[发明专利]用于在磁体线圈系统与工作胶囊之间进行无线能量传输的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在位于患者体外的磁体线圈系统与位于患者体内、且具有至少一个感应线圈的工作胶囊之间进行无线能量传输的方法和设备。在存在多个感应线圈的情况下，这些感应线圈彼此平行方向。

背景技术

医学上经常需要在患者或病畜的活体内实施医疗措施，举例而言，这种医疗措施可以是诊断或治疗。这种医疗措施的目标区域往往是相关患者体内的中空器官，尤其是胃肠道。很长一段时间内一直借助导管式内窥镜实施医疗措施，导管式内窥镜以无创或微创方式从患者体外被插入患者体内。因此，传统的导管式内窥镜具有各种缺点，例如会引起患者的疼痛，或者很难或根本无法到达距离较远的内脏器官。

因此，现有技术利用例如Fa.Given Imaging公司的视频胶囊来实现无导管或无线内窥镜检查，这种视频胶囊可被患者吞入体内。视频胶囊通过肠肌的蠕动从患者的消化道中穿过，在此过程中摄制一系列视频图像。这些视频图像被传输到患者体外，并被存储在记录器中。在胶囊停留在体内的多个小时内，患者可自由移动，因为其随身携带有布置在身体上相应的接收天线和记录器。在此过程中，胶囊的方向、视频图像的视向以及胶囊停留在患者体内的时间是随机的。除图像摄制外，胶囊没有其他主动功能。这种胶囊既不具有诊断功能(例如针对性观察、清洗、活组织检查)，也无法在患者体内进行针对性治疗，例如给药。就实现完整的诊断而言，这种胶囊是不可接受或无法令人满意的方案。

因此，例如DE 103 40 925 B3中新近公开了一种借助磁体线圈系统通过非接触式磁力传递使磁体穿过患者的中空器官的方法。也就是说，力的施加具有针对性，以非接触方式进行，且由外部控制。

此处的磁体例如是包含有永磁体的工作胶囊，也称“胶囊内镜”或“机器人内窥镜”。工作胶囊具有传统内窥镜的功能，例如视频摄制、活组织检查或血管夹。借助这种工作胶囊可实施一种“自给自足”式的医疗措施，即无线或无导管式医疗措施；也就是说，工作胶囊与外部之间不存在任何电缆或机械连接。在实施医疗措施的过程中，患者至少间歇性地全部或部分位于磁体线圈系统的内部。

图3显示的是DE 103 40 925 B3中所公开的一种相应的磁体线圈系统100，下面将对此进行简要说明。有关磁体线圈系统100及其工作方式的进一步的详细说明请参见DE 103 40 925 B3。磁体线圈系统100包括十四个励磁线圈102a-n，图3仅对其中的励磁线圈102a-c、102d和102g-n进行了图示。其中的六个励磁线圈102a-f实施为矩形，并构成立方体的棱边。

其余的八个励磁线圈102g-n共同构成嵌在上述立方体内的圆柱体的侧面。每个励磁线圈102a-n均通过一根供电线104a-n连接到供电装置106上。为清楚起见，图3仅对供电线104a-c和104e进行了图示。通过供电装置106分别为每个励磁线圈102a-n单独外加强度一定、时间特性一定的电流(当然在供电装置106的功率范围内)。在此情况下，每个励磁线圈102a-n分别产生自身的磁场。借此可在磁体线圈系统100的内腔108中产生一个在强度和方向方面几乎任意的场分布。附图未加显示的患者位于这个内腔108中，患者的体内存在工作胶囊110，这个工作胶囊包含有此处未作图示的磁性元件，例如永磁体。

磁体线圈系统100配有定位装置112，定位装置112用于检测工作胶囊110在附属于磁体线圈系统100的坐标系114中的位置和方向。工作胶囊110的位置或工作胶囊110几何中心的位置在图3中用虚线116表示。工作胶囊110的方向在图3中用箭头118表示，并由定位装置112参照坐标系114加以检测。工作胶囊可具有任意一种几何形状，例如长形或旋转对称形。在此情况下，工作胶囊的方向例如将与工作胶囊110的纵向上的单位矢量的方向相符。借此可通过坐标系114对工作胶囊110的整体位置(特定而言即重心坐标和纵轴方向)进行完整描述，并且从坐标系114中可获知有关工作胶囊110的整体位置的信息。

定位装置112将工作胶囊110的位置和方向传输给供电装置106。随后，供电装置106为励磁线圈102a-n供电，且其供电方式使得工作胶囊110所在的位置上产生磁场120，磁场120在图3中用场力线120表示。这个磁场设计为可与工作胶囊110内部的永磁体相互作用，从而使工作胶囊110受到一个预期的力122和/或预期转矩(未作图示)的作用。通过这种方式可使工作胶囊110在患者体内进行移动、方向和/或旋转。