамер.The closest analogue to the claimed technical solution is the OctoMag microbot control system developed by a team of scientists from ETH Zurich (Michael P. Kummer, Jake J. Abbott, Bradley E. Kratochvil, Ruedi Borer, Ali Sengul, Bradley J. Nelson. OctoMag : An Electromagnetic System for 5-DOF Wireless Micromanipulation. IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, VOL. X, NO. X, JANUARY 2010). A microscopic robot (285 µm) is inserted through the needle into the vitreous body. The movement of the robot is controlled by a magnetic field generated by 8 magnetic coils. As a rule, magnetic control is realized in a uniform magnetic field. Octomag is unique in that control takes place in complex heterogeneous fields. Manipulations are carried out by an operator who visually observes the system, or through video cameras.
Однако описанные выше конфигурации из n отдельных активированных катушек могут иметь некоторые выделенные направления и области пространства, для которых достижение требуемых силовых характеристик движения намагниченного объекта может приводить к значительному увеличению потребления мощности электромагнитами.However, the above-described configuration of n separate activated coils may have some distinguished directions and areas of space for which the achievement of the required power characteristics of the movement of a magnetized object can lead to a significant increase in power consumption by electromagnets.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в том, что существующие магнитные системы с той или иной конфигурацией n электромагнитных катушек имеют выделенные направления и области рабочего пространства, для которых достижение требуемых силовых характеристик движения объекта, имеющего намагниченность и находящегося внутри тела пациента, может приводить к значительному увеличению потребления мощности электромагнитами.The technical problem solved by the present invention is that existing magnetic systems with one or another configuration of n electromagnetic coils have dedicated directions and areas of the working space for which the achievement of the required power characteristics of the movement of an object having a magnetization inside the patient’s body can lead to to a significant increase in power consumption by electromagnets.
Задача настоящего изобретения – создать магнитную систему с уменьшенным потреблением мощности и уменьшенными массо-габаритными характеристиками по сравнению с аналогичными известными системами с такой пространственной конфигурацией n электромагнитных катушек, которая бы позволила бы для каждой точки рабочего объема создать магнитное поле требуемой величины и направления (в пределах, соответствующих конкретной системе), так и любой градиент магнитного поля (в пределах, соответствующих конкретной системе), которое будет перемещать и ориентировать исследуемый объект в реальном времени.The objective of the present invention is to create a magnetic system with reduced power consumption and reduced mass and dimensional characteristics compared with similar known systems with such a spatial configuration of n electromagnetic coils, which would allow for each point of the working volume to create a magnetic field of the desired size and direction (within corresponding to a specific system), and any gradient of the magnetic field (within the limits corresponding to a specific system), which will move and orient the investigated object in real time.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в снижении массо-габаритных характеристик магнитной системы одновременно со снижением потребности в энергии для работы магнитной системы, обеспечивающей управление движением объекта, обладающего намагниченностью.The technical result provided by the invention is to reduce the mass-dimensional characteristics of the magnetic system while reducing the energy requirement for the magnetic system to control the movement of an object having magnetization.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для управления движением объекта, имеющего намагниченность, в теле субъекта, включает по меньшей мере 8 стационарных электромагнитных катушек с сердечниками, которые при подаче тока генерируют компоненты электромагнитного поля и компоненты градиентов магнитного поля для задания требуемого направления объекта в рабочей области и требуемого усилия, приложенного к объекту, по меньшей мере один блок управления, которые обеспечивает синхронную подачу электрического тока в каждую из указанных катушек независимо друг от друга, при этом геометрия и взаимное расположение упомянутых катушек выбраны таким образом, чтобы образовывать сквозной продольный проход для размещения внутри него тела субъекта и обеспечить одновременно максимальную приближенность катушек к рабочей области и максимальную разнонаправленность осей катушек к рабочей области.The technical result is achieved due to the fact that the device for controlling the movement of an object having a magnetization in the body of the subject includes at least 8 stationary electromagnetic coils with cores that, when a current is applied, generate components of the electromagnetic field and components of the magnetic field gradients to set the desired direction of the object in the working area and the required force applied to the object, at least one control unit that provides a synchronous supply of electric current to each blowing from these coils independently of each other, while the geometry and relative position of the coils are chosen so as to form a through longitudinal passage for placing the body of the subject inside it and to ensure at the same time the maximum proximity of the coils to the working area and the maximum multidirectionality of the axes of the coils to the working area.
В некоторых вариантах изобретения сквозной проход имеет по существу цилиндрическое сечение.In some embodiments of the invention, the through passage has a substantially cylindrical section.
В некоторых вариантах изобретения рабочей областью системы является сферическая область диаметром в пределах диаметра сквозного прохода и располагающаяся в центре системы.In some embodiments of the invention, the working area of the system is a spherical region with a diameter within the diameter of the through passage and located in the center of the system.
В некоторых вариантах изобретения катушки разбиты на три группы, одна из которых является центральной, а две другие – крайние, при этом центры катушек центральной группы располагаются по окружности вокруг тела субъекта таким образом, что их оси перпендикулярны продольной оси сквозного прохода; а катушки двух крайних групп размещены максимально близко к катушкам центральной группы таким образом, что их оси расположены под углом к продольной оси сквозного прохода и направлены в центр рабочей области.In some embodiments of the invention, the coils are divided into three groups, one of which is central and the other two are extreme, while the centers of the coils of the central group are located around the circumference around the subject's body so that their axes are perpendicular to the longitudinal axis of the through passage; and the coils of the two extreme groups are located as close as possible to the coils of the central group so that their axes are located at an angle to the longitudinal axis of the through passage and are directed to the center of the working area.
