[发明专利]从液体表面分离内窥镜胶囊

说明书

技术领域

本发明涉及用于从水表面分离以磁的方式引导的内窥镜胶囊（Endoskopiekapsel）的方法和装置，其目的是，在使用尽可能小的磁力的情况下将胶囊完全浸没在水中并且在此与水表面分离。

背景技术

内窥镜胶囊的使用在医学中得到越来越广的应用，用于诊断或者用于处理患者内部。内窥镜胶囊此外还能够包含例如用于活组织检查或者用于将药物引入体内的医疗仪器和/或给出图像的系统，例如摄像机。内窥镜胶囊具有与胶囊固定(fest)连接的、具有磁偶极矩的磁性元件，所述磁偶极矩例如能够源自在胶囊中固定安装的永磁体。基于该磁偶极矩，能够如例如在DE 10 2008 004 871中所述的那样借助调动装置(Man?vriervorrichtung)以任意方式调动或者导航胶囊。

DE 10 2008 004 871描述了由多个单线圈构成的励磁线圈系统用以导航内窥镜胶囊、视频胶囊或者其他的探针。在下文中只是仍一般性地称为“内窥镜胶囊”或者简称为“胶囊”，其中这个概念概括了内窥镜胶囊、视频胶囊和其他的探针。在胶囊中固定地安装磁性元件(例如永磁体或者铁磁体)，使得能够借助励磁线圈系统以任意的方式调动所述胶囊。励磁线圈系统产生沿笛卡尔坐标系的轴x，y，z的磁场分量                                                以及能够实现对内窥镜胶囊的无接触引导的磁性梯度场。

在此情况下充分利用，在不存在显著的磁反力的情况下，磁性元件(即具有磁偶极矩的主体)平行于由沿着笛卡尔坐标系的轴方向的磁场分量组成的磁场的方向取向。由于该磁性元件固定地与内窥镜胶囊连接，所以胶囊的定向可能会受到影响。附加地，以由磁梯度场等等触发的方式，具有包含梯度场的梯度矩阵的力根据下式对磁偶极矩起作用：

。

梯度矩阵基于麦克斯韦方程和是对称的且是无迹的，也就是说，该梯度矩阵以和三个对角线元素中的两个(例如和)包含五个独立的梯度场。

通过有针对性地驱动励磁线圈布置的单线圈，能够以任意方式调节磁场和矩阵的一个或多个梯度场。因而，一方面可能的是，使磁性元件和/或（bzw.）胶囊旋转并且因此以任意的方式在励磁线圈系统内的工作空间A中取向。另一方面可能的是，将力施加在磁性元件上，以便除了旋转之外还平移地移动所述磁性元件。

为了借助由励磁线圈系统产生的各种场更详细地阐述胶囊导航，尤其是参阅DE  10 2008 004 871。

磁胶囊内窥镜（Kapselendoskopie）的特殊应用是所谓的胃筛查（Screening），所述胃筛查包括例如在US 2007/0221233 A1中描述的对胃的检查。在胃筛查时，用水部分地填充胃并且胶囊和/或集成在胶囊中的摄像机(其光轴通常沿着胶囊纵轴的方向定向并且其通常在胶囊端部之一处装入该胶囊中)应该对胃粘膜进行远距离拍摄以及近距离拍摄。在远距离拍摄时，胶囊通常在水表面处漂浮，其中两个通常为半球状的胶囊端部之一部分地凸出水表面。对于近距离拍摄，该胶囊典型地完全浸入水中。为了从远距离拍摄转变为近距离拍摄，该胶囊必须因而与水表面分离，对此必须基于水的表面张力将大约2mN数量级的磁力应用在胶囊上。该分离力明显大于磁力，其中需要所述磁力，以便将胶囊缓慢地(即在以0-5mm/sec的速度进行胃筛查的情况下)或者在水表面处以两维运动或者以完全浸入水中的方式三维地运动。典型地，这里需要数量级大约为0.2mN至0.3mN的力，其中对于完全浸入水中的胶囊的垂直运动，这仅在胶囊的平均密度几乎与水的密度相同时才适用。

所施加的磁力与励磁线圈系统的单线圈中的线圈电流成比例。为了对胶囊产生完全浸没所需要的磁力，据此，励磁线圈中需要明显超出胶囊的正常导航所需的电流和/或（bzw.）安匝数的线圈电流和/或安匝数。相应于此，需要能够产生较高电流的昂贵功率放大器以及相应更有效的冷却系统。

减小表面张力的影响的可能性在于，这样摆动在水表面处漂浮的胶囊，使得从水表面凸出的端部用水弄湿。在弄湿之后，胶囊的表现就像完全侵入的胶囊，该胶囊将近在水表面之下悬浮，即，不再需要特别的分离力来使胶囊下沉。然而，在摆动时，胶囊的视角和/或由摄像机描绘的区域不可避免地被改变。因而，胃粘膜上的要更近地观察的目标区域(其例如借助远距离拍摄来识别)在摆动时通常离开摄像机的视场。在能够把更近的检查继续进行之前，该目标区域于是才必须再次被寻找，这在胶囊摄像机的图像重复率比较小的情况下以及在胃中的光学条件下可能是相当耗费时间的。

发明内容