[發(fā)明專利]用于在工作空間中對(duì)磁體進(jìn)行無接觸地磁導(dǎo)航的線圈系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980147207.9
• 申請(qǐng)日: 2009-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN102227869A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.祖洛斯基;J.賴因施克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H02N15/00
• 分類號(hào): H02N15/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;盧江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于在工作空間中對(duì)磁體進(jìn)行無接觸地磁導(dǎo)航的線圈系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

用于對(duì)磁體進(jìn)行無接觸地磁導(dǎo)航的線圈系統(tǒng)利用多個(gè)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與磁體相互作用，由此生成導(dǎo)致磁體運(yùn)動(dòng)的磁力和轉(zhuǎn)矩。在此，通過線圈系統(tǒng)的各個(gè)線圈中的相應(yīng)電流可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)作用于磁體上的磁力和磁轉(zhuǎn)矩。

尤其是，以上類型的線圈系統(tǒng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。在此，利用磁體在線圈系統(tǒng)的工作空間中檢查患者。在此，工作空間可以從外部進(jìn)入并且在該空間中線圈系統(tǒng)的磁力對(duì)磁體具有足夠的作用。為了實(shí)施檢查，將位于患者中的磁體和患者身體的待檢查的部分置于線圈系統(tǒng)的工作空間中。在此，磁體是探測(cè)器，利用該探測(cè)器可以對(duì)患者的體內(nèi)器官進(jìn)行測(cè)量——尤其是拍攝。

具有磁探測(cè)器的線圈系統(tǒng)例如在腸胃病學(xué)、尤其是胃鏡檢查中使用，參見WO?2007/077922?A1。在內(nèi)窺鏡檢查期間，患者的胃部分地用水填充并且患者吞下相應(yīng)的探測(cè)器，該探測(cè)器包含永磁體和攝像機(jī)。

在此，患者的胃位于線圈系統(tǒng)的工作空間中或者在吞下探測(cè)器后置于工作空間中。在使用通過線圈系統(tǒng)產(chǎn)生的磁力和轉(zhuǎn)矩的情況下，使探測(cè)器如此運(yùn)動(dòng)，即使得形成對(duì)患者胃黏膜的待檢查區(qū)域的拍攝。在此有必要的是，可以通過向線圈適當(dāng)?shù)毓┙o電流而如此地產(chǎn)生不均勻的磁場(chǎng)，即使得通過磁場(chǎng)與探測(cè)器中的永磁體的相互作用適當(dāng)?shù)囟ㄎ惶綔y(cè)器并且將探測(cè)器保持在該位置中。

從現(xiàn)有技術(shù)中公知不同的、用于相對(duì)于線圈系統(tǒng)適當(dāng)?shù)囟ㄎ淮朋w的方案。由文件WO?2006/014011?A1公知一種線圈系統(tǒng)，其中在檢查期間通過機(jī)械方式使待檢查的患者關(guān)于線圈系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。該線圈系統(tǒng)被構(gòu)造為使得存在關(guān)于線圈系統(tǒng)固定的單個(gè)空間點(diǎn)。如果沒有外力作用在磁體上，則磁體由于所施加的磁力和轉(zhuǎn)矩朝著該空間點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)磁體到達(dá)該空間點(diǎn)時(shí)，只要沒有施加外力，磁體就留在該空間點(diǎn)處。在此證明為不利的是，為了使磁體運(yùn)動(dòng)或者必須使線圈系統(tǒng)機(jī)械地運(yùn)行或者必須使患者機(jī)械地運(yùn)動(dòng)或者必須使這二者機(jī)械地運(yùn)動(dòng)。這在以下應(yīng)用中尤其是有問題的，在該應(yīng)用中需要磁體朝著預(yù)給定的位置快速運(yùn)動(dòng)。

由現(xiàn)有技術(shù)中還公知一些系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，線圈系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)永磁體替代以使磁體運(yùn)動(dòng)，例如參見US?7,019,610?B2。在這些系統(tǒng)中，也通過患者的或永磁體的或患者和永磁體的機(jī)械運(yùn)行實(shí)現(xiàn)朝著預(yù)給定位置的運(yùn)動(dòng)。

此外公知如下的線圈系統(tǒng)，在這些線圈系統(tǒng)中，在沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)的情況下通過相應(yīng)地調(diào)整磁體位置處的磁場(chǎng)和場(chǎng)梯度來實(shí)現(xiàn)僅僅由線圈系統(tǒng)中的電流引起的磁體運(yùn)動(dòng)（例如參見WO?2006/092421?A1）。然而在此需要已知磁體的位置和定向，這又要求必須附加地測(cè)量磁體的位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)在于，避免現(xiàn)有技術(shù)的以上所述的缺點(diǎn)并且提供一種線圈系統(tǒng)和一種方法，借助所述線圈系統(tǒng)和所述方法可以通過簡(jiǎn)單的方式對(duì)磁體進(jìn)行無接觸地導(dǎo)航。

該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的線圈系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求15的方法解決。在從屬權(quán)利要求中定義本發(fā)明的擴(kuò)展方案。

根據(jù)本發(fā)明的線圈系統(tǒng)包括多個(gè)線圈和用于控制所述多個(gè)線圈中的相應(yīng)電流的電流控制裝置。在此，電流控制裝置被構(gòu)造為使得為了向著線圈系統(tǒng)的工作空間中的能夠變化地能預(yù)給定的位置對(duì)磁體進(jìn)行導(dǎo)航，將所述多個(gè)線圈中的電流調(diào)解為使得通過電流生成的、在所述能預(yù)給定的位置凸環(huán)境的邊緣處的多個(gè)位置上作用于磁體的磁力指向環(huán)境中。“能夠變化地能預(yù)給定”在此意味著工作空間中的位置不是固定的，而是可以通過電流控制裝置被不同地調(diào)節(jié)。尤其是如此構(gòu)造磁體，使得磁體在預(yù)先確定的方向上具有預(yù)給定的磁偶極矩。

通過這樣控制電流確保了與磁體在工作空間中的當(dāng)前位置無關(guān)地使磁體朝著能預(yù)給定的位置運(yùn)動(dòng)。能預(yù)給定的位置在此例如可以通過操作接口由操作員進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明，“凸環(huán)境”理解為不具有向內(nèi)隆起的區(qū)域的環(huán)境。凸環(huán)境在此必須位于線圈系統(tǒng)的工作空間中。優(yōu)選地，該環(huán)境位于能預(yù)給定的位置附近。“附近”尤其意味著環(huán)境的邊緣的最大距離是線圈系統(tǒng)的最大擴(kuò)展的10%或者更少。對(duì)于醫(yī)療應(yīng)用，其邊緣與能預(yù)給定的位置的最大距離在0.005?m和0.1?m之間的、優(yōu)選是0.01?m的環(huán)境被證實(shí)是實(shí)用的。

根據(jù)本發(fā)明的線圈系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅僅通過相應(yīng)的電流控制便可以實(shí)現(xiàn)具有基本上指向能預(yù)給定的位置的力的磁場(chǎng)最大值（“峰值”）。在此不需要使線圈系統(tǒng)機(jī)械地運(yùn)動(dòng)并且磁體在工作空間中的當(dāng)前位置是已知的。因此，可以省去所述當(dāng)前位置的位置確定。