В некоторых вариантах изобретения угол между осью катушки из крайней группы и продольной осью сквозного прохода лежит в пределах от 30 до 60 градусов.In some embodiments of the invention, the angle between the axis of the coil from the extreme group and the longitudinal axis of the through passage lies in the range from 30 to 60 degrees.
В некоторых вариантах изобретения система дополнительно включает е электромагнитные катушки без сердечников.In some embodiments of the invention, the system further includes coreless electromagnetic coils.
В некоторых вариантах изобретения в качестве объекта может выбран один из: эндоскопическая капсула, медицинский микроробот, лекарственный раствор с магнитными наночастицами, микро или наноиглы, микрометки, сенсоры и стимуляторы.In some embodiments of the invention, one of the objects may be selected: an endoscopic capsule, a medical microrobot, a drug solution with magnetic nanoparticles, micro or nano-needles, micromarks, sensors and stimulants.
В некоторых вариантах изобретения эндоскопическая капсула совершает движение по спиральной траектории вдоль трубчатого органа субъекта под действием вращающегося магнитного поля, генерируемого катушками.In some embodiments of the invention, the endoscopic capsule moves in a spiral path along the tubular organ of the subject under the action of a rotating magnetic field generated by the coils.
В некоторых вариантах изобретения эндоскопическая капсула имеет намагниченность с вектором намагниченности, расположенным относительно продольного направления корпуса капсулы под углом в диапазоне острых углов (0<δ<90°), и содержит модуль камеры для захвата изображения и передачи изображения на удаленное устройство обработки полученных данных.In some embodiments of the invention, the endoscopic capsule has a magnetization with a magnetization vector located relative to the longitudinal direction of the capsule body at an angle in the range of sharp angles (0 <δ <90 °), and contains a camera module for capturing an image and transmitting the image to a remote data processing device.
На энергопотребление, как известно, влияет как расположение, так и число электромагнитных катушек. Известно, что минимальное количество электромагнитных катушек, необходимых для управления 5-ю степенями свободы движения объектом, имеющим намагниченность, равно 8.Energy is known to be affected by both the location and the number of electromagnetic coils. It is known that the minimum number of electromagnetic coils required to control the 5 degrees of freedom of movement of an object having a magnetization is 8.
Поэтому для компенсирования недостатка существующих устройств для управления объектами, имеющих намагниченность, посредством внешнего магнитного поля, в настоящем изобретении увеличено число электромагнитных катушек, и они размещены таким образом, чтобы покрыть большее количество точек пространства и направлений, в которых для достижения той же силы будет требоваться меньшая суммарная мощность.Therefore, to compensate for the lack of existing devices for controlling objects having magnetization by an external magnetic field, the number of electromagnetic coils is increased in the present invention, and they are arranged so as to cover more points of space and directions in which it will take to achieve the same force lower total power.
Требуемая конфигурация достигается размещением электромагнитов таким образом, чтобы по меньшей мере часть их осей смотрели в центр системы, а плоскости электромагнитов покрывали максимально возможную площадь поверхности вокруг пациента.The required configuration is achieved by placing the electromagnets in such a way that at least part of their axes are facing the center of the system, and the electromagnet planes cover the maximum possible surface area around the patient.
Магнитная система (устройство), состоящая из по меньшей мере 8 стационарных электромагнитных катушек, разделенных функционально на группы, позволяет создавать необходимые конфигурации магнитного поля для управления магнитным объектом с 5-ю степенями свободы в теле субъекта.A magnetic system (device), consisting of at least 8 stationary electromagnetic coils, divided functionally into groups, allows you to create the necessary magnetic field configurations to control a magnetic object with 5 degrees of freedom in the subject's body.
Указанная конфигурация позволяет использовать электромагнитные катушки с сердечниками, что значительно снизит энергопотребление системы.The specified configuration allows the use of electromagnetic coils with cores, which will significantly reduce the power consumption of the system.
Синхронная подача электрического тока в каждую из катушек независимо друг от друга обеспечивает возможность создания результирующего магнитного поля и таким образом управления объекта.The synchronous supply of electric current to each of the coils independently of each other provides the ability to create the resulting magnetic field and thus control the object.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения. На чертежах одинаковые позиции применяются для обозначения одинаковых частей.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the present description, illustrate embodiments of the invention and, together with the above general description of the invention and the following detailed description of embodiments, serve to explain the principles of the present invention. In the drawings, like numbers are used to denote like parts.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема конфигурации магнитной системы из существующего уровня техники из 12 электромагнитных катушек.In FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration of a magnetic system of the prior art from 12 electromagnetic coils.
На фиг. 2 изображен прототип магнитной системы, заявляемой в настоящем изобретении, включающей 8 электромагнитных катушек с сердечниками, при подаче тока на которые создается необходимая конфигурация магнитного поля для управления объектом, имеющим намагниченность.In FIG. 2 shows a prototype of the magnetic system claimed in the present invention, including 8 electromagnetic coils with cores, when a current is applied to them, the necessary configuration of the magnetic field is created to control the magnetized object.
На фиг. 3 изображен прототип магнитной системы, заявляемой в настоящем изобретении, включающей 18 электромагнитных катушек с сердечниками, при подаче тока на которые создается необходимая конфигурация магнитного поля для управления объектом, имеющим намагниченность.In FIG. 3 shows a prototype of the magnetic system claimed in the present invention, comprising 18 electromagnetic coils with cores, when a current is applied to them, the necessary configuration of the magnetic field is created to control the object having magnetization.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ (ТЕРМИНЫ)DEFINITIONS (TERMS)
В описании данного изобретения термины «включает», «включающий» и «включает в себя» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из».In the description of the present invention, the terms “includes,” “including,” and “includes” are interpreted as meaning “includes, but is not limited to.” These terms are not intended to be construed as “consists of only”.
Термин "соединенный" означает функционально соединенный, при этом может быть использовано любое количество или комбинация промежуточных элементов между соединяемыми компонентами (включая отсутствие промежуточных элементов).The term “connected” means functionally connected, any number or combination of intermediate elements between the connected components (including the absence of intermediate elements) can be used.
В контексте данной заявки термин «необходимая конфигурация магнитного поля» означает, что в каждой точке рабочего объема возможно создать как магнитное поле требуемой величины и направления (в пределах, соответствующих конкретной системе), так и любой градиент магнитного поля (в пределах, соответствующих конкретной системе).In the context of this application, the term “necessary configuration of the magnetic field” means that at each point of the working volume it is possible to create both a magnetic field of the required size and direction (within the limits corresponding to a particular system), and any gradient of the magnetic field (within the limits corresponding to a particular system )
В материалах данной заявки под термином «направление электромагнита» понимают направление оси электромагнитной катушки. В предпочтительных вариантах выполнения используемый в настоящем изобретении электромагнит представляет собой цилиндрическую катушку, намотанную медным проводом. Ось такого цилиндра и задает направление электромагнита.In the materials of this application, the term "direction of the electromagnet" means the direction of the axis of the electromagnetic coil. In preferred embodiments, the electromagnet used in the present invention is a cylindrical coil wound with a copper wire. The axis of such a cylinder sets the direction of the electromagnet.
В контексте данной заявки признак «максимальная приближенность электромагнитных катушек с сердечниками к рабочей области» характеризует минимальное расстояние, на котором возможно расположить электромагнитную катушку с сердечником по отношению к телу пациенту. Предпочтительно, под минимальным расстоянием понимают минимально возможное расстояние от внутреннего торца катушки до границы рабочей области. В случае максимальной приближенности это расстояние равно нулю. Расположение электромагнитных катушек на большем расстоянии заведомо приводит к получению более слабого магнитного поля, и соответственно требуется больший размер заявляемой магнитной системы для получения одного и того же результата.In the context of this application, the sign “maximum proximity of electromagnetic coils with cores to the working area” characterizes the minimum distance at which it is possible to position the electromagnetic coil with the core in relation to the patient’s body. Preferably, the minimum distance is understood to mean the minimum possible distance from the inner end of the coil to the boundary of the working area. In the case of maximum approximation, this distance is zero. The location of the electromagnetic coils at a greater distance obviously leads to a weaker magnetic field, and accordingly requires a larger size of the inventive magnetic system to obtain the same result.
В материалах данной заявки под термином «максимальная разнонаправленность осей электромагнитных катушек с сердечниками» означает, что должна быть возможность разложить требуемой вектор магнитного поля в данной точке на поля максимального количества электромагнитных катушек. Характеристика разнонаправленности – количество электромагнитных катушек, по векторам магнитного поля которых в конкретной точке можно разложить требуемый вектор магнитного поля. Чем оно больше, тем лучше.In the materials of this application, the term "maximum multidirectionality of the axes of electromagnetic coils with cores" means that it should be possible to decompose the required magnetic field vector at a given point into fields of the maximum number of electromagnetic coils. The bi-directional characteristic is the number of electromagnetic coils whose magnetic field vectors at a particular point can be used to expand the required magnetic field vector. The bigger it is, the better.
Термин «объект, имеющий намагниченность и находящий внутри тела пациента», в указанной заявке включает любой инородный объект, преднамеренно вводимый в пациента для различных целей, выполненный с возможностью управления внешним постоянным магнитным полем согласно изобретению. Неограничивающие примеры объекта включают эндоскопическую капсулу для диагностики пищевого тракта, медицинский микроробот, лекарственный раствор с магнитными наночастицами, используемыми для адресной доставки к нужной точке организма, для лечения различных заболеваний, микро или наноиглы, сенсор или стимулятор и другие.The term "object having a magnetization and located inside the patient’s body", in this application includes any foreign object intentionally introduced into the patient for various purposes, configured to control an external constant magnetic field according to the invention. Non-limiting examples of an object include an endoscopic capsule for the diagnosis of the digestive tract, a medical microrobot, a drug solution with magnetic nanoparticles used for targeted delivery to a desired point in the body, for the treatment of various diseases, a micro or nano-needle, a sensor or stimulator, and others.
Магнитные наночастицы, используемые в терапевтических целях, могут состоять, например, из ферромагнитных, ферримагнитных или суперпарамагнитных материалов, в частности, на основе оксидов железа со структурой шпинели (магнетит, маггемит). Магнитные наночастицы могут применяться для точечной доставки лекарственного препарата при использовании градиента магнитного поля, фокусирующего и притягивающего магнитные наночастицы к нужной точке организма человека.Magnetic nanoparticles used for therapeutic purposes can consist, for example, of ferromagnetic, ferrimagnetic or superparamagnetic materials, in particular, based on iron oxides with a spinel structure (magnetite, maghemite). Magnetic nanoparticles can be used for targeted drug delivery using a magnetic field gradient that focuses and attracts magnetic nanoparticles to the desired point in the human body.
Медицинские микророботы, функционирующие под управлением внешнего магнитного поля, способны выполнять ряд достаточно сложных работ, включая доставку лекарственных препаратов к месту назначения, проведение микрохирургических операций и выполнение других манипуляций с отдельными клетками организма. Medical microrobots, operating under the control of an external magnetic field, are capable of performing a number of rather complex tasks, including delivering drugs to their destination, performing microsurgical operations, and performing other manipulations with individual cells of the body.
Микро или наноиглы или другие хирургические инструменты по типу лапороскопии, используемые хирургом на микроуровне, могут быть использованы в качестве «объекта» для реализации функции управления движения ими посредством внешнего постоянного магнитного поля.Micro or nano-needles or other laporoscopy-type surgical instruments used by the surgeon at the micro level can be used as an “object” to realize the function of controlling their movement through an external constant magnetic field.
Используемый в документе термин «пациент» охватывает все виды млекопитающих, предпочтительно человека.As used herein, the term “patient” encompasses all types of mammals, preferably humans.
Объект данного изобретения в зависимости от его функционального назначения и выполнения может быть введен в организм пациента перорально, ректально, парентерально, через небольшие (обычно 0,5—1,5 см) отверстия в теле пациента.The object of this invention, depending on its functional purpose and implementation, can be administered orally, rectally, parenterally, through small (usually 0.5-1.5 cm) openings in the patient’s body.
Под «областью пространства, окружающей тело пациента» в данной заявке понимают область, размеры которой ограничены масштабом силы источников постоянного магнитного поля для создания требуемой конфигурации магнитного поля в заданной точке.By "area of the space surrounding the patient’s body" in this application is meant a region whose dimensions are limited by the scale of the strength of the sources of a constant magnetic field to create the desired magnetic field configuration at a given point.
Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.Unless defined separately, technical and scientific terms in this application have standard meanings generally accepted in the scientific and technical literature.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Настоящее изобретение предлагает усовершенствованную компактную энергоэффективную магнитную систему для генерации магнитного поля, вектор которого имеет произвольные контролируемые величину и направление в заранее заданной области пространства, и может быть использовано, в частности, для беспроводного управления движением объекта, имеющего намагниченность, в теле субъекта. Указанная магнитная система имеет существенно сниженные массогабаритные характеристики, а также минимальное энергопотребление.The present invention provides an improved compact energy-efficient magnetic system for generating a magnetic field, the vector of which has arbitrary controlled magnitude and direction in a predetermined area of space, and can be used, in particular, for wirelessly controlling the movement of an object having magnetization in the body of the subject. The specified magnetic system has significantly reduced weight and size characteristics, as well as minimal power consumption.
Для определения минимального энергопотребления был произведен большой объем численного моделирования различных электромагнитных систем с подбором оптимальных параметров магнитной системы для создания магнитного поля и силы заданной величины, а также проводились экспериментальные исследования отдельных составляющих и общей погрешности измерений.To determine the minimum energy consumption, a large amount of numerical simulation of various electromagnetic systems was carried out with the selection of the optimal parameters of the magnetic system to create a magnetic field and strength of a given value, as well as experimental studies of the individual components and the total measurement error were carried out.
Магнитная система имеет по меньшей мере 8 стационарных электромагнитных катушек с сердечниками, сконфигурированные таким образом, чтобы обеспечить одновременно максимальную приближенность катушек к рабочей области и максимальную разнонаправленность осей катушек к рабочей области.The magnetic system has at least 8 stationary electromagnetic coils with cores, configured in such a way as to ensure at the same time the maximum proximity of the coils to the working area and the maximum multidirectional axis of the coils to the working area.
Указанная система в предпочтительном варианте выполнения имеет сквозной проход для размещения пациента. Предпочтительно, пациент располагается на столе. Конструкция стола может быть различной в зависимости от специфики исследований. Например, стол для пациента магнитной системы может содержать раму с механизмом перемещения и ложе для пациента.The specified system in a preferred embodiment, has a through passage for accommodating the patient. Preferably, the patient is placed on a table. The design of the table may vary depending on the specific research. For example, a table for a patient of a magnetic system may comprise a frame with a movement mechanism and a bed for the patient.
Габариты единичной катушки могут варьироваться в значительных пределах в зависимости от конкретной системы и требований к ней. В предпочтительном варианте осуществления изобретения диаметр и длина катушки лежат в диапазоне от 10 см до 50 см. The dimensions of a single coil can vary significantly depending on the specific system and its requirements. In a preferred embodiment, the diameter and length of the coil are in the range of 10 cm to 50 cm.
Используемые катушки в системе могут быть как идентичны, так и отличаться друг от друга. Выбор электромагнитных катушек зависит от оптимизации конкретной магнитной системы. Направление намотки катушек одинаковы, однако это не принципиально, так как изменение полярности может быть выполнено программно.The coils used in the system can be either identical or different from each other. The choice of electromagnetic coils depends on the optimization of a particular magnetic system. The direction of winding the coils are the same, but this is not important, since the change in polarity can be performed programmatically.
Длина используемой магнитной системы ограничивается длиной тела пациента, который будет размещаться внутри нее. Предпочтительно, длина системы составляет 2 м. Предполагается, что система стационарна, а «место локализации» объекта, имеющего намагниченность, находится в центре системы. При этом пациент помещается внутрь таким образом, чтобы интересующая область исследования находилась также в центре системы. Например, при управлении эндоскопической капсулой для исследования ЖКТ пациент располагается таким образом, что центр системы и средняя область туловища совпадали.The length of the used magnetic system is limited by the length of the patient's body, which will be placed inside it. Preferably, the length of the system is 2 m. It is assumed that the system is stationary, and the “location” of the magnetized object is in the center of the system. In this case, the patient is placed inside so that the area of interest of interest is also in the center of the system. For example, when administering an endoscopic capsule for the study of the gastrointestinal tract, the patient is positioned so that the center of the system and the middle region of the body coincide.
Для усиления магнитной индукции применяются сердечники из ферромагнитных материалов, например, таких как феррит.To enhance magnetic induction, cores made of ferromagnetic materials, such as, for example, ferrite, are used.
Электромагнитные катушки могут быть намотаны нитью из волокна на основе углеродных нанотрубок.Electromagnetic coils can be wound with carbon nanotube-based fiber.
Электромагнитные катушки магнитной системы закреплены на дополнительной несущей конструкции. The electromagnetic coils of the magnetic system are mounted on an additional supporting structure.
В некоторых вариантах осуществления несущая конструкция сконфигурирована таким образом, что электромагнитные катушки системы крепятся к ней своей внешней частью. В качестве несущей конструкции используют каркас, к которому крепятся катушки, например, посредством резьбового или сварного соединения. Для охлаждения катушек может применяться водяное или воздушное охлаждение. Параметры системы охлаждения зависят от конкретной магнитной системы.In some embodiments, the support structure is configured such that the electromagnetic coils of the system are attached to it by their external part. As a supporting structure, a frame is used, to which coils are attached, for example, by means of a threaded or welded joint. Water or air cooling may be used to cool the coils. The parameters of the cooling system depend on the specific magnetic system.
В некоторых вариантах осуществления магнитной системы сквозной проход системы образован внутренней поверхностью трубы, при этом электромагнитные катушки системы крепятся на внешней поверхности трубы.In some embodiments of the magnetic system, the through passage of the system is formed by the inner surface of the pipe, while the electromagnetic coils of the system are mounted on the outer surface of the pipe.
На фиг. 2 изображена система из 8-ми электромагнитных катушек с сердечниками, при этом катушки расположены таким образом, чтобы их оси были направлены в центр магнитной системы, а плоскости катушек покрывали бы возможную площадь поверхности вокруг тела пациента. Каждая из катушек имеет внешний диаметр 260 мм с поперечным сечением обмотки 30Х30 мм. In FIG. Figure 2 shows a system of 8 electromagnetic coils with cores, with the coils located so that their axes are directed to the center of the magnetic system, and the plane of the coils would cover a possible surface area around the patient's body. Each of the coils has an outer diameter of 260 mm with a cross section of the winding 30X30 mm.
Для данной системы были оценены максимальные значения магнитного поля и силы, действующей на магнитный объект, которые можно получить в исследуемой системе при максимальном значении тока в катушке в 5А. Для этого для нескольких ключевых точек (точек лежащих на периферии рабочего объема и в центре системы) и базовых сочетаний ориентации магнитного объекта и действующей на него силы (исходные вектора) рассчитывался вектор токов – токи в каждой из катушек, необходимые для получения исходных векторов. Затем эти токи подставлялись в каждую из катушек и рассчитывались получающиеся вектора В и F, которые должны совпасть с исходными векторами.For this system, the maximum values of the magnetic field and the force acting on the magnetic object were estimated, which can be obtained in the system under study at a maximum current value in the coil of 5A. For this, for several key points (points lying on the periphery of the working volume and in the center of the system) and basic combinations of the orientation of the magnetic object and the force acting on it (initial vectors), the current vector was calculated - the currents in each of the coils needed to obtain the original vectors. Then these currents were substituted into each of the coils and the resulting vectors B and F were calculated, which should coincide with the original vectors.
Было выявлено, что при условии, что в каждой из катушек ток не превысит 5 А, внутри рабочего объема можно обеспечить создание магнитного поля величиной в 1 мТл и силы в 1 гс для управления объектом, имеющим намагниченность.It was found that, provided that in each of the coils the current does not exceed 5 A, it is possible to ensure the creation of a magnetic field of 1 mT and a force of 1 gs inside the working volume to control an object that has a magnetization.
Для создания максимального значения магнитного поля требуемой конфигурации в центре рабочего объема электромагнитные катушки с сердечниками функционально разделены на группы таким образом, что их оси направлены в центр рабочего объема. To create the maximum value of the magnetic field of the desired configuration in the center of the working volume, the electromagnetic coils with cores are functionally divided into groups so that their axes are directed to the center of the working volume.
На фиг. 3 представлено расположение 18-ми электромагнитных катушек с сердечниками согласно описанной конфигурации. При этом оси центральной группы перпендикулярны продольной оси сквозного прохода; а катушки двух крайних групп размещены максимально близко к катушкам центральной группы и их оси расположены под углом к продольной оси сквозного прохода. In FIG. 3 shows the arrangement of 18 electromagnetic coils with cores according to the described configuration. The axes of the central group are perpendicular to the longitudinal axis of the through passage; and the coils of the two extreme groups are located as close as possible to the coils of the central group and their axes are located at an angle to the longitudinal axis of the through passage.
В предпочтительных вариантах осуществления угол между катушками крайних групп и продольной осью сквозного прохода может варьироваться в пределах от 30 до 60 градусов.In preferred embodiments, the angle between the coils of the end groups and the longitudinal axis of the through passage may vary from 30 to 60 degrees.
Согласно вышеописанным вариантам осуществления различные магнитные поля в рабочем объеме могут генерироваться катушками при синхронной подаче тока в каждую из катушек независимо друг от друга. Подача тока обеспечивается блоком управления, который связан с помощью проводов с каждой из катушек. При подаче тока электромагнитные катушки генерируют компоненты магнитного поля и компоненты градиентов магнитного поля для задания требуемого направления объекта в рабочей области и требуемого усилия, приложенного к объекту.According to the above-described embodiments, various magnetic fields in the working volume can be generated by coils while simultaneously supplying current to each of the coils independently of each other. The current supply is provided by the control unit, which is connected via wires to each of the coils. When a current is applied, electromagnetic coils generate magnetic field components and magnetic field gradients to set the desired direction of the object in the work area and the required force applied to the object.
Были сконфигурированы магнитные системы, состоящие из 8, 18 и 20 катушек с сердечниками (диаметр входного окна 500 мм, диаметр рабочего объема 300мм), и была проведена проверка управляемости объекта, обладающего намагниченностью в указанных системах.Magnetic systems consisting of 8, 18, and 20 coils with cores were configured (input window diameter 500 mm, working volume diameter 300 mm), and the controllability of an object with magnetization in these systems was checked.
Для каждой из указанных систем максимальных ток рассчитывается исходя из плотности на квадратный миллиметр - j=5 A/мм2. Для нескольких ключевых точек (точек лежащих на периферии рабочего объема и в центре системы) и базовых сочетаний ориентации магнитного объекта и действующей на него силы (исходные вектора) рассчитывался вектор токов – токи в каждой из катушек, необходимые для получения исходных векторов. For each of these maximum systems, the current is calculated based on the density per square millimeter - j = 5 A / mm 2 . For several key points (points lying on the periphery of the working volume and in the center of the system) and basic combinations of the orientation of the magnetic object and the force acting on it (initial vectors), the current vector was calculated - the currents in each of the coils needed to obtain the original vectors.
Катушки расположены так, чтобы покрыть максимально возможную площадь поверхности вокруг пациента.The coils are arranged to cover the maximum possible surface area around the patient.
Рассчитанные значения токов подставлялись в каждую из катушек, и рассчитывались получающиеся вектора В и F, которые должны совпасть с исходными векторами. В качестве значений для расчета было выбрано значение силы в 10 гс (при единичном магнитном моменте капсулы) и величина поля в 10 мТл.The calculated current values were substituted into each of the coils, and the resulting vectors B and F were calculated, which should coincide with the original vectors. As values for the calculation, a force value of 10 gs (at a single magnetic moment of the capsule) and a field value of 10 mT were chosen.
Для каждой точки и каждой конфигурации векторов поля и силы для всех систем приведены расчетные значения этих векторов, ток в каждой катушке, максимальное значение тока и сумма квадратов токов для расчета мощности, параметры катушек и систем в целом, расчет максимальных значений тока и потребляемой мощности.For each point and each configuration of field and force vectors for all systems, the calculated values of these vectors, the current in each coil, the maximum current value and the sum of squares of currents for calculating power, the parameters of the coils and systems as a whole, the calculation of the maximum values of current and power consumption are given.
Массогабаритных и энергетических характеристик для систем из 8, 18 и 20 катушек с сердечниками приведены в табл. 1.Mass and size and energy characteristics for systems of 8, 18 and 20 coils with cores are given in table. one.
Табл.1Table 1
Исходя из полученных данных для сравнения параметров трех систем видно:Based on the data obtained for comparing the parameters of the three systems, one can see:
Для всех четырех систем из 8, 18 и 20 катушек можно обеспечить совпадение исходных векторов силы и поля с расчетными в пределах 1%.For all four systems of 8, 18 and 20 coils, it is possible to ensure that the initial force and field vectors coincide with the calculated vectors within 1%.
По массогабаритным характеристикам более удобной и мобильной является система из 8 маленьких катушек, однако эта система неприемлема по энергетическим характеристикам.In terms of weight and size characteristics, a system of 8 small coils is more convenient and mobile, however, this system is unacceptable in terms of energy characteristics.
По совокупности результирующих характеристик предпочтение следует отдать системам из 18 и 20 катушек, в первую очередь – из 20 катушек.Based on the totality of the resulting characteristics, preference should be given to systems of 18 and 20 coils, primarily of 20 coils.
Их отличие между собой по энергетике обусловлено неэффективностью создания силы в направлении оси тела пациента катушками, отнесенными от этой оси на радиус рабочего отверстия системы. В ситуации, если требования к силе в данном направлении слабее, чем в поперечном, система из 18 катушек может быть сравнима по энергетике с системой из 20 катушек.Their difference in energy is due to the inefficiency of creating force in the direction of the patient’s body axis by coils allocated from this axis to the radius of the working hole of the system. In a situation where the requirements for power in this direction are weaker than in the transverse, a system of 18 coils can be comparable in energy with a system of 20 coils.
Явный проигрыш в энергетических характеристиках системы из 8 больших катушек связан с тем фактом, что при сохранении простой формы катушки и общей топологии системы (во всех случаях соблюдался принцип, что ось сердечника направлена к центру системы) увеличение диаметра намотки привело к значительному удалению сердечника от рабочей области. Оптимизация модели, а именно создание катушек сложной формы, плотно заполняющих ближайшее к рабочей области пространство, должно существенно снизить энергопотребление, до уровня, сравнимого с потреблением систем из 18 и 20 катушек.The apparent loss in the energy characteristics of a system of 8 large coils is due to the fact that, while maintaining the simple shape of the coil and the general topology of the system (in all cases, the principle that the core axis is directed toward the center of the system was observed), an increase in the diameter of the winding led to a significant removal of the core from the working area. Optimization of the model, namely the creation of coils of complex shape, densely filling the space closest to the working area, should significantly reduce energy consumption, to a level comparable to the consumption of systems of 18 and 20 coils.
Заявляемая магнитная система обладает хорошими динамическими характеристиками (скорость изменения силовых характеристик создаваемого ими магнитного поля) и возможностью «выключать» или переключать направление внешнего магнитного поля в различном направлении. The inventive magnetic system has good dynamic characteristics (the rate of change of the power characteristics of the magnetic field created by them) and the ability to "turn off" or switch the direction of the external magnetic field in a different direction.
Работа устройства представляет собой циклическое выполнение следующих действий:The operation of the device is a cyclic execution of the following actions:
1. Получение координат объекта, обладающего намагниченностью, в системе координат магнитной системе.1. Obtaining the coordinates of an object with magnetization in the coordinate system of the magnetic system.
2. Считывание команд с пульта оператора, определение целевых значений векторов магнитной силы, действующей на объект и ее направления.2. Reading commands from the operator’s console, determining the target values of the magnetic force vectors acting on the object and its directions.
3. Расчет значений тока для каждой электромагнитной катушки на основе данных, полученных в п. 2-3.3. Calculation of current values for each electromagnetic coil based on the data obtained in paragraphs 2-3.
4. Подача тока рассчитанной величины в каждую электромагнитную катушку.4. Supply of calculated current to each electromagnetic coil.
Заявляемая магнитная система может работать в комплексе с другими измерительными системами, в том числе с системой дистанционной подзарядки эндоскопической капсулы, системой определения положения эндоскопической капсулы (в случае использования в качестве управляемого объекта, имеющим намагниченность, эндоскопической капсулы) и другими. При этом частота работы электромагнитных катушек разнесена с частотой работы указанных выше систем для обеспечения совместной работу с минимальным взаимовлиянием.The inventive magnetic system can work in conjunction with other measuring systems, including a system for remotely charging an endoscopic capsule, a system for determining the position of an endoscopic capsule (if used as a controlled object with magnetization, an endoscopic capsule) and others. At the same time, the frequency of operation of electromagnetic coils is spaced with the frequency of operation of the above systems to ensure joint operation with minimal interference.
Дополнительно можно использовать заявляемую магнитную систему в комплексе с другой системой электромагнитных катушек, обеспечивающей создание электромагнитного поля с частотой в диапазоне от 50 до 400кГц, которая используется для лечения онкологических заболевания.Additionally, you can use the inventive magnetic system in combination with another system of electromagnetic coils, providing the creation of an electromagnetic field with a frequency in the range from 50 to 400 kHz, which is used to treat cancer.
Приведенное описание примерного варианта осуществления дает общее представление о принципах конструирования, функционирования, изготовления и применения устройства, предлагаемого настоящим изобретением. По меньшей мере, один пример из данных вариантов осуществления проиллюстрирован прилагаемыми чертежами. Специалистам в данной области техники очевидно, что конкретные устройства, описанные в настоящем документе и проиллюстрированные на прилагаемых чертежах, представляют собой неограничивающие примерные варианты осуществления, и что объем настоящего изобретения определяется исключительно формулой изобретения. Признаки, проиллюстрированные или описанные в связи с одним примерным вариантом осуществления, можно объединять с признаками других вариантов осуществления. Предполагается, что такие модификации и изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения.The above description of an exemplary embodiment provides an overview of the principles of design, operation, manufacture and use of the device of the present invention. At least one example of these embodiments is illustrated by the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the specific devices described herein and illustrated in the accompanying drawings are non-limiting exemplary embodiments, and that the scope of the present invention is defined solely by the claims. The features illustrated or described in connection with one exemplary embodiment may be combined with features of other embodiments. Such modifications and changes are intended to be within the scope of the present invention.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017141008A RU2683204C1 (en) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | Device for controlling the movement of a foreign body inside the patient by external magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017141008A RU2683204C1 (en) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | Device for controlling the movement of a foreign body inside the patient by external magnetic field |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2683204C1 true RU2683204C1 (en) | 2019-03-26 |
Family
ID=65858724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017141008A RU2683204C1 (en) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | Device for controlling the movement of a foreign body inside the patient by external magnetic field |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2683204C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112959311A (en) * | 2021-02-24 | 2021-06-15 | 哈尔滨工业大学 | High-frequency strong magnetic field generating device based on multi-stage electromagnet and magnetic field control method |
| RU2808923C1 (en) * | 2022-12-08 | 2023-12-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Меджитал" (ООО "Меджитал") | Method of fixing marker holder on patient's body for preparing and performing surgical operation using mixed reality technology |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110316656A1 (en) * | 2009-03-16 | 2011-12-29 | Johannes Reinschke | Coil assembly for guiding a magnetic object in a workspace |
| US20130006100A1 (en) * | 2007-04-06 | 2013-01-03 | Magnetecs, Inc. | Method and apparatus for controlling catheter positioning and orientation |
| US20170165020A1 (en) * | 2014-02-14 | 2017-06-15 | Polyvalor, Limited Partnership | Methods and apparatus for dipole field navigation for direct targetting of therapeutic agents |
-
2017
- 2017-11-24 RU RU2017141008A patent/RU2683204C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130006100A1 (en) * | 2007-04-06 | 2013-01-03 | Magnetecs, Inc. | Method and apparatus for controlling catheter positioning and orientation |
| US20110316656A1 (en) * | 2009-03-16 | 2011-12-29 | Johannes Reinschke | Coil assembly for guiding a magnetic object in a workspace |
| US20170165020A1 (en) * | 2014-02-14 | 2017-06-15 | Polyvalor, Limited Partnership | Methods and apparatus for dipole field navigation for direct targetting of therapeutic agents |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Cheong Lee et al. Active Locomotive Intestinal Capsule Endoscope (ALICE) System: A Prospective Feasibility Study, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Volume: 20, Issue: 5, Oct. 2015, pp. 2067-2074. * |
| M. D. Tehrani, M. O. Kim and J. Yoon in "A Novel Electromagnetic Actuation System for Magnetic Nanoparticle Guidance in Blood Vessels", IEEE Trans. Magn., vol. 50, no.7, pp. 1-12, 2014. * |
| OctoMag: An Electromagnetic System for 5-DOF Wireless Micromanipulation Michael P. Kummer, IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, VOL. 26, NO. 6, DECEMBER 2010, рр.1006-1017. * |
| OctoMag: An Electromagnetic System for 5-DOF Wireless Micromanipulation Michael P. Kummer, IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, VOL. 26, NO. 6, DECEMBER 2010, рр.1006-1017. Cheong Lee et al. Active Locomotive Intestinal Capsule Endoscope (ALICE) System: A Prospective Feasibility Study, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Volume: 20, Issue: 5, Oct. 2015, pp. 2067-2074. * |
| СТАРИКОВСКИЙ А.В. и др. Считыватель для капсульного эндоскопического комплекса, СПЕЦТЕХНИКА И СВЯЗЬ, N 3, 2014, с.52-58. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112959311A (en) * | 2021-02-24 | 2021-06-15 | 哈尔滨工业大学 | High-frequency strong magnetic field generating device based on multi-stage electromagnet and magnetic field control method |
| CN112959311B (en) * | 2021-02-24 | 2023-11-07 | 哈尔滨工业大学 | High-frequency strong magnetic field generating device based on multistage electromagnet and magnetic field control method |
| RU2808923C1 (en) * | 2022-12-08 | 2023-12-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Меджитал" (ООО "Меджитал") | Method of fixing marker holder on patient's body for preparing and performing surgical operation using mixed reality technology |
| RU2809175C1 (en) * | 2022-12-08 | 2023-12-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Меджитал" (ООО "Меджитал") | Marker holder for preparing and performing surgery using mixed reality technology |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Magnetic actuation systems for miniature robots: A review | |
| US8684010B2 (en) | Diagnostic and therapeutic magnetic propulsion capsule and method for using the same | |
| JP7197684B2 (en) | Hybrid electromagnetic devices for remote control of micronanoscale robots, medical instruments and implantable devices | |
| US7173507B2 (en) | Magnet coil system for contactless movement of a magnetic body in a working space | |
| CN1326499C (en) | System for contactless moving or holding magnetic body in working space using magnet coil | |
| CN101909541B (en) | Coil arrangement for guiding a magnetic element in a working space | |
| EP3038525B1 (en) | Coil arrangement of a mpi system or apparatus | |
| Liu et al. | Design of a unified active locomotion mechanism for a capsule-shaped laparoscopic camera system | |
| CN102355866B (en) | Coil assembly for guiding a magnetic object in a workspace | |
| WO2021097211A1 (en) | Electromagnet gradient coil apparatus for micro-device localization | |
| Nguyen et al. | A composite electro-permanent magnetic actuator for microrobot manipulation | |
| US20210228298A1 (en) | Magnetic field generator | |
| RU2683204C1 (en) | Device for controlling the movement of a foreign body inside the patient by external magnetic field | |
| Yuan et al. | Design of a novel electromagnetic actuation system for actuating magnetic capsule robot | |
| CN109330684A (en) | A kind of magnetic navigation device and magnetic navigation method for cerebrovascular interventional therapy | |
| Zhang et al. | A 5-D large-workspace magnetic localization and actuation system based on an eye-in-hand magnetic sensor array and mobile coils | |
| KR20200101286A (en) | Electromagnetic drive system for micro robot | |
| Zhou et al. | Magnetic propulsion of a spiral-type endoscopic microrobot in a real small intestine | |
| KR102389251B1 (en) | Movable Apparatus For Controlling Micro/Nano Robot | |
| Sun et al. | A Cylindrical Halbach Array Magnetic Actuation System for Longitudinal Robot Actuation | |
| Lee et al. | Robotically Adjustable Magnetic Navigation System for Medical Magnetic Milli/Microrobots | |
| RU2667880C1 (en) | Device for controlling the movement of a foreign body inside the patient by external magnetic field | |
| US12027310B2 (en) | Dual hybrid electromagnet module for controlling microrobot | |
| US20220246339A1 (en) | Dual hybrid electromagnet module for controlling microrobot | |
| Jiao et al. | Investigation the feasibility of complex circular motion of implants in magnetic stereotaxis systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201125 |